CN1231420C - 使用生物过滤法的间歇式废水处理装置及其废水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种废水处理装置，其包括一底部和一位于底部上的平板，平板与底部隔开并且与底部形成一底部室；一安装在底部用于在回洗前排放底部室中的水和污泥的出口，一由平板支撑在位于其上的过滤介质层，过滤介质层的上层形成上部室的底部，还包括一与底部室连接用于向底部室供应待处理废水的废水引入管，一用于向平板上的过滤介质层供应空气的空气引入管，许多在平板上方形成的与平板有一定间隔并且安装在与空气引入管相连的许多空气流管上的曝气器，一用于在回洗期间向底部室供应回洗空气的回洗空气引入管，许多从底部室通过平板向过滤介质层延伸的喷嘴，一用于排放已流过过滤介质层的处理水的处理水排放管，以及一用于把流过过滤介质层的处理水回流到底部室的回流水引入管。通过这种使用生物过滤法的间歇式废水处理装置，可以有效地去除废水中的有机物，悬浮物以及氮磷。

Description

使用生物过滤法的间歇式废水处理装置及其废水处理方法
本发明的背景
1、本发明的领域
本发明涉及一种利用生物过滤工艺处理废水的装置和方法，尤其涉及一种利用生物过滤工艺处理废水的间歇式装置及其方法。
2、相关技术的描述
在废水的生物处理工艺中，有利用悬浮微生物的悬浮物繁殖法。这种技术是在一个反应器中将微生物与废水混合在一起，并且从反应器底部供应空气，从而利于废水与微生物的接触。反应器中的微生物利用供应的空气中含有的氧来去除污染物。顺序间歇式反应器(SBR)利用的就是悬浮物繁殖方法。
图1是用于说明顺序间歇式反应器(SBR)处理废水的示意图。
参照图1，将待处理废水引入反应器中一直到入水水位Hi，然后在搅伴的同时利用曝气器3对废水进行曝气，从而使其发生反应。如果反应完成，沉淀污泥，并且倾析上清液直到反应器的水位为出水水位Ho，并且排放上清液。然后，在向反应器中引入新的废水之前，顺序间歇式反应器空置预定时间从而调整循环时间。
SBR技术是改进的顺序式活性污泥法，在SBR技术中，将不稳定的环境压力施加给了反应器中的微生物，进行微生物选择，从而解决了顺序式活性污泥法中存在的重冲击负荷问题，省去了沉淀池，从而解决了由于二沉池而导致的沉淀区域的增加。
SBR技术具有很好的冲击吸附能力以及很好的污泥沉淀能力。然而，SBR技术存在以下问题。
首先，SBR技术的处理步骤复杂，包括进水，反应，沉淀，排水和空置，需要很长的运行周期。
第二，需要排放已处理水的倾析器，效率不高而且也不稳定。
第三，由于周期长流动控制困难。
第四，产生一种难闻的气味和悬浮浮渣，使固液分离非常困难。
第五，在排水或倾析期间污泥很容易流走。
另一种废水生物处理方法是顺序生物过滤法。
图2是一种使用顺序生物过滤法的传统废水处理装置。
参照图2，描述废水的反硝化反应。首先，通过保持缺氧状态的反硝化池5的进水管2向较低的室7供应待处理废水，并且由下至上通过过滤介质层9。在这里，通过内回流管23从硝化池11回流的硝酸盐氮利用废水中的有机物进行反硝化，反硝化菌栖息过滤介质层9中。
然后，将流过反硝化池5的废水通过第一排水管10引入硝化池11的较低的室13。在这种情况下，通过空气引入管17向硝化池11中供应空气。引入较低的室13中的废水由下至上通过过滤介质层15，硝化菌对其中含有的有机氮和氨氮进行硝化。
最后，利用第二排水管19把流过硝化池11的处理过的水排放入分离存储池21中。从分离存储池21排放出完全处理过的水。在回洗期间，通过回洗引入管25将处理过的水引到反硝化池5的较低的室7和硝化池11的较低的室13，对其中的过滤介质层9和15进行回洗。然后，通过回洗水排水管27将回洗时使用的废水排放到沉淀池中。
在以上所述的顺序式生物过滤方法中，由于利用过滤介质层的物理过滤以及栖息在过滤介质层上的微生物的生物降解对废水进行处理，因此可以低成本而且有效地处理废水，而顺序式物理过滤方法中，仅采用过滤介质的物理过滤。
然而顺序式生物过滤方法也存在着几个问题。
首先，由于微生物膜的磷释放和过多吸收机理，从而不能有效地生物除磷。
第二，在单一反应器中不能同时除氮和磷。
第三，由于以上原因，至少需要两个反应器来处理废水。
第四，过滤介质层易发生堵塞，很难适用于高浓度废水的处理。
本发明的概述
为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种使用生物过滤法的间歇式废水处理装置。
本发明的另一个目的是提供一种使用该处理装置的废水处理方法。
为了实现第一个目的，提供本发明第一实施例的废水处理装置。
废水处理装置包括一底部和一位于底部上的平板，平板与底部隔开并且与底部形成一底部室；一安装在底部用于在回洗前排放底部室中的水和污泥的出口，一由平板支撑在位于其上的过滤介质层，过滤介质层的上层形成上部室的底部，还包括一与底部室连接用于向底部室供应待处理废水的废水引入管，一用于向平板上的过滤介质层供应工作空气的工作空气引入管，许多在平板上方形成的与平板有一定间隔并且安装在与工作空气引入管相连的许多空气流管上的曝气器，一用于在回洗期间向底部室供应回洗空气的回洗空气引入管，许多从底部室通过平板向过滤介质层延伸的喷嘴，一用于排放已流过过滤介质层的处理水的处理水排放管，以及一用于把流过过滤介质层的处理水回流到底部室的回流水引入管。
为了实现以上目的，本发明还提供一种本发明的第一实施例的废水处理装置的改进。也就是说，本发明的第二实施例的废水处理装置包括一底部和一在其上形成的并且与底部隔开形成一底部室的平板，一安装在底部用于在回洗前排放底部室中的水和污泥的出口，一由平板支撑在位于其上的过滤介质层，过滤介质层的上层形成上部室的底部，还包括一用于向平板上的过滤介质层供应工作空气的工作空气引入管，许多在平板上方形成的与平板有一定间隔并且安装在许多空气流管上的曝气器，一用于在回洗期间向底部室供应回洗空气的回洗空气引入管，许多从底部室通过平板向过滤介质层延伸的喷嘴，一用于排放已流过过滤介质层的处理水的处理水排放管，一用于把流过过滤介质层的处理水回流到底部室的回流水引入管，以及一与回流水引入管连接用于向底部室供应待处理废水的废水引入管。
在本发明的第一和第二实施例的废水处理装置中，在正常操作期间，有或没有工作空气时，使待处理的废水、处理过的水以及其混合物优选由下至上通过过滤介质层，在回洗期间，回洗空气和回洗水优选由下至上通过过滤介质层。
而且，许多曝气器将工作空气均匀分布成气泡形式，从而为正常运行时的微生物提供很好的生长条件，该曝气器还可以包括一部件，即使工作空气或回洗空气中止，该部件还可以在回洗期间防止处理水的返流。
在正常运行时，许多喷嘴最好从底部室向过滤介质层供应待处理的废水，处理过的水或其混合物，该喷嘴最好包括如下部件，这些部件在回洗期间在底部室上形成一预定高度的空气层从而使压力足以使过滤介质层膨胀的回洗空气均匀分布。
过滤介质层最好由具有预定高度的支撑层支撑，该支撑层覆盖住平板上表面之上的曝气器。
而且，废水处理装置还包括一水位调节仪用于自动调节上部室的水位。
上部室的侧壁最好向下呈锥形，从而增大上部室中容纳处理水的容积。
废水处理装置还包括一存储池，用于暂时存储通过回流水引入管引入的处理水，然后将其送至底部室。
依照本发明的另一方面，还提供一种处理废水的方法，其包括以下步骤：(a)通过本发明的第一或第三实施例的废水处理装置的废水引入管向底部室引入待处理废水，并且在缺氧的条件下使废水由下至上通过过滤介质层直到上部室的水位达到进水水位；(b)通过用于循环的回流水引入管将上部室中的废水回流到底部室，从而使废水向上流过处于缺氧/厌氧状态的过滤介质层，利用废水中的有机物和过滤介质层中的反硝化菌反硝化上一循环留下的硝酸盐氮，而且还利用废水中的有机物和过滤介质层中的辅助除磷微生物进行磷释放反应；(c)通过回流水引入管将上部室的废水回流到底部室中，回流水循环由下至上通过过滤介质层，同时通过工作空气引入管供应空气，利用硝化菌硝化有机氮和氨氮，利用辅助除磷微生物使其过量摄磷；并且(d)通过处理水排放管排放处理水。
相对于本发明的第三和第四实施例的废水处理装置，本发明的第一和第二实施例的废水处理装置还包括一个存储池，用于暂时存储通过回流水引入管引入的处理水，然后将其送至底部室。
本发明还提供一种处理废水的方法，其包括以下步骤：(a)通过与本发明的第二或第四实施例的废水处理装置的回流水引入管相连接的废水引入管向底部室引入待处理废水，并且在非曝气的条件下使废水由下至上通过过滤介质层直到上部室的水位达到进水水位；(b)通过用于循环的回流水引入管将上部室中的废水回流到底部室，从而使废水向上流过处于缺氧/厌氧状态的过滤介质层，利用废水中的有机物和过滤介质层中的反硝化菌反硝化上一循环留下的硝酸盐氮，而且还利用废水中的有机物和过滤介质层中的辅助除磷微生物进行磷释放反应；(c)通过回流水引入管将上部室的废水回流到底部室中，回流水循环由下至上通过过滤介质层，同时通过工作空气引入管供应空气，利用硝化菌硝化有机氮和氨氮，利用辅助除磷微生物使其过量摄磷；并且(d)通过处理水排放管排放已去除有机物、氮磷的处理水。
在本发明的另一实施例中，还提供一种废水处理方法，其包括以下步骤：(a)通过本发明第二或第四实施例的废水处理装置的工作空气引入管供应空气，同时通过废水引入管向底部室引入待处理废水，并且废水由下至上通过过滤介质层直到上部室的水位达到进水水位；(b)通过回流水引入管将上部室中的废水回流到底部室，从而使废水由下至上通过过滤介质层，同时利用工作空气引入管供应空气，利用硝化菌硝化有机氮和氨氮；(c)通过处理水排放管排放经硝化的处理水。
另外，本发明提供一种废水处理方法，其包括以下步骤：(a)通过与本发明第二或第四实施例的废水处理装置的回流水引入管相连接的废水引入管向底部室引入待处理废水，同时供应工作空气，并且废水由下至上通过过滤介质层直到上部室的水位达到进水水位；(b)通过回流水引入管将上部室中的废水回流到底部室，从而使回流水向上循环流过过滤介质层，同时利用工作空气引入管供应空气，利用硝化菌硝化有机氮和氨氮；(c)通过处理水排放管排放经硝化的处理水。
依据本发明的另一方面，提供一种废水处理方法，其包括以下步骤：(a)通过本发明第二或第四实施例的废水处理装置的废水引入管向底部室引入待处理废水，并且在非曝气条件下废水由下至上通过过滤介质层直到上部室的水位达到进水水位；(b)通过回流水引入管将上部室中的废水回流到底部室，从而使废水向上流过处于缺氧状态的过滤介质层，利用废水中的有机物和过滤介质层中的反硝化菌反硝化上一循环留下的硝酸盐氮；(c)通过回流水引入管将上部室的废水回流到底部室中，回流水循环由下至上通过过滤介质层，同时通过工作空气引入管供应空气，利用硝化菌硝化有机氮和氨氮；并且(d)通过处理水排放管排放经硝化的处理水。
另外，提供一种废水处理方法，(a)通过与本发明的第二或第四实施例的废水处理装置的回流水引入管相连接的废水引入管向底部室引入待处理废水，并且在非曝气的条件下使废水由下至上通过过滤介质层直到上部室的水位达到进水水位；(b)通过用于循环的回流水引入管将上部室中的废水回流到底部室，从而使废水向上流过处于缺氧状态的过滤介质层，利用废水中的有机物和过滤介质层中的反硝化菌反硝化上一循环留存的硝酸盐氮；(c)通过回流水引入管将上部室的废水回流到底部室中，回流水循环由下至上通过过滤介质层，同时通过工作空气引入管供应空气，利用硝化菌硝化有机氮和氨氮；并且(d)通过处理水排放管排放经硝化的处理水。
在本发明的废水处理方法中，在向废水处理装置中供应废水之前，还可以包括一步骤，即将待处理废水引入到沉淀池中用于去除废水中的悬浮物。
而且，在排放步骤后，还可以包括：通过回洗空气引入管和许多喷嘴从底部室向过滤介质层供应回洗空气，从而使过滤介质层膨胀，然后停止供应回洗空气并且通过回洗水引入管和许多喷嘴引入回洗水，从而对过滤介质层进行回洗。
回洗水最好是由本发明的第一到第四实施例的废水处理装置中的一个排放的处理水。
在本发明的废水处理方法中，最好利用程序化的逻辑控制器自动重复每一个步骤。
附图的简要描述
结合附图详细描述本发明的优选实施例，就可以更清楚本发明的以上目的和优点。
图1是用于说明利用顺序间歇式反应器SBR技术处理废水的示意图。
图2是一种使用顺序生物过滤法的传统废水处理装置。
图3是本发明第一实施例的废水处理装置的剖面图。
图4是本发明第三实施例的废水处理装置的剖面图。
图5是本发明第二实施例的废水处理装置的剖面图。
图6是本发明第四实施例的废水处理装置的剖面图。
本发明详述
下面将参照附图详细地描述本发明。
参照图3，展示了本发明第一实施例的废水处理装置，其包括一个反应池30，一平板2，一工作空气引入管35，一回洗空气引入管34，一废水引入管40，一水位调节仪45，一处理水排放管48，许多喷嘴46，许多曝气器42，许多空气流管44，一回流水引入管57和一个上部池62。
在反应池30的底部31形成一底部池33，平板32紧密地固定在反应池30的内壁上，从而使进水只有通过喷嘴46才能引入到平板32的上部。
在平板32上放置过滤介质层50，并且由预定高度的支撑层52支撑。上部室62设置在过滤介质层50的表层之上。支撑层由小鹅卵石形成，其高度由反应池30中的曝气器42的高度决定。这里，为了使工作空气均匀地穿过过滤介质层50，曝气器42和过滤介质不彼此接触。也可以利用支撑层52来降低昂贵的过滤介质的消耗。
在本发明中使用的过滤介质可以采用其它物质取代，这种物质能够很容易使微生物附着在其上或从其上剥离，比如粘土或飞尘。考虑到废水处理时过滤介质的稳定固定性能以及回洗时过滤介质层的膨胀，过滤介质的比重优选是1至2。从废水处理能力的角度考虑，调整过滤介质的尺寸从而使其有一定的孔隙率，过滤效率和可管理性，优选的过滤介质直径是2至8mm。
将待处理水引入到底部池33中的废水引入管40，向过滤介质层50供应空气的工作空气引入管35，向底部室33供应回洗空气的回洗空气引入管34，在回洗时向底部室33供应回洗水的回洗水供应管41，将处理过的水排放出反应池30的处理水排放管48以及用于回流流过过滤介质层34的处理水的回流水引入管57，都与反应池40的侧壁相连接。空气鼓风机38与工作空气引入管35连接，回洗空气鼓风机36与回洗空气引入管34相接。
本发明的废水处理装置包括一出口60，设置在底部31上用于在回洗前排放底部室中的水和污泥。在上部室62的水位达到入水水位Hi时，水位调节仪45使废水引入管40的泵(未示出)停止，并且关闭阀门(未示出)。而且，水位调节仪45可以使处理水排放管48将处理水排放到回洗水储存池54中，一直到上部室62的水位达到出水水位H0。
回流水引入管57将处理水排放管48排放的处理水回流到底部室33中。回洗水排放管55将回洗时使用的处理水移送到沉淀池或沉淀槽中。沉淀池或沉淀槽将沉淀在其底部的污泥排出去除，将上清液引入反应池30中进一步处理。
只有在本发明的废水处理装置完全完成废水处理的所有步骤后将处理过的水排放到回洗储存池54中时，将安装在处理水排放管48上的阀门(未示出)打开，其它步骤该阀门关闭。
图4是本发明第三实施例的废水处理装置的剖面图。参照图4，该实施例的废水处理装置除了还安装了一个储存池49以外其它的与图3所示的装置相同。储存池49用于暂时储存回流废水引入管57引入的废水，然后同样将其送到底部室33中。由于又安装了储存池49，所以上部室62的高出水高降低，从而降低了反应池30的高度。在图4中，与图3相同的附图标记代表相同的部件。
图5是本发明第二实施例的废水处理装置的剖面图。参照图5，该实施例的废水处理装置除了废水引入管40’不直接与反应池30连接而是与回流水引入管57连接以外，其它的与图3所示的装置相同。也就是说，通过回流水引入管57将待处理水引入到反应池30中。在通过回流水引入管57将待处理水引入到反应池30中时，安装在回洗水引入管41上的阀门(未示出)关闭。在图5中，与图3相同的附图标记代表相同的部件。
图6是本发明第四实施例的废水处理装置的剖面图。参照图6，该实施例的废水处理装置除了还安装了一个存储池49以外其它的与图5所示的装置相同。存储池的功能如上所述的，在图6中，与图5相同的附图标记代表相同的部件。
在本发明的第一至第四实施例的废水处理装置中，上部室62的侧壁向下可以逐渐缩减，也就是漏斗形，从而增大上部室62中存储处理水的容量。仅使一个侧壁倾斜就可以使上部室62提高间歇式处理废水的容量。
下面将参照图3至6详细描述使用本发明的废水处理装置的间歇式废水处理方法，那么该废水处理装置的结构及操作原理就会更加清楚。
(1)去除有机物和固体物质的废水处理，反硝化和除磷
通过废水引入管(图3和图4中示为40，图5和图6中示为40’)将待处理的废水引入到处于非曝气状态的底部室33中，并且向上流经过滤介质层50直到上部室62的水位达到进水水位Hi。废水通过大量的喷嘴46均匀地分配，然后向上依次流过支撑层52和过滤介质层50，然后移到上部室62中。在上部室62的水位达到进水水位Hi时水位调节仪45停止废水引入管40或40’的泵(未示出)的运行并且关闭阀门(未示出)。
为了部分地去除悬浮固体，废水最好先流过沉淀池或沉淀槽，从而延长回洗周期。
然后，在上部室62中处于缺氧/厌氧状态的废水通过回流水引入管57回流到底部室33中，从而使过滤介质层50向上流动。在废水从底部室33进入过滤介质层50时，废水通过许多喷嘴46向上流到平板32的上部。
在废水向上流到过滤介质层50时，过滤介质层50过滤废水中的悬浮固体物质，并且过滤介质层50中的反硝化菌利用废水中的有机物将上一循环留存的硝酸盐氮转化成气体氮，从而去除废水中的氮。
辅助的除磷微生物利用废水中的有机物在过滤介质层50的底部发生磷释放反应。为了发生磷释放反应，必须保持无溶解氧状态。磷释放微生物将其中的三磷酸腺甙(ATP)转化成二磷酸腺苷(ADP)，释放磷并且产生能量。磷释放微生物利用产生的能量将有机物以PHB(聚羟基丁酸酯)形式存在于体内。
然后，废水通过回流水引入管57从上部室62回流到底部室33中，并且向上循环流过过滤介质层50，同时驱动工作空气鼓风机38通过工作空气引入管35供应空气。通过工作空气引入管35供应的空气通过分别固定在许多空气流管44上的许多曝气器42成为细小气泡形式，在均匀分配流过过滤介质层50后向上流动。
通过喷嘴46把其引入到支撑层52和过滤介质层50的废水向上流动的同时，过滤介质层50过滤废水中的悬浮物质。在好氧条件下，硝化细菌利用供应的氧硝化废水中的有机氮和氨态氮，将其转化成硝酸盐氮。
释放磷的辅助除磷微生物利用氧气氧化累积的PHB，从而过多在积累能量。在氧化过程中，微生物过多地摄取废水中的无机磷、通过水解由有机磷转化的无机磷以及从细胞中释放的无机磷，并且将无机磷以高分子的形式存储在体内。在回洗期间将微生物摄取的过多磷以固体物质形式去除。
在完成以上所述的步骤的同时，回流水引入管57，工作空气引入管35和工作空气鼓风机38停止运行，打开处理水排放管48的阀(未示出)并且运行泵(未示出)，从而将处理水转送至回洗水存储池54直至上部室62的水位达到出水水位Ho。
在完成以上步骤后，向反应池30引入下一批废水之前，所有设备的运行闲置，从而使废水处理装置停止运行预定时间。进行这一步骤的目的在于调节反应时间，并且在废水进入反应池30之前由于过滤介质层50上的微生物的内源呼吸消耗氧从而使其保持在缺氧状态。
在闲置步骤完成后，下一批待处理废水引入到反应池30中，重复进行以上所述的步骤。
由于悬浮物和/或繁殖的微生物污泥污染了过滤介质层50，因此在完成这些步骤后需要对废水处理装置进行定期回洗，如每两天回洗一次。
在回洗期间，首先，打开出口60排出底部室33中的水和污泥。然后，通过回洗空气鼓风机36和回洗空气引入管34向反应池30的底部室33中供应回洗空气，然后空气通过许多喷嘴46供应给过滤介质层50。这里，由喷嘴46在底部室33中形成一预定高度的空气层。这样，具有足够高的压力的空气可以使过滤介质层50膨胀，从而能够均匀地分布在过滤介质层中。然后，通过回洗水引入管41将回洗水送至底部室33中。引入到底部室33中的回洗水又通过许多喷嘴46流入到膨胀的过滤介质层50中。通过调整以上所述的步骤的顺序和时间就可以有效地去除沾在过滤介质层50内的污染物，从而实现对其进行洗涤。
(2)去除有机物和固体物质的废水处理和硝化
通过废水引入管(图3和图4中示为40，图5和图6中示为40’)将待处理的废水引入到底部室33中，同时通过工作空气引入管35供应空气。然后废水向上流过滤介质层50进入上部室62，直到上部室62的水位达到进水水位Hi。在上部室62的水位达到进水水位Hi时水位调节仪45停止废水引入管40或40’的泵(未示出)的运行并且关闭阀门(未示出)。
为了部分地去除悬浮固体，废水最好先流过沉淀池或沉淀槽，从而延长回洗周期。
然后，在驱动工作空气鼓风机38通过工作空气供应管35供应空气时，上部室62中的废水通过回流水引入管57回流到底部室33中，并且向上循环流过过滤介质层。通过工作空气引入管35供应的空气通过分别固定在许多空气流管44上的许多曝气器42成为细小气泡形式，在均匀分配流过过滤介质层50后向上流动。
通过喷嘴46把其引入到支撑层52和过滤介质层50的废水向上流动的同时，过滤介质层50过滤废水中的悬浮物质。在好氧条件下，硝化细菌利用供应的氧硝化废水中的有机氮和氨态氮，将其转化成硝酸盐氮。
在完成以上所述的步骤的同时，回流水引入管57，工作空气引入管35和工作空气鼓风机38停止运行，打开处理水排放管48的阀(未示出)并且运行泵(未示出)，从而将处理水转送至回洗水存储池54直至上部室62的水位达到出水水Ho
在完成以上所述的硝化步骤后，向反应池30引入下一批废水，然后重复进行以上所述的处理步骤。
所进行的回洗的方式与去除有机物和固体物质，反硝化和除磷中的回洗方式相同。
(3)去除有机物和固体物质，反硝化和硝化
通过废水引入管(图3和图4中示为40，图5和图6中示为40’)将待处理的废水引入到处于缺氧状态的底部室33中，并且向上流经过滤介质层50直到上部室62的水位达到进水水位Hi。在上部室62的水位达到进水水位Hi时水位调节仪45停止废水引入管40或40’的泵(未示出)的运行并且关闭阀门(未示出)。
为了部分地去除悬浮固体，废水最好先流过沉淀池或沉淀槽，从而延长回洗周期。
然后，在上部室62中处于缺氧/厌氧状态的废水通过回流水引入管57回流到底部室33中，从而使过滤介质层50向上流动。在废水从底部室33进入过滤介质层50时，废水通过许多喷嘴46向上流到平板32的上部。
在废水向上流到过滤介质层50时，过滤介质层50过滤废水中的悬浮固体物质，并且过滤介质层50中的反硝化菌利用废水中的有机物将上一循环留下的硝酸盐氮转化成气体氮，从而去除废水中的氮。
在废水由下至上通过过滤介质层50时，过滤介质层50对废水中的悬浮的固体物质进行过滤，并且过滤介质层50中的反硝化菌利用废水中的有机物将上一循环留下的硝酸盐氮转化成氮气，从而从废水中实现除氮。
然后，在驱动工作空气鼓风机38通过工作空气引入管35供应空气时，上部室62中的废水通过回流水引入管57回流到底部室33中，并且向上循环流过过滤介质层50。
在完成以上所述的步骤的同时，回流水引入管57，工作空气引入管35和工作空气鼓风机38停止运行，打开处理水排放管48的阀(未示出)并且运行泵(未示出)，从而将处理水转送至回洗水存储池54直至上部室62的水位达到出水水位Ho。
在完成以上步骤后，向反应池30引入下一批废水之前，所有设备的运行停止，使废水处理装置停止运行预定时间。进行这一步骤的目的在于调节反应时间，并且在废水进入反应池30之前由于过滤介质层50上的微生物的内源呼吸消耗氧从而使其保持在缺氧状态。
在闲置步骤完成后，下一批待处理废水引入到反应池30中，重复进行以上所述的步骤。
所进行的回洗的方式与去除有机物和固体物质，反硝化和除磷中的回洗方式相同。
如果利用图4和6分别所示的第三和第四实施例的废水处理装置对废水进行处理，存储池49设置在回流水引入管57的路径上，经过每一个步骤进行处理过的水收集在存储池49中而不是收集在上部室62。这样，上部室62的超出水高就降低，从而降低了反应池30的高度。
下面将参照一个例子来说明本发明，该例子并不限定本发明的保护范围。
例子
在以下条件下，使用图3所示的装置对污水处理厂的污水进行废水处理，去除有机物质和固体物质，硝化，反硝化和除磷。
支撑层的高度：30cm；
过滤介质层的高度：3m；
过滤介质的种类和尺寸：直径为2-6mm的粘土；
引入的废水量为：过滤介质层体积的67-133％；
处理时间(EBCT)：3-6小时；
回洗周期：每两天一次
使用已经过初级沉淀池的污水作为待处理的原废水。利用标准的方法对原废水和已处理水进行分析，分析结果如表1所示，其中SCODcr表示废水中的有机物的浓度，NH4-N，NO3-N，T-N分别表示废水中的氨氮浓度，硝酸盐氮浓度和总氮浓度，Ortho-P表示废水中磷的浓度。
表1                         (单位：mg/L)
  SCODcr   NH4-N  NO3-N   T-N   Ortho-P
  原废水   178   20.1   0.5   20.6   6.4
  处理过废水   22   1.8   1.8   3.6   0.1
  去除率   87.6％   91.0％   82.5％   98.4％
参照表1，利用本发明的生物过滤法的间歇式废水处理装置，通过间歇式废水处理可以生物去除废水中的磷，并且在一个单独的反应池中可以同时有效地去除氮和磷。因此，废水处理装置的运行也比较简单。
表2说明的是本发发明的间歇式废水处理与传统的顺序式废水处理的处理效率的比较结果。
表2
  顺序式生物过滤法   间歇式生物过滤法
处理条件   处理小时(Hr)   2   4
  生物除磷的功能   X   O
  运行方式   顺序式   间歇式
处理效率(％)   BOD   90   95
  COD   80   90
  SS   95   97
  T-N   70   80
  NH4-N   98   98
  T-P   50   90
  Ortho-P   20   90
这里，BOD表示生物需氧量，COD表示化学需氧量，SS表示悬浮固体，T-P表示总磷。
参照表2，本发明的间歇式废水处理与传统的顺序式废水处理相比，即使顺序式废水处理花费的反应时间长，但是仍是间歇式废水处理的有机物、悬浮固体、氮磷去除率高。特别是，采用顺序式生物过滤法很难去除的磷，如果采用本发明的方法也可以有效地得以去除。
使用本发明的废水处理装置对废水进行处理有以下优点。
首先，通过微生物释放磷和过多的摄取磷可以有效地生物去除废水中的磷。
第二，由于在一个单一的反应池中有效地去除有机污染物、悬浮污染物、氮磷，所以简化该装置的构造和运行，并且处理过水的水质也很好。
第三，由于不需要分离的沉淀池，可以将该废水处理装置安装在一个小的区域。
第四，由于废水处理装置的稳定性高，从而能够自动运行，因此可以节约相当大的劳动力，运行简单。

Claims (10)

1.一种处理废水的方法，该方法使用的废水处理装置包括有以下部分：一底部和一位于底部上的平板，平板与底部隔开并且与底部形成一底部室；一安装在底部用于在回洗前排放底部室中的水和污泥的出口；一由平板支撑位于其上的过滤介质层，过滤介质层的上层形成上部室的底部；一与底部室连接用于向底部室供应待处理废水的废水引入管；一用于向平板上的过滤介质层供应工作空气的空气引入管；位于平板上方且与平板有一定间隔的许多曝气器，其安装在与工作空气引入管相连的许多空气流管上；一用于在回洗期间向底部室供应回洗空气的回洗空气引入管；一用于在回洗期间向底部室供应回洗水的回洗水引入管；许多从底部室通过平板向过滤介质层延伸的喷嘴；一用于排放已流过过滤介质层的处理水的处理水排放管；以及一用于把流过过滤介质层的处理水回流到底部室的回流水引入管；
该方法包括以下步骤：
(a)通过所述废水处理装置的废水引入管向底部室引入待处理废水，并且在非曝气条件下使废水由下至上通过过滤介质层直到上部室的水位达到进水水位；
(b)通过用于循环的回流水引入管将上部室中的废水回流到底部室，从而使废水向上流过处于缺氧/厌氧状态的过滤介质层，利用废水中的有机物和过滤介质层中的反硝化菌反硝化上一循环留下的硝酸盐氮，而且还利用废水中的有机物和过滤介质层中的辅助除磷微生物进行磷释放反应；
(c)通过回流水引入管将上部室的废水回流到底部室中，回流水循环由下至上通过过滤介质层，同时通过工作空气引入管供应空气，利用硝化菌硝化有机氮和氨氮，利用辅助除磷微生物使其过量摄磷；
(d)通过处理水排放管排放处理水。
2.一种处理废水的方法，该方法使用的废水处理装置包括有以下部分：一底部和一位于底部上的平板，平板与底部隔开并且与底部形成一底部室；一安装在底部用于在回洗前排放底部室中的水和污泥的出口；一由平板支撑位于其上的过滤介质层，过滤介质层的上层形成上部室的底部；一用于向平板上的过滤介质层供应工作空气的空气引入管；位于平板上方且与平板有一定间隔的许多曝气器，其安装在与工作空气引入管相连的许多空气流管上；一用于在回洗期间向底部室供应回洗空气的回洗空气引入管；一用于在回洗期间向底部室供应回洗水的回洗水引入管；许多从底部室通过平板向过滤介质层延伸的喷嘴；一用于排放已流过过滤介质层的处理水的处理水排放管；以及一用于把流过过滤介质层的处理水回流到底部室的回流水引入管；和一与回流水引入管相连接的用于向底部室供应待处理废水的废水引入管；
该方法包括以下步骤：
(a)通过所述废水处理装置的与回流水引入管相连接的废水引入管向底部室引入待处理废水，并且在非曝气的条件下使废水由下至上通过过滤介质层直到上部室的水位达到进水水位；
(b)通过用于循环的回流水引入管将上部室中的废水回流到底部室，从而使废水向上流过处于缺氧/厌氧状态的过滤介质层，利用废水中的有机物和过滤介质层中的反硝化菌反硝化上一循环留下的硝酸盐氮，而且还利用废水中的有机物和过滤介质层中的辅助除磷微生物进行磷释放反应；
(c)通过回流水引入管将上部室的废水回流到底部室中，回流水循环由下至上通过过滤介质层，同时通过工作空气引入管供应空气，利用硝化菌硝化有机氮和氨氮，利用辅助除磷微生物使其过量摄磷；
(d)通过处理水排放管排放已去除有机物、氮磷的处理水。
3.一种处理废水的方法，该方法使用的废水处理装置包括有以下部分：一底部和一位于底部上的平板，平板与底部隔开并且与底部形成一底部室；一安装在底部用于在回洗前排放底部室中的水和污泥的出口；一由平板支撑位于其上的过滤介质层，过滤介质层的上层形成上部室的底部；一与底部室连接用于向底部室供应待处理废水的废水引入管；一用于向平板上的过滤介质层供应工作空气的空气引入管；位于平板上方且与平板有一定间隔的许多曝气器，其安装在与工作空气引入管相连的许多空气流管上；一用于在回洗期间向底部室供应回洗空气的回洗空气引入管；一用于在回洗期间向底部室供应回洗水的回洗水引入管；许多从底部室通过平板向过滤介质层延伸的喷嘴；一用于排放已流过过滤介质层的处理水的处理水排放管；以及一用于把流过过滤介质层的处理水回流到底部室的回流水引入管；
该方法包括以下步骤：
(a)通过所述废水处理装置的工作空气引入管供应空气，同时通过废水引入管向底部室引入待处理废水，让废水由下至上通过过滤介质层直到上部室的水位达到进水水位；
(b)通过回流水引入管将上部室中的废水回流到底部室，从而使废水由下至上通过过滤介质层，同时利用工作空气引入管供应空气，利用硝化菌硝化有机氮和氨氮；
(c)通过处理水排放管排放经硝化的处理水。
4.一种处理废水的方法，该方法使用的废水处理装置包括有以下部分：一底部和一位于底部上的平板，平板与底部隔开并且与底部形成一底部室；一安装在底部用于在回洗前排放底部室中的水和污泥的出口；一由平板支撑位于其上的过滤介质层，过滤介质层的上层形成上部室的底部；一用于向平板上的过滤介质层供应工作空气的空气引入管；位于平板上方且与平板有一定间隔的许多曝气器，其安装在与工作空气引入管相连的许多空气流管上；一用于在回洗期间向底部室供应回洗空气的回洗空气引入管；一用于在回洗期间向底部室供应回洗水的回洗水引入管；许多从底部室通过平板向过滤介质层延伸的喷嘴；一用于排放已流过过滤介质层的处理水的处理水排放管；以及一用于把流过过滤介质层的处理水回流到底部室的回流水引入管；和一与回流水引入管相连接的用于向底部室供应待处理废水的废水引入管；
该方法包括以下步骤：
(a)通过所述废水处理装置与回流水引入管相连接的废水引入管向底部室引入待处理废水，同时供应空气，让废水由下至上通过过滤介质层直到上部室的水位达到进水水位；
(b)通过回流水引入管将上部室中的废水回流到底部室，从而使回流水向上循环流过过滤介质层，同时利用工作空气引入管供应空气，利用硝化菌硝化有机氮和氨氮；
(c)通过处理水排放管排放经硝化的处理水。
5.一种处理废水的方法，该方法使用的废水处理装置包括有以下部分：一底部和一位于底部上的平板，平板与底部隔开并且与底部形成一底部室；一安装在底部用于在回洗前排放底部室中的水和污泥的出口；一由平板支撑位于其上的过滤介质层，过滤介质层的上层形成上部室的底部；一与底部室连接用于向底部室供应待处理废水的废水引入管；一用于向平板上的过滤介质层供应工作空气的空气引入管；位于平板上方且与平板有一定间隔的许多曝气器，其安装在与工作空气引入管相连的许多空气流管上；一用于在回洗期间向底部室供应回洗空气的回洗空气引入管；一用于在回洗期间向底部室供应回洗水的回洗水引入管；许多从底部室通过平板向过滤介质层延伸的喷嘴；一用于排放已流过过滤介质层的处理水的处理水排放管；以及一用于把流过过滤介质层的处理水回流到底部室的回流水引入管；
该方法包括以下步骤：
(a)通过所述废水处理装置的废水引入管向底部室引入待处理废水，并且在非曝气条件下让废水由下至上通过过滤介质层直到上部室的水位达到进水水位；
(b)通过回流水引入管将上部室中的废水回流到底部室，从而使废水向上流过处于缺氧状态的过滤介质层，利用废水中的有机物和过滤介质层中的反硝化菌反硝化上一循环留下的硝酸盐氮；
(c)通过回流水引入管将上部室的废水回流到底部室中，回流水循环由下至上通过过滤介质层，同时通过工作空气引入管供应空气，利用硝化菌硝化有机氮和氨氮；
(d)通过处理水排放管排放经硝化的处理水。
6.一种处理废水的方法，该方法使用的废水处理装置包括有以下部分：一底部和一位于底部上的平板，平板与底部隔开并且与底部形成一底部室；一安装在底部用于在回洗前排放底部室中的水和污泥的出口；一由平板支撑位于其上的过滤介质层，过滤介质层的上层形成上部室的底部；一用于向平板上的过滤介质层供应工作空气的空气引入管；位于平板上方且与平板有一定间隔的许多曝气器，其安装在与工作空气引入管相连的许多空气流管上；一用于在回洗期间向底部室供应回洗空气的回洗空气引入管；一用于在回洗期间向底部室供应回洗水的回洗水引入管；许多从底部室通过平板向过滤介质层延伸的喷嘴；一用于排放已流过过滤介质层的处理水的处理水排放管；以及一用于把流过过滤介质层的处理水回流到底部室的回流水引入管；和一与回流水引入管相连接的用于向底部室供应待处理废水的废水引入管；
该方法包括以下步骤：
(a)通过所述废水处理装置与回流水引入管相连接的废水引入管向底部室引入待处理废水，并且在非曝气的条件下使废水由下至上通过过滤介质层直到上部室的水位达到进水水位；
(b)通过用于循环的回流水引入管将上部室中的废水回流到底部室，从而使废水向上流过处于缺氧状态的过滤介质层，利用废水中的有机物和过滤介质层中的反硝化菌反硝化上一循环留下的硝酸盐氮；
(c)通过回流水引入管将上部室的废水回流到底部室中，回流水循环由下至上通过过滤介质层，同时通过工作空气引入管供应空气，利用硝化菌硝化有机氮和氨氮；
(d)通过处理水排放管排放经硝化的处理水。
7.如权利要求16中任一项所述的废水处理方法，在向废水处理装置中供应废水之前，还可以包括一步骤，即将待处理废水引入到沉淀池中用于去除废水中的悬浮物。
8.如权利要求1至6中任一项所述的废水处理方法，在排放步骤后，还可以包括：通过回洗空气引入管和许多喷嘴从底部室向过滤介质层供应回洗空气，从而使过滤介质层膨胀，然后停止供应回洗空气并且通过回洗水引入管和许多喷嘴引入回洗水，从而对过滤介质层进行回洗。
9.如权利要求8所述的废水处理方法，回洗水是权利要求1至6中任一项所述方法之排放步骤排放的处理水。
10.如权利要求1至6中任一项所述的废水处理方法，利用程序化的逻辑控制器自动重复每一个步骤。
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