CN1277942A - 水和污水的处理系统以及使用该系统的处理方法 - Google Patents

水和污水的处理系统以及使用该系统的处理方法 Download PDF

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卞奎金
李成裕
黄龙雨
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Abstract

本发明揭示了一种使用塞流型生物过滤器的水处理系统,和使用该系统的水处理方法。水处理系统包括:一个用于去除磷的化学反应池;一个充满了亲水载体的第一生物过滤器,亲水载体内具有硝化微生物;以及一个充满了主要包含颗粒硫的载体的第二生物过滤器,自养脱氮微生物附着在所述载体内。

Description

水和污水的处理系统以及使用该系统的处理方法
本发明涉及一种化学和生物的水和污水的处理方法。本发明的工艺适合于生活和工业污水的处理应用，特别是，本发明涉及一种塞流型的生物过滤法，包括a)生物过滤反应池SBF(O)和SBF(N)，进行有机的消化和硝化作用；b)生物过滤反应池SBF(DeN)，进行脱氮作用。
目前，排放污水的质量标准已经严格地应用到世界各地的溪流和湖泊。特别是将污水排放到用于饮用水水库中的水质要经过更加严格地处理。然而，使用悬浮增长活性淤渣工艺的常规污水处理系统对处理水的质量有一定的局限。忽略使用一种现代的水处理系统，每当流速、温度和负载率变化时，经常规活性淤渣工艺处理的水可能由于淤渣的聚集增大和浮起造成水质变坏。也就是说上述提到的污水处理系统在没有增加其它工艺或设备、砂子/活性炭过滤装置的情况下很难应用；当将用常规工艺处理过的水排入到河流或湖泊中时，就超出了河流或湖泊本身的自我净化能力。
通常，在水处理时，(i)能被沉淀的悬浮固体可以通过沉淀去除，(ii)未净化水中的有机物质可以利用微生物的生物氧化和细胞合成反应来去除，(iii)氮可以通过利用微生物的生物硝化和脱氮反应来去除，以及(iv)磷可以通过活性淤渣的大量吸收来去除，如磷的释放和吸收由氧的供给确定。
在这一点上，必须提供用于与硝酸盐氮化合物中的氧化合的氢，以便进行生物脱氮处理。大多数常用的水处理系统一直使用有机物质如甲醇作为氢供体，这是由于在生态系统中各种异养脱氮微生物通过外部碳源生长和它们的相对容易的培养。然而，为了使用异氧脱氮微生物，就必须有足够的以溶解状态存在的有机物质。当有机物质在未净化水中缺乏时，就必须从外部提供以用于脱氮反应。相应地就需要有一种专门用于喷射有机物质的装置。
图1是一种常规的使用悬浮增长活性淤渣工艺的水处理方法的方框图。
其中的砂子和淤泥已在预处理装置(未画出)中去除的流入的未净化水101，被收集到均化池102中；悬浮的可沉降固体由初级沉降池104去除；溶解的有机物质在生物曝气池107中去除；污水在二级沉降池108中通过固液分离被最后处理(111)；返回的淤渣109再循环到生物曝气池107中。
在生物曝气池107中，除去有机物质，并利用活性淤渣中的微生物进行硝化。
当然，氮和磷是很难去除的。为了去除这些成分，进行包括一个额外的过程的生物预处理。在生物预处理过程中，磷是在由活性淤渣的需氧和厌氧条件的变化所引起的磷的释放和大量的吸收为基础来去除的。此外，脱氮作用是在缺氧池中通过异氧微生物的作用完成的，因此必须在流入的污水中注射如甲醇或醋酸等有机炭源。
此外，当需要改善混浊度时，还需要加一个砂过滤器。
图2所示的是可以去除氮和磷的常规现代污水处理方法的方框图。
均化池202接收流入水201，初级沉降池204用于去除悬浮的可沉降有机物质，厌氧池207，缺氧池208，需氧池210和二级沉降池212按顺序布置。
首先，在厌氧池207中，活性淤渣中的微生物释放出磷。其后，在缺氧池208中，由脱氮微生物进行脱氮处理。在需氧池210中，进行硝化作用，同时微生物极力吸入已经释放的磷。此时，在需氧池210中吸收磷的量要大于从厌氧池207中释放磷的量。结果，磷在处理水中的量减少。
然而，为了去除磷并保持微生物的足够的浓度，二级沉降池212中的淤渣应该返回到厌氧池207或缺氧池208中，氮必须和来自需氧池210的混合液(211)一起返回到缺氧池208中，因此可能会产生淤渣块，从而降低处理效率。
此外，由于生物反应池由厌氧池207、缺氧池208和需氧池210共同组成，因此，处理池的面积很大。另外，处理水的质量很难达到直接排放到湖或沼泽中去的高质量要求。从这个观点出发，常规的污水处理方法还有很多缺陷。
其它一些常规的水处理方法如下，但与本发明无关：
美国专利4,256,573揭示了在水中使用可悬浮载体的污水生物处理方法，但是其载体与本发明的载体不同，它是由泡沫塑料颗粒组成，其表面制作有折痕，并由轻型的泡沫无机材料的混合物制造。
美国专利4,379,050涉及的是使用有浮力的颗粒床的生物过滤器系统。生物过滤器系统的发明最开始是用于鱼场，所以在通常的污水处理系统中一直没有使用。
美国专利5,795,751涉及用生物过滤器降低污染气体中气态氮氧化物的浓度。由于它在工艺中使用木质混合物作为载体和异氧脱氮微生物，因此与本发明无关。
美国专利4,608,181涉及到的是水过滤系统，其中包含有相连的上流过滤容器和下流过滤容器。
日本专利公开文本59-105886(1984年6月19日)揭示了一种通过处理含磷酸盐水来去除磷酸盐的装置，日本专利公开文本8-294696(1996年11月12日)涉及的是生物过滤系统。日本专利公开文本53-90192(1978年8月8日)涉及的是含醋酸盐的溶液的处理方法，本发明中使用的微生物和载体在此专利中没有提到。
日本专利公开文本8-71575(1996年5月19日)涉及到的是生物过滤系统快速有效地安装方法。日本专利公开文本3-42099(1991年2月22日)涉及的是用于有机污染水的预先处理方法。美国专利5,206,206揭示了一种泥煤的物理和化学预处理方法，它被用在污水处理的生物过滤器中。
美国专利4,706,027涉及的是用微生物将污染气体脱硫的方法。在需氧条件下，用硫杆菌微生物将硫化物转变成氧化硫。美国专利4,706,027和本发明使用的是相同的微生物。然而美国专利4,706,027是利用所述微生物在需氧条件下脱硫，而本发明是利用所述微生物在厌氧条件下脱氮。
美国专利4,880,542涉及的是在含硫污水中使硫化物(H2S，HS-，S2-)氧化的工艺，通过产生一种脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)的耐硫化物菌株，然后相互限制并使脱氮硫杆菌脱硫，而将硫化物转变成硫酸盐，并使在载体上或在载体内的CaCO3形成生物过滤器。美国专利4,880,542和本发明使用同样的微生物。然而，在本发明中，所述微生物被活动抑制在硫颗粒上并用硫作为营养物质来进行脱氮。此外，在美国专利4,880,542中，所述微生物和CaCO3附着在载体上并进行脱硫。而在本发明中要连续地提供Na2CO3用于进行脱氮，而不是象在美国专利4,880,542中是活动抑制的。最后，美国专利4,880,542使用高粘度的凝胶作为载体，其中微生物和CaCO3是活动抑制的，而本发明使用的是活性炭和无烟煤作为载体。
美国专利5,044,435涉及一种微生物的方法，该方法使用脱氮硫杆菌来增加油的回收。尽管用于脱氮的微生物是相同的，但美国专利5,044,435的主要目的是油的回收，与本发明无关。
美国专利4,113,612和美国专利4,113,613涉及的是一种改进的由颗粒材料形成的固定床的回洗方法。
美国专利4,764,288揭示了一种改进的使用回洗泵的回洗方法，与本发明无关。
日本专利公开文本4-298292(1992年10月22日)涉及到的是生物膜过滤器系统，在其中均匀分布的空气清洗污染的水，特别是关于生物过滤器容器的空气和回洗管。
此外，日本专利公开文本63-101000(1988年5月6日)涉及到的是含有顽固的不能生物降解物质的污水处理方法。顽固的不能生物降解物质在活动抑制微生物与污水接触时被去除。活动抑制微生物利用活动抑制剂，通过饱和抑制至少一种硫菌和该硫菌活性所需的硫成分而形成。
本发明的一个主要目的是提供一种水处理系统，用来满足污水处理标准的所有要求，并且优于通常使用浮动微生物的常规污水处理方法，可以明显降低场地和结构的成本，并通过化学沉降首先去除悬浮固体和磷，其次通过附着微生物的新陈代谢和活性去除掉有机物质和营养物，如磷和氮。
此外，本发明的另一个目的就是用水处理系统提供一种水处理方法。
为了达到本发明的主要目的，要提供一种水处理系统，包括：一个化学反应池，用于接收与磷发生反应形成沉淀的化学物质；一个第一生物过滤器，其中填有具需氧化作用的亲水载体和已经包埋在亲水载体内的硝化微生物；以及第二生物过滤器，其中填有主要是颗粒硫的载体，该载体中包埋有自养脱氮微生物。
为了达到本发明的另一个目的，所提供的水处理方法包括：(a)一个单元操作，用于通过将絮凝剂添加到流入水中，去除磷和胶状的悬浮固体；(b)一个需氧生物过滤单元操作，用于将处理水穿过包含需氧化作用和硝化微生物的亲水载体；以及(c)一个缺氧生物过滤单元操作步骤，用于将处理水穿过含有自养脱氮微生物的载体。
参考相应的附图，本发明将变得更容易理解，附图只给出了介绍的方法，因此并没有限制本发明，其中：
图1是一种采用通常的标准活性淤渣方法的水处理方框图；
图2是一种采用现代的常用水处理方法的水处理方框图；
图3是本发明的第一具体实施例的水处理系统方框图；以及
图4是本发明的第二具体实施例的水处理系统方框图。
本发明的发明者发现既使用化学水处理方法又使用生物水处理方法可以比使用通常的方法更有效地进行污水处理，从而完成了本发明。
根据本发明的水处理系统包括：(i)用于去除砂子和淤泥的预处理装置；(ii)高速絮凝和沉降设备，主要用于去除悬浮固体和磷；(iii)一个生物过滤器，主要用于去除有机物质(以下指的是‘ SBF(O)’)；(iv)一个生物过滤器，用于硝化作用(以下指的是‘ SBF(N)’)；(v)一个生物过滤器，主要用于厌氧脱氮作用(以下指的是‘ SBF(DeN)’)；以及(vi)用于储存回洗水的水处理池。
在高速絮凝和沉降设备中，根据水中磷的浓度，在水中添加极少量的絮凝剂，从而以高速沉淀和去除悬浮固体和磷。通过使用快速化学沉降，与外部低温的环境相对应，处理水的质量变得稳定，且与常规系统相比，在处理同样量的水时，沉降池的尺寸和水处理系统的整个尺寸明显减小。
而当水从高速絮凝和沉降设备中穿过SBF(O)排出时，有机物质就被附着在载体上的高浓度微生物去除。
残留的有机物质通过附着在载体上的需氧微生物，在SBF(N)的上部进一步被去除，硝化作用在SBF(N)的下部通过高浓度的硝化微生物如寄居在载体中的硝化细菌菌株(Nitrobacter sp.)、亚硝化单胞菌菌株(Nitrosomonas sp.)、亚硝化球菌菌株(Nitrosococcus sp.)以及Nitrocystics菌株完成。
用于去除有机物质和硝化的微生物很容易从活性淤渣中提取出来。
最后，SBF(DeN)充满了作为载体的颗粒硫，自养脱氮微生物如脱氮硫杆菌和脱氮硫裸螺菌(Thiomicrospira denitrificans)寄生在颗粒硫中。在这里，自养脱氮微生物通过使用在颗粒硫的离析时产生的氢进行脱氮反应。氮因此在从淤泥当中分离出来的脱氮微生物的作用下被去除。因此也不需要从外部提供碳源，这也是与通常使用异养脱氮微生物的水处理方法的区别。比较好的是颗粒硫的有效尺寸是2毫米到5毫米，均匀系数低于2。颗粒硫组成的过滤层的高度最好是1.0米到3.0米，支撑层的高度范围是0.2米到1.5米。
在这里，生物过滤器充满了适合于微生物寄生的载体。处理水和微生物不在反应池中混合，而是当穿过载体时，所述处理水与附着在载体上的微生物发生反应。
如上所述，对于淤渣浮起或结块的处理都没有问题，也不需要第二沉降池。
另一方面，与通常混合类型的生物过滤器相比，水流入只占很小的面积的活塞式流动型的生物过滤器中。同时由于生物过滤器采用高浓度微生物，尽管处理周期很短，却能得到优良的水质。生物过滤方法在韩国专利申请99-13133(1999年4月14日)中描述的更为详细。
此外，处理水不需要在罐中心进行内部再循环，而是在硝化后，紧接着进行脱氮处理，使得整个系统的简化和操作成本下降成为可能。
如前所述，根据本发明的水处理系统还包括添加化学制剂以去掉磷的步骤。然而，在减少安装面积、提高水的质量和处理速度方面，根据本发明的水处理系统要优于常规的水处理系统。此外，在外部低温环境中保持较高的水的质量，取决于快速化学沉降的性质。
尽管使用活性淤渣的常规的污水处理方法由于淤渣的结块和流入负载及温度的变化造成低的效率，但本发明通过采用生物过滤法克服了这个缺点，从而在污水中去除掉有机物质和氮。由于没有砂过滤器和操作成本低并可得到较高的水质量，本发明可以满足水处理系统的所有要求。
图3所示的是说明根据本发明的第一具体实施例的水处理系统的方框图。
通常，预处理装置302由一种滤网、沉砂池和进水泵房组成，并从流入污水中去除砂子和淤泥。
在絮凝池304中，化学制剂305加入到流入的污水中，以便去除磷，加入的絮凝剂306形成絮凝物可以去除胶状悬浮固体，而且不需要重力沉降。根据本工艺的性质，回洗水322以及生物过滤器313，315，318流入的污水301中的悬浮固体和磷同时被去除。在这里加入的化学制剂量要根据悬浮物料和磷的量来调整。
添加到絮凝池304中的絮凝剂的量要根据流入水中磷的浓度来确定。当处理水中磷的浓度低于5毫克/升时，以铝含量为基础的硫酸铝和聚氯化铝(PAC)的最大量是10毫克/升，以铁含量为基础的最大量的氯化铁是10毫克/升。
在絮凝池304的步骤后，阴离子聚合物307加入到聚沉池308中，絮凝池304中絮凝物的尺寸增大，因此也增加了沉降速度。
高速沉降池309通过沉降，液固分离聚沉池308中形成的絮凝物。处理水流入生物过滤器，如果需要，将沉降的淤渣部分地返回到絮凝池304(310)中，并且残余物被输送到脱水装置311中。在常规的技术中，初级和二级沉降池表面承载速率分别为每天25～40m3/m2和20～30m3/m2，而根据本发明的高速沉降池的表面承载速率超过每天40～80m3/m2。这也说明高速沉降池是一种具有高沉降效率的小尺寸的沉降池，它起的是二级沉降池的作用。
SBF(O)313中充满了亲水载体，主要用于去除高速沉降池309的处理水中的溶解的有机物质。分解有机物质的异养微生物寄生于亲水载体中。简言之，反应池是一种有高浓度微生物的小尺寸池，并使有机物质在较短的停留时间内被去除。
通常使用无烟煤和活性炭作为亲水载体。较好的情况是，亲水载体的有效尺寸在3mm到25mm之间，平均系数在1.1到2.0之间，填充高度在1.0m到3.0m之间。此外，载体层的下部由0.2m到1.5m的砂砾层组成。为了保持需氧条件，还需要提供空气。分解有机物质的异养微生物可以从一般的活性淤渣获得。另一方面，处理水可以以上流或下流方向移送到SBF(O)313中。
存在于SBF(O)313处理水中的氨氮的硝化作用在包含有亲水载体的SBF(N)315中进行，其中所述载体中寄生有分解有机物质的微生物和硝化微生物。因此，小尺寸的反应池和高浓度的微生物为在较短的停留时间内去除有机物质和产生硝化作用提供了可能。与SBF(O)相同，通常用无烟煤和活性炭作为亲水载体。比较好的是，载体中颗粒的直径范围在1mm到10mm，其平均系数在1.1到2.0之间。在下流的方法中，残余的有机物质在载体的上部被去除，硝化作用通过硝化菌的作用在载体的下部发生。
在SBF(DeN)318中，在来自SBF(N)315的处理水中自养菌脱去硝酸盐的氮使其成为氮气。典型的活化淤渣工艺通过使用异养微生物进行脱氮作用。另外，本发明的生物过滤器通过自养微生物完成脱氮。也就是说，在SBF(DeN)中充满由颗粒硫组成的载体。使用颗粒硫进行脱氮作用的自养脱氮微生物附着在载体上。在脱氮过程中，通常的工艺需要有机碳源如甲醇。在本发明的生物过滤器中，脱氮作用通过自养微生物完成，因此不需要特殊的碳源。作为生物过滤器之一，SBF(DeN)318也是有高处理效率的生物反应池。
处理水池320储存并再循环最后要处理的水323，这些水已经通过一系列的生物过滤池，如果需要的话，也可以将这些水作为回洗水321返回到生物过滤池315、318。
另一方面，如图3所示的水处理系统包括一系列的单元反应池。既高速絮凝和沉降装置以及SBF(O)、SBF(N)、SBF(DeN)和处理水池被系统地排列。虽然如此，每个单元反应池都有它自己的特性。因此，在水处理系统中可以优选专用的单元操作并进行组合使用。
此外，本发明的专用单元操作可以有选择地应用到通常的水处理系统中。例如，在通常技术中的初级沉降池104、202可以用化学单元反应池304、308、309代替，以进行高速絮凝和沉降，或者在通常技术中的生物过滤池(107、108)(207、208、210、212)可以用至少一个生物过滤池313、315、316的组合来代替。
此外，如果没有专用单元操作，可以对水处理系统进行组合。例如，当有机污染物的浓度较低的时候，可以将SBF(O)省略，如图4所示。
现在通过以下的实施例更详细地介绍本发明。实施例1
对含有氨氮和有机物质的污水用本发明如图3所示的水处理系统进行处理。
流入污水301的量是2.7m3/每天，流入的污水储存在均化池302中，首先通过絮凝池304、聚沉池308和快速沉降池309的处理过程。最后处理的水323通过将首先处理的水312穿过SBF(O)313、SBF(N)315和SBF(DeN)318进行处理来得到。回洗水321收集到均化池302(322)中。
当去除掉未净化水中的沙子和淤泥后，均化池302将处理过的水提供到絮凝池304中。
单元操作的详细说明如下所示：
絮凝池304的长度、宽度和有效高度是125mm，聚沉池308的长度、宽度和有效高度是125mm，快速沉降池309的直径和有效高度分别是400mm。絮凝池304和聚沉池308的混合条件分别是200rpm和60rpm。40mg/L的硫酸铝305和0.8mg/L的阴离子聚合物307作为聚沉剂分别加入到反应池中。
化学沉降后，处理过的水312流入到SBF(O)313的上部。SBF(O)313是一个需氧池，它是用PVC制作的、直径为150mm的圆筒体。有效尺寸为10mm的无烟煤在内部过滤层上填充到2m的高度。通过注入并培育2000mg/L的活性淤渣一个星期，将混合液体悬浮固体的浓度(以下记为‘MLSS’)保持在10000mg/L。
为使反应池保持需氧条件，用位于反应池下部的空气管(A)将空气以1.5L/min的量注入。对COD和BOD以及可以沉淀的悬浮固体(SS)有影响的有机物质可以从反应池中去除，并且处理过的水314流入到SBF(N)315中。
有效尺寸为3mm的无烟煤在SBF(N)315中填充到2m的高度。其它条件保持与SBF(O)313相同。注入2000mg/L的活性淤渣，培育一个星期，从而保持MLSS在10000mg/L。
在反应池313中，残留的有机物质从载体的上部去除，硝化微生物的浓度要比载体的下部高。结果氨氮被氧化并转变成硝酸盐的氮。
SBF(DeN)318是由PVC制成的内径为150mm、厚度为5mm的圆筒体。起载体和氢供体作用的，以及有效颗粒直径为3mm的颗粒硫填充在内部过滤层上的2.0m的高度。与需氧池不同，它不用将空气注入到反应池中，因为反应池要保持缺氧条件。
然而，当由于长期使用而使滤床发生堵塞时，就要启动压缩机和回洗泵进行回洗。在SBF(DeN)318中，硝酸盐的氮被还原成氮气释放到空气中。
处理水在SBF(DeN)318中净化后流入到水处理池320中，储存短时间后，最后排出(323)。当水处理进行时，水质量的参考值如pH值和碱性由化学制剂注入管316控制。
为了减少最初稳定过程的操作时间，从污水处理厂来的浓度为MLSS 2000mg/L的活性淤渣被连续地注入，其量为3天流入未净化水的五分之一，培育一个星期，以保持MLSS在10000mg/L。与溶液分离的微生物从潮泥中分离出来后与脱氮硫杆菌和脱氮硫裸螺菌混合，注入到脱氮池中，以保持MLSS在3000mg/L。利用本发明的水处理系统，进行实验8个星期，表1中列出了7个星期稳定状态的处理结果的平均值。
                                 表1
                     实施例1中水处理的结果
    实施例1
    项目 流入量 快速沉降池中的流出量 SBF(O)操作的流出量 SBF(N)操作的流出量   排放水量
  BOD(mg/L)   160     75     11     5     3.5
  悬浮固体SS(mg/L)   160     20     20     9     3.0
  总氮TN(mg/L)   30     24     21     20     6.0
  氨氮NH3-N(mg/L)   21     21     10     1.0     1.0
  硝酸盐的氮NOx-N(mg/L)     5     3     11     19     5.0
  总磷T-P(mg/L)     5     1.0     0.5     0.4     0.3
对比例1
对比试验是采用同样的污水，采用现代通用的活性淤渣工艺进行实验(参考图2)。
污水201从均化池202流入到初级沉降池204中，并由此将沉降颗粒去除。在初级沉降池204中处理过的水206流入到厌氧池207中，同时，二级沉降池212中的活性淤渣再循环到厌氧池207中。
在厌氧池207中，磷被释放出来，并被输送到下游的缺氧池208中。同时，需氧池210中返回的淤渣通过211被再循环到缺氧池208中。
在需氧池210中将氨氮转化成硝酸盐的氮。当混合液体返回到缺氧池208(211)中时，硝酸盐的氮在缺氧池208中还原成氮。要将适当量的甲醇209注入作为硝酸盐的氮的脱氮的碳源。
当穿过缺氧池208后，处理过的水流入到需氧池210中。在这里有机物质和残余的甲醇被去除，并发生硝化作用。反应池210中的部分混合液返回到缺氧池208，残余的部分输送到二级沉降池212中。最后污水在二级沉降池212中通过固液分离进行处理。
此时，初级和二级沉降池204、212的直径和有效高度等于400mm，厌氧池207、缺氧池208、和需氧池210的宽度、长度和有效水深分别是300mm、400mm和300mm。上述池都由PVC制造。
空气(A)以1.5L/min的流速通过放置在下部的空气管注入到需氧池210中。厌氧池207和缺氧池208可以在没有空气注入的情况下由搅拌器缓慢混合。
生物反应池中微生物的浓度，即MLSS由返回的淤渣213的量来调节，在整个实验期间保持其平均值为3000mg/L。
为了保证对比的真实性，要保证使用的反应器流速和有效容积相同。
要使用本系统做8个星期的实验。7个星期稳定状态处理结果的平均值列在表2中的对比例1-1中。
为了防止由于对比例1的内部返回(211)和淤渣返回(213)而产生的停留时间缩短，流入水的流速减到1.0m3/每天，也就是将反应池的能力放大2.7倍。再增加7个星期的实验，平均水质的变化如表2中对比例1-2所示。
                                表2
                        对比例1的水处理结果
项目   流入量 对比例1-1(2.7m3/每天)     对比例1-2(1.0m3/每天)
初级沉淀池的流出量 排放水量 初级沉淀池的流出量 排放水量
  BOD(mg/L)   160     120     30     120     15
  悬浮固体SS(mg/L) 160 115 38 115 25
  总氮TN(mg/L) 30 27 21 27 18
  氨氮NH3-N(mg/L) 21 20 10 20 8
  硝酸盐的氮NOx-N(mg/L) 5 4 11 4 9
  总磷T-P(mg/L) 5 4.5 4.0 4.5 3.8
根据实施例1和对比例1的结果，在所有的项目中，实施例1的水处理方法要优于对比例1。特别是，有机物质和氮的去除速度和效率的结果都是很好的。此外，对于磷和悬浮固体，实施例1的水处理方法显示了其优良性。
此外，尽管在对比例1-2中反应池的能力放大了2.7倍，但与实施例1相比水质没有改进。实施例2
为了检测处理生活污水的性能，此时有机污染浓度很低，实验采用如图4所示的水处理系统进行。
在没有SBF(O)，使用与实施例1相同的水处理系统和条件实验8个星期。7个星期稳定状态处理结果的平均值如表3所示。对比例2
与实施例2相比，根据通常活性淤渣工艺(参考图1)处理同样的未净化的水。
流入的污水101从均化池流入到初级沉降池104中，并由此将沉降的固体去除。初级沉降池104中处理过的水106流入曝气池107中，二级沉降池108中的沉降的淤渣返回到曝气池107(109)中。曝气池107中的混合液体经过二级沉降池108获得最后处理的水111。
此时，初级和二级沉降池104、108的直径和有效高度等于400mm，曝气池107的宽度、长度和有效水深分别是300mm、400mm和300mm。上述池都由5mm厚的PVC制造。空气(A)以流速1.5L/min通过空气管注入到曝气池107中。
曝气反应器中的微生物浓度，即MLSS通过返回淤渣109的量来调节，在整个实验期间，保持MLSS的平均值为2000mg/L。
为了使对比例2和实施例2相比较，反应器的有效能力和流入污水的量与实施例1相同。在实验中流入量的流速为2.7m3/每天。
在上述提到的条件下，进行8个星期实验，7个星期稳定状态处理结果的平均值如表3所示。
                        表3
              实施例2和对比例2的水处理结果
项目 流入量 实施例2(2.7m3/每天)生物过滤过程 对比例2(2.7m3/每天)活性淤渣过程
高速沉降池的流出量 排放水量 初级速沉降池的流出量 排放水量
  BOD(mg/L)     65     30     4     55     18
  悬浮固体SS(mg/L) 90 18 3 60 35
  总氮TN(mg/L)     28     26     9     27     20
  氨氮NH3-N(mg/L) 21 20 2 21 11
  硝酸盐的氮NOx-N(mg/L) 5 4 7 4 9
  总磷T-P(mg/L)     5     1.0     0.4     4.6     4.3
如表3所示，实施例2中的BOD和COD的去除效率是对比例2的活性淤渣工艺的两倍或更高。
根据本发明的水处理系统，处理过的水的质量相对于负载的变化优良而稳定，当处理的污水含有氮和磷时，处理速度高。此外，不需要提供氢供体，即当去除氮时的有机碳源，这是与常用方法的区别。相应地，混合液不需要内部返回，不需要二级沉降池。结果，减少了安装面积，操作成本下降，从而使系统小型化。

Claims (15)

1.一种水处理系统，该系统包括：
一个充满了包含颗粒硫的载体的生物脱氮反应池，自养脱氮微生物包埋在所述载体内。
2.根据权利要求1所述的水处理系统，其中的颗粒硫的有效尺寸为2毫米～5毫米。
3.根据权利要求1所述的水处理系统，其中的脱氮微生物是脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)或脱氮硫裸螺菌(Thiomicrospiradenitrificans)。
4.一种水处理系统，该系统包括：
由磷和悬浮固体反应形成絮凝物的絮凝和聚沉池；
充满了亲水载体的第一生物过滤器，硝化微生物包埋在所述亲水载体内；以及
充满了包含颗粒硫的载体的第二生物过滤器，自养脱氮微生物包埋在所述载体内。
5.根据权利要求4所述的水处理系统，其中第一生物过滤器的亲水载体是一种无烟煤或一种活性炭。
6.根据权利要求4所述的水处理系统，其中的第一生物过滤器包括：
一个生物过滤装置(SBF(O))，该过滤装置具有作为用于去除需氧有机物质的主要物种的需氧微生物；以及
一个生物过滤装置(SBF(N))，该过滤装置具有作为进行需氧硝化作用的主要物种的硝化微生物。
7.一种水处理系统，该系统包括：
一个絮凝池，其中将絮凝剂加到所述流入水中；
一个聚沉池，其中将阴离子聚合物加入到来自絮凝池的处理水中；
一个高速沉降池，通过沉降来自聚沉池的处理水，去除絮凝物；
一个充满了亲水载体的第一生物过滤器，接收来自高速沉降池的处理水，硝化微生物包埋在所述亲水载体内；以及
一个充满了包含颗粒硫的载体的第二生物过滤器，接收来自第一生物过滤器的处理水，自养脱氮微生物包埋在所述载体内。
8.根据权利要求7所述的水处理系统，其中的第一生物过滤器包括：
一个生物过滤装置(SBF(O))，该过滤装置具有作为用于去除需氧有机物质的主要物种的需氧微生物；以及
一个生物过滤装置(SBF(N))，该过滤器装置有作为进行需氧硝化作用的主要物种的硝化微生物。
9.根据权利要求7所述的水处理系统，该系统还包括：
一个具有滤网和沉砂池的预处理装置，从未净化水中去除砂石和淤泥，并将处理水输送到絮凝池中。
10.根据权利要求7所述的水处理系统，其中包括在高速沉降池的絮凝物中的淤渣部分地返回到所述絮凝池中。
11.根据权利要求7所述的水处理系统，该系统还包括：
一个处理水池，用于接收和临时储存第二生物过滤器中来的处理水。
12.根据权利要求11所述的水处理系统，其中储存在处理水池中的水部分地返回到第一或第二生物过滤器中，以便用作回洗水。
13.根据权利要求7所述的水处理系统，其中处理过的水以上流或下流的方向流动。
14.一种水处理方法，该方法包括：
一个脱氮过程，用于通过穿过载体过滤流入的水，载体上包埋有自养脱氮微生物。
15.一种水处理方法，该方法包括：
(a)一个通过在流入水中添加絮凝剂以去除磷和胶状悬浮固体的步骤；
(b)一个第一生物过滤单元过程，用于将处理水穿过含有硝化微生物的亲水载体；以及
(c)一个第二生物过滤单元过程，用于将处理水穿过含有自养的脱氮微生物的载体。
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