CN1305782C - 用于除去氮和磷的废水处理装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于除去氮和磷的废水处理装置，该废水处理装置包括厌氧槽、缺氧槽、需氧槽、以及澄清器，其中需氧槽包括安装在其一侧的挡板以形成溶解氧还原区，用于降低包含在回流自溶解氧还原区的内循环废水中的溶解氧浓度，同时提高包含在经处理的流出液中的溶解氧浓度，其中经处理的流出液是在后续阶段中自需氧槽的除溶解氧还原区以外的部分供给到澄清器。因为存在于废水中的有机物质被有效利用，因而可以提高除去氮和磷的效率并且可以降低在整个处理过程中所需氧的量以及反硝化所需的有机物质的量。并且，抑制微生物的细胞合成。因此，可以降低修理和维修费。

Description

用于除去氮和磷的废水处理装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于除去氮和磷的废水处理装置和方法，更具体地，涉及一种废水处理装置和方法，该废水处理装置包括厌氧槽、缺氧槽、需氧槽、以及澄清器，其中需氧槽具有安装在其一侧的挡板以形成溶解氧还原区，用于降低包含在回流自溶解氧还原区的内循环废水中的溶解氧浓度，同时提高包含在经处理的流出液中的溶解氧浓度，其中经处理的流出液是在其后续阶段中自需氧槽的除溶解氧还原区以外的部分供给到澄清器。
背景技术
废水中的氮组分以有机氮和无机氮的形式存在，将其称为总氮(T-N)。无机氮分成氨型氮和硝态氮。有机氮和氨型氮被称为总凯氏氮(TKN)。废水中的大部分氮是作为TKN来测量。为了生物除去包含在废水中的氮组分，则必须进行到硝态氮(NOX)的转化(硝化)。在废水中的流入氮是以气态N2的形式释放到空气中，其是在通过微生物的硝化作用被转化成硝态氮之后通过反硝化作用进行转化。该反硝化作用要求存在有机物质并且需要在废水中不存在溶解氧(DO)。
为了从废水中除去磷，磷释放反应必须由微生物在厌氧条件下来完成，然后释放的磷利用氧或硝态氮中的氧被微生物吸收。因而，可以从废水中除去磷同时增加微生物的细胞间的磷。为了利用微生物有效地释放磷，硝态氮的浓度必须较低。
如上所述，为除去磷的硝化需要大量的溶解氧，而反硝化(denitrification)或磷释放反应则需要不存在溶解氧。完成反硝化作用或除去磷的微生物是需要有机碳源作为能源的异养菌。理论上讲，在除去1克硝态氮时需要COD浓度为2.86克的有机物质，而在除去1克磷时则需要COD浓度为40克的有机物质。
反硝化(脱氮)作用基本上分成在存在有机物质的情况下发生的反应以及在不存在有机物质的情况下发生的反应。对于后一种情况的反应被称作内生反硝化作用，其以较低的速度进行，因而需要较长的保留时间。另一方面，在有机物质存在的情况下，反硝化作用以非常快的速度进行，从而减少保留时间。并且，脱氮速率可以随有机物质种类的不同而不同。
有两种类型的磷除去微生物：一种是磷聚菌(磷聚集生物PAO)，其利用在厌氧和需氧槽中的氧完成细菌代谢；而另一种是反硝化磷聚菌(dPAO)，其利用包含在硝态氮中的氧完成细菌代谢。氧的使用可增加需氧量并激活在厌氧槽中微生物的细胞合成，导致修理和维修费的增加。另一方面，使用包含在硝态氮中的氧会同时引起在厌氧条件下的磷吸收和反硝化，增加氮和磷除去效率和抑制微生物的细胞合成，从而降低修理和维修费。
氮和磷的生物除去需要有机物质在厌氧条件下进行反硝化和释放磷。在这种情况下，与利用外部碳源的情况相比，通过利用来自要处理的原废水的所需有机物质则可以降低化学制剂的成本。并且，氮和磷除去效率可以随包含在原废水中的有机物质的浓度和流入废水量的不同而不同。
在大多数传统的废水处理方法中，氮和磷的除去是利用包含在流入废水中的有机碳源，并且如果必要的话，磷的除去是利用化学制剂。为了将反应槽保持在预定状态，甚至相同的生物除去过程也必须使用不同的技术，其取决于回流污泥的位置。并且，大多数传统的废水处理方法是基于这样的假设：磷除去微生物不能完成反硝化作用。
用于除去氮和磷的传统的废水处理方法的一个实例披露于授权给Daigger等人的美国专利第4,867,883号中，如图1所示。
起初将通过澄清器的废水10和回流自缺氧槽102输出端的废水12a一起引到厌氧槽101。在厌氧槽101中，利用存在于流入废水中的有机物质并在没有溶解氧的条件下，发生由微生物进行的磷释放反应。
在厌氧槽101中将已进行磷释放反应的废水11和回流污泥15a及回流自好氧槽(oxic tank)103的废水13a一起引到缺氧槽102。在缺氧槽102中，利用残余有机物质并在没有溶解氧的条件下，发生存在于废水13a中的硝态氮的反硝化作用，其中废水13a是回流自好氧槽103。
将通过缺氧槽102的废水12引到好氧槽103，然后发生硝化和磷的过度吸收，从而除去有机物质。
通过好氧槽103的废水进行固液分离，从而上清液作为已处理的水14被排出而一些沉积污泥15a回流到缺氧槽102并且残余物15b则未被充分利用。
另一个用于除去氮和磷的传统的废水处理方法披露于授权给Spector等人的美国专利第4,056,465号中，如图2所示。
Spector等人的废水处理方法在下述方面不同于Daigger等人的废水处理方法：将供自澄清器204的回流污泥25a引到厌氧槽201，而不是引到缺氧槽202，并且通过缺氧槽202的一些废水22并不回流到厌氧槽201。因而，在厌氧槽201中，磷释放反应是在既没有硝态氮也没有溶解氧存在的条件下进行。
在根据Daigger等人和Spector等人的两种废水处理方法中，将要处理的废水引到厌氧槽以引起通过微生物的磷释放反应、或磷释放反应和反硝化(脱氮)，然后引起在缺氧槽中的反硝化。因而，在有机物质的含量较低的情况下，如在污水中，预定量的包含在流入废水中的有机碳源在厌氧槽中被消耗掉。因而，随后的在缺氧槽中的反硝化很难平稳地进行，其意味着必须提供外部碳源。并且，除去氮和磷的效率变得不同，从而不可避免地延长在反应槽中的总保留时间。
此外，缺氧槽的脱氮效率可以不同，其取决于自好氧槽的输出端回流到缺氧槽的废水中硝态氮的量或在回流污泥中硝态氮的量。因此，废水中的氮或磷不可能以稳定的方式被除去。并且，在除去高浓度氮和磷时存在局限性。
另一个用于除去氮和磷的传统的废水处理方法，将其称作Bardenpho方法，披露于美国专利第3,964,998号中，如图3所示。
首先，将供自澄清器304的经澄清的废水30和回流污泥35a引到厌氧槽301。在厌氧槽301中，通过微生物的磷释放反应是利用在流入废水中的有机物质并在既没有硝态氮也没有溶解氧存在的条件下进行。
将回流自第一需氧槽303a的内循环废水31b和流过需氧槽301的废水31引到第一缺氧槽302a，然后利用残余有机物质在没有溶解氧的条件下在第一缺氧槽302a中发生硝化作用。
将经第一缺氧槽302a处理的废水32引到第一需氧槽303a，并在第一需氧槽303a中发生硝化和磷的过度吸收。将流过第一需氧槽303a的一些废水31b引到第一缺氧槽302a以进行内部循环，而残余物31a被引到第二缺氧槽302b以致氮通过微生物的内生反硝化作用被除去。
将经第二缺氧槽302b处理的废水32a引到第二需氧槽303b并且增加在沉降区微生物的脱气作用和沉降性。
将流过第二需氧槽303b的废水33引到澄清器304并在那里发生固液分离。一些在澄清器304中沉积的污泥35作为回流污泥35a被回流到厌氧槽301而一些作为废污泥35b被除去。
虽然Barnard的废水处理方法有利地增加脱氮的效率和增加通过微生物的污泥沉降性，其是基于内生反硝化作用除去氮并通过Spector等人的废水处理方法进一步提供第二缺氧槽302b和第二需氧槽303b。然而，进一步提供第二缺氧槽302b和第二需氧槽303b导致了不希望的处理所需时间和成本的增加。
又一个用于除去氮和磷的传统的废水处理装置和方法披露于韩国专利文献第2001-087698号中，如图4所示。
该废水处理装置包括厌氧槽401、缺氧槽402、好氧槽403、以及澄清器404。沉积在澄清器404中的污泥被回流到好氧槽403。溶解氧清除槽403a是沿着好氧槽403至缺氧槽402的回流管进行安装。将要处理的原废水40引入厌氧槽401。流过厌氧槽401的废水41被送至缺氧槽402。流过缺氧槽402的废水42被送至好氧槽403。流过好氧槽403的一些废水43a被回流到缺氧槽402用于除去氮而残余物43被供给澄清器404。反硝化作用发生在缺氧槽402。
污泥被沉降在澄清器404中，而净化水作为已处理的水44被排到外面。一些污泥45被再次装入好氧槽403。经过溶解氧清除槽403a废水43a从好氧槽403回流到缺氧槽402以除去包含在回流水中的溶解氧，从而增加缺氧槽402的操作性能。
虽然上述处理方法，通过允许已处理的水经过溶解氧清除槽从需氧槽回流到缺氧槽，可增加缺氧槽的脱氮效率，但从成本和时间的观点看，必须额外安装溶解氧清除槽是不利的。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种用于除去氮和磷的废水处理装置和方法，其可以通过在需氧槽内安装挡板来降低修理和维修费，从而通过有效利用废水中存在的有机物质改善除去氮和磷的效率、减少有机物质量和需氧量、以及减少微生物的合成细胞。
本发明涉及一种用于除去氮和磷的废水处理装置，包括前缺氧槽、厌氧槽、缺氧槽、需氧槽、以及澄清器，其中所述需氧槽包括安装在其一侧的挡板以形成溶解氧还原区，用于降低包含在回流自溶解氧还原区的内循环废水中的溶解氧浓度，同时提高包含在经处理的流出液中的溶解氧浓度，其中经处理的流出液是在其后续阶段中自需氧槽的除溶解氧还原区以外的部分供给到澄清器，其中
该前缺氧槽，引入回流自澄清器的污泥和一些原废水；
该厌氧槽，引入经前缺氧槽处理的废水和一些原废水并且其中通过微生物进行的磷释放反应在厌氧条件下发生；
该反硝化磷聚菌槽，进入经该厌氧槽处理的废水和经该需氧槽的溶解氧还原区处理的废水并且其中脱氮和磷的除去通过反硝化磷聚菌同时发生；
该缺氧槽，引入经该反硝化磷聚菌槽处理的废水和一些原废水并且其中硝态氮的反硝化作用在缺氧条件下发生；以及
该需氧槽，引入经该缺氧槽处理的废水并且其中硝化和磷的过度吸收在供氧的情况下发生；以及
该澄清器，用于沉降经所述需氧槽处理的废水中的固体组分。
本发明还涉及一种废水处理方法，包括以下步骤：
将原废水供给前缺氧槽、厌氧槽、以及反硝化磷聚菌槽；
利用包含在所述前缺氧槽的原流入液中的有机物质反硝化硝态氮；
利用在流过所述前缺氧槽之后供给所述厌氧槽的已处理的废水和供给所述厌氧槽的原废水进行通过微生物的磷释放反应；
将经所述厌氧槽处理的废水引到所述反硝化磷聚菌槽以同时进行通过反硝化磷聚菌的脱氮和除磷；
利用在流过所述反硝化磷聚菌槽之后供给所述缺氧槽的已处理的废水和供给所述缺氧槽的原废水进行硝态氮的反硝化；
将经所述缺氧槽处理的废水引到需氧槽以同时进行氨型氮的硝化和磷的过度吸收；以及
降低包含在所述已处理的废水中的溶解氧含量，其来自挡板的溶解氧还原区，其中所述挡板安装在所述需氧槽内以将所述废水回流到所述反硝化磷聚菌槽，以及增加包含在所述已处理的流出液中的溶解氧含量，其在后续阶段自所述需氧槽的除溶解氧还原区以外的部分供给到澄清器。
优选地，该方法进一步包括：将经所述需氧槽处理的废水引到所述澄清器，沉降固体组分，以及将一些沉降的污泥回流到所述前缺氧槽。
优选地，该废水处理装置包括前缺氧槽、厌氧槽、反硝化磷聚菌(dPAO)槽、缺氧槽、以及需氧槽。优选地，相应槽构成单个反应槽，其由多个室分成五个阶段(stages)。
因为原废水被分配到三条管线，即，前缺氧槽、厌氧槽、以及缺氧槽，所以包含在原废水中的有机物质在缺氧槽的阶段几乎被除去。因而，仅硝化发生在需氧槽，从而增加硝化效率。
原流入液是由分级进给系统供给。回流供给管被用来将污泥自澄清器回流到前缺氧槽并且将污泥自需氧槽回流到dPAO槽用于内循环。
分级进给系统的分配比是由原废水和已处理的水的特性所确定，因此每个废水处理工厂可具有单独的分配比。该分级进给系统成一定构造以致为除去氮和磷所需的有机物质是定量地和定性地加以计算从而在最佳条件下被注入目标处理系统。并且，与传统除去氮和磷的情况相比，分级进给系统的使用可以使包含在每个反应槽中的微生物的数量增加40至50％，从而增加安全性和耐冲击载荷性，以及减少保留时间。
此外，根据本发明，反硝化磷聚菌槽的使用允许反硝化磷聚菌作为属(genuses)生长以同时诱导脱氮作用和磷的吸收，从而减少在整个处理过程中所需氧的量、产生的污泥量、以及脱氮作用所需有机物质的量。
在除去磷时，为了抑制通过厌氧槽中的硝态氮的抑制效应，将前缺氧槽安装在厌氧槽的前面，以致引到厌氧槽的废水被保持在完全厌氧条件下。
现将总结各个反应槽的用途和功能。
  阶段   用途   功能
前缺氧槽   用于利用流入液中的有机物质除去回流污泥中的硝态氮的反硝化作用 在引到厌氧槽之前保持反应槽在完全厌氧条件下
厌氧槽 磷释放   将磷释放到细胞外面同时以PHB/PHV的形式储存流入液中的有机物质
dPAO槽 除去氮和磷   利用聚集在厌氧槽中的PHB/PHV作为有机物质(电子给体)以及利用回流自需氧槽的硝态氮作为电子受体来减少硝态氮
缺氧槽 脱氮   利用流入有机物质作为碳源(电子给体)以及流过dPAO槽的废水中的硝态氮作为电子受体进行反硝化(脱氮)
需氧槽   残余有机物质的硝化、氧化、以及磷的过度吸收   利用氧作为电子受体进行有机物质的硝化、氧化、以及磷的过度吸收
硝化区   进行残余有机物质的硝化、氧化和磷的过度吸收，以及通过对供给到澄清器的废水提供大量的氧以抑制来自澄清器的磷释放反应
  溶解氧还原区   安装简易挡板以降低包含在废水中的溶解氧浓度，其中废水回流到dPAO槽用于内循环
澄清器 固液分离   进行废水的固液分离以将污泥回流到前缺氧槽，排出上清液和部分废污泥
附图说明
本发明的上述目的和优点通过参照附图对其优选具体实施例的详细描述将变得更加显而易见，其中：
图1示出了披露于授权给Daigger等人的美国专利第4,867,883号中用于除去氮和磷的传统的废水处理方法的流程图；
图2示出了披露于授权给Spector的美国专利第4,056,465号中另一个用于除去氮和磷的传统的废水处理方法的流程图；
图3示出了披露于授权给Barnard的美国专利第3,964,998号中又一个用于除去氮和磷的传统的废水处理方法的流程图；
图4示出了披露于韩国专利文献第2001-087698号中另一个用于除去氮和磷的传统的废水处理方法的流程图；
图5是根据本发明的废水处理装置的示意图；以及
图6是具有溶解氧还原区的需氧槽的示意图。
具体实施方式
现将参照附图对用于除去氮和磷的废水处理装置和方法进行详细描述。
首先，本发明提供了一种用于除去氮和磷的废水处理装置，其中挡板安装在需氧槽的一侧以形成溶解氧还原区，用于降低包含在回流自溶解氧还原区的内循环废水中的溶解氧浓度，同时增加包含在经处理的流出液中的溶解氧浓度，其中经处理的流出液是在其后续阶段中自需氧槽的除溶解氧还原区以外的部分供给到澄清器。
该废水处理装置包括：前缺氧槽，回流自澄清器的污泥和一些原废水被引入其中；厌氧槽，经前缺氧槽处理的废水和一些原废水被引入其中并且其中由微生物进行的磷释放反应在厌氧条件下发生；反硝化磷聚菌(dPAO)槽，经厌氧槽处理的废水和经需氧槽的溶解氧还原区处理的废水被引入其中并且其中脱氮和磷的除去通过dPAOs同时发生；缺氧槽，经dPAO槽处理的废水和一些原废水被引入其中并且其中硝态氮的反硝化在缺氧条件下发生；以及需氧槽，经缺氧槽处理的废水被引入其中并且其中硝化和磷的过度吸收在供氧的情况下发生。
废水处理装置可进一步包括澄清器，用于沉降经需氧槽处理的废水中的固体组分。
此外，将原废水引到前缺氧槽、厌氧槽、以及缺氧槽。在废水处理装置中，各个反应槽的大小可以根据流入液和流出液的特性进行调节。原流入液是通过分级进给系统供给。将回流供给管用于将污泥自澄清器回流到前缺氧槽并将污泥自需氧槽回流到dPAO槽用于内循环。
分级进给系统的分配比是由原废水和已处理的水的特性以及废水处理工厂的系统性能所确定。该分级进给系统成一定构造以致为除去氮和磷所需的有机物质是定量地和定性地加以计算从而在最佳条件下被注入目标处理系统。并且，与传统除去氮和磷的情况相比，分级进给系统的使用可以使包含在每个反应槽中的微生物的数量增加40至50％，从而增加抗冲击载荷性和安全性，以及减少保留时间。
前缺氧槽、厌氧槽、dPAO槽、缺氧槽、以及需氧槽是安装在反应槽中，其由多个室分开。
可替换地，本发明还提供了一种利用上述装置的废水处理方法，该方法包括以下步骤：将原废水供给前缺氧槽、厌氧槽、以及缺氧槽；利用包含在前缺氧槽的原流入液中的有机物质反硝化硝态氮；利用在流过前缺氧槽之后供给厌氧槽的已处理的废水和供给厌氧槽的原废水进行通过微生物的磷释放反应；将经厌氧槽处理的废水引到dPAO槽以同时进行通过dPAO的脱氮和除磷；利用在流过dPAO槽之后供给缺氧槽的已处理的废水和供给缺氧槽的原废水进行硝态氮的硝化；将经缺氧槽处理的废水引到好氧槽以同时进行氨型氮的硝化和磷的过度吸收；降低包含在已处理的废水中的溶解氧含量，其来自挡板的溶解氧还原区，其中挡板安装在需氧槽内以将废水回流到dPAO槽；以及增加包含在已处理的流出液中的溶解氧含量，将其在后续阶段引到需氧槽以排放到澄清器。
现将参照附图对根据本发明的一个优选实施例的废水处理装置进行更为详细的描述。
如图5所示，根据本发明的一个优选实施例的废水处理装置包括前缺氧槽(1#)、厌氧槽(2#)、dPAO槽(3#)、缺氧槽(4#)、需氧槽(5#)、以及澄清器(6#)。现将描述各个反应槽的用途和功能。
(1)前缺氧槽(#1)
引到前缺氧槽#1的流入废水包括回流自澄清器的污泥QR和原废水Q-1。换而言之，安装前缺氧槽#1的用途是利用包含在原废水Q-1中的有机物质并通过供给一些原废水Q-1完成包含在回流污泥QR中的硝态氮的反硝化并且阻止二次磷释放反应。原废水Q-1的供给可增加脱氮速率，从而减少液压保留时间(HRT)。一般而言，即使没有供给原废水，在夏季由于较高的大气温度，脱氮速率会相对较高。另一方面，在冬季，由于较低的大气温度，仅内生反应而没有供给原废水可导致HRT的增加，其可以引起二次磷释放反应。因而，在冬季供给原废水是有益的。
在前缺氧槽#1中，通过供给原废水Q-1可以阻止发生磷释放反应，而将供给到厌氧槽的硝态氮除去以避免在厌氧槽中的磷释放抑制效应。前缺氧槽#1需要污泥混合并且不供氧。
(2)厌氧槽(#2)
引到厌氧槽#2的流入废水包括原废水Q-2和流过前缺氧槽#1的废水。在厌氧槽#2中，磷释放反应在没有溶解氧的条件下发生。在磷释放反应期间，在流入液中的有机物质是利用通过包含在微生物细胞中的腺苷三磷酸(ATP)转化成腺苷二磷酸(ADP)产生的能量以细胞间聚β-羟丁酸酯(PHB)和聚β-羟戊酸酯(PHV)的形式进行储存。在流入液中存在硝态氮的情况下，由于硝态氮被用作电子受体，因而很难完成磷释放反应。如果不发生磷释放反应，则没有磷的过度吸收，以致不可能生物除去磷。厌氧槽#2需要污泥混合并且不供氧。
(3)dPAO槽(#3)
引到dPAO槽#3的流入废水包括流过厌氧槽#2的已处理的废水和在需氧槽#5的溶解氧还原区#5-2内循环的废水QIR。在dPAO槽#3中，以PHB/PHV的形式储存于厌氧槽#2中的有机物质的脱氮作用是利用包含在内循环废水QIR中的硝态氮的氧通过dPAO来进行。此时，磷通过其过度吸收也被除去。因而，脱氮(反硝化)和磷的吸收同时发生，并可以节省脱氮所必需的有机物质。在除去氮和磷的一般方法中，在发生于厌氧槽#2内的磷释放反应期间储存的细胞间PHB/PHV在后续阶段在需氧槽中被氧化，其中利用氧作为磷过度吸收的电子受体。也就是说，细胞间PHB/PHV在后续阶段的需氧槽中消耗氧。另一方面，在dPAO槽#3中，一些PHB/PHV在细菌代谢过程中被氧化，从而降低由厌氧槽#2消耗的氧。并且，与氧用作电子受体的情况相比，在dPAO槽#3中利用硝态氮作为电子受体氧化PHB/PHV可减少合成细胞的数量，从而减少产生污泥的量。此外，因为有机物质可获自在厌氧槽#2中发生的磷释放反应期间储存的细胞间PHB/PHV，所以可以有利地减少脱氮所必需的有机物质。
在dPAO槽#3中，脱氮和除磷同时发生。dPAO槽#3需要污泥混合并且不供氧。
(4)缺氧槽(#4)
流过dPAO槽#3的废水和一些原废水Q3被引到缺氧槽#4。在缺氧槽#4中，存在于流过dPAO槽#3的废水中的硝态氮的反硝化是利用包含在原废水中的有机物质进行。如果在除去流入的有机物质后有残余的硝态氮，则残余的氮可以通过内生反硝化作用除去。最后，HRT是通过硝态氮的浓度和有机物质的量来确定。缺氧槽#4需要污泥混合并且不供氧。
(5)需氧槽#5
将挡板安装在需氧槽#5的一侧以形成硝化区和溶解氧还原区，以便通过维持在引到澄清器的流入废水中的溶解氧防止磷在缺氧/厌氧条件下被释放；以及通过降低包含在内循环水中的溶解氧的含量来增加在缺氧槽#4中的脱氮效率，其中内循环水是自溶解氧还原区回流到dPAO槽#3。将该挡板固定到需氧槽#5的两个表面以将需氧槽#5的上部分成两部分，而需氧槽#5的下部被打开。在硝化区安装有曝气器而在溶解氧还原区则没有安装曝气器。将已处理的废水从处于曝气状态的硝化区引到澄清器，并且已处理的废水在挡板内的溶解氧还原区进行内循环。没有额外的曝气器分别地安装在溶解氧还原区的下部，而挡板可以简单地安装，如果必要的话。因此，可以最小的安装成本使挡板施加的功能效应达到最大化。
将根据本发明的需氧槽的一个优选实施例示意性地示于图6。
a.硝化区(#5-1)
将流过缺氧槽#4的废水引到硝化区#5-1。氨型氮大量存在于流入的废水中并在需氧槽#5中被转化成硝态氮。一些释放自厌氧槽#2的磷通过dPAO槽#3被除去，而未除去的磷则在需氧槽#5中利用氧作为最后的电子受体通过磷的过度吸收被除去。因为几乎不含有机物质的流入液被引到需氧槽#5，所以需氧槽#5的硝化效率相对高于其它除去氮和磷的过程，从而减少HRT。对于硝化和磷的过度(奢侈)吸收供氧是需要的。
b.溶解氧还原区(#5-2)
在需氧槽#5中安装具有三分之一(1/3)保留时间的简易挡板并形成溶解氧还原区，以致其上半部与硝化区#5-1隔离，其下半部连接于硝化区#5-1，并且没有空气供给到其底部，因为没有曝气器安装在溶解氧还原区的底部，从而通过微生物降低溶解氧的浓度。因此，可以通过降低包含在回流到dPAO槽#3的内循环废水中的溶解氧的浓度提高脱氮效率。
(6)澄清器(#6)
将流过需氧槽#5的废水引到澄清器#6以将通过固液分离沉积的污泥回流到前缺氧槽#1。
本发明将参照实施例进行更详细的描述，但应当明了这些说明性实施例不应看作用于限制本发明的范围。
实施例
本发明的下述实施例是基于对具有反应槽的中试装置进行的各种实验，如图5所示，其安装在废水处理工厂，操作期间是从1997年11月至2001年11月29日。该中试装置是用40L/d或50m3/d的处理能力进行运转。该中试工厂由多个室细分为五个阶段并且相应反应槽的容量分别设置为1m3、2.1m3、1m3、4.2m3和7.3m3。将污泥自澄清器回流到前缺氧槽#1。
实施例1-24说明进行的废水处理，其中挡板安装在需氧槽中，而比较实施例1-24说明进行的废水处理，其中没有挡板安装在需氧槽中。
<实施例1>
各体积百分比为50％的流入废水被引到厌氧槽#2和缺氧槽#4。每个前缺氧槽#1、厌氧槽#2和缺氧槽#4的HRT是设定在30分钟。将体积百分比为100％的自需氧槽#5内部回流到dPAO槽#3的内循环废水QIR进行废水处理。
<实施例2>
除了体积百分比10％、50％、和40％的流入废水分别被引到前缺氧槽#1、厌氧槽#2、和缺氧槽#4之外，废水处理是以与实施例1相同的方法进行。
<实施例3>
除了体积百分比10％、60％、和30％的流入废水分别被引到前缺氧槽#1、厌氧槽#2、和缺氧槽#4之外，废水处理是以与实施例1相同的方法进行。
<实施例4-6>
除了体积百分比150％的自需氧槽#5回流到dPAO槽#3的内循环废水QIR用于内循环之外，废水处理是分别以与实施例1、2、和3相同的方法进行。
<实施例7-9>
除了体积百分比为200％的自需氧槽#5回流到dPAO槽#3的内循环废水QIR用于内循环之外，废水处理是分别以与实施例1、2、和3相同的方法进行。
<实施例10-12>
除了体积百分比为300％的自需氧槽#5回流到dPAO槽#3的内循环废水QIR用于内循环之外，废水处理是分别以与实施例1、2、和3相同的方法进行。
<实施例13-24>
除了每个前缺氧槽#1、厌氧槽#2、和dPAO槽#3的HRT是设定在60分钟之外，废水处理是分别以与实施例1-12相同的方法进行。
<比较例1-24>
除了挡板未安装在需氧槽#5之外，废水处理是以与实施例1-5相同的方法进行。
测试实施例
对于实施例1-24、比较例1-24、以及A2/O方法(工艺)的情况，测量了原流入液和已处理的流出液的生物耗氧量(BOD)、悬浮固体(SS)、氮、以及磷的浓度。
总氮(T-N)的浓度，其是TKN和NOX之和，是利用奈斯勒试剂进行测量。正磷的浓度是用高效液相色谱法(HPLC)进行测量。
BOD的浓度是利用溶解氧的含量进行测量，其中利用BOD恒温箱并通过用于叠氮化物改性的温克勒测定法(标准方法，5210)。
SS浓度的测量是通过重量分析法(标准方法，2540)并利用保持在约103-105℃的干燥箱和马弗炉，其是间接加热室并保持在大约550℃。将实验结果列于表2。
表2.根据本发明的生物除去氮和磷与A2/O方法的比较
  流入液   比较例1-24   实施例1-24   A2/O方法
 BOD   140-210(187)   5-15(11)   3-6(5)   6-13(10)
 SS   130-250(120)   6-18(13)   3-8(5)   7-13(10)
 氮   25-59(42)   7-13(11)   3-8(5)   8-18(13)
 磷   4.2-10(5.8)   0.5-12(0.8)   0.1-0.5(0.2)   1.2-3.0(2.2)
 HRT(小时)   7.5   7.5   9-11
(*在圆括号内的值是平均值。)
根据本发明，可以减少在反应槽中的保留时间，从而降低废水处理装置的建造成本。并且，与传统的废水处理方法相比，已处理的流出液的质量相对较好。此外，根据本发明的废水处理可以稳定的方式完成。

Claims (5)

1.一种用于除去氮和磷的废水处理装置，包括前缺氧槽、厌氧槽、缺氧槽、需氧槽、以及澄清器，其中所述需氧槽包括安装在其一侧的挡板以形成溶解氧还原区，用于降低包含在回流自所述溶解氧还原区的内循环废水中的溶解氧浓度，同时提高包含在经处理的流出液中的溶解氧浓度，其中经处理的流出液是在后续阶段中自所述需氧槽的除所述溶解氧还原区以外的部分供给到所述澄清器，其中
所述前缺氧槽，引入回流自所述澄清器的污泥和一些原废水；
所述厌氧槽，引入经所述前缺氧槽处理的废水和一些原废水并且其中通过微生物进行的磷释放反应在厌氧条件下发生；
所述反硝化磷聚菌槽，进入经所述厌氧槽处理的废水和经所述需氧槽的溶解氧还原区处理的废水并且其中脱氮和磷的除去通过反硝化磷聚菌同时发生；
所述缺氧槽，引入经所述反硝化磷聚菌槽处理的废水和一些原废水并且其中硝态氮的反硝化作用在缺氧条件下发生；以及
所述需氧槽，引入经所述缺氧槽处理的废水并且其中硝化和磷的过度吸收在供氧的情况下发生；以及
所述澄清器，用于沉降经所述需氧槽处理的废水中的固体组分。
2.根据权利要求1所述的废水处理装置，其中将所述前缺氧槽、所述厌氧槽、所述反硝化磷聚菌槽、所述缺氧槽、以及所述需氧槽安装在由多个室分隔的反应槽中。
3.根据权利要求1所述的废水处理装置，其中所述原流入液是通过分级进给系统引入。
4.一种利用根据权利要求1-3中任一权利要求所述装置的废水处理方法，包括以下步骤：
将原废水供给前缺氧槽、厌氧槽、以及反硝化磷聚菌槽；
利用包含在所述前缺氧槽的原流入液中的有机物质反硝化硝态氮；
利用在流过所述前缺氧槽之后供给所述厌氧槽的已处理的废水和供给所述厌氧槽的原废水进行通过微生物的磷释放反应；
将经所述厌氧槽处理的废水引到所述反硝化磷聚菌槽以同时进行通过反硝化磷聚菌的脱氮和除磷；
利用在流过所述反硝化磷聚菌槽之后供给所述缺氧槽的已处理的废水和供给所述缺氧槽的原废水进行硝态氮的反硝化；
将经所述缺氧槽处理的废水引到需氧槽以同时进行氨型氮的硝化和磷的过度吸收；以及
降低包含在所述已处理的废水中的溶解氧含量，其来自挡板的溶解氧还原区，其中所述挡板安装在所述需氧槽内以将所述废水回流到所述反硝化磷聚菌槽，以及增加包含在所述已处理的流出液中的溶解氧含量，其在后续阶段自所述需氧槽的除溶解氧还原区以外的部分供给到澄清器。
5.根据权利要求4所述的废水处理方法，进一步包括：将经所述需氧槽处理的废水引到所述澄清器，沉降固体组分，以及将一些沉降的污泥回流到所述前缺氧槽。
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