CN1335824A - 废水的好氧微生物处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种废水的好氧微生物处理装置,该装置带有一个含有生物团块的反应器,该反应器具有一个上反应室和一个下反应室,待净化的废水通过一根废水进入管(1)供入该上反应器中,与生物团块的一部分进行混合,紧接着设置了一个过滤和曝气单元(6),该单元由一个至少作为膜用的多孔空心体(7)组成,该空心体具有水和生物团块的通流横截面,其中至少一个空心体(7)的空腔与一个气源和一个已过滤的净化水的出水管(10)连接,其中至少一个空心体(7)在曝气过程中用作曝气元件,而在过滤过程中则用作过滤元件。

Description

废水的好氧微生物处理装置

本发明涉及一种通过生物分解产生的废水的好氧微生物处理装置。

好氧生存的微生物必须供给溶于水中的氧气，这样这类微生物便可通过呼吸转化和矿化废水中所含的“污染源”。在大量供给可转化的含水材料和在废水中溶解足够的氧时，微生物的呼吸作为所谓的“繁殖呼吸”进行。在这种情况下，微生物通过分裂繁殖，因而可分解大量供给的可转化的含水材料。而在少量供给时，则衍生物进行“维持生存的呼吸”，这时只进行少量的转化。

根据先有技术，采用了可进行繁殖呼吸的工艺，因为这样就可在反应器中达到高的分解效率。但这种繁殖呼吸带来了废水净化本身的一个主要技术问题，即产生了很多的沉淀污泥，因而只有付出高昂的费用，才能清除这些污泥。

所以本发明的目的是，提出一种废水的好氧微生物处理装置，采用这种装置时，只产生相当少的沉淀污泥，同时保持高的效率并达到优质的净化水，以及该装置结构简单，适用于处理不同的废水量。

根据本发明，这个目的是通过主权利要求所述的特征来实现的。

本发明装置具有一个设置在反应器下部的过滤和曝气单元，该单元由上下布置的作为膜用的多孔空心体组成，从而构成一个生物膜反应器，这种反应器是这样减少沉淀污泥问题的，即通过微量过滤使微生物保留在生物膜反应器中，由此产生的微生物的呼吸强度虽然提供了足够的氧，但因此而引起了碳源不足，所以必须用新陈代谢来维持它们，从而导致维持生存呼吸。维持生存呼吸虽然引起少量的新陈代谢，但这种新陈代谢由于较高的微生物密度重新被补偿，所以总的来说，达到了象在繁殖呼吸时的每平方米反应器的分解效率。在微量过滤时渗入多孔膜的孔中的微生物和含水材料在脉动式进行的曝气时重新被冲洗掉，所以膜可达到很长的使用寿命。通过交替的曝气和微量过滤过程可在两个方向内使用分别作为膜用的多孔空心体。

除了减少生物团块即沉淀污泥外，通过微量过滤的废水满足了法定的要求，可供就地灌溉和直接使用，从而可实现分散的废水净化，并连接特别是乡镇的水循环。

通过上下布置的作为膜用的多孔空心体以其微孔均匀分布在反应器的整个横截面而可达到整个横截面任一部位的定向而经济的供氧，因而不存在供氧不足，微生物维持了生存。在微量过滤后，达到了质量的净化水可再用于生产用水等等。

通过在各项从属权利要求中所述的各项措施可以达到有利的改进和提高。在设置多个反应器或设置至少两个交替曝气和过滤的过滤和曝气单元进行连续运行的情况下，是特别有利的。

通过曝气过程的控制，但不是通过反应室中的氧气测量装置和压力测量装置的信号控制，可调节微量过滤的要求的初始压力，并可确定废水在反应器中的停留时间。

本发明的一些实施例如附图所示，并在下面的说明中进行详细说明。

附图表示：

图1本发明一个实施例的一种本发明装置的示意结构；

图2多个并联运行的反应器的示意图；

图3在超压连续供水运行时带有流量调节阀的一个相当于图1的装置；

图4带有两个过滤和曝气单元的反应器；

图5一个多孔的空心体的实施例的透视图。

图1中所示的废水的好氧微生物处理装置具有一个反应器100作为其基本的组成部分，该反应器与一根废水进入管1连接，该管通入反应器100的上部，该反应器上部形成一个集液室或反应室4。一个过滤和曝气单元6通过第一个法兰件5与反应室4连通并通过第二法兰件8连接在一根反应器排出管11上，该排出管由一个电磁阀11a控制并作为排出材料和进行清洁使用。

过滤和曝气单元6由单个叠置的空心体7组成，这些空心体呈圆盘状并由多孔材料制成，最好用一种多孔的陶瓷材料制成。圆盘状的膜件或空心体7用两个连接头6a、6b夹住并用拉杆6c连接在一起。

图5表示可用于图1所示装置的一个膜件或空心体7的实施例。该空心体由一个外环24、一个内环26、布置在该内环26和外环24之间的腹板27以及在该外环24上形成的具有通孔28的凸起部22组成。在该外环24内，形成了一个用虚线示出的外环通道25。腹板27按相同的方式做成空心的并具有用虚线示出的腹板通道23。孔28可通过穿通的区域29有选择地与外环通道25连通。内环26也可具有一个内环通道。在所示的实施例中，该空心体具有一个中心通孔，但这个中心通孔不必一定要设置，例如一个空心的连接件相互连接各腹板27亦可。在所示实施例中，设置了六块腹板27和六个凸起部22，但这两者可或多或少。在图5中，该空心体做成圆形，当然它也可做成四边形，且通孔28可与这种四边形的空心体形成一体。腹板也可具有别的形状，但原则上应均匀分布在整个横截面上。

图1所示的过滤和曝气单元6由图5所示的膜体7组成，这些膜体最好相互错开叠置在一起。其中，这些膜体是这样相互错开的，即这些通孔28的至少一个通孔构成通道7c，在图1中设置了两个通道7c。其中一个通道7c通过第一法兰件5与一根压缩空气管或氧气管9连通，在该管道中设置了一个电磁阀9a，该电磁阀可以是调节阀件的组成部分，而第二个通道7c则与一根布置在第二法兰件8上的净化水的排出管10连通，在该排出管中同样也布置了一个电磁阀10a。

在集液室或反应室4中，设置了一个测量氧气含量的氧气探头15以及一个作为浮子3构成的液位开关。此外，设置了一个压力传感器2a来测量反应室4内的内压力。

为了利用通过排出管10排出的净化水的热，在废水进入管1中设置了一个热交换器16，该热交换器最好同样用相当于图5的空心体组成，但这些空心体不是多孔的，其中，废水进入管1与包围这些空心体的法兰连接，废水在腹板之间流动，净化水流经这些空腔并将它的热传递给废水。

此外，在废水进入管1内或上，设置了一个PH值传感器17b来测量废水的PH值，以及设置了一个带有相应调节和阀门装置17a的混合装置17。如图所示，该混合装置也可由多孔空心体组成并可按过滤和曝气单元6的相同方式建立。

最后，反应器100与一根带有阀门12a的排气管12连接，在该排气管中，设置了一个吸收反应器13，该反应器用于消除各种气味。为此，该吸收反应器与自来水的进水管14连接。吸收反应器13象过滤和曝气单元6那样构造，此时，排出的空气在多孔的空心体的腹板之间流动，而水则在空腔中流动。

由多孔陶瓷空腔体7组成的过滤和曝气单元6向外通过涂釉或密封涂层进行密封，或将整个装置放在一个密封的外壳中。此外，过滤和曝气单元6可做成具有一个附加的清洁通道7a，该清洁通道与一根通过一个阀门7b控制的、用于输入清洗剂的管道连接。

在打开阀门1a时，废水通过进入管1流入反应室4中，使反应器100注满废水，在反应室中放有与废水混合的生物团块。对许多工业废水来说，需要检测废水的PH值，必要时通过加入盐酸或苛性钠溶液进行中和。PH值通过探头17b并在必要时通过调节阀17a进行测量，并将需要的液体注入反应器17中。在注入阶段，阀12a也是打开的，所以通过废水挤出的空气可从反应室4中逸出。在注入的过程中，阀9a、10a和11a关闭。废水注入反应室一直持续到浮子开关3切断图中未示出的废水泵为止，其中的相应控制过程设置了一个控制装置，该控制装置接收不同测量装置的信号并相应地对阀或别的调节阀件进行控制和/或调节。在注水过程结束时，最好作为电磁阀构成的阀1a也同时关闭，所以只有阀12是打开的。

反应室4的废气用芳香物和气溶胶进行置换。为了不让它们进入大气，设置了一个吸收反应器13，如前所说，该吸收反应器用多孔陶瓷空腔元件组成。通过进水管14放入自来水，自来水在多孔陶瓷膜的表面上形成水膜，在水膜上沉积芳香物和水溶胶。这种加药物的水重新滴入该反应器中。在注入废水时，废气通过废气管12可以排出，自来水的进水管14的相应阀门打开，所以吸收反应器13的多孔陶瓷元件用总是重新吸收的液体润湿。

在反应室4注满后，开始进行曝气过程。这时，阀门9a打开，通道7c与压缩空气源即压缩空气或氧气连接。压缩空气脉动式地通过通道7c分配到全部膜元件7并通过这些元件的微孔逸出，于是从表面上吹掉沉积在膜元件7表面上的生物团块。氧气或空气均匀分配到反应器的整个横截面流入包围膜元件7的水中并向上流入反应室4中。在这种情况下，通过氧气探头15测量含氧量，氧气或空气一直供入到达到要求的氧气值为止。

然后关闭阀门12a，这样空气就不再逸出并在反应内室5内形成一个空气垫2。反应室4的内压力对过滤起决定性的作用，其中膜的孔径当然也起一定的作用，膜的孔径应当与待过滤的废水的参数匹配。反应室4中的初始压力即压力越大，过滤效率就越高。当反应室4内的压力即空气垫2的压力在压力传感器2上达到一定值时，阀门9a关闭，于是不再有空气或氧气进入过滤和曝气单元6中。

现在进行过滤过程，在过滤过程中，膜体7的作用方向与曝气方向相反。为了进行微量过滤，阀门10a打开，反应器内的压力通过现在起过滤器作用的空心体7减小，于是净化水通过通道7c和管道10进入热交换器16中。

当达到压力平衡时，阀门10a关闭，于是重新开始该过程。

为了排空反应器，可利用排出管11，在这种情况下，阀门11a打开。这个排出管11也可用来清洁反应器。在这种情况下，清洗剂即酸或碱液流入该反应器中并通过排出管11放出。也可使用蒸汽例如进行消毒。但这种清洁过程也可通过带有流入通道7a的入口来进行，这时将连接配件7b连接在连接头6a上。膜体元件或空心体元件7的数目取决于要设置的陶瓷膜表面及其过滤和曝气能力。

在图2中设置了多个并联布置的反应器100，但其过程状态和过程变化可以各不相同。反应室4分别与一根废水进入管1、一根净化水排出管10和一根空气或氧气供气管9连接。通过这种布置方式可实现连续运行。

图3表示一个超压连续供水运行的反应器100。在这里，废气管12、排出管10、废水进入管1和压缩空气管9都装有流量调节阀18，这些调节阀容许反应器在一定压力范围内运行。这种运行虽然花费了较多的调节费用，但可达到较高的效率，因为氧气饱和极限随着水压的不断增加而增加，所以可向微生物提供更多的氧气。

图4表示两个过滤和曝气单元6，它们分别交替地在曝气过程和过滤过程之间转换。为此，在压缩空气管9中设置了一个转换阀20，通过该阀可使压缩空气在上部过滤和曝气单元与下部过滤和曝气单元之间进行转换。在这里，反应器也进行连接超压运行，其中，在打开相应的电磁阀10a或10b时，相应单元的膜或空心体元件首先作为曝气然后作为微量过滤使用，所以在这里也把由于反向曝气引起的膜的堵塞减少到最低限度。

空心体的陶瓷混合面和接触面可用催化剂或各类酶进行涂敷，而不因此损失孔隙率。其中，酶用来分解或裂化废水中的蛋白质。在反应器内侧上的陶瓷膜的催化活性涂层用氧化锰的废水中氧化或还原碳氢化合物(即卤化的碳氢化合物)的过氧化氢可作为催化剂的一个例子，此时形成氧和氢游离基。

象PH值调节那样，这样的一个催化阶段也可设置在供水上游。

本发明的装置也可例如作为野营、汽车、轮船、飞机、火车等等的厕所设备或单个厕所的微型净化器使用。其中，该装置可附加设置一个粉碎泵来粉碎固态物质，这时空心体可具有一个中心孔或一个内环，以便安装一个轴传动。

Claims (17)

1.废水的好氧微生物处理装置，带有一个含有生物团块的反应器，该反应器具有一个上反应室和一个下反应室，待净化的废水通过一根废水进入管(1)供入该上反应室中，与生物团块的一部分进行混合，紧接着设置了一个过滤和曝气单元(6)，该单元由至少一个作为膜用的多孔空心体(7)组成，该空心体具有水和生物团块的通流横截面，其中至少一个空心体(7)的空腔与一个气源和一个已过滤的净化水的出口管(10)连接，其中至少一个空心体(7)在曝气过程中用作曝气元件，而在过滤过程中则用作过滤元件。

2.按权利要求1的装置，其特征为，空心体(7)设计成具有许多通孔的圆盘形元件，以便通流水和生物团块，其中该元件具有至少一个孔用于来自气源的气体的流入或用于已过滤的净化水的流出。

3.按权利要求1或2的装置，其特征为，多个空心体(6)相互重叠布置，而且这些空心体的空腔相互连通。

4.按权利要求1至3任一项的装置，其特征为，每个空心体(7)至少具有一个通孔(28)，该通孔与空腔(25)连通，其中这些空心体(7)的这些通孔相互连通并至少形成一个通道(7c)，该通道与气源和/或已过滤的净化水的出口连接。

5.按权利要求1至4任一项的装置，其特征为，每个空心体(7)都具有一个带一外环通道(25)的外环(24)和多块从外环(24)向内延伸的空腹板(27)，其中这些腹板(27)的空腔(23)与外环通道(25)连接，并在外环(24)之上或之内设置了至少一个通孔(28)，该通孔与外环通道(25)连通。

6.按权利要求1至5任一项的装置，其特征为，该气源为一个压缩空气源。

7.按权利要求1至6任一项的装置，其特征为，在反应室(4)内设置了一个测量含氧量的测量装置(15)，其中，阀门(9a)的打开时间可根据含氧量控制，过滤和曝气单元(6)通过该阀门与该气源连接。

8.按权利要求1至7任一项的装置，其特征为，在反应室(4)之上或之内设置了一个压力测量装置(2a)，通过该装置可调节通过过滤和曝气单元(6)过滤时的初始压力。

9.按权利要求1至8任一项的装置，其特征为，在废水进入管(1)内设置了一个热交换器(16)，该热交换器与已过滤的净化水的出水管(10)连接。

10.按权利要求1至9任一项的装置，其特征为，废气管(12)与反应室(4)连接，在该废气管中，设置了一个吸收反应器(13)来沉淀芳香物和气溶胶。

11.按权利要求1至10任一项的装置，其特征为，在废水进入管(1)上或在其中设置了一个测量PH值的测量装置(17b)和一个根据测量值来调节PH值混合材料用的装置(17)。

12.按权利要求1至11任一项的装置，其特征为，过滤和曝气单元具有一个用来输入清洗介质的清洗通道(7a)。

13.按权利要求1至12任一项的装置，其特征为，在废水进入管(1)中和/或废气管(12)中和/或净化水的出水管(10)中和/或气源连接管(9)中都设置有流量调节装置。

14.按权利要求1至13任一项的装置，其特征为，至少设置了两个过滤和曝气单元(6)，它们分别交替地用于过滤和曝气，其中设置了一个转换装置(20)来转换从一个到另一个过滤曝气单元(6)的进气和相反的转换。

15.按权利要求1至14任一项的装置，其特征为，设置了一个控制和调节装置，该装置根据测量装置(15)、(2a)和/或(17b)分别测出的含氧量、压力和/或PH值以及流量调节装置(18)的测量值来控制和调节废水供应、供气、PH值调节用的剂量和/或在连续或不连续运行方式中的废水停留时间。

16.按权利要求1至15任一项的装置，其特征为，这些空心体的内表面和/或外表面用酶和/或催化剂涂敷。

17.按权利要求1至16任一项的装置，其特征为，热交换器(16)和/或吸收反应器(13)和/或混合装置(17)都由空心体组成，其中热交换器的空心体不是多孔的。

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