專利名稱：應用在廢水處理系統中的活性污泥循環系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及市政污水和工業液體廢物的處置，并且特別涉及緊湊的活性污泥微生物處理系統，該系統包括在缺氧區，曝氣區和流化床過濾區的連續循環的廢水中進行生化有機物去除。
背景技術：
包括有缺氧反應區，曝氣區，流化床過濾式的污泥分離區以及活性循環污泥系統的緊湊設計的生物反應器通常應用于廢水處理中。它們可以設計用來去除含碳有機物，除碳并硝化，反硝化，或者除碳，硝化，反硝化并除磷，為了除碳，缺氧區用作“選擇區”，提高混合液的沉降性能并控制絲狀菌的生長。為了除氮和除磷，缺氧區提供硝化降解以及“超量攝取”除磷所需條件。在此過程中，氨氮被氧化成亞硝酸鹽進而在曝氣區被硝化菌和硝化桿菌氧化成硝酸鹽。硝酸鹽再循環回到缺氧區并在那里降解除氮。在此反應中，流入的有機污水提供碳源并在硝酸鹽轉化為氮氣過程中充當電子供體。影響硝化/反硝化過程的條件是(未按優先順序):缺氧，氧化停留時間，缺氧容積的混和比例，保持適合的溶氧條件、溫度、碳可獲取量，以及活性污泥循環速率。最后，總的脫氮效率是活性污泥循環量對日均進水流量的比率的函數(比率越高，效率越高)。此過程中的除磷機理與Phostrip工藝和改進的Bardenpho工藝中所用的相同。可溶性BOD在缺氧區進行發酵，發酵產物被具有儲磷能力的特殊微生物群選擇性的使用或吸收。在好氧階段，可溶性磷被大量在缺氧區生長出的儲磷菌攝取，最終被吸收的磷通過微生物細胞體或廢污泥排出。在分離區中，活性污泥被流化床式濾層從處理的廢水中分離。活性污泥分離中使用流化床式過濾工藝 是眾所周知的。該工藝應用由向上穿過一個流化床的水流的遞減的上升速度，而流化床是由聚集的靜止的或向下沉到分離器底部的固體形式。為了獲得所需的向上逐漸遞減的速度梯度，分離空間通常做成向上擴展的擴散器形狀的橫截面。用于此目的的通常的形狀有簡單的倒置截錐，縱向或環形棱柱狀。應用這個一般概念的工藝在美國專利6620322，5775966，5720876和7270750B2中列出和描述，其內容在本申請中引述作為參考。本申請所描述的部分流化床系統中，密度流沿所述分離器的器壁流動，使得多余的絮狀物可以在污泥過濾層的下部被移除。早期時，這個過程通過在入口處分離出來的懸浮固體物的簡單的回流來實現。后來，發現從不斷增加的密度流的下部強制地去除懸浮固體物質可以提高此過程的效果。這是因為，在重力流中的絮狀物密集度高于完全流化狀態的密集度要求，因而，部分流化污泥床特別適合濃的懸浮物的分離，正如在多種典型的生物廢水處理方法中所見到的那樣。在前面提及的美國專利號6620322中所披露和討論的內容是部分流化污泥床的一個示例。為了確保污泥活化的最高效率，應該非常小心地確保活性污泥的比率。該活性污泥通過曝氣區從分離器的底部整個長度上均勻地通過，并且沒有污泥沉淀的“死區”形成。這樣的死區可能會導致缺氧條件，從而造成不再具有活性的污泥在死區中由于反硝化作用而產生氮氣，而所有這些都對處理系統的總體效率有不利影響。由于去除有機物質的高效性，活性污泥工藝廣泛地應用于污水處理領域。然而它的一個缺點是會產生較多的剩余污泥。增加活性污泥從有氧區到缺氧區的循環率(污泥交換率)可以顯著地降低剩余污泥的產生。因而，人們希望有一個循環系統可以應用于部份流化條件下的污泥床過濾器系統，比通常的方案更好地提高以往設計中增加循環速率的問題。這樣的設計既移除并循環懸浮固體物質，同時幫助防止沉降死區的形成，并允許活性污泥從曝氣區到分離器底部抽取點間無阻礙地流動，且用上述活性污泥循環的設計改善處理系統中其他低效因素。
發明內容
提供一種應用在廢水處理系統中的改進的活性污泥循環系統，所述系統利用了流化床式過濾層及使用流化床式過濾層的方法。更具體地，提供一種循環系統，該循環系統能夠增加活性污泥的循環率，該循環系統具有在污泥床過濾器壁上的多個離散通道，以允許混合液在污泥床過濾器與曝氣區之間的流動。進一步提供一種溝道，其具有多個離散的開口，以允許活性污泥被從所述污泥床過濾器的底部去除、收集和轉移至缺氧區。優選地，所述溝道位于靠近污泥床過濾器的底部，并且所述開口位于溝道的一部分上，與溝道相對，并且優選地，所述開口與用于混合液在所述分離器和所述曝氣區之間流動的所述通道相交錯。優選地，所述溝道由具有適合的開口的板或者平面基質形成，所述板或平面基質靠近所述分離器底部成一定角度設置。正如下文會詳細討論到的，當提供無阻礙地流動的條件時，來自分離器的污泥及混合液的循環組件的這種設置允許更大的活性污泥循環率；并且由于有助于消除污泥“死區”(所述“死區”導致在“死區”中形成無效的缺氧條件，從而造成污泥由于反硝化作用而產生氮氣以及“厚塊”污泥上升到分離器表面)，這種設置允許更高的過濾效率。
在附圖中:圖1是本發明的應用在與廢水處理系統相關的污泥床過濾器的一個實施例的主視圖；圖2是圖1所示的污泥床過濾器的側視圖；圖3示出了可用在圖1所示的污泥床過濾器中的、具有各種幾何構型的通道；以及圖4示出了可用在圖1所示的污泥床過濾器中的、具有所需的幾何構型的一種其他通道。
具體實施例方式以下是本發明實施例的詳細描述。這些描述或者與這些描述相關的附圖不應當作對本發明的限制。提供污泥床過濾分離器10。混合液懸浮固體12 (污泥)從曝氣區14到分離器10的底部16進入 分離器10，并且混合液懸浮固體12通過由絮狀懸浮固體本身構成的濾料20從污水18中被過濾出去。由于垂直流速提升力22的作用，懸浮固體20通過與其他懸浮固體或懸浮固體的絮狀物的凝聚而增長。當絮凝固體20變得重于垂直流速提升力22(該垂直流速提升力隨著分離器逐漸增加的橫截面而逐漸減小)時，絮凝固體20沉入分離器10的底部16并且隨后循環至反應器的缺氧區24，或部分返回到曝氣區28。使用時，分離器10主要有兩種操作模式:污水注入模式及無污水注入(“無流”)模式。當使用前述設備處于污水注入缺氧區24的第一模式時，污水與從分離器10底部16循環來的混合液懸浮固體12進行混合。混合液(污泥)12隨后由于重力流入曝氣區14并且經過通道26進入分離器10。上升懸浮固體22在污泥床內的垂直速度因為分離器10的棱柱形或錐形形狀和絮凝固體20的重量增加而逐漸減小。最終使得固體20通過重力懸浮在分離器10的底部16。所述固體20從分離器10的底部通過開口 32進入溝道30，所述溝道30由斜板31形成，并且所述固體20通過管道34循環進入缺氧區24。如上所述，優選地，管道30可用平板31或平面裝置形成，如置于所述分離器底部的成角度的金屬板材。當處于無污水注入的第二模式時，垂直速度及固體上升力22降至零，并且污泥床20的所有固體開始沉入分離器10的底部16。正是在這種模式中，沉積污泥形成死區的可能性是最大的。在此模式中，通道32和26的功能是允許沉積固體20通過斜板31形成的溝道30被傳送至缺氧區24或從分離器10的底部16流出進入曝氣區14。不管是何種模式，由于本發明給出比通常的循環率更高的循環率(是工廠設計的平均流速的2-15倍)，流入缺氧區24的循環流總是由從曝氣區流入通道32的混合液13補充。開口 32可以是任意合適的形狀或尺寸，且優選地設置在斜板31上，開口 32與通道26，以通道26的中心線與開口 32的中心線相交錯的方式，對向設置。通道26可以是任意適當的形狀或尺寸，但是優選具有能均勻地傳送和去除循環污泥的形狀和尺寸。如圖3和圖 4中最佳地示出了通道的具體形狀，包括三角形，矩形，正方形或半圓柱形，并且通道可采用適合給定的特定流量及廢水處理條件的尺寸。如上給出的具體實施例和示例僅為舉例說明目的且并非旨在限制下面的權利要求的范圍。本發明的其他實施例和由其所得的優點對本領域任何一個普通技術人員是顯而易見的，且均在所要求保護的范圍內。
權利要求
1.一種用于與廢水處理設備相關的循環裝置，包括 缺氧區； 曝氣區； 分離器，其具有縱向上逐漸增大的橫截面； 多個離散通道，位于所述分離器中，用于允許污泥無阻礙地高速流過設在所述曝氣區和所述缺氧區之間的所述分離器。
2.根據權利要求I所述的循環裝置，其進一步包括溝道，所述溝道與所述曝氣區、分離器和缺氧區流體連通，所述溝道包括多個置于其中的開口，用于允許污泥在所述曝氣區、分離器和所述缺氧區之間無阻礙地流動。
3.根據權利要求2所述的循環裝置，其中所述多個離散通道靠近所述分離器底部。
4.根據權利要求2所述的循環裝置，其中所述溝道靠近所述分離器底部。
5.根據權利要求2所述循環裝置，其中所述離散通道是三角形、矩形、正方形或半圓柱形。
6.根據權利要求2所述的循環裝置，其中所述溝道由平面裝置形成，所述平面裝置沿所述分離器的底部部分、橫跨所述分離器的長度成一角度設置。
7.根據權利要求I所述的循環裝置，其中所述離散通道基本上沿著所述分離器的整個長度形成。
8.根據權利要求6所述的循環裝置，其中所述平面裝置是板。
全文摘要
一種應用在廢水處理設備中的循環裝置，其利用部分流化床或組合流化床過濾原理，包括使用離散通道以允許污泥在分離器底部與曝氣區之間的流動，改善了使用現有循環設計的處理系統中固有的其它低效因素。
文檔編號C02F3/30GK103253767SQ20121019001
公開日2013年8月21日 申請日期2012年5月31日 優先權日2012年2月20日
發明者卡雷爾·韋切拉·加朗 申請人:Eco流體系統有限公司