复合微生物反应槽和利用该反应槽的水处理装置及方法
【专利摘要】本发明涉及在一个反应槽内实现脱磷反应和脱氮反应的复合微生物反应槽和利用该反应槽的水处理装置及方法。根据本发明的复合微生物反应槽包括：内部空间，用于收容污废水；分隔壁，配置在内部空间，以用于将内部空间划分为发生脱磷反应的厌气性区域以及发生脱氮反应的无氧性区域；污废水流入部，配置在厌气性区域的上部；污废水排出部，为了将污废水排放到外部而配置在无氧性区域的上部；污泥排出口，为了排出在流入到内部空间的污废水所沉淀的污泥而设置在内部空间的下部；污废水搅拌装置，设置在厌气性区域，用于搅拌厌气性区域的污废水；通过污废水流入部流入到厌气性区域的污废水流经分隔壁的下端而流入到无氧性区域之后，在无氧性区域上升而通过污废水排出部排出到外部。
【专利说明】复合微生物反应槽和利用该反应槽的水处理装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于处理各种污废水的水处理装置，更详细地涉及在一个反应槽内实现脱磷反应和脱氮反应的复合微生物反应槽和利用该反应槽的水处理装置及方法。
【背景技术】
[0002]持续的产业化和城市化导致环境污染日益严重，而且所排放的污水、废水、脏水(以下称为“污废水”)的形态日趋多样化，用于处理这些的设施也变得尖端化，随之处理费用也在增加。并且，随着没有被完全处理的污废水中的水质污染物质流入到河流或湖水(湖沼)等其他水源中，在有效的水质管理上产生着很多问题。
[0003]当前，作为污废水的净化处理技术所周知的是，使用过滤设备、药品凝聚、沉淀、氧化处理等的物理化学方法，以及在蓄留了活性污泥的生物反应槽内通过极大化微生物的代谢过程来去除各种污染物质的生物学处理方法。其中，物理化学方法在对现有的处理设施设备不带来大的变化的情况下，可通过设置附加的装置来使用，具有可获得稳定且高效的处理效果的优点。但是，物理化学方法从经济侧面和技术侧面上，难以设置和运行大规模的处理设备，根据情况存在产生如剩余污泥等大量处理副产物的缺陷。相反，生物学处理方法从费用对比的处理效率方面，有利于物理化学方法，因此不仅在中小规模而且还在大规模的污废水处理中，作为主处理工艺利用在国内外的大部分污废水处理工艺中。
[0004]在污废水的生物学处理方法中，作为基本工法的标准活性污泥法大体包括最初沉淀池和曝气槽及最终沉淀池而执行水处理工艺。在最初沉淀池沉淀而去除流入污废水中所包含的沉降性固形物，去除了较大掺杂物的流入污废水被移送至下一工艺的曝气槽。在曝气槽，流入污废水与根据返送泵所返送的活性污泥相混合，而混合液根据好气性微生物的生化反应被分解?去除有机物。曝 气槽的混合液被移送至最终沉淀池而固液分离，上澄水被放流，所沉淀污泥的一部分被返送至曝气槽，剩余的污泥通过污泥处理设施得以处理。
[0005]另外，利用了在单一反应槽内完成污废水的流入-微生物反应-沉淀-排出等一系列过程的回分式反应槽(sequencing batch reactor; SBR)的水处理方法，由于作为主反应槽使用单一反应槽，因此具有可减少污废水处理设施的占地面积的优点。并且，无需额外地容置沉淀池，提供了基于自动化设施的驱动便利性而节省人工费，据此成为了广泛利用于中小规模以上污废水处理中的生物学污废水处理方法。
[0006]但是，标准活性污泥法或利用了回分式反应槽的水处理方法，对最近成为关注问题的作用为富营养化(eutrophication)原因物质的氮和磷(phosphorus)营养盐类的去除率非常不足。为了解决该问题，最近广泛研究对提高氮和磷的去除效率的研究。
[0007]作为一例，韩国授权专利公报第0424060号(2004.03.10授权)公开了硝化槽、脱氮槽及沉淀槽构成为一体型一个主体的一体型污废水用处理装置。但是该一体型污废水用处理装置不具有执行脱磷功能的厌气性选择槽而难以去除磷，且由于构成为一体型，因此难以引入至大规模处理设施中。
[0008]韩国授权专利公报第0397697号(2003.08.29授权)和韩国授权专利公报第0468997号(2005.01.20授权)公开了在曝气槽的前端设置将污泥浓度维持为高浓度而运行的上向流厌气反应槽，从而去除难降解物质、毒性物质、营养物质、重金属等污染物的废水处理装置。但是该污废水处理装置，在过度维持高浓度的上向流厌气反应槽内，会发生短回路?短路(short circuiting)至密度流，从而会降低污染物质的整体去除效率，且由于在上向流厌气反应槽不具有单独执行脱氮反应的无氧性选择槽，因此脱氮反应和脱磷反应相互干涉，整体上降低氮和磷的去除效率。
[0009]韩国授权专利公报第0655471号(2006.12.01授权)和韩国公开专利公报第2010-0127984号(2010.12.07公开)公开了具有用于去除污废水的氮?磷营养盐类的上向流生物反应槽以及长方形上向流厌气?无氧性反应槽的废水处理装置。但是该种废水处理装置，其厌气性机制的脱磷工艺和无氧性机制的脱氮工艺在没有被划分的一个反应槽内进行，因此存在总去除效率下降的缺陷。
[0010]韩国授权专利公报第0912562号(2009.08.10授权)和韩国授权专利公报第0942053号(2010.02.04授权)利用了回分式反应槽的污废水处理方法。但是该公报中公开的污废水处理方法由于在单一的反应槽内完成所有的生物学反应，因此厌气性脱磷机制、无氧性脱氮机制及好气性硝化机制等相互产生干涉而整体的水质污染物质去除效率下降。
[0011]韩国授权专利公报第0407503号(2003.11.17授权)公开了利用了连续回分式工法的污废水处理方法。但是该污废水处理方法在作为多目的槽的一个反应槽内执行氮和磷的去除，因此脱磷机制和脱氮机制相互干涉而容易降低氮和磷的去除效率。
[0012]韩国授权专利公报第0563449号(2006.03.16授权)公开了利用回分式反应槽不仅去除污水中包含的有机物，而且还去除氮和磷成分的污水处理装置。该污水处理装置由于额外提供了脱磷槽而磷去除效率可能良好，但容易产生基于通性脱氮微生物的氮去除效率下降的问题。
【发明内容】
[0013]技术课题
[0014]当前，为了改善如上所述标准活性污泥法或利用了回分式反应槽的水处理方法中存在的问题，而尝试着各种方法，但对可以有效去除氮和磷的处理技术依然存有要求。
[0015]本发明是鉴于如上所述问题而提出的，本发明的目的在于提供一种在一个反应槽内使得脱磷反应和脱氮反应互无干涉地顺利进行，从而不仅可以有效去除有机物，而且还可以有效去除氮和磷的改善了结构的复合微生物反应槽和利用该反应槽的水处理装置及方法。
[0016]解决问题的手段
[0017]为了达到上述发明目的，根据本发明的复合微生物反应槽包括:内部空间，用于收容污废水；分隔壁，配置在所述内部空间，以用于将所述内部空间划分为基于微生物的厌气机制发生脱磷反应的厌气性区域以及基于微生物的无氧性机制发生脱氮反应的无氧性区域；污废水流入部，为了向所述厌气性区域流入污废水而配置在所述厌气性区域的上部；污废水排出部，为了将所述无氧性区域的污废水排放到外部而配置在所述无氧性区域的上部；污泥排出口，为了 排出在流入到所述内部空间的污废水所沉淀的污泥而设置在所述内部空间的下部；以及污废水搅拌装置，设置在所述厌气性区域，用于搅拌所述厌气性区域的污废水；通过所述污废水流入部流入到所述厌气性区域的污废水流经所述分隔壁的下端而流入到所述无氧性区域之后，在所述无氧性区域上升而通过所述污废水排出部排出到外部。
[0018]本发明的复合微生物反应槽还可以包括纤维球载体组装体，设置在所述无氧性区域内，用于吸附通性厌气性脱氮微生物的多个纤维球载体通过连接部件相连。
[0019]优选地，所述纤维球载体组装体以所述无氧性区域的体积分率为10~50Vol%填充在所述无氧性区域。
[0020]优选地，所述纤维球载体以直径为20~IOOmm的球形构成，初期的堆积密度(bulkdensity)为600~900kg/m3,而在污废水中根据微生物的吸附具备1，000± 100kg/m3的堆积密度。
[0021]所述分隔壁可以包括:中空形的中央隔壁，配置在所述内部空间的中央；上部倾斜隔壁，沿着所述中央隔壁的上部周围向外侧扩张而设置；以及下部倾斜隔壁，沿着所述中央隔壁的下部周围向外侧扩张而设置；其中在所述分隔壁的里侧可以设置所述厌气性区域，而在所述分隔壁的周围外侧可以设置所述无氧性区域。
[0022]所述污废水排出部在所述无氧性区域的上部周围可以按溢流方式而设置。
[0023]本发明的复合微生物反应槽 还可以包括通过向所述纤维球载体组装体提供气泡而用于脱离吸附在所述纤维球载体组装体上的微生物的气泡发生装置，该气泡发生装置包括:配置在所述纤维球载体组装体的下部的扩散管；以及通过空气供给管向所述扩散管提供空气的空气供给装置。
[0024]所述污废水搅拌装置可以包括:循环泵，配置在所述厌气性区域的下部；污废水上升管，为了将由所述循环泵所压送的污废水引向所述厌气性区域的上部而与所述循环泵相连，并延伸到所述厌气性区域的上部；以及污废水下降管，为了将沿着所述污废水上升管上升的污废水引向所述厌气性区域的下部而连接在所述污废水上升管的上端部，并向所述厌气性区域的下部侧延伸。
[0025]本发明的复合微生物反应槽还可以包括硝化液返送管，为了将通过所述污废水排出部所排出的污废水中所硝化的硝化液返送至所述无氧性区域，配置在所述无氧性区域的下部。
[0026]为了达到上述目的的本发明，根据其一方面的水处理装置包括:复合微生物反应槽，具有用于容纳污废水的内部空间；回分式反应槽(SBR)，流入有流经所述复合微生物反应槽的污废水，具有用于向污废水中提供空气的曝气装置以及用于排出所沉淀的污泥的污泥排出口，而且污废水的流入-微生物反应-沉淀-排出发生在同一空间内；过滤器模块，设置在所述回分式反应槽，过滤所述回分式反应槽的污废水而排出到外部；以及硝化液移送槽，容纳所述回分式反应槽内的污废水中根据好气性的曝气工艺所硝化的硝化液，以降低所述硝化液的溶解氧浓度。所述复合微生物反应槽具有:分隔壁，配置在所述内部空间，以用于将所述内部空间划分为基于微生物的厌气机制发生脱磷反应的厌气性区域以及基于微生物的无氧性机制发生脱氮反应的无氧性区域；污废水流入部，为了向所述厌气性区域流入污废水而配置在所述厌气性区域的上部；污废水排出部，为了将所述无氧性区域的污废水排放到所述回分式反应槽而配置在所述无氧性区域的上部；污泥排出口，为了排出在流入到所述内部空间的污废水所沉淀的污泥而设置在所述内部空间的下部；以及污废水搅拌装置，设置在所述厌气性区域，用于搅拌所述厌气性区域的污废水；通过所述污废水流入部流入到所述厌气性区域的污废水流经所述分隔壁的下端而流入到所述无氧性区域之后，在所述无氧性区域上升而通过所述污废水排出部流动到所述回分式反应槽，而通过所述回分式反应槽的污泥排出口所排出的污泥被返送至所述厌气性区域，所述硝化液移送槽的硝化液被返送至所述无氧性区域。
[0027]为了达到上述目的的本发明，根据其另一方面的水处理装置包括:复合微生物反应槽，具有用于容纳污废水的内部空间；曝气槽，流入有流经所述复合微生物反应槽的污废水，具有用于向污废水中提供空气的曝气装置；沉淀槽，流入有流经所述曝气槽的污废水，对流入的污废水进行固液分离，放流上澄水，所沉淀的污泥通过污泥排出管进行排出；以及硝化液返送管，用于将在所述曝气槽的污废水中根据好气性曝气工艺所硝化的硝化液返送至所述复合微生物反应槽。所述复合微生物反应槽具有:分隔壁，配置在所述内部空间，以用于将所述内部空间划分为基于微生物的厌气机制发生脱磷反应的厌气性区域以及基于微生物的无氧性机制发生脱氮反 应的无氧性区域；污废水流入部，为了向所述厌气性区域流入污废水而配置在所述厌气性区域的上部；污废水排出部，为了将所述无氧性区域的污废水排放到所述曝气槽而配置在所述无氧性区域的上部；以及污废水搅拌装置，设置在所述厌气性区域，用于搅拌所述厌气性区域的污废水；其中，通过所述污废水流入部流入到所述厌气性区域的污废水流经所述分隔壁的下端而流入到所述无氧性区域之后，在所述无氧性区域上升而通过所述污废水排出部流动到所述曝气槽，而通过所述硝化液返送管所返送的硝化液被返送至所述无氧性区域，通过所述沉淀槽的污泥排出管所排出的污泥中的一部分被返送至所述复合微生物反应槽的厌气性区域。
[0028]为了达到上述目的的本发明，根据其一方面的水处理方法包括如下步骤:(a)向内部被分隔壁划分为基于微生物的厌气机制发生脱磷反应的厌气性区域和基于微生物的无氧性机制发生脱氮反应的无氧性区域的复合微生物反应槽流入污废水，其中使得污废水首先通过配置在所述厌气性区域的上部的污废水流入部流入到所述厌气性区域，从而使得流入到所述厌气性区域的污废水流经所述分隔壁的下端并流动至所述无氧性区域的步骤；(b)使从设置在所述无氧性区域的上部的污废水排出口所排出的污废水流入到回分式反应槽(SBR)的步骤；(c)在所述回分式反应槽内的污废水中根据好气性曝气工艺所硝化的硝化液流入到硝化液移送槽，以降低所述硝化液的溶解氧浓度的步骤；(d)将所述硝化液移送槽的硝化液返送至所述复合微生物反应槽的无氧性区域的步骤；(e)将在所述回分式反应槽所沉淀的污泥返送至所述复合微生物反应槽的厌气性区域的步骤；(f )将在所述复合微生物反应槽所沉淀的污泥排出到外部而进行处理的步骤；以及(g)将在所述回分式反应槽所处理的污废水排出到外部的步骤。
[0029]为了达到上述目的的本发明，根据其另一方面的水处理方法包括如下步骤:(a)向内部被分隔壁划分为基于微生物的厌气机制发生脱磷反应的厌气性区域和基于微生物的无氧性机制发生脱氮反应的无氧性区域的复合微生物反应槽流入污废水，其中使得污废水首先通过配置在所述厌气性区域的上部的污废水流入部流入到所述厌气性区域，从而使得流入到所述厌气性区域的污废水流经所述分隔壁的下端并流动至所述无氧性区域的步骤；(b)使从设置在所述无氧性区域的上部的污废水排出口所排出的污废水流入到曝气槽的步骤；(c)将在所述曝气槽内的污废水中根据好气性曝气工艺所硝化的硝化液返送至所述复合微生物反应槽的无氧性区域的步骤；(d)使在所述曝气槽所处理的污废水流入到沉淀槽，从而沉淀过滤所述污废水的步骤；(e)将在所述沉淀槽所沉淀的污泥返送至所述复合微生物反应槽的厌气性区域的步骤；(f )将在所述沉淀槽所处理的污废水从所述沉淀槽排出的步骤。
[0030]发明的效果
[0031]根据本发明的水处理装置，在主反应工艺槽的上流，设置了具有基于微生物的厌气性机制发生脱磷反应的厌气性区域以及基于脱氮微生物的无氧性机制发生脱氮反应的无氧性区域的复合微生物反应槽，从而不仅可以提高污废水中含有的有机物的去除效率，而且还可以提高氮和磷成分的去除效率。
[0032]根据本发明的水处理装置，其复合微生物反应槽内的厌气性区域和无氧性区域被分隔壁所划分，因此在复合微生物反应槽内脱磷反应和脱氮反应互不干涉。进而，可稳定地去除氮和磷。
[0033]并且，根据本发明的水处理装置，流入到复合微生物反应槽内的污废水在厌气性区域下向流动而在无氧性区域上向流动，因此增加污废水在复合微生物反应槽内的滞留时间，从而可充分实现基于微生物的反应机制，能够防止短路(short circuiting)现象。
[0034]并且，根据本发明的水处理装置，在复合微生物反应槽的无氧性区域配置可繁殖脱氮微生物的纤维球载体组装体，从而能够防止脱氮微生物的流出，由此可以提高氮的去除率。
[0035]并且，根据本发明的水处理装置，将用于脱磷反应的污泥返送流路以有别于大量含有硝态氮(NO3-N)之硝化液的返送线的方式所设置，从而向复合微生物反应槽的厌气性区域返送污泥，因此可有效提高磷的去除效率。
[0036]并且，根据本发明的水处理装置，在复合微生物反应槽的厌气性区域设置搅拌装置，在无氧性区域设置纤维球载体组装体，从而在复合微生物反应槽的内部可维持高浓度的活性微生物浓 度即MLSS。若将复合微生物反应槽以高浓度的MLSS运行，则可以实现对流量变动和冲击负载强有力的水处理装置，即使在冬季也可以维持高的脱磷效率和脱氮效率。
[0037]并且，根据本发明的水处理装置的复合微生物反应槽，由于以厌气性区域和无氧性区域一同配置的一体型所构成，因此其新设置和维修简单。
[0038]并且，根据本发明的水处理装置的复合微生物反应槽，由于通过简单的流路变更就可设置在现有的污废水处理装置中，因此在无需进行土木结构变更的情况下，能够将现有的污废水处理装置简单而有效地改良成尖端设施。
【专利附图】
【附图说明】
[0039]图1为本发明第一实施例的水处理装置之污废水处理系统图。
[0040]图2为概略示出本发明第一实施例的水处理装置的平面图。
[0041]图3为概略示出本发明第一实施例的水处理装置之复合微生物反应槽的剖视图。
[0042]图4为概略示出本发明第一实施例的水处理装置之回分式反应槽的剖视图。
[0043]图5为示出了本发明第一实施例的水处理装置所具有的纤维球载体组装体的一例的照片。[0044]图6为示出了图5所示纤维球载体组装体的纤维球载体的表面照片(a)以及端面照片(b)。
[0045]图7为本发明第二实施例的水处理装置之污废水处理系统图。
[0046]图8为概略示出本发明第二实施例的水处理装置的平面图。
[0047]图9为概略示出本发明第三实施例的水处理装置的平面图。
[0048]图10为概略示出本发明第四实施例的水处理装置的平面图。
【具体实施方式】
[0049]以下，参照附图详细说明本发明的复合微生物反应槽和利用该反应槽的水处理装置及方法。
[0050]在说明本发明的过程中，为了明确和简便说明，附图中所示的构成要素的大小或形状等可能被夸张或简化。并且，考虑到本发明的构成及作用而特别定义的用语可根据使用者、运用者的意图或惯例会有所差异。这些用语应当基于本说明书的整体内容被解释为符合本发明技术思想的含义和概念。
[0051]图1为本发明第一实施例的水处理装置之污废水处理系统图，图2为概略示出本发明第一实施例的水处理装置的平面图。
[0052]如图1及图2所示，根据本发明第一实施例的水处理装置100包括:流量调整槽105，用于暂时存储所流入的污废水；复合微生物反应槽110，具有厌气性区域111和无氧性区域112 ;回分式反应槽(sequencing batch reactor; SBR) 150,使得在单一的空间实现污废水的流入-微生物反应-沉淀 -排出工艺；硝化液移送槽170，收容从回分式反应槽150排出的硝化液而降低硝化液的溶解氧浓度；污泥储留槽175，收容从复合微生物反应槽110排出的污泥；以及处理水槽180，用于存储在回分式反应槽150最终被处理的处理水。在流量调整槽105与复合微生物反应槽110之间、复合微生物反应槽110与回分式反应槽150之间、复合微生物反应槽110与硝化液移送槽170之间、复合微生物反应槽110与污泥储留槽175之间、回分式反应槽150与硝化液移送槽170之间、回分式反应槽150与处理水槽180之间，设有用于移送污废水或污泥的流路或配管。尤其在回分式反应槽150与硝化液移送槽170之间的流路166上，设有涡流防止机构167，从而可以防止从回分式反应槽150流向硝化液移送槽170的硝化液产生涡流。
[0053]图3为示出本发明第一实施例的水处理装置100之复合微生物反应槽110的剖视图。
[0054]参照图3，复合微生物反应槽110包括:分隔壁113，配置在复合微生物反应槽110的内部，以用于将复合微生物反应槽110的内部空间划分为厌气性区域111和无氧性区域112 ;污废水流入部117，配置在厌气性区域111的上部；污废水排出部118，配置在无氧性区域112的上部；污泥坑(sluge pit) 119，配置在内部空间的下部；污废水搅拌装置123，设置在厌气性区域111而用于搅拌厌气性区域111的污废水；纤维球载体组装体129，设置在无氧性区域112 ;以及气泡发生装置134，设置在纤维球载体组装体129的下部。从流量调整槽105流入至复合微生物反应槽110的污废水经由污废水流入部117首先流入到厌气性区域111，之后经由无氧性区域112而通过污废水排出部115流动到回分式反应槽150。
[0055]在厌气性区域111，基于微生物厌气性机制的磷(PO4-P)释放发生脱磷反应，而在无氧性区域112，基于脱氮微生物的无氧性机制，硝态氮(NO3-N)和亚硝态氮(NO2-N)被还原为氮气(N2),从而发生脱氮反应。分隔壁113划分厌气性区域111和无氧性区域112，从而厌气性区域111的脱磷反应与无氧性区域112的脱氮反应互不干涉。
[0056]分隔壁113包括:中央隔壁114，呈两侧末端开放的中空形状，配置在内部空间的中央；上部倾斜隔壁115，沿着中央隔壁114的上部周围，向外侧扩张而设置；以及下部倾斜隔壁116，沿着中央隔壁114的下部周围，向外侧扩张而设置。
[0057]上部倾斜隔壁115的最上端配置为高于无氧性区域112的最高水位，下部倾斜隔壁116配置为高于为了排出污泥而设置在污泥坑119的污泥排出口 120。厌气性区域111设置在分隔壁113的里侧，无氧性区域112设置在分隔壁113与复合微生物反应槽110的外壁121之间，从而包围厌气性区域111。
[0058]用于向厌气性区域111流入污废水的污废水流入部117设置在上部倾斜隔壁115的内侧，流经流量调整槽105的污废水和从回分式反应槽150返送的污泥通过污废水流入部117流入到厌气性区域111。流入到厌气性区域111的污废水向分隔壁113的下端部下降，经由下部倾斜隔壁116与外壁121之间的间隔流入到无氧性区域112。
[0059]除流经厌气性区域111的污废水之外，来自硝化液移送槽170的硝化液流入到无氧性区域112。为此，在无氧性区域112连接有与硝化液移送槽170相连的硝化液返送管140，沿着硝化液返送管140所返送的硝化液通过设置在无氧性区域112的下部的硝化液返送管140的硝化液分散部141被分散到无氧性区域112。在无氧性区域112的内部，污废水上升而通过设置在无氧性区域112的上部的污废水排出部118向回分式反应槽150侧排出。污废水排出部118在无氧性区域112的上部外侧周围以溢流方式所设置。
[0060]污废水搅拌装置123搅拌污废水以使基于微生物的脱磷反应发生在整个厌气性区域111。尤其，污废水搅拌装置123使得厌气性区域111下部的污废水向分隔壁113的上部上升，以便污废水中含有的污泥分布在厌气性区域111的整体上。污废水搅拌装置123包括:循环泵124，配置在厌气性区域111的下部；污废水上升管125，为了将由循环泵124所压送的污废水引向厌气性区域111的上部而与循环泵124相连，并延伸到厌气性区域111的上部；以及污废水下降管126，为了将沿着污废水上升管125上升的污废水引向厌气性区域111的下部而连接在污废水上升管125的上端部，并向厌气性区域111的下部侧延伸。循环泵124受RPM逆变器127的控制，以用于通过调整循环泵124的转速(rpm)，在厌气性区域111内实现最佳的搅拌速度。
[0061]纤维球载体组装体129包括:多个纤维球载体130 ;以及连接部件131，用于连接这些纤维球载体130。纤维球载体组装体129通过固定部件132以悬垂方式固定设置在无氧性区域112的下部。多个纤维球载体130通过连接部件131可竖向或横向相连。如图所示，若将多个纤维球载体130按竖向连接，则有利于防止阻碍污废水的均匀滞留分布的短路(short circuiting)至片流现象。相反,若将多个纤维球载体130按横向以“之”字形配置，则由于和活性微生物实现频繁的流动接触，从而形成更多的生物膜，有利于实现生物膜过滤槽，且有利于利用气泡脱离吸附在纤维球载体130的异物质。
[0062]如图5所示，纤维球载体130由纤毛(cilium)结构构成。纤维球载体130的内外部由100%微细的触毛(cirrus)构成，因此污废水中存在的所有微生物能够良好地附着并繁殖。在纤维球载体130的外部可繁殖好气性微生物，而在内部可繁殖通性厌气性微生物。由此，若使用纤维球载体130，则可提高基于好气性微生物的有机物降解和硝化反应，以及基于通性厌气性微生物的脱磷和脱氮反应。
[0063]构成纤维球载体130的纤毛材质优选使用合成树脂，以在污废水中不反生侵蚀和降解。并且，纤维球载体130的初期堆积密度(bulk density)应设计为600~900kg/m3,在污废水中基于微生物的吸附和繁殖以l，000±100kg/m3的堆积密度保持接近水的密度1，000kg/m3较好。当纤维球载体130具有该种堆积密度特性时，不仅有利于微生物的繁殖，而且还有利于设置和运营。
[0064]并且，纤维球载体130优选地以直径为20~IOOmm的球形构成。若纤维球载体130的直径不到20_，则在其繁殖的微生物数量太少而效率不高，若超过100_，则可向内部渗透的微生物的数量变少而效率不高。当然，纤维球载体130的形状可以形成为球形以外的其他形状，但以球形构成时，可在纤维球载体130的内外部整体上均匀分布微生物。[0065]当配置在污废水中的纤维球载体130上吸附有过多的微生物，纤维球载体130中的活性微生物浓度显示出一定大小的浓度值(例如，MLSS浓度20，000mg/L以上)，从而纤维球载体130的堆积密度达到一定大小(例如，1，100kg/m3)以上时，纤维球载体130可能会下沉。为了防止该现象，由气泡发生装置134向纤维球载体130提供多个气泡，以从纤维球载体130脱离过多地吸附在纤维球载体130上的微生物。
[0066]气泡发生装置134包括:多个扩散管135，配置在纤维球载体组装体129的下部；空气供给装置137，通过空气供给管136向多个扩散管135提供空气；空气控制阀138，设置在空气供给管136，用于开闭空气供给管136内的空气流路。气泡发生装置134通过多个扩散管135产生多个气泡，以将气泡供给至纤维球载体组装体129，从而脱离吸附在纤维球载体130上的微生物和异物质。
[0067]在本发明中，复合微生物反应槽110的具体结构并非限定在图示的结构，而可以变更为多样。例如，厌气性区域111和无氧性区域112根据分隔壁113的结构可以在复合微生物反应槽110的内部空间按多种配置结构所配置。并且，污废水排出部118结构也并非限定在溢流式结构，而可以变更为其他结构。
[0068]图6示出了本发明第一实施例的水处理装置100的回分式反应槽150。
[0069]流经复合微生物反应槽110的污废水流入到回分式反应槽150，在回分式反应槽150，污废水的流入-微生物反应-沉淀-排出工艺是在单一空间内完成。若使用该种回分式反应槽150，则可以降低水处理装置100的施工面积，无需额外设置沉淀池，可以提高基于工艺自动化的驱动便利性，而节省人工费。
[0070]在回分式反应槽150内设有:搅拌装置151，用于搅拌回分式反应槽150内的污废水；曝气装置152，向回分式反应槽150内的污废水中提供空气；纤维球载体组装体129，用于承载微生物；水位检测装置157，用于检测回分式反应槽150内的水位；过滤器模块158，用于将回分式反应槽150内的污废水排出到处理水槽180。曝气装置152包括:多个扩散管153，配置在回分式反应槽150内的污废水内；空气供给装置155，通过与扩散管153相连的空气供给管154向扩散管153提供空气；空气供给阀156，设置在空气供给管154上。
[0071]纤维球载体组装体129如同前述，通过固定部件132以悬垂方式设置在回分式反应槽150的下部。若将纤维球载体组装体129设置于回分式反应槽150，则好气性微生物和通性厌气性微生物会吸附到纤维球载体130而繁殖，从而防止微生物从回分式反应槽150流出。并且，与现有技术相比，可以维持高浓度的MLSS，因此可以实现对冲击载荷强有力的回分式反应槽150。优选地，将纤维球载体组装体129配置在回分式反应槽150内的低水位以下位置。
[0072]过滤器模块158包括:多个过滤器159，用于分离?过滤污染物质；吸入管160，与多个过滤器159相连；吸入泵161，为了向多个过滤器159提供吸力而设置在吸入管160 ;多个漂浮体162，基于水中浮力漂浮在水面之上，以使多个过滤器159位于污废水的上部侧。该种过滤器模块158从流入到回分式反应槽150的污废水中过滤污染物的浓度低的上澄水并排向处理水槽180。
[0073]向回分式反应槽150的内部流入经由复合微生物反应槽110的污废水。在回分式反应槽150的下部配置有分散管163，该分散管163与连接在复合微生物反应槽110上的引导管164相连，从而从复合微生物反应槽110排出的污废水通过分散管163流入到回分式反应槽150的下部。在回分式反应槽150内，执行基于搅拌装置151的污废水搅拌、基于曝气装置152的曝气(好气性)、沉淀及排出等一系列过程，从而去除有机物、SS、氮、磷等污染物质。在回分式反应槽150内所沉淀的污泥通过回分式反应槽150下部的污泥排出口 165排出，所排出污泥中的一部分被返送到复合微生物反应槽150的厌气性区域111，而剩余的污泥被移送到污泥储留槽175。
[0074]现有技术的利用了回分式反应槽的水处理装置，在一个回分式反应槽里完成所有的微生物工艺，即有机物降解工艺、硝化工艺(好气性)、脱氮工艺(无氧性)、脱磷工艺(厌气性)等，因此各微生物工艺之间产生干涉而只能降低整体的污染物去除效率。例如，基于好气性曝气工艺的高溶解氧(DO)对脱氮和脱磷工艺，而基于硝化工艺的硝化液中的硝态氮(NO3-N)对脱磷工艺产生很大妨碍。
[0075]如上所述，本发明在 回分式反应槽150的上流设置复合微生物反应槽110而解决该种问题，不仅可以提高有机物的去除效率，而且还可以提高氮和磷的去除效率。
[0076]以下，说明利用了本发明第一实施例之水处理装置100的水处理方法。
[0077]污水或废水等污废水首先流入到流量调整槽105，并被流量调整槽105暂时储存，随后按间歇流入或连续流入的方式流入到复合微生物反应槽110。依次流经复合微生物反应槽110的厌气性区域111和无氧性区域112的污废水流入到回分式反应槽150。在回分式反应槽150内，经过搅拌-曝气-沉淀-排出等一些列过程，除有机物、SS之外，还部分去除氮和磷。
[0078]在回分式反应槽150沉淀的污泥，其一部分返送至复合微生物反应槽110的厌气性区域111而经过脱磷过程，剩余的污泥被抽出至污泥储留槽175，接着经过污泥滞留时间SRT，并被排出到外部。而且，通过沉淀工艺被过滤的回分式反应槽150内的上澄水经由过滤器模块158被移送至处理水槽180，之后被放流到外部。
[0079]对于该种污废水处理而言，在回分式反应槽150的污废水中，由好气性曝气工艺硝化的硝化液被移送至硝化液移送槽170。如此所移送的硝化液暂时滞留在硝化液移送槽170中而丧失溶解氧(D0),溶解氧的浓度低而硝态氮(NO3-N)至亚硝态氮(NO2-N)的浓度高的硝化液被返送至复合微生物反应槽150的无氧性区域112。在无氧性区域112，硝化液的硝态氮(NO3-N)至亚硝态氮(NO2-N)由繁衍在纤维球载体130的微生物还原为氮气(N2),由此去除污废水中的氮污染物质。在此，脱氮机制所需的碳元素(C-source)使用经由厌气性区域111所移送的污废水或污泥中的BOD。
[0080]另外，在回分式反应槽150，返送至复合微生物反应槽110之厌气性区域111的污泥中的一部分，基于没有氧的厌气机制引起磷-释放(P-release)，又重新被移送到回分式反应槽150之后,在回分式反应槽150的好气性曝气工艺中，过度摄取(luxury uptake)磷。由此磷污染物质最终以剩余污泥的状态被去除。在此，对磷-释放机制作用为妨碍要素的硝化液中的硝态氮(NO3-N)由于被返送到复合微生物反应槽110的无氧性区域112，因此不会妨碍厌气性区域111的磷-释放机制。
[0081]图7为本发明第二实施例的水处理装置之污废水处理系统图，图8为概略示出本发明第二实施例的水处理装置的平面图。
[0082]参照图7和图8，本发明第二实施例的水处理装置200是将具有两个回分式反应槽212、214的交互回分式反应槽210利用于主反应工艺的准回分式(sem1-batch)至半连续式(sem1-continuous)的污废水处理装置。该本发明第二实施例的水处理装置包括流量调整槽105、复合微生物反应槽110、交互回分式反应槽210、两个硝化液移送槽220、222、处理水槽180以及污泥储留槽175。
[0083]本发明第二实施例的水处理装置200相比第一实施例的水处理装置100的区别为回分式反应槽212、214和硝化液移送槽220、222分别具有两个，其余的大部分构成与第二实施例的水处理装置相同。第一回分式反应槽212通过流路216与第一硝化液移送槽220相连，第二回分式反应槽214通过流路218与第二硝化液移送槽222相连。
[0084]在第一回分式反应槽212和第二回分式反应槽214中分别设有用于将污废水的上澄水移送至处理水槽180的过 滤器模块158。在第一回分式反应槽212和第二回分式反应槽214中设置的两个漂浮式过滤器模块158可交互工作，根据情况可共享使用吸入泵161(参照图6)。
[0085]附图中示出，分别具有两个回分式反应槽212、214和硝化液移送槽220、222，但回分式反应槽212、214和硝化液移送槽220、222的数量可以变更为多样。并且根据回分式反应槽212、214的数量，漂浮式过滤器模块158的设置数量也会变化。
[0086]另外，图9概略示出了本发明第三实施例的水处理装置300。
[0087]本发明第三实施例的水处理装置300在交互回分式反应槽210与处理水槽180之间配置了过滤槽310，除该区别之外，其余构成与第二实施例的水处理装置200相同。在过滤槽310设有用于分离?去除污废水中的微细污染粒子的过滤装置315。过滤装置315包括过滤体316和向过滤体316提供吸力的吸入泵317。
[0088]如此本发明第三实施例的水处理装置300利用过滤装置315分离?去除流经交互回分式反应槽210的处理水中含有的微细污染粒子，从而可将流入的污废水处理为杂用水级别的水质。
[0089]另外，图10概略示出了本发明第四实施例的水处理装置400。
[0090]本发明第四实施例的水处理装置400是对利用了到目前为止在污废水处理中基本使用的标准活性污泥法的污废水处理装置进行改善的水处理装置，其由流量调整槽410、复合微生物反应槽420、曝气槽430及沉淀槽440构成。在流量调整槽410设有水位检测装置411，在曝气槽430设有用于向污废水中提供空气的曝气装置431、用于承载微生物的纤维球载体组装体129以及硝化液返送泵436。曝气装置431包括多个扩散管432、通过与扩散管432相连的空气供给管433向扩散管432提供空气的空气供给装置434、设置在空气供给管433的空气控制阀435。纤维球载体组装体129与前述内容相同，因此省却其说明。
[0091]复合微生物反应槽420相比前述的复合微生物反应槽420的区别为硝化液返送管421的设置结构不同以及不具有气泡发生装置134，而其余大部分的构成与前述的复合微生物反应槽420相同。复合微生物反应槽420在曝气槽430的内部浸溃在污废水中而设置。当然，复合微生物反应槽420可以配置在曝气槽430的外部。
[0092]本发明第四实施例的水处理装置400，在现有技术的曝气槽430中简单浸溃复合微生物反应槽420而进行连接，在好气性的曝气槽430硝化的硝化液内部返送至复合微生物反应槽420的无氧性区域112，利用污泥泵445将沉淀在沉淀槽440下部的活性污泥外部返送至复合微生物反应槽420的厌气性区域111，从而可显著提高氮和磷的去除效率。并且，本发明第四实施例的水处理装置400，在曝气槽430内以悬垂方式设置纤维球载体组装体129，从而可以提高基于硝化微生物的硝化率。
[0093]现有技术的利用了标准活性污泥法的污废水处理装置，其氮和磷的去除效率极低，相反，本发明在流量调整槽410与曝气槽430之间的污废水移送流路上配置了具有厌气性区域111和无氧性区域112的复合微生物反应槽420，从而可以提高氮和磷的去除效率。另外，在将标准活性污泥法作为主处理工艺所运行的现有技术的污废水处理装置上引入了复合微生物反应槽420，从而在不进行土木结构变更的情况下，可简单而有效地将现有技术的污废水处理装置变更为尖端设施。
[0094]如前所述并示于附图中的本`发明的实施例不应解释为限定本发明的技术思想。本发明的保护范围仅以权利要求书中记载的内容所限定，本发明【技术领域】的普通技术人员可以将本发明的技术思想改良及变更为各种形态。因此，这些改良及变更只要对于本【技术领域】的普通技术人员来讲是明显的，那么都属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种复合微生物反应槽，其特征在于， 包括:内部空间，用于收容污废水； 分隔壁，配置在所述内部空间，以用于将所述内部空间划分为基于微生物的厌气机制发生脱磷反应的厌气性区域以及基于微生物的无氧性机制发生脱氮反应的无氧性区域； 污废水流入部，为了向所述厌气性区域流入污废水而配置在所述厌气性区域的上部； 污废水排出部，为了将所述无氧性区域的污废水排放到外部而配置在所述无氧性区域的上部； 污泥排出口，为了排出在流入到所述内部空间的污废水所沉淀的污泥而设置在所述内部空间的下部；以及 污废水搅拌装置，设置在所述厌气性区域，用于搅拌所述厌气性区域的污废水； 通过所述污废水流入部流入到所述厌气性区域的污废水流经所述分隔壁的下端而流入到所述无氧性区域之后，在所述无氧性区域上升而通过所述污废水排出部排出到外部。
2.如权利要求1所述的复合微生物反应槽，其特征在于还包括纤维球载体组装体，设置在所述无氧性区域内，用于吸附通性厌气性脱氮微生物的多个纤维球载体通过连接部件相连。
3.如权利要求2所述的复合微生物反应槽，其特征在于所述纤维球载体组装体以所述无氧性区域的体积分率为10~50vOl%填充在所述无氧性区域。
4.如权利要求2所述的复合微生物反应槽，其特征在于所述纤维球载体以直径为20~IOOmm的球形构成,初期的堆 积密度(bulk density)为600~900kg/m3,而在污废水中根据微生物的吸附具备1，000±100kg/m3的堆积密度。
5.如权利要求1所述的复合微生物反应槽，其特征在于所述分隔壁包括:中空形的中央隔壁，配置在所述内部空间的中央；上部倾斜隔壁，沿着所述中央隔壁的上部周围向外侧扩张而设置；以及下部倾斜隔壁，沿着所述中央隔壁的下部周围向外侧扩张而设置； 在所述分隔壁的里侧设有所述厌气性区域，而在所述分隔壁的周围外侧设有所述无氧性区域。
6.如权利要求5所述的复合微生物反应槽，其特征在于所述污废水排出部在所述无氧性区域的上部周围以溢流方式而设置。
7.如权利要求1所述的复合微生物反应槽，其特征在于还包括通过向所述纤维球载体组装体提供气泡而用于脱离吸附在所述纤维球载体组装体上的微生物的气泡发生装置，该气泡发生装置包括:配置在所述纤维球载体组装体的下部的扩散管；以及通过空气供给管向所述扩散管提供空气的空气供给装置。
8.如权利要求1所述的复合微生物反应槽，其特征在于所述污废水搅拌装置包括:循环泵，配置在所述厌气性区域的下部； 污废水上升管，为了将由所述循环泵所压送的污废水引向所述厌气性区域的上部而与所述循环泵相连，并延伸到所述厌气性区域的上部；以及 污废水下降管，为了将沿着所述污废水上升管上升的污废水引向所述厌气性区域的下部而连接在所述污废水上升管的上端部，并向所述厌气性区域的下部侧延伸。
9.如权利要求1所述的复合微生物反应槽，其特征在于还包括硝化液返送管，为了将通过所述污废水排出部所排出的污废水中所硝化的硝化液返送至所述无氧性区域，配置在所述无氧性区域的下部。
10.一种水处理装置包括: 复合微生物反应槽，具有用于容纳污废水的内部空间； 回分式反应槽(SBR)，流入有流经所述复合微生物反应槽的污废水，具有用于向污废水中提供空气的曝气装置以及用于排出所沉淀的污泥的污泥排出口，而且污废水的流入-微生物反应-沉淀-排出发生在同一空间内； 过滤器模块，设置在所述回分式反应槽，过滤所述回分式反应槽的污废水而排出到外部；以及 硝化液移送槽，容纳所述回分式反应槽内的污废水中根据好气性的曝气工艺所硝化的硝化液，以降低所述硝化液的溶解氧浓度； 所述复合微生物反应槽具有: 分隔壁，配置在所述内部空间，以用于将所述内部空间划分为基于微生物的厌气机制发生脱磷反应的厌气性区域以及基于微生物的无氧性机制发生脱氮反应的无氧性区域；污废水流入部，为了向所述厌气性区域流入污废水而配置在所述厌气性区域的上部；污废水排出部，为了将所述无氧性区域的污废水排放到所述回分式反应槽而配置在所述无氧性区域的上部； 污泥排出口，为了排出在流入到所述内部空间的污废水所沉淀的污泥而设置在所述内部空间的下部；以及 污废水搅拌装置，设置在所述厌气性区域，用于搅拌所述厌气性区域的污废水； 通过所述污废水流入部流入到所述厌气性区域的污废水流经所述分隔壁的下端而流入到所述无氧性区域之后，在所述`无氧性区域上升而通过所述污废水排出部流动到所述回分式反应槽，而通过所述回分式反应槽的污泥排出口所排出的污泥被返送至所述厌气性区域，所述硝化液移送槽的硝化液被返送至所述无氧性区域。
11.如权利要求10所述的水处理装置，其特征在于还包括纤维球载体组装体，设置在所述复合微生物反应槽的无氧性区域内，用于吸附通性厌气性脱氮微生物的多个纤维球载体通过连接部件相连。
12.如权利要求10所述的水处理装置，其特征在于还包括纤维球载体组装体，设置在所述回分式反应槽内，用于吸附通性厌气性脱氮微生物的多个纤维球载体通过连接部件相连。
13.如权利要求10所述的水处理装置，其特征在于所述回分式反应槽设置为多个。
14.如权利要求10所述的水处理装置，其特征在于还包括过滤槽，用于流入流经所述回分式反应槽的污废水，设有用于分离?去除所流入污废水中的微细污染粒子的过滤装置。
15.—种水处理装置,包括: 复合微生物反应槽，具有用于容纳污废水的内部空间； 曝气槽，流入有流经所述复合微生物反应槽的污废水，具有用于向污废水中提供空气的曝气装置； 沉淀槽，流入有流经所述曝气槽的污废水，对流入的污废水进行固液分离，放流上澄水，所沉淀的污泥通过污泥排出管进行排出；以及 硝化液返送管，用于将在所述曝气槽的污废水中根据好气性曝气工艺所硝化的硝化液返送至所述复合微生物反应槽； 其中，所述复合微生物反应槽具有: 分隔壁，配置在所述内部空间，以用于将所述内部空间划分为基于微生物的厌气机制发生脱磷反应的厌气性区域以及基于微生物的无氧性机制发生脱氮反应的无氧性区域；污废水流入部，为了向所述厌气性区域流入污废水而配置在所述厌气性区域的上部；污废水排出部，为了将所述无氧性区域的污废水排放到所述曝气槽而配置在所述无氧性区域的上部；以及 污废水搅拌装置，设置在所述厌气性区域，用于搅拌所述厌气性区域的污废水； 其中，通过所述污废水流入部流入到所述厌气性区域的污废水流经所述分隔壁的下端而流入到所述无氧性区域之后，在所述无氧性区域上升而通过所述污废水排出部流动到所述曝气槽，而通过所述硝化液返送管所返送的硝化液被返送至所述无氧性区域，通过所述沉淀槽的污泥排出管所排出的污泥中的一部分被返送至所述复合微生物反应槽的厌气性区域。
16.如权利要求15所述的水处理装置，其特征在于还包括纤维球载体组装体，设置在所述复合微生物反应槽的无氧性区域内，用于吸附通性厌气性脱氮微生物的多个纤维球载体通过连接部件相连。
17.如权利要求15所述的水处理装置，其特征在于还包括纤维球载体组装体，设置在所述曝气槽内，用于吸附通性厌气性脱氮微生物的多个纤维球载体通过连接部件相连。
18.如权利要求15所述的水处理装置，其特征在于所述复合微生物反应槽设置在所述曝气槽内。
19.一种水处理方法，其特征在于包括如下步骤: Ca)向内部被分隔壁划分为基于微生物的厌气机制发生脱磷反应的厌气性区域和基于微生物的无氧性机制发生脱氮反应的无氧性区域的复合微生物反应槽流入污废水，使得污废水首先通过配置在所述厌气性区域的上部的污废水流入部流入到所述厌气性区域，从而使得流入到所述厌气性区域的污废水流经所述分隔壁的下端并流动至所述无氧性区域的步骤； (b)使从设置在所述无氧性区域的上部的污废水排出口所排出的污废水流入到回分式反应槽(SBR)的步骤； (c)在所述回分式反应槽内的污废水中根据好气性曝气工艺所硝化的硝化液流入到硝化液移送槽，以降低所述硝化液的溶解氧浓度的步骤； (d)将所述硝化液移送槽的硝化液返送至所述复合微生物反应槽的无氧性区域的步骤； (e)将在所述回分式反应槽所沉淀的污泥返送至所述复合微生物反应槽的厌气性区域的步骤； Cf)将在所述复合微生物反应槽所沉淀的污泥排出到外部而进行处理的步骤；以及 (g)将在所述回分式反应槽所处理的污废水排出到外部的步骤。
20.如权利要求19所述的水处理方法，其特征在于在所述(a)步骤之前还包括:将用连接部件连接能够吸附通性厌气性脱氮微生物的多个纤维球载体的纤维球载体组装体设置到所述复合微生物反应槽的无氧性区域内的步骤。
21.如权利要求20所述的水处理方法，其特征在于在所述(g)步骤之后还包括:利用过滤装置分离?去除从所述回分式反应槽所排出的污废水中的微细污染粒子的步骤。
22.一种水处理方法，其特征在于包括如下步骤: Ca)向内部被分隔壁划分为基于微生物的厌气机制发生脱磷反应的厌气性区域和基于微生物的无氧性机制发生脱氮反应的无氧性区域的复合微生物反应槽流入污废水，其中使得污废水首先通过配置在所述厌气性区域的上部的污废水流入部流入到所述厌气性区域，从而使得流入到所述厌气性区域的污废水流经所述分隔壁的下端并流动至所述无氧性区域的步骤； (b)使从设置在所述无氧性区域的上部的污废水排出口所排出的污废水流入到曝气槽的步骤； (c)将在所述曝气槽内的污废水中根据好气性曝气工艺所硝化的硝化液返送至所述复合微生物反应槽的无氧性区域的步骤； (d)使在所述曝气槽所处理的污废水流入到沉淀槽，从而沉淀过滤所述污废水的步骤； (e)将在所述沉淀槽所沉淀的污泥返送至所述复合微生物反应槽的厌气性区域的步骤；以及 (f)将在所述沉淀槽所处理的污废水从所述沉淀槽排出的步骤。
23.如权利要求22所述的水处理方法，其特征在于在所述(a)步骤之前还包括:将用连接部件连接能够吸附通性厌气性脱氮微生物的多个纤维球载体的纤维球载体组装体设置到所述复合微生物反应槽的无氧性区域内的步骤。
【文档编号】C02F3/10GK103582615SQ201280021429
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年4月17日 优先权日:2011年7月5日
【发明者】禹光在, 金渊佶 申请人:大雄生态方案株式会社