综合多区废水处理系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及废水处理，并且更具体地，涉及多区废水处理系统。
【背景技术】
[0002]对来自城市、工业或农业活动的废水进行处理要求在将废水排放入受纳水体之前除去有机和无机污染物。受污染的地下水或垃圾渗滤液也可被处理以除去污染物。有机污染物或碳质化合物可包含B0D (生化需氧量)和C0D (化学需氧量)的源，以及诸如芳香烃的危险化学品，包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯酚、甲酚、多环芳烃(PAH)、以及卤代(例如氯化)烃，诸如四氯乙烯、三氯乙烯、1，1，1-三氯乙烯、以及类似的异生型化合物。无机污染物包括含氮和含磷化合物，其位列废水和受污染地下水中最不受欢迎的无机污染物。
[0003]生物处理过程使用多种微生物用于有效生物降解废水、受污染地下水和垃圾渗滤液中的污染物。美国专利7，820，047中描述了一种处理废水的系统，其通过引用并入本文。使用两个分离但互连的反应器，总共具有四个独立的具有用于废水的生物处理的不同环境条件的区。进水(influent)进入第一反应器，在此处通过空气扩散器的通气使液体循环贯穿第一反应器。有氧区位于第一反应器的中央部分。有氧区包含在循环液体(称为混合液)中生长的异养和自养组的悬浮微生物和固定膜(fixed-film)这两者。固定膜生物量在位于有氧区的一部分中的支持介质上生长。悬浮微生物位于有氧区的开放部分。液体向下循环通过第一反应器中的微量需氧区到缺氧区。空气扩散器位于有氧区下面和缺氧区上面，并且提供在一个连续的基础上使液体连续地向上流到有氧区和向下流到微量需氧区的通气。通过空气扩散器的通气还给液体供应氧气。微生物量继续在液体内生长和累积，导致生物量浓度增大。
[0004]第二反应器被设计用于污泥消化和固液分离。来自第一反应器的流出物(effluent)被引向第二反应器用于附加净化，同时在第一反应器中所生成的污泥被从缺氧区转移到位于第二反应器底部的厌氧区。第二反应器的厌氧区和第一反应器的有氧区之间的再循环流使包含从污泥的消化中所产生的挥发性脂肪酸(VFA)和聚磷菌(ΡΑ0)的固液混合物返回到第一反应器。ΡΑ0用于在第一反应器中除磷，并且VFA用作用于除磷和除氮的微生物的基质。
[0005]美国7，820, 047的系统还具有两个净化区以及用于分离固体和液体的过滤单元。第一反应器包括净化区中的一个，而第二反应器包括另一个净化区和过滤单元。
[0006]虽然美国专利7，820，047中所描述的双槽系统的设计对于处理废水、受污染的地下水以及垃圾渗滤液是有效的，但是处理仍可以被进一步改善。这类系统还将理想地具有不太复杂的设计，其将降低废水处理系统的反应器的复杂性。
【发明内容】
[0007]根据一个方面，提供了一种水处理系统，具有第一水槽和第二水槽。第一水槽具有外壁以及位于水槽顶部附近的出口，大部分经处理的水作为流出物能够通过该出口离开系统。第一水槽还具有废水通过其进入第一水槽的第一入口、位于水槽底部的缺氧区、位于缺氧区上方的有氧区以及环绕有氧区的微量需氧区。在第一水槽内并且环绕微量需氧区的隔离壁与水槽的外壁分离足够远以允许隔离壁和外壁之间构成从缺氧区到出口的流体通道。第一水槽还包含空气扩散器，其在第一水槽内并且位于有氧区的下方和缺氧区的上方，并且入口位于空气扩散器的上方。
[0008]水处理系统的第二水槽具有处于厌氧条件下的底部区、用于将来自底部区的污泥输送出第二水槽的第一出口、以及用于经由再循环流将液体输送回第一水槽的第二出口，没有液体作为经处理的流出物从第二水槽离开水处理系统。水处理系统还包括管道，其将来自第一水槽中的缺氧区的污泥输送到第二水槽中的底部区。
[0009]第二水槽主要被设计用于对在第一水槽中所生成的生物固体进行厌氧消化，以及将它们转换成挥发性脂肪酸(VFA)以作为易生物降解的碳的内部源在生物除磷和除氮过程中使用。第二水槽的设计还可以包括在第二水槽内设置缓慢旋转的穿孔污泥导流板，以混合污泥并促进陷入的气体从污泥中释放。
[0010]在一个实施例中，流入的废水从多个进入点供给(feed)到处理系统。这促进原废水在缺氧区中的发酵并且生成短链脂肪酸或挥发性脂肪酸(VFA)，在生物除氮和除磷过程中需要其作为易生物降解碳源的内部源。
[0011]在一个实施例中，原废水从第一水槽的顶部进入处理系统的供给方式改变为“宴会和饥荒(feast-and-famine) ”的方式。这增加微生物的活性，导致污染物的更高去除。
[0012]可以提供使用物理-化学过程的流出物修正(polishing)以使从第一水槽脱出(emerging)的流出物的产生能够符合用于浑浊度、悬浮固体、磷浓度、微量有机污染物、以及脱出的诸如抵抗常规生物过程的降解的抗生素、激素、药类化合物的污染物的严格的环境标准。精制处理包括以下物理/化学过程中的至少一个:膜过滤、化学凝结和/或沉淀、从臭氧化、超声波处理和脉冲电场中所选择的技术、使用诸如拉美拉(Lamella?)净化器的斜板净化器的净化、使用诸如沙子、木屑、丸状或颗粒状的活性炭、丸状或颗粒状的泥煤苔、使用高比重磁铁矿的压载絮凝等媒介的深层过滤。
【附图说明】
[0013]本发明的实施例的特征和优势将从下面参考附图对优选实施例的详细描述中变得显而易见，在附图中:
[0014]图1到图6示出美国专利7，820, 047中所描述的废水处理系统；
[0015]图7示出根据本发明的一个实施例的废水处理系统；以及
[0016]图8示出根据本发明的一个实施例的第二水槽的污泥导流板。
[0017]注意，在附图中，相似的特征具有类似的标记。
【具体实施方式】
[0018]参考图1到图6，描述了美国专利7，820，047中所描述的废水系统。图1到图6中示出的系统和其各实施例包括两个分离但是互连的水槽1和19，用于生物处理和固液分离。废水经由进水管(influent line) 13被引入到第一水槽1中，所述第一水槽包含有氧区2、微量需氧区3和缺氧区4。固液分离发生在净化区6和7中，第一净化区6附接于微量需氧区3，并且第二净化区7位于第二水槽19中，所述第二水槽19设置在第一水槽1的下游并与其分离。
[0019]生物处理发生在四个交互区，即有氧区2、微量需氧区3、缺氧区4以及厌氧区5，其支持除去废水、废水固体以及受污染的地下水中的有机和无机污染物所要求的生物处理的多样性。微量需氧区3和缺氧区4共同被视为氧气耗尽区。
[0020]四个区依据其各自的溶解氧(D0)的平均浓度和氧化还原电位(0RP)而定义。D0浓度在有氧区2中最高并且通常在0RP大于+200mv时保持大于2mg/L。在微量需氧区3中，D0浓度在Ο-lmg/L的范围中并且0RP在0到+200mv的范围中。缺氧区4中的D0浓度通过商业电极是不可检测的，所述商业电极在0RP在-100到+100mv范围内时读出稳定的零浓度。然而，缺氧区4可以包含微量氧气。厌氧区5实际上不包含任何氧气，具有稳定的零D0浓度和-300到-100mv的0RP。
[0021]有氧区2在图1中示出为气升式反应器，其使用由商业空气压缩机9所产生的压缩空气将空气引入到有氧区2，并抬升该区中的固体和液体的混合物。如图1所示，流入的废水在有氧区2的顶部被引入到处理系统。在美国专利7，820，047的可替代实施例中，废水可以如图2所示在微量需氧区3的顶部被引入处理系统。压缩空气通过位于有氧区2的底部的空气扩散器10被引入处理系统。有氧区2中的液体的向上流动携带悬浮固体并且通过位于柱面隔断壁30顶部的闸门(gate)