专利名称：利用浮水滤材的污、废水高度处理方法
技术领域：
本发明是有关利用浮水滤材对污水、废水(以下简称废水)的处理方法，尤其提出有关迅速有效处理C/N比低的废水内的有机物及营养盐类(氮及磷)，使废水得到净化，减少废水处理设施的占地面积，使运输管理更加便利。
背景技术：
最近，随着城市污水、村庄下水道及废水内的营养盐类对河流、沿海及湖(湖水及水库)等地的污染加重，对废水内存在的有机物及营养盐类的处理非常有必要。
除去废水中的氮和磷，可分为物理、化学方法和生物学方法。物理、化学方法是利用处理设施和化学药品，需要很多经济费用。
因此利用较为经济的微生物生物学处理方法被大力研发。但这种生物学处理方法在处理C/N比低的国内废水时，在解决滞留时间、场地面积、氮及磷处理效率及流入负荷变动的反应能力等问题上还有很多困难。
为解决此类问题，现有氮磷处理工程(Bardenpho、A2/O、UCT及VIP等)的变法及利用滤材(Media)的工程被研发。
利用滤材(Media)的氮磷处理工程是利用附在滤材(Media)上的高浓度微生物，使废水处理时滞留时间减短，安装面积缩小，减少沉淀物的产生量。特别是利用浮水滤材的处理工程，因滤材的单价低廉，比起其他流动型滤材(Media)及固定型滤材(Media)在价格上有很大的优势，还可同时发挥生物分解作用和物理过滤作用，从而达到干净的水质。
运营利用浮水滤材的处理设施最重要的是逆洗方式。现今的逆洗是利用空气、水、及推进器的逆洗。利用空气的逆洗方式由吹风机(Blower)和压气机注入高压，需要很高的动力费，逆洗时，由水引起的逆洗方式有过分耗水的缺陷。
这种利用空气或水的逆洗方式是由滤材的扩张，确保下部空间的宽广。还有由压气机引起的逆洗方式一般和水一块被利用，需要很高的动力费。
一般利用浮水滤材的处理设施是为了清除有机物及浮游物质的。只占由微生物的同化作用清除氮、磷效果的20-30％。利用浮水滤材的处理有机物、氮及磷的设施还处在不太理想的阶段。
发明内容
本发明的目的是通过运行利用浮上滤材的废水处理设施，开发出能处理有机物、氮及磷的方法，同时，改善浮水滤材的逆洗方式，提高其经济性和效率性。
具体方法是，为处理C/N比值低的废水的营养盐，启动三组间歇反映槽，在各反应槽分别形成曝气及非曝气，从而利用微生物氧化有机物；利用硝酸化及脱硝酸化清除氮；利用磷的放出及吸取清除磷。
第一间歇曝气反应槽30和第二间歇曝气反应槽40，因为在无氧条件下非曝气时，有废水流入，可把废水中存在的有机物，最大限度的利用在氮磷处理上。
填充有浮水滤材的三组反应槽都采用从下往上的废水流入方式，逆洗方式是利用滤材中的高频率震动器(vibrator)和滤材层上端的被处理水周期性的形成。
这时，震动器主要是使附着在滤材表面的微生物膜脱落，同时，滤材层上端的被处理水因水压从上往下流，对滤材表面进行清洗。对滤材进行微生物高浓度附着处理，在处理有机物、氮及磷时，可缩短水力学滞留时间(HRT)，又可减少处理设施的占地面积。
为达到本发明的目的，也作为具体手段，由以下几个部分组成分离废水中固体物质和永存物质的厌气型腐烂槽；为防止流入废水的流量及浓度超负荷而设置的流量调整槽；填充有浮水滤材，从一个反应槽到另一个反应槽形成曝气与非曝气，并调整废水的流入量，从而最大限度的利用废水中的有机物，来处理有机物、氮及磷的第一间歇曝气反应槽、第二间歇曝气反应槽、第三间歇曝气反应槽；对间歇曝气反应槽中排出的浮游物质进行浓缩处理的沉淀物浓缩槽；对上述反应槽处理过的水进行消毒、放流的放流水槽。
如上所述，本发明具有以下特点为对C/N比低的污水、废水内的有机物、氮及磷进行处理，利用浮水滤材维持微生物的高浓度，大大缩短了废水处理的时间，并通过改变废水流入线路，在无氧及厌气状态下最大限度的利用废水内的有机物。特别是运行间歇曝气反应槽时，因调节曝气与非曝气时间和流入线路，能维持高浓度微生物，所以不受流入负荷的太大影响。再利用高频率震动器，把强烈的震动(12,000rpm～15,000rpm)传到滤材上，使附着在滤材上面的固体物质及一部分微生物脱落，再利用反应槽上部的被处理水的水压，形成逆洗。比起以往的逆洗，其效率有着很大的提高。
本发明的工程是对流入负荷变动强烈、C/N比低的废水进行处理。不仅提高了处理效率，还可缩短水力学滞留时间4～6小时，又减少了占地面积，大大提高了经济效率。
图1是本发明第一实施例的废水处理工程图；图2是本发明第二实施例的废水处理工程图；图3a、3b、3c及3d是本发明第一实施例中，废水处理时生物反应槽内废水流动的工程图；图4是第一实施例中，废水处理时生物反应槽的详细图。
图号说明10、厌气型腐烂槽 20、流量调整槽30、第一间歇曝气反应槽31、流入管32、空气注入 33、浮水滤材34、过滤器 35、高频率震动器
36、逆洗凹槽 37、排水管38、排水阀39、流出管40、第二间歇曝气反应槽 50、第三间歇曝气反应槽60、沉淀物浓缩槽 70、流动型反应槽80、放流水槽具体实现方式本发明为达到上述目的的技术构成包括废水流入及后端的三组间歇曝气反应槽的逆洗水的流入，使颗粒大的固体物质和永存物质分离的阶段；为防止小规模村庄废水及污水流入量变动带来的反应槽超负荷，进入流量调整的阶段；填充滤材，保护用来逆洗的震动器及滤材层上端的处理水槽，调整废水的流入量，利用间歇性调节曝气及非曝气条件，处理氮磷的阶段；通过逆洗，使附着在滤材上的浮游物质脱落，在把其含有剩余沉淀及杂物的逆洗水进行浓缩，分离固、液体的阶段；把上述处理后的水，消毒放流阶段。同时要准备好废水高度处理装置。
以下，如附图所示，对发明的实施例作如下详细说明。
图1是表示本发明的第一实施例中废水处理工程的缩略图。如图1所示，本发明为达到正规废水净化工程标准，使用的装备由厌气型腐烂槽10、流量调整槽20、第一间歇曝气反应槽30、第二间歇曝气反应槽40、第三间歇曝气反应槽50、沉淀物浓缩槽60及放流水槽组成。第一间歇、第二间歇、及第三间歇曝气反应槽作为填充有浮水滤材33的生物膜反应槽，属于生物学性处理工程。
废水流入时，其中的沙粒或颗粒大的固体物质会带来水泵的故障、管道的堵塞等负面影响，所以有必要将其清除。随之就设置了把那些固体物质和优质水进行分离，并清除固体物质的厌气型腐烂槽10。
流量调整槽20是用在小规模村庄的污水或废水处理上的。因流量变化及流入水浓度的变化很大，利用流量调整槽使流入负荷的变动最小。
间歇曝气反应槽30、40、50是在一个反应槽内交替形成曝气及非曝气，并填充有高浓度的浮水滤材33，能使高浓度的微生物存活的附着性生物膜反应槽。废水是以从下往上的方向进行流动，利用微生物的分解作用及过滤作用进行废水处理。如是处理氮，在曝气时，由硝酸化细菌引起硝酸化反应，由亚硝化单细胞菌Nitrosomonsa引起氨型氮转化为亚硝性氮，由硝化细菌Nitrobacter引起亚硝性氮向硝酸性氮转化。非曝气时，因为形成物氧条件，由脱氮反应引起硝酸性氮转化为氮气，被消除。
脱氮时，通过改变流动路经，在第一间歇曝气反应槽及第二间反应槽非曝气时让废水流入，最大限度的利用流入废水中的有机物。
如是处理磷(P)，在曝气时，通过除磷细菌吸收磷；在非曝气时，硝酸性氮如被消耗，会形成厌气状态，从而消除磷。如磷被吸取，通过逆洗脱离的沉淀物被移送到后端的沉淀物浓缩槽60，由沉淀物消除磷。
沉淀物浓缩槽60内流入第一间歇30、第二间歇40及第三间歇曝气反应槽50逆洗的水，在通过固、液体分离的浓缩过程，把浓缩的沉淀物和优质水送入厌气型腐烂槽10，浓缩的沉淀物要定期清除。
放流水槽80是把通过前端的反应槽处理过的废水进行消毒、放流的装置，一般使用氯消毒。
图2是本发明第二实施例的废水处理工程图。如图2所示，是在图1基础上追加流动型反应槽。第一实施例中间歇曝气反应槽30、40、50内，由于流入的废水有机物不足与滞留时间(HRT)太短，不能有效的去除磷时，运行填充有钙涂层滤材的流动型反应器，使钙与磷反应形成羟磷火石hydroxyapatite沉淀。利用同样的原理可持续对磷进行消除。
图3a、3b、3c及3d表示本发明的第一实施例中氮磷处理生物反应槽内的废水流动的工程图。图3a、3b、3c及3d表示氮磷处理第一间歇30，第二间歇40及第三间歇曝气反应槽50内废水的流动。
如图3a及3b所示，废水是按第一、第二、第三间歇曝气反应槽的顺序流入，第一间歇曝气反应槽在非曝气时段内，在无氧条件运行。这时，有硝酸反应，形成硝酸盐脱硝酸化，消除磷的细菌把磷实放到体外。脱氮及磷释放时，消耗有机物。第二间歇曝气反应槽40与第一间歇曝气反应槽30进行交互。氮因硝酸化细菌引起硝酸反应，并吸取体外的磷。第三间歇曝气反应槽50与第二间歇曝气反应槽40或进行交互运行，或在同一条件下运行。第三反应槽是用来处理在前阶段反应中未被处理的有机物、氮及磷。
如图3c及3d所示，废水以第二间歇、第一间歇及第三间歇曝气反应槽的顺序流入。最先流入的第二间歇曝气反应槽在非曝气时段内，在无氧条件下运行。第一间歇曝气反应槽与第二间歇曝气反应槽交互运行。第三间歇曝气反应槽50与第一间歇曝气反应槽30或进行交互运行，或在同一条件下运行。第三反应槽是用来处理在前阶段反应中未被处理的有机物、氮及磷。
上述的3a、3b和3c、3d只在最先流入的反应槽上有差异，其他反应槽的作用相同。一般在处理污水及废水内C/N比低的氮及磷时，因缺少有机物，要最大限度的利用流入废水内存在的有机物。
图4表示本发明的第一实施例中处理废水时的反应槽详细图。如图所示，第一间歇30、第二间歇40及第三间歇曝气反应槽50，填充有浮水滤材33，利用附着在滤材上的微生物，同时发生生物作用与滤材的物理学过滤作用的反应槽。反应槽中滤材种类属于起泡型材料，适合选用聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯等材料，可构成矩形、柱形及环形。图4中，污染物质的流入31采用从下往上的方式，在同一流入线注入空气。上部因有滤网，浮水滤材33无法通过，只能通过处理后的水。运行图4中的反应槽，通过过滤功能及生物学作用，污染物质形成沉淀。为防止这种沉淀引起的过滤效率及生物学作用降低，图4中的反应槽周期性的采用逆洗，提高反应槽运行效率。本反应槽的逆洗方式主要是在反应槽内部的滤材层之间加上高频率震动器，逆洗时，通过震动器35的震动对反应槽内部的滤材加上冲击波。因为滤材是固体型导体，可在滤材和滤材之间连续转播冲击波。随之，附着在上面的物质也容易脱落，也可提高这些固体物质在水自然压力下形成逆洗时的效率。通过逆洗分离的固体物质排出时，要先打开排水阀38，在通过排水槽排出。
如上所述，本发明具有以下特点为对C/N比低的污水、废水内的有机物、氮及磷进行处理，利用浮水滤材维持微生物的高浓度，大大缩短了废水处理的时间，并通过改变废水流入线路，在无氧及厌气状态下最大限度的利用废水内的有机物。特别是运行间歇曝气反应槽时，因调节曝气与非曝气时间和流入线路，能维持高浓度微生物，所以不受流入负荷的太大影响。再利用高频率震动器，把强烈的震动(12,000rpm～15,000rpm)传到滤材上，使附着在滤材上面的固体物质及一部分微生物脱落，再利用反应槽上部的被处理水的水压，形成逆洗。比起以往的逆洗，其效率有着很大的提高。
本发明的工程是对流入负荷变动强烈、C/N比低的废水进行处理。不仅提高了处理效率，还可缩短水力学滞留时间4～6小时，又减少了占地面积，大大提高了经济效率。
权利要求
1.一种利用浮水滤材的污、废水高度处理方法，其特征在于高度处理C/N比低的污水及废水，其是将废水流入厌气型腐烂槽(10)，分离沙粒或颗粒大的固体物；设置流量调整槽，使流量变动最小化；上面流出的水通过装有浮水滤材(33)的上流式反应槽，形成生物学反应及物理反应的、可调整曝气与非曝气时间的、可处理氮及磷的、可改变废水流量的第一间歇(30)、第二间歇(40)、第三间歇曝气反应槽(50)；上面排出的水流入沉淀物浓缩槽，通过逆洗脱落的固体物质进行固、液分离，通过沉淀物对磷进行处理；通过上述处理的水经过放流水槽消毒后放流；无需准备沉淀地，就可处理有机物及浮游物质，处理氮磷时，也能缩短水力学滞留时间(HRT)，又能大大减少占地面积。
2.如权利要求1所述的利用浮水滤材的污、废水高度处理方法，其特征在于设置用钙覆盖的流动型反应槽(70)，提高废水处理的效率。
3.如权利要求1所述的利用浮水滤材的污、废水高度处理方法，其特征在于填充有浮水滤材第一间歇(30)、第二间歇(40)及第三间歇曝气反应槽(50)中，形成曝气及非曝气，并且能任意调整曝气及非曝气时间；如果废水由第一间歇曝气反应槽流入，则以第一间歇(30)、第二间歇(40)、第三间歇曝气反应槽(50)的顺序进行废水处理；在第一间歇曝气反应槽的无氧条件下，进行氮、磷脱离时，利用废水内的有机物；第二间歇曝气反应槽是在与第一间歇曝气反应槽交互运行的好气型条件下，第三间歇曝气反应槽是在与第二间歇曝气反应槽交互运行的无氧条件及与第二间歇曝气反应槽同样的好气型条件下；如果废水由第二间歇曝气反应槽流入，则以第二间歇(40)、第一间歇(30)、第三间歇曝气反应槽(50)的顺序进行废水处理，第二间歇曝气反应槽(40)在无氧条件下利用废水内的有机物脱氮、脱磷；第一间歇曝气反应槽(30)是在与第二间歇曝气反应槽(40)交互运行的好气型条件下；第三间歇曝气反应槽是在与第一间歇曝气反应槽交互运行的无氧条件及与第一间歇曝气反应槽同样的好气型条件下；改变流入水的路线，实现对C/N比低的废水的高度处理。
4.如权利要求1所述的利用浮水滤材的污、废水高度处理方法，其特征在于第一间歇(30)、第二间歇(40)及第三间歇曝气反应槽(50)内填充浮水滤材(33)，同时实现利用生物膜的生物学性处理和利用过滤作用的物理性处理；采用废水从下流入，处理水冲上流出的流动方式。
5.如权利要求1所述的利用浮水滤材的污、废水高度处理方法，其特征在于间歇曝气反应槽(30、40、50)运行时，废水内的固体物质及附着在浮水滤材(33)上的微生物引起处理率下降时，就有必要逆洗；高频率震动器(35)的强烈震动(12,000rpm～15,000rpm)传到滤材，使附着在滤材上的固体物及一些微生物脱落，再利用反应槽上部被处理水的水压，形成逆洗；不仅可大大提高逆洗的效率，也降低逆洗中使用的水量。
6.如权利要求1所述的利用浮水滤材的污、废水高度处理方法，其特征在于间歇曝气反应槽(30、40、50)内填充的浮水滤材(33)是具有矩形、柱形、环形的起泡型材料，并选用聚丙烯、聚苯乙烯及聚乙烯中的任意一种材质，滤材的形态有矩形、柱形及环形。
全文摘要
本发明是关于对含有有机物、氮及磷的废水的处理方法。由以下部分组成包括分离污水及废水中固体物质、永存物质的厌气型腐烂槽(10)；控制流入废水的负荷变动的流量调整槽；在填充有浮水滤材的反应槽形成曝气及非曝气，形成废水的流动，从而最大限度的利用废水内的有机物，处理有机物、氮及磷的第一间歇(30)、第二间歇(40)、第三间歇曝气反应槽(50)；对第一间歇(30)、第二间歇(40)及第三间歇曝气反应槽(50)中逆洗排出的固体物质及微生物进行浓缩的沉淀物浓缩槽；对上述反应槽处理后的水进行消毒放流的放流水槽等。不仅可以缩短处理有机物、浮游物质、氮磷时滞留的时间，还不用设置最终沉淀地，大大减少了占地面积。
文档编号C02F9/02GK1569697SQ20041000626
公开日2005年1月26日 申请日期2004年3月19日 优先权日2003年4月8日
发明者崔敬荣 申请人:(株)自然与环境