专利名称:活性污泥工艺方法中出口处粒子的净化方法
本发明是有关生物净化废水的二次处理工艺方法，在完全混合的罐中，在需氧微生物载体粒子存在的情况下，用含氧气体对废水充气，特别是进气将在罐的进口区一直延伸到出口区的水平轴周围引起废水的环形流动。
完全混合的罐是长方形的，它的可取比例是长∶宽大于3∶1，最佳的长与宽的比例是大于5∶1。
已知，随着使用游离的悬浮载体粒子作为微生物的沉淀基质，生物量浓度甚至在活性污泥设备中也可以大大地增加，而且这样一来，存在于废水中的废料可以迅速的降低。在这方面，近来使用的开口微孔泡沫粒子作为载体粒子，这些粒子的比重、尺寸大小和宏观孔隙是这样选择的，以使有更高的质量转移速率，借助于主流和充气，在充氧罐中的泡沫粒子可以向上和向下进行循环。
但是，操作使用这种载体粒子的充气罐时的一个缺点是，随着废水-活性污泥混合物定向地朝着充气罐出口的流动，载体粒子将逐渐向出口区挟带，因此，在出口处载体粒子的浓度出现积聚，出口通常安装有网屏或多孔板，或是诸如此类的东西，以防止载体粒子逸出。因此，总有一天载体粒子不仅会堵塞出口，而且在希望有高生物量浓度的通气罐的入口区已不再有足够的量可以利用了。
本发明的目的是提供一种上述讨论的改进型工艺方法，以便避免在废水-活性污泥混合物中自由浮动的载体粒子在罐的出口区积聚，并且避免引起出口的堵塞。
通过对说明书和权项的进一步研究，本发明进一步的目的和优点，对于那些在工艺技巧方面有经验的人来说将是明显的。
为了达到这些目的，改进的工艺方法提供了调节进气、以便防止载体在出口积聚。例如，为了完成这种调节，维持循环运行的进气相对于在流程起始区的进气要减少，至少是在流程的最后三分之一区，并且至少是在该区的载体粒子浓度超过起始区的载体粒子浓度的时候，要减少维持循环运行的进气。
本发明范围中的有关载体是指包括各种各样的和水的密度差别不大的载体物质。
本发明是基于意想不到的事实，即在用不同量气体处理相邻区废水的情况下，悬浮在废水中的载体粒子会沿着循环的共同水平轴，从由较低量气体活化的区段到由较高量气体活化的区段迁移。因此，假定废水的流动一般为螺旋形的管流，例如，在一个细长的矩形罐中，只要进气量沿着废水流程从入口到出口是递减的，那么载体物质的迁移实际上是与定向地流向出口区的废水流方向相反的。
进气的减少可以这样来达到，当流程的最后三分之一区的载体粒子浓度高于流程的最初区的载体粒子浓度，在最后三分之一区的进气暂时停止，通过载体粒子的反向迁移直到载体粒子浓度减少到低于起始区的载体粒子浓度。接着，可以恢复进气。如果以后在流程的最后三分之一区的载体粒子浓度最后增加到超过入口区的载体粒子浓度，则必须重复这一程序。
但是，在罐的最后三分之一区的这种间歇式的进气，有可能只用进气量的减少(和初始区相比)来代替。这样，减少进气可以用连续的方式也可以用间歇式来实现。在最后三分之一区的进气的这种特定选择，在各种情况下将取决于该区的主要的载体粒子浓度和该区废水所要求的需氧量。随着载体粒子在出口的积聚，在某些情况下必须允许在一个短的时间内把氧含量减少到低于要求的值，这是为了保证载体粒子与废水向出口流动方向相反的方向返回运送到入口区。
因而，本发明所改进的工艺方法，在罐中的废水流程中提供了基本上是均匀分布的载体粒子，不需要额外的，机械的或者气动的反复输送载体粒子的设备。这不仅对于投资费用而且对于运行操作费用都是显著的优点。特别是对额外的能量输入，即使需要也是非常少的。
本发明工艺方法一个有利的实施例在于在流程的最后三分之一区实现进气的减少，减少到在流动初始区(或加料区)进气的20-70%，更可取的是减少到25-50%。在本发明中，起始区(或加料区)通常是指废水进入区。大多数情况下，这个区是罐的第一个三分之一区。
先在流程的第二个三分之一区进行进气的减少也是有利的，在该区减少到在流程起始区的进气的50-90%，更可取的是减少到在流程起始区的进气的70-90%。在这方面，进气速率同样可以作为载体粒子浓度的函数，进行间断式地控制。
如果废水通过罐的流率基本上是不变的，那么，用分段程序来完成进气的减少也是有利的。例如，在流程的第二个三分之一区的进气，在第二个三分之一的起始区是90%，在中部区是80%，在末端区是70%，在流程的最后三分之一的中部区是60%，以及在最后三分之一的末端区是在罐的入口区进气的50%。但是，如果在出口区仍然有载体粒子的积聚，那么进气减少的比例可以更加显著，例如在最后的三分之一区(减少的比例可以更加显著)。
因为处理工艺中废水要求一定的充氧程度，如果在废水流程的长度上气体的减少不可能达到为使载体粒子均匀分布所需要的程度，那么可按照本发明的另一个具有优点的实施例，对废水流程的最后三分之一区的罐的下部横向地进行充气，基本上横切废水流程的整个宽度，这种横向充气与罐的出口保持足够的间隔，以提供横向的进气，管状液流在横向方向轴线流动。通过用这种横向管流，载体粒子与罐的排出口可保持一定的距离。因为安全可靠的原因，特别提供了这种横向管流。
为了确定阻止载体粒子从罐中逸出，在罐的排出口前面安装阻挡载体粒子的设备是适宜的;这种阻挡设备可以设计成网屏、网状物、或多孔板。对在罐的出口前面挡住载体粒子的这种阻挡设备的前部分流程，进行横向地充气，并且载体粒子在罐出口的前面区域被挡住了，在那里朝向罐出口方向的流速至多不过是0.1米/秒。由于在罐出口前面这样放置阻挡设备，这就可以保证了朝向罐出口方向的定向流动，对于载体粒子仅仅施加小的作用力。为了这个原因，阻挡设备也相应地在整个区域内相对罐的出口横向地排列。
对流程横向进行的充气，最好是在阻挡设备前面的一定间隔处来进行，上述这个间隔是相当于罐的液面的1到1.5倍。对流程横向进行通气的这种安排，使圆柱形流在阻挡设备前面直接向下流动。因此，垂直向下作用的涡流在罐出口的前面和/或在阻挡设备的前面被形成了，切断在阻挡设备前面堆积的载体粒子，并且向下输送这种粒子。接着，通过圆柱形流的抽吸，载体粒子被输送离开阻挡设备。
如果按照本发明设计的另一个实施例，在阻挡设备前面至多一米的空间间隔处，对流程进行横向通气，得到了改进的剪切效果(Shear effects)。
由于这种充气，相对于流出的液流的横轴周围生成了一种管状流，这种流立即在阻挡设备的前面显示出一种向上的定向流。因为在这种情况下，充气是直接在阻挡设备前面进行的，在那个位置上升的气泡可以切掉粘附于阻挡设备上的任何载体粒子。有时候，甚至可以完成对阻挡设备的清洗，避免粘附上废水的组分。如果用精细优良的气泡向流程横向地进行充气，例如用管道扩散喷雾器，气泡有小于1.5毫米的直径，则可避免阻挡设备被阻塞，从而得到这种特别好的结果。
当借助于横向地对液流方向充气的方法进行进气时，进气不能太大，以至使抽吸作用对于在罐的前区存在的载体粒子产生影响。为了这个原因，借助于对流程横向充气的方法而供给的气体，最好应维持较低的速度，即低于在流程的第二个三分之一或最后三分之一区所进行的循环流的进气速度。
相信不需要经过更多的推敲，在工艺方面有经验的人，利用前述的说明，就可以在最大的可能范围内使用本发明。
根据前面的说明，在工艺技巧上有经验的人可以容易地确定本发明的实质特征，不需改变本发明的本质和范围，可以对本发明进行各种改变和修正，使其适应于各种的应用和条件。
权利要求
1.一个生物净化废水的工艺方法，其中包括在一个完全混合的罐中，在含有微生物的载体粒子存在的情况下，用含氧气体的进气对废水进行充气，并且进气将在罐的进口区一直延伸到出口区的水平轴周围引起螺旋形的管状废水流，本发明的改进包括调整进气以防止载体粒子在出口积聚。
2.根据权利要求
1的工艺方法，其特征在于相对于在流程的起始区的进气，至少在流程的最后三分之一区，以及至少是当该区的载体粒子浓度超过存在于起始区的载体粒子浓度的时间内，进气至少要被减少。
3.根据权利要求
2的工艺方法，其特征在于在流程中的最后三分之一区的进气的减少，要达到流程中起始区的进气的20-70%。
4.根据权利要求
3的工艺方法，其特征在于在流程中的最后三分之一区的进气的减少，要达到流程中起始区的进气的25-50%。
5.根据权利要求
2的工艺方法，其特征在于在流程中的第二个三分之一区的进气的减少，要达到流程中起始区的进气的50-90%。
6.根据权利要求
3的工艺方法，其特征在于在流程中的第二个三分之一区的进气的减少，要达到流程中起始区的进气的50-90%。
7.根据权利要求
4的工艺方法，其特征在于在流程中的第二个三分之一区的进气的减少，要达到流程中起始区的进气的50-90%。
8.根据权利要求
2的工艺方法，其特征在于减少进气是沿着废水流动的轴向分级实现的。
9.根据权利要求
5的工艺方法，其特征在于减少气体进料是沿着废水流动的轴向，分级实现的。
10.根据权利要求
7的工艺方法，其特征在于减少气体进料是沿着废水流动的轴向，分级实现的。
11.根据权利要求
1的工艺方法，其特征在于在罐的下部区，对于在罐的最后三分之一区的废水流程横向地进行充气。上述的充气的实施是在靠近罐的出口，彼此相隔开的地方进行的，并且基本上是横(穿)过废水流程的整个宽度(进行的)，以便沿着上述废水流的横截轴产生一种管状流。
12.根据权利要求
2的工艺方法，其特征在于在罐的下部区，对于在罐的最后三分之一区的废水流程横向地进行充气，上述的充气的实施是在靠近罐的出口，彼此相隔开地进行的，并且基本上是横(穿)过废水流程的整个宽度(进行的)，以便沿着上述废水流的横截轴产生一种管状流。
13.根据权利要求
3的工艺方法，其特征在于在罐的下部区，对于在罐的最后三分之一区的废水流程横向地进行充气，上述的充气的实施是在靠近罐的出口，彼此相隔开的地方进行的，并且基本上是横(穿)过废水流程的整个宽度(进行的)，以便沿着上述废水流的横截轴产生一种管状流。
14.根据权利要求
5的工艺方法，其特征在于在罐的下部区，对于在罐的最后三分之一区的废水流程横向地进行充气，上述充气的实施是在靠近罐的出口，彼此相隔的地方进行的，并且基本上是横(穿)过废水流程的整个宽度(进行的)，以便沿着上述废水流的横截轴产生一种管状流。
15.根据权利要求
7的工艺方法，其特征在于在罐的下部区，对于在罐的最后三分之一区的废水流程横向地进行充气，上述充气的实施是靠近罐的出口，彼此相隔开的地方进行的，并且基本上是横(穿)过废水流程的整个宽度(进行的)，以便沿着上述废水流的横截轴产生一种管状流。
16.根据权利要求
8的工艺方法，其特征在于在罐的下部区，对于在罐的最后三分之一区的废水流程横向地进行充气，上述充气的实施是靠近罐的出口，彼此相隔开的地方进行的，并且基本上是横(穿)过废水流程的整个宽度(进行的)，以便沿着上述废水流的横截轴产生一种管状流。
17.根据权利要求
10的工艺方法，其特征在于在罐的下部区，对于在罐的最后三分之一区的废水流程横向地进行充气，上述充气的实施是在靠近罐的出口，彼此相隔开的地方进行的，并且基本上是横(穿)过废水流程的整个宽度(进行的)，以便沿着上述废水流的横截面轴产生一种管状流。
18.根据权利要求
11的工艺方法，其特征在于上述的充气是对于在罐的出口的前面用来挡住载体粒子的设备的前部分流程进行横向地充气，上述的对载体粒子的阻挡是在罐出口的前面的区域进行的，在那里向罐的出口方向的流动速度不大于0.1米/秒。
19.根据权利要求
18的工艺方法，其特征在于充气是在阻挡设备的前面，隔开一段距离进行的，隔开的距离相当于罐的液面的1至1.5倍。
20.根据权利要求
19的工艺方法，其特征在于充气是在阻挡设备的前面，隔开距离小于1米处进行的。
专利摘要
在净化废水的活性污泥工艺方法中，在完全混合的罐中，在微生物的载件粒子存在的情况下，充气的进气将在罐的进口区一直延伸到出口区的水平轴周围引起管状螺旋形的废水循环流。为了避免载体粒子在罐的出口区积聚，维持循环运转的进气是沿着流动的轴线，相对于流程初始区的进气而减少的。气体也可以沿着出口附近的液流的横向轴线喷射产生气泡，结果产生管状流，而该管状流也可以从出口处清洗载体粒子。
文档编号C02F3/12GK85105313SQ85105313
公开日1987年1月14日 申请日期1985年7月11日
发明者费尔德·基尔赫纳, 林夸特斯 申请人:兰德股份公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan