专利名称:废水的生物净化法及净化设备的制作方法
本发明涉及一种生物净化废水的方法，此法将废水在有微生物载体粒子的活化池中与活性污泥混合，并吹入含氧气体，从活化池中抽出处理过的废水和游离的活性污泥，保留住载体粒子。此发明还涉及实现此方法的设备。
大家知道，利用自由悬浮的载体粒子作为微生物的繁殖场所，由于固定于和不固定于载体粒子上的活性污泥的存在，也能在活性污泥设备中大大提高生物物质浓度，用此方法便可以迅速分解废水中存在的脏物。最近使用特别的开放气孔泡沫材料颗粒作载体粒子，使这些粒子的比重、大小和孔隙度相互协调，以致为了提高质交换，以控制水流和曝气的方法使活化池中的泡沫材料颗粒上升和下降，无疑是可能的。
但使用有此种载体粒子的活化池有其缺点随着流向出口处的废水与活性污泥混合物的水流，逐渐把载体粒子运送到流出区，因此，载体粒子在阻挡载体粒子流失而通常装有筛网或有孔板或其它类似装置的出口处逐渐堆积起来。这样，随着时间的推移，载体粒子不仅堵塞出口，而且在需要大量生物物质集中的入口区载体粒子量却不够用。
本发明的任务是，对前述性质的方法和为实现此法所需的设备作如下安排即在保持尽可能高净化效率的情况下，用简单而经济的方法避免在废水与活性污泥混合物中游离悬浮的载体粒子在活化池的流出区集中和堵塞出口，并能使载体粒子尽可能均匀分布。
根据本发明，此任务应这样解决将废水和污泥在活化池的水流途程始端引入，处理过的废水和游离的活性污泥，在水流途程始端区域之后，在剩余的水流途程长度上分散地从活化池中抽出。
因为采用这种方法时，废水和活性污泥的混合物不仅可在水流途程末端位置抽出，而且可以在一段水流途程上分散地从活化池中抽出，这样，至少一开始就尽可能避免把载体粒子送至活化池的水流途程末端。因此能借助于活化池中由于曝气及水与污泥之间的混合而存在的湍流，维持载体粒子的均匀分布。
为了有助于均匀分布，合适的作法是对废水和活性污泥混合物进行曝气围绕从水流途程始端至水流途程末端的水平轴，产生一股废水的循环水流，在水流途程最后约三分之一处的气体进入量至少比在水流途程始端进入量少。用此种方法无需其它措施就可以将废水中悬浮的载体粒子从水流途程的末端送到水流途程的起始区，因为在用不同气量推动的两相邻循环段，在共同的水平轴上，可将废水中悬浮的载体粒子从低气量推动的循环水流段送至高气量推动的循环水流段。
已经证明，具有开放式气孔结构的特别轻的有机聚合物粒子用作载体粒子尤其有效，粒子的大小为5至50mm，敞开的孔隙为0.1至3mm，干态比重为10至200Kg/m3，最好是30至100Kg/m3。正如已证实的那样，这样的载体粒子，不仅能顺利地悬浮在废水中，由于开放的气孔结构，给微生物提供了一个直达内部的大繁殖面，而且能通过废水流和气流在不同的流体静压力范围内上升和下降，这样就加强了物质的转化。
此外，由于微生物过程在载体粒子内部产生的气泡，在适宜的流体静压力下，通过基于开放的气孔式结构而形成载体粒子的渠道系统逸出，并冲洗掉渠道系统中多余的微生物，开放的气孔结构能在一定程度上使载体粒子尽可能自身净化。
适合于作载体粒子材料的有聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、硅酮聚合物或这些材料的两种或两种以上的混合物。当然也可用能满足给定条件的其它材料制成的载体粒子。
在水流途程的起始区之后抽出处理过的废水和游离的活性污泥是有好处的，此起始区包括总水流途程的30～80%，最好是30～50%。延长起始区，可保证在活化池的水流途程始端加入废水和污泥，而废水中又有足够的含氧量，当开始抽出废水和游离的活性污泥时，废水中物质的主要分解和吸收过程已经结束。因抽出处理过的废水和游离的活性污泥是沿着起始区之后剩余的长度上分散进行的，总共排出的处理过的废水，与在水流途程末端抽出的废水和游离的活性污泥总量比较，几乎不增加什么负担。这原因在于沿一定长度上分散抽出废水和游离的活性污泥时，从抽出范围的长度上看，废水中剩余物质的分解得到了加强。
本发明的其它优点是，可以在规定的水流途程长度上，均匀地或越来越少地抽出处理过的废水和游离的活性污泥。抽出口均匀分布也促使载体粒子沿着整个抽出范围尽可能地均匀分布。与此相反，若越来越少地抽出废水和污泥，则被送达水流途程末端的载体粒子更少，因此，通过活化池中存在的湍流将载体粒子送回到活化池的起始区也就更容易。除此之外，用此方法时，在活化池的起始区-在此区内为完成水中的物质的主要分解需要尽可能多的微生物-要有更多的载体粒子，从而有高浓度的微生物可供使用。
另外的优点是，在抽出处理过的废水和游离的活性污泥的范围内保持上升和/或下降的废水水流和/或气流。因此，用简单的方法就可以将一垂直水流重叠在准备抽出的水流上。用垂直水流可以冲刷掉抽出区域内在过滤装置前可能积聚的载体粒子。这种上升水流或下降水流可以将所用气体通过接近活化池底部排成一条直线的孔洞吹入而产生，可以将这些孔洞作成排出孔、烧结咀或喷咀的形式。在这里，气体加入口可以沿着活化池的中心线，或沿着活化池内的一侧池壁或两侧池壁排列。
实施本发明方法的一种装置包括一个活化池，活化池中存有微生物的载体粒子，此活化池有一根废水输入管、一根污泥输入管、一根经过处理的废水和游离的活性污泥的排放管、含氧气体的进气装置、以及防止载体粒子流失的装置。
此种发明装置的特征在于，废水输入管和污泥输入管在活化池的水流途程始端与活化池连接;处理过的废水和游离的活性污泥排出管与安排在活化池中的排放单元连接，而排放单元在水流途程的起始区之后，在活化池的其余水流途程的长度上延伸，从而保证了载体粒子的均匀分布，而且装置简单。
如果排放单元是由有孔板和/或网格板制成，而且将这些孔和/或网眼的大小和分布调整到和所希望的抽出处理过的水和游离的活性污泥的分布一致，这是有好处的。如果希望在排放单元的长度上，抽出的废水和活性污泥的量越来越少，可以在排放单元长度上缩小孔的直径，或者减少孔数。此处将这些排放单元作成潜入水下的有孔管或作成有孔的溢流管。
为了保持排放单元适应活化池的不同操作条件，最好使排放单元在其长度和/或其位置上都可变动。为此，排放单元可以具有可回转的有孔管段，此管段通过软管和一排放管连接。
此外，为了冲洗掉可能积聚在排放单元中的载体粒子，最好在上升和/或下降的废水流和/或气流范围内安置排放单元。为此，可在接近活化池底的排放单元下面，把曝气装置规定在一直线上，或者也可以把排放单元装在一侧壁上，把曝气装置装在接近活化池底的另一侧壁上。
此外，在活化池的水流途程起始区装一导板有好处，此导板对于这样的任务是适宜的，即阻止废水和活性污泥直接流出，从而阻止把载体粒子迅速从水流途程的始端输送至排放单元，并在废水输入管和污泥输入管之后起稳流作用。
实施本发明方法的设备的结构实例以简图表示。
图1表示有活化池和澄清池的活化设备。
图2表示活化池的横截面。
图中，1表示水流纵向流动的活化池。微生物的载体粒子2在活化池1中的数目以其能悬浮在废水和活性污泥混合物中自由运动为宜。正如已说明的那样，在使用有机聚合物载体粒子时，粒子大小为5至50mm，开放气孔孔径为0.1至3mm，干态比重为10至200Kg/m3，载体粒子部分以至多约占活化池容积的40%为宜。在上述规格尺寸和数量条件下，根据存在水流量的不同，载体粒子可在废水和活性污泥的混合物中上升和下降。在此情况下载体粒子受到不同的流体静压力，因而加强了质交换，而且这种通过开放气孔结构而在载体粒内部形成的沟道系统，可借助于排出的气体防止过剩的微生物。
通过废水输入管3和污泥输入管4，分别把要处理的废水和必需的活性污泥输入活化池1。处理过的废水和游离的活性污泥一起通过排出管5排入澄清池9。
从澄清池9，经过管道10，将已澄清的废水抽去，而沉降下来的污泥则经过污泥回流管11，作为回流污泥被输入活化池1的污泥输入管4中。多余的污泥，经过与污泥回流管11连接的污泥排出管12从系统中排出。
由于经过污泥回流管11送回回流污泥，在活化池中，除了固定在载体粒子2上的活性污泥外，还有游离的活性污泥。用这种方法能够保持干物质的浓度特别高，其浓度范围为6至15g/l。
用进气装置6给活化污泥中的微生物供氧，可将此进气装置做成烧结咀、排出孔或喷咀的形式，通过进气装置，从接近活化池底的地方吹入空气或富氧空气。从图2得知，进气装置6只沿着活化池1的右侧壁设置，因此，借助于上升的气泡，废水绕着活化池1的水平轴作循环运动，如图2中箭头所示。如图1所示，可将进气装置6放在约在活化池设备的最后三分之一的一段上，可以关断，或至少是可以节流的。
在进气装置6的上方，活化池1的起始区-包括活化池全长的30～80%-之后，装有排放单元7，通过此排放单元，废水和游离的活性污泥被沿着活化池1的其余长度分散地抽出。例如，排放单元7由逐个套接的有孔管制成，它们安放在液面下，并和处理过的废水及游离的活性污泥的排出管5连接。排放单元7由于安排在进气装置上方而受到上升的气流和液流的冲洗，因而可防止载体粒子2的积聚。
通过沿着活化池1中的水流途程长度，分散地抽出废水和游离的活性污泥，从一开始就至少尽可能避免大部分载体粒子2被逐渐运送到水流途程末端。因此，借助于活化池1中存在的湍流，无疑可以保持载体粒子的均匀分布。
为了促进载体粒子的均匀分布，如果必要，至少可以将位于活化池1的最后三分之一长度中的进气装置，或部分地完全停气，或只通入比进入其余进气装置中数量少的气流。因为在废水中悬浮着的载体粒子，在以不同的气量推动的两个相邻的循环水流段，在共同的水平循环轴上，从低气量推动的循环水流段移动到较高气量推动的循环水流段，用这种方法能实现载体粒子的回运。
为了避免在活化池1上端通过废水输入管3进入的废水和同样在活化池1上端通过污泥输入管4进入的回流污泥，以及由此引起的流向流出口的液流把活化池中存在的载体粒子2运送到活化池1的末端，在活化池1的起始区，接近废水输入管3和污泥输入管4在活化池1上的连接处装了一块起稳流作用的导板8。
权利要求
1.一种生物净化废水的方法，此法是将废水在一活化池中，在微生物载体粒子存在下与活性污泥混合，并通入含氧气体，处理过的废水和游离的活性污泥从活化池中抽出，同时保留载体粒子。此法的特征在于废水和污泥在活化池的水流途程的始端引入，而处理过的水和游离的活性污泥，在水流途程的起始区之后，沿着剩余的水流途程长度分散地从活化池中抽出。
2.按权利项1所述的方法，其特征在于，抽出处理过的水和游离的活性污泥，是在水流途程的起始区之后进行，该起始区包括全部水流途程的30～80%。
3.按权利项1或2所述的方法，其特征在于，沿着规定的水流途程长度，均匀地抽出处理过的废水和游离的活性污泥。
4.按权利项1或2所述的方法，其特征在于，在规定的水流途程长度上，处理过的废水和游离的活性污泥的抽出量不断减少。
5.按权利项1至4之一所述的方法，其特征在于，在抽出处理过的废水和游离的活性污泥的范围内，保持上升的和/或下降的废水量和/或气流量。
6.采用按权利项1至5之一所述方法的设备，有一个活化池，池中有微生物的载体。活化池有一根废水输入管、一根污泥输入管、一根处理过的废水和活性污泥的排放管、含氧气体的一些进气装置以及保留载体粒子的装置，此设备的特征在于废水输入管3和污泥输入管4在活化池1的水流途程始端与活化池连接，处理过的水和游离的活性污泥的排出管5与装在活化池1中的排放单元7连接，排放单元7设在水流途程的起始区之后，沿着活化池1中剩余的水流途程长度延伸。
7.按权利项6所述的设备，其特征在于排放单元7由有孔板和/或网格板制成，孔和/或网目的大小，根据所希望的处理过的废水和游离的活性污泥的抽出分布情况而定。
8.按权利项6或7所述的设备，其特征在于排放单元7的长度和位置都可变动。
9.按权利项6至8之一所述的设备，其特征在于排放单元7安装在上升的和/或下降的废水量和/或气流量的范围内。
10.按权利项6至9之一所述的设备，其特征在于在活化池1的水流途程起始范围内装有一块导板8。
专利摘要
一种生物净化废水的方法，是在一活化池1中，在微生物载体粒子2存在下，将废水和活性污泥混合，并通过进气装置6吹入含氧气体。处理过的废水和游离的活性污泥通过排出管5从活化池中抽出，保留载体粒子。为保持载体粒子在池1中均匀分布，规定废水和淤泥由输入管3、4在池1的水流途程始端引入，处理过的废水和游离的活性污泥，在水流途程的起始区之后借助于排出单元7沿着剩余的水流途程长度分散地从活化池1抽出。
文档编号C02F3/12GK86100366SQ86100366
公开日1986年8月20日 申请日期1986年2月22日
发明者翰斯·里曼, 阿尔夫里德·维尔德莫斯 申请人:林德股份公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan