申请日2014.06.03
公开(公告)日2016.02.10
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明提供了一种用于处理废水的多区废水处理系统，所述废水诸如城市废水、工业废水、农业废水、垃圾渗滤液或受污染的地下水。系统包含互连的两个水槽，其具有用于使用悬浮生长的以及固定化的微生物通过生物过程来除去有机化合物和无机营养物的四个区：有氧区、微量需氧区、缺氧区以及厌氧区。第一水槽还具有用于固液分离的净化区。与第一水槽分离的第二水槽用于对在第一水槽的处理操作期间所产生的生物固体进行厌氧消化。该系统可以具有用于供给原废水的多个入口，并且可以使用宴会和饥荒的供给方式。
摘要附图
权利要求书
1.一种水处理系统，包括：
第一水槽，所述第一水槽具有外壁、位于所述水槽顶部附近的大部分经处理的水作为流出物能够通过其离开所述系统的出口、废水通过其进入所述第一水槽的第一入口、位于所述第一水槽底部的缺氧区、位于所述缺氧区的上方的有氧区以及环绕所述有氧区的微量需氧区;
隔离壁，所述隔离壁位于所述第一水槽内并且环绕所述微量需氧区，其与所述第一水槽的所述外壁分离足够远以允许所述隔离壁和所述外壁之间构成从所述缺氧区到所述出口的流体通道;
空气扩散器，所述空气扩散器在所述第一水槽内并且位于所述有氧区的下方和所述缺氧区的上方，并且所述入口位于所述空气扩散器的上方;
第二水槽，所述第二水槽具有处于厌氧条件下的底部区、用于将来自所述底部区的污泥输送出所述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所述第一水槽的第二出口，没有液体作为经处理的流出物从所述第二水槽离开所述水处理系统;以及
管道，所述管道将来自所述第一水槽中的所述缺氧区的污泥输送到所述第二水槽中的所述底部区。
2.根据权利要求1所述的水处理系统，进一步包括多个污泥导流板，所述污泥导流板位于所述第二水槽的内部并位于所述第二水槽中的所述底部区的上方，用于阻止污泥从所述底部区上升，所述污泥导流板在其中具有孔洞，用于促进气体从所述底部区上升。
3.根据权利要求1或2所述的水处理系统，其中废水以宴会-饥荒的方式通过所述入口进入所述第一水槽。
4.根据前述权利要求中的任何一个所述的水处理系统，进一步包括至少一个修正单元，来自所述第一水槽的流出物穿过所述修正单元。
5.根据前述权利要求中的任何一个所述的水处理系统，进一步包括连接到所述第一水槽的第二入口，废水通过所述第二入口进入所述第一水槽，所述第二入口位于所述空气扩散器的下方。
6.根据权利要求5所述的水处理系统，其中废水以宴会-饥荒的方式通过所述入口进入所述第一水槽。
7.根据前述权利要求中的任何一个所述的水处理系统，其中所述隔离壁垂直地延伸至所述第一水槽的底部附近。
8.根据前述权利要求中的任何一个所述的水处理系统，进一步包括：
多个污泥导流板，所述污泥导流板位于所述第二水槽的内部并位于所述第二水槽中的所述底部区的上方，用于阻止污泥从所述底部区上升，所述污泥导流板在其中具有孔洞，用于促进气体从所述底部区上升;
至少一个修正单元，来自所述第一水槽的流出物穿过所述修正单元;以及
连接到所述第一水槽的第二入口，废水通过所述第二入口进入所述第一水槽，所述第二入口位于所述空气扩散器的下方;
其中废水以宴会-饥荒的方式通过所述入口进入所述第一水槽，以及其中所述隔离壁垂直地延伸至所述第一水槽的底部附近。
9.一种处理废水的方法，包括操作前述权利要求中的任何一个的所述水处理系统。
10.一种在水处理系统中处理废水的方法，所述方法包括：
废水通过第一入口进入第一水槽，第一水槽具有位于底部的缺氧区、位于所述缺氧区上方的有氧区、以及环绕所述有氧区的微量需氧区;
大部分经处理的水作为流出物通过所述第一水槽顶部附近的第一水槽出口离开所述系统;
流体从所述缺氧区通行至所述第一水槽出口，所述流体通过所述第一水槽内的隔离壁和所述第一水槽的外壁之间，所述隔离壁环绕所述微量需氧区并且与所述外壁分离;
空气在所述第一水槽内、所述第一入口和所述有氧区的下方并在所述缺氧区的上方扩散;
将来自第二水槽的底部区的污泥通过所述第二水槽的第一出口输送出所述第二水槽，所述第二水槽具有处于厌氧条件下的底部区;
经由再循环流、通过所述第二水槽的第二出口将液体输送回所述第一水槽，没有液体作为经处理的流出物从所述第二水槽离开所述水处理系统;以及
经由管道将来自所述第一水槽中的缺氧区的污泥输送到所述第二水槽中的所述底部区。
11.根据权利要求9或10所述的处理废水的方法，进一步包括以宴会 -饥荒的方式通过所述第一水槽入口供给废水。
12.根据权利要求11所述的处理废水的方法，其中所述第一水槽进一步包括第二入口，并且进一步包括以宴会-饥荒的方式通过所述第二入口供给废水。
13.根据权利要求10，或，当其至少附属于权利要求10时，根据权利要求11或12所述的处理废水的方法，其使用权利要求1到8中的任何一个的所述水处理系统。
14.根据权利要求9以及11到13中的任何一个所述的处理废水的方法，当其至少附属于权利要求8时，进一步包括旋转所述污泥导流板。
15.一种在水处理系统中处理废水的方法，所述方法包括：
废水进入第一水槽，所述第一水槽具有位于底部的缺氧区、位于所述缺氧区上方的有氧区、以及环绕所述有氧区的微量需氧区;
大部分经处理的水作为流出物离开所述系统;
流体从所述缺氧区通行到所述第一水槽的外面，而不穿过所述微量需氧区或所述有氧区;
空气在所述有氧区的下方并在所述缺氧区的上方扩散入所述第一水槽;
将来自第二水槽的处于厌氧区条件下的底部区的污泥输送出所述第二水槽;
经由再循环流将液体输送回所述第一水槽，没有液体作为经处理的流出物从所述第二水槽离开所述水处理系统;以及
将来自所述第一水槽中的缺氧区的污泥输送到所述第二水槽中的所述底部区。
16.根据权利要求13所述的处理废水的方法，进一步包括：
阻止污泥从所述第二水槽的所述底部区上升;
促进气体从所述第二水槽的所述底部区上升;
对来自所述第一水槽的流出物实行至少一个修正处理;以及
将更多废水在所述空气扩散入所述第一水槽的地方的下方供给入所述第一水槽;
其中所述废水以宴会-饥荒的方式进入所述第一水槽。
说明书
综合多区废水处理系统和方法
技术领域
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
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BOD(生化需氧量) 和COD(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。
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。
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(PAO)的固液混合物返回到第一反应器。PAO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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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(LamellaTD)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。