申请日2004.10.20
公开(公告)日2005.11.09
IPC分类号C02F3/30; C02F3/10; B01D21/00; C02F1/52
摘要
由具有间歇充气功能的反应槽和具有污泥输送设施的沉淀池组成单元系统，利用充气和非充气搅拌的设定条件，设定时间差而可以重复。将两个以上的上述单元系统组合以实施间歇充气和流路变更方法，在上述沉淀池上沉淀的活性污泥输送到组成同一单元系统的反应槽，在组成不同单元系统的反应槽之间只有上清水通过而不通过固体物，完成工艺间固液分离。所以即使有机物不足且C/N比例低，也可稳定且高效率地除去氮和磷。
权利要求书
1.一种废水的高效处理方法，其特征在于，所述方法包括：
第一废水处理阶段，在该阶段使流入的原水依次经过第一反应槽、 第一沉淀池、第二反应槽、和第二沉淀池，然后排出处理水，所述第一 反应槽在厌氧性条件下运行，所述第二反应槽在需氧性条件下运行;
第二废水处理阶段，在该阶段使流入的原水依次经过第二反应槽、 第二沉淀池、第一反应槽、和第一沉淀池，然后排出处理水，所述第一 反应槽在需氧性条件下运行，所述第二反应槽在厌氧性条件下运行;
在所述各废水处理阶段中，将在第一沉淀池和第二沉淀池沉淀的活 性污泥分别分离并分别输送到所述第一反应槽和第二反应槽。
2.如权利要求1所述的废水的高效处理方法，其特征在于，还包括 由第三反应槽和固液分离装置形成的后续处理工艺，将流出水再处理， 其中所述第三反应槽用于处理在所述各废水处理阶段中排出的流出水。
3.如权利要求1所述的废水的高效处理方法，其特征在于，增加用 于处理在所述各废水处理阶段中流出的流出水的生物膜过滤器，将流出 水进行再处理，其中所述生物膜过滤器填充有生物膜载体或过滤材料， 并可使微生物附着繁殖。
4.如权利要求1所述的废水的高效处理方法，其特征在于，增加过 滤装置，将流出水进行再处理，其中所述过滤装置选自可对所述各废水 处理阶段中流出的流出水进行处理的砂过滤器或微筛网。
5.如权利要求1所述的废水的高效处理方法，其特征在于，
在所述第一反应槽之后设置第一需氧性反应槽，在所述第二反应槽 之后进一步设置第二需氧性反应槽;
在第一废水处理阶段，使流入的原水依次经过第一反应槽、第一需 氧性反应槽、第一沉淀池、第二反应槽、第二需氧性反应槽、和第二沉 淀池，所述第一反应槽在厌氧性条件下运行，所述第二反应槽在需氧性 条件下运行;
在第二废水处理阶段，使流入的原水依次经过第二反应槽、第二需 氧性反应槽、第二沉淀池、第一反应槽、第一需氧性反应槽、和第一沉 淀池，所述第一反应槽在需氧性条件下运行，所述第二反应槽在厌氧性 条件下运行。
6.如权利要求1所述的废水的高效处理方法，其特征在于，
在从所述第一废水处理阶段转换至第二废水处理阶段之前，进一步 包括第三废水处理阶段，在从所述第二废水处理阶段转换至第一废水处 理阶段之前，进一步包括第四废水处理阶段;
其中，在第三废水处理阶段，使流入的原水依次经过第二反应槽、 第二沉淀池，然后将流出的水排出，所述第二反应槽保持需氧性条件， 所述第一反应槽和第一沉淀池在不从外部流入或向外部流出的无负荷状 态下运行，所述第一反应槽在需氧性条件下运行;
在第四废水处理阶段，使流入的原水依次经过第一反应槽、第一沉 淀池，然后将流出的水排出，所述第一反应槽保持需氧性条件，所述第 二反应槽和第二沉淀池在不从外部流入或向外部流出的无负荷状态下运 行，所述第二反应槽在需氧性条件下运行;
在所述第三废水处理阶段和第四废水处理阶段，将在第一沉淀池和 第二沉淀池中沉淀的活性污泥分别分离并输送到所述第一反应槽和所述 第二反应槽。
7.如权利要求1所述的废水的高效处理方法，其特征在于，
在从所述第一废水处理阶段转换为第二废水处理阶段之前，进一步 包括第五废水处理阶段、第六废水处理阶段，在从所述第二废水处理阶 段转换为第一废水处理阶段之前进一步包括第七废水处理阶段、第八废 水处理阶段;其中，
在第五废水处理阶段，使流入的原水经过第二反应槽、第二沉淀池， 排出流出的水，所述第二反应槽保持需氧性条件，所述第一反应槽和第 一沉淀池在不与外部发生流入原水和处理水的流入和流出的无负荷状态 下运行，所述第一反应槽在需氧性条件下运行，对所述第一沉淀池供给 空气且进行充气和搅拌;
在第六废水处理阶段，将流入的原水经过第二反应槽、第二沉淀池， 排出流出水，所述第二反应槽保持需氧性条件，所述第一反应槽和第一 沉淀池在不与外部发生流入原水和处理水的流入和流出的无负荷状态下 运行，所述第一反应槽在需氧性条件下运行，所述第一沉淀池发挥原有 的沉淀功能;
在第七废水处理阶段，使流入的原水经过第一反应槽、第一沉淀池， 排出流出水，所述第一反应槽保持需氧性条件，所述第二反应槽和第二 沉淀池在不与外部发生流入原水和处理水的流入和流出的无负荷状态下 运行，所述第二反应槽在需氧性条件下运行，对所述第二沉淀池供给空 气并充气搅拌;
在第八废水处理阶段，将流入的原水经过第一反应槽、第一沉淀池， 排出流出水，所述第一反应槽保持需氧性条件，所述第二反应槽和第二 沉淀池在从外部不进行流入原水和处理水的流出入的无负荷状态下运 行，所述第二反应槽在需氧性条件下运行，所述第一沉淀池发挥原有的 沉淀功能;
在所述第五废水处理阶段至第八废水处理阶段，将在第一沉淀池和 第二沉淀池中沉淀的活性污泥分别分离并输送到所述第一反应槽和所述 第二反应槽。
8.如权利要求1所述的废水的高效处理方法，其特征在于，
进一步设置初始沉淀池，将流入原水经过所述初始沉淀池后流入到 所述第一或第二反应槽。
9.如权利要求1所述的废水的高效处理方法，其特征在于，
在所述第一反应槽和第二反应槽在厌氧性条件下运行时，投入外部 碳源。
10.如权利要求5所述的废水的高效处理方法，其特征在于，
在所述污泥输送流路上设置污泥脱氮槽。
11.如权利要求9所述的废水的高效处理方法，其特征在于，
所述外部碳源是有机废弃物或有机废弃物的脱离过滤液，所述有机 废弃物包括回收粪便、家畜粪便、原垃圾、食品加工废弃物。
12.如权利要求9所述的废水的高效处理方法，其特征在于，
所述外部碳源是将有机废弃物进行有机酸发酵的发酵过滤液，所述 有机废弃物包括回收粪便、家畜粪便、原垃圾、食品加工废弃物。
说明书
废水的高效处理方法
技术领域
本发明涉及下水道水或废水的处理方法，具体地说，涉及对废水进 行高效处理的方法，利用具有间歇充气性能的反应槽和带有污泥输送设 施的沉淀池，组成单元系统(unit system)，组合两个以上的所述单元系 统，在组成不同单元系统的反应槽之间，不通过活性污泥，只通过在所 述沉淀池中固液分离的上清水，并实施间歇充气和流路变更操作，稳定 且高效率地消除废水中的有机物和氮、磷。
背景技术
目前用于废水处理场的氮和磷的生物学除去工艺经过不供给游离氧 的无氧(anoxic)反应工艺、厌氧性(anaerobic)反应工艺、和供给氧的需 氧性(aerobic)反应工艺。需氧性反应工艺中将有机氮和氨态氮氧化成 硝酸性氮，而无氧反应工艺中进行将硝酸性氮还原为氮气后释放到大气 中的脱氮反应。在厌氧性反应工艺中引发活性污泥释放磷。这样释放的 磷再次在需氧性反应工艺中被微生物过剩摄取，过剩摄取磷的微生物通 过除去剩余活性污泥，最终除去氮和磷。
以往的氮和磷的除去工艺是将厌氧性槽、无氧槽、以及需氧性槽等 分开，并具有一定的容量，所以不能根据流入水质和流入水量的变化灵 活应对。另外，为了将流入废水中的有机物利用于脱氮反应，需要将硝 酸化槽的流出水在前阶段的脱氮槽中进行内部循环。为了利用废水中的 有机物且得到充分的除氮效率，需要处理流量的约2～3倍的内部循环流 量，所以存在泵设施费、动力费和维护费大幅度增多的问题。
为了解决上述问题，曾提出过间歇充气方法和流路变更方法，采用 间歇充气方法和流路变更方法的现有技术可举出以PID(Phased Isolation Ditch，分阶段隔离沟，以下称“PID”)工艺方法为代表的例子。
图5的(a)-(d)与PID有关，表示处理工艺和各阶段中充气或非 充气状态、流入以及流出方向的变更即流路变更状态。
首先，整体结构是沿着流入水的进行顺序具有预脱氮槽201a、选择 槽201b、厌氧性槽201c、带有充气和搅拌功能的两组氧化沟202，203、 和一个沉淀池204。另外，还具有从沉淀池向预脱氮槽输送污泥的污泥输 送泵205和污泥输送配管208。
所述厌氧性槽的功能是将原水和输送污泥进行混合后在厌氧性状态 下从污泥释放磷。如果存在如硝酸性氮(NO3)或亚硝酸性氮(NO2)等 中的键合氧，则磷释放困难，所以在厌氧性槽的前阶段的预脱氮槽和选 择槽中需要事先除去原水或输送污泥中含有的游离氧或硝酸性氮。另外， 为了防止短路，厌氧性槽是将分割为两组以上的组进行组合构成，在各 自的反应槽中设置搅拌装置301。
如上所述，PID由于需要设置和运行预脱氮槽、选择槽、厌氧性槽等， 需要很多的设置费、动力费、维护费等费用。
另外，从处理效率的侧面考虑，阶段的转换不迅速且不明确，处理 效率差。在厌氧性状态下释放磷，磷含量低的活性污泥转换为需氧性状 态，且进行微生物活化时，再次过量地摄取磷。但是，PID中在厌氧性槽 中经过脱磷过程的污泥在(a)和(c)阶段中流入无氧状态而不是需氧性 状态的反应槽，所以微生物的活性化不充分，磷的摄取效率差。
在脱氮工艺中，为了还原氮氧化物，作为电子供给体需要充分的有 机物。但是，在PID中，如果从在无氧状态下进行脱氮反应的氧化沟继 续流出大量吸附有有机物的污泥，从而使有机物负荷增大，则向硝酸化 反应不利的氧化沟中流入，所以硝酸化反应进行差，且由于无氧条件下 的氧化沟中有机物不足，脱氮效率差。
在PID(a)阶段中，具有与流入流量相同的流量的污泥从进行脱氮反 应的第一氧化沟202继续流出并流入将要进行硝酸化反应的第二氧化沟 203中。因此，吸附在污泥中的有机物与污泥一起在第一氧化沟中流失， 对脱氮工艺不利，流失的有机物就会流入将要进行硝酸化反应的第二氧 化沟，所以对硝酸化反应不利。这些现象也同样出现在变更流路且在第 二氧化沟进行脱氮反应的(c)阶段的脱氮工艺中。
为解决PID工艺方法的这些问题，作为改进的方法，有本申请人发 明的韩国专利第0225971号的PhICD方法。PhICD方法是通过组合两个 以上的沉淀池内置型氧化沟，且以流路变更和间歇充气方式运行，以及 通过工艺间固液分离将流入有机物在脱氮和脱磷反应中得到最大限度的 利用，不会作为硝酸化反应的负荷，得到良好的硝酸化效率，所以脱氮 脱磷效率稳定且良好。另外，与PID不同，可省去包括前阶段的预脱氮 槽、选择槽、两组厌氧性槽的四个反应槽，所以节约设施费和维护费， 而且由于沉淀池是内装的，所以占地利用度高且省去污泥输送和输送设 施，节约设施费和动力费。
但是，PhICD方法具有PID那样的四个运行阶段，所以运行管理有 些复杂，反应槽形态被限制为循环水路型的氧化沟形态。
另外，在本申请人发明的韩国专利第0350893号的“利用工艺间固液 分离、流路变更、和间歇充气的高效处理方法及其装置”中，反应槽形态 没有限制在作为循环水路型的氧化沟形态，而由正方形或长方形反应槽 组成且广泛用于一般的长期充气工艺或标准活性污泥工艺，运行阶段从 以往方法的四个阶段缩短到两个阶段，所以运行管理简单。
但是，在本方法中，工艺间固液分离利用过滤布等过滤设备进行， 所以过滤布被反应槽内的高浓度悬浮性固体物堵住，或需氧性反应槽的 气泡通过过滤设备后流入无氧或厌氧性反应槽中，不能得到顺利的相分 离，脱氮脱磷效率差。
另外，生活废水中流入有机物不足且C/N比低，所以脱氮和脱磷反 应所需的有机物不足的情况很多。如上所述，流入废水中可被微生物利 用的溶解性有机物浓度低时，脱氮效率低，为了用作脱氮反应所需的电 子供给体，在无氧反应槽内需要注入甲醇等容易分解的有机物，所以费 用负担重，希望得到能够取代甲醇等的有机物。
发明内容
为解决上述问题而提出本发明，其目的是提供废水的高效处理方法， 可节约设施费和维护费，并可有效利用作为有效除去废水中氮和磷的方 法的间歇充气方法和流路变更方法。
为达到上述目的，在本发明中，由带有间歇充气功能的反应槽和带 有污泥输送设施的沉淀池组成单元系统，利用充气和非充气搅拌的设定 条件，设定时间差并可重复，并组合两个以上的所述单元系统实施间歇 充气和流路变更方法，将所述沉淀池中沉淀的活性污泥输送到组成同一 单元系统的反应槽，在组成不同单元系统的反应槽之间只有上清水通过 而固体物不通过，完成工艺间的固液分离。
这样，在用于本发明脱氮脱磷的废水处理设施中，从外置沉淀池输 送的污泥只流入到包括可引出所述输送污泥的沉淀池的、构成相同系列 单元系统的反应槽中。也就是，输送的污泥不流入邻接的其他系列反应 槽中。因此，利用所述沉淀池的固液分离性能，在需要无氧条件或厌氧 性条件的反应槽中不会流入从进行有机物分解和硝酸化的需氧性状态的 反应槽中流出的游离氧或氮氧化物，也不流失有机物，所以可提高脱氮 效率。另外，进行硝酸化的需氧性条件的反应槽中防止来自无氧或厌氧 性条件的反应槽的有机物流入，并改善硝酸化效率，所以通过改善硝酸 化和脱氮效率，提高了除氮效率。
也就是，通过将反应槽和沉淀池组合工艺用两个工艺组成，使污泥 不在反应种类不同的反应槽之间相互移动，由此改善PID工艺方法的问 题。
另外，本发明中，在正方形或长方形的、进行浮游繁殖的反应槽或 充填有生物膜载体的接触氧化槽等反应槽中组合圆形或长方形的外置型 沉淀池(external clarifier)，通过上述组合工艺，克服PhICD工艺方法的 以循环水路型氧化沟或内置型沉淀池来限制反应槽和沉淀池形态的缺 点。
本发明中通过增加后续处理工艺和将流路变更阶段减少到两个阶 段，进一步简化由四个阶段构成的PID、PhICD运行方法。通过在无负荷 无放流状态时的外置型沉淀池中注入空气并充气搅拌，运行阶段就会缩 短在空转阶段中的滞留时间，也缩短一个循环所需时间。
另外，本发明中为解决C/N比例低且脱氮脱磷效率受限的韩国的废 水处理问题，在厌氧性条件下运行且在进行脱氮和脱磷反应的反应槽中 为了脱氮反应而注入外部碳源，进一步设置初始沉淀池，利用产生的原 污泥发酵液，并利用原垃圾等有机废弃物或其发酵液，有效改善脱氮脱 磷效率，得到有效的有机废弃物的处理成分。
如上所述，利用本发明的用于脱氮脱磷的高效处理方法，可提高氮 和磷的除去效率，减少河川和湖泽的富营养化现象，可提供具有如下优 点的、除去氮和磷的系统，即使流入有机物不足且C/N比例低的废水处 理，也可得到良好且稳定的营养盐类除去效率。
硝酸化和脱氮氧化反应、以及磷的释放和过剩摄取反应所需的状态 转换迅速且反应时间缩短。由于处理工艺的组成简单，所以占地利用率 高且设施费和维护费用低，解决了容易腐烂且产生恶臭的、对处理带来 困难的有机废弃物的处理处置的问题。