申请日1996.05.23
公开(公告)日1998.07.22
IPC分类号C02F3/08
摘要
一种以微生物固定在上面的载体处理污水的方法和使用该方法的需氧处理池。在处理池内一个或一个以上水下搅动式曝气装置在叶轮的排放侧配置有空气扩散机械以雾化的空气和污水混合并通过曝气装置使处理池内载体与污水环流,因而使载体在池内以悬浮状态几乎均匀分布。设置曝气装置的排放口要开在靠近池子的底部或中段。后者,曝气装置通过伸向底部的导管从池底附近抽吸载体和污水。
権利要求書
1.一种在需氧处理池内处理污水的方法，池内有微生物固定在其上面 的载体保持漂浮状态，其特征在于它包含：
在处理池内设置并开动一个具有一个空气扩散机械在叶轮排放侧上的 水下搅动式曝气装置;用该水下搅动曝气装置使载体和污水沿处理池环流， 同时把雾化空气输进污水，从而在处理池内使载体处于漂浮状态中基本均匀 分布。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于除有微生物固定在上面的 载体以外还有活性污泥加以利用。
3.一种需氧污水处理池用以保持有微生物固定在上面的载体处于漂浮 状态并将污水曝气，其特征是在处理池内设置至少一个水下搅动式曝气装 置，该水下搅动式曝气装置具有一个空气扩散机械在叶轮排放侧上，该叶轮 被设置在一个具有抽吸口和排放口的壳体内，该水下搅动式曝气装置装配成 便于载体和污水能通过处理池循环，而且通过开动该水下搅动式曝气装置使 载体在处理池内以漂浮状态基本上均匀分布。
4.根据权利要求3所述的污水处理池，其特征在于该水下搅动式曝气 装置临近处理池底面有一排放口。
5.根据权利要求3所述的污水处理池，其特征在于该水下搅动式曝气 装置的排放口是位于处理池内液深的中间位置，而该水下搅动曝气装置通过 从该水下搅动式曝气装置伸向处理池底表面的导管吸入在处理池底表面附 近的载体和污水。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的污水处理池，其特征在于该处 理池封装入一处理装置中用于污水的脱氮处理，或一处理装置中用于污水的 脱氮脱磷处理。
说明书
需氧处理污水的方法与处理池
本发明所属的技术领域
本发明涉及需氧处理污水的方法及采用此方法的处理池。本发明特别 涉及在需氧处理池内保持有微生物固定在载体上的需氧生物处理污水例如 污水、人粪和工业有机污水的方法。本发明也涉及采用上述方法的处理 池。
常规的技术
近年来作为污水处理技术，已知的就有活性污泥法、生物膜法和固定 微生物法。从有效利用土地的观点看，都希望发展节省场地的污水处理方 法，而利用具有微生物固定在载体上需氧处理污水的方法和改进那些载体 的运行已经引起注意。本发明人以前曾开发出一种污水处理设备示于图 9，其中就利用了在载体上固定有微生物。在图9所示的污水处理设备 中，污水从进液管7引入处理池1的一端，在处理池1曝气，处理过的液 体从流出管8排出。在处理池1中，上面固定有微生物的载体保持在漂浮 状态，因为有来自空气扩散装置3例如扩散器、空气扩散管等等提供的细 小气泡。
空气扩散装置3安装在处理池1的底表面。空气是在鼓风机4压力下 通过空气管道5通往空气扩散装置3供给的，它把无数细小气泡从处理池 1靠近底表面的位置通入污水。输入的气泡穿过污水上升，部分溶解在污 水中。污水中的载体2受上升的气泡推动在处理池1中向上升，而后由于 其自身的重量在没有上升气泡发生的区域就安顿下来。于是，载体2在污 水中漂浮，同时在那里循环不息。一载体分离装置6设置在处理池1内与 进液管7相对的一方。在载体分离装置6中，从处理池排放出的处理液把 载体分离出来。
在已有技术中，由于在污水处理的曝气设备中空气穿过污水并与之混 合，已知有一种搅拌污水表面的设备和一种由数目众多的小孔传输空气并 穿过污水的设备。除上述设备外，已知有一种水下搅动式曝气装置(一种 配置叶轮的曝气器)，在该叶轮的排出侧有一空气扩散机械，其公开在例 如日本专利JP-B2-61-36475，JP-B2-61-36476和JP-B2-61-38000(日本专利 审定公告)和美国专利US-A-4,512,936中。
图9的处理池1有其优点，其空气扩散器械3的溶氧效率是高的，载 体2的破裂不会发生，因为空气扩散器械3的搅动力很小。但是图9的处 理池1有下列不足之处。
(1)具有微生物固定在其上的载体2连同待处理液一起，从进液端 (图9处理池左端)在水平方向上流到处理池1的流出端，因而载体的分 布变成不均匀，造成靠近处理池1进液端载体的浓度低，而靠近处理池1 流出端的浓度高，从而降低了处理池处理的操作效能。再则，载体分离装 置6承受一种阻止载体大量流动的力量，以及大量载体集聚在载体分离装 置6附近，从而避免载体从处理过的液体分离。
(2)一部分载体固定并聚集在该处理池底面至设置在处理池1底面 的空气扩散器械3空气供应孔垂直位置之间，而不会穿过污水环流，所 以，在该处理池中一部分载体不会起作用。
鉴于以上(1)项和(2)项，为了使处理池达到预定的处理运作效 能，有必要供给大量超过预定数量的载体。
(3)对于空气扩散器械3，必须把空气扩散器械3的空气供应管安 装在处理池的底部。而且空气扩散器械3要有众多数目的小孔支配上面广 大范围，这些小孔容易堵塞，因此空气扩散器械3必须定期维护更换。然 而，为了更换空气扩散器械3，大量的载体必将从处理池除去。
(4)为了消除上述(1)项和(3)项的缺陷，提出过许多建议， 例如为制止载体在水平方向漂流，使用间隔壁，使用移动式搅拌器。但 是，从处理池的处理能力、设备成本、运转成本来看，这些建议都不尽如 人意(特别参阅日本待公开的未审定专利：JP-A-7-124582，JP-A-7- 136678，JP-A-7-136679和JP-A-7-136680)。
(5)为了克服上述(2)项的缺陷，已建议在处理池底内表面和空 气扩散器械3空气供应口垂直部位之间的区域(死角)充填砂浆，就不致 发生载体环流问题，也有建议使用一种防止载体沉降在死角的防止沉降 板。然而这些建议很难实行，而且费用大。
此外，当在一个其深度例如达到10米深的需氧处理池(深的曝气 池)采用有微生物固定在其上的载体时，此载体就沉降在处理池底层，结 果其处理运行效能急剧下降。当空气扩散装置为了防止载体沉降而设置在 处理池底层时，就需要一高压空气缩机把细小的气泡喷气注入具有大深度 的液体内，于是又增加了设备的费用。另外，当细小气泡喷气流从深度达到 约10米的位置注入污水时，过剩量的氮气就溶解在污水中，招致了一些 问题，结果在最后沉淀池中污泥增加了。
本发明要解决的问题
本发明的目的是提供一种需氧处理污水的方法和一种处理池，消除了 上述已有技术存在的一些缺陷。更具体地说，本发明的目的是把污水与拥 有微生物固定在其上的载体(和活性污泥，如果它与拥有微生物固定在其 上的载体一起使用的话)充分搅拌并使之循环流动，从而使得载体(和活 性污泥)在污水的漂流状态中均匀分布。本发明的另一目的是避免载体集 聚在处理池的底表面上。本发明的再一个目的是空气扩散器械的更换不必 从处理池迁移载体就可进行。本发明还有一个目的就是提供一种深曝气 池，在池中避免了载体沉在深度很深的处理池底部，也避免了污水中溶解 过量氮气而带来的一些问题。本发明还有一个目的，就是提供一种需处理 污水的方法，该方法节约能源并且能达到高溶解氧效率，和一个使用上述 方法的处理池。本发明的其他目的和优点从以下说明书并结合附图将是显 而易见的。 解决这些问题的方法
本发明利用在需氧处理池中具有微生物固定在其上的载体处理污水的 方法，含有：在处理池中提供并开动一个在叶轮排出侧具有一空气扩散器 械的水下搅动式曝气装置(一水下曝气器);通过处理池凭藉水下搅动式 曝气装置使载体和污水循环流动，同时把雾化的空气喷进污水，从而使载 体在处理池中以漂流状态大致均匀分布。在本发明的方法中最好利用兼有 微生物固定在其上的载体和活性污泥。
在本发明需氧污水处理池中为保持具有微生物固定在其上的载体处于 污水中漂流状态并且使污水曝气，至少要提供一个水下搅动式曝气装置， 它具有一个在叶轮排出侧的空气扩散器械。水下搅动式曝气装置安装载体 和污水能在处理池中循环，通过开动水下搅动式曝气装置，载体在处理池 污水中就能大致均匀分布于流动状态。当需氧污水处理池是一种相对不深 的处理池时，水下搅动式曝气装置最好要有一个排出口位于处理池底表面 附近，面朝下或横向安放。
当需氧污水处理池是一种相对深度较大的深曝气池时，水下搅动式曝 气装置要以这样的方式设置，即排出口安放在曝气池中液体深度的中间位 置而且面朝上。此处所用的术语“曝气池中液体深度的中间位置”意思是 指池中液面与池的底面之间一种随机的位置。实际上，曝气池中于液体深 度的中间位置，从效率的观点看，离液面5至6米距离的位置是最有利 的。在深层曝气池中，水下搅动式曝气装置配备有一吸管延伸到深层曝气 池底表面，抽吸靠近曝气池底表面的载体和污水。
在本发明中，为了消除已有技术的缺陷，即由于处理池中液体流动使 载体集聚在需氧处理池下游尽头处，该水下搅动式曝气装置具有一种良好 性能形成搅动水流，而不是那种完全曝气式装置和那种水流一边转式装 置，后两者都利用由扩散器或空气扩散管供给的细小气泡。为了形成均匀 搅动水流，要适当地确定水下搅动式曝气装置的数目和位置，这取决于处 理池的形状。由此，漂流的载体在池内保持均匀扩散，在已有技术中常发 生的载体分布不均匀的现象都得以避免。
再则，由于空气扩散管和扩散器不同，无需在池的底面设置供应空气 的管道，因而要检修水下搅动式曝气装置及清洗曝气池，只要用吊车之类 抬起或放下这种水下搅动式曝气装置即可。
依据本发明，这种需氧处理池和这种深层曝气池可以合并在一个处理 设备内用于污水的脱氮处理或一个处理设备用于污水的脱氮脱磷处理。当 污水须经过厌氧处理及需氧处理时，还是把载体返回到需氧处理池而把污 水返回厌氧处理池为好。当载体和污水分开返回时，抽吸能力要高。而 且，作为设置在需氧处理池流出口端头一个的转换泵，可以采用一种空气 提升泵，一种非闭合涡流式泵或一种单轴螺旋泵以避免载体及生物膜破 裂。通过泵输送的液量最好根据频率控制以改变马达转速的方法随意转 变。
在输送载体和污水过程中，可以适当使用能够输送载体和污水又不破 坏载体和生物膜的设备而不使用泵。还有，如公开在《日本待审定专利公 开》的JP-A-5-261393案例中，载体分离设备例如水力旋流器和转筒筛可以 设置在输送载体的管道内，以便把液体输送到在先步骤的一些处理装置内， 而把载体输送到需氧处理池。本发明需氧处理方法和处理池可应用于例如 一种循环型硝化脱氮方法中需氧处理工艺和使用此方法装置的需氧处理 池，在此方法中无氧工序、需氧工序和沉淀工序连续进行，而把污水从需 氧工序循环到无氧工序，在将沉淀工序中沉淀下来的污泥再回到无氧工 序，或者应用于在脱氮脱磷活性污泥法中需氧处理工艺和使用此方法装置 的需氧处理池，在此方法中厌氧工序、无氧工序、需氧工序和沉淀工序连 续进行，而将在沉淀工序中沉淀下来污泥再回到厌氧工序中去。
在本发明中至少有一种水下搅动式曝气装置要配备在需氧处理池内。 当处理池在其纵向垂直截面为矩形时，使用的是多个水下搅动式曝气装 置，处理池内液体搅动均匀以保证液流遍布整个处理池。下一步，通过把 空气供给水下搅动式曝气装置，在需氧条件下处理池内部就能均匀保持 住，从而大大减少对维修和定期检查的需要。在本发明中使用的那种具有 微生物固定在其上的载体最好以颗粒形式并以例如砂子、活性炭、聚氨酯 泡沫、聚乙烯醇、聚丙烯、聚乙烯、聚乙二醇和纤维素制成。但是，在本 发明中，具有微生物在其上的载体并不限于由上述材料制成的载体。载体 的表观比重其数值最好比要处理液体(污水)略大些，如约1.02。一种 粘结固定的方法一般都可用来作为在载体上固定微生物的方法。裹夹固定 的方法也可以采用。较好的方法是，在需氧处理池流出端设置一个防备载 体外流的工具，其包括一多孔构件例如一张网、一个格栅、一块穿孔板， 一种楔形的铁丝筛网或类似物以防载体外流。
根据本发明的另一种实施方式，在利用具有微生物固定其上的能漂流 的载体的一个需氧深池中设置一个向上排出的水下机械搅动式曝气装置， 它有一个排出口装设在曝气池内污水深度的中间位置，而曝气装置的抽吸 口和池底表面则通过导管连接。在深曝气池内设置许多水下搅动式曝气装 置，就把这些装置按曝气池纵向单排或多排排列。曝气池的底部可以向导 管的抽吸口倾斜使得载体容易移动。 本发明的操作
本发明使用具有优良搅动性能的水下搅动式曝气装置，在需氧处理池 内通过均匀搅拌污水可以显著地避免载体分布不均匀，不必往需氧处理池 添加进额外载体，此额外载体相当于集聚在需氧处理池底并不起什么作用 的载体。再则，本发明在需氧处理池内使用水下搅动式曝气装置，比起采 用微细气泡的传统全曝气式装置来说，空气扩散器械的氧溶解效率并不因 空气扩散器械堵塞的时间而降低，故而需氧处理池的处理性能是高的。再 就是曝气装置的维护保养问题，就不需要去做清除载体的繁重工作。