申请日1995.08.03
公开(公告)日2002.05.01
IPC分类号C02F3/30; B01D53/84; C02F1/44; C02F3/06; C02F3/10
摘要
本发明提供了一种废水处理装置，它能够处理高浓度的含有含氮和表面活性剂的长效化学物质，同时还带有少量废气的废水，而且该装置结构简单。该装置包括一个第一生物反应器，它包括一个带有引入被处理废水的进水管和一个曝气部件的下层区域，以及一个装填有1，1-二氯乙烯填料的上层区域;该装置还包括一个第二生物反应器，它有一个装填有炭和碳酸钙填料的填料装填区域;该装置还有一个将第一生物反应器的最高层区域中产生的废气引入上述填料装填区域的废气输送扩散管。被处理的废水在下层区域接受厌氧处理，在上层区域既接受好氧处理又接受厌氧处理。此外，在第二生物反应器，对被处理水再进行好氧处理，与此同时，对来自第一生物反应器的废气也进行好氧处理。
権利要求書
1.一种废水处理的装置，包括：
一个第一生物反应器，它包括一个具有引入被处理废水的进 水管和一个曝气部件的下层区域，以及一个装填有1，1-二氯乙烯 填料的上层区域;
一个用来控制位于第一生物反应器下层区域的曝气部件的运 行和停止的曝气控制部件;以及
一个第二生物反应器，它包括一个使被处理水从第一生物反应 器引入其中的接触循环区域，和一个为接触循环区域曝气的曝气 扩散器，上述接触循环区域装填有炭和碳酸钙填料。
2.如权利要求1所述的废水处理装置。进一步包括：
一个设置在第一生物反应器上层区域中，1，1-二氯乙烯填料 之上的膜过滤器。
3.如权利要求1所述的废水处理装置，进一步包括：
一个将第一生物反应器最高层区域中的废气引入到第二生物 反应器接触循环区域的废气输送扩散器。
4.如权利要求1所述的废水处理装置，其特征在于该第一生 物反应器在其上层区域和下层区域之间设置有一个隔板，以便抑 制上层和下层区域间的对流。
5.如权利要求1所述的废水处理装置，进一步包括：
一个设置在第一生物反应器上层区域中的，为上层区域提供 空气的供气搅拌部件;以及
一个控制供气搅拌部件在高和低水平运行的控制部件。
6.如权利要求4所述的废水处理装置，进一步包括：
一个设置在第一生物反应器上层区域的，为该上层区域提供 空气的供气搅拌部件;以及
一个控制供气搅拌部件运行到高和低水平的控制部件。
7.一种废水处理方法，包括以下步骤：
借助于一个进水管将待处理废水引入第一生物反应器的下层 区域，在该下层区域进行厌氧处理，然后将被处理水引入第一生 物反应器的上层区域;
启动和关闭设置在第一生物反应器下层区域的曝气部件，以便 暂时产生一个厌氧和好氧微生物都存在于混合液中的微生物环境， 并在这种混合微生物的环境中对水进行处理;以及
将被处理的水从第一生物反应器引入到第二生物反应器，使 被引入的水进入第二生物反应器的接触循环区域，从而使水与装 填在接触循环区域中的炭和碳酸钙填料相接触。
8.如权利要求7所述的废水处理方法，其特征在于通过在第 一生物反应器的上层区域持续不断地通入空气，使被处理水循环 流动，以便通过膜过滤器，并且穿过该膜过滤器将附近的水引入 第二生物反应器。
9.如权利要求7所述的废水处理方法，其特征在于将废气引 入第一生物反应器的最高层区域，与在第一生物反应器废水处理 过程中产生的气体相混合，生成的气体混合物被引入第二生物反 应器中，从而在处理废水的同时对废气进行了处理。
10.一种废水处理装置，包括：
一个第一生物反应器，该反应器有一个装填有炭和塑料填料 的第一上层浸湿区域，废气从下面穿过该区域向上流动，和一个装 填有1，1-二氯乙烯填料的第一下层浸没区域，一个设置在1，1- 二氯乙烯填料附近的供气搅拌部件，以及一个设置在1，1-二氯乙 烯填料下面的输送被处理废水的引水管和一个污泥剥离扩散器;
一个第二生物反应器，该反应器有一个装填有炭和塑料填料 的第二上层浸湿区域，废气从下面穿过该区域向上流动，一个装 填有炭和碳酸钙矿物质的第二下层浸没区域，以及一个将废水从 第一生物反应器的第一下层浸没区域引入第二下层浸没区域的引 水部件;
一个反硝化池，该池有一个将废水从第二生物反应器的第二 下层浸没区域引入池中的引水部件，以及一个使引入的废水循环 的循环部件;
一个第三生物反应器，该反应器有一个里面装填着炭和塑料 填料的第三上层浸湿区域，废气由下至上地穿过该区域，一个里 面装填着炭和碳酸钙矿物质的第三下层浸没区域，以及一个将废 水从反硝化池引入第三下层浸没区域的引水部件;
一个沉淀池，在该池中，来自第三生物反应器的第三浸没区域 的废水在该池中被分离成固体和液体，上层清液从沉淀池中排出。 该沉淀池有一个污泥回流部件，它将固-液分离沉淀出的污泥回流 到该第一生物反应器的第一上层浸湿区域，该第二生物反应器的 第二上层浸湿区域，以及该第三生物反应器的第三上层浸湿区域。
11.如权利要求10所述的废水处理装置，进一步包括一个膜 过滤器，它设置在第一生物反应器的第一浸没区域中的1，1-二氯 乙烯填料的上面，以及一个膜过滤器的扩散管，它设置在膜过滤 器与1，1-二氯乙烯填料之间。
12.如权利要求10所述的废水处理装置，其特征在于炭和碳 酸钙矿物质装填在反硝化池中。
13.如权利要求10所述的废水处理装置，其特征在于第二生 物反应器的第二下层浸没区域有一个供气搅拌部件，该装置进一 步包括一个控制第一和第二生物反应器中供气搅拌部件运行功率 的供气控制部件。
说明书
采用微生物处理废水及废气的装置和方法
本发明涉及一种废水处理方法和装置，其中用好氧和厌氧微 生物对废水进行处理，同时还能对废气进行处理，以便使得对含 氮的长效化学物质和氮化合物的处理能达到一个高的标准。
通常，为了在工厂内处理废水，根据废水水质采用了各种各 样的处理工艺。在某些情况下，采用化学处理工艺包括中和，反 应和絮凝工艺。在其它情况下，采用生物处理工艺，包括生物膜， 催化氧化，活性污泥，特殊的生物处理，以及厌氧处理工艺。在 另外一些情况下，采用的物理处理工艺，包括沉淀，过滤，吸附， 浮选，以及膜处理工艺。此外，已知采用一些传统工艺相结合的 方法来处理高浓度的有毒废水(见日本专利申请公开号H1-95000和 S64-43306)。
在1993年8月，日本环境机构的水质司制定了关于氮(总氮)和 磷的一个环境质量标准和排放标准。因此，在水污染控制法下， 对排水中氮(下文氮指的就是总氮)和磷的规定就生效了。
早期，流出液或废水中氮和磷受更严格的县标准的规定， 这些标准由任何个别的自制体执行。
可以预料得到，在水污染控制法下，将会严格执行对水流的 氮和磷的控制。因此，特别是对含有大量氮的废水，如半导体厂 和液晶厂的废显色液处理来说，就需要有一种废显色剂处理装置， 它不仅要能够处理废术的氮，而且还要高效并经济。
更具体地说，需要这样一种废水处理装置，它能在一个生物 反应器中处理废水，不仅能处理显色液中的TMAH(氢氧化四甲铵) 和BOD(生物耗氧量)，而且还能将液体中的氮处理到一定程度。至 于特殊的废显色剂，需要这样一个废水处理装置，它能够处理废 显色剂中所含的高浓度的TMAH，BOD，氮，和表面活性剂(表面活 性试剂)。
然而，以前各种传统的废水处理方法都仅仅试图处理TMAH， 它们中没有一种方法涉及经济而合理地处理氮和/或表面活性剂。
图9表示了一个传统的废水处理装置，它能够处理氮和表面活 性剂，图11A是一个传统废水处理装置的工艺流程图。该装置包括 一个用厌氧微生物处理废水的厌氧池，两个用好氧微生物处理废 水的好氧池，一个沉淀和一个过滤池。如图11A所示的废水处理装 置是按这样的顺序运行的，即流入的含有显色液的废水首先在厌 氧池中进行厌氧处理，然后在好氧池中进行好氧处理，接下来在 第二好氧池中进行催化氧化处理，在沉淀池中对废水中的污泥进 行沉淀，然后上述处理后的废水在过滤池中进行过滤。
此外，图12表示了另一种传统的废水处理装置。该装置包括 (1)用处理TMAH和氮化合物的一个厌氧池140和一个曝气池(好氧池) 141，(2)一个用于处理表面活性剂的催化氧化池(曝气池)143，(3) 一个反硝化池144和一个再曝气池145，(4)一个用于处理SS(悬浮 固体)的过滤塔148和(5)一个用于处理颜料组分的活性炭吸附塔 149。该废水处理装置包含的处理池数要多于图9所示的处理装置， 以便满足氮的规定(规定值：最大为120ppm)。图12所示的废水处 理装置与图9所示的废水处理装置相同之处在于，它也包括一个厌 氧池140，一个好氧池(曝气池)141，一个好氧池(催化氧化池)143， 和一个第二沉淀池146。另一方面，图12所示的废水处理装置与 图9所示的废水处理装置的不同之处在于，前者包括一个第一沉淀 池142，反硝化池，再曝气池145，一个槽147，一个快滤塔148和 一个活性炭吸附塔149。因此，图12所示的废水处理装置比图9所 示的废水处理装置多5个处理池。该废水处理装置处理废水的流程 如下。首先，在厌氧池140内对含有显色剂的流入废水进行厌氧处 理，接着，在好氧池141内进行好氧处理，然后在好氧池143中进 行催化—氧化处理。此外，第一沉淀池142通过将污泥回流到好氧 池141起到了加速好氧池141中好氧处理的作用。好氧池143中的待 处理水被引入到反硝化池144中进行反硝化处理。来自反硝化池 144的待处理水再进行曝气处理，然后被引入第二沉淀池146。污 泥从该沉淀池146回流到再曝气池145。然后，将来自于第二沉淀 池146的待处理水引入槽147中，进一步再引入到快速过滤塔148中。 经过快速过滤塔148过滤的待处理水被引入活性碳吸附塔149中用 活性炭进行处理。因此，该废水处理装置能够比图9所示的废水处 理装置更有效地处理废水。
然而，上述图9所示的已有技术的废水处理装置需要相当多数 量的处理池，包括厌氧池好氧池和作为好氧池的催化氧化池，沉 淀池和过滤池，更不用说图12所示的传统废水处理装置了，因此， 该装置不能说是一种经济而又合理的废水处理装置。
过去，在许多工业企业和研究实验室，含有氮的长效化学物 质的处理与废气处理都是分别考虑的。
图10和图14通过举例的方式用图来表示传统的废气处理装置 的构造。这种废气处理装置的构造是这样的，废气被引入到一个 装有塑料填料的池中，借助一个循环泵，将泵送的水喷淋到塑料 填料填充池中。当在塑料填料填充池内用水喷淋塑料填料，使气 /液相接触时，便可除掉废气中不想要的组分，然后得到的处理后 的气体向上流动。
此外，如图14所示，如果采用三个单元的如图10所用的废气 处理装置，能够处理三倍数量的废气。图10和图14所示的废气处 理装置能够有效地处理从酸产生的废气，但是不能有效地处理含 有机物的废气。图13表示了一种用于含有有机物质的废气的废气 处理装置。该处理装置总共包含六个活性炭吸附塔151。每两个并 联相连的活性炭吸附塔151中的一个作为备用件。该活性炭吸附塔 151用来吸附有机物质。在对有机物的吸附饱和后，替换上备用的 吸附塔。当备用吸附塔运行时，用蒸汽除去活性炭所吸附的饱和 的有机物质。这就是为什么要设置备用吸附塔的原因。
此外，已研究出另一种废气处理装置(日本实用新型公开H2-) 61424)。然而，该装置的目的仅仅是用来处理废气，而不是用来 既处理废气，又同时处理废水。另外，这个装置所要处理的气体 不是含有有机物的废气，而是含氮氧化物的废气。此外，该装置 主要使用活性污泥来处理废气，而没有任何在过滤器内形成生物 膜的想法。它没有除去废水中颜料组分的功能。而且，在日本专 利公开H4-305287中描述了另一种废水处理装置。在该装置中， 生物反应器内设置了一个膜过滤器。然而，该装置没有一个用于 实现作为膜过滤器和1，1-二氯乙烯处理过程的预处理的三维(空 间)的厌氧处理的结构。已经公开了一种废水处理的反硝化池(见 日本实用新型申请公开H2-21000)，以及一种处理含氮化合物废水 的方法(见日本专利申请公开S53-35251)。然而，作为一个总的废 水处理系统，它们都不能既处理废气又处理废水。
用这种方式，至今废水只能用废水处理装置进行处理，而废气 处理与废水处理是分离的，只能用废气处理装置进行处理，例如 用洗涤、活性炭吸附或燃烧系统处理。
然而，在过去将废水处理装置和废气处理装置分别考虑，提 出一个问题，因为这会引起生产设备和/或研究实验室里设备效率 减小。
当含有长效化学物质包括氮的废水浓度很高时，需要对废水 进行稀释，为了进行稀释，构成废水处理装置的各个池，如好氧 池和沉淀池就要体积大。这样就增加了初始费用。
对于与生产相关的来自生产装置内部的生产过程使用的化学 物质产生(例如，有机溶剂)的废气处理和来自废水处理设备方面 的臭气体的处理来说，各种各样的处理系统都是适用的，包括用 化学物质，和/或水流的洗涤系统，使用活性炭的吸附系统，以及 燃烧系统。然而这些系统在初始费用，运行费用，管理和安装所 需空间方面存在许多问题。特别是，在活性炭吸附塔中，由于活 性炭的提取和其再生需要在不同的地方进行，所以它存在着运行 费用相当高的问题。此外，如果有大量的废气需要处理，那么又 会产生另一个问题，即运行费用是相当大的。
尤其是，半导体厂和液晶厂有时会面对邻近的人们的报怨， 这种报怨是出自生产厂产生的臭气，即使当这种臭气只有很少的 一点不会引出法律问题时也是一样。在这种情况下，应当安装一 个用于臭气处理装置，但是这又产生了一个问题，为了这一点排 出的臭气，建造一个全规模的臭气处理装置是不经济的，因为这 将花费过多的费用，包括基建费，维修费和管理费。
更特别的是，来自半导体厂或液晶厂的高浓度的有毒排出液， 是一种含有显色液的废水，它含有2000-10000ppm的氢氧化四甲 铵(下文简称为“TMAH”)，这是一种具有生物毒性的物质。除了 TMAH以外，还含有各种表面活性剂。如它的分子式表明的那样， TMAH是一种含有碳、氢、氮和氧的化合物。在执行修订的水污染 控制法的过程中，随着对氮的控制，针对要处理的水中存在的氮 化合物，就需要一种合理而经济的处理氮的方法。任何一个用于 反硝化的厌氧过程都不可避免地会放出臭气。因此，强烈需要对 这种臭气进行高效的处理。
如前面所述，在半导体厂和/或液晶厂，从当地环境保护来看， 要被处理的废水中表面活性剂引起的任何泡沫，或废气发出的任 何臭味都给工厂周围居住的人们带来了问题。即使泡沫或发出的 臭气很少也是一样。特别是，当将任何处理过的含有表面活性剂 泡沫的水的表面水流排放到农业用水水源时，该流出液对周围地 区的人们尤其是一个大问题。此外，如果处理后的水带有颜料组 分(尤其是抗染组分)的黄色，显然是不适合排放的。
通常，在废水处理的最后阶段，对要处理的水中表面活性剂的 处理。通常是用活性炭进行处理。然而，活性炭处理存在一个问 题，由于在给定的时间周期后，碳所固有的吸附速度趋于减少， 故碳的寿命很短，需要将碳取出对其进行再生。最近，研制出了 各种生物活性炭处理装置(见日本专利申请公开号为H2-229595和 H4-260497)。然而这些装置都是用来处理具有较好水质的清洗水 用的，不是特别用来费时地处理含长效表面活性剂的废水用的。 它们都使用造价很高的颗粒状活性炭。因此，它们没有处理微量 臭气和废气的功能。
同时，使用颗粒状活性炭的传统系统还存在这样一个问题， 由于活性炭具有粒状的外形在反洗过程中，如果对反洗流速的调 节失效，可能引起大量的粒状活性炭被冲出本装置。
无论如何，使用上述这种传统的活性炭处理装置，不可能合 理而经济地处理大量含有长效和微生物可降解性很小的表面活性 剂的高浓度有毒废水，例如从半导体厂或液晶厂排出的这种废水， 其处理是相当费时的。
其原因是由于在这种生产厂所用的表面活性剂是一种微生物 可降解性特别小的化学物质，活性炭虽然开始时能进行吸附，只 能将其处理到一定程度，然后迅速地结束有效期限，再不能进行 吸附处理了。即使是使用生物活性炭的装置也是一样，由于对长 效表面活性剂传统的做法是允许其接触反应时间只有两小时，这 一接触反应时间是不够的，因此不能使长效化学物质精确而有效 地得到生物降解。
换句话说，采用传统的废水处理装置，即使使用活性碳，也 不可能更经济，更精确地处理高浓度的从上述厂排放的，含有少 量表面活性剂的长效化学物质的废水，因为处理它们需要6小时以 上。
自然，它也不可能经济地在处理废水的同时对废气进行处理。
根据某些实验，当处理高浓度的有毒废水，如废显色液而没 有稀释并按照传统的废水处理方法处理时，如果在排放点存在落 差，处理后废水中存在的微量表面活性剂会使处理后的废水产生 泡沫，即使用现代分析技术，使处理后废水中表面活性剂的值进 入安全范围也是一样。在法律上，这样做一点问题也没有。然而 生活在这一地区的人们可能会存在误解，这种废水的处理仍然不 彻底。
在已有技术中，当处理高浓度废水而没有稀释并增加微生物 浓度时，由于微生物浓度和废水的浓度两者的浓度都很高，在厌 氧处理及好氧处理过程中，曝气池会产生少量的臭气。如果处理 后的水质是水中含有明显的长效表面活性剂引起的泡沫，那么就 不能说这种处理后的水对生态系统是十分安全的，该生态系统包 括居住在良好天然环境区域的河流中的生物体，如小鱼和一种有 螺旋形外壳的“Semisulcospico-Spria libertina”，它是荧火 虫的饲料。在这种地区的生物体，通常抵抗环境变化的能力很小， 因此，当采用传统方法对高浓度有毒废水作简单处理时，它们就 不能生活在这种处理后的水中。
不稀释地处理高浓度废水会存在大量的有机分解产物，导致 处理后的水中含有微量剩余的长效表面活性剂和微量剩余的有机 物。想象得到，这就是为什么上述生物体不能生活在这种处理后 的水中的原因。
有一种已知方法，将高浓度废水稀释例如约10倍来处理。然 而，由于这样做需要一个非常大的装置，因此它是不经济的。
最近，有一种废水处理系统非常流行，它利用各种膜过滤器 来提高微生物的浓度。使用这种系统带来了膜过滤器的堵塞问题， 需要周期性地清洁过滤膜，这就增加了费用，并给维修带来了麻 烦。
如上所述，已有技术的废水处理装置存在下列(1)-(5)的问题。
(1)(i)采用厌氧池和好氧池来处理废显色剂中所含的TMAH、 BOD和氮;(ii)用催化氧化池来处理表面活性剂;(iii)用过滤池 处理SS(悬浮固体);以及(iv)用一个废气处理装置来处理令人讨 厌的恶臭气体和废气。这就意味着需要大量的处理池，即，一个 厌氧池，一个好氧池，一个催化氧化池，一个过滤池，和一个废 气处理装置，这就带来了高基建费用的问题。当在活性炭吸附塔 149，用吸附来处理颜料组分时，(参见图12)，处理池的数量还会 增加，基建费用还会加大。
(2)就废显色液处理后的水质来说，处理后的水基本上能满足 上述规定的控制值。然而，当将处理后的水排放到环境良好地区 的公共水域中去时，如果排放管与公共的表面水流之间存在落差， 由于水中含有微量长效表面活性剂，就会产生泡沫，这样就损坏 了环境的天然状况。
(3)任何传统的废水处理装置都不能处理恶臭气体和/或废气。
(4)进一步说，已有技术的处理装置的这种构造，不总是可能 保证处理后的水的水质，不对水生生物如小鱼或“Semisulcospira libertina”产生有害的影响，这些水生生物比较易受环境污染的 损害。这就提出了一个处理后的水对全球环境产生有害影响的问 题。更具体地说，对采用传统处理装置得到的处理后的水来说， 除了用大量的河水等等进行稀释以外，即使处理后的水满足规定 的控制值，并且没有法律问题，如上所述，处理后的水仍然会影 响排放点所在的未遭受环境破坏地区的生态系统，因为河水太缺 乏了，没有足够的水对处理后的水进行稀释，就象最近经常在打 算建造半导体厂和/或液晶厂所在的地区发现的那样，使有很好的 理由担心，该生态系统可能被破坏，该系统对环境的破坏是敏感 的。例如，根据一些实验结果，当未稀释地处理高浓度有毒废水 以及采用上述已有技术的废水处理装置和方法处理后的水满足规 定的控制值时，那些易受环境破坏影响的水生生物，如小鱼和“ Semisulcospira libertina”，不能全部在处理后的水中存活。
(5)废气和长效表面活性剂不能被同时处理，因此，另外再需 要一个废气处理装置。这样就产生了一个问题，仅对微量臭气的 处理，就要花费相当大的基建费和运行费。
因此，本发明的一个目的是提供一种废水处理装置和方法， 该装置和方法能够处理高浓度的含有以TMAH为代表含氮的长效化 学物质，以及也含有表面活性剂的废水;该装置和方法能够使处 理后的水对居住在良好环境水域的生态系统无害;并且该装置结 构简单，维修容易。
本发明的另一个目的是提供这样一种废水处理装置和方法， 它不仅能够如上所述处理高浓度的废水，而且同时还能处理少量 废气，使得除了得到无害的处理后的水以外，还能得到无味的处 理后的气体。
本发明的再一个目的是提供一种能够去除废水中所含颜料成 分的废水处理装置。
为了实现上述目的，本发明提供的废水处理装置包括：一个 第一生物反应器，它包括一个带有引入被处理废水的进水管和一 个曝气部件的下层区域，以及一个装填有1，1-二氯乙烯填料的上 层区域;一个用来控制位于第一生物反应器下层区域的曝气部件 的运行和停止的曝气控制部件;以及一个第二生物反应器，它包 括一个使被处理水从第一生物反应器引入其中的接触循环区域， 和一个为接触循环区域曝气的曝气扩散器，上述接触循环区域装 填有炭和碳酸钙填料。
在本发明的另一方面，提供了一种废水处理方法，包括以下步骤：
借助于一个进水管将待处理废水引入第一生物反应器的下层 区域，在该下层区域进行厌氧处理，然后将被处理水引入第一生 物反应器的上层区域;
启动和关闭设置在第一生物反应器下层区域的曝气部件，以便 暂时产生一个厌氧和好氧微生物都存在于混合液中的微生物环境， 并在这种混合微生物的环境中对水进行处理;以及
将被处理的水从第一生物反应器引入到第二生物反应器，使 被引入的水进入第二生物反应器的接触循环区域，从而使水与装 填在接触循环区域中的炭和碳酸钙填料相接触。
在本发明的另一方面，提供了一种废水处理装置，包括：
一个第一生物反应器，该反应器有一个装填有炭和塑料填料 的第一上层浸湿区域，废气从下面穿过该区域向上流动，和一个装 填有1，1-二氯乙烯填料的第一下层浸没区域，一个设置在1，1- 二氯乙烯填料附近的供气搅拌部件，以及一个设置在1，1-二氯乙 烯填料下面的输送被处理废水的引水管和一个污泥剥离扩散器;
一个第二生物反应器，该反应器有一个装填有炭和塑料填料 的第二上层浸湿区域，废气从下面穿过该区域向上流动，一个装 填有炭和碳酸钙矿物质的第二下层浸没区域，以及一个将废水从 第一生物反应器的第一下层浸没区域引入第二下层浸没区域的引 水部件;
一个反硝化池，该池有一个将废水从第二生物反应器的第二 下层浸没区域引入池中的引水部件，以及一个使引入的废水循环 的循环部件;
一个第三生物反应器，该反应器有一个里面装填着炭和塑料 填料的第三上层浸湿区域，废气由下至上地穿过该区域，一个里 面装填着炭和碳酸钙矿物质的第三下层浸没区域，以及一个将废 水从反硝化池引入第三下层浸没区域的引水部件;
一个沉淀池，在该池中，来自第三生物反应器的第三浸没区域 的废水在该池中被分离成固体和液体，上层清液从沉淀池中排出。 该沉淀池有一个污泥回流部件，它将固-液分离沉淀出的污泥回流 到该第一生物反应器的第一上层浸湿区域，该第二生物反应器的 第二上层浸湿区域，以及该第三生物反应器的第三上层浸湿区域。
在一个实施例中，将膜过滤器设置在第一生物反应器上层区 域中的1，1-二氯乙烯填料的上面。
在上述废水处理装置中，含有显色剂的废水首先被贮存在一 贮槽中至预定数量，然后被引入第一生物反应器。含有显色剂的 废水含有高浓度的TMAH，BOD，表面活性剂，氮等等。从微生物处 理的角度来考虑，该TMAH和表面活性剂都是稳定组分。
被处理的水被引入第一生物反应器的下层区域。第一生物反 应器的下层区域是一个厌氧环境。被处理水中所含的有机物，当 被引入第一生物反应器后，在厌氧区域受到厌氧微生物的消化作 用。然后，被处理水逐渐一点一点地进入第一生物反应器的下层 区域。
通常，第一生物反应器的下层区域是正规的厌氧环境，其中 生长着高浓度的厌氧生物。换句话说，在短时间的曝气以外，在 大多数时间内，第一生物反应器的下层区域是在非曝气的环境中。 因此，在第一生物反应器的下层区域，由于微生物污泥固有的沉 降性能，微生物污泥被浓缩到很高的浓度，这样浓缩后的污泥能 够维持厌氧环境。
根据实施例的方法，如果一天进行两次曝气，那么例如每次 大约10分钟，这样能够阻止厌氧污泥产生的特殊气体，并且防止 厌氧微生物污泥向上流动。在这种情况下，也就是说：第一生物 反应器的下层区域维持一个厌氧环境，使厌氧污泥不断地浓缩成 高浓度的污泥，从而使气体不允许厌氧微生物在第一生物反应器 内向上流动。
因此，含有显色剂的高浓废水，当被引入第一生物反应器后， 首先废水所含有的有机物被厌氧微生物进行处理(厌氧微生物的消 化作用)。
这一点与通常高浓度粪便的厌氧处理原理基本上相同。也就 是说，含有显色剂的废水中所含的全部有机物首先被厌氧微生物 进行分解。
经过这种厌氧处理后的废水逐渐向上流动，流到了第一生物 反应器的上层区域，上层区域装填有1，1-二氯乙烯填料，它是一 个好氧环境，被处理水被充分搅拌得使水质很均匀，然后进行好 氧处理。
用这种方法，在含有显色剂的高浓度废水中所含的所有有机物 首先被厌氧处理，然后再经历一种独特的好氧处理。这里“独特 的好氧处理”是指结合了通过微生物的浓度变化来处理，以及利 用好氧微生物和厌氧微生物的混合物来处理。因此，这种独特的 好氧处理，能够有效地分解和处理有机物。在这种独特的好氧处 理过程中，该废水很可能被厌氧微生物进行反硝化。
更具体地说，首先(i)在第一生物反应器的下层区域，废水中 所含的有机物通过厌氧微生物被消化，然后(ii)废水中所含有的 毒氮化合物(如氨氮、亚硝酸盐氮，等等)被第一生物反应器上层 区域的好氧微生物氧化(硝化)成无毒的化合物(硝酸盐氮);然后 (iii)废水被第一生物反应器上层区域中的厌氧微生物进行反硝化。 以上列举的功能(i)，(ii)和(iii)是第一生物反应器中微生物的 主要功能。
被处理的废水经过上述(i)、(ii)、(iii)过程后已经改变了 结构，不容易堵塞膜过滤器。然而，如果在膜过滤器的下面设置 一个用空气清洁该膜表面的滤膜扩散器，将会可能有效地避免膜 过滤器的堵塞。该膜过滤器被用在废水处理装置中，它不仅能够 过滤掉有机物，聚合物如蛋白质，而且还能过滤掉比较小的微生 物如病毒。由于膜过滤器的连续过滤运行，使得具有膜过滤器的 装置能稳定地传送出处理后的水。因此，采用这种结构，能够提 高装置的废水处理能力。换句话说，根据本实施例，通过膜过滤 器的连续过滤过程，连续不断地得到了处理后的水，而不是通过 从沉淀过程输送上层清水得到的处理后水。这样做增加了处理能 力。
接下来，无论该装置是否有膜过滤器，将被处理的水引入到 第二生物反应器中，在第二生物反应器中，利用在炭和碳酸钙填 料表面和内部繁殖的微生物对废水进行好氧处理，上述炭和碳酸 钙填料装填在接触循环区域。附着在第二生物反应器的接触循环 区域中的炭上的微生物从废水中的有机物中摄取营养生长繁殖。 炭是具有多个小孔的多孔性物质。多个细小的孔构成了从几微米 到几百微米不同孔径范围的组合体。因此，炭为各种微生物的生 长提供了方便的入口。各种直径的孔使微生物选择适于它们繁殖 的孔。进一步，在活性炭的内部形成了生物膜层，炭内部形成的 生物膜层将化学物质吸附在其上，例如长效表面活性剂，这些化 学物质通常是难于生物降解的。采用这种方法，即使是这样的化 学物质也能被生物降解。
随后，在具有生长在接触循环区域的炭(Charcoal)上的微生 物膜存在的情况下，通过循环供气搅拌装置使被处理水与活性炭 不断地进行循环接触。因此，有机物如长效表面活性剂能够被催 化降解并处理到很高的标准。
最可能生长在炭上的微生物包括细菌、真菌、放线菌属、藻类 和光合细菌。据报导，碳有每克200m2的表面积(出处：Zenkoku Mokutan kyokai即，日本活性炭协会)。因此，在第二生物反应 器中，形成的生物膜层，与第二生物反应器中没有炭时形成的生 物膜层相比，前者形成的生物膜层特别宽。这将使第二生物反应 器具有特别高的对有机物处理能力。
在第二生物反应器中，大量的繁殖在接触循环区域的碳上的 微生物用两种方式发挥作用，即，第一，炭吸附待处理的物质， 第二，在炭内部形成的生物膜层对被处理水中含有的长效表面活 性剂等等进行生物处理。
与此同时，装填在接触循环区域中的碳酸钙填料使各种类型 的微生物生长在它上面，这些微生物从待处理废水中的有机物中 摄取营养，此外，碳酸钙填料可用来中和被处理水的PH值，在亚 硝酸盐氮和硝酸盐氮的影响下，废水的PH值已变成酸性，由于被 处理废水中所含的氮化合物被不断处理，亚硝酸盐氮和硝酸盐氮 的含量成比例的增加。
如上所述，本发明的特征之一是在第一生物反应器的上层区 域，在很短的时间里，生物反应器内部的部分区域从好氧环境变 成了厌氧环境。
更具体地说，生物膜深处存在的厌氧微生物脱落下来，通过这 种脱落过程，从生物膜污泥的絮体中得到了厌氧污泥，这样做可 能在第一生物反应器的上层区域迅速地产生局部厌氧环境。这样 在第一生物反应器的上层区域就迅速生成了一个好氧微生物和厌 氧微生物联合存在的环境。在这种好氧微生物和厌氧微生物共存 的环境中对废水进行处理。特别是，强制取出在生物膜深处的厌 氧微生物，使其与被处理的废水相接触。
因此，根据本发明，在短时间内，能够有效地利用生物反应 器内生存的厌氧微生物。
从以上描述可以明显地看到，本发明提供的废水处理装置能 够处理高浓度的含有以TMAH为代表的含氮的长效化学物质，以及 含有表面活性剂的流出液，该装置能够得到对居住在良好环境水 域的生态系统无害的处理后水;并且该装置结构简单，维修容易。
作为一个一般性的问题，在厌氧生物处理过程中会产生臭气。 传统的做法是在有臭气产生的情况下，除了废水处理装置以外， 另外再需要一个除臭气的装置。在许多工业设施和研究所里，当 存在待处理的酸性废气和含有有机溶剂的也要处理有机废气时， 需要用单独的废气处理装置对各种废气进行处理。
为了解决这个问题，根据本发明的实施例，设置一个废气引 入扩散器，它将第一生物反应器最高层区域的废气引导到第二生 物反应器的接触循环区域。在这种情况下，从废气引入扩散管排 出的废气随机地越过接触循环区域中的生物膜表面，接触循环区 域装填有形状不定的炭和形状不定的碳酸钙填料，废气由此被生 物膜进行微生物处理。也就是说，该废气是依据它们与生物膜相 接触而被处理的，该生物膜是由繁殖在炭/碳酸钙填料上的微生物 构成的。换句话说，无论是从具有厌氧处理功能的下层区域产生 的微量臭气，还是来自生产厂的废气都能被生长的微生物处理掉， 这些微生物从第一生物反应器中的被处理废水中存在的有机物质 中摄取营养物。因此，与已有技术的装置相比，既能处理废水又 能处理废气的处理装置的结构能够特别简单。进一步说，通过这 样的设计，将外部产生的废气引入最高层区域，就可能处理来自 外部污染源的废气。
废气的有机组分可用作微生物的营养物。这就提供了一个次 生优点，长效表面活性剂能够用来提高装置的微生物处理能力。
简要地说，本发明的主要特征在于下面列举的(i)-(v)点。
(i)第一生物反应器包括一个上层区域和下层区域。装填有1， 1-二氯乙烯填料的该上层区域通常是好氧环境，该下层区域只在 很短的时间内是好氧环境，而在大部分时间都是厌氧环境。
(ii)通过来自第一生物反应器下层区域的扩散管产生的曝气， 使污泥从第一生物反应器的上层区域的1，1-二氯乙烯填料上脱落 下来，从而用附着并生长在1，1-二氯乙烯填料上的污泥群体内存 在的厌氧细菌来促进反硝化过程。也就是说，通过创造一个在混 合物中厌氧和好氧微生物暂时同时存在的环境，有可能在用好氧 微生物对TMAH进行微生物处理的同时，利用厌氧微生物对氮化合 物、TMAH的分解产物进行微生物处理。
在本发明中，在一个生物反应器内好氧和厌氧环境，在浓度 上，在三维(空间)随时间而变化，从而使表示微生物浓度的MLSS (混合物中的悬浮固体)有一个变化。
在本发明中，将1，1-二氯乙烯填料装填在第一生物反应器的 上层区域，以尽可能地促进微生物在1，1-二氯乙烯填料上繁殖， 从而，在第一生物反应器内的微生物浓度能大大提高。围绕1，1- 二氯乙烯填料中心的区域，微生物明显地吸附在其上，它一直都 保持着厌氧状态，因此，如果停止对生物反应器进行空气曝气，随 着时间的流逝，第一生物反应器内的环境，在位于第一生物反应 器中心区域的厌氧微生物的影响下，很快地向厌氧环境转化。在 用1，1-二氯乙烯填充第一生物反应器的情况下，有可能人工地创 造一个曝气环境和非曝气环境，从而更迅速而准确地得到一个好 氧环境和/或厌氧环境。
特别是，在借助扩散器对第一生物反应器的下层区域进行的 曝气刚刚停止之前，因此通常曝气多两倍量的空气使附着在上层 区域1，1-二氯乙烯填料上的污泥群体从填料上脱落下来，从而迅 速地为反硝化创造一个厌氧环境。
此外，在曝气开始时，通过位于第一生物反应器下层区域上 的空气扩散器，通入通常空气量两倍的空气，以便剥落并破碎附 着在1，1-二氯乙烯填料上的微生物。这样做就可能创造一个好氧 和厌氧微生物联合存在于流体流动区域的状况。生物膜脱落的结 果，使流体流动区域的微生物浓度增加了，从而也增加了对TMAH 和氮化合物的处理能力。此外，通过创造好氧和厌氧环境，有可 能利用多种多样的厌氧和好氧微生物，更精确更综合地处理待处 理的废水或含显色剂的废水。
(iii)第二生物反应器中交替堆积着炭和碳酸钙填料，使各种 微生物在炭和碳酸钙填料上繁殖。因此，在第一生物反应器中所 含的TMAH和氮化合物，已经被处理到一定程度的被处理水，在第 二生物反应器中进行深度处理(处理项目包括TMAH、表面活性剂、 BOD和SS)。
来自TMAH的氮化合物被微生物降解后生成氨氮，然后是亚硝 酸盐氮，亚硝酸盐氮又被氧化成硝酸盐氮。碳酸钙矿物质可用来 中和要被处理水，随着硝酸盐氮成比例地增加，要被处理水的PH 值降低了。
过去，来自生产装置的无机酸废气很难用微生物法进行处理。 然而，当将这种气体与第一生物反应器产生的有机臭气相混合时， 生成的混合气体能很容易被微生物处理。也就是说，当来自无机 酸的废气与第一生物反应器中产生的有机臭气相混合时，能够改 变无机酸的构成，从而使无机酸能在第二生物反应器中被处理。
(iv)无论是废水还是废气都能在第二生物反应器中处理。因 此，该装置可以用作废水和废气的联合处理。这样做明显地节省 了基本投资。
本发明提供了一种独特的三维(空间)的生物反应器结构，这 种结构使得可能根据处理进程建立厌氧区域和好氧区域(在厌氧区 域中产生了部分好氧区域)。因此，在一个生物反应器中，在下层 区域，能够用厌氧微生物降解有机物质;在该反应器的上层区域， 用好氧微生物对氮化合物进行硝化;脱离掉的厌氧微生物对总氮 进行反硝化。这种三维(空间)结构的装置能够有效地节省设备空 间。
(v)高浓度的有机废水在第一生物反应器的下层被厌氧微生物 降解;此外，还在厌氧微生物和好氧微生物联合存在的环境中处 理废水，以便准确地减少夹带的有机物质。随后，运行该膜过滤 器，以连续不断地提供过滤后的水。
当在第一生物反应器中加入营养物和氢供体时，该营养物质 将会促进厌氧和好氧微生物的繁殖，从而提高废水处理的效率。 加入氢供体能够提高反硝化的处理效率。根据其中一个实施例， 利用半导体厂或液晶厂大量使用的废异丙醇(下文称作IPA)作为上 述氢供体。这样做能够促成有效地利用资源。通常，经常使用甲 醇，但是使用废IPA来代替新鲜的甲醇是很经济的。
在一个实施例中，在第一生物反应器的上层区域和下层区域 之间有一隔板，以便抑制上层和下层区域间的液体对流。这将加 强上层区域和下层区域的相互独立性，从而改进上层区域的微生 物处理效率，也改进了下层区域的微生物处理效率。
在一个实施例中，废水处理装置进一步还包括一个供气搅拌 部件，它设置在第一生物反应器的上层区域，为上层区域提供空 气;以及一个控制供气搅拌部件运行到高档和低档的控制部件。 因此，第一生物反应器的上层区域能够随意地控制成或是好氧环 境，或是厌氧环境。因此，供气搅拌部件的运行状况可以设定在 低档，与剥落附着在1，1-二氯乙烯填料上的生物膜的过程相同步， 当不进行剥落生物膜的运行时，可以设定在高档，由此可提高上 层区域的微生物处理能力。
如果第二生物反应器的接触循环区域设置一个使被处理水循 环用的供气搅拌部件，以及一个向接触循环区域的填料提供空气 用的供气搅拌部件，将会改善第二生物反应器接触循环区域的微 生物处理效率。进一步，使第一生物反应器最高层区域的废气从 填料供气搅拌部件，通到接触循环区域的填料中，这样做不仅可 能有效地处理废水，而且还能有效地处理废气。
当膜过滤器设置在第一生物反应器上层区域的1，1-二氯乙烯 填料上时，被处理废水既经历了第一生物反应器下层区域的微生 物厌氧处理，又经历了第一生物反应器上层区域的微生物好氧处 理后，才能到达膜过滤器。这样就提供了膜过滤器不易堵塞的优 点。当将供气部件设置在膜过滤器与1，1-二氯乙烯填料之间时， 供气部件提供的空气使得膜过滤器非常不易堵塞。
本发明还提供了一种废水处理方法，该方法包括以下步骤： 借助于一个进水管将待处理废水引入第一生物反应器的下层区域， 在该下层区域进行厌氧处理，然后将被处理水引入第一生物反应 器的上层区域;启动和关闭设置在第一生物反应器下层区域的曝 气部件，以便暂时产生一个厌氧和好氧微生物都存在于混合液中 的微生物环境，在这种混合微生物的环境中对水进行处理;将被 处理水从第一生物反应器引入第二生物反应器，使要被引入的水 进入第二生物反应器的接触循环区域，从而使水与装填在接触循 环区域中的炭和碳酸钙填料相接触。
在本发明的废水处理方法中，借助于进水管将要被处理的废 水引入第一生物反应器的下层区域;设置在第一生物反应器下层 区域的曝气部件用来控制它的运行和停止运行;该要被处理的废 水从第一生物反应器引入第二生物反应器;然后，将被处理的废 水引入第二生物反应器的接触循环区域，使要被处理的废水与在 接触循环区域的炭和碳酸钙相接触;借助于曝气扩散器对接触循 环区域进行曝气。
因此，本发明的废水处理方法是，在第一生物反应器的下层 区域，对要被处理的废水进行厌氧处理，然后，间歇地运行曝气 部件，以防止由于下层区域厌氧微生物的作用而产生的气体，同 时，剥离并破碎附着在第一生物反应器上层区域中的1，1-二氯乙 烯填料上的微生物膜，以促进内部厌氧微生物与被处理废水之间 的接触。因此，在第一生物反应器中。该废水在下层区域是用厌 氧微生物进行生物处理，而在上层区域，暂时创造一种厌氧和好 氧微生物同时存在的环境，以便在上层区域，既用好氧微生物， 又用厌氧微生物对废水进行微生物处理。
因此，与任何一种采用单个的厌氧池和好氧池处理废水的传 统方法相比，本方法和装置结构和工艺都简单。此外，在第二生 物反应器中，来自第一生物反应器的微生物处理后的水中含有的 长效物质，如表面活性剂被各种微生物好氧地处理到很高的水质 标准，上述各种微生物是附着在炭和碳酸钙上生长的各种微生物， 更加特别的是，在炭上生长的微生物群体。
因此，本发明提供了这样一种废水处理方法，该方法能够处 理高浓度的含有以TMAH为代表的含氮的长效化学物质，以及含有 表面活性剂的流出液，该方法还能准确地生产出对居住在良好环 境水域的生态系统无害的处理后水;该方法还能采用结构简单且 维修容易的处理装置来处理废水。
尤其是，在第一生物反应器中，微量的TMAH，BOD，SS和较长 效表面活性剂被微生物膜处理，并将有生物毒性的微量氨氮和亚 硝酸盐氮进一步处理成无害的硝酸盐氮。在第二生物反应器中， 被处理水，也就是废水循环流动，使废水重复地与形成微生物膜 的炭和碳酸钙相接触，这样可能通过对微量的如TMAH和表面活性 剂的催化分解，将其处理到很高的水质标准。
在本发明的一个实施例中，通过在第一生物反应器的上层区 域不断地输送空气，使被处理水循环流动，使其穿过膜过滤器， 从而使水穿过该膜过滤器而被引入第二生物反应器中。
根据该实施例，被处理的废水穿过膜过滤器被过滤，这样通 过膜过滤器连续地对废水进行过滤，就可能不断地将被处理水引 入第二生物反应器。因此，根据本发明，这种方法能够提高废水 处理能力。换句话说，根据本发明，通过膜过滤器的连续过滤过 程，能够不断地得到处理后的水，而不是通过沉淀过程提供的上 层清液获得处理后的水。这样做提高了处理能力。
在本发明的一个实施例，将废气引入第一生物反应器的最高 层区域，与在第一生物反应器废水处理过程中产生的气体相混合， 生成的混合气体被引入第二生物反应器，从而使废气与废水同时 得到处理。
在本发明的废水处理方法中，如果在第一生物反应器中加入 营养物和氢供体，通过营养物的加入能够增加厌氧和好氧微生物 的繁殖，从而改善废水处理效率。加入氢供体能够改善反硝化过 程效率。
在本发明的废水处理方法中。在第一生物反应器的上层和下 层区域之间，设置了一个隔板，从而抑制两区域间的液体对流， 彼此间相互独立的上层和下层区域、确实能够提高这两个区域中 的微生物处理效率。
在本发明的废水处理方法中，如果通过一个设置在上层区域 的供气搅拌部件，向第一生物反应器的上层区域输送空气的话， 用控制部件控制供气搅拌部件在高档和低档下运行，可将第一生 物反应器的上层区域随意地控制到或好氧环境，或厌氧环境。例 如，将供气搅拌部件的运行状况设定在低档，与剥落附着在1，1 -二氯乙烯填料上的微生物膜的过程相同步，当不进行剥落微生物 膜的过程时，再设定在高档，从而能够提高上层区域的微生物处 理能力。
本发明克服了传统废水处理和废气处理装置的缺点，既能够 有效地处理废水达到高的标准，又能够有效地处理废气达到高的 标准。同时，本发明还能节省基本投资和节省管理费用。
本发明还提供了一种废水处理装置，包括：一个具有第一上 层浸湿区域的第一生物反应器，在该第一上层浸湿区域中装填有炭和 塑料填料，废气穿过第一浸湿区域从下向上流动，第一生物反应 器还有一个第一下层浸没区域，该区域中装填着1，1-二氯乙烯填 料，在1，1-二氯乙烯填料旁边设置了一个供气搅拌部件，以及一 个设置在1，1-二氯乙烯填料下面的输送被处理废水的进水管和一 个污泥剥离扩散器;该装置还包括一个具有第二上层浸湿区域的 第二生物反应器，该第二浸湿区域中装填有炭和塑料填料，废气 穿过该区域，从下向上流动，第二生物反应器还有一个第二下层 浸没区域，该区域装填有炭和碳酸钙矿物质，以及一个将废水从 第一生物反应器的第一下层浸没区域引入第二下层浸没区域的引 水部件;该装置还包括一个反硝化池，该反硝化池有一个将废水 从第二生物反应器的第二下层浸没区域引入池中的引水部件，以 及一个使引入的废水循环的循环部件;该装置还包括一个第三生 物反应器，该第三生物反应器有一个里面装填着炭和塑料填料的 第三上层浸湿区域，废气由下至上地穿过该区域，还有一个里面 装填着炭和碳酸钙矿物质的第三下层浸没区域，以及一个将废水 从反硝化池引入第三下层浸没区域的引水部件;该装置还包括一 个沉淀池，来自第三生物反应器的第三浸没区域的废水在该池中 被分离成固体和液体，上层清液从沉淀池中被排放，该沉淀池有 一个污泥回流部件，它将固-液分离沉淀出的污泥回流到第一生物 反应器的第一上层浸湿区域，第二生物反应器的第二上层浸湿区 域以及第三生物反应器的第三上层浸湿区域。
在该装置中，首先，含有显色剂的高浓度有机废水被引入第 一生物反应器的下层浸没区域，有机物主要被厌氧区域中1，1-二 氯乙烯填料的厌氧环境中的厌氧微生物降解处理了。接着，该废 水向上流动，使废水中的有机物既要被生长在1，1-二氯乙烯表面 上的好氧微生物生物处理，又要被生长在1，1-二氯乙烯填料内的 厌氧微生物生物处理。尤其是，有机物中的氮化合物(TMAH，氨氮， 亚硝酸盐氮，硝酸酸氮等等)被处理了。当这些物质被处理时，通 过从1，1-二氯乙烯填料上剥落微生物污泥，来改变微生物的浓度， 从而形成一个既有好氧微生物存在又有厌氧微生物存在的状况。 从而有效地处理废水中的有机物。
在第一生物反应器处理之后，将废水引入第二生物反应器， 在这里，由于炭所具有的吸附能力，废水中的有机物被位于第二 下层浸没区域中的炭所吸附。吸附在该炭上的有机物被其上生长 的微生物进行生物处理。具体地说，微量的TMAH，BOD，SS，长效 表面活性剂和颜料组分(用色度作为测量项目)，用生长在该炭表 面和其内部的各种微生物构成的生物膜进行生物处理。在另一方 面，具有生物毒性的微量氨氮和亚硝酸盐氮被进一步氧化处理成 无害的硝酸盐氮。
此外，废水在第二下层浸没区域内循环，重复地与包括蚝壳 等等以及生物活性炭的碳酸钙矿物质相接触，其上就形成了微生 物膜。因此，如微量TMAH，表面活性剂等等这类的物质，通过接 触分解被处理到很高的水质标准。
此外，反硝化池主要用来处理氮化合物，如处理硝酸盐氮。 在本发明中，即使废水中的氮浓度(总氮浓度)像含显色剂的废水 中的氮浓度那样高，氮化合物也能在反硝化池中被有效地处理。 这是因为氮化合物在第一生物反应器中已经被预处理过了的缘故。
此外，在上述装置中，炭装填在第二下层浸没区域，反硝化 池，第三下层浸没区域，第一上层浸湿区域，第二上层浸湿区域 以及第三上层浸湿区域中。因此，对于含有颜料组分其色度在原 水中小于或等于4500度的废水，如含有显色剂的废水来说，通过 有效地利用炭对颜料组分本身的吸附能力，可以经济地对颜料组 分进行处理。
在本装置中，用来剥落污泥的扩散管被设置在第一生物反应 器的第一下层浸没区域的1，1-二氯乙烯填料的下面。因此，通过 用扩散管排出的空气，将生长在1，1-二氯乙烯填料上和内部的生 物污泥剥离下来，既可以用厌氧微生物又可以用好氧微生物对废 水进行处理。该第一上层浸湿区域，第二上层浸湿区域以及第三 上层浸湿区域都装填有该炭和塑料填料。来自沉淀池的污泥与被 处理水一起被回流到第一，第二，和第三上层浸湿区域。带有处 理水的回流污泥被喷淋。因此，在该炭和塑料填料上形成了生物 膜，并用该生物膜对废气进行生物处理。
由于第一生物反应器和第二生物反应器设置在反硝化池的前 面，所以在第一生物反应器中，对氮化合物的处理，在第二生物 反应器中对氮化合物进行硝化，在反硝化池中进行反硝化。
换句话说，本发明的废水处理装置与传统的废水处理装置和 废气处理装置是完全不同的结构，本发明的装置既能处理含有显 色剂的废水，又能处理含有有机物的废气，与传统的处置装置相 比，设置和控制费用要少得多。
在一个实施例中，在第一生物反应器的第一浸没区域中的1， 1-二氯乙烯填料的上面设置一个膜过滤器，在膜过滤器与1，1-二 氯乙烯填料之间设置一个膜过滤器的扩散管。
因此，根据本发明的实施例，通过膜过滤器的过滤得到了处 理后的水。过滤膜和精滤膜被用于这种膜过滤器。根据这一实施 例，能够获得总是连续地被过滤的处理后的水，这与通过沉淀获 得上层清液的情况不同。因此，总是能够稳定地得到处理后的废 水，而不会像在沉淀池中那样由于堆积现象而使处理后的水质恶 化。换句话说，根据上述实施例，即使出现堆积现象，也可以避 免由于在沉淀池出现的堆积现象而引起废水水质的恶化。这是因 为处理后的水是由膜过滤器过滤后得到的。此外，由于扩散管被 放置在膜过滤器的下面，所以可以用扩散管排出的空气来清洗膜 过滤器。因此，可以防止由于高浓度有机物而使膜过滤器堵塞。
在本发明的一个实施例中，在反硝化池里装填有炭和碳酸钙 矿物质。
因此，反硝化池不仅起反硝化作用，而且还通过炭对颜料组 分起吸附作用，以及通过碳酸钙矿物质对要被处理水起中和作用。
在本发明的一个实施例中，第二生物反应器的第二下层浸没 区域有一个供气搅拌部件。该装置还有一个供气控制部件，以控 制第一和第二生物反应器中供气搅伴部件的运行功率。
因此，根据上述实施例，第一和第二下层浸没区域能够达到 所期望的好氧状态或厌氧状态。而且，通过控制供给空气的强和 弱，能够随意控制污泥在第一和第二下层浸没区域中的脱落。因 此，由于该厌氧状况，好氧状况和污泥脱落状况能够随意地控制， 所以，实现废水的有效处理与要被处理的水量和要被处理的水中 有机物浓度有关。
在上述废水处理装置中，如果采用在半导体厂和液晶厂大量 使用的废IPA(异丙醇)作为氢供体，则这样做会导致有效地利用资 源。通常，经常采用甲醇作为氢供体，但是废IPA比新的甲醇更经 济。如果除了氢供体以外，还向第一生物反应器中加入营养剂如 磷酸，微生物将会更正常地生长。
当上述废水处理装置在第一生物反应器的第一下层浸没区域 设置一个隔板，以便控制在1，1-二氯乙烯填料下面的厌氧区域与 厌氧区域上面的好氧区域之间的水流时，显然，将好氧区域的好 氧环境与厌氧区域的厌氧环境分隔开。因此，可以有效地在厌氧 区域进行厌氧处理，在好氧区域进行好氧处理。
在上述废水处理装置中，当进一步提供一个向第三下层浸没 区域输送空气的供气搅拌部件时，以及控制该供气搅拌部件运行 能力的强和弱时，通过控制该供气搅拌部件的强和弱，可以有效 地使生长在填料表面和内部的生物膜脱落下来，从而对含有生物 膜的废水在第一、第二和第三上层浸湿区域的上面进行喷淋。因 此，可以改进从含有有机物的废气中，去除有机物的效果。