申请日1986.02.25
公开(公告)日1992.03.18
IPC分类号C02F3/30
摘要
本发明为废水净化的工艺，欲净化的废水首先输送到作为吸附阶段的高负荷活化阶段，然后流经一座中间澄清池，使污泥排出，最后送入低负荷阶段，它连接着可排出污泥的最终澄清阶段。在吸附阶段微生物进行工作。在中间澄清阶段排出污泥以维持初始阶段的污泥量。在低负荷阶段可以进行硝化和反硝化。废水首先在吸附阶段在选择的厌氧条件下进行处理，废水在流入中间澄清池之前于好氧条件下进行处理。微生物要经受厌氧条件和好氧条件。污泥浓缩时产生的混浊水以及污泥脱水时产生的水，在输送到滤池设备进水口之前要加入沉淀剂进行处理。
権利要求書
1、废水、尤其是生活废水的净化工艺方法，它分两步进行，待净化的废水首先引入一个主要有兼性厌氧微生物起作用且污泥处于活性状态的高负荷吸附阶段，然后，来自高负荷吸附阶段的排出物经过一个带有污泥排放的中间澄清阶段进入一个低负荷阶段，接在其后的是一个带有污泥排放的后澄清阶段;其中，在厌氧和好氧条件下进行除磷处理，其特征在于，
a)在吸附阶段，废水/污泥混合物首先在厌氧条件下进行占总停留时间1/3-2/3的厌氧处理，然后在排放之前在好氧条件下进行剩余停留时间的好氧处理，
b)来自吸附阶段和后澄清阶段的剩余污泥一起或分别进入污泥浓缩阶段，而来自污泥浓缩阶段的浑水进入一个反应池，并在池中用沉淀剂沉淀磷酸盐，
从污泥浓缩阶段排出具有高磷含量的活性污泥，同时，从反应池排出具有高磷含量的化学污泥。
2、按照权利要求1的工艺方法，其特征在于，来自反应池的液体排出物被送入吸附池前的废水进口。
说明书
本发明涉及废水，特别是生活废水净化处理的工艺方法。
废水，尤其是生活废水是大量存在的，其中含有相当大量的含磷和氮的物质，若不把它们除去，就会造成对环境的污染。现已有多种废水，尤其是生活废水净化处理的工艺方法。
J·H·Rensink和H·J·G·W·Donker在“Biologische Phosphorelimination aus Abwasser”一文中(见gwf-wasser/abwasser，125(1984)H·S·，238-244页)，叙及了废水的生物除磷方法和装置，其中，废水先经厌氧处理，后经好氧处理，厌氧吸附的时间为厌氧/好氧吸附时间的1/2;随后使产生的污泥部分排出，部分经澄清池沉淀后回流，污泥负荷与除磷率呈正比关系。但是，该文献仅提供了一些检验理论的试验;此外，在它所用的处理池中出现专性好氧不动细菌，以求实现氮的硝化，这样在活化阶段也要求产生一种充分的硝化作用，这就相应要求在该段既出现专性好氧细菌，又有足够长的污泥龄，这是存在缺陷的。
DE2908134A1中描述了废水净化的设备，在它的高负荷吸附阶段采用了一种原核生物细胞Prokaryontea，虽然它也作为有兼性能力的细菌起作用，但该文仅在该吸附阶段简单地提及了该细菌的使用，对生物除磷的深入工作并未涉及。
DE2640875叙及了一种称之为A级技术方案的除磷工艺方法。除了高负荷的吸附阶段外，它还使用了一个低负荷阶段。低负 荷阶段可以是一座活化池，也可以是滴滤池加活化池。通常要在吸附阶段和低负荷阶段之间进行细菌群体的分离，该方法的独特的处理方式在于，低负荷阶段的污泥并不返回到吸附阶段。术语“阶段”也可包括若干个池、若干个滴滤装置等设备的组合，但它们是按同一方式操作，或者在各阶段实际上是按同一方法操作的。采用该工艺方法，所排出的污泥干重量中，磷的含量大约占1-4%，这被认为是A级技术方案通常的除磷水平。
如果需要更大的磷去除水平，就要求采用其它的办法，即为众所周知的磷洗脱工艺(美国专利3236766，4042493，4141822)，在这项工艺中，部分循环污泥通过一个厌氧消化池，用水冲洗的办法使磷酸盐洗脱。用石灰沉淀的方法去除洗脱水中的磷。另外还知道有Bardenpho工艺(美国专利3964998)，这是关于生物法去除氮和磷的工艺。该工艺在相互串联的不同类的池或池区所构成的五个阶段内进行。在第一阶段提供了去除磷所必需的厌氧条件。由于循环污泥也回流到第一阶段，所以必须注意污泥中不能含有硝酸盐。在第一个曝气池中所形成的硝酸盐与回流污泥一起送到第一个缺氧池进行反硝化，然后再送到曝气阶段。回流量大约是400%。经过这一循环，废水和活性污泥的混合物输送到第二个缺氧阶段，对剩余的硝酸盐进行反硝化。为了避开在最终澄清阶段的厌氧条件，改善污泥的沉淀能力和去除粘附的氮气泡，第二个曝气阶段是必要的。在曝气过程中，欲处理的废水中当然含有溶解氧。在缺氧工作条件下，尽管在欲处理的废水中不再发现有溶解氧，但它以NO3或NO2的结合形式存在。在既没有溶解氧又没有以NO3或NO2的结合形式存在的氧的情况下，厌氧条件才能存在。
本发明的基本问题是，采用普通工艺，但要达到比常规的除磷法要高得多的除磷水平，对于磷洗脱工艺或Bardenpho工艺所必需的专门设备，本工艺可以完全不使用，或者仅限于使用混浊水和过滤水中磷沉淀的设备。
按照本发明，需要净化的废水首先输送到高负荷的活化阶段，它作为吸附阶段进行处理。然后通过一个带污泥排出口的中间澄清池，最后再输送到低负荷的阶段，该阶段连接有带污泥排出口的最终澄清阶段;
其中，根据需要选择的厌氧微生物在吸附阶段进行工作。在中间澄清阶段，污泥从污泥出口被去除，以便在初始阶段维持污泥量;低负荷阶段进行硝化，而后进行反硝化;中间澄清池产生的污泥作为循环污泥添加到吸附阶段，最后澄清阶段的污泥也可作为循环污泥循环进入到低负荷阶段;将剩余污泥排出和浓缩。“吸附阶段”表示生物处理阶段，是高负荷的活化阶段，即具有如下参数：
体积负荷Lv=2-20公斤BOD5/米3·天
干物质含量DSv=1-10公斤/米3
干污泥负荷LDS等于或大于2公斤BOD5/公斤DS·天
另一方面，低负荷阶段运行的参数为：
体积负荷Lv=0.50-1.50公斤BOD5/米3·天
干物质含量DSv=2-5公斤/米3，以及
干污泥负荷LDS等于或小于0.50公斤/公斤DS·天，
最好是干污泥负荷LDS=0.15公斤BOD5/公斤DS·天。
依照本发明，将废水和活化的污泥的混合物首先在厌氧条件下的吸附阶段进行处理，并在流入中间澄清阶段之前在好氧条件下进行处理，微生物菌既在厌氧条件下又在好氧条件下工作。根据本发明，在吸附阶段的微生物最好是并主要是原生菌族(pro-tocytes)(西德offenlegunsschrift 3317371)，因此可根据需要选择厌氧或好氧微生物。厌氧条件是这样一种方法，即尽管有废水和活性污泥混合物的循环，但不存在溶解氧或没有以NO3或NO2形式结合的氧。根据本项发明，好氧条件是指这样的一种方法，其中氧的含量明显大于零，至少为0.2毫克/升，或者是平均含氧量为1.0毫克/升。很明显，流入吸附阶段的废水可含有氮的化合物，但是根据本项发明，一旦废水进入厌氧条件后，氮的化合物的量很快就得到了抑制。
本发明从这一事实开始，即磷在澄清设备中不分解，而只能随污泥一起排走。因此要得到高的磷去除，只能是一方面使污泥量尽可能多，另一方面使污泥中的磷含量尽可能地大。在废水生物净化工艺中产生的剩余污泥量取决于废水进水中的碳化物含量。因此本发明基于这样的事实，即在A级技术的A阶段，当去除BOD5时产生了大量剩余污泥。事实上剩余污泥量达到2-3公斤DS/公斤BOD5(分解的)。在很多设备中，剩余污泥产量大约为2.6-2.7公斤DS/公斤BOD5。很明显，在以后的低负荷阶段，剩余污泥的产量比此要少。本发明基本这样的事实，即在A级阶段，除了已知的效果外，采用生物法还可以更大量地去除磷。在本发明所述条件下，在A级阶段的微生物在细胞内储存的磷比代谢所需的磷要多。细胞增殖所需要的磷量大约是每100克BOD5至少要一克磷，相当于在 活性污泥干物质中约含有1%的磷。与此相对照，前述A级技术通常的磷去除率占所排出的剩余污泥干物质中含磷量的1-4%。令人惊奇的是，微生物在A级阶段中的反应是在交替的厌氧和好氧条件这种严格环境(Stress situation)下进行的。在好氧条件下，他们储存更多量的多磷酸盐。这一现象的生物学解释是，在厌氧区内，微生物以保持其新陈代谢的方法将这些储存的多磷酸盐变成了三磷酸腺苷(ATP)。根据本发明，废水经过一段时间的好氧条件的处理后，一部分污泥排到中间澄清阶段。因此微生物夹带的剩余磷也同样从装置中去除。采用这样的除磷方法，使所排出的剩余污泥干物质中磷的含量可达到8%是可能的。
根据本发明的程序，开始在厌氧条件和随后在好氧条件下所进行的基本工作可以用各种途径来实现。实施本发明的一种显著简单的形式是，在吸附阶段根据废水流动方向，第一部分进行厌氧处理，第二部分进行好氧操作。这两部分按废水流动方向相互衔接流动，这两部分的界限可以改变，并可以适于不同的操作条件。吸附阶段也可以交替地相继进行厌氧和好氧操作，这样就可以在好氧操作后流入中间澄清池，如果必要，又可再进行厌氧操作。作为一项原则，停留在高负荷处理池中废水的厌氧处理时间，占其停留时间的三分之一至三分之二，其余时间进行好氧处理。废水在吸附阶段的平均停留时间约为30分钟。吸附阶段污泥龄应在2至12小时之间，如果污泥龄非常短，就会得到大量的剩余污泥。
根据本发明所述方法进行操作，形成的剩余污泥中含有的磷在很大程度上是化合物形式的磷，因而便于从废水中去除磷。如果剩余污泥被浓缩，并且来自浓缩池的混浊水不能立即排放，则本发明建议对 来自浓缩池的混水和过滤水应输送到反应池进行磷酸盐的沉淀处理，并建议将反应池中排出的液流再输送到A级阶段的进水口。
总结本工艺的优点可以看到，根据本发明的方法，采用符合A级技术的处理设备能够大量去除磷。这取决于，在A级阶段污泥龄要短，使剩余污泥产量较高。这种情况的发生，是因为根据本发明，在A级阶段建立了使微生物进行工作严格环境，这导致污泥中有高磷含量。根据本发明操作时，在A级阶段发现不动杆菌属细菌量为5%或更多，这表明有较强的生物除磷的能力。最突出的优点是不存在硝化和反硝化问题。在低负荷阶段去除了很多氮，在此阶段需要较长的污泥龄。根据本发明，除磷和除氮的任务由高负荷阶段和低负荷阶段不同的生物菌落分别承担。为了实现最佳生物法除磷和为了优先促使形成所选用的和变异的细菌种类，高负荷阶段必定是处在活化阶段，而活化阶段也可以是滴滤池。