專利名稱:活性污泥工藝方法中出口處粒子的凈化方法
本發明是有關生物凈化廢水的二次處理工藝方法，在完全混合的罐中，在需氧微生物載體粒子存在的情況下，用含氧氣體對廢水充氣，特別是進氣將在罐的進口區一直延伸到出口區的水平軸周圍引起廢水的環形流動。
完全混合的罐是長方形的，它的可取比例是長∶寬大于3∶1，最佳的長與寬的比例是大于5∶1。
已知，隨著使用游離的懸浮載體粒子作為微生物的沉淀基質，生物量濃度甚至在活性污泥設備中也可以大大地增加，而且這樣一來，存在于廢水中的廢料可以迅速的降低。在這方面，近來使用的開口微孔泡沫粒子作為載體粒子，這些粒子的比重、尺寸大小和宏觀孔隙是這樣選擇的，以使有更高的質量轉移速率，借助于主流和充氣，在充氧罐中的泡沫粒子可以向上和向下進行循環。
但是，操作使用這種載體粒子的充氣罐時的一個缺點是，隨著廢水-活性污泥混合物定向地朝著充氣罐出口的流動，載體粒子將逐漸向出口區挾帶，因此，在出口處載體粒子的濃度出現積聚，出口通常安裝有網屏或多孔板，或是諸如此類的東西，以防止載體粒子逸出。因此，總有一天載體粒子不僅會堵塞出口，而且在希望有高生物量濃度的通氣罐的入口區已不再有足夠的量可以利用了。
本發明的目的是提供一種上述討論的改進型工藝方法，以便避免在廢水-活性污泥混合物中自由浮動的載體粒子在罐的出口區積聚，并且避免引起出口的堵塞。
通過對說明書和權項的進一步研究，本發明進一步的目的和優點，對于那些在工藝技巧方面有經驗的人來說將是明顯的。
為了達到這些目的，改進的工藝方法提供了調節進氣、以便防止載體在出口積聚。例如，為了完成這種調節，維持循環運行的進氣相對于在流程起始區的進氣要減少，至少是在流程的最后三分之一區，并且至少是在該區的載體粒子濃度超過起始區的載體粒子濃度的時候，要減少維持循環運行的進氣。
本發明范圍中的有關載體是指包括各種各樣的和水的密度差別不大的載體物質。
本發明是基于意想不到的事實，即在用不同量氣體處理相鄰區廢水的情況下，懸浮在廢水中的載體粒子會沿著循環的共同水平軸，從由較低量氣體活化的區段到由較高量氣體活化的區段遷移。因此，假定廢水的流動一般為螺旋形的管流，例如，在一個細長的矩形罐中，只要進氣量沿著廢水流程從入口到出口是遞減的，那么載體物質的遷移實際上是與定向地流向出口區的廢水流方向相反的。
進氣的減少可以這樣來達到，當流程的最后三分之一區的載體粒子濃度高于流程的最初區的載體粒子濃度，在最后三分之一區的進氣暫時停止，通過載體粒子的反向遷移直到載體粒子濃度減少到低于起始區的載體粒子濃度。接著，可以恢復進氣。如果以后在流程的最后三分之一區的載體粒子濃度最后增加到超過入口區的載體粒子濃度，則必須重復這一程序。
但是，在罐的最后三分之一區的這種間歇式的進氣，有可能只用進氣量的減少(和初始區相比)來代替。這樣，減少進氣可以用連續的方式也可以用間歇式來實現。在最后三分之一區的進氣的這種特定選擇，在各種情況下將取決于該區的主要的載體粒子濃度和該區廢水所要求的需氧量。隨著載體粒子在出口的積聚，在某些情況下必須允許在一個短的時間內把氧含量減少到低于要求的值，這是為了保證載體粒子與廢水向出口流動方向相反的方向返回運送到入口區。
因而，本發明所改進的工藝方法，在罐中的廢水流程中提供了基本上是均勻分布的載體粒子，不需要額外的，機械的或者氣動的反復輸送載體粒子的設備。這不僅對于投資費用而且對于運行操作費用都是顯著的優點。特別是對額外的能量輸入，即使需要也是非常少的。
本發明工藝方法一個有利的實施例在于在流程的最后三分之一區實現進氣的減少，減少到在流動初始區(或加料區)進氣的20-70%，更可取的是減少到25-50%。在本發明中，起始區(或加料區)通常是指廢水進入區。大多數情況下，這個區是罐的第一個三分之一區。
先在流程的第二個三分之一區進行進氣的減少也是有利的，在該區減少到在流程起始區的進氣的50-90%，更可取的是減少到在流程起始區的進氣的70-90%。在這方面，進氣速率同樣可以作為載體粒子濃度的函數，進行間斷式地控制。
如果廢水通過罐的流率基本上是不變的，那么，用分段程序來完成進氣的減少也是有利的。例如，在流程的第二個三分之一區的進氣，在第二個三分之一的起始區是90%，在中部區是80%，在末端區是70%，在流程的最后三分之一的中部區是60%，以及在最后三分之一的末端區是在罐的入口區進氣的50%。但是，如果在出口區仍然有載體粒子的積聚，那么進氣減少的比例可以更加顯著，例如在最后的三分之一區(減少的比例可以更加顯著)。
因為處理工藝中廢水要求一定的充氧程度，如果在廢水流程的長度上氣體的減少不可能達到為使載體粒子均勻分布所需要的程度，那么可按照本發明的另一個具有優點的實施例，對廢水流程的最后三分之一區的罐的下部橫向地進行充氣，基本上橫切廢水流程的整個寬度，這種橫向充氣與罐的出口保持足夠的間隔，以提供橫向的進氣，管狀液流在橫向方向軸線流動。通過用這種橫向管流，載體粒子與罐的排出口可保持一定的距離。因為安全可靠的原因，特別提供了這種橫向管流。
為了確定阻止載體粒子從罐中逸出，在罐的排出口前面安裝阻擋載體粒子的設備是適宜的;這種阻擋設備可以設計成網屏、網狀物、或多孔板。對在罐的出口前面擋住載體粒子的這種阻擋設備的前部分流程，進行橫向地充氣，并且載體粒子在罐出口的前面區域被擋住了，在那里朝向罐出口方向的流速至多不過是0.1米/秒。由于在罐出口前面這樣放置阻擋設備，這就可以保證了朝向罐出口方向的定向流動，對于載體粒子僅僅施加小的作用力。為了這個原因，阻擋設備也相應地在整個區域內相對罐的出口橫向地排列。
對流程橫向進行的充氣，最好是在阻擋設備前面的一定間隔處來進行，上述這個間隔是相當于罐的液面的1到1.5倍。對流程橫向進行通氣的這種安排，使圓柱形流在阻擋設備前面直接向下流動。因此，垂直向下作用的渦流在罐出口的前面和/或在阻擋設備的前面被形成了，切斷在阻擋設備前面堆積的載體粒子，并且向下輸送這種粒子。接著，通過圓柱形流的抽吸，載體粒子被輸送離開阻擋設備。
如果按照本發明設計的另一個實施例，在阻擋設備前面至多一米的空間間隔處，對流程進行橫向通氣，得到了改進的剪切效果(Shear effects)。
由于這種充氣，相對于流出的液流的橫軸周圍生成了一種管狀流，這種流立即在阻擋設備的前面顯示出一種向上的定向流。因為在這種情況下，充氣是直接在阻擋設備前面進行的，在那個位置上升的氣泡可以切掉粘附于阻擋設備上的任何載體粒子。有時候，甚至可以完成對阻擋設備的清洗，避免粘附上廢水的組分。如果用精細優良的氣泡向流程橫向地進行充氣，例如用管道擴散噴霧器，氣泡有小于1.5毫米的直徑，則可避免阻擋設備被阻塞，從而得到這種特別好的結果。
當借助于橫向地對液流方向充氣的方法進行進氣時，進氣不能太大，以至使抽吸作用對于在罐的前區存在的載體粒子產生影響。為了這個原因，借助于對流程橫向充氣的方法而供給的氣體，最好應維持較低的速度，即低于在流程的第二個三分之一或最后三分之一區所進行的循環流的進氣速度。
相信不需要經過更多的推敲，在工藝方面有經驗的人，利用前述的說明，就可以在最大的可能范圍內使用本發明。
根據前面的說明，在工藝技巧上有經驗的人可以容易地確定本發明的實質特征，不需改變本發明的本質和范圍，可以對本發明進行各種改變和修正，使其適應于各種的應用和條件。
權利要求
1.一個生物凈化廢水的工藝方法，其中包括在一個完全混合的罐中，在含有微生物的載體粒子存在的情況下，用含氧氣體的進氣對廢水進行充氣，并且進氣將在罐的進口區一直延伸到出口區的水平軸周圍引起螺旋形的管狀廢水流，本發明的改進包括調整進氣以防止載體粒子在出口積聚。
2.根據權利要求
1的工藝方法，其特征在于相對于在流程的起始區的進氣，至少在流程的最后三分之一區，以及至少是當該區的載體粒子濃度超過存在于起始區的載體粒子濃度的時間內，進氣至少要被減少。
3.根據權利要求
2的工藝方法，其特征在于在流程中的最后三分之一區的進氣的減少，要達到流程中起始區的進氣的20-70%。
4.根據權利要求
3的工藝方法，其特征在于在流程中的最后三分之一區的進氣的減少，要達到流程中起始區的進氣的25-50%。
5.根據權利要求
2的工藝方法，其特征在于在流程中的第二個三分之一區的進氣的減少，要達到流程中起始區的進氣的50-90%。
6.根據權利要求
3的工藝方法，其特征在于在流程中的第二個三分之一區的進氣的減少，要達到流程中起始區的進氣的50-90%。
7.根據權利要求
4的工藝方法，其特征在于在流程中的第二個三分之一區的進氣的減少，要達到流程中起始區的進氣的50-90%。
8.根據權利要求
2的工藝方法，其特征在于減少進氣是沿著廢水流動的軸向分級實現的。
9.根據權利要求
5的工藝方法，其特征在于減少氣體進料是沿著廢水流動的軸向，分級實現的。
10.根據權利要求
7的工藝方法，其特征在于減少氣體進料是沿著廢水流動的軸向，分級實現的。
11.根據權利要求
1的工藝方法，其特征在于在罐的下部區，對于在罐的最后三分之一區的廢水流程橫向地進行充氣。上述的充氣的實施是在靠近罐的出口，彼此相隔開的地方進行的，并且基本上是橫(穿)過廢水流程的整個寬度(進行的)，以便沿著上述廢水流的橫截軸產生一種管狀流。
12.根據權利要求
2的工藝方法，其特征在于在罐的下部區，對于在罐的最后三分之一區的廢水流程橫向地進行充氣，上述的充氣的實施是在靠近罐的出口，彼此相隔開地進行的，并且基本上是橫(穿)過廢水流程的整個寬度(進行的)，以便沿著上述廢水流的橫截軸產生一種管狀流。
13.根據權利要求
3的工藝方法，其特征在于在罐的下部區，對于在罐的最后三分之一區的廢水流程橫向地進行充氣，上述的充氣的實施是在靠近罐的出口，彼此相隔開的地方進行的，并且基本上是橫(穿)過廢水流程的整個寬度(進行的)，以便沿著上述廢水流的橫截軸產生一種管狀流。
14.根據權利要求
5的工藝方法，其特征在于在罐的下部區，對于在罐的最后三分之一區的廢水流程橫向地進行充氣，上述充氣的實施是在靠近罐的出口，彼此相隔的地方進行的，并且基本上是橫(穿)過廢水流程的整個寬度(進行的)，以便沿著上述廢水流的橫截軸產生一種管狀流。
15.根據權利要求
7的工藝方法，其特征在于在罐的下部區，對于在罐的最后三分之一區的廢水流程橫向地進行充氣，上述充氣的實施是靠近罐的出口，彼此相隔開的地方進行的，并且基本上是橫(穿)過廢水流程的整個寬度(進行的)，以便沿著上述廢水流的橫截軸產生一種管狀流。
16.根據權利要求
8的工藝方法，其特征在于在罐的下部區，對于在罐的最后三分之一區的廢水流程橫向地進行充氣，上述充氣的實施是靠近罐的出口，彼此相隔開的地方進行的，并且基本上是橫(穿)過廢水流程的整個寬度(進行的)，以便沿著上述廢水流的橫截軸產生一種管狀流。
17.根據權利要求
10的工藝方法，其特征在于在罐的下部區，對于在罐的最后三分之一區的廢水流程橫向地進行充氣，上述充氣的實施是在靠近罐的出口，彼此相隔開的地方進行的，并且基本上是橫(穿)過廢水流程的整個寬度(進行的)，以便沿著上述廢水流的橫截面軸產生一種管狀流。
18.根據權利要求
11的工藝方法，其特征在于上述的充氣是對于在罐的出口的前面用來擋住載體粒子的設備的前部分流程進行橫向地充氣，上述的對載體粒子的阻擋是在罐出口的前面的區域進行的，在那里向罐的出口方向的流動速度不大于0.1米/秒。
19.根據權利要求
18的工藝方法，其特征在于充氣是在阻擋設備的前面，隔開一段距離進行的，隔開的距離相當于罐的液面的1至1.5倍。
20.根據權利要求
19的工藝方法，其特征在于充氣是在阻擋設備的前面，隔開距離小于1米處進行的。
專利摘要
在凈化廢水的活性污泥工藝方法中，在完全混合的罐中，在微生物的載件粒子存在的情況下，充氣的進氣將在罐的進口區一直延伸到出口區的水平軸周圍引起管狀螺旋形的廢水循環流。為了避免載體粒子在罐的出口區積聚，維持循環運轉的進氣是沿著流動的軸線，相對于流程初始區的進氣而減少的。氣體也可以沿著出口附近的液流的橫向軸線噴射產生氣泡，結果產生管狀流，而該管狀流也可以從出口處清洗載體粒子。
文檔編號C02F3/12GK85105313SQ85105313
公開日1987年1月14日 申請日期1985年7月11日
發明者費爾德·基爾赫納, 林夸特斯 申請人:蘭德股份公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan