專利名稱：單槽凈化設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種借助于活性淤泥和生物膜技術來生物凈化含有機物的公共、工業和農業廢水的單槽凈化設備。
其中包括在一個槽中依次進行如下工藝步驟的單槽凈化設備屬于廢水凈化的現有技術用來自廢水貯存庫的廢水填充反應器，通過活性淤泥進行生物凈化，沉積活性淤泥和排放已凈化的廢水。
該設備的主要缺陷在于，懸浮的生物料(Biomass)(活性淤泥)的沉積是非常費時的，并且該生物料的濃縮是非常不充分的。因此，在凈化階段，活性淤泥濃度是相對低的。這就限制了已知設備的負荷能力。
在該設備中只有通過增加用于廢水交換所必需的槽的體積才能得到高的生物料濃度。
其它的缺陷還在于，與反應器中的負荷、水溫、氧的供給和湍流有關的淤泥的性能處于波動中，這以不同的方式影響淤泥的濃度和效率以及濃縮性能和沉積速度。
所提及的缺陷將造成，反應器的生物學效率被限制并且不能準確地被估算。被沉積的生物料和槽的有效體積之間的體積比不利于廢水交換。
在這種設備中，通過硝化和脫氮進行的氮的生物消除以及通過細胞貯存進行的磷的生物消除在某種程度上是可能的，但是，這伴隨著槽體積、控制技術和維修等方面費用的顯著提高。
由于相對低的生物料濃度，只有通過無空氣加入的、費時的循環才能實現對于進一步的廢水凈化來說是必需的缺氧和絕氧工藝步驟。
在這種設備中，對于實現缺氧和絕氧工藝步驟以及對于沉積淤泥和排放已凈化的廢水所必需的時間花費對負荷能力和效率造成不利的影響。
本發明的目的是研制出一種無上述缺陷的單槽凈化設備。
根據本發明提供一種單槽凈化設備，其中該設備使活性淤泥生物學與生物膜生物學的結合成為可能。
其中在生長體上繁殖廢水凈化所必需的一部分生物體。該生長體的比重大于1．0克／立方厘米，優選是1．1～1．3克／立方厘米。在加入空氣的情況下，使它們湍流起來，并且在停止通風時其沉積速度明顯比活性淤泥的快。
在沉積之后，該生長體形成清楚界定的生物活性固定床。
在該生長體的表面上，特殊的微生物繁殖成生物膜，在排放活性淤泥時該微生物仍然保留在設備中。
通過生物膜生物學和活性淤泥生物學的工藝結合明顯提高了活性生物料的濃度，并且因此而明顯提高設備的生產能力(無需另外提高槽體積)。因此，對沉積空間和用于廢水交換的有效體積之間的比例產生有利的影響。
在反應器中體積比和可供使用的生物料是固定的，并且因此在生產工藝上可以估算的。在相同的凈化效果下，高的生物料濃度允許高的設備負荷能力。
由于繁殖生物體的生長體具有高的沉積速度，所以，在通風停止之后，在較短的時間內，需氧的流化床轉變為缺氧的固定床／移動床(Flieβbett)。
同樣可以以這樣的方式在反應器中通入空氣，即形成氧氣供給不同的區域。因此，進行在空間上并列的有氧步驟(借助硝化進行)和缺氧步驟(借助脫氮進行)。
下面借助于體積為100立方米、直徑為5米和水深度為5米的單槽凈化設備的實例來描述本發明和其實施方案。
在廢水產量低的時刻，例如在凌晨4點鐘，通過關閉廢水進水泵和通風來結束生物凈化步驟，并且同時開始沉積步驟。在這之后仍然要流過凈化設備的廢水暫時保留在泵房1的貯存庫中。在該設備中裝有20立方米的比重為1．2克／立方厘米的圓筒形生長體4、其中每立方米散堆體積600平方米的可繁殖表面和每立方米散堆體積0．7立方米的自由空間。
在關閉通風5之后，在5分鐘之內，在通風步驟期間湍流的生長載體1沉積在該設備的底部，并且在這里形成散裝高度是1．0米的在空間上確定的生物活性固定床。
在約0．5小時后，活性淤泥3的沉積結束。該淤泥富集在生長載體4的間隙中，并且在固定床上形成約0．3米厚的沉積層。
在水平面和活性淤泥層之間形成的凈化相(Klarphase)的體積為約70立方米。
在沉積步驟之后，開始啟動安裝在淤泥層附近的泵6。該泵將產生的過剩淤泥輸送到淤泥貯存庫中。
在預定的時間之后中斷排放步驟，或者通過安裝在淤泥貯存庫的入口處的濁度計探頭來決定是否中斷排放步驟。
在淤泥貯存庫中排除的凈化相流回廢水泵房的貯存庫中。
在淤泥排放之后，在約40分鐘的時間內泵送已凈化的廢水。當關閉淤泥貯存庫的入口和打開排放管道時，該步驟可以通過淤泥泵6進行。
凈化相2的排放同樣可以通過單獨的泵或閘門進行。
在凈化相排放之后，將可能產生的富集在表面上的漂浮物泵送入淤泥貯存庫中。
在持續了約1～2小時的沉積步驟和排放步驟結束之后，在單槽凈化設備中加入在泵房中貯存的和暫時流入泵房的未凈化的廢水。
在沉積步驟和排放步驟期間，在固定床中形成絕氧-缺氧的環境。因此，通過脫氮作用硝酸鹽型的氮被轉化為氣態氮。
在脫氮結束之后，進行絕氧水解步驟，在該步驟中部分高分子量的有機物裂解為低分子量的有機物。該水解產物優選作為營養基質被貯磷生物體吸收。
通過加入新的廢水來加強絕氧代謝過程。
在預定的時間間隔中，通過短時計量的空氣加入來使活性淤泥和在生長載體4上繁殖的微生物與新的廢水接觸。以約30分鐘的時間間隔，重復進行由于空氣引起的短時的翻轉，其持續時間為約1．5～2．0小時。
在水解步驟和主要有助于貯磷的微生物生長的酸化步驟之后，通過大量的空氣氧氣使絕氧的固定床轉化為有氧的流化床。
在通風步驟期間，有機物質被分解，通過生物方法磷被消除，以及銨型氮被氧化為硝酸鹽型氮。
確定槽的體積，以使在白天中所產生的所有污水和外來水都可以連續地(也就是說無需其它的中間貯存)流入該設備中，并且被凈化。
在幾個小時的強烈的通風步驟之后，使反應器這樣運轉，即硝化步驟和脫氮步驟可以同時進行。其以這樣的方式進行，即僅僅通過某通風機組或單個的通風機5供給氧氣。因此，在反應器中形成氧氣供給充足并且在其中可以進行銨硝化的區域和沒有或者僅有低濃度溶解的氧氣并且在其中可以進行脫氮步驟的區域。
在圓筒形生長體4的內部，持續地進行脫氮步驟而與氧氣的供給的無關。
大量通入空氣或減量通入空氣的階段的持續時間和時間間隔根據進水量和凈化目標來確定。
在對磷的消除要求高的情況下，以預定的時間間隔，附加地關閉通風。在縮短的沉積步驟期間，進行已經描述的缺氧-絕氧步驟。
在生物學過程結束之后，通過關閉通風和入口泵來重新開始沉積和排放步驟。
下面借助于計算實施例來描述在工藝步驟上將活性淤泥生物學和生物膜生物學相結合的方法的優點。
1、僅僅借助于活性淤泥工作的反應器中的比例反應器的有效體積100．0立方米反應器的直徑5．0米反應器的深度5．0米濃縮區域在H=1．5米時，30體積％=30立方米交換區域在H=3．5米時70體積％=70立方米凈化的目標是凈化廢水伴隨淤泥穩定化。
活性淤泥中的生物料濃度在通風期間2．5kgTS／m3250kgTS在沉積之后8．3kgTS／m3250kgTSBSB-淤泥負荷 =0．04kgBSB／kgTS*d在反應器中的TS =250kgTS反應器的BSB-負荷250*0．04=10kgBSB／d
寄居者等值(Einwohnergleichwert)(EGW)=0．06kgBSB／E*d最大的連接(Anschluss) =170EGW2、借助于活性淤泥和生物膜生物學運作的反應器中的比例反應器的有效體積100．0立方米反應器的直徑5．0米反應器的深度5．0米濃縮區域在H=1．5米時，30體積％=30立方米交換區域在H=3．5米時，70體積％=70立方米生物膜生物學生長載體的散堆體積20體積％ =20立方米生長載體的表面積=600平方米／立方米總的散堆體積=12．000平方米BSB-表面負荷=2．0kgBSB／m2*d總的BSB-表面負荷=24kgBSB／d在0．06kgBSB／E*d下的寄居者等值 =400EGW活性淤泥生物學在生長體之間的自由空間 =14米在3．5kg／m3時在生長體之間的TS =49kgTS在固定床上的淤泥層，10體積％=10m3在固定床上的淤泥層中的TS=8．0kg／m3在淤泥層中的TS =80kgTS在濃縮區域中總的TS =129kgTS
BSB-淤泥負荷 =0．04kgBSB／kgTS*d在反應器中的TS =129kgTS反應器的BSB-負荷129*0．04 =5．2kgBSB／d在0．06kgBSB／E*d時的寄居者等值=86EGW總的BSB-負荷活性淤泥+生物膜生物學5．2+24=29．2kgBSB／d這等于約480EGW的連接值通過比較表明，在借助于活性淤泥生物學和生物膜生物學工作的反應器的情況下，凈化能力至少提高一倍。
權利要求
1.一種用于生物凈化含有機物的公共、工業和農業廢水的單槽凈化設備，其中-在該單槽設備中部分地填充有比重大于1．0克／立方厘米的可湍流的并且其上可繁殖微生物的生長載體(4)，-將反應器中的散裝高度調節為小于60％的水深度，-調節生長載體，使其散堆體積中的自由空間為400～800升／立方米，-生長載體的表面積是300～900平方米／立方米散堆體積，-在該設備的底部，配備有通風裝置(5)，-該裝置的入口與廢水庫連接或者與具有廢水庫(1)的泵房連接，-在單槽凈化設備靜止狀態下沉積的生長載體(4)的上方至少配備一個泵(6)，該泵與淤泥貯存庫或出口連接。
2.根據權利要求1的單槽凈化設備，其中生長載體(4)為圓筒形，其長度是10～25毫米，外徑是5～10毫米和內徑是2～8毫米。
3.根據權利要求1的單槽凈化設備，其中生長載體(4)的密度在1．1和1．3克／立方厘米之間。
4.根據權利要求1～3的單槽凈化設備，其中反應器中生長載體(4)的散裝高度是10～30％水深度。
5.根據權利要求1～4的單槽凈化設備，其中編組的或單個通風裝置(5)經過調整裝置與鼓風機(7)連接，并且是可調節的。
全文摘要
本發明涉及一種單槽凈化設備,其中該設備使活性淤泥生物學與生物膜生物學的結合成為可能。這里,在生長體上繁殖廢水凈化所必需的一部分生物體。該生長體(4)的比重是大于1.0克/立方厘米,優選是1.1～1.3克/立方厘米。在加入空氣(5)的情況下,使它們湍流。在沉積之后,該生長體形成清楚界定的生物活性固體床。由于其上繁殖生物體的生長體具有高的沉積速度,所以,在通風停止之后,需氧的流化床轉變為缺氧的固體床/移動床。同樣可以以這樣的方式在反應器中通入空氣(5),即形成氧氣供給不同的區域。因此,可以進行在空間上并列的需氧步驟(通過硝化進行)和缺氧步驟(通過脫氮進行)。
文檔編號C02F3/08GK1204304SQ96199010
公開日1999年1月6日 申請日期1996年12月11日 優先權日1995年12月15日
發明者R·考奇, V·佩克特 申請人:E·V·U·環境技術發展有限公司