[发明专利]用于处理废水的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种对废水进行处理的方法，其中，使废水在一个通常由两个反应区构成的反应器内进行处理。所述反应器被设置成能够在一个反应器容积内既以缺氧/厌氧的方式又以好氧的方式来对水进行处理。根据本发明，所述反应器特别适用于处理工业废水、生活污水、农业废水或其它的废水。这就必须优选将大部分的悬浮固体从进料水中除去，同时尽可能多地除去来自反应器的被处理的流出液中的全部生物物质。将根据本发明的反应器设计成对来自反应器的被处理的流出液中的悬浮固体进行还原，从而减少对流出液进行后处理操作(如物理/化学沉降)的需要，减少对反应器进行清洗和后处理过程中的用水量，并显著减少后处理所使用的化学药品的量，还便于对反应器进行维护。从环境的角度来看，减少水和化学药品的用量是特别值得关注的。进一步将根据本发明的反应器构造成用于减少过量的好氧污泥的量以及因此减少对污泥进行清理的后处理(如传统的污泥脱水、传统的污泥稳定作用、化学消毒或其它的后处理技术)的需要。鉴于本反应器构思的新颖性和创造性，本发明还能减少对水进行处理所需要的能量。

背景技术

已经广泛地采用生物学反应器或生物反应器来对污染物进行生物降解，如处理系统中的城市污水和工业废水中的可通过生物学进行消耗的有机物和无机物。商业上通常使用两种类型的生物学反应器：i)活性污泥反应器，和ii)生物膜反应器。采用传统活性污泥反应器和生物膜反应器的生物学废水处理系统的传统设计需要污泥或颗粒分离单元，以在将废水排到天然储水池中之前从来自反应器的废水中除去一些悬浮固体。若不需颗粒分离单元，则能降低废水处理系统的资金成本以及例如用电和化学药品使用而产生的运行成本。

对传统的生物学废水处理系统的定期维护也会增加成本，还会使干净的流出液的产量受到损失。此外，废水处理系统中采用的活性污泥和生物膜好氧生物学反应器必须包括针对污泥处理的额外管理，因此使污泥处理系统的成本增加。这就需要对背景技术中的来自好氧生物学反应器的过量污泥进行适当的管理和充分的处理。

流出液中悬浮固体的高浓度、流出液的高粘度以及在传统好氧活性污泥生物学反应器中对过量污泥进行的管理会造成操作上的困难，并产生额外的用于整个废水处理系统和清洁水生产系统的资金成本。

本发明被构造成至少能解决由于进料水处理系统中高悬浮固体量和过量好氧污泥产量造成的一些问题，并因此极大地降低了生物学进料水处理系统的运行和维护成本。

本发明提供了一种新型生物学反应器，该反应器被设计成能控制反应器内的悬浮固体的量，以减少好氧消耗过程中产生的过量好氧污泥的量，并使产生的流出液中的悬浮固体的浓度较低。

一般生物学背景

废水的组成可能因废水产生地的不同而有差别，且还与水质、用途、保护性措施、培养特性(cultural attributes)、工业活动以及当地进行的各种工业处理有关。通过使原废水溢出到接受者(recipient)后造成的一个问题就是由于作为生物生长的限制因子的营养物质(氮、磷和有机物)的引入，而使接受者发生富营养化。原废水排入环境后会造成病原微生物的蔓延以及各种重金属发生富集和储存的风险。用生物学反应器对处理系统内的城市污水和工业废水中的有机物或无机物进行生物降解。

厌氧/缺氧废水处理是一种通常不需要提供空气或氧元素的对废水进行生物学处理的方法。厌氧/缺氧微生物能将废水中的有机化合物进行转化，并产生含有大量甲烷及一些二氧化碳的气体(被称为沼气)。

厌氧/缺氧细菌能在厌氧/缺氧环境下发生脱氮作用。无氧环境下的脱氮过程可以将亚硝酸盐/硝酸盐转化成为即使被排入大气也是无害的氮气。硝酸盐是不希望存在于废水中的物质，它易于渗入地下水并在其中对富营养化过程产生重要的影响。

在排水工程领域(wastewater engineering)中，可以通过用化学方法将其氧化所需氧气的量来测量其中的有机物。所述氧气量称为“化学需氧量(COD)”，大体来说它是表示有机物含量或浓度的度量。COD高的废水可以通过生物降解而被转化为污泥，但除去这些污泥的费用高昂并需要进行后处理。好氧废水处理设备基本上是“废弃污泥制造厂”。由于对废水进行曝气而必须持续地提供氧气，因此为了操作通风装置而耗费大量的能量。

在生物好氧区域内会发生硝化作用。硝化作用是指用氧气将氨通过生物氧化成为亚硝酸盐，然后将该亚硝酸盐氧化成硝酸盐。

本发明所解决的一个主要问题是，降低废水中不期望的成分的量从而防止对排出的流出液造成污染。

背景技术