[发明专利]生物净化污水工艺及其装置

说明书

本发明涉及一种活性污泥生物净化污水的工艺，即把污水交替引入两个处理区与微生物接触，并在交替的缺氧和好氧条件下处理污水，随后上述处理过的水被引入澄清区以分离污泥，至少一部分分离后的污泥再循环并与处理前的污水相混合。

英国专利申请说明书号1404565公开了上述形式的处理工艺。该已有技术的工艺能以相对低的能耗有效地去除氮，其氮的去除是靠硝化后的反硝化完成的。

好氧条件下进行的硝化包括将以氨形式存在的氮氧化成硝酸根。这种硝化工艺可用下式表示：

在缺氧条件下的反硝化是用硝酸根离子作氧化剂来降解有机物的。其降解结果是硝酸根离子还原成以气态释放的游离态氮。

反硝化可如下式表示：

在好氧条件下污水中的有机物也在进行氧化。其反应如下：

如上所述，当存在有机物时硝化过程能引起有机物的降解，而有机机物又是进行反硝化的前提条件，因此，这是不合适的。

从上述讨论中可以看到，上述细菌处理工艺中的细菌用碳来作其还原物，在硝化过程中用CO₂作碳源，在其它两个工艺中用污水中所含的含碳物质作碳源。

德国专利申请号3427310.7对上述生物净化工艺作了进一步发展，在该工艺中，先在厌氧条件下，使污水在第一处理区与微生物接触，然后，再将污水进入交替的缺氧和好氧处理区，澄清区分离出的污泥再循环到第一处理区。

这一工艺除了可有效地去除氮以外，还可以令人满意地去除磷。

由于两类细菌的活性，从而能够去除磷，即：

（a）.磷积累细菌，和

（b）.非磷积累细菌。

当污水厌氧处理时，已经积累了多磷酸盐的磷积累细菌吸附低分子量的有机物，这些有机物以例如多磷酸丁酸盐（PHB）的形式储存起来，这些相对富有能量的多磷酸盐被作为一种能量的来源，其结果导致了在厌氧处理区中释放于水体中的正磷酸盐的形成。

在随后的污水好氧处理中，积累和水解的悬浮有机物被氧化，在这个过程中释放出的能量一部分用于微生物的生长，一部分用于往以多磷酸盐形式存在的磷积累细菌里，从水体中收集正磷酸盐离子。

污水应先从缺氧区引入好氧区，然后再引入澄清区，而这会引起澄清池出水中NH₃含量相对地高，这一点适用于上述两个已知的工艺。

上述已知工艺的实际应用要求保持硝化时间与反硝化时间的比大约为1.67∶1或更高些，以保证在净化后的污水中，NH₃的含量处于所希望的低的水平上。

这样一个硝化时间与反硝化时间的比，引起了好氧处理区内部氨和氮浓度的剧烈变化，从图1和图2中可以看到这些变化，图1表示一个采用英国专利申请说明书号1404565的工艺的处理装置，运行周期为240分钟后，好氧处理区中氨和硝酸盐的浓度变化，图2表示一个采用西德专利申请号3427310.7的工艺的处理装置，在运行周期为240分钟后，好氧处理区中氨、硝酸盐以及磷酸盐浓度的变化。

从上述描述中可以看到，在对处理区曝气（污水的好氧处理）以进行硝化的同时，有机物也被氧化了，而这种氧化对于去除污水中的氮和磷没有影响。这种有机物的氧化并不是我们所期望的，因为这可促使污水中有机物含量的降低，使后续的反硝化由于剩余有机物的含量不足而不能进行。

本发明基于下述发现，在污水进入澄清区前，将已经交替进行缺氧和好氧处理过的污水，引入一个只进行好氧处理的深度处理区，从而提供了两个处理区在交替的缺氧和好氧处理过程中，以好氧条件处理污水的有限周期。这样做具有几个好处，如增加了原污水中碳的利用率，减少了净化后污水中氨和硝酸盐的变化。

因此，本发明的特征在于，在两个处理区中，先将污水交替的进行缺氧和好氧处理，然后再将污水引入只进行好氧处理的附加处理区，最后，再引入澄清区。

从上面的论述中可以看到，反硝化实际上是去除氮的过程，即：将硝酸根转化成以气态形式释放的游离态氮（N₂）。