[发明专利]废水好氧处理的方法及设备

说明书

本发明涉及一种在通气反应器中进行废水好氧处理的方法与设备，其中待处理的废水从底部送入该反应器中。

背景技术：方法

废水的生物处理实质上能够以两种方式进行，即通过利用使用氧气的微生物的好氧方式，以及通过在没有氧气的条件下微生物生长的厌氧方式。两种方法均已发现了在废水处理领域中的地位。第一种方法主要用于低度污染和水温低时的净化处理。第二种方法作为对于更严重的有机物污染且在更高的水温下的预处理尤其提供了益处。两种方法均已被充分了解。

现在，厌氧反应器经常与好氧反应器串联安置，诸如，例如：

1.紧凑的厌氧预处理，随后好氧后处理(“净化”)以彻底地除去BOD/COD；

2.硝化作用，随后反硝化作用以彻底地除去氮；

3、硫酸盐还原作用，随后经硫化物的氧化作用成为单质硫以除去硫。

在同一反应器内存在同时发生好氧与厌氧反应的报道不断增长。有关这方面的实施例为硝化作用/反硝化作用的反应以及在硫化物氧化作用影响下的反硝化作用。

在高负载的好氧系统中，厌氧过程也是低的污泥生长值的原因。在包含聚结(絮凝)生物量的反应器中，通过存在于絮凝物外层的好氧细菌，使用相对低的氧气压力能导致氧结合物质的迅速转化。这些细菌优选在它们细胞的外部以聚糖的形式储存营养物质作为储备。

接着，由于缺氧，该细菌没有机会使用这些储备，并且因此这些储备开始作为絮凝物内部厌氧矿化过程的底物，没有氧气能够穿透絮凝物内部。结果形成了聚糖的同时生成和分解，聚糖也作为粘聚细菌培养的一种粘聚剂。在低的净污泥产率下，原生动物作为细菌-消耗捕食者也起着重要的作用。

在本文中，术语微-亲气实际上用于表明供给该系统的氧气比完全好氧反应所需要的要少。由此导致的结果是在非常低的氧气压力下能倍增细菌群体形成量。这些情况的一个缺点是能产生难闻气味的物质，如H₂S，NH₃或挥发性有机酸。这些物质能经空气泡除去并且进入外部空气。因此，如果需要，收集该空气进行处理是重要的。

另一方面，在反应器中保持存在充足的这种物质并且所形成的絮凝物在厌氧矿化过程发生之前不被洗出是重要的。

近来的研究揭示了厌氧细菌对氧气有高的耐受性(M.T.Kato，生物技术生物工程42：1360-1366(1993))。氧气的加入有时也能对厌氧过程有好处，例如象EP-A143149中描述的在发酵罐中抑制硫酸盐还原作用。在这后一过程中，出现在污泥中的有机固体废物被转化形成气体，该气体含有作为主要组分的甲烷，也含有少量的低于3％，更具体地是0.1-1.5％(体积)的氧气。

背景技术：反应器

在废水处理的反应器中生物量的滞留对该反应器的处理容量是至关重要的。在常规的好氧处理中，通常通过把在反应器外经沉降分离的污泥(＝生物量)连续返回到发生生物反应的通气罐来实现。通气罐中污泥浓度为3-6g/l的该方法被称作活化污泥方法。同样的原理也适用于早期的厌氧处理体系，尽管在污泥循环到厌氧反应器室之前通常在薄片分离器的辅助下分离。该方法称为接触方法。

厌氧接触方法的一个改进涉及使用以不同的方式实现污泥滞留的系统，例如通过将沉降室与反应室结合起来或通过在载体物质上的固定化以抵销生物量的洗出。对于积累而言，污泥的滞留时间比各种微生物的分裂时间长的多是重要的。由于生长速度非常低，这对于厌氧过程尤其重要。“上流厌氧污泥层”反应器，即世界闻名的UASB反应器在20世纪70年代的开发成功是厌氧处理的重要进步。现在大多数的厌氧处理都在这种类型的反应器中进行。

UASB反应器的特征是待处理的污水从罐的底部进入并分配，污水从底部缓慢向上流过一层生物量。在与生物量接触的过程中会生成主要由CH₄，CO₂和H₂S组成的一种气体混合物；该混合物称为沼气。所说的沼气气泡上升并且因此保证一定程度的混合。作为水相表面下气体收集盖灵活布置的结果，气泡不能到达水相表面，因此在顶部产生一个平静区域，并且被向上卷起的任何污泥颗粒能够再沉降到生物量层(“污泥层”)。UASB反应器中污泥的浓度通常在40至120g/l之间，一般在80到90g/l。许多专利描述了UASB反应器，尤其在EP-A193999和EP-A244029中。UASB反应器成为最流行的厌氧体系的一个原因是事实上通正确的过程控制，能够允许生物量形成几毫米大小的球形颗粒，这样沉降很好。