采用高溶解氧水平的活性污泥廢水處理系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
[0001] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2008年5月28日、發(fā)明名稱(chēng)為"采用高溶解氧水平的活性污泥 廢水處理系統(tǒng)"、申請(qǐng)?zhí)枮?00880113821. 9的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及用于廢水處理的方法和系統(tǒng)，更特別是，涉及采用高溶解氧水平的活 性污泥廢水處理系統(tǒng)的有效操作。
【背景技術(shù)】
[0003] 大多數(shù)常規(guī)的廢水處理廠使用活性污泥法，以從廢水中除去污染物。多年來(lái)已經(jīng) 開(kāi)發(fā)了使用活性污泥法的許多不同的廢水處理方案，這些不同的系統(tǒng)各自顯示不同的操作 特征和不同的益處。圖1是描繪使用活性污泥法的大多數(shù)類(lèi)型的廢水處理安排的操作特征 的表格。這些廢水處理系統(tǒng)各自在以下段落中概述。
[0004] 活性污泥法是生物廢水處理方法，其中微生物消耗廢水的含碳有機(jī)物質(zhì)，用于維 持生命過(guò)程（例如生長(zhǎng)、繁殖、消化、運(yùn)動(dòng)等）?；钚晕勰喾▋?yōu)選發(fā)生于需氧環(huán)境中，其中在 利用期間消耗氧氣，并形成有機(jī)物質(zhì)的降解產(chǎn)物和二氧化碳和水副產(chǎn)物。
[0005] 活性污泥法的特征在于微生物懸浮于廢水，即稱(chēng)為混合液的混合物中?；诨旌?液內(nèi)的懸浮固體（MLSS)，和通過(guò)生化需氧量（BOD)和/或化學(xué)需氧量（COD)表示的廢水有 機(jī)負(fù)荷，來(lái)設(shè)計(jì)活性污泥法。MLSS代表涉及在曝氣池中處理有機(jī)物質(zhì)的微生物的量，而有機(jī) 負(fù)荷典型地決定曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。
[0006] 活性污泥法優(yōu)選用作整體廢水處理方法或系統(tǒng)的一部分，該方法或系統(tǒng)包括廢水 的初級(jí)處理，用于在使用作為進(jìn)一步的處理方法，以除去懸浮的和溶解的有機(jī)固體的活性 污泥之前除去固體顆粒。初級(jí)澄清池（clarifier)典型地用于該批量分離。
[0007] 在初步處理流入物以分離并除去固體顆粒之后，然后將流入物送至曝氣池或罐， 其中如本文更詳細(xì)地描述開(kāi)始活性污泥法。離開(kāi)曝氣池的溶液或混合液由二級(jí)澄清池或沉 降罐接受，其中微生物的絮凝物及其吸附的有機(jī)物質(zhì)沉降出來(lái)。該污泥的分離產(chǎn)生澄清的 水或流出物，該水或流出物經(jīng)常進(jìn)一步處理以除去有害細(xì)菌，隨后排放。為了控制生物過(guò) 程，一部分沉降至二級(jí)澄清池底部的污泥返回至活性污泥池，一部分處置為廢活性污泥流 的一部分，用于進(jìn)一步處理，例如至需氧消化器或其它固體處理過(guò)程（增稠、脫水等）。
[0008] 在常規(guī)的活性污泥法中，使初級(jí)流出物和馴化的微生物（活性污泥或生物量）在 池或罐中曝氣。在充分的曝氣階段之后，從二級(jí)澄清池內(nèi)的廢水中分離絮凝的活性污泥固 體。澄清的廢水向前流動(dòng)，用于進(jìn)一步處理或排放。一部分澄清池底流污泥返回至曝氣池， 與至池的初級(jí)處理的流入物混合，剩下的污泥廢棄至處理廠的污泥處理部分。通常，常規(guī)的 活性污泥系統(tǒng)在以下條件下操作：1500-3000mg/L的MLSS水平，采用約l-3mg/L的溶解氧 水平，僅5-15天的固體停留時(shí)間，約4-8小時(shí)的水力停留時(shí)間，約0. 2-0. 4的食物對(duì)微生物 之比，約20-40鎊BOD/天/1000英尺3的容積負(fù)荷和約0. 25-0. 75的循環(huán)比。
[0009] 在完全混合的活性污泥法中，使流入的廢水和再循環(huán)的污泥均勻地導(dǎo)入曝氣罐。 當(dāng)處理沖擊負(fù)荷時(shí)，這允許在整個(gè)曝氣罐有均勻的需氧量，并增加操作的穩(wěn)定性。曝氣時(shí)間 為3-6小時(shí)。在完全混合的系統(tǒng)中，循環(huán)比將為50% -150%。完全混合的活性污泥系統(tǒng) 在以下條件下操作：比常規(guī)系統(tǒng)稍高的MLSS水平，通常在2500-4000mg/L，采用約l-3mg/ L的相似的溶解氧水平，和5-15天的固體停留時(shí)間。因?yàn)橥耆旌匣钚晕勰喾ǖ脑鰪?qiáng)的 處理能力，它需要僅3-5小時(shí)的曝氣時(shí)間或水力停留時(shí)間。典型的食物對(duì)微生物之比為約 0. 2-0. 6,容積負(fù)荷為約50-120B0D/天/1000英尺3,且循環(huán)比為約0. 25-1. 0。
[0010] 設(shè)計(jì)延時(shí)曝氣活性污泥廠，以提供24小時(shí)的曝氣時(shí)間，用于小于25鎊生化需氧 量/1，000英尺 3曝氣罐體積的低有機(jī)負(fù)荷。該方法需要使用非常大的池，這增加曝氣時(shí)間 和相關(guān)的曝氣動(dòng)力成本。通常，延時(shí)曝氣活性污泥法在以下條件下操作：3000-6000mg/L的 MLSS水平，采用約l-3mg/L的低溶解氧水平，20-30天的高固體停留時(shí)間。延時(shí)曝氣法的特 征也在于約18-36小時(shí)的非常長(zhǎng)的水力停留時(shí)間，約0. 05-0. 15的低食物對(duì)微生物之比，約 10-25鎊BOD/天/1000英尺3的低容積負(fù)荷，和約0. 5-1. 50的循環(huán)比。
[0011] 閉環(huán)式反應(yīng)器，也稱(chēng)作氧化溝，是延時(shí)曝氣法的一種形式。在氧化溝法中，通過(guò)位 于沿池的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)的機(jī)械曝氣器/混合裝置，推動(dòng)廢水環(huán)繞大面積、橢圓軌道配置的 池。這些裝置通常為轉(zhuǎn)刷曝氣器、表面曝氣器或噴射曝氣器。設(shè)計(jì)在池中的速度為0. 8-1. 2 英尺/秒。非常像延時(shí)曝氣法，曝氣溝法通常在以下條件下操作：3000-6000mg/L的MLSS水 平，采用約l-3mg/L的低溶解氧水平，10-30天的高固體停留時(shí)間。曝氣溝法的特征也在于 約8-36小時(shí)的非常長(zhǎng)的水力停留時(shí)間，約0. 05-0. 30的食物對(duì)微生物之比，約5-30鎊BOD/ 天/1000英尺3的低容積負(fù)荷，和約0. 75-1. 50的循環(huán)比。
[0012] 高速曝氣活性污泥法通常在以下條件下操作：4000-10000mg/L的較高M(jìn)LSS水平， 但采用約l_3mg/L的低溶解氧水平，5-10天的更常規(guī)的固體停留時(shí)間。高速曝氣法的特征 也在于：僅2-4小時(shí)的水力停留時(shí)間，約0. 40-1. 50的高食物對(duì)微生物之比，約100-1000鎊 BOD/天/1000英尺3的高容積負(fù)荷，和約1. 0-5. 0的高循環(huán)比。
[0013] 掩蔽池-高純度氧（HPO)活性污泥法的特征在于系統(tǒng)，例如UN0X?或OASES ?系 統(tǒng)，該系統(tǒng)使用掩蔽池，并將高純度氧直接注入掩蔽池內(nèi)的混合液，以獲得約2-20mg/L的 較高溶解氧比率。掩蔽池系統(tǒng)通常在以下條件下操作：2000-5000mg/L的中等MLSS水平， 和3-10天的非常短的固體停留時(shí)間。掩蔽池-HPO法的特征也在于：僅1-3小時(shí)的水力停 留時(shí)間，約0. 25-1. 00的食物對(duì)微生物之比，約100-200鎊BOD/天/1000英尺3的高容積 負(fù)荷，和約0. 25-0. 50的循環(huán)比。
[0014] 如上所述的許多活性污泥法產(chǎn)生大量的廢污泥，這需要進(jìn)一步處理和處置。處理 和處置廢水處理廠的剩余污泥通常占工廠總操作成本約25-65%。由于更嚴(yán)格的法規(guī)和日 益上升的處理成本，所以該問(wèn)題的經(jīng)濟(jì)意義不斷增加。
[0015] 用于處理污泥除去的現(xiàn)有方法包括將污泥運(yùn)輸至垃圾掩埋場(chǎng)、將污泥用于土地應(yīng) 用或農(nóng)業(yè)目的和污泥的焚燒。由于污泥中的病原體和有毒化合物，在許多地區(qū)，正逐步淘汰 在垃圾掩埋場(chǎng)處置污泥，且污泥的土地應(yīng)用正受到更嚴(yán)格地管理，以防止環(huán)境和健康風(fēng)險(xiǎn)。 同樣地，污泥的焚燒是昂貴的方法，并存在潛在的空氣污染危害。由于與固體處理和處置相 關(guān)的調(diào)控、環(huán)境和成本問(wèn)題，使在廢水處理方法中產(chǎn)生的剩余污泥量最小化是有益的。
[0016] 上述廢水處理操作的另一個(gè)主要成本是電力。目前用于廢水處理廠的曝氣系統(tǒng)通 常占工廠總動(dòng)力消耗大于50%。由于快速上升的電價(jià)，動(dòng)力成本顯著增加，且為了可能的電 力需求減少，許多電力公用設(shè)施具有定向的廢水處理廠。
[0017] 因此，非常需要通過(guò)減少固體處理和處置成本以及動(dòng)力成本節(jié)約，來(lái)減少?gòu)U水處 理廠的操作成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 本發(fā)明的特征可在于廢水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括（i)適于接受活性污泥和廢水進(jìn) 流的無(wú)蓋活性污泥池；（ii)適于將氧氣導(dǎo)入活性污泥池中的混合液的充氧系統(tǒng)；（iii)澄 清池，該澄清池連接至活性污泥池，并適于從活性污泥池接受的混合液中分離污泥，以產(chǎn)生 流出物；和（iv)適于從澄清池中除去分