專利名稱：污水處理方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及采用含有懸浮活性污泥的生物活化系統進行污水處理的方法和裝置，特別是用于小型生活污水處理廠的方法和裝置。
污水處理的生物方法在于利用由多種細菌和小微生物的混合物所形成的活性污泥。就其本身而言，該污泥需要在污水中含有的有機物，這些有機物在污水中分解并將污水凈化。活化過程可能只是由于通常往活化池中鼓入空氣所造成的連續氧化。
污水處理部分利用牢固地附著在被污水潤濕的形式各異的生物過濾器和反應器系統基物上的微生物，部分利用含有懸浮污泥(在此污泥絮狀物與污水及空氣一起混合)的活化系統。
迄今所知的采用懸浮污泥法的污水處理裝置可以分為采用污水連續通過活化池的方式的系統和采用不連續或間歇通過方式的系統。
在連續污水處理系統中，污水經粗略預處理后進入活化池并在活化池停留達到污水凈化所必需的工藝時間后與活性污泥一起排放到一獨立的后沉降池中。最后污泥在后沉降池中沉降分離而凈化后的水被排放出去。
在采用不連續污水通過方式的系統中，污水經粗略預處理后或被立即加入活化池或從平衡池由泵回送到活化池。水處理后活化過程中斷，即活化池中可能有的任何通氣和水的混合均停止。在污泥沉降后凈化后的水由泵輸送或在重力作用下送到排放口。此后活化池重新裝料，重復進行上述的處理循環。與連續水處理方法相比，可省去后沉降池而活化池(SBR)在操作期間重新裝料。
上述污水活化處理系統的不利之處是它們難以用在小型生活污水處理裝置上，尤其是難于達到與污水處理裝置操作控制有關的要求。
在采用連續污水通過方式的活化處理裝置中，必須將污泥連續從后沉降池用泵回送到活化池的污水進口。一旦活化池中的污泥濃度超過允許值，必須用泵將過量污泥從污水處理裝置抽走。這就需要熟練操作工定期測量活化池中的污泥濃度并移除過量污泥。此外，污水進料量低將導致活化池負荷中斷，這將造成排放水的水質惡化或要求大大增加活化池和后沉降池的尺寸以使排放水的參數達到要求。
考慮到活化池中的污泥積累，迄今所知的采用連續污水通過方式的小型污水處理裝置或是設計用來處理高污泥密度的污水(在此必須采用高能耗方法維持污泥懸浮達200天直到污泥排放而不會使水處理裝置的任何功能中斷)，或是需要熟練操作工從活化池定期排放污泥。由于污泥自溶導致污泥進料缺乏，其后又由于活化池中活化物質的消耗所造成的活化過程污泥逐步消除作用，兩種系統均不能長時間工作。這樣，水處理裝置的功能就受到很大影響。采用不連續水通過方法(SBR)的污水處理裝置的特點是復雜的控制系統，因而它應用于低處理量污水源時就過于昂貴。
本發明的污水處理方法和設備可以克服上述的缺點。在此將污水加入平衡池并從平衡池排放到活化池污水經處理后進入沉降池，在污泥沉降后排放出去。本發明基于當平衡池中水的體積下降到給定的最小液位以下時活化過程的自動中斷。活化過程中斷之后過量污泥被排放到活化池中。若平衡池中的污水液位升高超過給定的操作液位值時則終止污泥泵回送過程而重新開始活化過程。
活化過程中斷后，經適當調節的時間間隔后排放過量污泥是有利的。
本發明所說的活化污水處理裝置由一具有空氣進口和通往后沉降池的溢流管的活化池構成。此外，該后沉降池設有一將污泥從后沉降池回送到活化池的泵及一排放出口。在活化池之前設有一平衡池，平衡池具有污水進口和用于將污水從平衡池送往活化池的原水泵以及控制平衡池中的最小和操作污水液位的浮子開關。當污水下降到最小污水液位以下時該浮子開關中斷活化過程并緊接著開動污泥泵；當污水達到操作污水液位時該浮子開關重新開動活化過程并關閉污泥泵。
上述的污水處理裝置特點在于，體現了污水處理的連續和不連續水通過系統特征的設計單元之間的有效聯系。
本發明所述的解決方案的優點在于如下事實即由于具有不均勻的污水進口，使活化池和后沉降池的負荷均勻，這使它們的尺寸能夠達到日常平均污水入口體積。此外，這使得能夠采用從能耗和功能品質觀點來說是曾經用于具有最小可能處理量的污水源的最有利的生物污水處理方法的小泡活化。另外，本發明所述的污水處理裝置的設計還能夠增加活化池中的污水液位從而增加活化池中水的體積。這樣，可以顯著減小所有污水處理裝置的尺寸。
如本發明所述，本發明方案的一個顯著優勢在于如下事實即由于污泥自動從活化池排出，因此不需要熟練裝置操作工。
另一個優勢是顯著降低了由于在沒有充足的污水進料期間頻繁的鼓風機功能中斷所造成的日常空氣鼓風時間這減小了污泥自溶的危險，否則當活化池中缺乏養分時會導致污泥的自溶。凈化后的水在活化池與平衡池之間交替泵送期間，必要的養分就由平衡池中所分解的污泥供給活化過程。這使整個水處理裝置的操作能夠在沒有任何污水進料的情況下運行約3個月而不會降低設備的處理能力。這使本發明的污水處理裝置極其適合于閑暇目的、其特征為與其它已知形式不同的間歇操作的應用。
污水進料較長時間中斷后對污水處理裝置活性的抑制可通過將浮子稍往上拖將平衡池中的最小水位值設定在較高值上而增加泵回送頻率來消除，這就減少了每天總的鼓風時間。另外一種可能性是在處理裝置的供電線路上安裝定時開關控制裝置，每日開動特定小時數。
一個不容忽視的對環境質量的重要貢獻是本發明所述的活化系統具有將污水脫硝化的能力，包括以生物方法部分脫磷，這一點對迄今所用的小型污水處理裝置或是不可能的或是相當的復雜。本系統中通過中斷連續活化過程并將硝化污水連續泵送到缺氧或厭氧平衡池環境中進行脫硝化過程。之后將凈化(脫硝化)后的水與原水的混合物從平衡池泵送到活化池中。這樣，根據污水進料的體積，本系統自動提高處理過程的效率。在進料不足時，通過硝化和其后的脫硝化過程除去有機雜質和氮。隨著污水進料增加，泵回送循環數連續減小從而降低了脫硝化程度進一步降低污水在活化池中的停留時間導致脫硝化程度逐步降低，這限制了以上有機雜質的去除效果。隨著污水進料減小，處理過程的效率自動增加使水脫硝化。由此可見，本系統整體上受污水進料體積的控制，因此最大裝置流通量由空氣原水泵的輸送能力(或由所用的另一臺泵的輸送能力)確定，通常泵的設計輸送能力為二或三倍于日常平均污水體積。最有利的安排是采用氣升泵，該泵隨著平衡池中液位的升高而連續提高輸送能力，隨著液位的降低相應降低輸送能力。這樣在整個時段內維持完整活化期，直到系統狀態切換時為止。
一般通過適當設計水處理裝置各池的尺寸以便在裝置操作過程中能更加頻繁地達到平衡池中的最低水位從而增加活化過程的中斷頻率而實現污水脫硝化。
附圖所示為本發明所述的活化裝置的一個可能的實施方案。

圖1表示水處理裝置的透視平面圖，圖2為豎直斷面圖，圖3所示為主裝置圖。
圖1、2、3所示的活化類型的污水處理裝置由三個功能相互獨立連接成一個單系統的池組成。它們是具有污水進口5的平衡池1，具有空氣進口(即與通風壓縮機10、11相連的通風管7)及通向后沉降池4的溢流管19的活化池3，最后是具有澄清水排出口6的后沉降池4。平衡池1設有由壓縮機9驅動的原水泵13該泵用于將原水或預處理過的水輸送到活化池3。此外，本裝置還包括一水位測量裝置，通常為一浮子開關8。當平衡池1中的污水液位下降到污水液位最小設定值15以下或超過污水液位操作設定值16時浮子開關8就轉換裝置的操作模式。活化池3設有與污泥泵送壓縮機12相連的污泥泵14，它用于將過量污泥回送到平衡池1直至活化池3中的污泥達到液位設定值2。后沉降池4設有與污泥循環壓縮機18相連的污泥循環泵17該泵用于將沉降下來的污泥泵送回活化池3。
污水通過污水入口5進入平衡池1。與此同時，利用平衡池1提供初始沉降并貯存從活化池3泵送回的過量污泥。當平衡池1處于標準操作液位時將污水進料重新泵送回活化池3。清水與活化污泥的混合物在活化池3中經處理后進入后沉降池4，澄清水在重力作用下從后沉降池4排出離開水處理裝置。沉降下來的污泥由污泥循環泵17持續或間歇地重新泵送回活化池3。原水泵13的有限的輸送能力有助于達到下述情況即使水處理裝置的污水進料不均勻，活化池3以及后沉降池4的水力負荷也是均勻的。
這些小型生活污水處理裝置在污水供應不均勻的條件下操作時，污水進料量(例如在夜間)足夠低以致平衡池1中的水位下降到最低液位設定值15以下。浮子開關8即在此時將活化過程中斷即鼓風壓縮機10、11及原水泵13均關閉而使活化池3停機。若污泥循環泵17的氣源是普通的鼓風壓縮機而水處理裝置的原水泵13的氣源的壓縮機額定功率較大則關閉污泥循環泵17并停止通風。若污泥循環泵17帶有獨立壓縮機并且從活化池3通向后沉降池4的進口管19設在離活化池3中的水位以下很近的地方，則污泥循環泵17保持連續運轉。
與此同時或更好再延遲特定時間使活性污泥得以在活化池3底部沉降后，開動污泥泵14開始將活化池3中的物料重新泵送回平衡池1。污泥泵14的進口管位于活化池3底部上方的污泥液位2處，即進口管的高度為活化池3中污泥沉降后所要求達到的污泥層高度。原則上污泥液位2按如下方式設定即經40分鐘沉降后污泥占據活化池3體積的1/4到1/3，這相應于將約3kg干燥污泥在1m3活化混合物中混合所得的預計污泥指數約為80的污泥濃度。這樣，污泥泵14僅將超過污泥液位設定值2以上的污泥排出。選定污泥泵14的啟動延遲時間以使污泥在活化池3中的物料進行泵送之前就沉積在活化池3的底部，否則若污泥泵送頻率過快會由于將未沉降的污泥與水的混合物泵送出去而降低了活化池3中所必須的污泥量。僅當將過量污泥泵送出去液位達到污泥泵14的進口管液位以后才將清水泵送出去。一旦平衡池1中的水位達到通常選定超過最小液位設定值15的操作液位設定值16，浮子開關8就將污泥泵14關閉并同時將通風壓縮機10、11、原水泵13以及可能的話還有污泥循環泵17開動。由于將一定量的活化池3中的物料重新泵送回平衡池1或者由于向平衡池1中加入水或可能由于上述兩種原因的聯合作用，平衡池1中的污水液位將上升到操作液位設定值16。此后，本系統就作為一種標準的在平衡池1中具有低于最小水位設定值15的連續污水通道的污水處理裝置連續運轉。
最小液位設定值15和操作液位設定值16的高度必須考慮到水處理裝置的實際污水進料體積、溶解于活化池3中依賴于通風壓縮機10和11額定功率的氧的數量以及污水的物料負荷來選定。另外一點可能需考慮與澄清水脫硝化有關的要求。
污泥泵14的起動延遲時間依賴于污泥沉降速度及活化池3的深度。常用值在30到90分鐘之間。
不考慮水脫硝化要求的水處理裝置操作時，活化池3的體積和平衡池1的有效體積通常與水處理裝置的日常平均污水進料體積相等。選定最小液位設定值15(通常高于平衡池1底部0.7米)以便使通風中斷與隨后的污泥從活化池3的排放操作近似以每天一次到每周一次的頻率進行。最小液位設定值15與操作液位設定值16之間的差值取為一小值，該值通常不大于0,2米以獲得最可能短的活化中斷時間。
要求進行水脫硝化的水處理裝置操作時平衡池1和活化池3的體積均較大它們的體積通常是處理裝置日常平均進水量的兩倍。必須使污水在活化池3中停留足夠長的時間以達到完全硝化。與此同時在平衡池1的最小液位設定值15和最大液位設定值16之間獲得足夠大的可用體積以能夠將來自活化池3的最大可能體積的澄清水重新泵送回平衡池1的無氧環境，在此處與原水混合再脫硝化。由此將最小液位15設定為在一天內至少有一次通風中斷、至少從活化池3排出一次污泥并至少將澄清水重新泵送回平衡池1一次。
權利要求
1.利用懸浮活化污泥的污水處理方法，在此將污水加入平衡池，之后用泵將污水回送到活化池，污水在經凈化后由活化池進入后沉降池，使殘余污泥沉降后將污水排出，本方法的特征在于當平衡池中的污水液位降到最小液位設定值以下后活化過程自動中斷，隨后將過量污泥用泵排出活化池；而當平衡池中的污水液位上升超過操作液位設定值后中斷污泥回送過程并重新開動活化過程。
2.根據權利要求1的污水處理方法，其特征在于在活化過程中斷后，過量污泥經預先設定的時間延遲后排放出去。
3.采用具有懸浮活化污泥的生物活化系統的污水處理設備，它由具有空氣進口(7)和通向后沉降池(4)的溢流管(19)的活化池(3)組成，后沉降池(4)設有一將污泥從后沉降池(4)重新泵送到活化池(3)的污泥泵(17)及排放出口(6)，其特征在于在活化池(3)之前安裝了具有污水進口(5)、原水泵(13)及浮子開關(8)的平衡池(1)，原水泵(13)用于將水從平衡池(1)送往活化池(3)，在浮子開關(8)的作用下，平衡池(1)中的最小污水液位設定值(15)用于中斷活化過程并隨后啟動污泥泵(14)而平衡池(1)中的操作污水液位(16)用于重新開始活化過程并關閉污泥泵(14)。
全文摘要
利用懸浮活化污泥的污水處理方法,在此將污水加入平衡池,之后用泵將污水回送到活化池,污水在經凈化后由活化池進入后沉降池,使殘余污泥沉降后將污水排出,本方法的特征在于當平衡池中的污水液位降到最小液位設定值以下后活化過程自動中斷,隨后將過量污泥用泵排出活化池;而當平衡池中的污水液位上升超過操作液位設定值后中斷污泥回送過程并重新開動活化過程。
文檔編號C02F3/00GK1171766SQ95197202
公開日1998年1月28日 申請日期1995年12月4日 優先權日1994年12月2日
發明者J·托波爾 申請人:J·托波爾