具有固体水力分离的活性污泥需氧生物法及用于在废水处理站运行的水力分离器制造技术

本专利公开了废水处理中使用的方法和设备，其涉及具有水力分离的活性污泥的需氧生物处理，具有内部污泥收集和再循环功能及大气或氧气的溶解，这些均通过在生物反应器中共享固体保留和气体溶解功能的设备实现，从而增大二次倾析器的水力负荷能力及生物反应器的负荷吸收能力，因而使处理能力相对于传统活性污泥法几乎翻倍。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有固体水力分离的活性污泥需氧生物法及用于在废水处理站运行的水力分离器I、
本专利技术方法和设备的目标在于提出处理具有有机物和养分如有机氮和有机磷的废水的需氧生物处理法。该方法与环境紧密相关，因为其用于相较目前技术发展水平，最大程度地减少废弃到水体如河流、大海和地下水的水的污染。从降低废水的需氧处理法的工作量、投资量和运行成本的角度，本专利技术方法也十分适合。II、当前技术阶段用于具有有机负荷(目前在运行中称为活性污泥)的废水的处理的需氧生物系统按执行不同单元操作的两个步骤进行使用：1、第一步骤：生物反应器用需氧细菌进行运行的称为生物反应器的步骤，主要包含可能来自大气或者浓度高于大气的含氧气体的氧气的溶解的手段，其由称为曝气机或充氧器的设备溶解。该用于溶解气体的设备还提供必须用于保持固体悬浮在反应器中的混合能。在这些固体为负责吸收和处理有机负荷或养分负荷的微生物时，导致从液体介质去除有机负荷或养分负荷。由于在活性污泥系统中，所使用的微生物为需氧微生物，该方法需要应用将氧气溶解在称为混合液的液体中的设备，该混合液为将要处理的液体加上生物反应器中存在的大量微生物。同样，在许多化学/发酵法中，需要空气氧的溶解，该方法的总生产率几乎总是受氧气传到液体的限制，因而许多研究的目标就是为了提高氧气的传送速率。用于促进充氧的设备称为曝气机、充气机和扩散器或者充氧器。在废水处理法项目中使用几种曝气系统。使废水通气的两种基本方法为：a、用水下扩散器或者其它曝气装置将空气或氧气溶解在废水中；及b、机械搅动废水，促进大气氧的溶解。曝气装置分类为：a、抽吸装置：其由泵浦液体流的水力推进器组成，通过文氏管效应，其从大气抽吸空气并将空气/水混合物在水表面下放出。该装置具有低氧气传送效率。b、静压管：其由安装在生物反应器底部的一个或多个管组成，其从充气机接收空气，空气通过管中的孔溶解在液体中，对混合物进行曝气并推动混合物，但它们具有低氧气传送。c、盘式扩散器：其由安装在槽底部附近的空气分配管上的刚性陶瓷盘或者柔性多孔薄膜组成。它们从充气机接收空气，空气将通过盘的孔溶解在液体中，该盘将气泡送入液体内。混合该过程的能量由吹入的空气提供，其被变换为按上升运动释放到液体中的气泡。d、文氏管：应用于曝气设备，文氏管负责抽吸空气并促使其按小气泡的形式混合到液体内。文氏管曝气机由喷嘴、恒定直径的管道(喉部)及渐扩锥体组成。喉部区域小导致液体的速度高，其后相应降低静压，使能将文氏管用作气体抽吸装置。文氏管抽吸气体的项目用作获得次于大气压的压力的标准。喉壁中的现有的孔由于压力差提供空气或其它气体的抽吸。e、喷射器：它们为使用高速液体喷射的动能引导、散开气体并将气体溶解在液体中的装置。在该种类中，曝气系统“喷射曝气”由用于来自生物反应器的混合液的再流通的水力泵组成。2、第二步骤：固体的重力沉降称为重力沉降的第二步骤，其用倾析器或重力沉淀器进行运行，由低水力涡流的室组成，其使得在生物反应器中形成的微生物将通过底部的沉降进行分离并在底部刮刀的帮助下(或者无需底部刮刀的帮助)进行收集，底部刮刀将污泥导向对它们进行抽吸的收集点，大部分被再流通到生物反应器，及部分被丢弃进行稠化、脱水和清除。使重力沉淀器中分离的固体再流通到生物反应器的目的在于增加生物反应器中的微生物浓度因而增加为了可用生物反应器体积而消除负荷的能力。在传统活性污泥法中，生物反应器中悬浮的固体的浓度约为2000mg/L到4000mg/L。在这些浓度下，在沉淀器中的停留期约为3-5小时。在该室中，溶解的氧气浓度实际上为零。在该条件下，这种类型的环境称为缺氧环境。在这种类型的环境中，不推荐需氧细菌逗留5小时以上。为沉积高于4000mg/L的污泥浓度，倾析滞留的时间高于5小时是必要的，因而成为传统活性污泥项目中的微生物浓度的限制因素。通过传统的活性污泥处理废水的方法因此可定义为两个室的水力互连，按两个不同步骤运行，第一步骤目标在于开发能够在称为生物反应器的室中吸收和消化大量水中溶解的材料的微生物培养法，及在第二步骤中，另一称为固体分离的室通常由能够分离处于液相的固相的微生物的重力沉淀器组成。液相是曝气槽中包含的液体，没有微生物群。而固体在沉淀器的底部进行收集，没有微生物群的液体通过表面溢水口丢弃。处理后的废水为倾析后的废水，通过溢水口放出。污染物由微生物吸收并作为生物污泥丢弃。III、具有固体水力分离的活性污泥的需氧生物处理法1、介绍具有活性污泥水力分离的需氧生物处理法，其由图1例示，不同于传统的活性污泥法，因为其包含3个步骤：生物反应器、水力分离器和固体的重力沉降或者二次倾析。所述方法与传统的活性污泥处理具有同样的目标，然而使用更小体积的槽，因为其中水力分离器(4)的体积与生物反应器(2)的体积之和可变成传统活性污泥法中使用的生物反应器的体积的一半。为了具有固体水力分离的活性污泥法的运行，必须专利技术固体(4)的水力分离器设备，这也是本申请的目标。2、该方法的描述具有固体水力分离的活性污泥的需氧生物处理法包括将称为固体(4)的水力分离器的设备或室插入在传统活性污泥法中的生物反应器(2)的下游及重力沉淀器(9)的上游。具有固体水力分离的活性污泥法包括下述步骤：a、生物反应步骤该生物反应步骤，其中废水与微生物及溶解的氧气接触，发生溶解的污染物的吸收和新陈代谢，包含下述装置：a.1、生物反应器(2)，其基本上由槽或容器组成，其可由水泥、钢、玻璃纤维等制成；a.2、用于溶解空气或氧气的系统，其包括用于将气体溶解在液体中(称为喷射曝气)的设备，该设备包括下面的装置：a.2.1、液体喷射器(30)，其包括因增加每喷嘴液体的速度而产生水力涡流的装置，用于将气体溶解在液体中；a.2.2、气体喷射器(23)，其包括在产生气体分割的压力下接收气体和液体的装置，产生气体微泡，气体微泡被排放到生物反应器(2)中存在的混合液内，通过扩散将氧气溶解在液体中，其效率取决于气体-液体接触截面和气体中存在的氧气的饱和浓度差(取决于氧气的分压)及取决于已经溶解在将接收气体溶解的液体中的氧气浓度；a.2.3、气体发生器(24)，其包括大气充气机或者具有高于大气的氧气浓度的气体发生器，或者在含氧低温储罐中，按液体形式储存并通过大气汽化器转换为气体从而供应给溶解系统。b、固体的水力分离步骤固体的水力分离步骤在固体装置(4)的水力收集器中执行，其包括：b.1、收集器壳体(3)，其包括由水泥、钢或玻璃纤维等制成的结构，其确定水力分离器的内部的边界并用于安装分离器的其它系统。到水力分离器的废水源自生物反应器(2)，其通过壳体(3)、通过孔(5)。b.2、倾析后的水液收集器系统，在尽可能小地水力拖拽悬浮的固体的帮助下，执行混合的倾析液(7)的收集。b.3、具有沉降的固体的混合液收集系统，在最大可能地收集水力分离器(4)中悬浮的固体的帮助下，执行具有沉降的固体的混合液收集。该系统具有包括几个管的污泥收集器(6)，管具有污泥收集孔(21)，这些孔遍及水力分离器(4)的底部的截面分布。b.4、固体的层流沉降系统，其包括层流板(8)，这些层流板引起层流板区域中的水力半径的减小，从而减小水力涡流并增加固体的沉降能力。b.5、离心泵(20)，其包括通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有固体水力分离的活性污泥需氧生物处理方法，包括将称为固体的水力分离器的设备或室插入在传统活性污泥处理流程中的生物反应器的下游及重力沉淀器的上游，其特征在于：所述方法包括下述步骤a、生物反应步骤该生物反应步骤包含下述装置：a.1、生物反应器(2)，其基本上由槽或容器组成，其可由水泥、钢、玻璃纤维等制成；a.2、用于溶解空气或氧气的系统，其包括用于溶解气体(称为喷射曝气)的设备，该设备包括下面的装置：a.2.1、液体喷射器(30)，其包括因增加每喷嘴液体的速度而产生水力涡流的装置，用于将气体溶解在液体中；a.2.2、气体喷射器(23)，其包括在产生气体分割的压力下接收气体和液体的装置，产生气体微泡，气体微泡被排放到生物反应器(2)中存在的混合液内，通过扩散将氧气溶解在液体中，其效率取决于气体‑液体接触截面和氧气的饱和浓度与液体中溶解的氧气浓度的差；a.2.3、气体发生器(24)，其包括大气充气机或者具有高于大气的氧气浓度的气体发生器，或者通过液体含氧低温储罐，其通过大气汽化器转换为气体；b、固体的水力分离步骤固体的水力分离步骤由固体的水力收集器装置(4)执行，其包括：b.1、收集器壳体(3)，其包括由水泥、钢或玻璃纤维等制成的结构，其确定水力分离器的内部的边界并用于安装分离器的其它系统，其中到水力分离器的废水源自生物反应器(2)，其通过壳体(3)、通过孔(5)；b.2、倾析后的水液收集器系统(7)由在尽可能小地水力拖拽悬浮的固体的帮助下执行混合的倾析液的收集的系统组成；b.3、具有沉降的固体的混合液收集系统，在最大可能地收集水力分离器(4)中悬浮的固体的帮助下，执行具有沉降的固体的混合液收集，其中该系统具有包括几个管的污泥收集器(6)，管具有污泥收集孔(21)，这些孔遍及水力分离器(4)的底部的截面分布；b.4、固体的层流沉降系统，其包括层流板(8)，这些层流板引起层流板区域中的水力半径的减小，从而减小水力涡流并增加固体的沉降能力；b.5、离心泵(20)，其包括通过管线(22)从沉降后的固体收集系统抽吸混合液并通过用于生物反应器(2)的管线(11)排放通过大气或氧气的溶解系统的元件；c、在水力分离器中未被分离的固体的重力沉降(9)的步骤，包括下述装置：c.1、源自分离器的液体分配系统，包括接收管线流量(10)的管状装置(32)，以降低喷射速度并将输入流分配到下行方向；c.2、底部污泥收集器或刮刀系统，其包括由最大倾斜60度角度的相对的壁组成的倾斜壁(13)，其中沉降的污泥因重力滑到收集点，或者对于大的沉淀器的情形，包括底部刮泥机，其将污泥刮到沉淀器(9)的中心以传送到污泥坑(20)；c.3、污泥储存和泵浦系统：包括通过管线(14)与沉淀器的底部互连的污泥储存室(20)，其装备有收集污泥以再循环到生物反应器的离心泵(15)，及污泥的部分通过阀(19)控制的流量通过管线(18)丢弃；c.4、倾析水收集系统，包括溢水口(16)和倾析及处理后的水处置管线(17)，其中到重力沉淀器的废水流量通过管线(10)进入并通过液体分布系统(32)遍及沉淀器的截面分布。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.09 BR BR102015022083-9;2016.09.06 BR BR1021.具有固体水力分离的活性污泥需氧生物处理方法，包括将称为固体的水力分离器的设备或室插入在传统活性污泥处理流程中的生物反应器的下游及重力沉淀器的上游，其特征在于：所述方法包括下述步骤a、生物反应步骤该生物反应步骤包含下述装置：a.1、生物反应器(2)，其基本上由槽或容器组成，其可由水泥、钢、玻璃纤维等制成；a.2、用于溶解空气或氧气的系统，其包括用于溶解气体(称为喷射曝气)的设备，该设备包括下面的装置：a.2.1、液体喷射器(30)，其包括因增加每喷嘴液体的速度而产生水力涡流的装置，用于将气体溶解在液体中；a.2.2、气体喷射器(23)，其包括在产生气体分割的压力下接收气体和液体的装置，产生气体微泡，气体微泡被排放到生物反应器(2)中存在的混合液内，通过扩散将氧气溶解在液体中，其效率取决于气体-液体接触截面和氧气的饱和浓度与液体中溶解的氧气浓度的差；a.2.3、气体发生器(24)，其包括大气充气机或者具有高于大气的氧气浓度的气体发生器，或者通过液体含氧低温储罐，其通过大气汽化器转换为气体；b、固体的水力分离步骤固体的水力分离步骤由固体的水力收集器装置(4)执行，其包括：b.1、收集器壳体(3)，其包括由水泥、钢或玻璃纤维等制成的结构，其确定水力分离器的内部的边界并用于安装分离器的其它系统，其中到水力分离器的废水源自生物反应器(2)，其通过壳体(3)、通过孔(5)；b.2、倾析后的水液收集器系统(7)由在尽可能小地水力拖拽悬浮的固体的帮助下执行混合的倾析液的收集的系统组成；b.3、具有沉降的固体的混合液收集系统，在最大可能地收集水力分离器(4)中悬浮的固体的帮助下，执行具有沉降的固体的混合液收集，其中该系统具有包括几个管的污泥收集器(6)，管具有污泥收集孔(21)，这些孔遍及水力分离器(4)的底部的截面分布；b.4、固体的层流沉降系统，其包括层流板(8)，这些层流板引起层流板区域中的水力半径的减小，从而减小水力涡流并增加固体的沉降能力；b.5、离心泵(20)，其包括通过管线(22)从沉降后的固体收集系统抽吸混合液并通过用于生物反应器(2)的管线(11)排放通过大气或氧气的溶解系统的元件；c、在水力分离器中未被分离的固体的重力沉降(9)的步骤，包括下述装置：c.1、源自分离器的液体分配系统，包括接收管线流量(10)的管状装置(32)，以降低喷射速度并将输入流分配到下行方向；c.2、底部污泥收集器或刮刀系统，其包括由最大倾斜60度角度的相对的壁组成的倾斜壁(13)，其中沉降的污泥因重力滑到收集点，或者对于大的沉淀器的情形，包括底部刮泥机，其将污泥刮到沉淀器(9)的中心以传送到污泥坑(20)；c.3、污泥储存和泵浦系统：包括通过管线(14)与沉淀器的底部互连的污泥储存室(20)，其装备有收集污泥以再循环到生...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗纳尔多·莱特·小阿尔梅达，
申请(专利权)人：罗纳尔多·莱特·小阿尔梅达，
类型：发明
国别省市：巴西,BR