[发明专利]生物活性反应器以及废水处理方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种用于处理废水的生物活性反应器以及方法。更具体地说，本发明涉及一种用于对废水中的污染物进行生物学处理的浸没式充气反应器。

发明背景

自从中世纪时代以来废水和污水的处理已经得到不断的开发。由于城市污水系统的出现，为了在区域性基础上处理这些废物已经建立了污水厂。在废物处理系统中早期开发的是滴滤池。未处理的液体均匀地传送到煤渣、焦炭、碎石和其它大颗粒床的顶层。当液体滴流经过床时，利用包裹在床囊袋中的空气、借助存在于床介质表面上的细菌和其它微生物，使液体中有机和含氮材料发生氧化。由此形成与澄清槽中的液体分离的固体碎片。

对于给定的触地(即滤池所要求的场地面积)，已经做过许多尝试来增加滤池的容量。这对于现存的污水厂尤其重要，因为这些污水厂得增加容量来满足日益增长的污染的需要，但却不能增加污水厂向外扩展的面积。预计将滤池变成柱形，从而滤池的高度可给出较大的滤池体积。滤池的向上扩展受到滤池的基底所能够支撑的重量的限制。

由于废物的生物氧化发生在过滤介质的表面上，因此通过增加介质中颗粒的表面积，可以在给定的滤池体积内处理大量的废物。这样，介质颗粒的平均尺寸被减小了，以便增大颗粒的表面积。而且，介质颗粒经常是由塑料材料形成的，这是由于业已发现这种颗粒是特别有益的。

还已经发现，被淹没的滤池介质通常会增加滤池的效率。穿过滤池的液流可以向上或者向下。空气被抽吸穿过淹没的滤池介质床。当然，重要的是确保空气出口不被堵塞，否则废物的氧化就会停止。当采用小介质(小于大约5mm的公称直径)时，固体被部分截留在介质床内并且得通过回洗来除去，因此对于滤池来说，需要昂贵的回洗设备和停机时间。较小的介质和截留颗粒造成较高的压头损失现象，该现象可限制处理容量。在通过回洗除去同体的情形中，滤池一般被称作生物充气滤池(BAF)。在这种情形中，通常不需要紧接滤池的澄清槽。

如果将较大的介质用于滤池中，那么固体不会截留在床内并因此被紧接滤池的澄清槽去除。在不需要回洗的情形中，滤池是作为滴滤池或浸没式充气滤池(SAF)而公知的。因为介质床被淹没并且氧气是从底部压入系统的，所以SAF与过滤床(滴滤池)不同。SAF优于生物过滤床(滴滤池)的地方是，它没有气味、由于被淹没而没有飞扬的污物、能够以非常高的装载速度来工作并且在现场只占据很小的场地面积。另外，SAF比其它滤池具有更好的氧传输性能。

大多数现存的浸没式充气滤池都采用塑料介质。已经使用了几种不同类型的塑料介质，包括松散地填入填充床内的无规则填充型，该填充床可包括较小的空心管或十字圆柱形的通常较大的类似于多支架的形式。更复杂的形状具有更大的表面积的优点，但是同时该表面积由于局部堵盖而减小。另一种塑料介质类型是填充堵塞型，这种类型与冷却塔介质的性质类似。它也能提供较高的表面积，但是其缺点是过程(process)空气可使其浮在浸没式滤池内并且该结构已经导致有记录的失败。

由于大城市地区的污染增加，因此对纯化水的需求增长了而废水滤池的有效占地却减少了。

发明概述

本发明提供了一种浸没式充气滤池，与常规生物充气滤池所用的精细介质相比，其使用的是粗糙的非塑料介质。由于不使用精细介质，因此该浸没式充气滤池消除了较高的压头损失、空气和水的分布问题以及一般与生物充气滤池相关的潜在堵塞问题。本发明的浸没式充气滤池与一般的充气滤池相比，只需要更少的装设仪器和阀，这是因为它1)无需回洗，以及2)在滤池反应器之间没有差异压头损失，从而使流入的废水和过程空气的分布复杂化。

虽然这种浸没式充气滤池在机械上简化了，但是滤池的每单位触地却具有更大的操纵容量。本发明的SAF与以前的SAF反应器相比，具有使介质床的深度增加到5米-9米的能力。然而，如果必需的话，SAF系统可以反过来再配合到现存的较小反应器上。因为可以更高地填充较大的介质颗粒，而不会产生明显的压头损失现象，所以介质的深度增大了。该浸没式充气滤池在机械上的复杂程度很小，但是在较小的储地上却保持了高容量处理的优点。本发明人已经发现，使用较大尺寸的过滤介质可改善滤池的效率，甚至在介质提供的表面积更小时也能做到这一点。效率的改善被认为是由于过滤介质很少发生堵塞。