[发明专利]污水的生物净化处理方法

说明书

本发明涉及一种含有有机物以及含氮的杂质的污水的生物净化处理方法，本方法通过在载体上固定的微生物且供空气和（或）纯氧下使反应器中的污水曝气，尔后以澄清装置使净化水和污泥分开，再使至少部分污泥返入反应器中，本方法用小块状和（或）颗粒状的且能在污水中自由活动数量的颗粒作为微生物的载体带入到反应器中。

这样的一种方法已由欧洲专利-B第15298号公开。该方法系引导污水通过反应器，反应器设计成具有循环装置的充分搅拌的活性污泥池或者构成流态床反应器或悬浮床反应器。为了达到特别高负荷污水的高净化值，在反应器中配置一定数量的合成有机聚合物载体粒子。此外，至少同时使来自澄清中的活性污泥返入反应器中，除了由载体粒子固定的微生物之外，游离的活性污泥也保持在反应器中。载体粒子为微生物的寄居提供一个大的表面，由于载体粒子的多孔隙，迫使微生物分散生长。由此得出一个比常规活性污泥絮状体时大得多的传质量。微生物固定地寄居在颗粒的孔隙中，因此可以容易地在反应器中保留。对此，在很高的污水负荷情况下，也可以达到极好的五天生物化学耗氧量（BOD₅）的降低。所述单个载体粒子的大小（直径为5到10毫米、比重为10到220公斤/米³、敝开的大孔隙为0.1到3毫米）可以导致细菌稳定地寄居并能保证氧气供给和把物质送入每一粒子的内部。故而，采用公知的方法可确信地达到BOD₅负荷的污水的经济净化。当然，采用公知的方法只能少量降解含氮化合物。

联邦德国公开专利说明书第3131989号公开了一种方法，该方法不仅可使BOD₅降低，而且可使硝化。至此，使污水依次通过多个处理区并在有活性污泥存在下曝气。在这些或者第一处理区中以公知的方式达到含碳化合物降解，而且还只能对流出的污水一活性污泥混合物加以极低的负荷。于是在这些或者最后处理区中通过在载体上固定硝化菌下进行硝化。在以后的澄清处理中净化水与污泥分开且排出。污泥部分地返到第一处理区（C-降解），一部分作为剩余污泥。所说的公知方法还能够使从硝化区流出的污水-活性污泥混合物的一部分在澄清之前返入第一处理区（C-降解），以便进行污水的反硝化处理。这样，为了使含氮化合物尽可能地被降解，一方面要使活性污泥从澄清区中返回，另一方面要使从硝化区来的污水一活性污泥回到BOD₅降低区，这些均需消耗很多能量。此外，这种已有技术还达不到完全反硝化。

另外，一种碳和氮同时降解的活化方法已由“gwf 124（1983），Heft 9，410页至427页”公开。这篇文章揭示了硝化和反硝化一步法处理的可能性，并且讨论了泥龄、碳呼吸（Kohlenstoffatmung及污泥负荷对硝化或反硝化的关系。该文作者得出以下结果：最佳的硝化在BOD₅体积负荷为0.5kg/m³d时达到。反硝化应该同时进行，这样池体积增大大约30%，而氮的完全分解在BOD₅体积负荷为0.3kg/m³d时达到。同时硝化和反硝化的TKN体积负荷[TKN＝凯氏氮（Kjeldahl-Stickstoff）]总计为BOD₅体积负荷的大约1/4，因此为大约0.07kg/m³·d（用于硝化大约为0.1kg/m³·d的TKN体积负荷）。该文进一步推测，硝化的主要的和限制性的因素是硝化菌的增加率比较低。为了进行良好的硝化，必须把泥龄长短定得相应的高。此外，必须以足够的氧供给整个池体积，通常氧浓度至少定为2mg/l。

与以NH₄-氮的氧化的硝化相反，反硝化是使用硝酸盐中的氧替使用溶解的氧，亦即通过曝气带入的氧作为呼吸的氧。故而反硝化是在毋须溶解的氧条件下进行的。因此在小部分溶解的氧下，即这种氧最多为硝化所需的含氧量的1/4时，在硝化处理池中的反硝化反应依然能完成。文章的作者特别认为，反硝化反应能在氧化沟中进行，因为在距离通气口的一定距离中，恰好没有多少溶解的氧。

该作者指出同时反硝化的基本原理在于，在与硝化在一起的不可分的池中可得到无氧区，在该区中可进行反硝化。这意味着同时反硝化归结于适当的通气控制。由此可见，同时硝化/反硝化的缺点在于池体积要增大，因为在要反硝化的体积中无溶解的氧，在那里不可能硝化并且反硝化速度也是较慢的。为了使排放物只有小的含氮值，必须大规模地调节硝化体积/反硝化体积。