[发明专利]用生物学反应处理下水、废水的装置及其方法

说明书

本发明涉及用生物学反应处理下水、废水的装置及其方法，特别是涉及将根据微生物的有机物氧化槽的曝气槽、为除氮和磷的无氧和厌氧槽以及使微生物沉淀的沉淀槽的功能集中在一个双层圆筒形的处理槽中而进行用生物学反应处理下水、废水的装置及其方法。

通常，现在广泛普及使用的下水、废水的生物学的处理装置具有作为有机物氧化槽的曝气槽、将在上述曝气槽内成长的微生物沉淀的沉淀槽，以使有机物氧化而除去。除了去除有机物外、还有除氮和磷的装置，与上述曝气槽分别以横向流式设置的脱氮槽与厌氧槽，以便经过时除去废水中所含氮和磷的过程。但存在这样的问题：由于这种历来所用的生物学处理装置是横向流式地设置，因此，所需地基面积大；而且，由于上述曝气槽和沉淀槽的建筑物是用水泥施工的，因此，所需施工费用高。

另一方面，作为向上述曝气槽供给空气的方法，历来都是在上述曝气槽底部安装一种空气扩散管，它有陶瓷、布、结合树脂的多孔板和管以产生气泡，以便较大地产生水珠，用这样的方法来输送氧气。但是，当将上述曝气槽中微生物浓度提高到高浓度时，由于这种历来所用的氧气输送方式使微生物的氧消耗速度比空气供给速度快，因此，出现溶于水中氧气不足的现象。因此，在处理高浓度有机性废水时，由于受氧输送率的限制，产生微生物的浓度不能高于4,000mg/l的问题。

还有，由于二次沉淀槽与曝气槽分开设置，为了将沉淀的污泥转移到曝气槽，必须另外设置输送泵。再者，为了防止被沉淀的污泥在输送的污泥管内堵塞而设有刮板(scraper)，这种涉及刮板和输送泵的机械和电气装置具有极为复杂的结构。

另一方面，因历来为除有机物所用的活性污泥(sludge)方法中仅设置作为有机物氧化槽的曝气槽，但为了除去有机物以外的氮和磷的埃兹奥方法(A²/O：厌氧-无氧-需氧)和巴登坡方法(Bardenpho：厌氧-无氧-需氧-无氧-需氧)中，除曝气槽外，另外补设为除氮的无氧状态的脱氮槽(Denitrification tank)以及为释放磷的厌氧槽(Anaerobic tank)。这时，在上述脱氮槽中为了除去从曝气槽产生的硝态氮，还必须设置用于将曝气槽污泥液流向脱氮槽输送的、能具有2～6倍流入流量的速度的内部循环泵，并在如厌氧槽和脱氮槽的各反应槽中设置用于均匀混合污泥混合液的搅拌器，当在去掉有机物的工序之外，再补充实施除磷和除氮工序时，与历来所用活性污泥方法相比，其操作工序的结构和机械设施更为复杂。

如上所述，历来所用生物学处理装置以横向流式设置，除曝气槽外，还有为除氮的无氧条件下的脱氮槽和为使磷释放所用的厌氧性槽、以及沉淀池等都分开设置，因此不仅所需地基面积大，而且在各反应槽中均需设置搅拌装置、输送泵、刮板等，为向各工序输送污泥的泵，因此，存在机械装置复杂、而且设备费用多的问题。

另一方面，在有机物处理中、作为历来空气供给方法，在处理高浓度有机性废水时，微生物的氧消耗速度比空气供给速度快，因而具有因氧气传递率有限，而难以维持高的微生物浓度。

有鉴于这种存在的问题，本发明的目的是提供用生物学反应处理下水、废水的装置及其方法。其中，作为空气供给方法使用如微量过滤膜(microfiltration，微孔大小为0.1～100μm)和超过滤膜(ultrafiltration，微孔大小为1.5～10μm)那样的薄膜取代历来所用空气扩散管，使产生溶解性氧或极超微细气泡，以提高微生物和空气的接触效率，结果，由于氧气传递率增加，使得微生物浓度可维持在10,000mg/l以上并使反应槽的容量可大幅度减少。

本发明另一目的是提供用生物学反应处理下水、废水的装置及其方法，在圆形或正四角形的筒内设置双层的生物反应槽，因此，在供给空气的区域空间内构成需氧性条件；在非供给空气的区域空间内构成无氧和厌氧性条件，在一个反应槽内不仅构成除去有机物、而且也构成除磷和氮的环境。

本发明还提供以下的生物学反应处理下水、废水装置及其方法，由于将反应槽构成垂直形式的双层隔开状；为释放厌氧槽中的磷和除氮而向曝气槽供给的空气的推进力，使曝气槽的污泥混合液可以向形成无氧和厌氧性条件的槽进行转移，这与历来所用的磷、氮反应设施相比，本发明的处理设施简单。