专利名称：废水处理设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种废水处理设备。更具体而言，本发明涉及一种废 水处理设备，其中通过由使废水通过反应器中具有微生物载体的多层 污泥分离部引起的生物反应可以有效处理废水。
背景技术：
一般而言，废水处理是通过微生物或化学氧化-还原反应使污染物 稳定在水中并分离未经处理的残留物的过程。换句话说，废水处理是通过各种不同的方法稳定并分离水质、有 机物和营养物的过程。通常，废水处理主要通过生物法进行，并且废水处理的成本相对4交便宜。这种生物废水处理是通过使废水与含有大量微生物的载体接触而 纯化废水的方法。然而，这种常规的生物废水处理可能存在下述问题。第一，由于生物废水处理法具有较低的标准氧转移效率(SOTE)， 所以为了提高标准氧转移效率(SOTE)就需要大量额外的能量。第二，由于反应器中的微生物的损失应该补入大量微生物，并且 当补入微生物时，注入的微生物的量与补入的微生物的量不一样，所 以对于常规的生物废水处理，大体积反应器是必需的。可能会流入曝气槽，所以分解能力可能会受到损害。
第四，由于反应器中的废水流动性较低，所以在废水处理设备运 行几次后污泥可能会积聚在载体周围，并且载体的内部极大程度上变 得厌氧。因此，废水处理设备的效率可能会降低。
第五，由于在流体，如废水，运动期间的线速度较低，所以氧溶 解、溶解氧和作为基质传输到微生物的速度的质量传递速度都较低。
第六，由于反应器为完全混合型(complete mixture type)，所以反应 诱导必然处于低浓度。因此，处理废水的速度较低，并且难于以低浓 度获得高效的反应。
第七，由于反应器容纳相同的物质，所以难于获得各种不同的微 生物
发明内容
技术问题
本发明致力于提供一种生物废水处理设备，该设备通过使用含有 生物微生物的多层载体并通过增加流体的流动性而具有提高的标准氧 转移效率(SOTE)的优点。
由本发明的示例性实施方式提供的另一个优点是由于附着于载 体的大部分生物膜保持在有氧条件下，所以可以完全消除常规的污泥 积聚现象。
由本发明的示例性实施方式提供的另 一 个优点是由于通过增加 流体的线速度可以提高质量传递速度，所以可以使微生物的增殖速度最大化。由本发明的示例性实施方式提供的另一个优点是通过延长空气在反应器内的停留时间可以提高标准氧转移效率(SOTE),并且通过延 长臭味在废水中的停留时间可以除去臭味。由本发明的示例性实施方式提供的另 一个优点是可以缩短反应 器的处理时间，并且可以提高反应器的总效率。由本发明的示例性实施方式提供的另 一个优点是通过排出残留 空气可以容易地除去在载体中积聚的污泥。由本发明的示例性实施方式提供的另 一 个优点是通过在反应器 内形成气团而增加微生物的数量和种类可以提高处理废水的速度，并 且即使在沖击负载(impact load)下也可以稳定地进行处理废水的过程。由本发明的示例性实施方式提供的另一个优点是通过缩短处理且通过由充分溶解的氧提高氧化速度可以减少污泥的量。由本发明的示例性实施方式提供的另 一个优点是由于载体固定 在反应器内，所以通过使在反应过程中冲走的微生物减到最少可以防 止微生物的损失。技术方案本发明的示例性实施方式提供了 一种生物废水处理设备，该设备 包括流入并排出废水和空气的反应器和多层污泥分离部，其中由于 通过包括被分为上侧和下侧的反应器可以延长注入的废水和气泡的向 上移动时间，所以通过增加溶解氧的量可以使废水中的污染物分解，并且通过形成驻留空间可以提高废水的流动性。
此外，本发明的示例性实施方式还提供了 一种生物废水处理设备， 该设备包括位于多层污泥分离部之间且含有大量微生物的载体，其中 通过由载体与废水之间接触引起的生物反应进行废水处理。
有益效果优点。
第 一 ，通过使用含有生物微生物的多层载体并通过增加流体的流
动性可以提高标准氧转移效率(SOTE)。另外，由于运转根据本发明的 示例性实施方式的生物废水处理设备不需要额外的能量，所以可以降 J氐运4亍成本。
第二，由于多个载体固定地位于反应器中，所以当废水接触多个 载体时可以阻止微生物的损失，并且由于通过使微生物的损失最小化 而不需要额外的微生物，所以可以减小反应器的体积。
有PFR的优点，其中流体可以逐步地移动，并且可以同时提高标准氧 转移效率(SOTE),所以所述废水处理设备可以提供高于常规的废水处 理设备五倍的废水处理效率。
第四，由于附着于载体的大部分生物膜保持在有氧条件下，所以 可以完全消除常规的污泥积聚现象。
第五，因为由于流体的流动性，通过增加流体的线速度可以提高 质量传递速度，所以可以使微生物的增殖速度最大化。第六，通过延长空气在反应器内的停留时间可以提高标准氧转移 效率(SOTE)，并且通过延长臭味在废水中的停留时间可以除去臭味。
第七，由于高浓度的有机物、氧气和微生物在反应器下部中彼此 接触，且低浓度的有机物、氧气和微生物在反应器上部中彼此接触，
或更多。另外，处理废水的效率可以提高95°/。或更多。
第八，尽管污泥可能会积聚在载体中，但是通过排出残留空气可 以容易地除去在载体中积聚的污泥。
第九，由于通过在各个污泥分离部上形成各种条件可以同时保持 大量的微生物和各种不同种类的微生物，所以即使在冲击负载下也可 以提高处理废水的速度并稳定地进行处理废水的过程。
分解的微生物副产物，并且通过由充分溶解的氧提高氧化速度可以减
少污泥的量。
第十一，由于载体固定在反应器内，所以通过使在反应过程中沖 走的微生物减到最少可以防止微生物的损失。
图1为示出根据本发明的示例性实施方式的生物废水处理设备的 透视图。
图2为示出图1中所示的生物废水处理设备的横截面侧视图。 图3为示出图2中"A"部分的放大透视图。图4为示出图1中所示的污泥分离部的放大图。
具体实施例方式
照附图进行详细的i兌明。
透视图，以及图2为示出图1中所示的生物废水处理设备的横截面侧 视图。
如图1和图2所示，本发明的示例性实施方式提供了包括流入并 排出废水和空气的反应器IO的生物废水处理设备，其中由于通过包括 -陂分为上侧和下侧的反应器IO可以延长注入的废水和气泡的向上移动 时间，所以通过增加溶解氧的量可以使废水中的污染物分解。
此外，本发明的示例性实施方式提供了包括通过形成驻留空间可 以提高废水的流动性的多层污泥分离部12、 14和16以及位于多层污 泥分离部之间的载体17、 31和33的生物废水处理设备，其中由于废 水接触到载体17、 31和33的表面，所以当含有大量微生物的载体接 触废水时可以发生生物反应，并可以阻止污泥的积聚。
由于反应器IO具有在其内部包括预定空间的桶形，所以其可以储 存注入的废水和空气。
可以通过位于反应器10下部的供给装置20向反应器IO供给这样 的废水和空气。
供给装置20包括废水注入管18和空气注入管24。由于空气注入管24与通风设备22相连，所以其可以向反应器10 中有效供给外部空气。
因此，流过废水注入管18的废水由反应器10的下部注满反应器 10的内部，并且外部空气通过空气注入管24供给到反应器10的内部。
尽管上述反应器10的下部具有平直(plain)的形状，但是根据本发 明的示例性实施方式其可以具有漏斗形。另外，除了上述方法之外， 可以通过使用扩散器向反应器10中注入空气。扩散器可以通过将空气 分为几股不同的气流而向反应器中注入空气。
在反应器10的上部的排出管38可以在经反应器10内的处理后向 反应器10的外部排出废水和空气。
污泥分离部12、 14和16包括至少一个污泥分离部，并且可以优 选包括第一至第三污泥分离部12、 14和16。
因此，由反应器10下部供给的废水和空气可以在相继通过该多层 污泥分离部12、 14和16时进4亍生物处理。
由于第一至第三污泥分离部12、 14和16具有相同的形状，所以 下文将只对第二污泥分离部14进行描述。
如图2和图3所示，第二污泥分离部14包括至少一个板29和多 个流体传输管30。板29将反应器10的内部分为上部和下部且包括多 个通孔h2。向下伸出的流体传输管30在纟反29下面形成，并传输废水 和空气。
优选的是，在板29上形成的多个通孔h2可以在板29中均匀地分 布。由于多个通孔h2在板29上均勻地分布，所以废水和空气也可以
10被均勻地分散。
另外，多个流体传输管30具有其中包括空余空间且与通孔h2相 连的桶形部。
因此，随着通过流体传输管30注入的废水和空气上升，由于空气 含在废水中，所以溶解氧的量增加。
另外，由于在板29下面形成的多个流体传输管30以预定长度向 下伸出，并且水的表面形成在流体传输管30的下部，所以在板29下 面形成具有预定体积的多个空气驻留空间S。
因此，由反应器IO的下部上升的空气聚集在驻留空间S内，并且 当上升的空气聚集超过预定水平时，因为其通过压力向所有的方向扩 散，所以空气供给到流体传输管30中。
因此，
空间S排出的空气的体积，所以废水的流动性可以得到提高。此外， 可以通过空气的上升更大地提高该废水的流动性。
尽管上述流体传输管30具有通常的管形，但是才艮据示例性实施方 式的流体传输管30可以具有上部区域比其下部区域更宽的漏斗形，或 其可以具有倒漏斗形。
另一方面，载体17、 31和33包含大量#!:生物，并且其位于污泥 分离部12、 14和16之间。
因此，当废水接触载体17、 31和33时，可以通过在废水与载体 17、31和33中包含的农i生物之间发生的生物反应对废7》载体17、 31和33具有设置成行的几个环形物的形状，并且其包 含大量微生物。尽管上述载体具有环形物形状，但是根据示例性实施 方式的载体可以具有网状形式。第一载体17位于第一污泥分离部12与反应器10的底部之间，第 二载体31位于第二污泥分离部14与第一污泥分离部12之间，以及第 三载体33位于第三污泥分离部16与第二污泥分离部14之间。如图3所示，第一至第三载体17、 31和33的上端和下端通过焊 接或通过支架40和42与板29整体相连。因此，第一至第三载体17、 31和33垂直悬挂在污泥分离部12、 14和16之间。当废水在垂直设置的第一至第三载体17、 31和33之间上升时， 废水接触到载体17、 31和33。在此时，由于载体17、 31和33的上部位于驻留空间S内，所以 其与空气接触，并且载体17、 31和33的下部位于废水中。另外，载体17、 31和33的局部暴露在废水和空气接触的边界处。因此，根据在载体17、 31和33的整个长度上存在的氧浓度和有 机物浓度的条件，载体17、 31和33中可以包含各种不同的微生物。另外，由于提高了废水的流动性，所以污泥几乎不可能积聚在载 体17、 31和33上超过预定水平，并且附着于载体17、 31和33的全 部生物膜可以保持在有氧条件下。因此，可以以高速进行废水的生物 处理。另外，由于包含微生物的载体17、 31和33固定地位于反应器10 中，并且当废水接触载体17、 31和33时进4亍废水的生物处理，所以 防止了微生物在通气过程中被排出载体17、 31和33。根据处理微生物的情况，包括在各层中的载体可以具有相同或不 同的类型和数量。更具体地说，上层16可以具有比下层12更多的载 体，或相反。因此，由于在各种不同的条件下当废水接触载体17、 31和33时 进行废水的生物处理，所以与常规的废水处理设备相比，本发明的示 例性实施方式能够改善降低反应速度的因素。换句话说，本发明的示例性实施方式具有可以阻止微生物损失和 可以提高标准氧转移效率(SOTE)的优点。此外，根据本发明的示例性 实施方式，可以防止高浓度微生物与低浓度污染物之间的反应、在载 体周围的污泥积聚和注入的废水的直接排出。另一方面，空气排出管28、 32和36连接到反应器IO的一侧，与 驻留空间S相邻。因此，在驻留空间S内聚集的空气的量高于上述预 定水平时，可以通过空气排出管28、 32和36向反应器IO的外部排出 空气。当向反应器的外部排出空气时，在反应器IO上部中的废水流入其 下部。因此，可以通过流入反应器10下部的废水清洁污泥分离部12、 14和16的底部以及载体17、 31和33的外部。另外，维》f门D位于反应器10的外部。维修门D具有与通常众 所周知的门相同的结构。维^务门D设置在污泥分离部12、 14和16的 相应位置处，并且当反应器10的内部需要清洁或反应器10需要维护时使用该门。
进行废水处理，但是可以向反应器中注入臭氧而非空气来进行废水处 理。
另夕卜，由于所述反应器为流体逐渐流入的PFR (Plug-Flow-Reactor， 活塞流反应器)型，所以可以减少反应器的处理时间。PFR型是高浓度 的有机物、氧气和微生物在反应器的下部彼此接触，而低浓度的有机 物、氧气和微生物在反应器的上部彼此接触的反应器。优选的是，与 常规的用于废水处理的活性污泥法相比，该反应器的处理时间可以减 少五倍或更多。另外，与常规的废水处理设备相比，处理废水的效率 可以-提高95%或更多。
在下文中，将参照附图对根据本发明的示例性实施方式的生物废 水处理设备进行更详细的描述。
如图1 ~图4所示，废水通过废水注入管18流入反应器IO的内部， 并且外部空气通过空气注入管24注入反应器10的内部。
当废水泵入反应器10的内部时，其由反应器10的底部开始积蓄， 并且当废水又流入反应器10的内部时，废水的水平面逐渐上升。因此， 废水的表面形成与从第一污泥分离部12向下伸出的流体传输管26下 部的接触。
在此时，通过空气注入管24注入的空气上升到第 一 污泥分离部12 ， 并且空气在其上升期间在废水中均匀地扩散。
因此，由于当空气向废水中扩散时增加了溶解氧的量，所以可以提高处理废水的效率。
另外，向反应器10注入的废水通过设置在第一污泥分离部12底
部的多个第一载体17直至其到达第一污泥分离部12。
此时，当废水接触第一载体17时，在废水与第一载体中包含的大 量微生物之间发生生物反应。
因此，可以通过在废水与第一载体17之间的生物反应净化废水。
驻留空间S形成在4反3 5和与第 一 污泥分离部12下面的流体传输 管26下部接触的废水表面之间，并且在驻留空间S中聚集了外部空气。
由于在驻留空间S内的空气聚集超过预定水平时，空气受压排出， 所以在反应器IO上部的废水落入下部中而填满从驻留空间S排出的空 气的体积。因此，由于废水在下落过程中强烈混合，所以可以提高废 水的流动性。
因此，因为废水与第一载体17之间的接触可能由于废水流动性的 提高而更频繁地发生，所以可以提高处理废水的效率。
另外，通过排出管38向反应器的外部排出空气可以进一步提高废 水的流动性。
经过第一污泥分离部12的废水到达第二污泥分离部14。
在此时，通过与第一污泥分离部12中相同的过程，在第二污泥分 离部14处发生生物反应。
换句话说，可以通过废水与第二污泥分离部14底部包括的多个第 二载体31之间的生物反应净化废水。另外，由于空气在其通过第二流体传输管30和第二通孔h2上升的过程中含在废水中，所以可以增加 溶解氧的量。
废水和空气在通过第二污泥分离部14后通过第三污泥分离部16。
在此时，由于废水和空气通过第三污泥分离部16中包括的多个第 三载体33，所以可以通过废水与多个第三载体33之间的生物反应净化 废水。另外，由于空气在其通过第三流体传输管34和第三通孔h2上 升的过程中含在废水中，所以可以增加溶解氧的量。
如上所述，可以将相继通过第一至第三污泥分离部12、 14和16 的废水和空气通过包括在反应器10上部的排出管38最终排到反应器 10的外部。
根据本发明的示例性实施方式的生物废水处理设备具有以下优
微生物副产物，以及通过由足够的溶解氧提高氧化速度可以减少污泥 的量。
下述曲线图示出了通过使用包含高浓度不可分解物质的食物废水果。<image>image see original document page 17</image>曲线图1.在连续流搅拌斧式反应器(CSTR)中除去有机物的速度 与处理废水的效率
<image>image see original document page 17</image>曲线图2.在理想活塞流反应器(PFR)中除去有机物的速度与处理
废水的效率<formula>formula see original document page 18</formula>
HRT沃)
曲线图3.在根据本发明的示例性实施方式的反应器中除去有机物 的速度与处理废水的效率
曲线图1为示出在代表常规技术的普通连续流搅拌斧式反应器 (CSTR)中根据微生物，即MLSS (混合液中的悬浮固体)，浓度的增加 的废水处理效率的曲线。在CSTR的一般情况下，几乎不可能使MLSS 增加到20,000 mg/L以上，并且尽管可以保持MLSS多于20,000 mg/L 以提高处理废水的速度，但是处理废水需要几乎十天，并且处理废水 至99%需要更长的时间。因此，在CSTR中的废水处理可能对提高效 率具有固有的限制。
另一方面，曲线图2为示出在活塞流反应器(PFR)中除去有机物的 速度与处理废水的效率的曲线。由于可以在相对较短的时间内将处理 废水的效率提高至100%,所以在活塞流反应器(PFR)中的废水处理被 视为是非常有效的过程。然而，由于这种PFR为一种理想的反应器， 所以这种PFR不可能被实际实现。此外，其几乎不可能使MLSS增加 到20,000 mg/L以上。
'田"MLSS 4000 ng/L .m~MLSS 20000 rrg/L .m-MLSS 4X00 rrg/L曲线图3为示出根据本发明的示例性实施方式的反应器的试验结 果的曲线。所述反应器能够同时提高除去有机物的速度和处理废水的 效率。尽管根据反应器中的层数，注入反应器中的废水可以接近理想
以具有上述优点，如污泥的移动、通过污泥密度差的废水分离和在反
应器下部的较高标准氧转移效率(SOTE),所以该反应器表现出几乎与 理想PFR相同或高于理想PFR的处理废水的效率。
工业实用性
本发明涉及一种废水处理设备。更具体而言，本发明涉及一种废 水处理设备，其中通过在反应器中包括的含有生物微生物的多层载体 并通过增加流体的流动性可以提高标准氧转移效率(SOTE)。
权利要求
1、一种废水处理设备，该设备包括流入并排出废水和空气的反应器；至少一个污泥分离部，其中由于通过包括被分为上侧和下侧的反应器可以增加注入的废水和气泡的向上移动时间，所以可以通过增加溶解氧的量使废水中的污染物分解，并且通过形成驻留空间可以提高废水的流动性；和位于污泥分离部之间且包含大量微生物的载体，其中通过由载体与废水之间的接触引起的生物反应而进行废水处理，并且因为废水在污泥分离部中的流动性提高而导致废水接触到载体的表面，所以阻止了污泥的积聚。
2、 根据权利要求1所述的废水处理设备，其中，所述反应器包括 由废水注入管和空气注入管组成的供给管、排出纯化的废水和空气的 排出管以及设置在所述污泥分离部的相应位置处且将该反应器中的空 气排出到该反应器的外部的空气排出管。
3、 根据权利要求1所述的废水处理设备，其中，所述污泥分离部 由包括至少一个板和从该板向下伸出的多个传输管的第 一至第三污泥 分离部组成，所述板将所述反应器的内部分为上部和下部且具有多个 通孔，所述传输管通过使废水和空气通过而提高了溶解氧的量并形成 了收集所述传输管与板之间空气的驻留空间，其中当在驻留空间内聚 集的空气从其中排出时，由于废水流入驻留空间而提高了废水的流动 性。
4、 根据权利要求3所述的废水处理设备，其中，所述包含大量微生物的载体由位于第一污泥分离部与所述反应器的底部之间的第一载 体、位于第二污泥分离部与第一污泥分离部之间的第二载体和位于第 三污泥分离部与第二污泥分离部之间的第三载体组成，并且其中当在 驻留空间内聚集的空气从其中排出时，由于废水的流动性提高而增加 了废水与所述载体之间的质量传递速度并阻止了污泥的积聚。
5、 根据权利要求4所述的废水处理设备，其中，由于所述载体的 上部位于驻留空间内且该载体的下部位于废水中，所以在该载体中包 含至少一种微生物。
6、 根据权利要求4所述的废水处理设备，其中，第一至第三载体 具有相同或不同数量的载体。
7、 根据权利要求3所述的废水处理设备，其中，由于所述空气排 出管连接到对应于所述反应器中的驻留空间的位置，所以将驻留空间 内聚集的空气排出到该反应器的外部。
8、 根据权利要求4所述的废水处理设备，其中，所述载体的上端 和下端通过支架与所述板整体相连。
全文摘要
本发明的示例性实施方式提供了一种废水处理设备。所述废水处理设备包括流入并排出废水和空气的反应器；多层污泥分离部，其中由于通过包括被分为上侧和下侧的反应器可以延长流入的废水和气泡的向上移动时间，所以通过增加溶解氧的量可以使废水中的污染物分解，并且通过形成驻留空间可以提高废水的流动性；和位于污泥分离部之间且包含大量微生物的载体，其中通过由载体与废水之间的接触引起的生物反应而进行废水处理。
文档编号C02F3/12GK101296871SQ200680039569
公开日2008年10月29日 申请日期2006年9月14日 优先权日2005年9月16日
发明者崔恩周, 崔鸿福, 朴柱兄, 李在基, 金政来 申请人:埃科戴斯有限公司