站运行的水力分离器
I、技术领域
[0001] 本
发明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，本发明方法也十分适合。
[0002] II、当前技术阶段
[0003] 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：
[0005] 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。
[0006] 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。
[0007] 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。
[0008] 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。
[0009] 使废水通气的两种基本方法为：
[0010] 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[0011] b、机械搅动废水，促进大气氧的溶解。
[0012] 曝气装置分类为：
[0013] 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。
[0014] 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。
[0015] 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。
[0016] 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。
[0017] 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。
[0018] 2、第二步骤：固体的重力沉降
[0019] 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。
[0020] 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。
[0021] 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。
[0022] 处理后的废水为倾析后的废水，通过溢水口放出。
[0023] 污染物由微生物吸收并作为生物污泥丢弃。
[0024] III、具有固体水力分离的活性污泥的需氧生物处理法
[0025] 1、介绍
[0026] 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。
[0027] 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。
[0028] 为了具有固体水力分离的活性污泥法的运行，必须发明固体(4)的水力分离器设备，这也是本
申请的目标。
[0029] 2、该方法的描述
[0030] 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。
[0031] 具有固体水力分离的活性污泥法包括下述步骤：
[0032] a、生物反应步骤
[0033] 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：
[0034] 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；
[0035] 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：
[0036] 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；
[0037] 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；
[0038] 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。
[0039] b、固体的水力分离步骤
[0040] 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：
[0041] 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)。
[0042] 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。
[0043] 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。
[0044] 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。
[0045] b.5、
离心泵(20)，其包括通过管线(22)从倾析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。
[0046] c、在重力沉淀器中未被分离的固体的重力沉降的步骤
[0047] 固体(9)的重力沉降的步骤包括下述装置：
[0048] 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。
[0049] 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。
[0050] c.3、污泥储存和泵浦系统：包括通过管线(14)与沉淀器(9)的底部互连的污泥储存室，其装备有收集污泥以再循环到生物反应器(2)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。
[0051] 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)。
[0052] 3、方法运行
[0053] 具有水力分离的活性污泥的需氧生物处理法包括三个步骤：生物反应、水力分离和固体的沉降。
[0054] 在该方法的三个室之中，混合液因重力发生流动，降低了从上游到下游的液位(27)。
[0055] 污染的废水进入生物反应步骤，使得溶解在其中的有机物被不是自养的需氧微生物群吸收，及
氨态氮通过自养菌生物氧化为
硝酸盐。微生物群在反应器中通过污泥排放流量控制保持在恒定的浓度，通过重力沉淀器和水力分离器(4)丢弃。
[0056] 在生物反应器中，安装氧气溶解系统，其除了溶解负责处理的微生物的生物生长所必需的氧气之外，还向生物反应器(2)供应维持微生物悬浮所需要的水力。
[0057] 具有水力分离的活性污泥法以两次污泥再循环进行运行，其产生于水力分离器(4)和固体沉淀器(9)。
[0058] 生物反应器中存在的微生物在所述污泥再循环的帮助下具有指数级的生长动理学。
[0059] 污泥的双再循环是与传统活性污泥法的重要区别，传统活性污泥法仅依靠一个沉降的污泥再循环且来自固体沉淀器(9)。
[0060] 在生物反应步骤中，清除溶解的有机物的能力直接正比于微生物的浓度，也就是说，微生物的浓度越高，整个处理的负荷消除能力越大。
[0061] 在微生物群已吸收溶解的污染物之后，反应器内的液体(现在称为“混合液”)去到水力分离步骤。
[0062] 在“水力分离器”内部，由于系统的水力设计，进口流量的大约三分之二被引导到混合液收集器，通过泵(20)的抽吸流量导致倾析的固体，及分类器中的进口流量的三分之一(这与该方法中的进口流量一致)被引导到倾析液收集系统并因重力通过管线(10)流入重力沉淀器(9)。
[0063] 离心泵(20)收集的流量被再循环到生物反应器(2)，通过气体溶解系统。气体溶解系统负责供应需氧微生物所需要的氧气并提供用于维持固体悬浮在反应器中的混合能。
[0064] 水力分离的功能是使得固体分离，在重力沉降步骤之后取得混合液的固体浓度，并将固体浓度添加到由水力分离器的污泥收集系统捕获的混合液。
[0065] 为了发生所述分离效果，水力分离器已安装由
叶片(8)组成的层流分离系统，该系统将其区域中的涡流降低到低于2000的雷诺(Reynolds)数值，将状态从涡流变换为层流，因而引起固体的更剧烈的沉降。该增加到施加到颗粒的曳力的效果将导致颗粒被引导到污泥收集器(6)，其中通过溢水口(7)的颗粒量将低于进入水力分离器(4)的颗粒量的30％。因此，由污泥收集器(8)收集的固体量将大于输入水力分离器(4)中的量的70％。
[0066] 水力分离器(4)的倾析液的输出因重力出现，通过使倾析液通过孔(26)进入溢水口中，它们遍及分离器的上部截面分布。
[0067] 具有更浓缩的污泥的混合液由分离器的污泥收集系统通过孔(21)进行捕获。所述孔存在于遍布水力分离器的截面的收集管中，其接收离心泵(20)的抽吸流量，因而在水力分离器(4)内的固体颗粒或生物薄片中产生水平方向、向下的水力拖动效果，从而产生固体的水力分离效果。
[0068] 在生物反应器(2)中，微生物的浓度必须保持恒定的值，其满足反应器中的悬浮液中每kg微生物每天0.05和0.5kg之间的生物氧需求的底物施
加速率，以实现溶解在废水中的有机负荷的合乎需要的去除。微生物的浓度的控制通过丢弃水力分离器的污泥及通过重力沉淀器实现。
[0069] 处理后的废水为倾析后的上清液，其通过倾析后的水处置管线(17)收回，没有溶解的有机物被吸收在生物反应器(2)中，也没有沉降的固体在重力沉淀器(9)中。
[0070] 3.1、水力分离的原理
[0071] 水力分离受控于涉及颗粒或颗粒系统的单元运算的原理。
[0072] 固体的水力分离的过程可通过颗粒系统的理论描述，其符合颗粒-液体交互作用的理论。
[0073] 在图6中可看出，液体-颗粒系统的动力学，采用的命名法如下：
[0074] 生物薄片(颗粒)
[0075] U∞desc–排放速度：其为水力分离器的上清液排放流速；
[0076] U∞suc–污泥抽吸速度：其为连接到水力分离器的固体收集器的水力泵抽吸的流量；
[0077] 表示薄片重量的力向量(ps.V.g)，其中V为颗粒体积，ps为颗粒的具体重量，及g为
重力加速度；
[0078] FDsuc–抽吸曳力：通过斯托克斯定律针对污泥抽吸速度的性能给出；
[0079] FDdesc–处置曳力，通过斯托克斯定律针对排放速度的性能给出；
[0080] 推力：推力为E＝Vp.p.g，其中p为液体
密度；
[0081] RFD–源自力FDsuc、FDdesc、自重和E的向量。对于系统分级效果，该向量用于薄片的目标命中及水力分离器的分级；
[0082] 角度β：由水平面和抽吸曳力(37)形成的角度。其取决于水力分离器的几何特性；
[0083] 角度α：由水平面和处置曳力(39)形成的角度。其取决于水力分离器的几何特性。
[0084] 除了这些参数之外，为用公式表示设备运行，下面的其它定义的量也是必须的：
[0085] V，颗粒体积；
[0087] ps，颗粒密度；
[0088] v，颗粒速度；
[0089] p，液体密度；
[0090] μ，液体的动态黏度；
[0091] U∞，液体的进场速度(或未干扰的)；
[0092] b，外部力场的强度。
[0093] 为了计算所述曳力，采用斯托克斯定律，其等式如下：
[0094] FD＝π/8*CD*ρ*D2*U∞
[0095] 其中p为液体密度，D为颗粒的中间直径，为进场速度，及CD为牵引系数，CD的等式如下：
[0096]
[0097] 其中vsed为薄片
沉降速度，从生物薄片沉降的神圣理论获得，下面将进一步阐述。
[0098] 通常，在分离生物固体时，必须考虑涉及污泥的生物条件的概念，污泥的薄片为颗粒。
[0099] 对于该问题，在活性污泥系统的分级范围中，使用固体的限流理论，其中一系列作者(White,1976；Johnstone et al.,1979；Tuntoolavigerest&Grady,1982；Koopman&Cadee,1983；Pitmann,1984；Daigger and Roper,1985；Ekama&Marais,1986；Wahlberg and Keinath,1988,1995；van Haandel et al.,1988；von Sperling,1990；Daigger,1995)均寻求在可容易确定或假定的变量的函数中表达污泥的沉降速度，例如污泥体积指数(IVL及其变型)。一旦污泥的沉降速度得以估计，限流理论可用于项目和运行。von Sperling and Fróes(1999)的主张是针对每一沉降范围(从好到差)确定V0和k的平均值，几个作者均获得了该平均值，如下表1中所示。
[0100] 使用这些系数，可能根据等式Vsed＝V0.e-k.C确定沉降速度。
[0101] 其中，Vsed(m.h-1)为最终颗粒速度，C为所分析的介质的固体浓度，及V0(m.h-1)e k(L.g-1)参数被表列为污泥条件的函数。然而，参数V0表示系统中没有固体浓度的影响的情形下的颗粒速度。
[0102] 参数Vsed用于定义固体的水力分离器的分级中使用的牵引系数CD。
[0103] 在表1中，可以发现，表列的参数V0和k取决于生物薄片的生物条件。
[0104] 表1
[0105]
[0106]
[0107] 使用上面的理论，可以预测颗粒在所述力的合力的牵引下将接触水力分离器的哪一点。
[0108] 当在最不利
位置进入水力分离器的颗粒将接触水力分离器的底部而不接触水力分离器的壁时，水力分离器被认为实现了良好分级。
[0109] 3.2、具有水力分离的活性污泥法的原理
[0110] 下面的表2考虑未使用水力分离器的传统ETE与具有以不同固体保留率运行的水力分离器的ETE的能力分级因素。
[0111] 在表2中，有根据活性污泥分级的当前方法学采用和计算的参数，及计算因素，假定水力分离器的插入，其固体分离产率在70-90％之间变化，如将要描述的。
[0112] 在表2的第一行，有指明水力分离器的固体分离效率的标题。“水力分离器固体保留(％)”部分的前两列，具有0％的分离效率，表示没有固体的水力分离的情形下的活性污泥法运行。在后面的列中，固体分离效率值被
采样70％、80％和90％的值。该效率取决于所采用的分类器。处理能力的增加被示为是分离效率得到函数。
[0113] 下面描述该表的每一行，并阐述计算：
[0114] 行1(流率/流量)：流率采用的单位为m3/h，其中这些值用于证明活性污泥法中水力分离器的功能。
[0115] 行2(DBO5)：生物化学氧需求，其单位为kg/m3，该值对于整个表恒定不变，表示生活污水的有机负荷的平均值。
[0116] 行3(F/M)：食物/微生物因素，其中所采用的单位为kgDBO5/kgSSV.天并表示确定活性污泥的投放的因素，导致确定所需要的生物反应器的体积。其等式为F/M＝(Q*DBO5)/* 3 3 3(VTASSVTA)，其中Q为按m/天计的流量，DBO5为按kg/m计的、废水的有机负荷，VTA为按m 计的、曝气槽的体积，及SSVTA为按kg/m3计的、悬浮液中的易挥发固体。
[0117] 表2
[0118]
[0119]
[0120] 行4(DBOrem)：表示活性污泥法中DB05的按百分比计的消除效率，并可针对生活污水通过公式DBOrem＝(1-(FM/3))*100％进行计算。注意，消除产率取决于F/M比。
[0121] 行5(SST生物反应器)：所采用的单位为kg/m3并表示将保持在生物反应器内部中的悬浮液中的总固体浓度。
[0122] 行6(SST二次沉淀器)：单位为kg/m3，表示在通过水力分离器阻留之后传到重力沉淀器的总固体浓度，其通过下面的公式给出：
[0123] SSTDec＝(100-Ef.Rem.水力分离器)％*SST生物反应器。
[0124] 行7(曝气槽体积(VTA))：单位为m3并表示为获得给定为易挥发固体的浓度的函数的消除效率所必需的曝气槽或生物反应器体积。通过公式VTA＝(Q*DB05)/(FM*SSV)给出，其中参数与行3的一样并针对SSV＝0,8*SST的情形。
[0125] 行8-11(沉降系数)：针对差可沉降性的污泥的投放所采用的系数。可沉降性的系数可从表1获得。
[0126] 行12(再循环R)：重力沉淀器的污泥再循环到曝气槽。该单位为活性污泥系统中入口流量的百分比，或者Qr＝R*Q，其中Qr为按m3/h计的再循环流量。
[0127] 行13(允许的固体施用量(GL))：单位为kgSST/h.m2并表示在1m2可容许的二次倾析中每小时施加的按kg计的固体量，使得所有固体均被沉降，避免因上清液损失固体。用于计算该量的等式为GL＝m*(R*V0*EXP(-k*Co)An，其中C0＝SSTA(kg/m3)。
[0128] 行14(所需的沉降截面)：表示接收来自生物反应器或水力分离器的固体料所需的重力沉淀器截面，按m2计并通过等式A＝(Q+Qr)*C0/GL进行计算。
[0129] 行15(沉降体积)：其为二次倾析单元的按m3计的大约体积并通过沉降截面乘以平均深度进行计算，该深度采用3m的深度。
[0130] 行16(沉降时间)：其为污泥保持在重力沉淀器中的平均时间(小时)，并通过沉淀器的体积除以其输入流量给出。
[0131] 目的是使用表2证明在使用具有水力分离的活性污泥法时，处理能力相较于传统活性污泥处理法增加。
[0132] 在表2中，传统活性污泥系统针对1m3/h的废水的单位能力进行度量，具有体积为6.67m3的生物反应器。保持该同样的生物反应槽体积，处理的流量增加到两倍。为保持DB05的90％消除的产率，按0.3kgD-BO/kgSSV.天计的F/M比必须保持恒定。因此，必须增大固体的浓度。
[0133] 在传统活性污泥法中可观察到，随着生物反应器中固体浓度的增加，必须增大沉积截面，例如以在具有分类为“差”的污泥条件的传统系统中使流量翻倍(参见表1中的系数)，二次倾析截面需要是单位流量所需截面的20倍以上，导致重力沉淀器中的阻留时间约为30小时。由于沉淀器封闭缺氧环境，不推荐生物污泥在其中停留超过5小时，这样，不可能简单地通过物理增加重力沉淀器的截面而使传统活性污泥系统的流量翻倍。
[0134] 然而，在具有水力分离器的活性污泥法中，该情形则不同。为详述一些情形，必须考虑固体在水力分离器中的保留效率。
[0135] 针对具有水力分离器的处理法建立的流量(表2，项01)为2.00、3.00和4.00m3/h，并与水力分离器的保留效率值有关。
[0136] 这些流量为该方法可容许的流量，反应器的体积恒等于6.67m3(表2，项7)，考虑废水的具有90％料消除效率的处理。
[0137] 为在高于传统方法的流量下保持处理效率，且保持同样的生物反应器体积，必须增大该室中的生物污泥的浓度，根据表2、项5，对于6.0；9.0；12；0kgSST/m3。
[0138] 如果没有水力分离器的作用，这些浓度将传到重力沉淀器，实质上降低允许的固体的量(表2、项13)。
[0139] 然而，由于水力分离器的应用，传到重力沉淀器的固体在相应施用量(表2、项6)下将分别为1.8；1.8和1.2kgSST/m3，这是重力沉淀器可能处理的浓度。
[0140] 所需的沉降截面的结果在行14中分别记录为0.52m2,0.78m2和0.52m2，低于传统沉降所需的截面，其中传统活性污泥法通常被投放1.0m3/m2*h的水力施用量。
[0141] 因而，理论上证明，相较于传统活性污泥法，具有水力分离的活性污泥法的处理能力更大。
[0142] 4、具有水力分离的活性污泥法相较于传统活性污泥法的优点
[0143] 具有水力分离的活性污泥法相较传统活性污泥法具有下述优点：
[0144] 4.1在传统活性污泥法中，流到沉淀器的固体浓度与生物反应器中发现的一样。在具有水力分离的活性污泥法中，进入重力沉淀器(9)的固体浓度低于生物反应器(2)中发现的固体浓度。这样的浓度差异使能增加沉降能力，因为重力沉淀器中的水力施用量与进入该沉淀器中的固体的浓度成反比和指数比。
[0145] 4.2由于重力沉淀器中的固体负荷较低，可能增大重力沉淀器的水力负荷，因而导致该方法相较于传统方法的流量增加。
[0146] 4.3再
循环水力分离器的污泥使得微生物浓度比生物反应器中的大，因而使能增加生物反应器中的微生物浓度的累积因子。
[0147] 4.4项6.2和6.3的优点结合在一起的效果使可能相较传统活性污泥法增大总处理能力。
[0148] 4.5具有固体水力分离的活性污泥法减少流入重力沉淀器得到生物群，仅导致小部分需氧生物群在缺氧环境中停留重力沉淀器阻留时间，其中在传统活性污泥法中，整个微生物群通过重力沉淀器，在那里它们停留传统的阻留时间。该事实归因于用最畅销的污泥进行活性污泥分离，因为大多数生物群一直保持在有毒环境中，使得
稳定性更大并抗冲击。
[0149] 4.6具有水力分离器的运行导致因丝状细菌的增殖引起的膨胀的减少，因为通过水力作用，所述细菌被保持在生物反应器中，并被防止传到重力沉淀器及因溢出而损失。
[0150] 4.7在因急性毒性或过载出现微生物死亡的情形下，具有水力分离的活性污泥处理的恢复时间要少得多，因为污泥膨胀通过水力分离器保持，大大加速了该处理的恢复。
[0151] IV、水力分离器设备
[0152] 1、介绍
[0153] 固体的水力分离器为设计来在具有固体分离的活性污泥法中运行的设备。
[0154] 2、应用领域
[0155] 固体的水力分离器可用于安装在具有水力分离的新活性污泥处理厂的生物反应器内，或者安装在传统活性污泥处理厂中并将其变为具有水力分离的活性污泥处理，增加其能力或者提高其污染物消除性能。水力分离器可应用为一个单元，或水力互连以在更高流量处理情形下运行的多个单元。
[0156] 3、设备的描述
[0157] 固体的水力分离器为使用水力分离器的活性污泥处理的室、槽或设备。
[0158] 在图2中，示出了该设备的一般示图，在图3、4和5中，示出了该设备的部分的内部示图。
[0159] 水力分离受控于涉及颗粒或颗粒系统的单位运算的原理。
[0160] 在使用水力分离器的活性污泥法中，固体的水力分离用于将生物固体保持在曝气槽内。
[0161] 用于固体的水力分离的能量从采用“喷气曝气”溶解空气或氧的曝气系统获得，简单地通过将水力分离器污泥收集器连接到曝气/充氧状态的水力泵的抽吸端。
[0162] 水力分离器由壳体(3)形成，其可由多种不同的材料如玻璃纤维、钢、水泥等构建。该壳体的目的在于给水力分离的工作体积定界并用作固定水力分离器的其它构件的
支撑部。
[0163] 溢水口套件(7)具有收集倾析后的废水的功能，具有未被水力分离器保留而失去的固体。在溢水口(7)中，具有倾析后的废水的收集的穿孔管(28)。这些元件负责允许倾析后的废水进入并转发到主箱(7)。一般地，这些管(28)具有150-250mm的直径。穿孔管一侧固定到灌注箱，另一侧固定到分离器壳体。
[0164] 用于倾析后的废水的收集的孔(26)为直径约为15-30mm的孔，位于倾析后的废水收集管(28)中。
[0165] 排放管(10)负责来自水力分离器的上清液的排放。
[0166] 层流分离元件(8)用于帮助颗粒的沉降，因为其通过减小其区域的水力半径而有助于将水力工况从涡流变换为层流。层流分离元件由薄膜叶片(8)组成，其以相对于水平面成60度的斜角固定到壳体。叶片之间的间隔从5-15cm，及叶片的宽度从1.0到1.5m。
[0167] 沉降的固体收集装置具有通过水力分离器的整个截面分配抽吸流量的功能，使得被允许进入分离器的颗粒接收纵向、向下的流率，产生其量值取决于该颗粒在所处环境中的牵引系数的力。该力为用于增大收集的污泥的固体相对于倾析后的废水的浓度的物理分量。其还具有收集分离的固体的功能，使得它们可借助于水力泵浦收集回到生物反应器。
[0168] 沉降的固体收集装置的中心管(21)为200-400mm直径的管，其接收穿孔管(29)以将包含沉降的固体的液体传到中心管。
[0169] 连接到中心管(21)的穿孔管为25-50mm直径的包含孔的管，所述孔沿管等距分布，以遍及水力分离器的纵截面分布分离抽吸流量。
[0170] 包含沉降的固体的液体的排放管(22)连接到驱动水力分离器的水力泵的抽吸端，其被导向“喷气曝气”设备进而排放到生物反应器内。
[0171] 水力分离器根据颗粒系统的理论工作。
[0172] 通常，当分离生物固体时，必须考虑涉及污泥的生物条件的概念，其薄片为颗粒。
[0173] 薄片的沉降速度应用于定义将在固体的水力分离器的分级中使用的斯托克斯牵引系数。
[0174] 作为分级的前提，假定需要颗粒到达水力分离器的底部。水力分离器的几何特性必须满足该要求。
