用于废水处理设备的间歇曝气装置和方法.pdf

本发明提供具有除臭、防沫、间歇曝气和再循环功能的废水处理设备，及其废水处理方法。所述废水处理设备包括具有泵的反应器，借助于管道延伸至所述泵出口的出口管，安装在所述出口管中的喷射泵，与所述喷射泵连接的供气管，与所述供气管连接的供气导管，与所述供气导管连接的供气阀，和与所述供气阀连接的臭气入口管，本发明提供采用所述设备进行废水处理的方法。因此，去除氮和磷的效率得到了改善，曝气效率也得到了改善，而反应器和澄清池的水力负荷降低。此外，增稠器或脱水室产生的臭味可在所述反应器中被除去。

1.  废水处理设备，包括：
至少一台反应器，其中安装着具有混合用叶轮的曝气器；
与所述曝气器连接的供气管；
与所述供气管连接的供气导管；
与所述供气导管连接和与定时继电器或氧化/还原电位控制器接合自动开启/关闭的供气阀；
与所述供气阀连接的鼓风机，其中曝气和混合在所述反应器中交替地重复进行。

2.  按权利要求1所述的废水处理设备，其中在所述反应器中装有生物膜接触介质，并且在曝气器的开口处装有网状体。

3.  废水处理方法，包括的步骤：
借助于安装在浸没式反应器中的曝气器的叶轮混合水流；
通过采用经由供气管与曝气器连接的鼓风机注入空气并在空气扩散成为细小空气泡时借助于所述叶轮混合液体而进行曝气；和
通过调节曝气步骤中的空气供应中断供气，达到预定的时间。

用于废水处理设备的间歇曝气装置和方法
本申请是1998年6月24日提交的题为“有除臭、防沫、间歇曝气及再循环功能的废水处理设备和方法”，申请号为98102460.2的分案申请。
发明背景
1.发明领域
本发明涉及废水处理设备和方法，更准确地说，本发明涉及具有带泵的反应器、借助于管道延长至泵出口的出口管、安装在出口管中的喷射泵、与喷射泵连接的供气管、与供气管连接的供气导管、与供气导管连接的供气阀和与供气阀连接的臭气进口管，本发明还涉及使用所述设备进行废水处理的方法。
2.相关技术的描述
具有去除氮和磷功能的常规废水处理设备分成许多厌氧反应器、缺氧反应器和需氧反应器，它们以恒定容量被固定安装。因此，不可能灵活地适应流体质量和数量上的变化。还有，必须向设备注入作为脱氮用的电子给体甲醇，或者为了水的再循环，必须把附加泵安装在置于硝化反应器前面的脱氮反应器中，以便利用废水中所含有的有机物。为了注入甲醇，必须花费更多的费用用于化学品，而且就利用有机物来说，由于再循环流速是在流速的四倍左右，所以牵涉用在泵安装、电力、维修和管理过多的费用负担。
为了克服这些难题，经常采用间歇曝气，其中供应空气是为了在一个或多个反应器中交替地重复厌氧和需氧条件。在间歇曝气时，空气按指定时间间隔重复注入曝气反应器，以便在需氧条件下交替变化反应器的操作条件，需氧条件时供氧而厌氧条件时不供氧。
间歇曝气与常规废水处理方法比较，由于反应器数量的减少，所以具有安装费、电费和操作费用减少的优点。另外，由于反应器容量可通过调节间歇曝气的时间间隔加以改变，所以有可能灵活地适应流入物条件的变化。然而，由于尚未开发出具有废水处理显著效果的设备和方法，所以曝气设备和混合设备分开安装。如图8所示，常规间歇曝气设备包括向曝气反应器101供应空气用的鼓风机102和扩散器105。上述设备需要供混合活性污泥用的混合器103，以使活性污泥能自由地悬浮或流动，而不会在鼓风机102中断运行的厌氧阶段沉积在曝气反应器101的底部。由此，由于鼓风机102和混合器103分开安装，涉及装置和电能费，所以这种方法不经济。尤其是，在混合器103由引发水流的浸没式旋转器104组成的情况下，为了选用微生物附着和生长在生物膜中的生物膜法，当曝气反应器101装满生物膜接触介质时，生物膜接触介质与浸没式旋转器104相撞后破裂。这样，就不可能选用生物膜法。
常规废水处理设备的另外一个问题在于空气注入曝气反应器的曝气过程中，曝气反应器中会产生大量的泡沫。这主要起因是原废水中所含有的表面活性剂如肥皂或清洁剂，或能产生泡沫的微生物如诺卡氏菌。在过量泡沫产生并为多风天气的气象条件下，泡沫会分散到废水处理厂的四周，从而形成二次污染。
由此，废水处理设备需要能抑制过量泡沫形成的防沫装置。然而，由于常规防沫装置使用处理过的废水作为消泡水，如图9所示，所以必然要求在紧接最终沉清池下面的阶段中安装防沫水反应器和防沫水泵，由于牵涉安装、电力、维修和管理费而增加费用负担，所以这样做是不经济的。此外，还需额外的除臭设备。
按照常规防沫方法和装置，要把大量处理过的废水再次注入并作为消泡水反向流入所用的反应器中，这样就能如消泡水流速一样多地提高水力负荷。还有，澄清池的水力表面负荷提高，沉降效率会下降。
有臭味的气体产自废水处理厂所包含的污泥增稠器、厌氧消化器和脱水器。为了除去有臭味的气体，在常规废水处理厂中，安装除臭装置如吸附塔、碱洗塔或土壤除臭床。这样一来，起始装置费增大，且由于活性炭和化学品的使用而使操作费增加。土壤除臭床也会被阻塞。
发明概述
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供废水处理设备和方法，它们能提高N.P去除效率、改进曝气效率、降低反应器和澄清池的水力负荷、消除由反应器中的增稠器或脱水器产生的臭味、降低设备投资、维修费和管理费。
为了达到上述目的，提供本发明的废水处理设备，该设备包括：至少具有一台泵的反应器；借助于管道延伸至泵出口的出口管；安装在该出口管中至少一台喷射泵；与该喷射泵连接的供气管；与该供气管连接的供气导管；与该供气导管连接并且与定时继电器或氧化/还原电位控制器接合自动开启/关闭的供气阀；和为了引进由臭味发生源排出的臭气而与供气阀连接的臭气入口管，其中混合、间歇曝气和除臭都在反应器中进行。
在本发明的废水处理设备中，在串联安装的至少两套反应器之中的最终反应器内配置至少一台泵。出口管安置在泵的出口。最终反应器的出口管与第一反应器的喷射泵连接。这样，对比泵安装在各反应器的情况，需安装泵的数目减少了。另外，可以通过再循环进行预脱氮。
根据本发明的另一方面，提供的废水处理设备含有：至少一台其中安装具有混合用叶轮曝气器地反应器；与该曝气器连接的供气管；与该供气管连接的供气导管；与该供气导管连接并与定时继电器或氧化/还原电位控制器接合自动开/关的供气阀；和与该供气阀连接的鼓风机，其中曝气和混合在反应器中交替地重复进行。
为了达到本发明另一个目的，提供的废水处理方法包括的步骤有：在反应器内通过安装在该反应器内的泵混合水；通过泵流出物产生的负压吸收由臭味发生源排出的臭气进行曝气，使产生臭气的物质进行氧化与分解；以及通过调节曝气步骤中空气的注入进行间歇曝气。
根据本发明另一方面，提供的废水处理方法包括的步骤有：通过安装在浸没式反应器中的曝气器叶轮混合水流；通过经由供气管与曝气器连接的鼓风机注入空气并在空气扩散成为细小空气泡时通过叶轮混合液体进行曝气；和通过调节曝气步骤中的供气，在指定的时间间隔内中断供气。
此外，本发明的废水处理方法包括的步骤有：在至少两套反应器内重复进行曝气态混合和厌氧态混合(间歇曝气步骤)；把来自反应器当中最终反应器的水反向循环送入第一反应器中(再循环步骤)；沉降最终反应器流出物中所含的活性污泥(活性污泥沉降步骤)；和使流经活性污泥沉降步骤的处理水流出(流出物步骤)。
附图的简述
参照附图，通过更详细地描述本发明的最佳实施方案，本发明上述目的和优点将会变得更明显，附图中：
图1是表示本发明废水处理设备第一实施方案的示意图；
图2是表示本发明废水处理设备第二实施方案的示意图；
图3是表示本发明废水处理设备第三实施方案的示意图；
图4是表示本发明废水处理设备第四实施方案的示意图；
图5是表示本发明废水处理设备第五实施方案的示意图；
图6是表示本发明废水处理设备第六实施方案的示意图；
图7是说明使用本发明废水处理设备的废水处理方法的系统图；
图8是常规间歇曝气装置的示意图；和
图9是说明使用常规防沫装置的废水处理方法的系统图。
最佳实施方案的描述
现参照附图对本发明最佳实施方案予以详细地描述。
根据本发明第一实施方案，图1是具有除臭、防沫和间歇曝气功能的废水处理设备示意图。本发明的曝气装置包括安装在反应器1中的泵2，延伸至泵2出口3的出口管4和与出口管4连接的多个喷射泵5，喷射泵用于注入水或水与空气的混合物。供气管6与各喷射泵5连接。供气管6还与直径较供气管6更大的供气导管7连接。空气调节阀8a和供气阀8分别安装在供气管6和供气导管7上。空气调节阀8a装入供气管6，以便调节供给反应器1内部的空气进气。输送至各喷射泵5的空气量可通过调整空气调节阀8a得到控制，借此调节了传输至反应器1内部的空气量。尤其是，反应器1是以柱塞式流动反应器形式存在的情况下，由于必要氧的量随反应器1的作用不同而有差别，因此要调节由喷射泵5产生的泡沫量，由此保持整个反应器1的溶解氧浓度恒定。
具有流量调节阀10的流量调节管9与出口管4连接，以便能调节从喷射泵5排出的流量。具有防沫喷嘴15的防沫水管14与流量调节管9或出口管4连接。为了暂时停止消泡水的注入，防沫水阀16与防沫水管14连接。
为了选用废水处理的生物膜法，需把生物膜接触介质11装入反应器1中。
泵2可选取的型式有浸没式或地面式。在使用浸没式泵的情况下，优选把泵2装入具有分离壁12的附加泵室13的内部。这是因为当小尺寸生物膜接触介质11装入反应器1时，该生物膜接触介质会被引进泵2的入口中。特别是，当泵2保养抢修后安装时，生物膜接触介质11就成为操作的障碍。换句话说，如果泵要保养抢修，混合就得中止。于是，生物膜接触介质11堆聚在反应器1的底部上。这样，当安装修好的泵2时，生物膜接触介质11会妨碍泵2在其原来的地方安装。为解决这个问题，由网状物或筛网组成的多孔分离壁安置在泵2的周围，构成泵室13。结果，反应器1中的水平稳地被引入泵室13，而杂质得以过滤，由此阻止了防沫喷嘴15的堵塞。首先，生物膜接触介质11不进入泵室13。因此，生物膜接触介质11不妨碍抢修过的泵2的安装。为阻止外部杂质进入泵室13，最好装上泵室盖13a。
在本发明中，安装从供气阀8延伸的臭气入口管23。臭气入口管23与排气开槽(未画出)连接，经该开槽由增稠器、污泥脱水器或污泥发酵反应器产生的臭气排出后引入反应器1。
最好的是供气阀8是可自动操作的阀如电子阀或气压阀，并且与定时继电器、氧化/还原电位控制器或溶解氧控制器(未画出)接合，进行能自动开启/关闭操作。
本发明上述废水处理设备操作如下。
首先，使反应器1在需氧条件下运行。在曝气阶段为使反应器1在需氧条件下运行，先使泵2运转至打开与供气导管7连接的供气阀8。然后，快速经喷射泵5由泵2喷射水，致使在安装于喷射泵5内部的喷咀周围产生负压。空气按顺序流经供气阀8、供气导管7、空气调节阀8a和供气管6之后，再引至喷射泵5。混有细小空气泡的水流由喷射泵5注入反应器1中。同时，氧在气泡的气/液接触表面上溶解进入反应器1中的液体内，致使反应器1被置于需氧条件下。
在这样的需氧条件下，经喷射泵5混合过的空气泡升至反应器1的水表面上，并且产生大量的泡沫。这样，在供气阀8开启的需氧条件下，为了抑制气泡在反应器1中产生，供气阀8和防沫水阀16将被同时打开，以便由泵2喷射出来的水流经防沫喷咀15排放到反应器1的水表面上。如果消泡水能以这样一种方式排放，则能抑制气泡的产生。并且，在细水流接触气体的消泡水中，反应器1能获得基本上是饱和态的溶解氧。这样一来，曝气效率就会得到提高。当反应器1保持在需氧条件下时，由于微生物使有机物硝化、分解和磷的吸附快速地生成。
在本发明中，为了除去由臭味发生源如增稠器或污泥脱水器产生的臭味，使反应器1采用由臭味发生源排出的臭气进行曝气。为此，使臭气入口管23从装在供气导管7中的供气阀8延伸，并与臭味发生源的排气出口连接。在这种情况下，当供气阀8开启时，把臭气与水一起引入反应器1的内部。同时，把含在引入空气中的氧用于需氧微生物呼吸用，并通过需氧微生物的代谢作用氧化或分解臭味发生源。
在间歇曝气中，在脱氮和磷释放的曝气阶段，即在厌氧阶段下，即使供气中断，混合也必须连续进行，以便悬浮的微生物不堆聚。在泵2保持开启状态时，如果通过关闭与供气导管7连接的供气阀8中断供气时，水就借助于保持开启的泵2经喷射泵5连续喷射。这样，即使在供气管6的内部产生负压，由于供气阀8是关闭的，所以只有水由喷射泵5中喷出，而空气不会引入反应器1中。此外，由于混合态通过来自喷射泵5的流出物能得到保持且供气中断，所以氧由微生物呼吸排出，且反应器1的状态转化成为厌氧状态。用这样的方式，即使在厌氧状态时，也必须提供混合动力，以避免微生物或生物膜接触介质11堆聚。混合是借助于喷射泵5喷射出来的水流进行的。
在厌氧阶段，如果游离氧溶解在反应器1中时，由于从微生物释放磷的效果差，所以不能进行适当地脱氮，并且与脱氮有关的微生物在其呼吸过程中与以氮氧化物形式结合的氧相比，更喜欢溶解于水中的游离氧。因此，如果有大量氧溶解的消泡水在厌氧阶段中连续排放，则会使去除氮和磷的效率降低。
由于在厌氧阶段时不向反应器1注入空气，所以只有很少量的气泡在反应器1中产生。这样，最好关闭防沫水阀16以便不从防沫喷嘴15排放消泡水。
在供气阀8开启的曝气状态时，即在需氧阶段中，由于有大量的气泡产生，所以应当打开防沫水阀16，以便抑制由于排放消泡水而产生气泡。在供气阀8关闭的厌氧状态时，即厌氧阶段中，由于少量气泡产生和由于溶解氧与消泡水混合，使N.P去除率下降，所以防沫水阀16应当关闭，以中断消泡水的排放。
由于供气阀8的开启/关闭时间与防沫水阀16大致相同，所以彼此接合的这两种阀同时或以很短的时间间隔启动，由此能进行自动操作。
能自动操作的空气调节阀8a可以安装在一台反应器1内所装的多个供气管6的各管上。然而，如果每根供气管6上的空气调节阀8a不同时运转，那么，厌氧状态与需氧状态之间的转换就不清楚。因此，空气调节阀8a的操作必须精确地加以调节。由于供气管6与大口径的供气导管7连接和供气阀8在供气导管7中安装，所以使必须的阀门数量能够减少，并且使故障的可能性也能降低。
除了产生适于吸收空气的负压外，从喷射泵5中喷射出来的水流有使活性污泥在反应器1的内部漂浮或使生物膜接触介质11混合的作用。当从喷射泵5喷射出来的水流过强时，则在反应器1中产生分散力，由此，使生物膜接触介质11上的生物膜脱落，或者使悬浮着的活性污泥扩散并在反应器1中生长，这将引起去除效率的降低。因此，当来自喷射泵5的流出物过多时，应部分打开水流调节阀10，以引入来自泵2的部分流出物到反应器1水表面附近或泵室13，借此，调节了来自喷射泵5的流速。
换句话说，为了降低来自喷射泵5喷射出来的水流，水流调节阀10应一点一点地打开，然后使水流从旁路流到反应器1的水面附近，从而调节了流出物。通过以这种方式调节流速，使反应器1内的混合能得到调节。因此，根据本发明的废水处理设备，当由于生物膜与生物膜接触介质11过分粘着时，则需要人工使其脱落时，将水流调节阀10完全关闭，以使来自喷射泵5喷射出来的水流强度加大。
在供气中断的厌氧状态下，即使向喷射泵5施加负压，但由于供气阀关闭，所以只喷射水。因此，混合能降低。为了提高来自喷射泵5的排出能，把水流再加注管6a安装在浸没于反应器1水表面以下的供气导管7中。这使反应器1内的水通过供气管6，经过水流再加注管6a和供气导管7，用喷射泵5再加注。因此，提高了来自喷射泵5的水流排出能。开启或关闭的再加注水流调节阀6b，需要时可安装在水流再加注管6a上。
图2是对本发明废水处理设备第二个实施方案的说明。
按照该实施方案的废水处理设备不同于第一实施方案，其差别在于与喷射泵5连接的支管4a安装在出口管4上，而混合调节4b安装在该支管4a上。混合调节阀4b通过调节各喷射泵5的流出物调节混合能。也就是说，当必须部分完成混合或降低混合能时，由泵2向各台喷射泵5供应的水流可得到调节。即出口管4从泵2的出口延伸，每一管路皆从出口管4延伸至喷射泵5，并且供调节流量用的阀被安装在各管路上，由此直接调节了来自喷射泵5喷射的流速。
采用示于图1或2中的废水处理设备的废水处理方法包括下列步骤。
即该方法包括在废水处理用的反应器中用泵混合反应器内水的步骤，通过由泵流出物产生的负压吸收臭气发生源排出的臭气，同时在曝气条件下氧化和分解产生臭味物质的曝气步骤，和通过调节曝气步骤中的空气进气口进行间歇曝气的步骤。
图3是说明本发明第三个实施方案废水处理设备的示意截面图。
在反应器1a和1f中，设置曝气器17，它具有可用于混合水或把从外部输送的空气分散成为细小空气泡并将分散的空气与水混合的叶轮31。汇集供导管6(在多个反应器的情况下)，然后与供气导管7连接。鼓风机18把空气输送到供气导管7的一端。在供气管6中，供气阀81和82与安装在供气管6中的定时继电器或氧化/还原电位控制器(未画出)接合，进行可自动操作。
如果生物膜接触介质11注满反应器1a和1f，把生物膜接触介质11引到曝气器17低位部分的开口处，然后与叶轮碰撞，生物膜接触介质11的碰撞可能损伤其本身或叶轮31。为了防止这种损伤，按照生物膜接触介质11的尺寸，把由格网、筛网或多孔板制成的网状体19优选安装在曝气器17的下部。
按本发明该实施方案的上述废水处理设备运行如下。
首先，在鼓风机18和曝气器17连续运转的情况下，当一个供气阀81开启而另一供气阀82关闭时，供气阀81打开的反应器1a在曝气状态下运行，而供气阀82已关闭的反应器1f则在厌氧状态下运行。如果变换供气阀81和82的开启/关闭，先前已在曝气状态下运行的反应器1a，则在厌氧状态下运行，而反应器1f则在曝气状态下运行。因此，反应器1a和1f通过重复曝气/厌氧状态的变换，进行间歇曝气的运行。
以下将详细地描述废水处理方法。
废水处理方法包括通过装入反应器内水下的曝气器叶轮混合水流的步骤，通过经供气管与曝气器连接的鼓风机注入空气，用叶轮分散空气成为细小的气泡以及混合液体进行曝气的步骤，通过调节曝气步骤时的空气供给，供气中断达到所指定的时间，借此在混合水流的同时进行间歇曝气的步骤。
如果废水处理设备按本发明构成，通过鼓风机相对小的安装动力即可提高运行速度。例如，当废水以1小时曝气状态和1小时厌氧状态交替处理时，反应器分成两组构成，其中具有为一组反应器所需风量的鼓风机安装在第一组反应器内并持续不断地运行，与定时继电器接合的供气阀每一小时重复其开启和关闭，致使空气能交替地供给相应组的反应器。对比调节鼓风机本身运行的方法，这能降低鼓风机安装体积的一半。当废水按2小时曝气状态和1小时厌氧状态交替进行处理时，反应器分三组构成，其中具有为两组反应器所需风量的鼓风机安装在第一组反应器中并持续地运行，调节安装在各组反应器中的供气阀，使其与定时继电器接合能2小时开启和1小时关闭，致使各供气阀的开启/关闭定时按顺序彼此一致。如此进行，鼓风机的安装动力对比调节鼓风机本身进行的方法降低了三分之二。为了避免鼓风机过热和在其故障调制中安装备用的装置，根据本发明间歇曝气法允许备用装置的安装动力降低。
图4是本发明第四实施方案的为水处理设备示意图。
在该实施方案中，至少两套反应器1a到1f串联连接，澄清池21与最终反应器1f的下一个过程连接。再循环装置25a和再循环管25b沿着最终反应器1f到第一反应器1a的管道安装。污泥回流泵25沿着从澄清池21到第一反应器1a的管道安装。流入物顺序地流经反应器1a-1f和澄清池21，然后进行处理。最终反应器1f的液体通过再循环装置25a和再循环管25b反向循环进入第一反应器1a。
使第一反应器1a在厌氧状态下持续运行，以便它能保持在缺氧状态下，并且最终反应器1f通过间歇曝气运行。含氮氧化物的最终反应器1的液体再循环至有机物浓度较高的第一反应器1a，有机物浓度高是由于进入的废水造成的。因此，使用流入物中的有机物，通过预脱氮，可把最终反应器1f的液体内所含有的氮氧化物中的氮除去，由此改进了除氮效率。这种方法是一种改进的间歇曝气法，对比常规的缺氧/氧化(AO)法，上述间歇曝气法的反应器交替保持在曝气状态下或厌氧状态下，同时N.P去除效率得到了提高。特别是，降磷的效果要比常规AO法要好得多。此外，根据本方法，可以灵活地适应进水条件的变化。
因为最终反应器1f能以需氧和厌氧状态交替地重复进行间歇曝气法操作，所以最好以最终反应器1f的下一过程安装能以需氧状态下操作的附加需氧反应器，以便改进污泥的沉降效率。
图5是本发明第五实施方案的废水处理设备示意图。
在这个实施方案中，至少有三套反应器1a、1m和1f及澄清池21串联连接，并且废水进水顺序地流经反应器1a、1m和1f以及澄清池21，然后进行处理。澄清池21沉降的活性污泥采用污泥回流泵25使其返回第一反应器1a。
此外，装配再循环设备，用于把最终反应器1f内的液体再循环至中间反应器1m。第一反应器1a持续在厌氧状态下运行，第二反应器1m持续在缺氧状态下运行，而最终反应器1f在重复厌氧状态和需氧状态的间歇曝气法中运行。
现在，将描述各反应器中的反应。在处于厌氧阶段的第一反应器1a中，磷从污泥中释放。在以厌氧状态进行混合的中间反应器1m中，预脱氮作用发生在缺氧条件下。在处于间歇曝气状态的最终反尖器1f中，由于微生物的内源呼吸而发生硝化和脱氮作用，与此同时，由污泥进行磷的丰富摄取。
在这个实施方案中，进一步提供一种需氧反应方法，可用于第四实施方案起始阶段，从第一反应器中出现的返回污泥中释放磷。这就是改进的间歇曝气法，对比常规的厌氧/氧化(A₂O)法的需氧反应器，在该法反应器中存在着厌氧和需氧两种条件。根据该实施方案，去除氮和磷的效率以及对流入物质量变化的适应性均能得到提高。此外，该实施方案显示的降磷效果比第四实施方案好得多。
图6是对本发明废水处理设备第六实施方案的说明，其中除第一实施方案提供的各种功能包括除臭、防沫和间歇曝气外，还进一步提供再循环的功能。
在本实施方案的曝气设备中，至少设置两套反应器，其中在最终反应器1f中设置至少一台泵2和借助于管道由泵2出口延伸的出口管4。在第一反应器1a中安装一台或多台喷射泵5，但这里不安装泵。安装在最终反应器1f中的泵2出口管4与第一反应器1a的喷射泵5连接。供气装置和防沫装置的结构与第一实施方案相同。在本发明第六实施方案中，按照第四和第五实施方案要详细说明作为补充废水处理方法用的设备。
具有再循环附加功能的废水处理方法操作如下。
如果泵2在运行着，在安装泵2的最终反应器1f中，或在曝气或在厌氧条件下，混合可在最终反应器1f中进行，同时，反向流到第一反在器1a后再由安装在第一反应器1a中的喷射泵5喷出的水流是从泵2排放的。这样，通过安装在最终反应器1f的泵2，或在曝气或在厌氧条件下，在第一反应器1a中同样能进行混合。此外，无需附加的再循环装置，最终反应器1f中的水即可再循环进入第一反应器1a。
根据该实施方案，最终反应器1f中的含氮氧化物的液体能再循环进入第一反应器1a，其有机物浓度由于流入物才较高的。这样，当第一反应器1a在厌氧状态下运行，有两个除氮反应同时进行，一个为预脱氮，即，使用流入物中含有的有机物作为氮氧化物的电子给体，该氮氧化物包含在最终反应器1f的液体中，由此氮从第一反应器1a中除去，另一个为间歇曝气法，即，由微生物的呼吸产生的有机物用于脱氮。这样，提高了除氮的效率。
依流入物的条件而定，使用流入物中含有的有机物脱氮时规定的重量多得多，以致于要延长第一反应器1a在厌氧状态下的混合时间，或者在第一反应器1a中于厌氧状态下使混合持续不断地进行。即使第一反应器1a保持在厌氧状态下，为了灵活地适应流入物质量的变化，最好构成的设备能进行间歇曝气法。
当流入物的质量较恒定且流入物数量的变化不大即较稳定时，第一反应器1a可在厌氧状态下持续运行。在这种情况下，曝气所必须的设备，包括供气导管7，供气阀8和安装在第一反应器1a中的喷射泵3可用Jet型喷嘴(未画出)代替，Jet型喷嘴经济而简单且包含在本发明的范围内。
当规定第一反应器1a用间歇曝气法操作时，即使使用这种实施方案，即，使用安装在最终反应器1f中的泵2作曝气装置和第一反应器1a的混合器，完成间歇曝气用的供气装置如供气导管7或供气阀8，和氧溶解用的装置如防沫水阀16，也必须独立地在相关反应器1a和1f中构成，以便反应器1a和1f能交替地处在曝气和厌氧状态之下。
由于第一反应器不安装泵，也不安装另外的再循环装置，所以从装置费用角度考虑，依据该实施方案的方法是经济的。间歇曝气、防沫和除臭与第一实施方案相同，故省略对其描述。
图7是说明采用本发明废水处理设备的废水处理方法的系统图。如图7所示，本发明的废水处理方法包括：间歇曝气步骤，其中在至少两套反应器中重复进行曝气状态下的混合和厌氧状态下的混合；再循环步骤，其中使水从最终反应器反向流到第一反应器后循环；活性污泥沉降步骤，其中使来自最终反应器的流出物所含有的活性污泥沉降；和流出步骤，其中使经过活性污泥沉降的净化水流出。
在用于第一实施方案处理废水的装置和方法中，与常规的废水处理相反，鼓风机室和防沫水反应器不是必须的，因此附加的鼓风机和防沫泵是没有必要的。尤其是，在图6中所示的废水处理装置中，由于间歇曝气器已包括了再循环装置，所以采用再循环的预脱氮作用不用安装附加的再循环装置就能是有效的，由此提供了具有极好脱氮效率的经济装置。此外，由于运送空气和消泡水的管线即鼓风机、防沫水反应器和生物反应器是没有必要的，所以从机械和管道配置来看，本发明的设备是经济的。
如上所述，根据本发明的废水处理设备和方法，可改进曝气和沉降功率，还可抑制反应器中气泡的产生。此外，采用生物膜接触介质填满反应器的生物膜法是容易的。因为附加鼓风机是不必要的，所以鼓风机室的构成没有必要。因此，安装动力能够降低。安装防沫水反应器、防沫水泵和除臭装置是必须的，而且允许再循环，由此减少了用于装置、管道安装、建筑结构、电能、维修和管理的费用。特别是，去除作为过营养化源物质的氮和磷的效率也能有效地被提高。