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处理方法和系统

阅读:908发布:2022-09-13

专利汇可以提供处理方法和系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且描述了一种用于处理 废 水 的方法和系统。本 发明 降解废 水处理 所产生的 污泥 ,来降低或者消除对于污泥脱水和处置的需要。本发明还降低了维持好 氧 废水处理方法所需的营养添加剂的量。在一种实施方案中,本发明包括以下步骤:(a)提供厌氧处理系统,其接收废水供料;(b)处理污泥供料,来破裂其中所存在的 微 生物 细胞,来生产经处理的污泥,所述经处理的污泥具有与未处理的污泥相比增加的液体:固体比和增加的降解潜 力 ;(c)将该经处理的污泥供料传送到该 好氧处理系统 ;和(d)在该好氧处理系统中充分降解经处理的污泥供料。该方法可以配置来处理好氧处理系统所产生的活化污泥和/或从好氧处理系统上游的废水中除去的初沉污泥。该经处理的污泥可以任选地在传递到好氧处理系统之前,进行 厌氧消化 。污泥的处理可以在与好氧处理系统 流体 连通的污泥处理单元中进行。在具体的实施方案中,该污泥处理单元可以由高压 喷嘴 或者其他设备或者方法组成,来使得污泥中存在的细胞物质溶解和 液化 。,下面是处理方法和系统专利的具体信息内容。

1.一种降解废处理所产生的污泥的方法,其包括:
(a)提供处理系统,其接收所述废水的供料;
(b)在与所述好氧处理系统流体连通的污泥处理单元中通过破裂所述污泥中存在的生物细胞来处理所述污泥的供料以生产经处理的污泥,所述经处理的污泥与未处理的污泥相比具有增加的液体:固体比和增加的降解潜
(c)将所述经处理的污泥供料从所述污泥处理单元传送到所述好氧处理系统,用于与所述废水共消化,其中所述经处理的污泥传送到所述好氧处理系统而没有在所述污泥处理单元下游脱水或除去固体;和
(d)通过与所述废水共消化,来在所述好氧处理系统中充分降解所述经处理的污泥的所述供料,由此避免对于与所述好氧处理系统分离的、用于降解所述污泥的专用反应器的需要,
其中在所述好氧处理系统中降解的所述经处理的污泥中存在的微粒固体的净质量近似于在所述好氧处理系统中产生的好氧污泥中存在的微粒固体的净质量,由此基本上避免在所述方法运行过程中微粒固体在所述好氧处理系统中的净积聚。
2.权利要求1所述的方法,其中所述污泥基本上包含在所述方法运行过程中由所述好氧处理系统产生的好氧污泥,其中基本上全部所述好氧污泥经历了所述处理,传送和降解,由此基本上避免了对于脱水或者处置所述好氧污泥的需求。
3.权利要求1或2所述的方法,其中所述好氧处理系统连续或者半连续地接收所述废水的所述供料和所述经处理的污泥的所述供料。
4.权利要求1-3任一项所述的方法,其包括在所述处理之前,除去所述污泥中存在的任何非生物可降解的碎片。
5.权利要求1-4任一项所述的方法,其中所述废水在所述系统中的水力驻留时间对应于所述废水供料的流入速率,其中所述经处理的污泥在所述好氧处理系统中的降解在所述方法运行过程中发生且基本上不改变所述驻留时间。
6.权利要求1-5任一项所述的方法,其中所述经处理的污泥供料在所述好氧处理系统中的水力驻留时间小于36小时。
7.权利要求6所述的方法,其中所述经处理的污泥供料在所述好氧处理系统中的水力驻留时间小于24小时。
8.权利要求7所述的方法,其中所述经处理的污泥供料在所述好氧处理系统中的水力驻留时间小于12小时。
9.权利要求8所述的方法,其中所述经处理的污泥供料在所述好氧处理系统中的水力驻留时间小于8小时。
10.权利要求1-9任一项所述的方法,其中所述污泥包含从所述废水中除去的初沉污泥。
11.权利要求1-10任一项所述的方法,其进一步包括在所述传送到所述好氧处理系统之前,厌氧处理所述经处理的污泥的所述供料。
12.权利要求11所述的方法,其中在厌氧处理之后,所述经处理的污泥直接传送到所述好氧处理系统。
13.权利要求2所述的方法,其中所述好氧污泥包含返回活化污泥(RAS)和废活化污泥(WAS),和其中主要比例的所述WAS在所述污泥处理单元中处理,并且作为所述经处理的污泥传送到所述好氧处理系统。
14.权利要求13所述的方法,其中基本上全部的所述WAS在所述污泥处理单元中处理,并且作为所述经处理的污泥传送到所述好氧处理系统,由此基本上避免了脱水或者处置所述WAS的需要。
15.权利要求1-13任一项所述的方法,其中所述好氧处理系统包括好氧处理设备和液体/固体分离设备,和其中所述污泥处理单元与所述分离设备流体连通用于从其中连续地接收好氧污泥。
16.权利要求1-15任一项所述的方法,其中所述污泥中存在的主要比例的微生物细胞在所述污泥处理单元中溶解。
17.权利要求1-16任一项所述的方法,其中所述污泥在所述污泥处理单元中基本上液化
18.权利要求16或17所述的方法,其中将所述污泥送过所述污泥处理单元中的高压喷嘴来基本上溶解所述污泥中存在的细胞。
19.权利要求11所述的方法,其包括提供厌氧消化器,其与所述好氧处理系统和所述污泥处理单元流体连通,其中所述污泥中存在的物质多次循环穿过所述污泥处理单元、所述厌氧消化器和所述好氧处理设备。
20.权利要求1-19任一项所述的方法,其包括在所述处理所述污泥供料之前,增稠所述污泥。
21.权利要求1-20任一项所述的方法,其中所述好氧处理设备选自活化污泥反应器、废水处理系统、滴流过滤器曝气池、氧化沟、旋转生物接触器、顺序批次反应器、生物反应器和悬浮介质系统,和其中所述液体/固体分离设备选自澄清器、膜和过滤器。
22.权利要求10所述的方法,其包括在位于所述好氧处理系统上游的液体/固体分离设备中,从所述废水中除去所述初沉污泥。
23.权利要求22所述的方法,其包括从所述初沉污泥中除去不可消化的微粒物质。
24.权利要求23所述的方法,其包括增稠所述初沉污泥。
25.权利要求1-24任一项所述的方法,其包括在将所述经处理的污泥的所述供料传送到所述好氧处理系统之前,从所述经处理的污泥中除去选自营养物和重金属的化合物。
26.权利要求25所述的方法,其中所述营养物包含具有高氮或者磷含量的化合物。
27.权利要求1-26任一项所述的方法,其中所述处理所述污泥的所述供料包括将所述污泥进行选自如下的处理:升高的压力、升高的温度、加入化学品、加入生物化学品、电穿孔、微波空化声波或者剪切力。
28.权利要求1-27任一项所述的方法,其中传送到所述好氧处理系统的基本上全部的所述经处理的污泥的供料在所述好氧处理系统中降解且不明显降低其中存在的微生物的比耗氧速率(SOUR)。
29.权利要求1-28任一项所述的方法,其中所述好氧处理系统产生好氧污泥和经处理的流出物,和其中所述方法包括调节好氧污泥从所述好氧处理系统到所述污泥处理单元的流动来在所述经处理的污泥中提供营养物供料用于所述好氧处理系统中存在的微生物,同时将所述经处理的流出物的总悬浮固体(TSS)浓度保持在低于阈值量。
30.权利要求15所述的方法,其包括调节所述好氧污泥从所述好氧处理系统传送到所述污泥处理单元的流动以在所述经处理的污泥中提供营养物供料用于所述好氧处理系统中存在的微生物,同时将所述液体/固体分离设备的污泥体积指数(SVI)保持在低于阈值量。
31.一种废水处理系统,用于处理来源于流出物供料的废水,其包括:
(a)好氧处理系统,用于接收来自于所述流出物供料的废水,其中所述好氧处理系统产生经处理的流出物和好氧污泥;
(b)与所述好氧处理系统流体连通的污泥处理单元,其中所述污泥处理单元破裂所述污泥的所述供料中存在的微生物细胞,由此产生了经处理的污泥,所述经处理的污泥与未处理的污泥相比具有增加的液体:固体比和增加的降解潜力;
(c)碎片除去系统,用于在所述污泥传递到所述污泥处理单元之前,从所述废水或者所述污泥中除去非生物可降解的微粒物质;和
(d)污泥流路,用于将所述经处理的污泥从所述污泥处理单元传送到所述好氧处理系统来用于与所述废水以足以基本上避免固体在所述好氧处理系统中净积聚的速率共消化,其中所述流路将所述经处理的污泥传送到所述好氧处理且无需在所述污泥处理单元下游脱水或者除去固体。
32.权利要求31所述的系统,其包括位于所述污泥处理单元下游的厌氧消化器,用于在所述经处理的污泥传送到所述好氧处理系统之前,厌氧消化所述经处理的污泥。
33.权利要求31或32所述的系统,其中所述好氧处理系统包括好氧处理设备和液体/固体分离设备。
34.权利要求33所述的系统,其中所述好氧处理设备选自活化污泥反应器、 废水处理系统、滴流过滤器、曝气池、氧化沟、旋转生物接触器、顺序批次反应器、膜生物反应器和悬浮介质系统,和其中所述液体/固体分离设备选自澄清器、膜和过滤器。
35.权利要求32所述的系统,其中所述厌氧消化器的出口直接连接到所述好氧处理系统的入口,其中所述经处理的污泥没有在所述厌氧消化器和所述好氧处理系统之间的所述污泥流路中进行脱水或者除去固体。
36.权利要求31-35任一项所述的系统,其包括初级液体/固体分离设备,用于在所述废水传递到所述好氧处理系统之前,从所述废水中除去初沉污泥。
37.权利要求31-36任一项所述的系统,其中所述碎片除去系统包括第一碎片除去设备,用于在所述废水传递到所述好氧处理系统之前,从所述废水中除去至少一些不可消化的微粒物质。
38.权利要求37所述的系统,其包括第二碎片除去系统,用于在所述污泥传递到所述污泥处理单元之前,除去所述污泥中存在的不可消化的微粒物质。
39.权利要求31-38任一项所述的系统,其包括增稠器,用于增稠所述污泥处理单元上游的所述污泥。
40.权利要求36所述的系统,其包括:
(a)初沉污泥处理单元,用于接收来自于所述初级液体/固体分离设备的至少一些所述初沉污泥和破裂所述至少一些所述初沉污泥中存在的微生物细胞,由此产生经处理的初沉污泥,所述经处理的初沉污泥与未处理的初沉污泥相比具有增加的液体:固体比和增加的降解潜力;和
(b)初沉污泥流路,用于将所述经处理的初沉污泥从所述初沉污泥处理单元传递到所述好氧处理系统。
41.权利要求40所述的系统,其包括增稠器,用于增稠所述初沉污泥处理单元上游的所述初沉污泥。
42.权利要求40所述的系统,其包括厌氧消化器,用于在所述经处理的初沉污泥传递到所述好氧处理系统之前,厌氧处理所述经处理的初沉污泥。
43.权利要求31-41任一项所述的系统,其中所述污泥处理单元包括高压喷嘴,用于充分液化所述污泥。
44.权利要求40所述的系统,其中所述初沉污泥处理单元包括高压喷嘴,用于充分液化所述至少一些所述初沉污泥。
45.权利要求31-44任一项所述的系统,其包括化合物回收装置,用于在所述经处理的污泥传送到所述好氧处理系统之前,从所述经处理的污泥中回收选自营养物和重金属的化合物。
46.权利要求33所述的系统,其包括可调节的控制,用于改变从所述好氧处理系统传递到所述污泥处理单元的所述污泥的所述供料的体积,以响应选自下面的测量参数:所述经处理的流出物的总悬浮固体(TSS)浓度和所述液体/固体分离设备的污泥体积指数(SVI)。
47.权利要求40所述的系统,其中所述污泥处理单元包括所述初沉污泥处理单元,和其中所述初沉污泥与所述好氧污泥的供料混合。
48.一种处理接收自流出物供料的废水的方法,其包括:
(a)在好氧处理系统中,好氧处理所述废水来生产经处理的流出物和好氧污泥;
(b)将所述污泥供料从所述好氧处理系统传送到污泥处理单元;
(c)在所述污泥处理单元中,破裂所述污泥的所述供料中存在的微生物细胞来生产经处理的污泥,所述经处理的污泥相比于未处理的污泥具有增加的液体:固体比和增加的降解潜力;
(d)将所述经处理的污泥供料传送到所述好氧处理系统;和
(e)在所述好氧处理系统中,充分降解所述经处理的污泥供料中存在的固体,其中在所述好氧处理系统中降解的所述经处理的污泥供料中存在的固体的净质量近似于所述好氧污泥中存在的通过所述好氧处理系统产生的固体的净质量,由此基本上避免在所述方法运行过程中所述好氧处理系统中固体的净积聚。
49.权利要求48所述的方法,其中所述好氧污泥包含废活化污泥(WAS),和其中将通过所述好氧处理系统生产的至少主要部分的所述WAS传送到所述污泥处理单元,和其后作为经处理的污泥传送到所述好氧处理系统。
50.权利要求49所述的方法,其中将通过所述好氧处理系统生产的基本上全部的所述WAS传送到所述污泥处理单元,和其后作为所述经处理的污泥传送到所述好氧处理系统。
51.权利要求48所述的方法,其中所述方法连续或者半连续运行,其中所述经处理的污泥在所述好氧处理系统中的水力驻留时间小于12小时。
52.权利要求48所述的方法,其中全部所述经处理的污泥供料在所述好氧处理系统中降解。
53.一种处理接收自流出物供料的废水的方法,其包括:
(a)在好氧处理系统中,好氧处理所述废水来生产经处理的流出物和污泥;
(b)通过破裂其中所存在的微生物细胞处理所述污泥供料来生产经处理的污泥,所述经处理的污泥相比于未处理的污泥具有增加的液体:固体比和增加的降解潜力;和(c)在所述好氧处理系统中降解所述经处理的污泥,
其中将通过所述好氧处理系统生产的所述污泥的总体积的至少主要部分转化成所述经处理的污泥,和其中所述经处理的污泥其后在所述好氧处理系统中充分降解。
54.权利要求53所述的方法,其中在所述好氧处理单元中降解所述经处理的污泥之前,将所述污泥的所述供料中存在的主要比例的所述微生物细胞进行破裂。
55.权利要求53所述的方法,其中基本上全部的所述经处理的污泥在所述好氧处理系统中降解,由此所述方法是连续可运行的,而无固体在所述好氧处理系统中的明显积聚。
56.权利要求53所述的方法,其中所述好氧处理系统包括液体/固体分离设备,其中所述方法是可运行的,同时将所述经处理的流出物的总悬浮固体(TSS)浓度和所述分离设备的污泥体积指数(SVI)保持低于预定的阈值量。
57.一种处理接收自流出物供料的废水的方法,其包括:
(a)在好氧处理系统中,好氧处理所述废水来生产经处理的流出物和好氧污泥;
(b)在污泥处理单元中,处理来自于所述好氧处理系统的所述好氧污泥供料,来破裂所述好氧污泥的所述供料中存在的微生物细胞,由此生产经处理的污泥,所述经处理的污泥相比于未处理的污泥具有增加的液体:固体比和增加的降解潜力;
(c)将所述经处理的污泥传送到所述好氧处理系统,其中至少主要部分的废活化污泥(WAS)作为所述经处理的污泥传送到所述好氧处理系统;和
(d)在所述好氧处理系统中降解基本上全部所述经处理的污泥。
58.权利要求57所述的方法,其包括在所述经处理的污泥传送到所述好氧处理系统之前,厌氧处理所述经处理的污泥。
59.权利要求57所述的方法,其包括在所述污泥处理单元中处理所述好氧污泥之前,厌氧处理所述好氧污泥。
60.一种降解处理废水所产生的污泥的方法,其包括:
(a)提供好氧处理系统,其接收所述废水供料,所述废水在所述系统中的水力驻留时间对应于所述供料的流入速率;
(b)从所述污泥中除去存在于其中的基本上全部的任何非生物可降解的碎片;
(c)在除去所述碎片之后,通过破裂其中存在的微生物细胞来处理所述污泥供料,来生产经处理的污泥,所述经处理的污泥相比于未处理的污泥具有增加的液体:固体比和增加的降解潜力;
(d)将所述经处理的污泥供料传送到所述好氧处理系统,用于与所述废水共消化;和(d)在所述好氧处理系统中通过与所述废水以足以基本上避免在所述方法运行过程中固体在所述好氧处理系统中净积聚和基本上不改变所述水力驻留时间的速率共消化,来充分降解所述经处理的污泥的所述供料,
其中通过所述方法降解的所述经处理的污泥中存在的固体的净质量近似于通过处理所述废水产生的固体的净质量。
61.一种降解处理废水所产生的污泥的方法,其包括:
(a)提供好氧处理系统,其接收所述废水供料,其中所述污泥包含通过所述好氧处理系统所产生的好氧污泥;
(b)通过破裂其中所存在的微生物细胞来处理所述污泥供料,来生产经处理的污泥,所述经处理的污泥相比于未处理的污泥具有增加的液体:固体比和增加的降解潜力;
(c)将所述经处理的污泥供料传送到所述好氧处理系统;和
(d)在所述好氧处理系统中充分降解所述经处理的污泥的所述供料;
其中所述好氧处理系统接收所述废水的所述供料和所述经处理的污泥的所述供料,和其中在所述好氧处理系统中降解的所述经处理的污泥中存在的固体的净质量近似于通过所述好氧处理系统产生的所述好氧污泥中存在的固体的净质量,由此基本上避免在所述方法运行过程中固体在所述好氧处理系统中的净积聚。
62.一种降解处理废水所产生的污泥的方法,其包括:
(a)提供好氧处理系统,其接收所述废水供料;
(b)在与所述好氧处理系统流体连通的污泥处理单元中通过破裂其中存在的微生物细胞来处理所述污泥供料以生产经处理的污泥,所述经处理的污泥相比于未处理的污泥具有增加的液体:固体比和增加的降解潜力;
(c)将所述经处理的污泥供料传送到所述好氧处理系统;和
(d)在所述好氧处理系统中充分降解所述经处理的污泥的所述供料,
其中将所述经处理的污泥的所述供料传送到所述好氧处理系统,而无需在所述污泥处理单元下游脱水或者除去固体。
63.一种降解处理废水所产生的污泥的方法,其包括:
(a)提供好氧处理系统,其接收所述废水供料;
(b)通过破裂其中存在的微生物细胞来处理所述污泥供料来生产经处理的污泥,所述经处理的污泥相比于未处理的污泥具有增加的液体:固体比和增加的降解潜力;
(c)将所述经处理的污泥供料传送到所述好氧处理系统;和
(d)在所述好氧处理系统中充分降解所述经处理的污泥的所述供料。
64.权利要求63所述的方法,其中所述好氧处理系统接收:
(a)所述废水的所述供料;和
(b)所述经处理的污泥的所述供料,
其中所述经处理的污泥的降解限制了在所述方法运行过程中污泥来源的固体在所述好氧处理系统中的积聚速率。
65.权利要求64所述的方法,其中所述好氧处理系统连续或者半连续地接收所述废水的所述供料和所述经处理的污泥的所述供料。
66.权利要求65所述的方法,其中所述经处理的污泥供料在所述好氧处理系统中的水力驻留时间小于36小时。
67.权利要求66所述的方法,其中所述经处理的污泥供料在所述好氧处理系统中的水力驻留时间小于24小时。
68.权利要求67所述的方法,其中所述经处理的污泥供料在所述好氧处理系统中的水力驻留时间小于12小时。
69.权利要求68所述的方法,其中所述经处理的污泥供料在所述好氧处理系统中的水力驻留时间小于8小时。
70.权利要求64所述的方法,其中所述污泥包含通过所述好氧处理系统生产的好氧污泥。
71.权利要求70所述的方法,其中在所述好氧处理系统中降解的所述经处理的污泥中存在的固体的净质量近似于通过所述好氧处理系统生产的所述好氧污泥中存在的固体的净质量,由此基本上避免在所述方法运行过程中固体在所述好氧处理系统中的净积聚。
72.权利要求63所述的方法,其中所述污泥包含从所述废水中除去的初沉污泥。
73.权利要求63所述的方法,其中所述污泥的所述供料在与所述好氧处理系统流体连通的污泥处理单元中处理。
74.权利要求73所述的方法,其中所述经处理的污泥在所述方法运行过程中从所述污泥处理单元连续或者半连续地传送到所述好氧处理系统。
75.权利要求63所述的方法,其进一步包括在所述传送到所述好氧处理系统之前,厌氧处理所述经处理的污泥的所述供料。
76.权利要求73所述的方法,其中所述污泥选自通过处理所述废水产生的初沉污泥和好氧污泥。
77.权利要求76所述的方法,其中所述好氧污泥包含返回活化污泥(RAS)和废活化污泥(WAS),和其中主要比例的所述WAS和任选的一些RAS在所述污泥处理单元中处理,并且作为所述经处理的污泥传送到所述好氧处理系统。
78.权利要求77所述的方法,其中基本上全部的所述WAS在所述污泥处理单元中处理,并且作为所述经处理的污泥传送到所述好氧处理系统,由此基本上避免了对于脱水或者处置所述WAS的需要。
79.权利要求73所述的方法,其中所述好氧处理系统包括好氧处理设备和液体/固体分离设备,和其中所述污泥处理单元与所述分离设备流通量连通,用于连续地接收来自于其的好氧污泥。
80.权利要求75所述的方法,其中在厌氧处理之后,所述经处理的污泥直接传送到所述好氧处理系统。
81.权利要求73所述的方法,其中所述经处理的污泥的所述供料传送到所述好氧处理系统,而不在所述污泥处理单元下游脱水或者除去固体。
82.权利要求73所述的方法,其中存在于所述污泥中的主要比例的微生物细胞在所述污泥处理单元中溶解。
83.权利要求82所述的方法,其中所述污泥在所述污泥处理单元中充分液化。
84.权利要求83所述的方法,其中所述污泥送过所述污泥处理单元中的高压喷嘴来充分溶解所述污泥中存在的细胞。
85.权利要求73所述的方法,其包括提供与所述好氧处理系统和所述污泥处理单元流体连通的厌氧消化器,其中将所述污泥中存在的物质多次循环通过所述污泥处理单元、所述厌氧消化器和所述好氧处理设备。
86.权利要求63所述的方法,其包括在所述处理所述污泥供料之前,增稠所述污泥。
87.权利要求63所述的方法,其包括在所述处理所述污泥供料之前,从所述污泥中除去不可消化的微粒物质。
88.权利要求79所述的方法,其中所述好氧处理设备选自活化污泥反应器、UNOX污泥处理系统、滴流过滤器、曝气池、氧化沟、旋转生物接触器、顺序批次反应器、膜生物反应器和悬浮介质系统,和其中所述液体/固体分离设备选自澄清器、膜和过滤器。
89.权利要求72所述的方法,其包括在位于所述好氧处理系统上游的液体/固体分离设备中,从所述废水中除去所述初沉污泥。
90.权利要求89所述的方法,其包括从所述初沉污泥中除去不可消化的微粒物质。
91.权利要求89所述的方法,其包括增稠所述初沉污泥。
92.权利要求76所述的方法,其中处理所述污泥的所述供料包括处理所述初沉污泥的第一供料和处理所述好氧污泥的第二供料,其中传送到所述好氧处理系统的所述经处理的污泥的所述供料来源于所述第一和所述第二供料。
93.权利要求63所述的方法,其包括在所述经处理的污泥的所述供料传送到所述好氧处理系统之前,从所述经处理的污泥中除去化合物。
94.权利要求93所述的方法,其中所述化合物选自营养物和重金属。
95.权利要求63所述的方法,其中所述处理所述污泥的所述供料包括使得所述污泥经历选自如下的处理:升高的压力、升高的温度、加入化学品、加入生物化学品、电穿孔、微波、空化、超声波或者剪切力。
96.权利要求63所述的方法,其中传送到所述好氧处理系统的基本上全部的所述经处理的污泥供料在所述好氧处理系统中降解且没有明显降低存在于其中的微生物的比耗氧速率(SOUR)。
97.权利要求73所述的方法,其中所述好氧处理系统生产好氧污泥和经处理的流出物,和其中所述方法包括调节好氧污泥从所述好氧处理系统到所述污泥处理单元的流动来在所述经处理的污泥中提供营养物供料用于所述好氧处理系统中存在的微生物,同时将所述经处理的流出物的总悬浮固体(TSS)浓度保持低于阈值量。
98.权利要求79所述的方法,其包括调节所述好氧污泥从所述好氧处理系统传送到所述污泥处理单元的所述流动来在所述经处理的污泥中提供营养物供料用于所述好氧处理系统中存在的微生物,同时将所述液体/固体分离设备的污泥体积指数(SVI)保持低于阈值量。
99.权利要求79所述的方法,其中所述经处理的污泥的所述供料在所述好氧处理设备中的水力驻留时间小于12小时。
100.一种废水处理系统,用于处理来源于流出物供料的废水,其包括:
(a)好氧处理系统,用于接收来自于所述流出物供料的废水,其中所述好氧处理系统产生经处理的流出物和好氧污泥;
(b)与所述好氧处理系统流体连通的污泥处理单元,其中所述污泥处理单元破裂所述污泥的所述供料中存在的微生物细胞,由此产生经处理的污泥,所述经处理的污泥相比于未处理的污泥具有增加的液体:固体比和增加的降解潜力;和
(c)污泥流路,用于将所述经处理的污泥从所述污泥处理单元传送到所述好氧处理系统。
101.权利要求100所述的系统,其包括位于所述污泥处理单元下游的厌氧消化器,用于在所述经处理的污泥传送到所述好氧处理系统之前,厌氧消化所述经处理的污泥。
102.权利要求100所述的系统,其中所述好氧处理系统包括好氧处理设备和液体/固体分离设备。
103.权利要求102所述的系统,其中所述好氧处理设备选自活化污泥反应器、UNOX污泥处理系统、滴流过滤器、曝气池、氧化沟、旋转生物接触器、顺序批次反应器、膜生物反应器和悬浮介质系统,和其中所述液体/固体分离设备选自澄清器、膜和过滤器。
104.权利要求101所述的系统,其中所述厌氧消化器的出口直接连接到所述好氧处理系统的入口,其中所述经处理的污泥没有在所述厌氧消化器和所述好氧处理系统之间的所述污泥流路中经历脱水或者除去固体。
105.权利要求100所述的系统,其包括初级液体/固体分离设备,用于在所述废水传递到所述好氧处理系统之前,除去来自于所述废水的初沉污泥。
106.权利要求100所述的系统,其包括第一碎片除去设备,用于在所述废水传递到所述好氧处理系统之前,从所述废水中除去至少一些不可消化的微粒物质。
107.权利要求106所述的系统,其包括第二碎片除去设备,用于在所述污泥传递到所述污泥处理单元之前,除去所述污泥中存在的不可消化的微粒物质。
108.权利要求100所述的系统,其包括增稠器,用于增稠所述污泥处理单元上游的所述污泥。
109.权利要求105所述的系统,其包括:
(a)初沉污泥处理单元,用于接收来自于所述初级液体/固体分离设备的至少一些所述初沉污泥,和破裂所述至少一些所述初沉污泥中存在的微生物细胞,由此生产经处理的初沉污泥,所述经处理的初沉污泥相比于未处理的初沉污泥具有增加的液体:固体比和增加的降解潜力;和
(b)初沉污泥流路,用于将所述经处理的初沉污泥从所述初沉污泥处理单元传递到所述好氧处理系统。
110.权利要求109所述的系统,其包括厌氧消化器,用于在所述经处理的初沉污泥传递到所述好氧处理系统之前,厌氧处理所述经处理的初沉污泥。
111.权利要求100所述的系统,其中所述污泥处理单元包括高压喷嘴用于充分液化所述污泥。
112.权利要求109所述的系统,其中所述初沉污泥处理单元包括高压喷嘴用于充分液化所述至少一些所述初沉污泥。
113.权利要求109所述的系统,其包括增稠器,用于增稠所述初沉污泥处理单元上游的所述初沉污泥。
114.权利要求100所述的系统,其包括化合物回收装置,用于在所述经处理的污泥传送到所述好氧处理系统之前,回收来自于所述经处理的污泥的化合物。
115.权利要求102所述的系统,其包括可调节的控制,用于改变从所述好氧处理系统传递到所述污泥处理单元的所述污泥的所述供料的体积,以响应选自如下的测量参数:所述经处理的流出物的总悬浮固体(TSS)浓度和所述液体/固体分离设备的污泥体积指数(SVI)。
116.权利要求109所述的系统,其中所述污泥处理单元包括所述初沉污泥处理单元,和其中所述初沉污泥与所述好氧污泥的供料混合。
117.一种用于降低处理污染废水所产生的污泥体积的方法,其包括:
(a)提供厌氧处理系统,其接收所述废水供料,其中存在于所述厌氧处理系统中的微生物优选在所述微生物的细胞膜和/或细胞壁中结合所述废水中存在的至少一种污染物;
(b)通过破裂所述微生物来处理所述污泥供料,以生产含有所述细胞膜和/或细胞壁的经处理的污泥,和来源于所述微生物的细胞质的、基本上不含所述污染物的液体部分;
(c)将所述液体部分传送到所述厌氧处理系统;和
(d)处置所述经处理的污泥。
118.权利要求117所述的方法,其中所述污染物是硒。

说明书全文

处理方法和系统

[0001] 参考的相关申请
[0002] 本申请是2013年3月1日提交的美国专利申请系列No.13/783126的部分继续,并且要求其优先权,其在此以它全部引入作为参考。

技术领域

[0003] 本申请涉及处理废水的方法和系统。
[0004] 发明背景
[0005] 处理废水的许多方法和系统是现有技术已知的。常规的二级处理使用生物来好消化废水中存在的有机物质。这导致大量微生物作为污泥沉降在与废水通气槽连接的澄清器中。通常一部分该污泥(被称作返回活化污泥)再循环到通气槽来维持该好氧处理方法。多余的污泥(称作废活化污泥)通常脱水和处置掉。与废活化污泥处理相关的成本可是主要的,包括化学聚合物,脱水装置和物质运输的成本。
[0006] 在现有技术中已知有许多系统用于通过生物,化学和/或机械手段来调节污泥。这样的系统通常需要专用反应器,大量通气和长的驻留时间来实现废活化污泥体积的明显降低。因此,许多现有技术系统不适于连续或者半连续污泥加工。污泥处理经常还受限于非生物可降解的碎片的存在。此外,一些现有技术污泥调节使得该污泥不适于下游厌氧处理或者使得脱水方法复杂化。因此需要提出改进的处理污泥的方法和系统,其基本上或者完全避免了对于专用反应器,延长的驻留时间,污泥脱水和好氧处理设备的营养补充的需要。
[0007] 前述相关领域的例子和与之相关的局限目的是说明性的,并非排他的。通过阅读说明书和研究附图,相关领域的其他局限对本领域技术人员将变得显而易见的。

发明内容

[0008] 下面的实施方案及其方面是与系统、工具和方法相结合来描述和说明的,其表示示例性和说明性的,并非限制范围。在不同的实施方案中,已经减少或消除了一种或多种上述问题,而其他实施方案涉及其他改进。
[0009] 在本发明的一个实施方案中,提供一种用于降解处理废水所产生的污泥的方法。该方法包含以下步骤:(a)提供好氧处理系统,其接收所述废水的供料;(b)处理所述污泥的供料,来破裂其中所存在的微生物细胞,来生产经处理的污泥,其具有与未处理的污泥相比增加的液体:固体比和增加的降解潜;(c)将该经处理的污泥供料传送到该好氧处理系统;和(d)在该好氧处理系统中充分降解该经处理的污泥供料。
[0010] 本发明还包括一种处理来源于流出物供料的废水的系统。该系统包括(a)好氧处理系统,用于接收来自于流出物供料的废水,其中该好氧处理系统生产了经处理的流出物和好氧污泥;(b)污泥处理单元,其接收来自于该好氧处理系统的污泥供料,其中该污泥处理单元破裂了污泥供料中存在的微生物细胞,由此产生经处理的污泥,其具有与未处理的污泥相比增加的液体:固体比和增加的降解潜力;和(c)污泥流路,用于将该经处理的污泥从污泥处理单元传送到该好氧处理系统。
[0011] 除了上述示例性方面和实施方案之外,另外的方面和实施方案将通过参考附图和通过研究下面的详细说明而变得显而易见。

附图说明

[0012] 附图中显示了示例性实施方案。它目的是将此处公开的实施方案和图认为是示例性的,而非限制性的。
[0013] 图1是示意图,显示了使用好氧处理的常规的废水处理方法和系统。
[0014] 图2是图1的方法和系统的示意图,其包括在厌氧消化器中厌氧处理废活化污泥。
[0015] 图3是图2的方法和系统的示意图,其进一步包括在该好氧处理系统上游处理废水,来生产初沉污泥和从初沉污泥除去碎片。
[0016] 图4是图3的方法和系统的示意图,其中从废水中除去碎片是在液体/固体分离设备上游进行的。
[0017] 图5A是示意图,显示了根据本发明的废水处理方法和系统,其中处理了废活化污泥供料,然后再循环到该好氧处理系统。
[0018] 图5B是示意图,显示了根据本发明的废水处理方法和系统,其中处理了活化污泥供料(其包含返回活化污泥和废活化污泥二者),然后再循环到该好氧处理系统。
[0019] 图6A是图5A的方法和系统的示意图,其进一步包括在废活化污泥处理之后厌氧消化。
[0020] 图6B是图5A的方法和系统的示意图,其进一步包括在废活化污泥处理之前厌氧消化。
[0021] 图6C是图5A的方法和系统的示意图,其进一步包括在废活化污泥处理之前和之后,厌氧消化。
[0022] 图7是图6A的方法和系统的示意图,其进一步包括在厌氧处理后回收化合物。
[0023] 图8是图6A的方法和系统的示意图,其进一步包括从废活化污泥中除去碎片和污泥增稠。
[0024] 图9是根据本发明的整合的方法和系统的示意图,用于处理和再循环初沉污泥和活化污泥二者。
[0025] 图10A是根据实验实施例配置的本发明一个实施方案的示意图。
[0026] 图10B是根据一个可选择的实验实施例配置的本发明一个实施方案的示意图。
[0027] 图11是根据实验对照例配置的废水处理方法和系统的示意图。
[0028] 图12是现有技术废水处理方法和系统的示意图。
[0029] 图13是根据本发明的一个可选择的实施方案的废水处理方法和系统示意图。
[0030] 说明
[0031] 在下面的整个说明书中,阐述了具体细节来提供本领域技术人员更彻底的理解。但是,为了避免不必要的干扰本发明,对于公知的元件没有详细显示或者描述。因此,说明书和附图被认为是说明性的,而非限制性含义。
[0032] 常规的废水处理系统
[0033] 图1显示了使用好氧处理的常规的废水处理系统的流路。废水或者其他流出物10例如来自于纸浆厂的废水传递到好氧处理系统12。系统12包括不同的装置,用于使用氧或者空气与好氧微生物一起从废水10中除去有机物质。这种方法通常产生了三种主要产物:(1)经处理的水;(2)二氧化气体;和(3)过量微生物。系统12可以包括例如好氧处理设备14以及液体/固体分离设备16。好氧处理设备14的例子包括活化污泥反应器,氧活化污泥废水处理系统(UNOX),滴流过滤器曝气池,氧化沟,旋转生物接触器,顺序批次反应器,生物反应器和悬浮介质系统。液体/固体分离设备16的例子包括澄清器,膜或者过滤器。
[0034] 从液体/固体分离设备16排出的经处理的流出物18优选适于直接释放到环境中,例如进入水路或者流体管道,用于再循环到另一部分的工厂或者其他处理位置。液体/固体分离设备16可以包含澄清器,其配置以使得经处理的流出物18溢流过该澄清器顶上的堰。出于环境原因,通常该经处理的流出物18中的总悬浮固体(TSS)和/或挥发性悬浮固体(VSS)浓度必须低于阈值量。
[0035] 沉降在分离设备16中的固体组分包含污泥,其包含好氧处理方法所产生的微生物。作为本专利申请中所用的,“好氧污泥”指的是好氧处理方法所产生的污泥。一种类型的通常所产生的好氧污泥是“活化污泥”,其来源于好氧处理方法,该方法使用了氧或者空气和包含细菌和原生动物的生物絮凝物。一些活化污泥(通常称作“返回活化污泥”(RAS)20)返回到作为处理系统12一部分的好氧处理设备14,来维持正在进行的好氧处理方法。多于RAS 20的污泥部分通常称作“废活化污泥”(WAS)22。常规上WAS 22被处置掉。但是,该处置方法是昂贵的,并且通常需要几个另外的液体/固体处理步骤。例如WAS 22可以使用化学聚合物脱水。脱水装置例如离心机,压带机或者压滤机也可以单独或者组合使用。该经脱水的污泥饼然后可以运输到处置位置。所除去的水可以返回到好氧处理系统12,传送到该处理位置的一些其他地点,或者排出到环境中。用于这样的WAS 22脱水和处置有关的固体处理成本通常是整个废水处理运行成本的非常主要的部分,通常仅次于电力成本。
[0036] 如图2所示,一些现有技术系统包括以下步骤:在处置前,将WAS 22在厌氧消化器24中处理,来降低VSS浓度和产生生物气体(其包含甲烷和二氧化碳)。但是,在厌氧消化器24进行了处理的WAS 22通常相比于未处理的WAS 22来说,对于脱水是非常困难并且昂贵的。
[0037] 如图3和4所示,一种常规的废水处理系统还可以任选的包括在废水10传递到好氧处理系统12之前处理废水10的装置。例如液体/固体分离设备26可以配置在处理系统12上游。在一个实施方案中,液体/固体分离设备26可以主澄清器,和好氧处理系统12中的液体/固体分离设备16可以是次澄清器。从分离设备26排出的液体部分(由澄清的废水10组成)传递到好氧处理设备14,并且固体部分包含初沉污泥28。初沉污泥28可以以与上述WAS 22相同的方式脱水和处置。
[0038] 任选的,碎片除去装置30也可以单独的或者与液体/固体分离设备26组合,来配置在好氧处理系统12上游(图3和4)。例如碎片除去装置30可以包括过滤器或者一些其他分离器例如水力旋流器,用于从废水10和/或初沉污泥28中除去不可降解的微粒碎片。取决于该废流,可以提供碎片除去装置30来除去相关的不可降解的微粒碎片例如纸纤维,木屑,头发,沙子和粗砂,昆虫,蜗或者塑料片。碎片除去装置30可以位于液体/固体分离装置26下游(图3)或者上游(图4),如本领域技术人员熟知的。
[0039] 取决于要处理的废水10的性质,该处理系统也可以包括营养物供料32,用于加入营养物到支流中,来维持好氧处理设备14中的微生物。例如营养物供料32可以在传递到好氧处理设备14之前,加入氮和/或磷营养物到废水10中。在纸浆厂运行的情况中,废水10通常富含碳而贫含氮和磷。因此,尿素形式的氮肥可以在设备14上游加入废水10中。
磷酸铵(APP)形式的磷肥也可以类似的加入。在市政废料的情况中,废水10会具有高氮含量和因此无需补充肥料
[0040] 污泥处理和加工
[0041] 如图5-9所示,本发明涉及一种处理,再循环和降解来源于废水处理的污泥的方法。如下所述,申请人的发明的一个主要优点是处理和处置污泥例如WAS 22的成本和复杂性明显降低或者消除。同样,经处理的污泥可以用作营养源,因此避免或者明显降低了加入氮和磷酸盐基肥料到废水处理流中的需要和提供了增加的化合物回收机会。如本领域技术人员将理解的,虽然本发明主要是参考活化污泥来描述的,但是它也可以应用于其他类型的好氧污泥和/或初沉污泥。
[0042] 在图5A所示的实施方案中,RAS 20以常规方式直接返回到好氧处理设备14,并且WAS 22是如下所述来处理的,然后也再循环到好氧处理设备14。在图5B的实施方案中,将全部的活化污泥23(包含部分RAS20和WAS 22二者)处理和再循环到好氧处理设备14。虽然处理的和再循环的污泥的量在下面所述和实施例1所示例的本发明不同的实施方案中可以不同,但是将足够数目的可存活的微生物细胞直接或者在处理后返回好氧处理设备
14,来维持正在进行的好氧处理方法。
[0043] 在图5A和5B的实施方案中,需要脱水和/或处置的活化污泥的体积可以减少或者完全消除。这是如下来实现的:处理一些或全部的活化污泥(和任选的初沉污泥)来增强它的降解潜力,然后再循环该经处理的污泥到好氧处理设备14,其中它基本上降解。在此处所述的一些实施方案中,申请人的方法可以实现好氧处理设备14所产生的活化污泥的质量和再循环后在好氧处理设备14中降解的经处理的污泥中存在的细胞来源的固体的质量之间的大致平衡。如此处所述,可以实现这种平衡,而不会导致好氧处理系统12中明显的固体积聚或者其他有害效应。
[0044] 申请人的发明可以以连续方法运行,由此避免对于分批加工污泥,大的专用反应器和长的驻留时间的需要。可选择的,申请人的发明可以半连续运行,例如是顺序批次反应器(SBR)中的情况。在SBR中,好氧处理系统12可以包含单个容器,其在时间次序加工阶段中充当了通气的生物反应器和次级澄清器二者。如本领域技术人员将理解的,在SBR中,反应器容器填充有支流废水,并且通气来进行好氧消化。该通气然后停止来允许悬浮固体沉降。该液体部分然后滗析,并且除去WAS。然后重复该方法。
[0045] 污泥处理单元
[0046] 在图5A所示的实施方案中,WAS 22是在与液体/固体分离设备16流体连通的污泥处理单元34中处理的。处理单元34的目的是破裂WAS 22中存在的微生物细胞,来释放其细胞质内容物。这种处理增加了活化污泥的液体:固体比(即,相对于固体部分液体部分增加)和增加了它的降解潜力,如下进一步所述。如图5A所示,经处理的活化污泥(“TAS”)36返回好氧处理设备14,而非处置掉。因此在这种实施方案中,处理系统12的好氧处理设备14接收TAS 36作为除了废水10和RAS 20之外的输入(图5A)。
[0047] 在本发明不同的实施方案中,可以加工好氧处理系统12产生的不同量的WAS 22。在一些实施方案中,将从液体/固体分离设备16排出的大部分的WAS 22传送到处理单元
34。作为本专利申请中所用的,措词“大部分”表示好氧处理系统12所产生的至少75%的WAS 22。在具体实施方案中,在本发明运行中传递到处理单元34的WAS部分可以超过好氧处理系统12所产生的WAS 22的80%,或者可选择的90%,或者可选择的95%。在此处所述的一种实施方案中,好氧处理系统12所产生的全部的WAS 22传递到处理单元34。因此本专利申请中所用的,措词“至少大部分”可以包括好氧处理系统12所产生的100%的WAS
22。作为本领域技术人员将理解的,WAS 22可以从液体/固体分离设备16连续的或者半连续地传送到污泥处理单元34(如SBR的情况),而非离散的批次。
[0048] 处理单元34可以包括不同的不同的设备和/或处理步骤,用于破裂污泥中存在的微生物细胞,来增强其溶解性。例如该处理可以包括以下的一种或多种:升高的压力,升高的温度,加入化学品,加入生物化学品,电穿孔,微波空化声波或者剪切力。处理单元34降低了污泥中存在的固体的平均粒度和增加了整体的液相:固相比。这依次降低了需要处置的微粒固体的量和增强了污泥在下游加工步骤中的降解潜力。作为本专利申请中所用的,“降解潜力”指的是将污泥转化成降解产物例如(a)用好氧处理转化成二氧化碳;或者(b)用厌氧处理转化成主要包含甲烷和二氧化碳的生物气体的能力。作为本专利申请所用的,“增加降解潜力”指的是增加了污泥能够在这样的下游处理步骤中降解的速率和/或程度。存在于污泥中的微粒固体也可以溶解和用澄清器溢流或者滤出液排出。
[0049] 取决于所用的工艺,处理单元34可以以不同的细胞溶解效率水平来破裂活化污泥中存在的细胞。在高效率细胞溶解工艺的情况中,可以破裂污泥中存在的主要比例的微生物细胞。作为本专利申请中所用的,措词“主要比例的微生物细胞”表示破裂了传递到处理单元34中的污泥供料中存在的至少50%的微生物细胞。在可选择的实施方案中,在处理单元34中破裂了污泥中存在于污泥中的大于60%,或者可选择的大于70%,或者可选择的大于80%,或者可选择的大于90%,或者可选择的大于95%,或者可选择的大于98%,或者可选择的大于99%的微生物细胞,这取决于所用的细胞溶解工艺。处理单元34也可以包括用苛性化学品处理污泥的装置,来在高压处理之前弱化微生物细胞壁/膜。
[0050] 在本发明的一种实施方案中,处理单元34可以包括喷嘴,用于使得污泥进行高压处理。合适的高压处理描述在美国专利No.6013183中,标题为Method of Liquefying Microorganisms Derived from Biological Was tewater Treatment Processes,其在此引入作为参考。描述在'183专利中的申请人的高压均化器是在商标 下销售的。 细胞破裂器/均化器在溶解污泥中存在的微生物的细胞壁或膜
和释放细胞质中的内容物方面是非常有效的。
[0051] 在原始的,未处理的WAS 22中的固体的可溶性部分通常不大于大约10%(即,可溶量的总固体(TS)或者挥发性固体(VS)作为总TS或者VS的分数)。在WAS 22在细胞破裂器/均化器中处理后,WAS 22中的固体的可溶部分可以增加到总量的20%-40%,并且在一些情况中高到80%。即,该 处理导致WAS 22充分液化,通常WAS 22中的固体可溶部分增加超过100%。一些其他污泥处理例如热水解能够实现固体溶解的类似增加,而许多其他处理产生了固体溶解明显更小的相对增加,通常处于10-20%的量级。
[0052] 对本领域技术人员来说显而易见的, 细胞破裂器/均化器是具有非常高的细胞溶解效率的处理单元34的一个例子。即,参见图5A的实施方案,溶解了存在于WAS 22中的基本上全部的细胞。本发明可选择的实施方案,例如使用超声波,电穿孔或者机械剪切,通常将实现明显更低的细胞溶解效率。
[0053] 不管在传递到好氧处理设备14之前用于处理污泥的具体工艺如何,可以实现降低或者消除需要脱水和/或处置的污泥体积的目标。例如在实现相对高的细胞溶解水平例如 细胞破裂器/均化器的处理工艺的情况中,相对少量的活化污泥可以导入处理单元34,例如仅仅WAS22(图5A)。因为传递到处理单元34的活化污泥中存在的基本上全部的微生物细胞是在这种实施方案中破裂的,因此仍然需要用于RAS 20的分别的返回管线来维持设备14中的好氧处理方法。
[0054] 可选择的,在实现相对低的细胞溶解水平的处理工艺的情况中,相对大量的活化污泥可以导入处理单元34,例如全部的WAS 22加上一些或全部的RAS 20(图5B)。因为细胞溶解效率在这种实施方案中是相对低的,如在超声波,电穿孔或者机械剪切工艺中可发生的那样,因此TAS 36(即,经处理的活化污泥)可以包含足量的存活细胞来维持该好氧处理方法,而无需直接返回任何RAS 20。即,全部或者基本上全部的总体积的污泥(其是在液体/固体分离设备16中分离的,即,通常称作RAS 20和WAS 22的两部分)将传递到处理单元34处理,其后作为TAS 36返回好氧处理系统12。只要存在于TAS 36中的足够比例的微生物细胞保持存活,则在这种实施方案中不必提供分别的RAS 20返回管线。
[0055] 在处理单元34具有中等细胞溶解效率的情况中,其中一些的TAS 36包含存活细胞,则返回到系统12的RAS 20的体积可以降低,但是不能完全用TAS 36供料代替。
[0056] 本发明的许多不同的实施方案可以是商业上可行的。通常具有低的细胞溶解效率的污泥处理工艺也需要相应的低的能量输入。因此,在图5B的实施方案中,与图5A的实施方案相比,即使较大总体积的活化污泥可以传递到处理单元34,该污泥处理方法的整体运行成本也不会增加或者会增加商业上可接受的量。同样,如本发明的其他实施方案中那样,将避免脱水污泥的需要,导致明显的成本节约。
[0057] 下面的实施例1进一步示例了使用不同的细胞处理工艺处理WAS 22。
[0058] 厌氧处理
[0059] 如图6A-6C所示,在传递到好氧处理设备14之前,TAS 36可以任选的在厌氧消化器24中进行厌氧处理。在图6A的实施方案中,厌氧消化器24位于处理单元34下游和好氧处理设备14上游。在这种实施方案中,经厌氧消化的TAS 36直接传递到好氧处理设备14,而无厌氧消化器24下游的脱水,固体除去或者任何其他处理步骤。任选的厌氧消化器
24可以位于处理单元34上游(图6B),或者处理单元34的上游和下游二者(图6C)。
[0060] 污泥增稠
[0061] 在处理单元34中处理之前,活化污泥例如WAS 22也可以任选的进行污泥增稠。如图8所示,可以提供增稠单元42在处理单元34上游。这样的增稠的目的是在处理单元34中加工之前,浓缩活化污泥。污泥增稠可以在设备42中,使用重力,离心机,转鼓增稠器,重力带增稠器,压带机,溶解的空气浮选或者其他装置来进行。除去的水排出到环境或者返回到废水处理设备。在本发明的一个实施方案中,增稠单元42将WAS 22从大约1%的固含量增稠到高达10%固含量或更高。
[0062] 碎片除去
[0063] 在WAS增稠前,也可以任选的提供碎片除去装置40在处理单元34上游(图8)。碎片除去装置40可以包括过滤器或者一些其他分离器例如水力旋流器,用于除去活化污泥例如WAS 22中存在的任何顽固的不可降解的微粒碎片,其没有在上游过滤步骤中除去。
在本发明的一个实施方案中,碎片除去装置40也可以任选地配置来从处理流中的除去一部分的WAS 22,由此降低传递到处理单元34的WAS 22体积。任何除去的碎片或者多余的WAS 22是以类似于上述常规系统的方式脱水和/或处置的。
[0064] 所用碎片除去的类型和程度将取决于进行处理的废水10的组成。一种或多种碎片除去装置可以位于好氧处理系统12上游(例如图4)或者好氧处理系统12下游(例如图8),或者二者。重要的是再循环到好氧处理设备14的TAS 36相对没有碎片,来避免系统12中随时间的逐渐碎片积聚。
[0065] 营养物回收
[0066] 取决于废水10构成,令人期望的是在它再循环到好氧处理系统12之前,可以从TAS 36中回收营养物或者其他化合物。如图7所示,可以任选的提供化合物回收装置38来从TAS 36中回收氮,磷,重金属或者其他化合物。例如在氮或磷的含量非常高的市政废水的情况中,令人期望的是在再循环之前可以降低TAS 36的氮或者磷含量。在TAS 36进行厌氧消化的情况中,化合物回收装置38在该处理顺序中可以位于厌氧消化器24之前或之后。对本领域技术人员来说很显然,化合物回收装置38可以通过生物,化学或者其他手段回收化合物。例如化合物的回收可以依靠分别或组合使用的化学沉淀,微生物或者植物的生长(例如生物营养除去(BNR)微生物或者藻类),液/固分离或者其他方法来完成。作为具体例子,化学方法可以用于从经厌氧消化的TAS 36中回收作为粪石(磷酸镁铵)的磷和氮。
[0067] 初沉污泥的处理
[0068] 对本领域技术人员来说很显然,本发明可以与现有技术的不同的方法步骤和系统组合使用。例如如图9所示,活化污泥(例如WAS 22)和初沉污泥28二者可以任选的在WAS/PS增稠单元42A中进行增稠,随后相组合的在AS/PS处理单元34A中处理。在这种情况中,这种方法所产生的经处理的活化的和初沉污泥(TAS/PS36A)将包括来源于初沉污泥28的部分。可选择的,初沉污泥28可以以类似方式处理和作为分别的物质流(即,仅仅包含经处理的初沉污泥)再循环到好氧处理系统12。上面的废水处理方案也可以任选的包括下面的一种或多种:厌氧消化,化合物回收,污泥增稠,苛性物质处理,碎片除去或者上述其他加工步骤。
[0069] 在具体的实施方案中,本发明可以在包括组合的处理和消化活化污泥23和初沉污泥28的废水处理步骤中进行。即,例如,在处理单元34中处理的污泥总量将包括活化污泥23和/或初沉污泥28;进行了厌氧消化的全部量的经处理的污泥可以包括来源于活化污泥23和/或初沉污泥28的污泥;并且在好氧处理设备14中降解的全部量的经处理的污泥可以包括来源于活化污泥23和/或初沉污泥28的污泥。通过除去来自于初沉污泥28的非生物可降解的物质,例如使用碎片除去装置30(图9),和处理初沉污泥28来增强它的生物降解,在厌氧消化器24中没有发生非生物可降解物质的明显积聚,并且厌氧消化后不需要脱水,能够将厌氧消化器流出物直接返回好氧处理系统12。此外,本发明包括除了活化污泥23之外,回收自经处理的或者未处理的初沉污泥28的化合物。
[0070] 在本发明的一些实施方案中,少量WAS 22可以脱水和与初沉污泥28和/或分别的碎片一起处置,而非如上所述降解全部的WAS 22。具体的,本申请人已经确定了在一些应用中,少量WAS 22会帮助脱水初沉污泥28,这体现在经脱水的污泥饼的总固体含量方面。
[0071] 污泥处理概述
[0072] 一般来说,现有技术仅仅依靠好氧处理的废水处理系统不能有效实现明显降低或者消除用于脱水的污泥体积的目标。延长污泥的通气(几周或更长)有时候在实践中采用,但是这要求大的容器,大量的通气和长的驻留时间。类似的,厌氧和好氧处理的组合步骤(没有补充的污泥处理)通常不能实现明显降低或者消除需要脱水的污泥体积的目标。即,没有上游细胞溶解处理的污泥的厌氧消化不能实现足够的固体和粒度降低,来使得该好氧处理系统能够实现基本上全部的再循环固体的整体降低。
[0073] 在申请人的发明中,来源于废水处理的污泥进行了闭环的或者基本上闭环的处理,其包括例如(1)在处理单元34中破裂微生物细胞,来产生TAS 36;(2)任选的在厌氧消化器24中厌氧消化TAS 36;和将TAS 36返回好氧处理系统12,无需进一步脱水或者除去固体。作为下面的实验实施例中证明的,申请人令人惊讶的确定了以此方式再循环的基本上全部TAS 36是在好氧处理系统12中降解的,而没有系统性能的任何降低,固体积聚或者其他有害后果。即,本发明提供了污泥处理,任选的厌氧消化和好氧处理的加工回路,协同实现了与独立进行的单个加工步骤所实现相比明显更大的固体减少。此外,难以降解的化合物可以通过污泥处理/厌氧消化/好氧处理的循环来变得更加生物可降解,而非仅仅单个厌氧消化或者好氧处理。这种加工回路的净效应是明显更少的污泥用于脱水,和相应的降低了污泥处理和处置的成本。明显的另外的成本节约也通过降低肥料营养物的量(其需要加入到系统中来维持一些缺乏营养物的废水的正在进行的好氧处理)而得以实现。任选的,类似优点可以通过除了活化污泥或者其他好氧污泥之外,分别地或者组合地加工一些或全部的来源于废水流的初沉污泥而得以实现。
[0074] 在本发明不同的多种实施方案中,令人期望的是当废水处理方法连续的或者半连续的随时间运行时(包括许多经处理的污泥再循环的连续周期),避免固体积聚在好氧处理系统12中和/或多余的TSS积聚在经处理的流出物18中。这是如下来实现的:在好氧处理设备14中降解全部或者足够大比例的经再循环的TAS 36,或者好氧处理设备14与其他方法步骤相组合,例如任选的在厌氧消化器24中的厌氧处理。如下面的实验实施例中所示例,这可以通过确定在好氧处理设备14中微生物群落的比耗氧速率(SOUR)没有明显变化和通过好氧处理系统12中维持相对恒定的总污泥质量种类来证实。此外,可以监控经处理的流出物18中的TSS浓度来确保它维持在低于期望的阈值值。
[0075] 作为下面的实施例2-4中具体证实的,虽然在申请人的发明中,由于在传递到系统12的支流供料中加入了TAS 36而增加了传递到好氧处理设备14的总生物氧需求(BOD)和化学氧需求(COD)负荷,但是在经处理的流出物18中排出的VSS浓度和液体/固体分离设备(次级澄清器)16的污泥体积指数(SVI)没有实质性增加。因此在申请人的发明中出人意料地实现了TAS 36基本上全部的好氧破坏。
[0076] 此外,虽然除了支流废水10之外,申请人的发明将经处理的活化污泥TAS 36传送到好氧处理设备14用于加工,但是它不需要在好氧处理设备14中延长水力驻留时间(HRT)来适应增加的固体负荷。例如如果氧活化的(UNOX)设备作为好氧处理设备14用于处理家庭废水10,则该水力驻留时间(HRT)通常是大约1-4小时。如果常规的高速通气系统作为好氧处理设备14用于处理家庭废水10,则该HRT通常是大约4-8小时。如果延长的通气系统作为好氧处理设备14用于处理家庭废水,则该HRT可以是大约18-36小时。因为TAS36与上述未处理的污泥相比具有增加的降解潜力,因此它可以引入设备14中,而无需改变废水10的支流流速和所讨论的系统的HRT。
[0077] 与之相比,用于好氧处理原料(未处理的)污泥的常规的系统通常需要专用反应器,大量通气和明显更长的驻留时间来起作用。例如依赖于原料污泥的内生呼吸的常规系统通常使用在20℃下大约10-12天的HRT,来实现大约40-45%的挥发性固体下降率(VSr)。通常需要35-50天量级的甚至更长的驻留/滞留时间来实现挥发性固体足够的降低率,来满足美国法规的向量吸引降低(vector attraction reduction)要求,这取决于污泥的消化温度和生物可降解能力。
[0078] 在申请人的发明中,不依赖于内生呼吸,在污泥处理单元34中的细胞溶解处理增加了此处所述的污泥的降解潜力,以使得TAS 36和/或TAS/PS 36A是用于下游厌氧和/或好氧处理的更有效的基物。因此TAS 36(例如图7)或者TAS/PS 36A(例如图9)的厌氧处理可以比原料污泥的厌氧消化快数倍来进行,并且TAS 36和/或TAS/PS 36A的好氧处理可以在所讨论的废水处理系统的通常的HRT内进行(即,无需任何调节驻留时间来适应较大的固体负荷)。因此,不管污泥处理单元34中所用的细胞溶解工艺如何,申请人的发明是以连续或者半连续方式进行的,具有相对短的驻留时间。
[0079] 优化澄清器运行
[0080] 申请人的发明可以改进而非损害液体/固体分离设备16例如次级澄清器的运行。澄清器性能的一个指示是污泥体积指数(SVI)。SVI是在30分钟沉降后,1g悬浮液所占据的体积(毫升)的度量。SVI因此是澄清器在通过沉降从液体中分离固体的效率的指示。
较高的SVI表示不太有效的沉降和因此不太有效的澄清器运行。
[0081] 许多因素会影响澄清器运行。申请人已经确定了调节根据本发明,再循环到好氧处理系统12的TAS 36的体积和/或速率在优化澄清器运行中是有效的,这出于几个原因。从液体/固体分离设备(澄清器)16中抽出的WAS 22的量(其可用于作为TAS 36返回)可以例如通过调节的运行来改变,来从澄清器的污泥层中除去污泥而改变。
[0082] 导致固体在澄清器不太有效的沉降和因此较高的SVI的一个因素是在好氧处理设备14产生的污泥中存在细丝状微生物例如微丝菌(Microthrix parvicella)。细丝状微生物通常在缺乏营养物的条件中产生。因此食物供料(F)与微生物数量(M)之比是重要的。增加F:M比有利于形成絮凝物,其比细丝状微生物更容易沉降。增加F:M比可以在申请人的发明中,通过将更多的WAS 22废弃到WAS处理单元34来实现。这依次导致更大体积的TAS 36,其可以再循环到上述好氧处理设备14。这种调节降低了好氧处理系统12中的整体微生物群落,同时增加了TAS 36形式的食物供料(即,生物可利用的N,P,C和其他营养物)。净效应是“饿死”条件的减少,其有利于在液体/固体分离设备(澄清器)16中产生细丝状微生物和更好的固体沉降特性。
[0083] 上述调节还降低了液体/固体分离设备(澄清器)16中污泥层的深度。这将增加了污泥层顶上和澄清器溢流堰之间的距离,降低污泥层顶上的固体变成再悬浮和离开澄清器溢流的可能性。较小的污泥层也将降低在分离设备16中的固体驻留时间,这使得污泥层中的缺氧条件能够产生气泡(其破坏了固体的沉降)的程度最小化。
[0084] 在本发明的一些实施方案中,增加加工和作为TAS 36返回系统12的WAS 22的体积也可以用于降低污泥老化。这也会是有益的,因为时间较短的污泥倾向于以比时间较长的污泥更快的速率沉降。
[0085] 在带有细丝状微生物的情况中,增强从分离设备16排出的WAS 22的体积或者流速导致污泥处理单元34中通过细胞溶解微生物的破坏增加。这导致细丝状微生物数量的直接减少。
[0086] 如上所述,TAS 36包含溶解的微生物和小粒度的细胞壁和膜片段。这些片段可以提供有效的基底用于微生物连接和絮凝,由此增加液体/固体分离设备(澄清器)16中的固体沉降速率。
[0087] 增加再循环的TAS 36的体积因此可以用于降低SVI和增加污泥层中的微生物浓度。对于恒定质量的RAS 20来说,RAS流速可以按比例降低来降低SVI。这依次可以降低RAS 20产生的水力负荷和允许系统12更有效的运行。
[0088] 对本领域技术人员来说很显然,增加WAS 22向TAS 36的转化和再循环到好氧处理设备14的速率会增加与污泥处理单元34,厌氧消化器24和/或系统泵运行相关的能量成本。此外,还需要增加到好氧处理设备14的通气供料,来适应增加的TAS 36体积。但是,在大部分情况中,这样的增加的运行成本将大于通过避免脱水和处置WAS 22以及营养物补充的需要所抵消的成本。通过调节WAS 22从液体/固体分离设备(澄清器)16的排出速率,对于具体的废水处理应用,可以优化所述系统参数,来限制能量成本,同时保持有效的澄清器运行和因此令人期望的经处理的流出物特性。例如可以手动或自动调节WAS排出泵,来将经处理的流出物18中的TSS浓度保持低于阈值量,同时作为TAS 36再循环全部或者基本上全部的WAS 22。
[0089] 如上所述,对于营养物补充的需要和营养回收的机会可以根据废水10的组成和所用的处理方法而变化。生物营养物除去(BNR)污泥是作为废水处理的废副产物而产生的微生物污泥的一个例子。通过控制高氮和磷浓度废水流例如厌氧消化器流出物的好氧,缺氧和厌氧条件的处理阶段,BNR微生物生长和在它们的微生物细胞中聚集了高浓度的磷。这导致了废水10中磷浓度的降低。通过例如在污泥处理单元34中处理BNR污泥来引起大部分细胞溶解,微生物细胞中所存储的氮和磷释放到可溶相中,产生生产化学沉淀的磷例如磷酸或者磷酸镁铵的机会,其可以作为营养源(肥料)用于维持正在进行的废水处理或者用于从经处理的污泥流中回收。
[0090] 硒废水处理
[0091] 在一种可选择的实施方案中,申请人的废水处理方法和系统可以配置来处理含有高水平的污染物例如硒的废水。高水平的硒是工业来源例如矿和燃煤发电站的废水中常见的。硒污染的废水具有严重的环境和法规问题。
[0092] 作为现有技术已知的,硒可以使用厌氧微生物处理来从废水中除去:ABMet:Setting the Standard for Selenium Removal,Jill Sonstegard,James Harwood,Tim Pickett,GE Water&Process Technologies;Evaluation of Treatment Techniques for Selenium Removal,IWC09-05,Kyle Smith,Dow Water and Process Solutions,Antonio O.Lau,Ph.D.,Infilco Degremont Inc.,Fredrick W.Vance,Ph.D.,Dow Water and Process Solutions,Applied and Environmental Microbiology,1989年9月,第
2333-2343页第55卷,第9期;Selenate Reduction to Elemental Selenium by Anaerobic Bacteria in Sediments and Culture:Biogeochemical Significance of a Novel,Sulfate to Independent Respiration,Ronald S.Oremland,James T.Hollibaugh,Ann S.Maest,Theresa S.Presser,Laurence G.Miller, 和 Charles W.Culbertson,Water Resources Division,U.S.Geological Survey。当厌氧微生物增加时,它们在微生物细胞之内和之外结合硒作为不溶性沉淀物,与细胞膜有关。常规的处理方法显示在图12中。废水100是在厌氧生物反应器102中处理,接收营养供料。经厌氧处理的废水100然后在重力澄清器104中澄清化来沉降出微生物。任选的,澄清器溢流经处理的废水可以在好氧处理设备106中进一步精制,来除去多余的营养物,然后作为经处理的流出物108排出到环境。
将沉降的厌氧污泥从澄清器104底部除去,并且在污泥脱水设备110中脱水。该经脱水的污泥然后传递到有害废物垃圾场112用于处置。
[0093] 与图12所示的现有技术厌氧处理设备有关的主要运行成本如下:
[0094] 1.甲醇-用于生长微生物的碳源。
[0095] 2.氮,磷和微营养物-用于生长微生物的营养物。
[0096] 3.凝结剂-改进微生物的重力沉降。
[0097] 4.聚合物和脱水助剂-污泥脱水。
[0098] 5.污泥处理,垃圾处置,正在进行的沥出液收集和处理。
[0099] 如上所述,申请人的方法和系统的一个主要优点是降低了处理和处置污泥的成本和复杂性,同时确保经处理的废水对于排出到环境是安全的。当污泥包含污染物如硒时,这是特别重要的。如图13所示,在一种实施方案中,在澄清器104中沉降的污染的污泥可以任选的在污泥增稠单元114中增稠,然后传递到污泥处理单元116。如其他实施方案,污泥处理单元116可以是 细胞破裂器/均化器,其配置来实现微生物细胞溶解,如美国专利No.6013183所述。细胞溶解导致细胞释放它们的未污染的细胞质内容物,由此浓缩固体质量,主要是硒污染的细胞膜。如图13所示,细胞质内容物(其包含营养物例如碳,氮,磷和微量营养素)再循环到厌氧生物反应器102,来明显降低废水处理运行成本。主要由污染的细胞膜组成的污泥在脱水设备110中进行处理,其后传递到垃圾场112。
通过使得该污泥进行上游处理来引起细胞溶解,明显降低了需要处置的有害污泥的体积。
[0100] 对本领域技术人员来说很显然,在这种实施方案中,重要的是污泥不返回废水处理设备(在这种情况中是厌氧生物反应器102),来避免污染物积聚。因此在这种实施方案中,目标不是通过运行该方法/系统所破坏的污泥的质量大致等于废水处理所产生的微生物固体的质量。
[0101] 总之,所预期的这种实施方案的成本节约和益处包括下面的:
[0102] 1.通过将加工的微生物的滤出液返回到厌氧生物反应器102,降低了对于甲醇(碳源)的需求。
[0103] 2.通过将加工的污泥的滤出液返回到厌氧生物反应器102,降低了对于营养物-氮,磷和其他微量营养素的需求。
[0104] 3.较少的污泥用于脱水。
[0105] 4.用于帮助脱水的较低的聚合物和纤维素需求。
[0106] 5.降低的垃圾场负荷-较小的垃圾场,较少的正在进行的垃圾场沥出液用于水处理。实施例
[0107] 下面的实施例进一步更详细的说明了本发明,虽然将理解本发明不限于具体实施例。
[0108] 实施例1-使用不同的污泥处理工艺降解WAS
[0109] 作为示例性的假定实施例,废水处理设备产生了作为副产物的8干公吨WAS 22/天,其具有80%的挥发性固体含量。没有单元34中的污泥处理或者厌氧消化器24中的厌氧消化时,8干公吨的WAS 22/天将需要脱水和处置。没有处理单元34中的污泥处理,但是在40%挥发性固体降低率(VSr)下具有厌氧消化功能,大约5.5干公吨的WAS 22/天将需要脱水和处置。
[0110] 根据如图5A所示配置的本发明的第一实施方案,其在污泥处理单元34中使用了高效率细胞溶解处理,每天在 细胞破裂器/均化器中加工了100m3的增稠的8%固体浓度的WAS 22,这实现了大约99.9%的细胞溶解。来源于其中的TAS 36然后在厌氧消化器24中厌氧消化(图6A),并且返回到好氧处理设备14。TAS 36的固体内容物然后在处理设备14中充分降解。因此三个方法步骤(即,在污泥处理单元34中的细胞溶解处理,在厌氧消化器24中的厌氧消化和在好氧消化器14中的好氧处理)的组合效应导致了8干公吨的WAS 22充分降解,导致无需脱水和处置WAS 22。少量的VSS是在经处理的流出物18中排出的。
[0111] 根据如图5B所示配置的本发明的第二实施方案,其在污泥处理单元34中使用了3
低效率细胞溶解处理,使用超声波或者高剪切工艺加工了大约80000m/天的在1%的固体浓度下的活化污泥23(RAS 20和WAS 22的组合),这实现了大约10%的细胞溶解。来源于其中的TAS 36然后在厌氧消化器24中厌氧消化(图6A),并且返回到好氧处理设备14。
如这个实施例所述的第一实施方案,TAS 36的固体内容物然后在处理设备14中充分降解。
因此三个方法步骤(即,在处理单元34中的细胞溶解处理,在厌氧消化器24中的厌氧消化和在好氧消化器14中的好氧处理)的组合效应再次导致了8干公吨的WAS 22破坏,导致无需脱水和处置WAS 22。少量的VSS是在经处理的流出物18中排出的。
[0112] 虽然在图5B中的第二实施方案中,明显高于第一实施方案的体积的活化污泥是在污泥处理单元34和厌氧消化器24中处理的,需要脱水和处置的活化污泥质量的总降低率是相同的。此外,因为第二实施方案中细胞溶解效率较低,因此足够数目的微生物存活细胞返回到好氧处理设备14中,来维持该好氧处理方法,并且不需RAS 20的分别返回。
[0113] 如这个实施例所示例的,用高水平细胞溶解在相对小体积的污泥上处理活化污泥或者用低水平细胞溶解在相对大体积的污泥上处理污泥都可以实现足够质量的固体破坏基本上等于活化污泥细胞生长的质量,因此不需要污泥脱水。
[0114] 实施例2-用厌氧处理的比较初步研究
[0115] 进行初步研究来比较根据本发明运行的活化污泥好氧流出物处理设备(系统A)与常规的处理设备(系统B)的运行。
[0116] 运行说明
[0117] 图10A和11分别示意了系统A和系统B的运行。系统A和系统B都接收了相同的纸浆厂废水10。废水10首先传递到位于好氧处理设备14上游的选择器48。选择器48是体积为大约30L的不锈容器。如下进一步所述的,将尿素或者APP营养物从与选择器48流体连通的营养物供料32引入废水10中。在系统A和系统B二者中,好氧处理设备14包括两个分别的生物反应器T1(50)和T2(52)。生物反应器50和52串联连接,并且每个是大约500L体积的不锈钢容器。生物反应器50接收来自于选择器48的支流,和生物反应器
52连接到液体/固体分离设备16,其组成为大约325L体积的不锈钢圆锥形澄清器。
[0118] 在系统A和系统B二者中,将返回活化污泥(RAS)20经由选择器48从液体/固体分离设备16再循环到生物反应器50。但是,废活化污泥(WAS)22是在每个系统中不同处置的。在系统A中,在WAS处理单元34中细胞溶解之前,WAS 22进行了在150mg/L Na+下的苛性处理。处理单元34由 高压细胞破裂器/均化器组成,如美国专利No.6013183所述,其标题为Method of Liquefying Microorganisms Derived from Biological Wastewater Treatment Processes,其在此引入作为参考。在细胞破裂器/均化器中的均化方法是在10000psi下运行的,并且产生了
经处理的活化污泥(TAS)36,其以恒定速率泵送到37℃单级,液体再循环混合厌氧消化器
24,并且水力驻留时间(HRT)是5.5天。在厌氧处理后,将TAS 36经由选择器48返回生物反应器50,其中它与工厂废水进料10和RAS 20合并。系统B是作为对照物来运行的,没有好氧处理系统12下游的WAS 22的进一步加工或者返回(参见图11)。
[0119] 系统A和系统B二者的流速,温度,pH和溶解的氧含量参数是相同的。更具体的,对于系统A和系统B二者,工厂废水10的流速是2.00L/min。系统A中TAS 36到好氧处理系统12的每日供料速率是54.5L/天。这导致好氧处理设备14中的水力驻留时间(HRT)对于系统A是8.5小时,和对于系统B是8.6小时。系统A和系统B二者的RAS 20流速是1.0L/min,或者是废水10进料流速的50%。
[0120] 在系统A和系统B二者中,WAS 22从液体/固体分离设备(澄清器)16的排出速率是使用用户控制的泵可调节的。在系统A中,WAS 22是以大约54.5L/天的速率从设备16中除去的(因为系统A是“闭路”,因此在这个实施例中WAS 22的排出速率和TAS 36的供料速率是相同的)。在系统B中,WAS 22是以69.7L/天的平均速率除去的。在19997mg/L的平均总悬浮固体(TSS)浓度下,从设备16除去的WAS 22的质量在系统A中是1090g/天。在8044mg/L的平均TSS浓度下,从设备16中除去的WAS 22的质量在系统B中是560g/天。
因此系统A中从液体/固体分离设备16排出的WAS 22的质量比系统B的质量高95%。
[0121] 生物反应器50,52是稳定的,并且是明显不同的。在系统A和B二者中每个生物反应器50,52的平均温度是29-31℃。好氧处理系统12中两种活化污泥系统的pH是7.5-7.6,并且与公知的活化污泥运行是一致的,并且彼此也没有明显不同。活化污泥生物反应器50,52的溶解的氧(DO)浓度平均是2.5mg/L,并且是用低的可变性来实现的。
[0122] 比较结果
[0123] 污泥年龄
[0124] 用于系统A和系统B的污泥年龄是在下表1中比较的。污泥年龄是生物反应器50,52(T1+T2)中挥发性悬浮固体(VSS)的总量除以离开好氧处理系统12的固体的量,其是(1)溢流液体/固体分离设备(澄清器)16的堰的经处理的流出物18;和(2)WAS 22,即[0125] 污泥年龄(天)=质量(VSS(T1+T2)/质量(VSS)/天(澄清器+WAS)
[0126] 如表1所示,系统A中的污泥年龄计算是3.0天,和系统B是4.2天。
[0127] 表1-污泥年龄
[0128]
[0129]
[0130] *污泥年龄(天)=质量VSS(T1+T2)/质量VSS/天(澄清器+WAS)
[0131] 比耗氧速率
[0132] 比耗氧速率(SOUR)在系统A和系统B之间没有明显不同。具体的,基于VSS的质量,系统A的平均比耗氧速率(SOUR)是15.5mg/h/g VSS,和系统B的平均比耗氧速率(SOUR)是13.0mg/h/g VSS。系统A中微生物活性这种19%的增加率表示了系统A中不存在非生物活性VSS的聚集或者TAS 36再循环对于SOUR的任何其他显著影响。
[0133] 化学氧需求
[0134] 平均上,工厂废水10的总化学氧需求(tCOD)是1110mg/L。TAS 36的tCOD平均是48188mg/L,产生到系统A的好氧处理系统12的合计进料是1959mg/L tCOD。从液体/固体分离设备(澄清器)16溢流的经处理的流出物18中463mg/L tCOD(系统A)和461mg/L tCOD(系统B)的类似tCOD浓度表明全部的TAS 36是在系统A的好氧处理系统12中好氧生物降解的(成为CO2和微生物)。即,虽然TAS 36将传递到系统A的供料的tCOD增加了77%,但是这种增加的负荷是由好氧处理系统12容纳的;系统A中的支流tCOD减少了76.5%和系统B中的支流tCOD减少了58.5%。
[0135] 生物氧需求
[0136] 用于系统A和B二者的供料废水10的平均生物氧需求(BOD)浓度是265mg/L。用于系统A中的从厌氧消化器24排出和再循环到好氧处理系统12中的TAS 36的平均BOD是1557mg/L。厌氧消化的TAS 36的BOD质量占工厂废水10中的BOD质量的仅仅6.4%。在这种基础上,系统A的好氧处理系统12中所增加的通气需求不是整体需求的大的比例。
[0137] 从系统A和B的液体/固体分离设备(澄清器)16的堰溢流的流出物18的平均BOD浓度分别是14mg/L和15mg/L。这对应于系统A中95%的BOD降低和系统B中94%的BOD降低。因此两个系统都实现了足够的BOD降低,来满足通常的流出物排出要求。
[0138] 营养物补充
[0139] 为了测量厌氧消化的TAS 36能够代替对于购买的肥料的需求的程度,将尿素以25%的浓度加入系统A,其供给到系统B(即,从营养物供料32到选择器48),并且APP不加入系统A。具体的,对于系统A,唯一的营养物补充是2L/天的尿素溶液,浓度是4518mg氮/L,其对应于每天加入9g氮肥。对于系统B,每天加入浓度为18073mg氮/L的2L尿素溶液,产生37g氮/天的加入质量。另外,将2L/天的聚磷酸铵加入系统B中,并且在APP中的浓度是1416mg氮/L和2095mg磷/L。总之,将尿素和APP肥料形式的38.9g氮/天和4.2g磷/天加入系统B中。系统B的营养物需求基于BOD:N:P比是100:4.9:0.7,其是由工厂的流出物处理设备使用的。
[0140] 平均上,TAS 36包含1768mg/L总氮,651mg/L和303mg/L磷酸盐。表2显示了用于系统A和B二者的供料流出物10和从液体/固体分离设备(澄清器)16溢流的经处理的流出物18中的总氮,氨和磷酸盐的浓度。表2显示了将厌氧消化的TAS 36加入到系统A的废水供料中将对于加入氮肥料的需求降低了至少77%。在一些情况中,可以完全避免加入补充的氮肥。表2还显示了将TAS 36加入到系统A中完全消除了对于加入APP(磷酸盐)肥料的需要,因为系统A中经处理的流出物18中的总磷酸盐浓度超过了工厂的目标浓度。
[0141] 表2:排出物中的营养物
[0142]
[0143] 污泥体积指数
[0144] 如上所述,污泥体积指数(SVI)是30分钟沉降之后,1g悬浮液所占据的体积(毫升)。SVI因此是在通过沉降从液体中分离固体的液体/固体分离设备(澄清器)16的效率的度量。较高的SVI表示不太有效的沉降和因此不太有效的澄清器运行。
[0145] 平均的,系统A的污泥体积指数(SVI)是186ml/g和系统B的是324ml/g。因此系统A的平均SVI是优异的,并且明显低于系统B,这表示了明显更好的澄清。
[0146] 悬浮固体
[0147] 表3中比较了对于系统A和B运行的全部阶段的平均总悬浮固体(TSS)和挥发性悬浮固体(VSS)浓度。
[0148] 表3:TSS和VSS
[0149]
[0150] 表3显示了系统A和B二者的经处理的流出物18(澄清器溢流)中的TSS小于允许的50mg/L流出物排出限度。
[0151] 厌氧消化
[0152] 系统A中溶解氮和磷的效果(即 在污泥处理单元34中处理来生产TAS 36),随后在厌氧处理系统24中厌氧消化(5.5天水力驻留时间(HRT))如下:
[0153] 1.与WAS 22中大约10%的可溶TKN相比,可溶性总Kjeldhal氮(TKN),即,样品中有机氮,氨和铵的总和,增加到经厌氧消化的TAS 36中的总TKN的53%。
[0154] 2.与WAS 22中大约10%的可溶氮相比,可溶性总氮增加到经厌氧消化的TAS 36中总氮的44%。
[0155] 3.与WAS 22中大约2%的氨相比,氨增加到经厌氧消化的TAS 36中的总TKN的32%。
[0156] 4.与WAS 22中大约39%的可溶磷酸盐相比,可溶性磷酸盐增加到经厌氧消化的TAS 36中的总磷酸盐的87%。
[0157] 用于处置的固体
[0158] 表4比较了系统A和系统B中处置的总悬浮固体(TSS)。系统A和系统B中经处理的流出物18中的TSS组分是大致相同的,即,分别是103和105g/天。在系统A中,WAS22没有脱水或者处置,而在系统B中,必需处置264g/天的WAS 22。对于系统A,将WAS 22作为TAS 36管理,而非作为用于处置的经脱水的WAS 22,代表了对于工厂的明显的和正在进行的成本节约。
[0159] 表4:用于处置的TSS
[0160]加工流 系统A 系统B
澄清器溢流:
流速(L/天) 3110* 2851
TSS浓度(mg/L) 33 37
TSS质量(g/天) 103 105
WAS:
流速(L/天) 0 32.8
TSS浓度(mg/L) 0 8044
TSS质量(g/天) 0 264
TSS总质量(g/天) 103 369
[0161] *包括在TAS收集过程中经滗析的液体
[0162] 结论
[0163] 从这个实施例中可以得出几个结论。在系统A中,由好氧处理系统12所产生的基本上全部的WAS 22被成功的处理,作为TAS 36再循环,和降解,由此消除了对于WAS 22脱水和处置的需要。
[0164] 虽然本发明增加了系统A中好氧处理系统12的化学氧需求(COD)负荷,但是系统A和B的经处理的流出物18(澄清器溢流)中类似的tCOD浓度表明全部的或者基本上全部的TAS 36是在好氧处理系统12中好氧生物降解的,而不改变HRT。
[0165] 本发明的系统A在其下进行的条件改进了液体/固体分离装置(次级澄清器)16的性能,并且平均SVI几乎是仅仅工厂废水供给的系统(系统B)的一半。
[0166] 系统A中不积聚非生物活性挥发性悬浮固体(VSS)或者TAS 36的任何其他明显的影响是基于平均比耗氧速率(SOUR)来检测的,其对于两个系统是大致相等的。
[0167] 证实了代替加入系统A的好氧处理系统12所需的至少75%的氮肥。因为系统A中经处理的流出物18(澄清器溢流)的氨水平超过了工厂的指导方针,这表示尿素添加量的进一步降低。对于初步研究中所用类型的纸浆厂废水10来说,添加到好氧处理系统12的尿素可以完全取消。
[0168] 在系统A的情况中不需要添加磷。实际上,系统A的液体/固体分离设备(澄清器)16中磷酸盐水平超过了工厂的指导方针。
[0169] 实施例3-比较初步研究,没有厌氧处理
[0170] 进行了另外的初步研究来比较了好氧处理系统12的运行,即,根据本发明运行的活化污泥好氧流出物处理设备(系统A)与常规的处理设备(系统B)。图10B和11示意了这个实施例中分别的系统A和系统B的运行。系统A是如实施例2的实施方案来配置的(图10A),除了省略厌氧处理步骤之外。
[0171] 运行说明
[0172] 如实施例2,系统A和系统B都接收了同一纸浆厂废水10。废水10首先传递到位于好氧处理设备14上游的选择器48。选择器48是体积为大约30L的不锈钢容器。如下面进一步所述的,尿素或者APP营养物从与选择器48流体连通的营养物供料32引入废水10中。在系统A和系统B二者中,好氧处理设备14包括两个分别的生物反应器T1(50)和T2(52)。生物反应器50和52串联连接,并且每个是大约500L体积的不锈钢容器。生物反应器50接收来自于选择器48的支流,和生物反应器52连接到液体/固体分离设备16,其组成为大约325L体积的不锈钢圆锥形澄清器。
[0173] 在系统A和系统B二者中,将返回活化污泥(RAS)20经由选择器48从液体/固体分离设备16再循环到生物反应器50。但是,废活化污泥(WAS)22是在每个系统中不同处置的。在系统A中,在WAS处理单元34中细胞溶解之前,WAS 22进行了在150mg/L Na+下的苛性处理。处理单元34由 高压细胞破裂器/均化器组成,如美国专利No.6013183所述,其标题为Method of Liquefying Microorganisms Derived from Biological Wastewater Treatment Processes,其在此引入作为参考。在细胞破裂器/均化器中的均化方法是在10000psi运行的,并且产生经处
理的活化污泥(TAS)36,其经由选择器48返回生物反应器50,其中它与工厂废水进料10和RAS 20合并。系统B是作为对照来运行的,没有好氧处理系统12下游的WAS 22的进一步加工或者返回(参见图11)。
[0174] 用于满负荷处理的工厂流出物的体积平均是大约152820m3/天,这产生每天平均30.3干公吨总固体(TS)的WAS 22。即,对于经处理的每5044m3的工厂流出物,产生了1干公吨的WAS 22。基于此,在这个实施例中,2900L/天的工厂废水10的实验规模的活化污泥处理将产生0.57kg干固体的WAS 22或者大约9.6L的WAS 22/天,并且WAS浓度是6%TS。
[0175] 将大约5L/天的TAS 36与废水10一起供入选择器48中,并且HRT是大约8小时。按比例的,这代表了大约一半的工厂产生的WAS 22。系统B仅仅供给废水10,HRT也是大约8小时。
[0176] 系统A和系统B二者的流速,温度,pH和溶解的氧含量参数是相同的。更具体的,对于系统A和系统B二者,废水10的流速是2.00L/min(大约2900L/天)。系统A和系统B二者的RAS 20流速是1.0L/min,或者是废水10进料流速的50%。
[0177] 在系统A和系统B二者中,WAS 22从液体/固体分离设备(澄清器)16的排出速率是使用用户控制的泵可调节的。在系统A中,WAS 22是以大约44.28L/天的速率从设备16中除去的。在系统B中,WAS 22是以43.78L/天的平均速率除去的。在6131mg/L的平均总悬浮固体(TSS)浓度下,从设备16除去的WAS 22的质量在系统A中是271g/天。在
4996mg/L的平均TSS浓度下,在系统B中从设备16中除去的WAS 22的质量是219g/天。
因此系统A中从液体/固体分离设备16排出的WAS 22的质量比系统B的质量高24%。
[0178] 生物反应器50,52是稳定的,并且不是明显不同的。在系统A和B二者中每个生物反应器50,52的平均温度是32℃。好氧处理系统12中两种活化污泥系统的pH是7.2-7.3,并且与公知的活化污泥运行是一致的,并且彼此也没有明显不同。活化污泥生物反应器50,52的溶解的氧(DO)浓度平均是2.5mg/L,并且是用低的可变性来实现的。
[0179] 比较结果
[0180] 污泥年龄
[0181] 用于系统A和系统B的污泥年龄是在下表5中比较的。如上所述,污泥年龄是生物反应器50,52中挥发性悬浮固体(VSS)的总量(T1+T2)除以离开好氧处理系统12中的固体的量,其是(1)溢流液体/固体分离设备(澄清器)16的堰的经处理的流出物18;和(2)WAS 22,即
[0182] 污泥年龄(天)=质量(VSS(T1+T2)/质量(VSS)/天(澄清器+WAS)
[0183] 表5:污泥年龄计算
[0184]
[0185]
[0186] *污泥年龄(天)=质量VSS(T1+T2)/质量VSS/天(澄清器+WAS)
[0187] 如表5所示,系统A中所计算的污泥年龄是7.1天和系统B中是4.5天。虽然在这个实施例中,系统A中的污泥年龄长于系统B,但是如下所述,在系统A和B之间比耗氧速率(SOUR)和污泥体积指数(SV1)没有明显变化。
[0188] 比耗氧速率
[0189] 系统A和B的平均耗氧速率(OUR)分别是27.6mg/L和17.6mg/L。基于VSS的质量,系统A和B的平均比耗氧速率(SOUR)分别是12.8mg/hr/g VSS和9.50mg/hr/g VSS。这表明引入TAS 36对于系统A和B的SOUR没有明显影响。比耗氧速率(SOUR)在系统A和系统B之间没有显著变化。
[0190] 化学氧需求
[0191] 供给到好氧处理系统12的TAS 36的平均COD是99628mg/L和平均可溶COD是29339mg/L。对于混合有2880L/天的废水10的5L/天的TAS 36来说,系统A中所计算的平均供料是1282mg/L tCOD和1191mg/L sCOD。平均上,该好氧处理系统12的COD降低在系统A中是64%和在系统B中是50%。
[0192] 生物氧需求
[0193] 用于系统A和B二者的供料废水10的平均生物氧需求(BOD)浓度是249mg/L。在系统A和B中从液体/固体分离设备(澄清器)16的堰溢流的流出物18的平均BOD浓度分别是14mg/L和13mg/L。这对应于系统A和B二者中95%的BOD降低。因此两种系统都实现了足够的BOD降低,来满足通常的流出物排出要求。
[0194] 营养物补充
[0195] 营养物需求是基于初级澄清器流出物的平均BOD,供料流速,和BOD:N:P比是100:4.9:0.7,其是由工厂的流出物处理设备使用的。
[0196] 21ml尿素/L和1.6ml APP/L水的平均供料速率列于表6中。
[0197] 表6:营养物加入
[0198]营养物 目标流速[L/d] 系统A流速[L/d] 系统B流速[L/d]
尿素 2.0 2.12 2.07
APP 2.0 2.09 2.05
[0199] 该数据显示尿素和APP到系统A和B的流速不是明显不同的,并且具有低的可变性。平均上,TAS 36包含3607mg/L的TKN,但是仅仅61mg/L作为氨存在。TAS 36还包含1261mg/L的总磷酸盐,其的55%是可溶性。
[0200] 表7显示了能够明显减少加入系统A和B二者的氮和磷肥,基于澄清器溢流中氨和磷的平均流出物浓度。
[0201] 表7:排出物中的营养物
[0202]
[0203] 污泥体积指数
[0204] 如上所述,污泥体积指数(SVI)是30分钟沉降之后,1g悬浮液所占据的体积(毫升)。SVI因此是在通过沉降从液体中分离固体的液体/固体分离设备(澄清器)16的效率的度量。较高的SVI表示不太有效的沉降和因此不太有效的澄清器运行。
[0205] 平均的,系统A的SVI是139ml/g和系统B的SVI是156ml/g。归因于高可变性,在系统A和B的SVI之间没有统计上明显的差异。
[0206] 悬浮固体
[0207] 表8列出了对于活化污泥系统的全部阶段的平均总和挥发性悬浮固体浓度。该数据显示虽然系统A包含高于系统B的固体浓度,但是澄清器溢流中较低的TSS显示了系统A相比于系统B的更佳的液体/固体分离设备(澄清器)性能。
[0208] 表8:TSS和VSS
[0209]
[0210] 细胞产率
[0211] 在该降低BOD的方法中,好氧处理系统12产生了生物质。所产生的生物质的量(VSS)/所减少的BOD被称作细胞产率。一种典型的系统12的细胞产率是0.5g VSS/g BODr。
[0212] 为了评价由于TAS 36供给到好氧处理系统12而对于净固体产生的影响,表9和10显示了分别对于系统A和B所计算的细胞产率的数据。
[0213] 表9:系统A VSS和BOD
[0214]
[0215] 通过将BOD转化成微生物细胞所产生的挥发性悬浮固体(VSS)是通过经由液体/固体分离设备(澄清器)16的溢流(OF)离开系统12和在WAS 22中的VSS质量减去供给到好氧处理系统12的VSS质量来测定的。这是在下面的等式中表示的:
[0216] VSS所产生的/天=VSSOF*QOF+VSSWAS*QWAS-VSS供料*Q供料
[0217] 基于表9中的数据,计算了每天所产生的质量:
[0218] VSS所产生的/天=76+243-331=12g/天
[0219] 减少的BOD的质量是BOD供料的质量和BODOF质量的差值(662-20=642)。
[0220] 使用用于细胞产率的等式:
[0221] 细胞产率=g VSS所产生的/g BOD所减少的
[0222] 系统A细胞产率=12/642=0.02g VSS/g BODr
[0223] 这是与通常的活化污泥流出物处理设备的细胞产率相比极低的值。基于表10的数据,对于系统B进行同样的计算,其显示了与系统A相比截然不同的细胞产率。
[0224] 表10:系统B VSS和BOD
[0225]
[0226] 用于系统B的细胞产率是如下来计算的:
[0227] VSS所产生的/天=202+197-115=284g/天
[0228] 减少的BOD是BOD供料的质量和BODOF质量的差值(645-19=626)。
[0229] 系统B细胞产率=284/626=0.45g VSS/g BODr
[0230] 系统B的0.45g VSS所产生的/g BODr的污泥产率处于流出物处理设备通常的范围内。
[0231] 在这个实施例中,将TAS 36加入到供给到系统A的工厂废水10中产生了高于系统B的固体负载量的2.9倍的固体负载量(系统A是331g/天VSS,系统B是115g/天VSS)。但是,系统A的用于排出的VSS的总质量比系统B低了20%(系统A是319g/天VSS,系统B是399g/天VSS)。这种出人意料的积极结果显示了在好氧处理系统12中发生了TAS 36的充分的好氧破坏。
[0232] 总之,在初步研究中,将以等价于造纸厂所产生的WAS 22量大约一半的比例的TAS 36加入支流废水10中没有对好氧处理设备14或者液体/固体分离设备(次级澄清器)16的性能产生不利影响。
[0233] VSS中的净降低,而非细胞产率的降低,表明VSS中的净增加,这表明加入系统A中的全部的大约5L/天TAS 36是在好氧处理系统12中降解的。
[0234] 此外,系统A的经处理的流出物18中升高的浓度的氮和磷表明将需要较少的肥料来运行好氧处理系统12,使用经再循环的TAS 36。
[0235] 实施例4-进一步的比较初步研究,没有厌氧处理
[0236] 进行了进一步的初步研究,来比较根据本发明运行的好氧处理系统12(系统A)与常规的处理设备(系统B)的运行。除了提及之处,实验参数是与上面的实施例3相同的,除了将大约11.5L/天的 加工的TAS 36与废水10一起在HRT是大约8小时下供入选择器48之外。按比例的,这代表了对于所处理的每5044m3的工厂流出物,生产了比1干公吨的WAS 22的工厂的WAS生产高了大约20%。系统B仅仅供给废水10,同样HRT是大约8小时。
[0237] 在系统A和系统B二者中,WAS 22从液体/固体分离设备(澄清器)16的排出速率是使用用户控制的泵可调节的。在系统A中,WAS 22是以大约52.57L/天的速率从设备16中除去的。在系统B中,WAS 22是以52.04L/天的平均速率除去的。在6780mg/L的平均总悬浮固体(TSS)浓度下,从设备16除去的WAS 22的质量在系统A中是356g/天。在
5493mg/L的平均TSS浓度下,在系统B中从设备16中除去的WAS 22的质量是286g/天。
因此系统A中从液体/固体分离设备(澄清器)16排出的WAS 22的质量比系统B的质量高24%。
[0238] 比较结果
[0239] 污泥年龄
[0240] 用于系统A和系统B的污泥年龄是在下表11中比较的。如表11所示,所计算的污泥年龄在系统A中是6.2天和在系统B中是3.1天。虽然在这个实施例中系统A中的污泥年龄长于系统B,但是如下所解释地,比耗氧速率(SOUR)和污泥体积指数(SV1)在系统A和B之间没有明显变化。
[0241] 表11:污泥年龄计算
[0242]
[0243] *污泥年龄(天)=质量VSS(T1+T2)/质量VSS/天(澄清器+WAS)
[0244] 比耗氧速率
[0245] 系统A和B的平均耗氧速率(OUR)分别是25.7mg/L和18.3mg/L。基于VSS的质量,系统A和B的平均比耗氧速率(SOUR)分别是8.6mg/hr/g VSS和9.4mg/hr/g VSS。这表明引入TAS 36对于系统A和B的SOUR没有明显影响。比耗氧速率(SOUR)在系统A和系统B之间没有显著变化。
[0246] 化学氧需求
[0247] 供给到好氧处理系统12的TAS 36的平均COD是92044mg/L。对于混合有2880L/天的废水10的11.5L/天的TAS 36来说(平均tCOD浓度是1076mg/L),系统A中进料到好氧处理系统12中所计算的平均tCOD是1441mg/L。平均上,该好氧处理系统12的COD降低在系统A中是71%和在系统B中是50%。系统A实现了明显更大的sCOD降低:66%sCODr,与之相比系统B是48%sCODr,这表明TAS 36是好氧生物可降解的。
[0248] 生物氧需求
[0249] 系统A和B中进料到好氧处理系统12的废水10的平均BOD是281mg/L。在系统A和B中溢流液体/固体分离设备(澄清器)16的堰的流出物18的BOD浓度分别是16mg/L和24mg/L,或者对于系统A是94%的BOD降低(不包括来自于TAS 36的BOD)和对于系统B来说是91%的BODr。
[0250] 营养物补充
[0251] 如实施例3中,营养物需求是基于初级澄清器流出物的平均BOD,供料流速,和BOD:N:P比是100:4.9:0.7,其是由工厂的流出物处理设备使用的。21ml尿素/L和1.6ml APP/L水的平均供料速率列于表12中。
[0252] 表12:营养物加入
[0253]营养物 目标流速[L/d] 系统A流速[L/d] 系统B流速[L/d]
尿素 2.0 1.88 1.98
APP 2.0 1.43 2.21
[0254] 该数据显示尿素和APP到系统A和B的流速不是明显不同的。平均上,TAS 36包含3414mg/L的TKN,但是仅仅61mg/L作为氨存在。TAS 36还包含1261mg/L的总磷酸盐,其的55%是可溶性。
[0255] 将11.5L/天的TAS 36加入到供给到好氧处理系统12的废水10中提供了营养物。平均上,TAS 36包含3414mg/L的TKN,其的2149mg/L的TKN是可溶性的。没有厌氧消化,仅仅小部分的氮是作为氨存在的(平均仅仅32mg/L)。相对于氮含量,TAS 36包含相对高量的磷:1260mg/L的总磷酸盐,并且68%的总磷酸盐是可溶的。
[0256] 下表13显示了能够明显减少加入系统A和B二者的氮和磷肥,基于澄清器溢流中氨和磷的平均流出物浓度。
[0257] 表13:排出物中的营养物
[0258]
[0259]
[0260] 污泥体积指数
[0261] 平均地,系统A中的SVI是165ml/g和系统B的是210ml/g,这表明与系统B相比,在系统A中更好的沉降。
[0262] 悬浮固体
[0263] 表14列出了对于活化污泥系统内全部阶段的平均总和挥发性悬浮固体浓度。该数据显示了系统A包含比系统B更高的固体浓度,这部分归因于TAS 36的增加的固体负荷。
[0264] 表14:TSS和VSS
[0265]
[0266] 细胞产率
[0267] 在该降低BOD的方法中,好氧处理系统12产生生物质。如上面实施例3所解释的,所产生的生物质的量(VSS)/所减少的BOD被称作细胞产率。一种典型的好氧处理系统12的细胞产率是0.5g VSS/g BODr。为了评价由于TAS 36供给到好氧而对于净固体产生的影响,表15和16显示了分别对于系统A和B所计算的细胞产率的数据。
[0268] 表15:系统A VSS和BOD
[0269]
[0270] 在这个实施例中,所计算的系统A的细胞产率是-0.06。这种细胞产率(基本上0)是与通常的好氧处理系统12的细胞产率相比一个格外低的值。如实施例3的情况,其中
5L/天的TAS 36加入到支流废水10中,所述数据显示了VSS的净降低,而非细胞产率。这表明相比于通过它从处理废水10中生产的相比,甚至在高出20%体积的WAS 22加入好氧处理系统12时,从供料中除去了相比于作为培养微生物来消耗BOD的结果而形成的VSS的更多的VSS。TAS 36这样的降解证实了消除了WAS 22对于脱水和处置的可行性。
[0271] 基于表16的数据,对于系统B进行同样的计算,其显示了与系统A相比对于基线好氧处理系统12来说截然不同的细胞产率。
[0272] 表16:系统B VSS和BOD
[0273]
[0274] 系统B的0.44g VSS所产生的/g BODr的污泥产率处于流出物处理设备通常的范围内。虽然系统A接收了高于系统B的3.7倍的固体负荷(系统A是539g/天VSS,系统B是146g/天VSS),这归因于加入A的TAS 36,来自于系统A的用于排出的VSS的质量(490g/天VSS)仅仅比来自于系统B的(479g/天VSS)增加2%。这表明在这个实施例中,基本上全部的TAS36是在好氧处理系统12中降解的。
[0275] 总之,在初步研究中,在这个实施例中,以好氧处理系统12中所产生的WAS 22的量的大约120%的比例将TAS 36加入废水10中没有对好氧处理设备14或者液体/固体分离设备(次级澄清器)16的性能产生不利影响。
[0276] VSS中接近于0的增加表明几乎全部的加入系统A中的TAS 36是在好氧处理系统12中降解的。
[0277] 系统A的经处理的流出物18中升高的浓度的氮和磷表明将需要较少的肥料来运行TAS 36供给的好氧处理系统12。
[0278] 虽然上面已经讨论了许多示例性方面和实施方案,但是本领域技术人员将认可其的某些改变、交换、增加和子组合。因此其目的是将下面的附加的权利要求和下文引入的权利要求解释为包括了全部这样的改变、交换、增加和子组合,其处于它们的真实主旨和范围内。
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