專利名稱：除去廢水中的懸浮物及其它物質(zhì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從廢水中除去污染物，特別是懸浮物和有機(jī)物質(zhì)的方法，特別適用于，但決不限定于污水凈化。
現(xiàn)有的為了除去懸浮物及其它污染物的廢水處理方法包括機(jī)械法，生物法和物理化學(xué)法，或這些方法的結(jié)合。機(jī)械法包括過濾技術(shù)，或通過比重的不同和沉降來除去固體懸浮物。生物方法利用微生物來除去廢液中的污染物，特別是溶解的有機(jī)物，這種方法是將廢水和生物質(zhì)混合，這樣，有機(jī)物比從原始污染物中更易于從液體物流中除去。大部分的這種生物質(zhì)通常在從液體物流中分離之前或之后轉(zhuǎn)化為無機(jī)物。物理化學(xué)方法利用某些礦物質(zhì)或其它化學(xué)物質(zhì)和有機(jī)或無機(jī)污染物的反應(yīng)性，該方法可用于如補(bǔ)充生物凈化技術(shù)，例如，為改善沉積和/或絮凝而加入化學(xué)物質(zhì)(如，為調(diào)節(jié)pH而加入石灰)。
EP177543中描述了一種現(xiàn)有的物理化學(xué)方法，該專利公開了一種將懸浮固體物，生物營養(yǎng)物和溶解的金屬化合物從被有機(jī)和/或無機(jī)物污染的水中除去的方法，該方法是在完全混合型活性污泥反應(yīng)器中摻混一種粒徑小于200μm，和在該專利文獻(xiàn)中規(guī)定的其它性能試劑，該試劑含有至少50％(質(zhì)量)的石粉，該石粉中含有至少25％(質(zhì)量)的細(xì)粉的天然沸石，該沸石中優(yōu)選含有斜發(fā)沸石和/或絲光沸石。在該歐洲專利公開方法的一種優(yōu)選形式中，污水流經(jīng)一個(gè)主沉降槽，然后進(jìn)入一個(gè)混合槽，繼而進(jìn)入一個(gè)吸收區(qū)和一個(gè)曝氣池，最后經(jīng)過一個(gè)輔沉降槽。在沉降槽中，主要的流出物和活性污泥分離，一部分沉降的污泥再循環(huán)到混合槽中。
特定粒徑的沸石加入混合槽，使離開輔沉降槽的水中懸浮物的含量有很大的降低。離開輔沉降槽的預(yù)處理污水穿過充填有合適制備的有適當(dāng)粒徑且有高斜發(fā)沸石和/或絲光沸石含量的材料的幾個(gè)沸石床的一個(gè)。
用凈化水沖洗這些床以除去上層中的污泥絮凝物；然后將這些沖洗的水返回主沉降槽。
但是，這些現(xiàn)有方法(使用各種懸浮增長介質(zhì)，包括粉碎的沸石)有許多缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)包括增長介質(zhì)要在處理前從廢污泥中分離出來，這種增長介質(zhì)通常是合成產(chǎn)品，并且沒有最佳的表面積和孔隙體積性能。EP177543的方法中沒有在處理前將增長介質(zhì)從廢污泥中分離出來，只是將污染的碳化合物進(jìn)行完全生物氧化。
這種方法取決于懸浮物在廢水中的沉降性。如果顆粒物的比重大于水的比重，則懸浮于液體中的顆粒物在靜止?fàn)顟B(tài)下就會沉降下來。顆粒物穿過液體的運(yùn)動(dòng)受到摩擦力的阻礙，因此，如果顆粒物和液體間的比重差值適當(dāng)時(shí)，沉降速度是很明顯的。
活性污泥是主要由細(xì)菌組成的絮凝懸浮物。因?yàn)榧?xì)菌密度與水密度非常接近，所以單個(gè)細(xì)菌不會沉降，活性污泥與水的分離取決于含有許多細(xì)菌的聚集體(即絮狀物)的形成。
絮狀物沉降的方式取決于其性質(zhì)/質(zhì)量及其在液體中的濃度。在企圖將污泥質(zhì)量作為與濃度無關(guān)的特性測量時(shí)已經(jīng)提出了許多沉降參數(shù)，但是只有有限的進(jìn)展。
在這樣的物理化學(xué)方法中，可用污泥的沉降性測定污泥的質(zhì)量，以對污泥進(jìn)行優(yōu)化處理。使用了許多參數(shù)來評價(jià)活性污泥的沉降性，但是，這些參數(shù)中的大多數(shù)都不能清楚地限定污泥質(zhì)量，即使補(bǔ)充了附加的關(guān)于試驗(yàn)條件的信息，得到的結(jié)果通常也沒有多大幫助。
部分問題是得到的參數(shù)通常適用于那些并非想要達(dá)到的目的，雖然在一些情況下以對操作環(huán)境的適應(yīng)性為代價(jià)而將程序標(biāo)準(zhǔn)化能夠改進(jìn)測定的一致性。
與通常的質(zhì)量參數(shù)一樣，對于沉降性的不同方面要求使用不同的參數(shù)。例如，澄清器中的允許增長速度與污泥的沉降速度直接相關(guān)，雖然間歇曝氣裝置的令人滿意的傾注取決于傾注開始前污泥已沉降的距離(不一定取決于是否勻速傾注)。
評價(jià)活性污泥沉降性時(shí)最常用的參數(shù)是·污泥體積指數(shù)(SVI)·攪拌污泥體積指數(shù)(SSVI)·懸浮固體物的質(zhì)量濃度(MLSS)·用于測定污泥在各種濃度下“穩(wěn)定率”沉降速度的已知參數(shù)V0和n(或k)。
SVI和SSVI的問題在于它們受污泥濃度影響的程度是完全不可預(yù)見的(因此，它們不能獨(dú)立地確定污泥的質(zhì)量)。
V0和n好像能夠反映出給定污泥樣品的質(zhì)量，但是試驗(yàn)過程繁瑣且不能得到明確的值，特別是不能在適當(dāng)?shù)奈勰酀舛确秶鷥?nèi)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)。也不能得到V0和n隨裝置中的條件變化而變化的信息。同樣，將該結(jié)果應(yīng)用于操作條件還存在一些疑問。
許多研究者都嘗試過將V0和n與SVI或SSVI關(guān)聯(lián)起來，雖然一般的關(guān)聯(lián)好像可能是真實(shí)的，但是不應(yīng)當(dāng)對這種關(guān)聯(lián)有什么期望，因?yàn)檫@些參數(shù)不能真正地測定相同樣品(合適的關(guān)聯(lián)是受到相似因素影響的反映而不是一種真正的關(guān)系)。
Stobbe(1964)提到SVI的缺點(diǎn)，其認(rèn)識到在低污泥濃度時(shí)SVI與濃度基本上是無關(guān)的，并且提出稀釋污泥體積指數(shù)(DSVI)。但是，實(shí)際上，DSVI可能取決于測定時(shí)污泥的濃度，因此不能得到一個(gè)唯一值。
還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到發(fā)生沉降的不同類型，基于絮凝性質(zhì)而指明四個(gè)不同的沉降“區(qū)”。這些區(qū)為1)自由沉降區(qū)，2)受阻沉降區(qū)，3)壓縮區(qū)，和4)過渡區(qū)。并非所有的沉降參數(shù)在所有區(qū)中都合適。
因此，必須小心使用能夠正確表示要討論的特定沉降區(qū)性能的沉降參數(shù)。另外，任一特定沉降參數(shù)的使用范圍取決于多種因素。例如，當(dāng)使用SVI時(shí)，必須測出樣品的MLSS(通?，F(xiàn)場測定是不可能的)；在低至中等MLSS時(shí)，SVI隨MLSS的增加而增加，但是對于任一給定的MLSS，其增加比難以預(yù)測；存在一個(gè)不能超過的最大SVI，并且該最大值隨MLSS的增加而減小。因?yàn)檫@種變化的最大SVI，所以當(dāng)MLSS增加時(shí)，沉降性很差的樣品好像有令人滿意的SVI，但是，實(shí)際上沉降污泥的性能仍然很差。
克服上述SVI局限(由于MLSS濃度的影響)的一個(gè)現(xiàn)有方法是在特定的MLSS如3500mg/L下測定SVI。這通常是對各種稀釋液進(jìn)行試驗(yàn)，然后外推到要求的濃度下，但是，這樣就增加了需要試驗(yàn)的次數(shù)。只要污泥在特定MLSS附近能夠很好地沉降，該方法是令人滿意的，但是在特定MLSS下沉降性很低時(shí)則毫無價(jià)值。
還應(yīng)當(dāng)注意的是經(jīng)常都要使測定沉降性所需要試驗(yàn)的次數(shù)最小化，因?yàn)檫@樣的試驗(yàn)即消耗時(shí)間又會由于試驗(yàn)設(shè)備的成本而耗費(fèi)金錢。例如，進(jìn)行沉降性測定所需要的圓筒和攪拌器就需要1200澳元。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種從廢水中除去溶解物和懸浮物的改進(jìn)方法。本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種通過使用一個(gè)改進(jìn)的污泥沉降性參數(shù)來優(yōu)化該過程的改進(jìn)方法。
因此，本發(fā)明提供一種為除去污染物而在反應(yīng)器中對廢水進(jìn)行處理的方法，該方法包括將所說的廢水和生物質(zhì)混合，所說的生物質(zhì)用于消耗一定量的污染物或吸收所說的污染物；在所說的廢水中摻混一種微粉沸石材料；將所說的沸石材料和所說的生物質(zhì)混合；使固體物質(zhì)從所說的廢水中沉降出來；和將得到的流出物排放出去；其中大部分所說的微粉沸石材料的粒徑小于或等于100μm。
所說的沸石材料優(yōu)選為天然沸石。
因此，本發(fā)明的方法使用微粉沸石(即，粒徑小于100μm)作為廢水中微生物的懸浮生長支撐載體。按目前的理解，沸石材料能夠促進(jìn)懸浮在廢水中的污物(特別是微生物)的聚集。微生物占據(jù)沸石材料和通過吸附或陽離子交換或其它機(jī)理而吸引在沸石顆粒上的變形有機(jī)含氮物質(zhì)的表面和孔隙。已經(jīng)驚奇地發(fā)現(xiàn)使用微粉沸石比僅使用基本形態(tài)的沸石能具有意料不到的優(yōu)點(diǎn)對于發(fā)生的吸附及其它機(jī)理，微粉沸石能產(chǎn)生最佳表面積，并且大部分微粉沸石能保持懸浮狀態(tài)。為了達(dá)到混合與摻混的目的，微粉化到這種程度好像還能在水中形成均一的懸浮液。另外，本發(fā)明的方法除了將碳氧化外還能繼續(xù)氧化氮并能脫氮，而如上所述，如EP177543的方法，只能進(jìn)行到使污染的碳化合物完全生物氧化。
生物質(zhì)優(yōu)選包括微生物。
反應(yīng)器可由一個(gè)或多個(gè)室組成，該方法包括將生物質(zhì)從一個(gè)室循環(huán)到另一個(gè)室。
部分生物質(zhì)可以是需氧的，缺氧的或厭氧的，或其混合物，或者也可以在該方法的部分中是這些生物質(zhì)中的一種而在該方法的其它部分則不是這一種。
微粉材料可以作為干粉加入也可以作為漿液加入。微粉材料可以勻速加入，或者調(diào)節(jié)其加入速度以與廢水流速匹配，或者一次或數(shù)次加入廢物劑量的微粉材料。
該方法可包括將微粉材料直接摻混到進(jìn)行該工藝的反應(yīng)器中，或者摻混到污泥循環(huán)管線中，或者摻混到反應(yīng)器上游的管道、管子或容器中。
該方法可包括在靜置期間在反應(yīng)器中或在分離的分離器單元如澄清器中分離所述固體，反應(yīng)器中的內(nèi)容物預(yù)先轉(zhuǎn)移到分離單元中以便分離。
該方法優(yōu)選包括對固體物質(zhì)的沉降性進(jìn)行監(jiān)測。
該方法可包括使生物質(zhì)在反應(yīng)器中保留從約一到兩天至約三十到四十天或更長時(shí)間，有規(guī)律地消耗一定比例的生物質(zhì)以平衡新加入的生物質(zhì)和生長的生物質(zhì)。雖然幾乎在剛摻混微粉材料后就能得到一些直接的益處，但是已經(jīng)驚奇地發(fā)現(xiàn)其還有開始摻混數(shù)周后得到的其它益處(這取決于生物質(zhì)的結(jié)構(gòu))，但不是明顯的。
本發(fā)明還提供一種在廢水處理方法中從廢水中分離固體物質(zhì)的優(yōu)化方法，該方法包括將多種所說的廢水樣品稀釋成不同的稀釋液以形成多種稀釋樣品；對每一種稀釋樣品都測定未攪拌的污泥體積指數(shù)；將這些未攪拌的污泥體積指數(shù)測定值外推到污泥濃度基本是零時(shí)以得到零濃度指數(shù)；將零濃度指數(shù)乘以廢水中的固體物質(zhì)濃度以得到表示污泥質(zhì)量的無單位的參數(shù)；控制該工藝以使該參數(shù)最小化。
下面將該指數(shù)稱為ZF指數(shù)。
ZF指數(shù)按下式計(jì)算ZF指數(shù)＝基礎(chǔ)SVI×MLSS/106其中，基礎(chǔ)SVI是濃度趨于零時(shí)廢水樣品的SVI[mL/gm](測定方法在下面描述)，MISS是要處理的廢水樣品中懸浮固體物質(zhì)的濃度[mg/L]。
基礎(chǔ)SVI按下述方法測定·稀釋原始樣品以得到幾種已知濃度的子樣品·對每一種這些稀釋樣品都測定其未攪拌的污泥體積指數(shù)·將這些污泥體積指數(shù)測定值外推到基本上是零濃度該基本上是零濃度時(shí)的SVI就是基礎(chǔ)SVI。
優(yōu)選使ZF指數(shù)保持為0.50或更低的值，更優(yōu)選0.3或更低的值。
稀釋液優(yōu)選是用來自所說工藝中的流出物稀釋。
優(yōu)選用30分鐘的沉降值測定每一種稀釋樣品的污泥體積指數(shù)。
在一些應(yīng)用中，該方法可包括在測試沉降性時(shí)的時(shí)間遲緩，如在遠(yuǎn)離反應(yīng)器的地方或不在現(xiàn)場測試沉降性時(shí)或用自來水而不是用流出物稀釋時(shí)都必須有時(shí)間遲緩。測試沉降性時(shí)優(yōu)選使用1升體積的稀釋樣品，但是可根據(jù)可用時(shí)間和設(shè)備等而變化，時(shí)間或設(shè)備的限制指的是使用少于五個(gè)的樣品，但優(yōu)選至少使用五個(gè)樣品。
如果ZF指數(shù)約小于0.3，可以得到良好的沉降性(固體物質(zhì)流失到流出物中的危險(xiǎn)性非常小)，雖然如果ZF指數(shù)是約0.3至約0.50時(shí)就能夠得到適當(dāng)?shù)某两敌?固體物質(zhì)流失到流出物中的危險(xiǎn)性低至中等)。隨著ZF指數(shù)的增加，污泥的沉降性下降，一旦該指數(shù)值大于約0.50，就確實(shí)存在有固體物質(zhì)流失到流出物中的非常大的危險(xiǎn)性。
不論該監(jiān)測的方法是否是上述方法，這些關(guān)系都保持；在大多數(shù)情況下上述方法的優(yōu)點(diǎn)是其能改進(jìn)ZF指數(shù)。
一旦測定出ZF指數(shù)和基礎(chǔ)SVI[或零濃度指數(shù)]，就能計(jì)算出運(yùn)行時(shí)的MLSS，如果采用該MLSS，就能使裝置在“良好”或“適當(dāng)”的沉降性下運(yùn)行(即，使固體物質(zhì)流失到流出物的危險(xiǎn)性是估計(jì)的危險(xiǎn)性)。
現(xiàn)在通過實(shí)施例并參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選方式。


圖1是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的連續(xù)流動(dòng)應(yīng)用的一般布置示意圖；圖2是表示本發(fā)明優(yōu)選形式的間歇傾注應(yīng)用并示出可選的包括首次沉降的一般布置示意圖；圖3是實(shí)施例1的作為以天數(shù)為單位的時(shí)間的函數(shù)關(guān)系的以mL/L為單位的30分鐘攪拌沉降量的曲線圖，該圖既適用于根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的方法又適用于對比方法；圖4是實(shí)施例1的作為以天數(shù)為單位的時(shí)間的函數(shù)關(guān)系的以mL/g為單位的SSVI的曲線圖，該圖既適用于根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的方法又適用于對比方法；圖5是實(shí)施例1的作為以天數(shù)為單位的時(shí)間的函數(shù)關(guān)系的以mL/g為單位的MLSS的曲線圖，該圖既適用于根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的方法又適用于對比方法；圖6是實(shí)施例1的作為以天數(shù)為單位的時(shí)間的函數(shù)關(guān)系的以每升mg氮為單位的流出物中氨的濃度的曲線圖，該圖既適用于根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的方法又適用于對比方法；和圖7是實(shí)施例2的作為以天數(shù)為單位的時(shí)間的函數(shù)關(guān)系的以mL/L為單位的對20％混合液體(ML)樣品進(jìn)行30分鐘沉降量的曲線圖，該圖既適用于根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的方法又適用于對比方法。
參看圖1，作為流入物10的污水或有機(jī)工業(yè)廢水加入反應(yīng)器12，在反應(yīng)器中使之與通常稱之為“生物質(zhì)”的微生物充分混合足夠長的時(shí)間，以便使流入物10中的大量污染物被生物質(zhì)消耗或吸收。反應(yīng)器12可包括數(shù)個(gè)室，可以是需氧的，缺氧的(即，含有氧化氮但不含游離氧)或厭氧的，在該工藝中，生物質(zhì)可以從一個(gè)室循環(huán)到另一個(gè)室。如果需要，可以通過使用多個(gè)分開的或聯(lián)合的設(shè)備中的一個(gè)進(jìn)行混合和曝氣。這樣的設(shè)備可包括機(jī)械表面充氣器，潛水混合器或加入擴(kuò)散空氣的設(shè)備。
加入含有大部分粒徑小于100μm的微粉沸石的微粉材料14以使之均勻混入生物質(zhì)。這種材料可以作為干粉加入也可以作為漿液加入。
微粉材料14可直接加入反應(yīng)器，或者加入污泥循環(huán)管線16中。
一種替代方案是可將微粉材料14加入反應(yīng)器上游的管道、管子或容器，只要這種材料能均勻混入生物質(zhì)。
反應(yīng)器12中的內(nèi)容物轉(zhuǎn)移到澄清器20中用于分離，在澄清器20中將固體物質(zhì)(即，生物質(zhì))從處理液體中分離后將流出物18排出系統(tǒng)。
固體與液體分離的速度優(yōu)選由ZF指數(shù)決定，其中，ZF指數(shù)值越低，固體物質(zhì)越易于分離。
生物質(zhì)在反應(yīng)器12中的平均保留時(shí)間可以從約一到兩天，多達(dá)約三十到四十天。通過有規(guī)律地消耗生物質(zhì)(即，作為從反應(yīng)器12或污泥循環(huán)物流排出的廢渣22)以平衡新加入的生物質(zhì)和生長的生物質(zhì)來保持生物質(zhì)在這期間的通常數(shù)量。
圖2示出一種間歇傾注應(yīng)用設(shè)施，其是通過周期性關(guān)閉導(dǎo)致渦流的設(shè)備來分離反應(yīng)器12中的固體物質(zhì)，而不是在如圖1所示的分離澄清器20中分離。一旦已經(jīng)達(dá)到靜置狀態(tài)，且生物質(zhì)已經(jīng)很好地沉降在液面下，就在重新達(dá)到渦流狀態(tài)之前從表面傾注出流出物18。在這種替代方案中，反應(yīng)器12自身中生物質(zhì)的需氧，缺氧和厭氧狀態(tài)是變化的，而不使用數(shù)個(gè)室。
圖2還說明任選包括在主沉降槽中在反應(yīng)器12的上游進(jìn)行主沉降，可通過在流入物10中摻混微粉材料14A，和在主沉降槽24的上游將這些組分徹底混合來提高主沉降槽的性能。在主沉降槽24的上游摻混這些附加的微粉材料14A并不能取代其后摻混微粉材料14(加入反應(yīng)器12，或加入污泥循環(huán)管線16)，因?yàn)閾交斓奈⒎鄄牧?4A在主沉降步驟中會被除去，因此不能和反應(yīng)器12中的生物質(zhì)接觸。
在分離固體物質(zhì)的優(yōu)化方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，將來自反應(yīng)器的混合液體加到一個(gè)1升標(biāo)準(zhǔn)的量筒中至200mL，然后用流出物加至1000mL(或者，如果不可能，則用自來水)。將量筒上下翻轉(zhuǎn)三次(不是劇烈晃動(dòng))，使量筒中的物質(zhì)充分混合，然后在讀取沉降值之前使量筒中的內(nèi)容物沉降30分鐘。如果該值約小于300mL，則該30分鐘沉降值除以200就得到ZF指數(shù)的合理近似值，但是，如果該值約大于300mL，則要使用更少部分的混合液體來重復(fù)試驗(yàn)。一旦該值約小于300mL，則使該30分鐘沉降值除以1000/(稀釋樣品)[例如，對于在量筒中加入100mL的混合液體是1000/10＝100]就近似得到ZF指數(shù)。
可以用下述形式中的一種來應(yīng)用ZF指數(shù)·調(diào)節(jié)MLSS，以在運(yùn)行裝置中得到良好的沉降性。
·對于變化的MLSS底數(shù)，監(jiān)測ZF指數(shù)以確定運(yùn)行中的變化使污泥的沉降“性能”是改進(jìn)了還是惡化了。
·確定設(shè)計(jì)新裝置時(shí)合適的系數(shù)。
然后優(yōu)選調(diào)節(jié)MLSS，使裝置在固體物質(zhì)流失到流出物中的危險(xiǎn)在可接受的程度運(yùn)行，但是其它因素可能阻礙這種運(yùn)行-如裝置負(fù)載和體積的有害結(jié)合。
該方法的主要優(yōu)點(diǎn)是ZF指數(shù)基本與樣品的濃度無關(guān)，而是能反映出污泥沉降性的變化。即使當(dāng)未稀釋混合液體的30分鐘沉降性可忽略不計(jì)時(shí)好像也是如此。因此，可有規(guī)律地對運(yùn)行過程的變化如上述從廢水中除去固體物質(zhì)的過程所產(chǎn)生的影響進(jìn)行監(jiān)測并進(jìn)行相應(yīng)地調(diào)節(jié)。ZF指數(shù)的其它優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在設(shè)計(jì)新廢水處理裝置中?，F(xiàn)在設(shè)計(jì)這樣的裝置是根據(jù)那些污泥性能，一般稱為V0和n，這監(jiān)測起來相當(dāng)消耗時(shí)間。現(xiàn)已存在的V0和n及基礎(chǔ)SVI之間的合理的關(guān)系毫無疑問能隨時(shí)間的推移而改善。相對簡單地測試出基礎(chǔ)SVI應(yīng)當(dāng)能改進(jìn)該指數(shù)和運(yùn)行條件之間的關(guān)系。使用基礎(chǔ)SVI數(shù)據(jù)和更簡單的ZF指數(shù)數(shù)據(jù)的結(jié)合而不只使用基礎(chǔ)SVI數(shù)據(jù)能使任務(wù)量進(jìn)一步降低。如果使基礎(chǔ)SVI數(shù)據(jù)和中間ZF指數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)合，則有限的幾個(gè)基礎(chǔ)SVI測定值和運(yùn)行條件之間的關(guān)系就能得到強(qiáng)化，例如使用每周一次的基礎(chǔ)SVI測定值和四個(gè)ZF指數(shù)測定值的結(jié)合數(shù)據(jù)。
當(dāng)評估使用本發(fā)明方法的裝置的適用性時(shí)主要關(guān)心的是當(dāng)時(shí)污泥的沉降性能和裝置運(yùn)行時(shí)的MLSS。
如果污泥已經(jīng)有良好的沉降性時(shí)，盡管在其它方面可以產(chǎn)生益處，如改善脫水性或除臭，但是難以很大地提高裝置的生產(chǎn)能力。
如果裝置在高M(jìn)LSS下運(yùn)行時(shí)，即使通過使用本發(fā)明方法能夠提高其生產(chǎn)能力，但是可能不足以提供用于連續(xù)運(yùn)行的適當(dāng)?shù)奈勰嘈阅?。在這種情況下可以首先檢查當(dāng)時(shí)的運(yùn)行程序以確定該高M(jìn)LSS是否必需。
但是，如果可能發(fā)現(xiàn)裝置受益于使用本發(fā)明方法時(shí)，優(yōu)選確定出高渦流點(diǎn)，高渦流點(diǎn)適合于將微粉沸石完全加入到生物質(zhì)中。這通常能夠確定微粉沸石是作為干粉或是作為漿液摻混進(jìn)去。
一旦確定使用本發(fā)明方法是需要的和可行的，為了確定可能的運(yùn)行中的變化，就要對運(yùn)行條件和需要的產(chǎn)量進(jìn)行更詳細(xì)的分析。這些分析可以在使用該方法之前或之后進(jìn)行，用于在更長時(shí)間內(nèi)輔助該方法的運(yùn)行或產(chǎn)生更大的益處或使該方法經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，可以認(rèn)為微粉沸石應(yīng)當(dāng)以合適的速度摻混到系統(tǒng)中以在形成的生物質(zhì)中得到所需的含量。該含量好像可隨摻混的首要目的而變化，其范圍是從在一些應(yīng)用中5-10％的低含量至在其它應(yīng)用中接近40％的含量。然后根據(jù)MLSS濃度，污泥年齡和系統(tǒng)的液壓保持計(jì)算所需的摻混速率(單位為mg/L或kg/d)。
實(shí)施例1現(xiàn)場有四組平行物流(稱為裝置1，2，3和4)，每一組物流都包括主要沉積設(shè)備，曝氣設(shè)備，澄清設(shè)備和污泥返回設(shè)備。因?yàn)樵O(shè)置有污泥返回設(shè)備，所以這些裝置不能獨(dú)立運(yùn)行，但是裝置1和2與裝置3和4可以相互獨(dú)立運(yùn)行，只要這兩組物流的大小和負(fù)載大致相同。裝置1和2作為裝置對比運(yùn)行，其操作條件盡可能接近所有這四種裝置以前的操作條件。裝置1和2不能在同樣的污泥老化下操作，但是可以預(yù)料到這能夠使裝置1和2有效地產(chǎn)生令人滿意的對比效果。測試該假想，結(jié)果證明了其有效性(見下面的討論和圖3)。
使用的具體微粉沸石材料由天然沸石構(gòu)成，這種天然沸石主要是斜發(fā)沸石組合物，其中有少量的石英，絲光沸石，粘土和云母組分，將這種沸石磨碎成25-50μm的中等顆粒；這種組合物在下文稱為“ZELflocc”。
將ZELflocc從倉庫中以漿液的形式移送到摻混點(diǎn)。以每天加入約1.5噸ZELflocc的均勻速度將ZELflocc進(jìn)行均勻摻混。
ZELflocc和生物質(zhì)在污泥返回管線中混合，通過污泥返回物流將該混合物移送到曝氣槽的上游端，并在曝氣槽中與含有要處理的廢物的主要流出物混合。
流經(jīng)曝氣槽后，混合液體從流出物中在四個(gè)澄清器中分離并返回曝氣槽，當(dāng)生物質(zhì)再一次流經(jīng)污泥返回系統(tǒng)時(shí)逐漸加入ZELflocc。
圖3是分別用于對比裝置1和2(十字)與裝置3和4(圓點(diǎn))的作為時(shí)間函數(shù)的30分鐘攪拌沉降量的曲線圖。圖3-6中的垂直虛線表示此時(shí)開始摻混ZELflocc。這些結(jié)果之間的差別一般非常小，因?yàn)檠b置3或4中沉降性的任意改進(jìn)都會導(dǎo)致其污泥老化的增加和MLSS的增加，因此產(chǎn)生相對恒定的30分鐘攪拌沉降值。裝置3和4中開始摻混ZELflocc之前和之后裝置1和2的30分鐘攪拌沉降值基本保持不變這一事實(shí)說明裝置1和2以預(yù)想的方式作為對比用。
圖4也是用于對比裝置1和2(十字)與裝置3和4(圓點(diǎn))的作為時(shí)間函數(shù)的SSVI的曲線圖。開始摻混ZELflocc前，裝置3和4與裝置1和2的SSVL基本相同，摻混后，裝置3和4的SSVL比裝置1和2的SSVL好得多。這種結(jié)果可以解釋為裝置3和4與裝置1和2中得到的沉降值基本相同，但裝置3和4中的MLSS比較高(因?yàn)镾SVI是用沉降值除以MLSS濃度得到的)。
圖5是用于對比裝置1和2(十字)與裝置3和4(圓點(diǎn))的作為時(shí)間函數(shù)的MLSS的曲線圖。雖然幾乎在剛剛開始摻混ZELflocc后裝置3和4中的MLSS就相對于裝置1和2中的MLSS有所升高，但是當(dāng)由ZELflocc造成的生物變化使裝置3和4在增加很大的污泥老化下得到令人滿意的30分鐘沉降值時(shí)，這種差值在1998年6月底以后變得非常大。
圖6是用于對比裝置1和2(十字)與裝置3和4(圓點(diǎn))的作為時(shí)間函數(shù)的流出物中氨含量的曲線圖。雖然裝置1和2中的氨含量在開始時(shí)能保持相對恒定，但是裝置3和4中增加的污泥老化能使流出物中的氨含量降低到很低的水平。當(dāng)裝置1和2中良好的沉降 時(shí)間使污泥老化增加時(shí)，裝置1和2中的氨含量就朝著1999年1月在裝置3和4中得到的那些值降低，但是在隨后當(dāng)污泥老化必須再次降低時(shí)其沉降性很差的時(shí)間內(nèi)該氨含量值不能保持。
使用ZELflocc之前，差的污泥沉降性和不充分的澄清器生產(chǎn)能力限制了裝置能夠運(yùn)行到低于可能連續(xù)硝化值時(shí)的污泥老化。這些結(jié)果說明在一個(gè)裝置里能夠連續(xù)進(jìn)行基本完全的硝化，這在以前是不可能的。
實(shí)施例2在這個(gè)實(shí)施例中，主要關(guān)心的是對濕天氣流量的生產(chǎn)能力，由于裝置是在充分的污泥老化下運(yùn)行，所以能夠滿足現(xiàn)在的和期望的流出物質(zhì)量要求，其質(zhì)量要求包括幾乎全硝化和脫氮，但是其負(fù)載已達(dá)到濕天氣流量造成固體物質(zhì)從澄清器中過分流失的點(diǎn)。
和實(shí)施例1一樣，這些裝置包括許多平行物流，盡管在一個(gè)現(xiàn)場有五個(gè)分開的裝置，但是每一個(gè)物流都是獨(dú)立運(yùn)行的。裝置A和B(二者是相同的)按照實(shí)際條件運(yùn)行，只是裝置A中摻混ZELflocc，而裝置B中不摻混，因此，裝置B作為對比。
為了方便，ZELflocc儲存在石灰倉庫中(可在現(xiàn)場得到)，將其形成漿液，摻混到送往裝置A的物流中。由于所得到的摻混設(shè)備的范圍限制，每天只能摻混一小段時(shí)間(2.5小時(shí)/天)，但每周是7天。(這不同于許多星期六和星期天不工作的現(xiàn)場，因此，每周的摻混次數(shù)是通常要求的7/5倍)。
和實(shí)施例1一樣，加有ZELflocc的生物質(zhì)每天通過反應(yīng)器和澄清器循環(huán)多次，每天加入足量的ZELflocc以補(bǔ)充由于污泥消耗而損失的量，這對于保持系統(tǒng)所需的污泥老化是必須的；因此，ZELflocc的摻混量根據(jù)污泥年齡的變化而調(diào)節(jié)，這些都是必須的。
因?yàn)閾交靂ELflocc的裝置(裝置A)和對比裝置(裝置B)在盡可能相同的條件下運(yùn)行，只是裝置A中摻混了ZELflocc，所以基于二者的沉降量可作出最好的對比，因?yàn)?0％ML時(shí)的沉降值比未稀釋樣品更不易于導(dǎo)致MLSS濃度的變化，所以，圖7所示的結(jié)果是裝置A(實(shí)線)和裝置B(虛線)中20％ML時(shí)的沉降值與開始摻混后以天數(shù)為單位的時(shí)間的關(guān)系。
在裝置A中(使用了ZELflocc)得到的較小值表示其沉降性比裝置B中(對比用)的有改進(jìn)。
在不背離本發(fā)明保護(hù)范圍的情況下可對本發(fā)明作進(jìn)一步的改進(jìn)，這對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是顯而易見的，其性質(zhì)可由上述說明書和附圖來判斷。
權(quán)利要求
1.一種為除去污染物而在反應(yīng)器中對廢水進(jìn)行處理的方法，其包括將所說的廢水和生物質(zhì)混合，所說的生物質(zhì)用于消耗一定量的所說的污染物或吸收所說的污染物；在所說的廢水中摻混一種微粉沸石材料；將所說的沸石材料和所說的生物質(zhì)混合；使固體物質(zhì)從所說的廢水中沉降出來；和將得到的流出物排放出去；其中大部分所說的微粉沸石材料的粒徑小于或等于100μm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所說的沸石材料為天然沸石。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所說的生物質(zhì)包括微生物。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的方法，其中所說的反應(yīng)器由一個(gè)或多個(gè)室組成，該方法包括將生物質(zhì)從一個(gè)室循環(huán)到另一個(gè)室。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的方法，其中所說的生物質(zhì)的一部分是需氧的，缺氧的或厭氧的，或其混合物。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的方法，其中所說的生物質(zhì)的一部分在該方法的部分中是需氧的，缺氧的或厭氧的，或其混合物中的一種而在該方法的其它部分則不是。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的方法，其中所說的微粉材料以干粉形式加入或以漿液形式加入。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的方法，其中所說的微粉材料以勻速加入，或者調(diào)節(jié)其加入速度與廢水流速匹配，或者一次或數(shù)次加入廢物劑量的微粉材料。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的方法，其包括將微粉材料直接摻混到進(jìn)行該工藝的反應(yīng)器中，或者摻混到污泥循環(huán)管線中，或者摻混到反應(yīng)器上游的管道，管子或容器中。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的方法，其包括在靜置期間在反應(yīng)器中或在分離器單元如澄清器中分離所述固體，反應(yīng)器中的內(nèi)容物預(yù)先轉(zhuǎn)移到分離器單元中以便分離。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的方法，其包括對固體物質(zhì)的沉降性進(jìn)行監(jiān)測。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的方法，其包括使生物質(zhì)在反應(yīng)器中保留從約一到兩天，多達(dá)約三十到四十天或更長時(shí)間，有規(guī)律地消耗一定比例的生物質(zhì)以平衡新加入的生物質(zhì)和生長的生物質(zhì)。
13.一種在廢水處理工藝中從廢水中分離固體物質(zhì)的優(yōu)化方法，其包括將多種所說的廢水樣品稀釋成不同的稀釋液以形成多種稀釋樣品；對每一種稀釋樣品測定其未攪拌的污泥體積指數(shù)(SVI)；將這些未攪拌的污泥體積指數(shù)測定值外推到污泥濃度基本是零時(shí)以得到零濃度指數(shù)；將零濃度指數(shù)乘以廢水中的固體物質(zhì)濃度以得到表示廢水質(zhì)量的無單位的參數(shù)；控制該工藝以使該參數(shù)最小化。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所說的參數(shù)是(基礎(chǔ)SVI)×(MLSS/106)的乘積，其中基礎(chǔ)SVI是濃度趨于零時(shí)廢水樣品的SVI[mL/gm]，MLSS是所說的樣品中懸浮固體物質(zhì)的濃度[mg/L]，基礎(chǔ)SVI按下述方法測定·稀釋所說的樣品以得到幾種已知濃度的子樣品，·對每一種所說的子樣品都測定其未攪拌的污泥體積指數(shù)，和·將這些污泥體積指數(shù)測定值外推到基本上是零濃度。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的方法，其中所說的參數(shù)保持為0.50或更低的值。
16.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的方法，其中所說的參數(shù)保持為0.3或更低的值。
17.根據(jù)任一權(quán)利要求13-16所述的方法，其中稀釋是用來自所說工藝中的流出物稀釋。
18.根據(jù)任一權(quán)利要求13-17所述的方法，其中用30分鐘的沉降值測定每一種稀釋樣品的污泥體積指數(shù)。
19.根據(jù)任一權(quán)利要求13-18所述的方法，其包括在測試沉降性時(shí)的時(shí)間遲緩。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其包括在所述時(shí)間遲緩期間在遠(yuǎn)離所說的反應(yīng)器的地方或不在現(xiàn)場測試所說的沉降性，或用自來水而不是用流出物稀釋。
全文摘要
本發(fā)明提供一種為除去污染物而在反應(yīng)器中進(jìn)行廢水處理的方法,該方法包括:將廢水和生物質(zhì)混合,這些生物質(zhì)是用于消耗一定量的污染物或吸收污染物;在廢水中摻混一種微粉沸石材料;將沸石材料和生物質(zhì)混合;使固體物質(zhì)從廢水中沉降出來;將得到的流出物排放出來,其中大部分的微粉沸石材料的粒徑小于或等于100μm。本發(fā)明還提供一種在廢水處理過程中將固體物質(zhì)從廢水中分離出來的優(yōu)化方法,該方法包括:將多種廢水樣品稀釋成不同的稀釋液,以形成多種稀釋樣品;對每一種稀釋樣品都測定未攪拌的污泥體積指數(shù)(SVI);將這些未攪拌的污泥體積指數(shù)測定值外推到污泥濃度基本是零時(shí)以得到零濃度指數(shù);將零濃度指數(shù)乘以廢水中的固體物質(zhì)濃度以得到表示廢水質(zhì)量的無單位的參數(shù);控制該工藝以使該參數(shù)最小化。
文檔編號C02F3/12GK1344230SQ00805183
公開日2002年4月10日 申請日期2000年2月11日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月11日
發(fā)明者利奧尼德·查拉基, 彼得·A·庫克西 申請人:齊奧利特澳大利亞有限公司