申请日2001.04.18
公开(公告)日2006.01.18
IPC分类号B01D24/30; C02F9/00; B01D37/00
摘要
一种用于处理水/污水的系统包括两个连续操作的粒状介质过滤器，所述两个过滤器串联操作。将要处理的水/污水作为流入液引入第一粒状介质过滤器并在其内进行处理。产生处理、加工后的水/污水或流出物，同时产生包含从第一粒状介质过滤器的粒状介质过滤层中所分离的杂质的第一排弃物，将它们从第一粒状介质过滤器中排出。在第二连续操作的粒状介质过滤器内对来自第一粒状介质过滤器的流出物进行进一步地过滤，从而第二粒状介质过滤器的流出物是净化的水，来自第二粒状介质过滤器的第二排弃物包含从第二粒状介质过滤器的粒状介质过滤层中所分离的杂质。为了减少第一和第二排弃物内的污染物，利用重力分离、薄膜渗透作用、两阶段或多阶段过滤或过滤或上述方式的组合，对分别从第一和第二连续操作的粒状介质过滤器所排放的第一和第二排弃水进行分离处理，从而产生满足质量标准的清洁的水和污泥，利用适当的卫生手段，对所述污泥进行消毒和/或脱水和处理。此外，可以添加用于凝结作用和/或絮凝作用的化学药品。要处理的液体可以经历消毒处理和/或机械、生物和/或化学处理。
权利要求书
1.一种处理水或污水的方法包括：
将所述水或污水作为第一流入液输送到连续操作的第一砂滤器;
在所述第一砂滤器内处理所述第一流入液，产生第一流出物和第 一排弃物;
将所述第一流出物作为第二流入液输送到连续操作的第二砂滤 器，该第二砂滤器与连续操作的第一砂滤器串连;
在所述第二砂滤器内处理所述第二流入液，产生第二流出物和第 二排弃物;
对所述第一和第二排弃物进行处理，从所述第一和第二排弃物中 产生具有所期望质量的处理后的液体和包含杂质的浓缩物，所述浓缩 物具有充分低的体积，从而可以用一种实用方式销毁所述杂质或使之 无害;
使用分离处理设备对所述第一和第二排弃物进行处理。
2.一种根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述第一和第二 砂滤器中的每一个是连续向上流动的砂滤器。
3.一种根据权利要求1所述方法，其特征在于：在所述第一和第 二砂滤器中，使用砂子作为过滤介质。
4.一种根据权利要求1所述方法，其特征在于：在所述第一砂滤 器中所使用的过滤介质的密度比在所述第二砂滤器中所使用的过滤介 质的密度低。
5.一种根据权利要求1所述方法，其特征在于：在所述第一砂滤 器中，使用砂子作为过滤介质，在所述第二砂滤器中，使用石榴石作 为过滤介质。
6.一种根据权利要求1所述方法，其特征在于：在所述第一砂滤 器中的砂的颗粒尺寸大于在所述第二砂滤器中的砂的颗粒尺寸。
7.一种根据权利要求1所述方法，其特征在于：在液体进入所述 第一砂滤器之前，对要被处理的液体进行消毒，在液体进入所述第二 砂滤器之前，对液体进行消毒，在处理排弃物之前，对排弃物进行消 毒，随着液体从所述第二砂滤器中被排出，对所述液体进行消毒和/或 对所述处理后的液体进行消毒，和/或在所述浓缩物被处理之后，对浓 缩物进行消毒。
8.一种根据权利要求7所述方法，其特征在于：使用氯气或氯化 合物、臭氧或氧化合物和/或紫外光灯进行消毒。
9.一种根据权利要求1所述方法，其特征在于：在将所述第一流 入液输送到所述第一砂滤器之前，将凝结作用和/或絮凝作用化学药品 添加到所述第一流入液内，和/或在将所述第二流入液输送到所述第二 砂滤器之前，将凝结作用和/或絮凝作用化学药品添加到所述第二流入 液内。
10.一种根据权利要求1所述方法，其特征在于：在输送要被处 理的所述第一排弃物之前，将凝结作用和/或絮凝作用化学药品添加到 所述第一排弃物内，和/或在输送要被处理的所述第二排弃物之前，将 凝结作用和/或絮凝作用化学药品添加到所述第二排弃物内。
11.一种根据权利要求1所述方法，其特征在于：利用重力分离、 过滤、两阶段或多阶段过滤和/或薄膜渗透作用，对所述第一和第二排 弃物进行处理。
12.一种根据权利要求11所述方法，其特征在于：来自重力分离 的排放物经历薄膜渗透、两阶段过滤或多阶段过滤。
13.一种根据权利要求11所述方法，其特征在于：对过滤后的排 放物进行薄膜渗透。
14.一种根据权利要求1所述方法，其特征在于：在所述第一流 入液进入所述第一砂滤器之前，将处理后的液体输送到第一流入液内。
15.一种根据权利要求14所述方法，其特征在于：在所述第一流 入液被输送到所述第一砂滤器之前，将凝结作用和/或絮凝作用化学药 品添加到所述第一流入液内，在添加所述凝结作用和/或絮凝作用化学 药品之前，将所述处理后的液体输送到所述第一流入液内。
16.一种根据权利要求1所述方法，其特征在于：对所述处理所 产生的污泥进行进一步地处理，从而所述污泥被稠化和/或脱水。
17.一种根据权利要求16所述方法，其特征在于：在所述第一和 第二排弃物被进一步处理之前，从所述被进一步处理的污泥中所排出 的污泥排弃物与所述第一和第二排弃物结合。
18.一种根据权利要求16所述方法，其特征在于：在所述第一流 入液进入所述第一砂滤器之前，从所述被进一步处理的污泥中所排出 的污泥排弃水被输送到所述第一流入液内。
19.一种根据权利要求18所述方法，其特征在于：在所述第一流 入液被输送到所述第一砂滤器之前，将凝结作用和/或絮凝作用化学药 品添加到所述第一流入液内，在添加所述凝结作用和/或絮凝作用化学 药品之前，将所述污泥排弃水输送到所述第一流入液内。
20.一种根据权利要求1所述方法，其特征在于：对所述浓缩物 进行消毒。
21.一种水或污水处理系统包括：
一连续操作的第一砂滤器，具有一入口，用于接收作为要在过滤 器内进行处理的水或污水的第一流入液，从而产生从第一出口流出的 第一流出物和从第一排弃口排放的第一排弃物;
一连续操作的第二砂滤器，该第二砂滤器与连续操作的第一砂滤 器串连，第二砂滤器具有连接到所述第一出口的第二入口，从而所述 第一流出物作为要处理的第二流入液而被所述第二砂滤器所接收，从 而产生从第二出口流出的第二流出物和从第二排弃口排放的第二排弃 物;
一分离处理设备，具有一连接到所述第一和第二排弃口的入口， 用于处理所述第一和第二排弃物，从所述第一和第二排弃物产生具有 所期望质量的处理后的液体和包含杂质的浓缩物，所述浓缩物具有足 够低的体积，从而可以用一种实用方式销毁所述杂质或使之无害。
22.一种根据权利要求21所述系统，其特征在于：所述第一和第 二砂滤器中的每一个是连续向上流动的砂滤器。
23.一种根据权利要求21所述系统，其特征在于：在所述第一和 第二砂滤器中，使用砂子作为过滤介质。
24.一种根据权利要求21所述系统，其特征在于：在所述第一砂 滤器中，使用砂子作为过滤介质，在所述第二砂滤器中，使用石榴石 作为过滤介质。
25.一种根据权利要求21所述系统，其特征在于：在所述第一砂 滤器中所使用的过滤介质的密度比在所述第二砂滤器中所使用的过滤 介质的密度低。
26.一种根据权利要求21所述系统，其特征在于：在所述第一和 第二砂滤器中，使用微粒过滤介质，在所述第一砂滤器中的微粒过滤 介质的粒子尺寸大于在所述第二砂滤器中的微粒过滤介质的粒子尺 寸。
27.一种根据权利要求21所述系统，其特征在于：从所述分离处 理设备中产生污泥，包括一连接到所述分离处理设备的污泥处理设备， 在所述污泥处理设备中，所述污泥被稠化或脱水。
28.一种根据权利要求27所述系统，其特征在于：在所述第一和 第二排弃物进入所述分离处理设备之前，从所述污泥处理设备中所产 生的污泥排弃水被输送到所述第一和第二排弃物。
29.一种根据权利要求27所述系统，其特征在于：在所述第一流 入液进入所述第一砂滤器之前，从所述污泥处理设备中所排出的污泥 排弃水被输送到所述第一流入液内。
30.一种根据权利要求29所述系统，其特征在于：包括在所述第 一流入液被输送到所述第一砂滤器之前将凝结作用和/或絮凝作用化学 药品添加到所述第一流入液内的手段，在添加所述凝结作用和/或絮凝 作用化学药品之前，将所述污泥排弃物输送到所述第一流入液内。
31.一种根据权利要求21所述系统，其特征在于包括消毒手段， 在所述第一流入液进入所述第一砂滤器之前，对所述第一流入液进行 消毒，在所述第二流入液进入所述第二砂滤器之前，对所述第二流入 液进行消毒，在所述第一和第二排弃物在所述分离处理设备内被处理 之前，对第一和第二排弃物进行消毒，当所述第二流出物从所述第二 砂滤器中流出时，对所述第二流出物进行消毒，和/或对所述处理后的 液体进行消毒，和/或在所述浓缩物在所述分离处理设备内被处理之后 对所述浓缩物进行消毒。
32.一种根据权利要求31所述系统，其特征在于：所述消毒手段 包括使用氯气或氯化合物、臭氧或氧化合物和/或紫外光灯进行消毒。
33.一种根据权利要求21所述系统，其特征在于：包括在将所述 第一流入液输送到所述第一砂滤器之前将凝结作用和/或絮凝作用化学 药品添加到所述第一流入液内的手段，和/或在将所述第二流入液输送 到所述第二砂滤器之前将凝结作用和/或絮凝作用化学药品添加到所述 第二流入液内的手段。
34.一种根据权利要求21所述系统，其特征在于：包括在将所述 第一排弃物输送到所述分离处理设备之前将凝结作用和/或絮凝作用化 学药品添加到所述第一排弃物内的手段，和/或在将所述第二排弃物输 送到所述分离处理设备之前将凝结作用和/或絮凝作用化学药品添加到 所述第二排弃物内的手段。
35.一种根据权利要求21所述系统，其特征在于：所述分离处理 设备是重力分离装置、过滤装置、两阶段或多阶段过滤装置和/或薄膜 渗透装置。
36.一种根据权利要求35所述系统，其特征在于：将重力分离装 置的排放物输送到一薄膜渗透装置、一两阶段或多阶段过滤装置或一 过滤装置。
37.一种根据权利要求35所述系统，其特征在于：将过滤装置的 排放物输送到一薄膜渗透装置。
38.一种根据权利要求21所述系统，其特征在于：在所述第一流 入液进入所述第一砂滤器之前，将所述处理后的液体与所述第一流入 液混合。
39.一种根据权利要求38所述系统，其特征在于：包括在将所述 第一流入液输送到所述第一砂滤器之前将凝结作用和/或絮凝作用化学 药品添加到所述第一流入液内的手段，其中在添加所述凝结作用和/或 絮凝作用化学药品之前，将所述处理后的液体与所述第一流入液混合。
40.一种根据权利要求21所述系统，其特征在于：包括消灭所述 浓缩物内的病菌的手段。
说明书
水/污水处理设备和方法
1发明领域
本发明涉及水/污水处理，具体地说涉及一种新的和改善的方法和 设备，用于从水/污水中清除杂杂质/污染物，分离处理来自两阶段连 续地操作粒状介质过滤系统的每个阶段的排弃物。
2发明背景
与市政和许多工业水处理系统有关，需要对水/污水进行净化。例 如一种这样的系统可以是一种饮用水系统，其中用地表水生产饮用 水，另一种系统可以是市政污水处理系统，其中需要对污水进行处理， 从而处理后的污水被排放或在工业生产中重新使用或用于灌溉和类似 目的。为了使这种处理后的水可以被使用，需要从水/污水中清除病原 体、原生动物、磷和别的污染物。此外，需要从水/污水中清除有机体， 例如Cryptosporidium和贾第鞭毛虫和它们的卵囊和/或胞。
在这种净化工序中，水/污水经受沉淀和/或絮凝作用。在这种领 域中，常规的化学净化可以包括一或多个絮凝作用罐，在所述罐中， 用搅拌器或搅拌机对水/污水进行搅拌。此后，添加适当的化学药品之 后，水/污水通过一或多个沉淀池。常规化学净化工序的一个缺陷是要 求大面积的絮凝作用罐和沉淀池。常规化学净化工序的另一个缺陷是 需要将水保持在絮凝作用罐和沉淀池中很长时间。
在化学净化工序中单独使用絮凝作用罐和沉淀池不能典型地导致 足够高纯度的适合于多种用途的水。用适当紧密的隔膜所进行的薄膜 渗透作用可以被用于获得更高程度的净化，这种过滤膜非常昂贵并具 有别的缺点。另一方面，可以在净化工序的末期设置粒状介质过滤器 例如砂滤器，增加被处理的水的纯度。在这种砂滤器中的沙子必须是 干净的。在一些这种的过滤器中，通过在频繁的时间间隔对沙子进行 反洗，使所述沙子清洁。为了避免终止净化过程，必须至少提供两个 砂滤器，一个被使用，另一个被反洗。
如果使用美国专利US4,126,546和US4,197,201所介绍的连续操 作类型的砂滤器，可以避免使用两个不同的、单独操作的砂滤器。在 这种砂滤器中，在过滤器操作期间，对过滤层连续进行清洗。在这点 上，将肮脏的沙子从过滤层中取走、清洗，将清洗后的沙子返回到过 滤层上的干净的部分。用此方式，不必使过滤器停止工作而进行反洗。 美国专利US4,246,102介绍了一种类似的连续操作砂滤器。在该专利 中，在砂滤器内被处理之前，用化学药品对液体进行处理。
在这些专利的砂滤器中，将液体引入过滤层的底部。通过向下运 动的过滤层，过滤向上发生。此时如美国专利US4,246,102所介绍的 那样，砂滤器与被添加的化学药品一起操作，从而在过滤处理期间， 发生沉淀/凝结和/或絮凝。来料中的大多数悬浮的固体在靠近送料高 度处被分离，导致最肮脏的沙子位于过滤器的底部。通过一气升泵， 过滤层保持缓慢地向下运动，所述气升泵从靠近过滤罐底部的位置将 肮脏的沙子移走。在气升泵中，利用泵中的气泡的作用，沙子经历彻 底的机械搅拌，从而脏物与沙粒分离。在靠近气升泵上部的洗砂机内， 将被分离的脏物从沙子中冲洗掉，洗砂机围绕气升泵上部同心地设 置。清洁的沙子返回过滤层的上部。排弃水连续地离开洗砂机并从砂 滤器中被排放出去，同时滤出液作为溢流而离开砂滤器。
如美国专利US4,246,102所介绍的那样，与化学处理一起使用这 种连续操作的砂滤器能够将在净化工序中保留的液体的体积减少到普 通处理所需要的液体体积的十分之一。从而这个步骤所需要的面积被 减少，加快了通过净化步骤的液体的速率。此外，与使用絮凝作用罐 和沉淀池的普通技巧所获得的纯度相比，能够获得更高的纯度。更先 进的是，连续地对微粒过滤介质进行清洗并使之返回过滤层，从而过 滤介质可以接受一种相当脏的液体和/或包含相当多的沉淀物，而无须 为了反洗目的而中断过滤层的操作。
为了进一步增加利用这种砂滤器所处理的水的纯度，两个连续操 作的砂滤器可以串联操作，离开第一砂滤器的过滤液进入第二砂滤 器。这种串联砂滤器已经在欧洲(例如在荷兰、丹麦和Lairg，苏格兰) 成功地操作。然而这些过滤器的排弃物的数量和所述排弃物内的杂质 的数量使得处置所述排弃物很困难并且成本高昂。
美国专利US5,843,308介绍了另一种污水管理系统的示例，其 中，使用了美国专利US4,126,546、US4,197,201和US4,246,102所介 绍类型的砂滤器。这个系统包括两个美国专利US4,126,546、 US4,197,201所介绍类型的连续操作砂滤器，并使用美国专利 US4,246,102所介绍的直接过滤类型。根据美国专利US5,843,308， 砂滤器串联操作操作，以便消除或基本减少磷、病原体和原生动物(例 如Cryptosporidium和贾第鞭毛虫)。与上述串联使用这种砂滤器的 欧洲系统不同，第二砂滤器的排弃水返回到第一砂滤器的流入液内， 仅仅第一砂滤器的排弃水被直接废弃。正是第二砂滤器的排弃物重新 循环返回到第一砂滤器内，美国专利US5,843,308宣称利用众所周知 的串联使用两个连续操作的砂滤器的操作方法，解决了分离上述污染 物的问题。然而美国专利US5,843,308所介绍的系统没有实际提供一 种串联砂滤器的操作方案，并且产生了新的和可能更严重的问题。在 任何一个这种砂滤器中，来自被处理水的污染物被浓缩在要被废弃的 排弃物中(可能大约在20倍左右)。从而，每个砂滤器的排弃物具有 更高程度的污染物，事实上，排弃物内的污染物的浓缩度很高。鉴于 这样的事实，即絮状物碎片很难从没有更新沉淀和/或絮凝作用的排弃 物中分离，包含这种污染物的第二砂滤器的排弃物内部重新循环到第 一砂滤器的入口导致浓缩后的污染物返回第一砂滤器。即随着它离开 第二砂滤器，增加而不是减少了污染物留在处理后的水中的机会。此 外美国专利US5,843,308介绍，在将絮凝剂添加到要被处理的水/污水 中的位置的下游，来自第二砂滤器的排弃物再循环进入第一砂滤器。 来自砂滤器的再循环排弃物不经历增强污染物在第一砂滤器中分离机 会的重新的凝聚作用和/或絮凝作用。美国专利US5,843,308也介绍， 优选的絮凝剂是聚铝硅酸硫酸盐(PASS)。然而这种类型的絮凝剂反应 很快，立即发生絮凝作用，在将第二砂滤器的排弃物重新循环或重新引 入第一砂滤器之前，在提供到第一砂滤器的要被处理的水/污水的凝聚 作用和/或絮凝作用被完成。
通常在一种类似于美国专利US5,843,308所介绍的系统中，从两 阶段分离设备分离出污染物，在第二阶段所分离的污染物返回第一阶 段，增加了在实际生活操作条件下污染物的突破和增加的危险。事实 上，美国专利US5,843,308所介绍系统的可靠性是这样的，即可能必 须提供一包含两个附加的过滤步骤的安全系统，该安全系统与所述专 利中所提议的那些系统串联，确保分离将是可靠的。
因此本发明的一个目的是提供一种新的和改进的用于水/污水处 理的方法和设备。
本发明的另一个目的是提供一种新的和改进的用于水/污水处理 的方法和设备，以便从被处理的水/污水中清除污染物，例如病原体、 原生动物、磷和腐殖土，然后分离处理那些污染物。
本发明的另一个目的是提供一种新的和改进的用于水/污水处理 的方法和设备，其中，从一对串联的连续操作的粒状介质过滤器例如 砂滤器内的水/污水中分离出杂质/污染物，两个连续操作的粒状介质 过滤器中的每个过滤器的排弃物被分离处理。
本发明的另一个目的是提供一种新的和改进的用于水/污水处理 的方法和设备，以便从被处理的水/污水中清除污染物，然后利用重力 分离或薄膜渗透或过滤或上述方式的组合，对那些污染物进行分离处 理，以便生产具有所期望质量的处理后的水和一种包含杂质的浓缩 物，所述浓缩物具有很小的体积，用于实际毁灭从水/污水中所排放的 有害物质或使之无害。
发明概述
根据本发明这些和许多别的目的，一种用于处理水或污水的处理 系统包括两个连续操作的粒状介质过滤器，例如砂滤器，它们串联操 作。第一和第二粒状介质过滤器可以具有不同类型和规格的过滤介 质。此外，可以添加用于凝结作用和/或絮凝作用的化学药品，要处理 的液体可以经历消毒处理和/或机械、生物和/或化学处理。要处理的 水/污水作为一种流入液进入第一粒状介质过滤器。在第一粒状介质过 滤器，对水/污水进行处理，从而产生处理、加工后的水/污水或流出 物，从第一粒状介质过滤器的过滤层中分离的杂质作为第一排弃物从 第一粒状介质过滤器中被排放。对第一粒状介质过滤器的流出物在第 二连续操作的粒状介质过滤器中进行进一步地处理，从而第二粒状介 质过滤器的流出物是净化的水，从第二粒状介质过滤器的过滤层中分 离的杂质作为第二排弃物从第二粒状介质过滤器中被排放。为了减少 第一和第二排弃物中的污染物，将分别从连续操作的第一和第二粒状 介质过滤器中所排放的第一和第二排弃水引入一分离处理设备。在这 种分离处理设备中，从在第一和第二串联粒状介质过滤器中处理的水/ 污水中所分离的污染物经历更新处理和/或分离处理，最终产生作为它 的产品的满足质量标准的水和利用适当的卫生措施(例如杀菌)已经 被脱水和/或加工的污泥。第一和第二排弃水的分离处理可能重力分 离、薄膜渗透、两阶段或多阶段过滤或过滤或上述方式的组合。在此 方面，可以对从第一和第二排弃水所形成的污泥进行处理，将这种有 害物质转换成无害物质和/或利用适当的卫生措施(例如杀菌)对污泥 进行脱水和加工。
