申请日2012.07.19
公开(公告)日2014.05.14
IPC分类号C02F3/12; C02F3/28; C02F3/30; C02F11/02; C02F9/04; C02F9/14; C02F9/02
摘要
本发明涉及一种改善活性污泥法中废水处理的效率和稳定性的方法，其利用天然矿物质的混合物作为固体添加剂，所述固体添加剂用作污泥载体。
权利要求书
1.一种用于废水处理的方法，包括：
a)制成包括至少一种固体矿物添加剂和微生物的高密度污泥 (HDS);
b)在活性污泥池中将废水暴露于步骤(a)的所述HDS，并搅动 所述废水和HDS以产生已处理废水、普通活性污泥和HDS的混合物; 和
c)将HDS从步骤(b)的所述混合物中分离，以便在所述废水处 理法中再次使用。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤(a)包括：
d)在处理池中将至少一种固体矿物添加剂和水混合以形成混合 物;
e)将步骤(d)中的所述混合物引入培养池中，所述培养池具有 从活性污泥池获得的包括微生物、废水和有机废物的等分部分的混合 液;
f)通过使步骤(e)中的所述混合物和所述混合液通气而搅动， 使得所述微生物降解所述有机废物，从而形成所述HDS。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述步骤(b)包括：
g)将步骤(a)的所述HDS引入步骤(e)中所用的所述活性污 泥池;
h)通过使所述活性污泥池中的所述废水和所述HDS通气而搅动 一段时间，使得所述微生物降解所述有机废物，并使得所述HDS结 合所述废物中的溶解和悬浮的固体——如果存在，从而生成已处理废 水、普通活性污泥(NAS)和HDS的混合物。
4.根据权利要求1-3中任一所述的方法，其中所述步骤(c)包 括：
i)将所述已处理废水从步骤(h)的所述混合物中分离;
j)根据密度或尺寸将所述HDS从步骤(i)的NAS中分离;和
k)将至少一部分从步骤(j)分离的所述HDS传输至步骤(d) 的所述处理池中。
5.一种用于废水处理的方法，包括：
a)在处理池中将至少一种固体矿物添加剂和水混合以形成混合 物;
b)将步骤(a)中的所述混合物引入培养池中，所述培养池具有 从活性污泥池获得的包括微生物、废水和有机废物的等分部分的混合 液;
c)通过使步骤(b)中的所述混合物和所述混合液通气而搅动， 使得所述微生物降解所述有机废物，从而形成高密度污泥(HDS);
d)将步骤(c)的所述HDS引入步骤(b)中所用的所述活性污 泥池;
e)通过使所述活性污泥池中的所述废水和所述HDS通气而搅动 一段时间，使得所述微生物降解所述有机废物，并使得所述HDS结 合所述废物中的溶解和悬浮的固体——如果存在，从而生成已处理废 水、普通活性污泥(NAS)和HDS的混合物;
f)将所述已处理废水从步骤(e)产生的所述混合物中分离;
g)根据密度或尺寸将所述HDS从步骤(f)的NAS中分离;和
h)将至少一部分从步骤(g)分离的HDS传输至步骤(a)的所 述处理池中。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括：
i)在步骤(c)中HDS的形成或在步骤(d)中废水的降解不充 分的情况下，向所述培养池中加入有效量的含有能够降解有机废物的 菌株的可存活微生物菌剂。
7.根据权利要求4或5所述的方法，其中根据密度或尺寸将所述 HDS从所述NAS中分离发生在密度分选分离装置或者尺寸分选分离 装置中。
8.根据权利要求1-7中任一所述的方法，其中所述至少一种固 体矿物添加剂选自凹凸棒土、膨润土、硅藻土、蒙脱石、珍珠岩、细 碧岩、蛭石、沸石、滑石、高岭石、纳长石、奥长石、倍长石、钙长 石、橄榄石、顽辉石、透辉石、角闪石和多孔硅酸盐矿物或其组合。
9.根据权利要求4所述的方法，其中当处理的所述废水包括高浓 度的有毒离子时，不执行步骤(j)和(k)。
10.根据权利要求5所述的方法，其中当处理的所述废水包括高 浓度的有毒离子时，不执行步骤(g)和(h)。
11.根据权利要求2或5所述的方法，其中所述通气使得需氧微 生物在所述添加剂的多孔结构内部和所述添加剂的表面上生长以形 成HDS簇。
12.根据权利要求7所述的方法，其中所述尺寸分选分离装置是 回转筛。
13.根据权利要求7所述的方法，其中所述尺寸分选分离装置是 离心分离机。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述离心分离机使已处理 废水、普通活性污泥和高密度污泥分别流向各自的出口，其中每个出 口位于不同的高度。
15.根据权利要求1-14其中任一所述的方法，其中在进入所述 活性污泥池之前对所述废水进行均衡。
16.根据权利要求1-15其中任一所述的方法，其中在用于所述 方法之前，用水清洗所述至少一种固体矿物添加剂，以溶解和除去水 溶性污染物。
说明书
在活性污泥法中利用天然固体添加剂的废水处理
相关申请(一个或多个)
本发明要求2011年7月19日提交的美国临时申请号No.61/509， 147的优先权。以上申请(一个或多个)的整个教导在此通过引用全 文并入。
背景技术
活性污泥法(activated sludge process)是世界上广泛应用的废水 处理法。在该方法中，初级处理的污水或废水暴露于空气或氧气以及 微生物，空气或氧气以及微生物将废水中溶解或悬浮的有机内容物 (organic content)降解和消耗。[1]并且，活性污泥法用于废水的脱 氮作用、磷酸盐去除、重金属去除和除气作用。
活性污泥法的效率部分取决于沉降池(settling tank)中混合液的 污泥与已处理水之间具有良好的分离。一些研究在活性污泥法中利用 添加剂并检查其效果。例如，添加滑石使污泥变重(weight)，改善 其沉淀并降低污泥沉降体积(settling volume)。但是，该积极效果是 非常短暂的，因此要求反复地加入非常大量的滑石(最高100%的混 合液悬浮固体(MLSS)浓度)。这种做法的缺点是污泥在沉降池中 分离之后干物质的量大量增加。对于该方法的改进在于多组分添加剂 的配方，所述多组分添加剂包含滑石、季铵盐、和合成聚合物——一 种具有更长期效果的辅助污泥沉淀的试剂。[2]
还利用含有硅藻土的活性污泥系统与普通的活性污泥系统对比， 观察增强的污泥沉降——一个有助于在含有硅藻土的方法中获得更 大生物量的因素。但是，发现硅藻土颗粒对于废水中溶解或悬浮的有 机物具有相对较低吸收能力。采用显微照相证据，可以确定硅藻土用 作污泥微生物的载体，使废水的有机成分的生物降解得以实现。[3]
已经相对于垃圾渗滤液处理中的氨氧化成亚硝酸盐，以高负荷检 验矿物质膨润土。[4]对于在活性污泥法中加入沸石的进一步研究证 明，这些矿物质对于增强的生物除磷[5]和重金属去除[6]等应用具有 一些前景。
发明内容
本发明涉及一种改善活性污泥法中废水处理的效率和稳定性的 方法，其利用一种或多种天然矿物作为用作污泥载体的固体添加剂。
本发明披露了一种用于废水处理的方法，包括：
a)制成包括至少一种固体矿物添加剂和微生物的高密度污泥 (HDS);
b)在活性污泥池中将废水暴露于步骤(a)的HDS，并搅动所述 废水和HDS以产生已处理废水、普通活性污泥和HDS的混合物;和
c)将HDS从步骤(b)的混合物中分离，以便在废水处理法中 再次使用。
在另一个实施方式中，所述用于废水处理的方法包括：
a)在处理池(handling tank)中将至少一种固体矿物添加剂和水 混合以形成混合物;
b)将步骤(a)中的混合物引入培养池(culturing tank)中，所 述培养池具有从活性污泥池获得的包括微生物、废水和有机废物的等 分部分的混合液;
c)通过使步骤(b)中的所述混合物和所述混合液通气而搅动， 使得所述微生物降解所述有机废物，从而形成高密度污泥(HDS);
d)将步骤(c)的HDS引入步骤(b)中所用的活性污泥池;
e)通过使所述活性污泥池中的废水和HDS通气而搅动一段时间， 使得所述微生物降解所述有机废物，并使得所述HDS结合(bind)废 物中的溶解和悬浮的固体——如果存在，从而生成已处理废水、普通 活性污泥(NAS)和HDS的混合物;
f)将所述已处理废水从步骤(e)产生的所述混合物中分离;
g)根据密度或尺寸将HDS从步骤(f)的NAS中分离;和
h)将至少一部分从步骤(g)分离的HDS传输至步骤(a)的处 理池中。
在本发明的一些实施方式中，所述方法还包括：
i)在步骤(c)中HDS的形成或在步骤(d)中废水的降解不充 分的情况下，向所述培养池中加入有效量的含有能够降解有机废物的 菌株(strain)的可存活微生物菌剂。
在本发明的进一步的实施方式中，当所述废水包括高浓度的有毒 离子时，不执行步骤(g)和(h)。在本发明的一些实施方式中，在 进入活性污泥池之前对废水进行均衡。步骤(c)的通气使得需氧微 生物能够在添加剂的多孔结构内部和表面上生长。
在本发明中，固体矿物添加剂选自凹凸棒土、膨润土、硅藻土、 蒙脱石、珍珠岩、细碧岩、蛭石、沸石、滑石、高岭石、纳长石、奥 长石、倍长石、钙长石、橄榄石、顽辉石、透辉石、角闪石和多孔硅 酸盐矿物或其组合。在本发明的一些实施方式中，用水清洗所述固体 矿物添加剂以溶解和除去水溶性污染物。
在本发明中，将HDS从步骤(f)的NAS中分离发生在密度分选 分离装置或者尺寸分选分离装置中。
在本发明的示例性实施方式中，所述密度分选分离装置是离心分 离机，其中已处理废水、普通活性污泥和高密度污泥分别流向各自的 出口，其中每个出口位于不同的高度。
在本发明的一些实施方式中，所述尺寸分选分离装置是回转筛 (rotating sieve)。
本发明描述的方法有助于克服利用活性污泥法对市政和工业废 水进行处理的废水处理的低效率的缺点，特别是当有机负荷高、当水 质量和操作参数变化显著以及当存在有毒离子例如重金属离子的时 候。
与传统工艺相比，本发明的改进型活性污泥法在废水处理中以有 效、低成本和新颖的方式利用天然添加剂。本发明的方法可以使用一 种或多种具有可选粒度和孔隙度的添加剂，这与传统工艺相比是更多 用途和新颖的。所有这些优点提供了采用添加剂处理和培养高密度污 泥的改进方法。
