申请日2012.12.20
公开(公告)日2014.10.08
摘要
处理工业或城市的废水的处理方法，用于对至少一部分这些废水进行再利用，根据所述废水的处理方法，废水经历以下连续的步骤：在生物反应器(6)中的生物处理;对从生物处理出离的流出物的物理分离(7);继而，在可能的补充处理后，一部分滤液经历纳滤或逆向渗透处理(10)，透过物被送往进行再利用;所述废水的处理方法包括单一纳滤或逆向渗透级(10)，并且，纳滤或逆向渗透级的浓缩物(16)经历氧化步骤(17)，继而被送回生物处理步骤(6)的入口。
权利要求书
1.处理工业或城市的废水的处理方法，用于对至少一部分这些废 水进行再利用，根据所述废水的处理方法，废水经历以下连续的步骤：
-在生物反应器(6)中的生物处理，
-对从生物处理出离的流出物的物理分离(7)，
-继而，在可能的补充处理后，一部分滤液经历纳滤或逆向渗透 处理(10)，透过物被送往进行再利用，
其特征在于，所述废水的处理方法包括单一纳滤或逆向渗透级 (10);并且，纳滤或逆向渗透级的浓缩物经历氧化步骤(17)，继而被 送回生物处理步骤(6)的入口。
2.根据权利要求1所述的废水的处理方法，其特征在于，浓缩物 的氧化步骤(17)包括臭氧化。
3.根据权利要求1或2所述的废水的处理方法，其特征在于，所 述废水的处理方法包括再利用短回路，再利用短回路保证提取(11) 从物理分离步骤(7)出离的流出物的一部分，使这部分的流出物经历 消毒步骤(12)，继而导引该部分的流出物进行再利用，用于对水质要 求不高的服务。
4.根据前述权利要求中任一项所述的废水的处理方法，其特征在 于，所述废水的处理方法在生物处理前包括初级处理步骤(4)，特别 是凝结-絮凝-滗析。
5.根据前述权利要求中任一项所述的废水的处理方法，其特征在 于，流出物的废弃物(14)被调节到最小流量值，能满足法规的参数 要求。
6.处理工业或城市的废水的处理设施，用于至少部分地再利用废 水，这种废水的处理设施包括生物反应器(6)，所述生物反应器的流 出物的出口连接到物理分离部件(7)，物理分离部件的流出物的出口 连接到纳滤或逆向渗透处理设备(10)，该纳滤或逆向渗透处理设备的 透过物的出口(19)连接到用于再利用的消耗单元，其特征在于，纳 滤或逆向渗透处理设备(10)的浓缩物的出口(16)连接到用于氧化 处理的单元(17)的进口，用于氧化处理的单元的出口(18)在回路 上连接到生物反应器(6)的进口。
7.根据权利要求6所述的废水的处理设施，其特征在于，用于氧 化处理的单元(17)是臭氧化单元。
8.根据权利要求6或7所述的废水 的处理设施，其特征在于，物 理分离部件由过滤单元(7)组成，过滤单元(7)的滤液的出口沿短 回路连接到消毒单元(12)，所述消毒单元的出口连接到对水质要求不 高的消耗单元。
9.根据权利要求6到8中任一项所述的废水的处理设施，用于工 业废水的处理，其特征在于，对于一部分(5)污染较低的待处理水而 言，特别是对于容有有毒成分的水而言，所述废水的处理设施在用于 氧化处理的单元(17)中具有直接的入口。
说明书
处理工业或城市废水用于再利用的处理方法和用于实施该方法的设施
技术领域
本发明涉及处理工业或城市废水的处理方法，用于对至少一部分 这些废水进行再利用，根据所述废水的处理方法，废水经历以下连续 的步骤：
-在生物反应器中的生物处理，
-对从生物处理出离的流出物的过滤，
-继而，在可能的补充处理后，一部分滤液经历逆向渗透处理， 透过物被送往进行再利用。
背景技术
废水利用从而在于在用于去除杂质的多个处理后回收残余水，以 重新使用这种水。废水利用执行节约资源的双重目标：废水利用允许 同时通过再利用废水来节约上游的资源，还减少被污染的废弃物的体 量。由于在所涉及的地理区域中存在水资源的数量和质量压力，这种 益处更为重要。
在2000年对天然水的年世界需求量估计约为4000立方千米/年。 这在三类需求不等的用途之间分布：民用(8%)，工业用(22%)和 农业用(70%)。多于1000立方千米/年的民用和工业用废水回到自然 界中，其中80%在工业领域产生和排出(《Water in a changing world》， 联合国世界水发展报告3，2009)。
然而，使废水在处理后回到自然界中仅仅自近30年实施。尽管处 理水平不断进步，对形势的评定仍是严重的。在被污染的废弃物的有 时不可逆的影响下，天然水资源的劣化危及用于可饮用水、民用和工 业用用途和生态系统保持的淡水资源的数量和质量。后果是多重的： 对于人类而言健康风险增大、对生态系统造成损害、需要用新的关联 成本进行补充处理。
根据预判，在社会-经济和环境多重因素的作用下，对水的需求 量到2030年会增加60%以上，主要在于人口增长、经济增长和经济 全球化、和气候变化。
因此，对天然水资源的保护和恢复在大多数工业化国家和某些发 展中国家都是优先的，以允许水的可持续使用。经济刺激如取水成本、 “谁污染谁买单”原则、和越来越严苛的法规义务促使：
-推广先进的处理应用，以控制有机污染废弃物和持久微污染废 弃物;
-开发对城市和工业净化站的流出物的再利用，以在上游节约资 源，同时减少被污染的废弃物的体量。
对这些开发的主要限制是技术-经济层面的。
涉及到废水利用，已实施许多处理技术。所述许多处理技术作为 对常见的净化处理的补充起作用。所述许多处理技术被加以组合以使 处理水平与所期望的为农业用、工业用或城市用的用途相适，同时遵 守法规规定。可以区别出：
-结合机械过滤、或介质过滤、或膜工艺微过滤或超滤，用于层 的浇灌或回灌的消毒的工艺;
-在机械过滤、或介质过滤、或膜工艺微过滤或超滤后，集成逆 向渗透处理或纳滤——跟随或不跟随用于获得优质水：可饮用水、工 业用水的消毒——的工艺。
两类技术允许达到对于再利用而言品质非常好的水质，同时最大 程度限制液态废弃物，和允许趋向零液态废弃物。这一方面是蒸馏或 蒸发和另一方面是逆向渗透。
这些技术允许产生变成去离子的和无有机物质的水。污染集中在 蒸发残余物中或渗透浓缩物中。蒸发残余物或渗透浓缩物作为废料被 排出。蒸发残余物或渗透浓缩物可预先地分别在结晶器中进行处理， 以分离无机物质，或在蒸发器中进行处理，以进一步减小体量。
蒸发产生去除各种物质的冷凝物，仅仅在不存在挥发物质的情况 下是直接地可再利用的。
文献WO200767391强调需要在再利用锅炉水之前在蒸发馏分上 应用高级氧化。蒸发残余物的干燥率高，在60%到80%的范围中。多 种技术是可能的：多效蒸发、多级蒸发、蒸气压缩蒸馏(见例如专利 文献EP 2177478和WO 2005054746)。从理论的角度来看，蒸发原理 是简单的，且易于实施。不过实际上，蒸发应用受到许多限制。这些 限制是：用以蒸发水、用以去除在所蒸发的水中存在的挥发性成分、 用于所述蒸发水的冷凝和冷却、和最后用于所需的对蒸发残余物的各 种其它后续处理所要求的能量高。这也是重要的运行问题，如结垢和 腐蚀。对这些问题的掌控要求分别地对pH进行控制，以避免氢氧化 物盐和碳酸盐的沉淀，和使用耐抗性设备建造材料。这种技术从而在 运行和投资上是昂贵的。能量需求特别地高，从20到40kWh/m3。因 此，蒸发-结晶仍留用于小的液体流量(《Water reuse：Issues， Technologies and Application》，Metcalf&Eddy an AECOM公司， Takashi Asano，Franklin Burton，Harold Leverenz，Ryujiro Tsuchihashi，George Tchobanoglous，Ed.McGraw-Hill，2007-1570 页)。专利文献US2010089740对所要求的前处理的复杂性进行说明。
这对于使逆向渗透在至少两级起作用，或与蒸发相关联的一种技 术是相同的。
逆向渗透是在压力梯度的作用下经过半选择性滤膜通过渗透以液 相进行分离的一种分离方法。逆向渗透允许在浓缩物中分离溶解成分， 所述溶解成分在高级过滤后在水中持续存在。逆向渗透滤膜典型地排 斥多于90%的离子盐，较为困难地排斥非离子有机分子和非常少的溶 解气或不排斥溶解气。逆向渗透的主要应用从而在于脱盐。渗透透过 常见地被使用在水处理上，用于产生可饮用水、对天然水资源进行回 灌、提供冷却塔补给水或高压锅炉水。逆向渗透的性能取决于要处理 的水的特征、所使用的滤膜类型和运行条件(《Memento Technique de l'Eau》，Degrémont，Ed.Lavoisier，2005-1928页)。所产生的浓缩 物占所处理的容量的5到25%。因出于淀积和渗透压力的原因，滤膜 流通量被减小，其容量更大。减小所产生的容量需要增大操作压力。 因此，能量需求高(2到4kWh/m3)。含盐和其它污染物很多的浓缩物 的结果是成问题的。在文献中描述过许多系统用以处理渗透浓缩物， 直到获得固态废物和接近零废弃物。文献EP1982958提出一种零废弃 式半咸水或工业水的成套处理设备，所述设备基于具有双级逆向渗透 的脱盐工艺。主要的选择方案与热处理、蒸发-结晶相关，这增加脱 盐的投资成本、运行的难度和能量需求。
同样，这类再利用工艺的应用开发由于运行棘手和成本经常非常 昂贵仍是受限的。
发明内容
本发明的目的特别是在于提供一种废水处理工艺，用于前文定义 类型的再利用，所述处理工艺允许以可接受的运行成本，产生品质符 合城市或工业用途的水，同时减少废弃物的流量，和保持废弃物的质 量在可接受的水平，用以回到自然界中。
根据本发明，前文定义类型的废水处理工艺，其特征在于，所述 处理工艺包括单一纳滤或逆向渗透级;并且，纳滤或逆向渗透级的浓 缩物经历氧化步骤，继而被送回生物处理步骤的入口。
优选地，浓缩物的氧化处理包括臭氧化。
本发明的新颖之处因此在于以回路集成水分离技术和污染降解技 术：
-通过纳滤或逆向渗透，水被分离出不溶解的和溶解的污染物;
-有机污染和浓缩营养物通过生物和化学途径进行转化和被连续 去除。
逆向渗透透过物具有良好的质量，以使得其可被使用于重要用途： 以矿物水品质对锅炉管路和空气冷却塔进行补给或工业工艺用水，生 产可饮用水。
有利地，所述方法包括再利用短回路，再利用短回路保证提取从 过滤步骤出离的滤液的一部分，使这部分的滤液经历消毒步骤，继而 导引该部分的滤液进行再利用，用于在工业或城市区域中对水质要求 不高的服务。
处理工艺可在生物反应器的生物处理前包括初级处理步骤，特别 是凝结-絮凝、除油、倾析。
所述处理工艺还在生物处理后包括通过各种已知的技术，如膜工 艺过滤或滤料过滤、浮选、层状倾析，分离不溶解的微粒的分离步骤。 分离单元的流出物的出口根据短回路可连接到消毒单元，所述消毒单 元的出口连接到对水质要求不高的消耗单元。
所产生的流出物的废弃物被调节到最小流量值，这能够满足对于 就有机污染物、营养物和盐分而言的废弃物品质的规定要求。
本发明同时涉及处理工业或城市废水的处理设施，用于至少部分 地根据更为复杂的长回路再利用废水，这种设施如同再利用短回路那 样包括生物反应器，所述生物反应器的流出物的出口连接到微粒的物 理分离部件。流出的流出物在这里连接到纳滤或逆向渗透处理设备。 上游的预处理允许控制渗透滤膜的堵塞。在渗透浓缩物中存在可溶解 的和非可生物降解的污染。这种污染可由有机物质和盐分组成。再利 用长回路的特征在于，纳滤或逆向渗透处理设备的浓缩物的出口连接 到用于氧化处理的单元的进口，用于氧化处理的单元的出口在回路上 连接到生物反应器的进口。
用于氧化处理的单元有利地是臭氧化单元。
在工业废水的情形下，对于容纳对于生物降解方法而言有害的有 毒成分的一部分待处理的水，特别是对于排污水，废水的处理设施可 具有在用于氧化处理的单元中的直接入口。
在城市废水的情形下，从纳滤或逆向渗透单元出离的滤液可经历 调节处理，特别是通过在分配前跟随有消毒的矿化，用于再利用成可 饮用水。
其它的技术可使该基础方案变完整，以进行后续的废弃物脱盐。
