申请日2009.02.02
公开(公告)日2011.02.09
IPC分类号C02F3/00
摘要
一种用于处理微生物和其形式为一种或多种挥发性脂肪酸(VFA)的易生物降解碳化合物(RBC)的混合物的方法，通过首先诱导混合微生物释放磷和镁，当混合物变浓时，将其排出以产生磷/镁富集液体和磷/镁减少的已处理混合物。该已处理的混合物置于厌氧消化池中，其中形成氨，却混合非常少的磷或镁。然后，高氨混合物进行脱水以产生氨富集液体，其与磷和镁富集液体混合并且反应生成鸟粪石。在一个优选的实施方案中，VFA通过标准的向上流发酵和浓缩(UFAT)过程原位形成，并将其加入废水侧流中，去除其中发现的磷和镁。在另一个优选的实施方案中，获得了有用的鸟粪石产品。
权利要求书
1.一种废物处理方法，包括：
(a)产生来自废水的固体、微生物和液体的第一混合物，其中所述微生物包含磷和镁;
(b)从所述微生物中去除磷和镁，并且使所述去除的磷和镁溶解于所述第一混合物的液体部分，其中所述去除步骤包括向所述第一混合物加入易生物降解碳化合物(RBC)，由此产生包括溶解的镁和磷的已处理的混合物;
(c)发酵并浓缩所述已处理的混合物以产生磷富集且镁富集液体，其与剩余的磷减少且镁减少的混合物分离开来;
(d)进一步厌氧处理所述磷减少且镁减少的混合物，由此产生氨富集、磷减少且镁减少的混合物;
(e)将所述氨富集的混合物脱水以产生氨富集液体;并且
(f)将所述氨富集液体和所述磷富集且镁富集液体混合，来产生鸟粪石。
2.权利要求1的方法，其中步骤(b)通过将所述已处理的混合物在厌氧反应器中停留规定的时间来进行。
3.权利要求1的方法，其中所述RBC包括挥发性脂肪酸(VFA)。
4.权利要求1的方法，其中所述RBC包括经所述微生物转化为挥发性脂肪酸(VFA)的化合物。
5.权利要求1的方法，其中所述第一混合物是废弃活性污泥。
6.权利要求1的方法，其中所述第一混合物是混合液体悬浮固体。
7.权利要求1的方法，其中步骤(b)通过将所述第一混合物通过厌氧反应区来进行，其中存在挥发性脂肪酸使得磷和镁从微生物中排除。
8.权利要求1的方法，其中步骤(b)通过将所述第一混合物在厌氧反应器中停留大于36小时来进行。
9.权利要求1的方法，其中混合所述镁和磷富集液体与所述氨富集液体的步骤在鸟粪石反应器中进行，并且其中将镁加入鸟粪石反应器或加入到任意输入其中的物料中，由此提高鸟粪石的生产。
10.权利要求1的方法，其中所述氨富集液体以产生有用的鸟粪石产品的方式与所述磷富集且镁富集液体混合。
11.权利要求1的方法，其中步骤(c)所产生的所述的磷减少且镁减少的混合物是污泥的形式，并且其中步骤(d)是以与至少一种来自所述废物处理的其他污泥相混合的所述步骤(c)产生的污泥而进行的。
12.权利要求1的方法，其中所述步骤(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)在原位进行。
13.一种鸟粪石回收系统，包括：
初级澄清器，其用于产生初级污泥和来自污水的有机废物流;
发酵器，其用于发酵废水流中的有机废物以产生发酵污泥;
第一浓缩机，其用于浓缩所述发酵污泥;
所述发酵器和所述第一浓缩机共同从废水流中的有机废物产生易生物降解碳化合物(RBC);
好氧池，用于使来自所述第一浓缩机的RBC与混合液体悬浮固体(MLSS)发生反应，所述好氧池的输出与第二澄清器可操作地连接，所述第二澄清器的输出为废弃活性污泥(WAS);
分离机，其与第一浓缩机以及第二澄清器可操作地连接，以产生磷富集且镁富集的流，以及分离的磷减少且镁减少的液体流;
消化池，其与所述分离机可操作地连接，利用所述发酵污泥消化所述磷减少且镁减少的流;
脱水机，其与所述消化池可操作地连接，以产生磷减少且镁减少而氨富集的污泥;和
鸟粪石反应器，设置用于将氨富集污泥与磷富集且镁富集液体流反应，以产生富集氨、磷和镁的鸟粪石。
14.权利要求13的系统，其中设置所述的鸟粪石反应器进一步从外部加入磷源和镁源从而进一步减少该反应器的氨排放。
15.权利要求13的系统进一步包括：
pH调节站，位于所述鸟粪石反应器上游，用于调节磷富集且镁富集流的pH值。
16.权利要求13的系统进一步包括：
pH调节站，位于所述鸟粪石反应器中，用于调节鸟粪石反应器中内含物的pH。
17.权利要求13的系统，其中所述发酵器和所述第一浓缩机被集成为统一的发酵和浓缩(UFAT)单元。
18.权利要求13的系统，其进一步包括：
造粒机，位于所述鸟粪石反应器下游，其被设置以形成有用的鸟粪石产品。
19.权利要求18的系统，其中所述造粒机设置用于将鸟粪石形成基本上规则形状和尺寸的鸟粪石颗粒。
20.权利要求19的系统，其基本上可操作地原位容纳和保持，唯一的输入是污水，且唯一的输出是处理后的排水和鸟粪石颗粒。
21.权利要求20的系统，其进一步包括：
处理站，位于所述好氧池和所述第二澄清器的下游，用于处理来自上述的输出，所述站在输出物排放回自然环境之前对其进行一步或者多步去除无机污染物、过滤和消毒。
22.权利要求13的系统，其中没有加入工业化学品以脱除有机废水流中的磷和镁。
23.权利要求13的系统，其中加入一种或者多种工业化学品，用于脱除有机废水流中的磷和镁。
24.权利要求13的系统，其中所述消化池包括进口，用于输入磷减少且镁减少的流，并且其中所述鸟粪石反应器包括进口，用于输入磷富集且镁富集的流。
25.权利要求13的系统，其中所述的分离机包括离心机或者类似结构的装置以将磷富集且镁富集的流同磷减少且镁减少的流分离开来。
26.权利要求13的系统，其中所述分离机包括厌氧释放槽，位于第二浓缩机上游且与其可操作地连接，其中所述第二浓缩机用于生产磷富集且镁富集的流。
27.权利要求26的系统，其中所述第二浓缩机包括选自于沉淀槽、离心机、浓缩带和一种或多种旋转筛的部件。
28.权利要求13的系统，其中所述脱水机包括选自于沉淀槽、离心机、浓缩带和一种或多种旋转筛的部件。
29.权利要求13的系统，其中所述第一浓缩机包括选自沉淀槽、离心机、浓缩带和一种或多种旋转筛的部件。
30.在除磷的废水处理方法中，所述改进包括：
向废物侧流中添加一种或多种易生物降解碳化合物(RBC)，其包括可转化为一种或多种挥发性脂肪酸(VFA)的化合物，来加药脱除且去除废水侧流中的磷和镁;并且将脱除且去除的磷和镁与氨反应以产生鸟粪石。
31.权利要求30的改进，进一步包括：
在所述添加和反应步骤中原位形成一种或多种VFA。
32.权利要求31的改进，其中一种或多种VFA与废水中含有磷和镁的微生物反应以从中释放磷和镁。
33.权利要求32的改进，其中所述添加是对于每克计划脱除或者去除的磷和镁加入3-8克的一种或多种VFA。
34.权利要求32的改进，进一步包括：将鸟粪石造粒形成颗粒状鸟粪石产品。
35.权利要求34的改进，其中所述造粒步骤是与所述添加、所述反应和所述成型步骤原位进行的。
36.权利要求35的改进，进一步包括：
在所述第一磷富集且镁富集液体流与所述氨富集液体反应之前，分离所述脱除且去除的磷和镁，以形成两股分离的流：包括第一磷富集且镁富集液体流和第二磷减少且镁减少污泥流。
37.权利要求36的改进，其中所述分离步骤是与所述添加、所述反应、所述成型和所述造粒步骤原位进行的。
说明书
废弃活性污泥磷和镁脱除方法和鸟粪石生产系统
技术领域
本发明主要涉及“废弃活性污泥”(WAS)脱除的技术领域。更特别地，本发明涉及向生物污泥中加入易生物降解碳化合物(RBC)以减少下游消化池中鸟粪石堆积，并从那里产生有用的鸟粪石产品。
背景技术
作为废水二级处理的一部分，初级处理后的废水用空气或者纯氧处理。在被称为“活性污泥”处理的过程中，微生物利用氧气以代谢进入的废水，形成微生物和废水的混合物即“混合液体”。该混合物被输入到沉淀池进行浓缩，由此形成浓缩的活性污泥。这种污泥大部分返回到活性污泥处理槽。分离出的一部分污泥，被称为废弃活性污泥(WAS)，从活性污泥处理中除去，并被运送到污泥处理系统进行进一步处理和处置。在一个稳定的系统中，每天的WAS等于每天废水转化为微生物的量，因此在混合液体中生物质没有净增加发生。通过操作活性污泥过程，磷和镁从液体流中除去，并且浓缩在混合液体中。该过程被称为加强的生物脱磷(EBPR)。
根据图1，在一个典型的方案10中，WAS被送入一个离心机(或者其他浓缩装置)14进行浓缩，液体流出并且返回到废水厂进行处理，而得到的浓缩污泥与其他污泥被送入到厌氧消化池16中，在送到第二离心机(或者其他脱水装置)18进行脱水之前在消化池中停留15天或者更久。
不幸地，鸟粪石易于在消化池16以及其他下游装置中形成，因为氨，镁和磷的存在，其能够沉淀为鸟粪石。这些鸟粪石是难以实际获得的，并且沉降在反应器16的表面是有害的，而且堵塞反应器通向的管道和设备。
深度离心(或者其他脱水设备)18产生进一步脱水的污泥20，其或者容易再利用或者容易处置，以及富集氨和磷的液体22。已经认识到利用鸟粪石反应器24可以从液体22中获得颗粒状的鸟粪石。该颗粒状的鸟粪石是适于销售的产品，可以作为定时释放的肥料，由此可以支付一些废水处理的成本。不幸地，获得鸟粪石需要向处理过程中加入镁，这是处理成本的一大部分，也减少了利润。
在废水处理厂中结合磷酸盐以鸟粪石回收的可行方法，会议论文集，环境工程学会，pp551-558(2007)，D.Montag等，描述了回收磷的系统，有效地教导不加入一种或更多的挥发性脂肪酸(VFA)来除磷。他们教导用长的停留时间取代加入额外的有机或者无机酸。改良的Renpho系统：一种高生物营养去除系统，水科学与技术，第35卷，第10期，pp137-146(1997)，J.H.Rensink等，描述了一个所谓的改良的Renpho系统。他们未能教导加入VFA作为药剂加入WAS，未能教导镁以及磷的释放/去除，未能教导发酵，未能教导在混合重力/离心滤液之前先pH调节，也未能教导用脱水机连接消化池。
这些文章或者其他任何本领域已知的现有技术公开出版物都没有教导用VFA-激活药剂分离形成磷富集且镁富集液体流，进入鸟粪石反应器以形成颗粒状鸟粪石产品，以及形成贫磷且贫镁的污泥流进入消化池以减少其中有害的鸟粪石累积。
发明内容
本发明可以采取这样的形式，一种处理废物固体和含磷和镁的微生物的第一混合物的方法，通过首先引入混合物微生物释放磷和镁，当混合物变浓时流出，以产生磷和镁富集的液体以及磷和镁减少的已处理的混合物。该已处理的混合物置于厌氧消化池中，其中形成氨，却结合很少量的磷或镁，因为这些元素的浓度已经大大降低。然后将该高氨的混合物脱水，生成氨富集液体，其与磷和镁富集液体结合。在一个优选的实施方案中，经过该结合获得可用的鸟粪石产品。
另外，与现有技术中废物处理方法相比，厌氧消化池中有害鸟粪石的产生大大减少了。
实施本发明的系统和方法在图2、3和2A中显示，并且在后文中进行描述，这有助于在不同的实施方案中理解本发明。
