申请日2003.08.27
公开(公告)日2005.11.16
IPC分类号C02F1/52; C05F9/04; C02F1/58
摘要
本发明涉及一种处理含有悬浮固体的废水的方法，包括向该废水中加入一种有效量的处理物质，提高(a)固体沉积速率，(b)固体的堆积密度和(c)固体的过滤能力中的至少一种，所述的处理物质选自(i)被称为红泥的铝矾土精练残渣，和(ii)至少部分与钙和/或镁离子反应，以使当其与其重量5倍的水相混合时具有低于10.5的反应pH的红泥。此外，本发明涉及降低废水中溶解的含磷物质的浓度的方法，减少有气味的物质由于存在一种或多种含硫物质而导致的气味的方法和减小产生气味倾向的方法，以及一种堆肥方法。
権利要求書
1.一种处理含有悬浮固体的废水的方法，包括向该废水中加入一 种有效量的处理物质，提高(a)固体的沉积速率，(b)固体的堆积密 度以及(c)固体的过滤能力中的至少一种，所述的处理物质选自(i) 被称为红泥的铝矾土精练残渣，和(ii)至少部分与钙和/或镁离子反应， 以使当其与其5倍重量的水相混合时具有低于10.5的反应pH的红泥。
2.一种降低水中含有可溶含磷物的溶解的含磷物的浓度的方法， 该方法包括以下步骤：
(a)在所述水中分散一定量的处理物质，
(b)向所述水中加入至少部分沉淀所述至少一种金属离子的含磷化 合物有效量的至少一种金属离子，以及
(c)除去所述的水中存在的固体，从而生产已处理的水;
其中所述的处理物质选自(i)被称为红泥的铝矾土精练残渣， 和(ii)至少部分与钙和/或镁离子反应，以使当其与其5倍重量的水相 混合时具有低于10.5的反应pH的红泥。
3.根据权利要求2所述的方法，其中在步骤(b)中，所述的金属 离子选自铁、铝和钙或它们的混合物。
4.根据权利要求2所述的方法，其中在步骤(b)中，所述的金属 离子是铁。
5.根据权利要求3所述的方法，其中所述的铁金属离子是正三价 铁离子或亚铁离子，或这两种的混合物。
6.根据权利要求2所述的方法，其中所述的去除步骤(c)是在沉 淀的含磷化合物和存在的任何固体的沉降之后进行，这种沉降适合进 行到上层水清澈为止。
7.根据权利要求6所述的方法，其中加入一种或多种絮凝剂。
8.根据权利要求2至7中的任意一项所述的方法，其中所述的方 法包括在步骤(b)之前调节所述水的pH的附加步骤。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述的调节后pH在大约6.5 至7.5的范围内。
10.根据权利要求2至9中的任意一项所述的方法，其中所述的方 法应用于任何含有溶解磷的废水。
11.根据权利要求1至10中的任意一项所述的方法，其中所述的 水被排放到淡水接收水体中。
12.根据权利要求1至11中的任意一项所述的方法，其中所述的 方法进一步包括向所述的废水中加入聚合电解质。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述的聚合电解质选自： 聚丙烯酰胺、水解的聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸和聚丙烯 酸共聚物。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述的聚合电解质是聚胺。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述的聚胺选自：聚乙烯 基胺、聚乙烯胺、聚乙烯基吡啶、聚乙烯基哌啶、聚乙烯基吡咯以及 它们的季铵化衍生物。
16.根据权利要求1至15中的任意一项所述的方法，其中所述的 方法进一步包括助滤剂的使用。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述的助滤剂是硅藻土。
18.一种减少因存在一种或多种含硫物质而具有气味的物质的气 味的方法，包括向所述的物质中加入一种减少该物质气味有量的处理 物质，其中所述处理物质选自(i)被称为红泥的铝矾土精练残渣，和 (ii)至少部分与钙和/或镁离子反应，以使当其与其5倍重量的水相混 合时具有低于10.5的反应pH的红泥。
19.一种减小物质因一种或多种含硫物质而产生气味的倾向的方 法，包括向所述的物质中加入抑制该物质产生气味散发的有效量的处 理物质，其中所述的处理物质选自(i)被称为红泥的铝矾土精练残渣， 和(ii)至少部分与钙和/或镁离子反应，以使当其与其5倍重量的水相 混合时具有低于10.5的反应pH的红泥。
20.根据权利要求18或19所述的方法，其中所述的物质选自污水、 淤泥或堆肥。
21.根据权利要求19所述的方法，其中所述的气味是由微生物制 造的。
22.根据权利要求18至21中的任意一项所述的方法，其中所述的 处理物质的量为物质的至少5重量%。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述的处理物质的量在物 质的10至50重量%之间。
24.根据权利要求22所述的方法，其中所述的处理物质的量为物 质的大约重量25%。
25.一种堆肥方法，其中可堆肥物质与一定量含有微生物的物质相 混合并且该微生物将该可堆肥物质转化为堆肥，其中可堆肥物质和含 有微生物的物质的混合物进一步含有处理物质，该处理物质选自(i) 被称为红泥的铝矾土精练残渣，和(ii)至少部分与钙和/或镁离子反应， 以使当其与其5倍重量的水相混合时具有低于10.5的反应pH的红泥。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述的处理物质的量在所 述的可堆肥物质的2至20重量%之间。
27.根据权利要求25所述的方法，其中所述的处理物质的量为所 述的可堆肥物质的大约7重量%。
28.根据权利要求25所述的方法，其中所述的含有微生物的物质 和处理物质一起加入。
29.根据权利要求25所述的方法，其中所述的含有微生物的物质 和处理物质一起以淤泥的形式加入，该淤泥是以权利要求1至17中任 意一项所述的方法由污水中分离出来的。
30.根据权利要求25所述的方法，其中所述的含有微生物的物质 和处理物质一起以权利要求18至24中任意一项所述的方法处理过的 物质的形式加入。
31.根据权利要求29或30所述的方法，其中所述的处理物质的量 为总固体的大约25重量%。
32.根据权利要求25所述的方法，其中所述的含有微生物的物质 选自：肥料、挖泥机废料、腐烂的垃圾、蠕虫粪、腐叶土、腐殖质和 活性壤土。
33.根据权利要求1至32中的任意一项所述的方法，其中所述的 至少部分与钙和/或镁离子反应的红泥在与其重量5倍的水相混合时具 有8.0至10.5之间的反应pH。
34.根据权利要求2所述的方法，其中所述的至少部分与钙和/或 镁离子反应的红泥在与其重量5倍的水相混合时具有8.0至10.5之间 的反应pH。
35.根据权利要求1至34中的任意一项所述的方法，其中所述的 处理物质是BauxsolTM。
说明书
废水处理、分离、除臭和再利用的方法
技术领域
本发明涉及废水处理方法，该方法用于减少水中，特别是废水中 水溶性含磷物质的浓度，改进悬浮和溶解固体的沉积能力，减少有味 物质的气味或降低这种物质随时间散发出气味的倾向，以及涉及堆肥 方法，其中一种可堆肥物质与微生物源混合。
背景技术
悬浮于废水中的生物源固体的分离方法被广泛应用。然而从水中 有效分离的固体和对分离出固体的处理存在困难。
从废水中分离的固体，特别是污水淤泥的分离，技术上存在困难， 因为通常固体非常细微地分散并且具有这样一种现象：以现有技术充 其量可以取得10-12wt.%淤泥中的固含量。这种方法通常需要向水中加 入聚合电解质以辅助固体的凝结。然而，使用聚合电解质过于昂贵。
此外，以这种方式分离的淤泥的处理或进一步处理有困难。传统 的废水处理方法中的不溶性物质，其可以通过任何方法从污水中分离 出来，通常作为垃圾填埋，或单独或作为堆肥工艺中的添加物或其它 肥料物质用于农业目的，排放到环境中。分离后，该淤泥通常排放出 令人讨厌的气味，其可以被视为对环境或作为其建议的最终用途的不 利因素。
此外，不溶解的磷对水环境有害，因为其与氮一起是微生物生长 的促进剂。当水生生物捕获流入的氮、磷和其它营养物质时，新的生 物沉积、死亡并且释放出其营养物质到上层水体中。这些，以及另外 流入的营养物质，促进了生长-再生长循环的重复进行，导致了所得到 的生物体的淤泥充塞和随后的生态损害。这种磷的富营养化过程对于 生长受到营养物质限制并且影响最大的营养物质是磷的浅淡水生物尤 其不利。
此外，政府对排放到地面的水的总的磷排放量提出严格限制。通 常对于总的磷排放量的限制根据产生的微生物和当地政策，在 0.1-1mg/L的范围内变化。总的磷排放量是溶解磷的浓度和排放的悬浮 固体中存在的磷含量(单位是质量/体积)的总和。后者是排放物中排 出的悬浮固体的量(单位是质量/体积)与磷在排放的悬浮固体干物质 中的比例分数的乘积。因此，例如，在通常的排放条件下，可以是20 mg/L在干重的基础上含有2.5%磷的排放物总悬浮物。在那种情况下， 存在于排放物悬浮物中的磷含量为0.5mg/L。
此外，在通常的废水工艺中，在处理过程中排放物散发出一种气 味而该气味可能违反本地的规定被排放到大气环境中。该气味通常是 通过有机或无机的挥发性硫化合物的生物产品产生，并且通常由于该 排放物被就地储存或为灌溉目的铺在地面上而更加明显。相似地，因 为干燥和存储过程中的淤泥往往具有令人讨厌的气味，脱水过程和泻 湖内的干燥昂贵并且不环保。
另一方面，淤泥可以通过将其加入到绿色废物或其它类似的可降 解物质中，用作堆肥的微生物资源。然而，堆肥过程通常也制造令人 讨厌的气味，并且在许多情况下需要使用大量绿色废物以使所有的可 用淤泥被利用。此外，现有的堆肥工艺不能产生充分高的温度以使所 得的堆肥原料发酵，使得其不适合销售或用于各种情况。
因此需要一种水处理工艺，该工艺制造减少了磷和气味，或优选 没有气味，并且不随时间变化产生气味的淤泥和已处理水。
目前，可溶解的磷通常通过使可溶解的磷与一种或多种通常为铝、 铁和/或钙的一种或多种金属离子反应，制备的不溶解金属磷酸盐沉淀 被除去。这种降低可溶解磷的浓度的现有技术工艺在以下有所说明： 营养物质迁移的生物学和化学系统;水环境同盟，弗吉尼亚，美国; 技术实践委员会的市政专门委员会;1998(Biological and Chemical systems for Nutrient Removal;Water Encironment Federation，Virginia， USA;Municipal Subcommittee of the Technical Practice Committee; 1998)。
参考铁离子的使用，该方法包括的反应为：
Fe3++H2PO4-→FePO4+2H+ 和
Fe3++3H2O-→Fe(OH)3+3H+
类似的反应用于其它反应生成沉淀磷的金属离子上。
因此金属氢氧化物的形成为金属磷酸盐沉淀方法增加了一种竞争 反应，并且需要加入比第一个反应所示化学计量多的金属离子。该竞 争反应也显示了排出物中残余的可溶解磷的下限。理论上能够达到的 这一最低浓度CPres如下计算：
CPres=[H3PO4]+[H2PO4 -]+[HPO4 2-]+[PO4 3-]+[FeH2PO4 2+]+[FeHPO4 +]
该理论值是pH的函数并且能够被证明在pH6.8时为0.04mg/L。
Fe3+除去的磷的全部反应能够被写为：
1.6Fe3++H2PO4-+3.8OH-→Fe1.6(H2PO4)(OH)3.8
从而确定化学计量的Fe3+/P的摩尔比例，其中当pH为大约1.6，主要 的可溶解磷种类为H2PO4 -时，将达到理论最小残余磷量，这是大多数 废水的情况。
然而，现有通过添加铁离子从处理废水中去除磷的最佳的方式在 摩尔比(Fe3+/P除去)通常远高于4，并且通常为10的情况下仅能够达 到0.06mg/L的最小残余可溶解磷的量。因此现有方式需要金属离子理 论化学计量的至少3倍，并且通常为6倍以补偿处理中发生的pH变化， 以获得最小化的残余可溶解磷的浓度。
因此，需要更经济地利用加入的金属离子降低水中的可溶解磷浓 度的方法。非常理想的方法能够使所使用金属离子的量等于或者接近 化学计量并且对pH不敏感。
现有水处理方法存在许多其它缺点，其在以下说明。
排出的废水通常受到悬浮固体浓度规则的影响，一般限定总悬浮 固体为20mg/L。为符合这些规则昂贵的分离程序被采用。这些程序的 复杂度和成本极大受到悬浮固体的数量和物理类型的影响。通常使用 如溶气浮选，或絮凝和聚合电解质凝固增强的带式过滤(belt filtration) 的程序是所。这些凝固和絮凝化学制品的成本是较高的。能够改变悬 浮固体的堆积密度、过滤能力和淤泥体积的步骤能够显著降低这些成 本，因此具有成本优势。此外，排放的悬浮固体浓度的降低也将显著 降低总排放的磷浓度。
此外，一定的金属离子对于接受废水的水体的生态系统是有毒的， 需要调节。在污水处理系统中操作者通常通过验收实验控制有影响的 金属离子浓度。然而，由于对于有毒金属的限额非常低(大多数有毒 离子的限额远低于10mg/L)，需要一种经济的去除方法，特别是在对 于随机污染的控制中。此外，相关政策需要金属离子固定在将要排放 到环境中的淤泥或固体废料中，如毒物典型过滤过程(Toxicity Characteristic Leaching Procedure)所规定(TCLP;USEPA方法1311)。 含有有毒金属的未处理淤泥不能通过TCLP测试。因此，需要生产可 通过TCLP过程的淤泥的污水处理方法。
本发明的一个目的是至少部分满足上述需要中的一项或多项。
因此需要改进的处理含有悬浮固体的污水的方法，需要改进的降 低溶解磷浓度的方法，需要改进的污水淤泥和其它有味物质的除臭方 法，需要改进的减少这种物质随时间散发出令人讨厌气味的倾向的方 法，以及改进堆肥工艺的方法。
令人惊奇地，本发明人发现这些需要至少部分能够通过来自通常 被称为“红泥”的铝土矿精练残渣的物质使用来达到。
发明内容
根据本发明的第一实施方案，提供了一种处理含有悬浮固体的废 水的方法，包括向该废水中加入增强以下中至少一种性能的有效量的 处理物质：(a)固体的沉积速率，(b)固体的堆积密度，和(c)固体 的过滤能力，所述的处理物质选自(i)被称为红泥的铝土矿精练残渣， 和(ii)至少部分与钙和/或镁离子反应，具有当其与其五倍重量的水混 合时不低于10.5的反应pH的红泥。
根据本发明的第二实施方案，提供了降低水中含有可溶含磷物的 溶解的含磷物的浓度的方法，该方法包括以下步骤：
(a)在所述的水中分散一定数量的处理物质，
(b)向所述的水中加入至少部分沉淀所述至少一种金属离子的含磷 化合物有效量的至少一种金属离子一定数量的至少一种金属离子，以 及
(c)除去所述的水中存在的固体，从而制造已处理水;
其中所述处理物质选自(i)被称为红泥的铝土矿精练残渣，和(ii) 至少部分与钙和/或镁离子反应，具有当其与其五倍重量的水混合时不 低于10.5的反应pH的红泥。
通常，至少部分与钙和/或镁离子反应的红泥，当与其五倍重量的 水混合时，具有8到10.5之间的反应pH。
在第三实施方案中，本发明提供了一种减少由于一种或多种含硫 物质存在而具有气味的物质的气味的方法，包括向所述物质中加入有 效减少该物质气味量的处理物质，其中该处理物质选自(i)被称为红 泥的铝土矿精练残渣，和(ii)至少部分与钙和/或镁离子反应，具有当 其与其五倍重量的水混合时不低于10.5的反应pH的红泥。
在第四实施方案中，本发明提供了一种减少物质由于一种或多种 含硫物质而产生气味的倾向的方法，包括向所述的物质中加入有效抑 制该物质中气味散发的量的处理物质，其中该处理物质选自(i)被称 为红泥的铝土矿精练残渣，和(ii)至少部分与钙和/或镁离子反应，具 有当其与其五倍重量的水混合时不低于10.5的反应pH的红泥。
在第五实施方案中，本发明提供了一种堆肥方法，其中可堆肥物 质与一定数量的含有微生物的物质混合，并且该微生物将该可堆肥物 质转化为堆肥，其中可堆肥物质和含有微生物的物质的混合物进一步 含有选自(i)被称为红泥的铝土矿精练残渣，和(ii)至少部分与钙和 /或镁离子反应以具有当其与其五倍重量的水混合时不低于10.5的反应 pH的红泥的处理物质。
具体实施方式
在本发明的方法中，处理物质是被称为“红泥”的铝土矿精练残 渣，或至少部分与钙和/或镁离子反应以具有当其与其五倍重量的水混 合时不低于10.5，通常在8.0至10.5的范围内的反应pH的“红泥”。 红泥与钙和/或镁离子溶液反应的方法在国际专利申请第 PCT/AU01/01383号中有所说明，在此引用其全部内容，或其可以包括 红泥与足够数量的海水反应以将红泥pH降低至低于10.5，通常为8.0 至10.5的范围内的反应。例如，发现如果未处理红泥的pH为大约13.5 并且碱性为大约20,000mg/L，加入大约5体积的世界平均海水将使pH 降低至9.0至9.5之间并且使碱性降低到大约300mg/L。
简要来说，如国际专利申请PCT/AU01/01383号所指出的，红泥 和钙和/或镁离子反应的方法可以包括将红泥与含有基本量(base amount)和处理物量的钙离子，以及基本量和处理物量的镁离子的溶 液相混合，保持一段时间，当一重量份与五重量份的稀释水或去离子 水相混合时足以使红泥的反应pH值降低到低于10.5。钙和镁离子基本 量分别为处理溶液和和红泥总体积中每升8毫摩尔和12毫摩尔;钙离 子的处理物质量为表示为碳酸钙当量碱性的红泥总碱性中的至少每摩 尔25毫摩尔，而镁离子的处理物质量为表示为碳酸钙当量碱性的红泥 总碱性的至少每摩尔400毫摩尔。合适的钙或镁离子的来源包括任何 可溶的或部分可溶的钙或镁盐，例如钙和镁的盐酸盐、硫酸盐或硝酸 盐。
处理物质可以使用另一种方法制备，该方法包括以下步骤：
(a)使红泥与通常为钙或镁或这两种的混合物的碱土金属水溶性盐相 接触，以降低红泥的pH和碱性中的至少一种;并且
(b)使红泥与酸相接触，以使红泥的pH降低到低于10.5。
任选地，在步骤(a)后和步骤(b)前，该方法可以进一步包括 由红泥中分离液相的步骤。
在本方法的步骤(a)中，红泥的pH通常被降低到大约8.5至10， 或大约8.5至9.5，或大约9至10，或大约9.5至10，优选大约9至9.5。
在本方法的步骤(a)中，表示为碳酸钙碱性的红泥总碱性可以被 降低到大约200至1000mg/L，或大约200mg/L至900mg/L，或大约 200mg/L至800mg/L，或大约200mg/L至700mg/L，或大约200mg/L 至600mg/L，或大约200mg/L至500mg/L，或大约200mg/L至400 mg/L，或大约200mg/L至300mg/L，或大约300mg/L至1000mg/L， 或大约400mg/L至1000mg/L，或大约500mg/L至1000mg/L，或大 约600mg/L至1000mg/L，或大约700mg/L至1000mg/L，或大约800 至1000mg/L，或大约900mg/L至1000mg/L，优选低于300mg/L。
在本方法的步骤(b)中，pH通常被降低到低于大约9.5，优选低 于大约9.0，并且表示为碳酸钙当量碱性的总碱性优选被降低到低于 200mg/L。
在本发明的第二实施方案的方法中，磷在增强该方法中的化学效 率并改善所得的金属磷酸盐沉淀的过滤能力的处理物质存在下通过常 规金属离子化学方法被沉淀。通过处理物质与一种或多种能够形成含 磷化合物沉淀的金属的联合使用，本发明人发现需要被加入水中以降 低溶解磷浓度至理论限额左右的金属离子的量为等于或接近化学计 量，与以上提到的认为需要较多金属离子的现在已知的方法相反。令 人惊奇地发现为获得在加入的金属离子数量中的这种好处所需要的处 理物质数量基本上与水中溶解磷的初始浓度无关。因此所使用的处理 物质的数量对本方法并不关键。例如，对于待处理的水，处理物质的 数量可以是1g/L或更多，但是通常不高于大约0.5g/L，更经常不高于 大约0.3g/L，更经常不高于大约0.25，0.2，0.15或0.1g/L，甚至通常 不高于50mg/L。通常，所加入的处理物质的数量为大约50mg/L，尽管 去除磷的有利影响能够被看到的增加了小到10mg/L。
在第二实施方案的方法的步骤(b)中，金属离子通常为铁、铝和 钙中的至少一种，更通常是铁，其可以是正三价铁或亚铁离子或这两 种的混合物。所加入的量通常不高于与存在的溶解磷数量的反应所需 的化学计量的1.5倍，但是如果需要可以加入额外的量。金属离子适合 作为该金属的可溶解的盐加入，例如盐酸盐、硫酸盐或类似物。
第二实施方案的方法的步骤(c)可以包括任何合适的从已处理水 中除去固体的程序，并且通常在沉淀的含磷化合物和任何其它存在的 固体的沉降以前，适合直到表面的水干净之后。如需要，可以加入一 种或多种絮凝剂。
任选地，第二实施方案的方法可以在步骤(b)之前包括另外的调 节水的pH的步骤。通常如必要，水的pH被调节到大约6.5至7.5的 范围之间。
因为处理物质在水中基本上不溶解并且容易在水体中分散，相信 它的存在以这样一种方式改变了水中可能存在的生物固体：
·改善了过滤能力-这通过最小化助滤剂、絮凝剂，和高科技过滤设 备的需要改善了处理方法的经济性，并且通过更完全地除去含磷生物 固体而降低了残余磷浓度;
·通过提高一定金属离子和磷之间的反应效率和降低该反应的pH影 响而改善了沉淀的不溶无机磷化合物的去除;
·通过稳定有机和无机固体消除了生物固体中随时间的磷的释放;
·消除了污水和分离的生物固体中的气味;
·消除了污水和分离的生物固体中处理后产生的气味。
不希望受理论约束，本发明人推测这些性质通过在处理物质的分 散微粒的液-固界面上的相互作用被给予该固体，并且可能与该处理物 质的矿化作用和颗粒尺寸分布有关。
本发明人进一步推测应用于废水处理中的处理物质观察到的以下 机理解释。
1.处理物质被加入到废水中，分散并保持悬浮一定时间。
2.例如H2S、甲基硫醇和其它硫醇的气味分子和硫醚在处理物质- 废水界面相互作用并且被有效地被从溶液中除去。
3.其它无机离子(例如金属离子，磷酸根离子和氢氧根离子)迁 移到处理物质微粒并以多少接近该处理物质矿物结构的类型保留。
4.溶液中的胶体悬浮生物固体被吸引到处理物质微粒(可能是溶 剂电荷吸引的作用)并凝结。
5.铁离子(或其它金属离子)被加入并在处理物质微粒的附近或 其中与磷酸根或氢氧根离子发生反应，该处理物质微粒然后充当氢氧 化铁和磷酸铁絮凝的中心。
6.所得的悬浮固体颗粒(块)粒度的增大引起悬浮物、氢氧化铁、 磷酸铁、处理物质迅速沉降，导致过滤能力的改善。
第二实施方案的方法可应用于任何可溶解的含磷水的处理，包括 所有可溶解的含磷废水，特别是当排出液被排放到浅的慢速移动淡水 受体中时。至少第二实施方案的方法特别适用于处理城市污水。可以 被该方法处理的水的例子包括未净化污水、经过一级、二级生物除氮 的排放液，或其它污水沉积或澄清工厂和由任何含有无机或有机溶解 磷的来自工业或农业过程的废水。
本发明的方法降低了所有类型的溶解磷的浓度。
至少本发明的第一和第二实施方案的方法可以在废水处理方法的 任意阶段实施，不管它是物理化学方法或生物方法。其可以在未处理 的新鲜污水(影响者)或在污水处理厂的任意阶段中使用。然而，在 完成初步沉积和澄清之后使用更加经济，并且优选在二次处理和澄清 完成后。具体的说，在污水处理中，该方法优选，但并非必需，在二 级澄清和除氮完成后进行。该方法可以在需氧或厌氧条件下进行。
至少本发明的第一或第二实施方案的方法表现出额外的优点，如 果经常规处理的水中含有一种或更多超过允许排放浓度的金属，残留 在溶液中的金属浓度在其被处理后通常基本上降低了，通常降低至低 于允许排放限额的水平。如果该金属对于接受水体的生态系统是有毒 的或者对于人类是有毒的，这特别具有优势。用这种方式可以基本去 除的金属包括砷、镉、铬、铜、铅、汞、镍和锌。在本文所说明的方 法中，至少依照本发明的第二实施方案，待处理水中存在的金属以从 步骤(c)中已处理水中分离的固相的类型被除去，并且基本上被固定 在该固相中以使该固体通常符合毒物典型过滤过程。
本发明的方法中处理物质的使用，除使待处理的水能够显著降低 例如铁离子的金属离子数量(与现有技术方法相比)之外，促进了当 金属离子被加入到水中时所沉淀的固体的分离，并因此使得水可以使 用明显减少了用量的作为现有技术方法的助滤剂、絮凝剂及类似物进 行处理。与现有技术方法相比，所分离的固体中处理物质的存在改善 了它们的堆积密度和微粒性质并且减少了它们的湿含量，并且因此降 低了排出液中残余的悬浮固含量。通常，由本发明中的方法获得的已 处理水的悬浮固含量基本上低于20mg/L。
此外，当第二实施方案的方法的步骤(c)中所除去的固体与来自 初级或二级沉积过程的下溢相结合时，它们同样地增强了结合的无机 和有机淤泥的物理性质，因此常规固体分离中所使用的聚电絮凝效率 被显著改善了。
此外，令人惊奇地发现通过本发明的第一或第二实施方案的方法 生产的已处理水和由随时间产生气味的已处理水中分离出来的淤泥 (固体)均不随时间产生气味，例如当淤泥被作为垃圾掩埋处理时或 当淤泥或已处理水被用于农业应用时，例如土壤添加物，作为堆肥过 程的添加物，或用于灌溉。具体的说，如果希望，已处理排出液可以 在延长的时期内不产生气味而被存储。此外，含有处理物质和无机磷 化合物的所分离的固体具有这样一种性能：当其被加入到在存储或使 用中具有产生气味倾向的生物垃圾中时，它们抑制这种倾向。
因此，在本发明的一个具体类型中，提供了一种用于消除和防止 来自生物固体淤泥的气味再次散发的方法，该生物固体淤泥通过澄清、 沉淀和分离被由含水废液中分离出来，其中根据本发明第二实施方案 的方法的步骤(c)所除去的固体与来自脱水前的废水处理厂的生物固 体下溢流相结合。该方法特别适用于来自污水处理过程的生物固体。
简要的说，作为本发明中的方法应用的结果，可以获得以下好处：
·最大限度的除去磷所需的金属离子化学品的数量由常规实验中大约 10的金属与磷的摩尔比被减少到低于2的数值，通常是在1.4至2的 范围内，
·最低的理论上可达到的残余磷浓度的pH范围被显著增大了，
·固体分离所需的聚合电解质的数量被显著降低了，通常为大约50 %，
·排出的悬浮固体减少到低于20mg/L，
·总的排出磷(有机和无机磷)被减少到0.5mg/L，
·废水中气味的散发被抑制了，
·淤泥中气味的散发被抑制了，
·淤泥的过滤能力被改善了，
·生物固体中的磷随时间的释放被消除了，
·废水中有毒金属的浓度被降低了，以及
·所分离固体中的有毒金属和悬浮固体被固定了。
为本发明的方法贡献这些特有的优势性能的处理物质优选为可由 澳大利亚昆士兰州Sanctuary海湾的Virotec International Pty Ltd获得的 商品名为Bauxsol的物质。
在本发明的方法中，固体可以是由例如常规处理方法中污水或工 业废水的废水中分离出来的淤泥，或者它们可以是由任何其它途径得 到的固体。通常，该固体是水中悬浮物或分散物包含的基本生物来源 的不溶或部分可溶的物质。该固体通常含有生物活性微生物。
本发明的方法可以作为任何水或淤泥处理方法的部分，无论是常 规污水处理方法的部分或是任意其它可以由液体废料流中分离固体废 料的方法的部分。
本发明的方法中所加入的处理物质的数量，与通过不使用该处理 物质的相似方法获得的淤泥的相同性能相比，足以导致该淤泥沉积速 率、堆积密度和/或过滤能力提高。
相似地，至少在第三和第四实施方案的方法中，加入具有气味或 具有产生气味倾向的物质中的处理物质的数量为，足以至少改善该气 味和/或至少减小该物质产生气味的倾向的数量。
在第三和第四实施方案的方法中，由于一种或多种含硫物质的存 在产生的气味通常是微生物活动的结果。也就是说，该气味通常由微 生物产生。
在本发明的方法中，或非常具体的说，本发明第二实施方案的方 法中，所使用的处理物质的数量通常为废水中存在的固体重量的5 wt.%。将意识到加入处理物质的好处可以通过高于最小有效量的任何 量所表示出来，因此可以是等于废水中存在的固体重量的100wt.%， 150wt.%，200wt.%，250wt.%，300wt.%或更高。最小有效量可以 与存在的固体和/或不同的溶解种类的存在，和/或被加入废水中的其它 添加剂有关。对于任意给定的应用，要加入的处理物质的最小有效量 可以容易地被本文的教导所给出的常规实验所确定。作为例子，当废 水是未澄清的污水是，所加入的处理物质的数量通常在大约 10-100mg/L的范围内或废水中存在的固体重量的10wt.%-50wt.%的 范围内，更经常为大约50mg/L或废水中存在的固体重量的25wt.%。
相似地，并且与第三和第四实施方案具体相关，所使用的处理物 质的数量通常为待除臭物质的至少5wt.%。其次，加入高于最小有效 量没有具体的好处，但是所加入的处理物质的数量可以等于该物质重 量的100wt.%或更多。然而，所加入的处理物质的数量更经常在该物 质重量的10wt.%-50wt.%的范围内，甚至更经常为待除臭物质重量的 大约25wt.%。
尽管被称为红泥的铝土矿精练渣可以被直接使用为本发明中方法 的处理物质，该处理物质更经常为至少部分与钙和/或镁离子反应以使 其在与其五倍重量的水混合时具有低于10.5，通常在8.0至10.5之间 的反应pH的红泥。
在一种优选类型中，至少本发明的第一或第二实施方案的方法涉 及一种从废水中分离固体的方法，其中聚合电解质被加入到废水中以 至少部分絮凝该固体，然后该固体通过过滤被从该废水中分离出来， 其中该处理物质在聚合电解质被加入之前被加入到废水中。
在该方法的这一类型中所使用的聚合电解质可以是任何本领域公 知的对于从废水中分离固体有用的聚合电解质。典型的聚合电解质的 离子是聚丙烯酰胺，水解的聚丙烯酰胺，聚丙烯酸，聚甲基丙烯酸， 聚丙烯酸共聚物，各种聚胺，例如聚乙烯胺(polyvinylamine)、聚乙烯 胺(polyethylene amine)、聚乙烯基吡啶、聚乙烯基哌啶、聚乙烯基吡 咯和它们的季铵化衍生物，及类似物。
令人惊奇地，发现通过在本发明的方法中包含处理物质，与不包 含处理物质的相同方法相比，具有多种好处。好处包括：
·当该处理物质在初级澄清步骤之前被加入时：初级澄清中所分 离的固体的堆积密度和过滤能力被改善;
·当该处理物质在初级澄清步骤之中或之后被加入时：从废水中 沉淀出来的固体的堆积密度、微粒性质和过滤能力被改善，从而降低 了脱水该固体所需要的助滤剂和聚合电解质絮凝剂的数量;以及
·通过本方法所制造的淤泥关于气味的存在或气味的散发被稳定 了，从而促进了环境可接受的处理或进一步加工。
例如，通常，在现有技术中固体是由废水澄清过程中以固含量 0.5-1.0%的淤泥类型被生产的。根据现有技术在聚合电解质的存在下 通过无论是带式过滤、容器浮选或其它手段脱水该淤泥之后，固含量 通常提高到10-12%。基于存在的固体重量的25wt.%的处理物质，作 为澄清的助剂或在澄清之后，被加入到淤泥中，提供固含量为14-17% 的滤饼，由于脱水效率的改善通常仅需要常规聚合电解质量的40-55 %。
在第一或第二实施方案的方法中可以任选采用过滤助剂和/或一种 或多种其它常规水处理添加剂。典型的过滤助剂是硅藻土。该处理物 质可以根据添加剂的性质，与其它添加剂同时或在其加入之前或之后 加入。该处理物质可以在水处理过程的任意阶段被加入。其可以被加 入到未处理新鲜污水(入流液)中或在污水处理厂的任意阶段被加入。 然而，其优选在初级沉淀和澄清完成后加入，更优选其在二级沉淀和 澄清完成之后被加入到废生物固体料液中。
在第二实施方案中方法的另一个优选类型中，其中该废水含有溶 解的含磷化合物，被加入到废水当中的至少一种金属离子数量足以至 少部分沉淀所述的至少一种金属离子的含磷化合物，并且该处理物质 在加入所述的至少一种金属离子之前在水中分散。在该方法的这一类 型中，该固体可以与该沉淀的含磷化合物一起被分离，并且由已处理 水中一起被分离出来。
在第二实施方案中方法的这一类型中，金属离子通常为铁、铝和 钙中的至少一种，更经常为铁，其中铁可以为正三价铁或亚铁离子或 这两种的混合物。所加入的数量通常不多于与存在的溶解磷数量反应 所需的化学计量的1.5倍，但是如果需要可以过量加入。适当地，该金 属离子被作为该金属的可溶性盐加入，例如盐酸盐、硫酸盐或类似物。 任选地，水的pH可以在处理物质的加入和一种或多种金属离子的加入 之间被适当地调节到大约6.5至7.5的pH范围。
第二实施方案中方法的这一类型通常在其中的部分固体已经通过 沉淀和澄清步骤除去的废水中实施。在第二实施方案中方法的这一类 型中，被加入到废水中的处理物质的数量通常为对于待处理水为大约 1g/L或更多，但是更经常不高于0.5g/L，更经常不高于大约0.3g/L， 更经常等于大约0.25，0.2，0.15或0.1g/L，甚至更经常达到大约50mg/L。 通常，所加入的处理物质的数量为大约50mg/L。
在本发明中方法的一个类型中，具体的说，第三和第四实施方案 的方法中，具有气味或具有散发出气味的倾向的物质可以是由污水处 理过程分离出来的淤泥。在这一类型方法中，向淤泥中加入处理物质 可以这样进行：在淤泥被从与其相关的废水中除去后向该淤泥中加入 处理物质。另一种选择，更优选处理物质可以在淤泥从水中的分离之 前被加入到该废水之中。如第一或第二实施方案的方法一样，任选用 于絮凝和/或凝结存在的固体和/或用于沉淀存在的溶解粒子(例如磷化 合物)的其它常规添加剂可以被加入到该废水中。这种所使用的常规 添加剂包括如上举例的聚合电解质、助滤剂和例如铁和/或铝离子的金 属离子。
第三和第四实施方案的方法提供了相对于不使用处理物质的现有 技术的显著优势，其中第三和第四实施方案的方法所处理的物质对于 不向其中加入处理物质的相同程度的物质，具有减少的气味并且不会 随时间或在进一步加工中散发令人讨厌的气味。通常，第四实施方案 的方法所处理的物质的气味在所处理的初级经过几天甚至几周的存储 中几乎不发生改变。
相似地，在第五实施方案的堆肥方法中，该可堆肥物质的气味通 常在堆肥过程中明显减少，并且在堆肥过程和随后的堆肥存储过程中 气味的散发显著减少，通常基本上被消除了。
除上述本发明的方法的优点之外，本发明的方法所获得的淤泥和 其它固体或所处里的物质具有提高的保持金属离子的能力。因此，如 果淤泥含有往往随时间流失的有毒金属，向其中加入处理物质将减小 这些金属流失的倾向，通常到该淤泥符合毒性特征流失程序(TCLP; USEPA方法1311)的程度。因此，不使用该处理物质所获得的含有有 毒金属离子的未处理淤泥可能不能排放到环境中，然而通过了TCLP 测试的由本发明的方法所获得的淤泥根据它们的有毒金属含量可能不 被阻止排放到环境中去。
在第五实施方案的方法中，处理物质可以与可堆肥物质一起，或 单独被加入到含有微生物的物质中。优选含有微生物的物质和处理物 质一起被加入。更优选，含有微生物的物质和处理物质以第二实施方 案的方法的污水中分离出来的淤泥的形式一起加入。更优选，淤泥和 处理物质的混合物这样制备：利用第二实施方案方法中其中一种或多 种金属离子在处理物质被加入其中后被加入到该上溢流中的类型，合 并由污水处理过程的澄清步骤得到的下溢流和由该澄清步骤的上溢流 分离出来的固体，从而春电除一种或多种金属的不溶性含磷化合物。 这意味着在第五实施方案的方法的这一类型中，被加入到可堆肥物质 的淤泥和处理物质的混合物中存在的磷能够对堆肥过程有利，并且/或 如果第五实施方案的方法所生产的堆肥被用作土壤添加物或肥料，其 能够是有利的。在第五实施方案的方法的这一类型中，被加入上溢流 中的处理物质的数量通常等于下溢流和上溢流中存在的总固体的大约 25wt.%。
本发明的第五实施方案的方法中所使用的处理物质的数量通常在 可堆肥物质重量的大约2%至20%的范围内。可以采用更大的数量但 是这么作没有特别的好处。处理物质的数量通常在可堆肥物质重量的 大约5-10wt.%的范围内，更经常为大约7wt.%。在本发明的方法的优 选类型中，处理物质与生物固体以大约1重量份处理物质比大约3重 量份生物固体的比例一起被加入。
在第五实施方案的方法中，如上所述含有微生物的物质可以是通 过第二实施方案的方法所获得的污水淤泥，或者其可以是任何其它常 规微生物来源。这种资源的例子包括动物生物固体，例如粪肥;挖泥 船废料;腐烂的垃圾;蚯蚓粪;腐叶土;腐殖土和活性壤土。
除了气味减少这一本发明的方法的明显优点之外，第五实施方案 的方法提供对于其中不存在任何处理物质的现有技术堆肥方法的其它 的优点。
例如，在第四实施方案的夫妇中生物物质堆肥化速率被加快了， 因而堆肥物质的温度被升高了并且堆肥物质的病原体含量被显著降低 了。这表现出在大规模堆肥化设备中生产量的提高和由于其病原体含 量降低改善了所制造的堆肥的销售能力等优点。在一种公知的堆肥操 作中，脱水淤泥(“生物滤饼”)使用前端装载机与所引入的绿色废物 以1∶4的比例相混合。然后堆起进行11至14周的堆肥化，定期翻动以 使堆肥物质充满空气，最终的产品用于各种农业和园艺目的。在第五 实施方案的方法中，完成该堆肥化过程所使用的时间通常被缩短为6 至8周，根据pH达到7至8并且堆肥的内部温度下降到低于50℃来 判定。
然而，第五实施方案的方法不被限制应用于这种方法，可以有效 地被所有堆肥过程利用。因此，第五实施方案的方法适用于本领域公 知的所有堆肥过程，不管所含的物质处理技术，以给出加快的堆肥速 率。
此外，发现第五实施方案的方法中，需要被加入到含有微生物的 物质以获得合适的堆肥产品的可堆肥物质的数量显著降低了。在可堆 肥物质必需购买得到的情况下，这提供了实际利益。在第五实施方案 的方法中，其中含有微生物的物质是污水淤泥，淤泥与可堆肥物质的 数量比通常为大约重量比1∶2.5，然而在没有处理物质的情况下，该 比例通常为重量1∶4。
此外，发现第五实施方案的方法所获得的堆肥与现有工艺的堆肥 相比通常具有改善的质地，以及改进的挡水能力。
