專利名稱：處理污水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及處理各種類型污水如人糞尿、污泥和穢水的方法。
污水處理是環(huán)境保護(hù)技術(shù)的關(guān)鍵因素且為進(jìn)行該處理花費(fèi)了大量投資和操作費(fèi)用。在污水處理期間，產(chǎn)生固體如污泥且報(bào)道了一種情況其中將污泥進(jìn)行厭氧處理并將釋放出的甲烷氣回收以隨后用于發(fā)電。該方法的問題是厭氧消化僅能完成約50％的污泥的降解且為釋放出甲烷氣花多達(dá)15-30天的時(shí)間。
表1列出了兩種典型污水例子一收集的人糞尿和污泥的各種性能。很明顯，它們含高含量BOD和懸浮固體(下面簡稱為“固體”)。在人糞尿的處理中，砂和礫石物料在粗砂室中除去且粗大的外來雜質(zhì)用篩子或其它適宜的設(shè)備分離，隨后生物處理并絮凝。將分離后的外來雜質(zhì)，在生物處理中產(chǎn)生的剩余污泥和絮凝產(chǎn)生的絮凝后的污泥脫水并或者直接或在干燥后焚燒。
表1收集的人糞尿和污泥的性能
*通過2mm目試樣的數(shù)據(jù)在穢水處理中，砂和礫石在粗砂室中除去且有比較好沉降特性的固體在初沉降皿中重力分離，然后進(jìn)行生物處理。在初沉降皿中的污泥和生物處理產(chǎn)生的剩余污泥進(jìn)行各種后續(xù)處理包括增稠、厭氧消化、脫水和干燥，隨后焚燒。
這樣，在污水和諸如在污水處理工藝中產(chǎn)生的污泥中的固體的處理從包括粗砂去除的工藝觀點(diǎn)來看是很重要的，且它不會(huì)增大相當(dāng)于固體(污泥)處理的污水處理的負(fù)擔(dān)。
將分離后的外來雜質(zhì)、剩余污泥、絮凝后的污泥和在初沉降皿中的污泥用機(jī)械設(shè)備脫水并干燥，但機(jī)械脫水設(shè)器和干燥器的缺點(diǎn)在于制造和操作費(fèi)用較高。
目前使用的處理污泥的一個(gè)廉價(jià)方法是日曬干燥，其中污泥在砂層上脫水并干燥、為確保砂子不進(jìn)入到干燥后污泥的固體中，必須小心處理使刮除器未達(dá)到污泥底部因而觸及砂層。如刮除干燥后的污泥夾帶了砂子，則在干燥床中的砂子必須用新砂子補(bǔ)充，更嚴(yán)重的是使焚燒工藝中未燃燒的污泥的量增加。
在粗砂室中沉降除去的粗砂是與含人糞尿污水(例如，人糞尿和”或污泥)或穢水中的其它類型固體的混合物，因而需要清洗。但清洗方法相當(dāng)復(fù)雜，是一個(gè)又累又臟的工作。另外，除去的粗砂在焚燒后體積上并未下降，因而必須用掩埋法處理；降低掩埋地點(diǎn)的容量是日本各個(gè)地區(qū)日益增長的社會(huì)問題。
現(xiàn)在說明污泥和污水處理的核心技術(shù)—厭氧消化和氮處理技術(shù)之間的關(guān)系。
在有機(jī)污水如含人糞尿污水處理中的關(guān)鍵技術(shù)是生物處理，生物處理大致分為需氧處理包括硝酸化—脫氮方法一類和厭氧消化方法一類。
在厭氧消化方法中，污水中的有機(jī)物受厭氧微生物的作用，主要分解成甲烷和二氧化碳且該方法被廣泛使用，因?yàn)樘幚碣M(fèi)用比需氧處理低。
為防止水封閉體過營養(yǎng)化作用，需要從含人糞尿污水中除去氮；因?yàn)閷⒊椒ㄓ糜趨捬跸椒芙档吞幚碣M(fèi)用，所有現(xiàn)存的除氮設(shè)備都可用于需氧處理方法，因而在氮處理方面花費(fèi)很低。所有處理含人糞尿污水的設(shè)備(新建的或翻新)必須有除氮能力，因而沒有為用于厭氧消化方法而建的新設(shè)備。
另一方面，對低能耗和低資源消耗的關(guān)注使得對花費(fèi)低處理能耗的厭氧消化方法重新感興趣。在厭氧處理方法中，比較高分子量的有機(jī)物在產(chǎn)酸細(xì)菌的作用下分解成低分子量有機(jī)酸等且這類低分子量有機(jī)酸用甲烷基因細(xì)菌(氣化)最終轉(zhuǎn)化成甲烷，甲烷氣然后從水中蒸發(fā)出來。厭氧消化方法最大的問題是生活污水中絕大部分固體由很難降解的纖維素有機(jī)物和纖維組成，因此這類固體分解百分?jǐn)?shù)太低難以轉(zhuǎn)化成很容易用作能源的氣體。
如表1所示，含人糞尿污水含高含量氮。在廢水中的氮是過營養(yǎng)化的起因(“紅潮”(red tide)或“藍(lán)潮”(blue tide))，它引起了水封閉體相當(dāng)大的破壞，因而需除去這些地區(qū)的廢水中的氮，因此在幾個(gè)地區(qū)已建筑了有除氮能力的廢水處理設(shè)備。
生物硝酸化—脫氮在日本常用作除氮方法。另一種有效地除氮方法是氨汽提法，與生物硝酸化—脫氮方法相比，氨汽提需要簡單的汽提設(shè)備且能在極短時(shí)間內(nèi)從水中分離氨。盡管有這些優(yōu)點(diǎn)，氨汽提法在實(shí)踐中很少使用，理由如下在生物硝酸化—脫氮法中，氨最終分解成無害的氮和水，但在氨汽提法中，從水中蒸發(fā)出的氨必須隨后分解，另外為維持水在適合汽提氨的溫度(水溫接近于100℃，溫度越高，汽提越容易)，需要相當(dāng)高的費(fèi)用。甚至目前比氨汽提法更經(jīng)濟(jì)的生物硝酸化—脫氮法也決不是沒有問題；必須消耗大量甲醇，而甲醇是必須從市場上購買的工業(yè)化學(xué)品；相當(dāng)難處理的剩余污泥比厭氧消化法產(chǎn)生的量大。
人糞尿和家畜和家禽糞便含高含量的有機(jī)物和氮。從能耗角度看，用厭氧消化系統(tǒng)比用需氧法(如活性污泥處理法)處理這種液體廢物更經(jīng)濟(jì)。但在厭氧消化中，大部分有機(jī)物(BOD源)被轉(zhuǎn)化成甲烷氣，因而對上清液(消化后的上清液不含固體)進(jìn)行生物硝酸化—脫氮不是經(jīng)濟(jì)易行的，雖然詳細(xì)理由未提及。考慮到它的性質(zhì)，上清液適合用氨汽提法脫氮，但由于上述理由該方法很少在工業(yè)中使用。
在下列描述中，術(shù)語“污水”應(yīng)包括中種類型污水如人糞尿和在流化態(tài)時(shí)有足夠高水含量的穢水和污泥。
關(guān)于流化床熱處理設(shè)備有許多先有技術(shù)文獻(xiàn)，下面提及的可作為最有代表性的情況(1)T.Oshita，DEVELOPMENT AND AP-PLICATIONS OF FLUIDIZED-BED COMBUSTION TECHNOL-OGY FOR WASTE MATERIALS，International Journal of Environ-mentally Conscious Design & Manufacturing，Vol.4，No.1，1995；該文獻(xiàn)描述了流化床焚化爐的各個(gè)方面，包括i)流化床焚化爐的出口(其制造和操作機(jī)理)，ii)燃燒設(shè)備的改進(jìn)和燃燒技術(shù)的進(jìn)步，特別參照消毒處理裝置(SDP)旋轉(zhuǎn)流動(dòng)型流化床燃燒爐和TIF非粉碎型旋轉(zhuǎn)流動(dòng)型流化床燃燒爐，和iii)應(yīng)用技術(shù)；(2)USSN08/401370該美國專利申請說明書描述了流化床氣化和熔化燃燒的方法和設(shè)備的各個(gè)方面，包括i)先有技術(shù)和它的問題的描述，ii)氣化設(shè)備、熔化燃燒設(shè)備和使用這些設(shè)備的整個(gè)系統(tǒng)的具體操作條件，iii)氣化設(shè)備的描述和iv)說明氣化設(shè)備、熔化燃燒設(shè)備和整個(gè)系統(tǒng)的附圖。(3)Metcalf & Eddy，Inc.，WASTEWATER ENGINEERINGTreetment，Disposal and Reuse，Second Edition，pp.1-920，McGraw-Hill，Inc.1979。
該書描述了物理、化學(xué)和生物處理廢水的各個(gè)方面，包括工藝設(shè)計(jì)問題，處理方法，污泥處理方法和處理方法的新進(jìn)展。
本發(fā)明在這樣的情形下完成，其目的是提供一種方法，用該方法污水中有機(jī)物或在污水處理期間產(chǎn)生的固體的的能量被有效地用于污水處理。
本目的可用下列方法實(shí)現(xiàn)，其中在污水如廢水或液體污泥處理工藝中產(chǎn)生的固體用熱處理設(shè)備處理，所得熱能和/或氣體用于所述污水處理中。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，污水直接和/或在處理后用填充不易燃顆粒物如砂子的過濾器過濾，將截留的固體加到流化床熱處理設(shè)備如流化床焚化爐或氣化爐和，隨后在熱處理設(shè)備中不易燃顆粒物返回到過濾步驟。


圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的污水處理流程圖；圖2是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的污水處理流程圖；圖3是本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施方案的污水處理流程圖；圖4是本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施方案的污水處理流程圖；圖5是本發(fā)明第五個(gè)實(shí)施方案的污水處理流程圖；圖6是本發(fā)明第六個(gè)實(shí)施方案的污水處理流程圖；圖7是本發(fā)明第七個(gè)實(shí)施方案的污水處理流程圖；圖8是本發(fā)明第八個(gè)實(shí)施方案的污水處理流程圖。
現(xiàn)參照圖1-4說明本發(fā)明方法的優(yōu)選的實(shí)施方案，圖1-4說明了使用處理含人糞尿污水(即人糞尿和污泥的液體混合物)方法的四種不同情況。實(shí)施方案1參見圖1，將含人糞尿污水1料流加到預(yù)處理步驟2(通常使用一個(gè)篩子)并除去外來雜質(zhì)3(粗大的固體如廢紙和PVC)。流過篩子2的液體與無機(jī)沉淀劑4如用于除磷的氯化鐵和用于除細(xì)小固體物的聚合物(有機(jī)高分子量沉淀劑)5混合。在用這些物質(zhì)化學(xué)沉淀后，將流出物加到增稠步驟6且將增稠后的污泥6輸送到脫水設(shè)備7如壓帶機(jī)、壓濾機(jī)或離心脫水設(shè)備。無機(jī)沉淀劑4的加入量隨含人糞尿污水1的濃度變化，如果氯化鐵用作無機(jī)沉淀劑，其濃度范圍通常為約1500到7000ppm。在實(shí)際操作中，需要加入的無機(jī)沉淀劑和聚合物優(yōu)選通過用擬使用的添加劑進(jìn)行現(xiàn)場沉淀試驗(yàn)來確定。除氯化鐵外，熟石灰和鋁基沉淀劑如明礬也是有效的無機(jī)沉淀劑。有效的聚合物是陽離子型和非離子型。如果不需要從含人糞尿污水1中除磷，可不加無機(jī)沉淀劑4。如果聚合物5被加到含人糞尿污水1中以使得甚至很細(xì)小的固體物也被除去，則具有增加固體物向氣化爐19供應(yīng)以產(chǎn)生更多氣體的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)避免否則會(huì)在含人糞尿污水1處理期間發(fā)生的任何問題。
離開增稠步驟6的分離后的水8在其加到厭氧消化步驟10之前臨時(shí)保存在貯水中9中，步驟10中易分解的可溶性有機(jī)物主要被分解成生物氣11如甲烷和二氧化碳，它們被輸送到熔化爐22。消化器10的流出物被加到氨分離步驟12，其中用氨汽提將氨13從液體中分離出來。為處理殘留的有機(jī)物、氮等，將氨汽提后的流出物送到后處理步驟14，在此進(jìn)行常規(guī)處理如活性污泥處理，生物硝酸化—脫氮，絮凝，臭氧處理，膜處理和活性炭處理，根據(jù)需要這些處理可單獨(dú)進(jìn)行或組合進(jìn)行。處理后的水15排列到河中。
在預(yù)處理步驟2中排出的外來雜質(zhì)3用適當(dāng)?shù)臋C(jī)器15如螺旋擠壓脫水設(shè)備進(jìn)行脫水，增稠步驟6的絮凝后的污泥16用機(jī)械7如壓帶脫水設(shè)備脫水。將混合后的脫水濾餅17經(jīng)加料斗18進(jìn)氣化爐19。如果在后處理步驟14產(chǎn)生污泥如絮凝后污泥，它可以沿返回路徑(未示出)返回到增稠步驟6以使后續(xù)處理變得容易。脫水濾餅在其加到氣化爐19中之前可任選進(jìn)行干燥。
在氣化爐19中，下列兩種方法的任一種都可使用以生產(chǎn)氣體?？刂茪饣癄t進(jìn)料以提供0.1～0.25的空氣比。(1)氣化該方法涉及在700～1100℃下氣化爐中加熱，以生產(chǎn)低熱值(1000～1500Kcal/Nm3)或中等熱值(2500～4500Kcal/Nm3)的氣體。至少一種選自空氣、氧、水蒸汽等的氣化劑20從爐底加入。(2)與燃燒混合的氣化該方法涉及在氣化爐中于400～850℃下生產(chǎn)氣體，以生產(chǎn)與第一種方法生產(chǎn)的氣體熱值類似的氣體，條件是使用較低的溫度會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)多的焦油和碳化物。同第一種方法，至少一種選自空氣，氧氣、水蒸汽等的氣化劑20從爐底加入。
在第二種方法中，在氣化爐19中產(chǎn)生的含氫氣，一氧化碳，水蒸汽，焦油，碳化物和其它物質(zhì)的氣體混合物21被加到熔化爐22，在此它在高達(dá)約1350℃下用氧(空氣)快速氧化，氣體混合物21中的灰在高溫下被熔化并作為爐渣23排出。對利用該產(chǎn)品氣體有害的焦油物也被燒掉。生物氣11與氣體混合物21一起用作熔化爐22的能源。排出熱氣體24的熱能在能量回收步驟25中作為余熱鍋爐的水蒸汽回收，另外，各種類型能量回收設(shè)備如氣體發(fā)動(dòng)機(jī)，柴油機(jī)和氣體透平可單獨(dú)使用或組合使用。能量回收步驟25的排出氣體26被送到氣體處理步驟27，其中氣體處理設(shè)備如電收塵器，袋收塵器，滌氣器，脫硫脫氮設(shè)備可單獨(dú)或組合使用，這取決于待處理氣體性能和允許的排放量。如果需要氨的處理技術(shù)如使用電子束的催化或非催化脫氮或脫硫和脫氮用在氣體處理步驟27中，使用氨汽提步驟12的氨更經(jīng)濟(jì)。如果在用于脫硫和脫氮后仍有多余的氨，它可用硫酸吸收以生產(chǎn)肥料如硫酸銨。處理后的氣體28被排到大氣中。
厭氧消化步驟10通常用雙消化方法(使用兩個(gè)消化槽)來進(jìn)行，但也可用任何其它已知技術(shù)來進(jìn)行，如單消化方法和UASB(向上流動(dòng)厭氧污泥罩)法。厭氧消化步驟10最好通過在38～40℃中等水溫下發(fā)酵來進(jìn)行，但生物氣11也可用高溫(55℃)或低溫發(fā)酵來進(jìn)行。在雙消化的情況下，處理時(shí)間15-30天可作為指導(dǎo)數(shù)字。在厭氧消化步驟10中沉降的消化污泥可適當(dāng)抽出以將其沿返回路徑(未示出)返回到增稠步驟6 。
排出氣體24可沿路徑(未示出)流動(dòng)與生物氣11混合以供進(jìn)一步使用。因?yàn)樯餁馔ǔＳ?000到6000Kcal/Nm3的熱值，它們可用于提高排出氣24的熱值。
污水中的生物可降解有機(jī)物(它們?yōu)榭扇芪锘虿豢扇芪?被厭氧消化以生物氣化，隨后未消化的固體用熱處理設(shè)備氣化；用這樣的方式，污水中的有機(jī)物和處理過程產(chǎn)生的固體物能幾乎完全氣化。這樣，生物處理與熱處理的組合使得不同的能源被轉(zhuǎn)化成共同的氣體形式，這樣能以有效和容易的方式使用。
溶解后的氨在厭氧條件下不發(fā)生變化而是加到氨分離步驟12中。氨分離的常規(guī)典型的方法是氨汽提法(如，水蒸汽汽提，空氣汽提和減壓蒸餾)且氨與水蒸汽一起轉(zhuǎn)移到蒸汽相。蒸汽相中氨13可直接加到氣體處理步驟27中，但另外，它也可在低溫下與水蒸汽一起冷凝形作為氨水使用。
擬加到氣體處理步驟27的氨的濃度和量隨要處理的排放氣體的SOx和NOx濃度變化，因而加入氨的量最好根據(jù)檢測的SOx和NOx的濃度來自動(dòng)調(diào)整。如需要高濃度氨水，氨分離步驟或者用具有在溶劑等純化中有用的回流能力的常規(guī)精餾塔來實(shí)施，或者用可循環(huán)進(jìn)行氨汽提和濃縮的二級或三級濃縮器來實(shí)施。
雖然上述描述涉及含人類糞尿污水1的處理，應(yīng)該注意到這也可與小規(guī)模穢水處理設(shè)備如農(nóng)區(qū)的排水處理設(shè)備中污泥或其它類型的廢水如食品加工廢水和家畜或家禽產(chǎn)生的廢水的處理一起來進(jìn)行。在這種情況下，在小規(guī)模穢水處理設(shè)備中的污泥或其它類型廢水在圖1中作為物流30來供應(yīng)。相反的情況當(dāng)然是可能的，含人糞尿污水可作為料流30來供應(yīng)，而食品加工廢水、家畜或家禽產(chǎn)生的廢水等作為料流1供應(yīng)。此外，除了脫水濾餅17之外，其它有機(jī)廢物31如生活垃圾(含紙、塑料、下腳料等)，其固化產(chǎn)品，其它設(shè)備的脫水濾餅，建筑廢料如木頭和廢舊輪胎也可作為原料加到氣化爐19中。如需要可加入有價(jià)值的有機(jī)廢料如煤以增加氣體混合物21的產(chǎn)量。
使用氮作為肥料也在本發(fā)明范圍內(nèi)，因?yàn)槿绫?所示在含人糞尿的污水中含大量的氮。另外，氨能夠有效地用作脫硫或脫氮試劑。也應(yīng)該提及的是仍打算氣化的來自氣化爐19的料流32，及被截留并從氣化爐19和后續(xù)步驟設(shè)備中排出的灰含有磷并可收集用作磷肥。
用余熱鍋爐水蒸汽回收被推薦作為用于能量回收步驟25的一種方法以回收熔化爐22的排出氣體24的能量?；厥盏乃羝捎米鞲鞣N目的包括在氨分離步驟12中用作加熱介質(zhì)、氣化劑20和發(fā)電機(jī)(使用水蒸汽透平的類型)的進(jìn)料。如果流過余熱鍋爐的氣體仍有足夠的能量(熱量或可燃物)，則下列方法可在能量回收步驟25中實(shí)施。
(i)將余熱鍋爐的氣體用適當(dāng)?shù)脑O(shè)備如陶瓷過濾器除去灰塵并加到氣體透平中以發(fā)電，水蒸汽用一個(gè)后續(xù)余熱鍋爐回收且余下的排到大氣中；來自兩個(gè)余熱鍋爐的水蒸汽加到水蒸汽透平中以發(fā)電；該方法對低熱值高壓(20-40atm)氣體是合適的。
(2)將余熱鍋爐氣體用氣體凈化器如滌氣器處理并加到氣體或柴油機(jī)中以發(fā)電，水蒸汽用一個(gè)后續(xù)余熱鍋爐回收和余下的排列大氣中；來自兩個(gè)余熱鍋爐的水蒸汽加到水蒸汽透平中以發(fā)電；該方法對常壓含殘余可燃物的低或中等熱值的氣體是合適的。實(shí)施方案2在圖1所示的流程圖中，分離后的水8可借硝酸化—脫氮法用活性污泥處理，參照圖2描述本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施方案。
分離后的水8與返回的污泥40及循環(huán)脫氮液41一道流入?yún)捬鯒l件的第一脫氮槽42，在循環(huán)脫氮液41中的硝酸被活性污泥中的脫氮細(xì)菌還原分解(脫氮)為氮?dú)?。在第一脫氮?2中，分離水8中的BOD物質(zhì)起著脫氮還原劑的作用且如果它不夠，可從外部加入有機(jī)工業(yè)化學(xué)品如甲醇46以補(bǔ)償用作還原劑物質(zhì)的不足。離開第一脫氮槽42的含活性污泥液體然后流入需氧條件下的脫氮槽43，在此該液體中的氨用活性污泥中的硝酸化細(xì)菌氧化成硝酸，隨后絕大部分流出物返回到第一脫氮槽42，余下的被送到厭氧條件下的第二脫氮槽44中，在此硝酸被脫氮，流出物被送到需氧條件下的再曝氣槽45。在需氧條件下的硝酸化槽43中，液體中還原物被氧化分解且不再流到第二脫氮槽44；因此必須加甲醇46或其它適合的脫氮還原劑到第二脫氮槽44。在殘余甲醇于再曝氣槽45中氧化分解后，含活性污泥的液體被加到沉降槽47中，在此它被分離成固體部分和液體部分。分離后的水48被加到圖1所示的后處理步驟14中。沉降槽47不是分離含活性污泥液體成固體部分和液體部分的唯一設(shè)備，任何已知的分離器都可使用如膜分離器和離心分離器。部分分離后的活性污泥作為料流40返回到第一脫氮槽42中，余下的作為剩余污泥49輸送到圖1所示的增稠步驟6中。
在圖2所示的流程中，甲醇46在合成步驟50于氣體混合器21中由一氧化碳和氫氣合成。且發(fā)現(xiàn)合成的甲醇與迄今使用的工業(yè)級甲醇一樣有效，因而大大地降低了脫氮處理的成本。
在實(shí)施方案2采用的方案的硝酸化—脫氮方法中，大量的電需要用來操作各種馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器如脫氮槽43的鼓風(fēng)機(jī)(用來供應(yīng)氧化氨必需的氧)，用來供應(yīng)分離水8的泵，用來循環(huán)脫氮液體41的泵和強(qiáng)制返回污泥40的泵且這些機(jī)器可用氣化爐19供應(yīng)的氣體發(fā)的電來驅(qū)動(dòng)。實(shí)施方案3圖2流程圖中的部分返回污泥40可經(jīng)過旁路管線并且在它與用來處理分離后的水8余下的返回污泥40混合前用臭氧處理。現(xiàn)參照圖3說明本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施方案。
圖3所示的流程與圖2所示的差別在于部分返回的污泥40流過旁路管線并加到臭氧接觸塔51和加入的甲醇46是商購的而不是合成的產(chǎn)品。
圖3所示系統(tǒng)假定了下列操作條件分離后的水8的流量50m3/天；分離后的水8的質(zhì)量BOD＝1550mg/L，NH3-N＝800mg/L；硝酸化槽43中的水溫23℃；活性污泥濃度2550mg/L；返回污泥40的濃度5900mg/L。來自沉降槽47的返回污泥的約20％流過旁路管線55以加入氧接觸塔51，向該塔中加入100ppm來自臭氧化發(fā)生器的臭氧53。污泥保持在中間槽52直到?jīng)]有殘留臭氧且隨后與余下的返回污泥40混合。因此甲醇的加入量可下降約10％，剩余污泥49的產(chǎn)生量下降約15％。因?yàn)槌粞跤袕?qiáng)烈的殺菌作用，流過旁路管線55的返回污泥的量增大或如果臭氧53直接加到返回污泥40中則必須小心。具體地說，首先加入的臭氧量必須極其少以使得它不會(huì)對活性污泥有任何有害影響且臭氧濃度根據(jù)不斷監(jiān)測操作情況逐漸增大。
甲醇46的加入量和剩余污泥49的產(chǎn)生量由于下列兩個(gè)可能的原因降低由于臭氧53的作用，活性污泥中的微生物表面的細(xì)胞外聚合物被分解成可生物同化的低分子量物并溶于水中；其次，低分子量物質(zhì)在脫氮作用中有效地起著還原劑的作用。
臭氧化發(fā)生器54所需的電由利用安裝到圖1所示系統(tǒng)熱能回收步驟25中余熱鍋爐的水蒸汽的發(fā)電機(jī)來供應(yīng)。實(shí)施方案4
在另一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，含人糞尿污水料流用常規(guī)活性污泥法來處理且氣化爐不僅加入在含人糞尿污水1處理期間產(chǎn)生的固體物而且加入主要由紙、塑料和下腳料等組成的生活垃圾。沉淀劑4或5未加到含人糞尿污水1中，該污水經(jīng)有1mm網(wǎng)孔的旋轉(zhuǎn)篩60過濾，臨時(shí)保持在貯水槽9中并加入活性污泥曝氣槽63中。下面參照圖4說明進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)的實(shí)施方案。
含人糞尿的污水1通過旋轉(zhuǎn)篩60以除去外來雜質(zhì)3。分離水61在貯水器6中作短暫停留后，在需氧條件下與返回的污泥62一起供入曝氣槽63中。流入液在曝氣槽63中除去BOD組分，再供入沉降槽64中，在該槽中分離活性污泥。一部分分離出的污泥作為返回污泥62又供回到曝氣槽63，而其余污泥作為剩余污泥66送入脫水步驟67，在這里它與除下的外來雜質(zhì)3一起脫水。脫水污泥與生活垃圾68一起送入氣化爐19中。
從沉降槽64中溢流而分離的水65中不含BOD組分，但是通過活性污泥處理既不能除去氮也不能除去磷，因此它們都以較高含量含于分離水65中。所以，最好將分離水65用作液體肥料而不是將它排入河中。
根據(jù)圖1所示流程，燃燒由氣化爐19產(chǎn)生的氣體混合物21，并且處理含人糞尿的污水1所需的全部電能是由接在能量回收步驟25的發(fā)電機(jī)(使用氣體發(fā)動(dòng)機(jī))提供。
除了在上述四種實(shí)施方案中使用的方法以外，含人糞尿的污水1也可通過各種其它已報(bào)導(dǎo)的方法及其改進(jìn)來處理。
本發(fā)明還包括以下情況，即含人糞尿污水直接地和/或在處理之后，經(jīng)受一個(gè)過濾步驟，這一步驟使用一個(gè)填充不可燃顆粒物如砂子的過濾裝置，并且將截留的固體供入一個(gè)流化床熱處理裝置，下面參照圖5-8描述這種情況的四個(gè)實(shí)施方案。實(shí)施方案5根據(jù)圖5所示流程處理含人糞尿的污水1的料流。在過濾步驟72中通過砂子除去含人糞尿污水如人糞尿，污泥供料中的固體。分離水73在貯水器74中短暫停留之后，被送入分離水處理步驟76。而分離的固體77經(jīng)過干燥步驟78或直接停留在料斗79中，然后被送到流化床氣化爐80中，并在該爐中氣化。產(chǎn)生的氣體81經(jīng)除塵之后，或者通過發(fā)電機(jī)(如氣體透平，氣體發(fā)動(dòng)機(jī)或紫油機(jī))用作能源，或者燃燒通過余熱鍋爐而產(chǎn)生水蒸汽，用作產(chǎn)生水蒸汽的能源，這些水蒸汽將通過水蒸汽透平用在發(fā)電機(jī)中。由氣化爐80中得到的不可燃燒物82除砂子之外還包括固體物85。它們通過分離器84如重力分離器84被分離，或另外，它們也可以直接用作循環(huán)到過濾步驟72中的補(bǔ)充砂83。
用于過濾步驟72中的過濾介質(zhì)可以是不可燃的顆粒物如粒徑為0.3-3.0mm的砂粒。過濾步驟72所要求的過濾速率隨著操作參數(shù)而變化，這些參數(shù)可以是例如待處理污水(液體污泥)的溫度，其粘度，固體物的濃度及其狀態(tài)(絮凝或非絮凝的)，過濾介質(zhì)的粒度及過濾層的壓力，因此過濾器的面積必須在預(yù)先現(xiàn)場試驗(yàn)的基礎(chǔ)上確定。也可以使用壓濾，但是如果有足夠空間來建造過濾裝置，優(yōu)選重力過濾。在重力過濾的情況下，可以使用日曬干燥法。
如果過濾速率極低，可通過添加沉淀劑如聚合物(有機(jī)高分子量沉淀劑)或熟石灰來提高。
推薦用一個(gè)刮除器來去除分離的固體物77。
分離水處理步驟76可通過常規(guī)用來處理含人糞尿污水的方法來進(jìn)行，如厭氧消化，氨汽提，活性污泥工藝，生物硝酸化—脫氮作用，絮凝，臭氧處理，膜處理和活性炭處理，這些方法可以單獨(dú)或結(jié)合一起使用。
在分離水處理步驟76中產(chǎn)生的污泥5如剩余污泥或絮凝污泥需要與含人糞尿污水71一起送入過濾步驟72中。
根據(jù)本發(fā)明，除了污泥，由其它廢水處理裝置產(chǎn)生的污泥也可與含人糞尿污水71一起處理。還可以通過氣化爐80氣化由這類其它處理裝置產(chǎn)生的分離污泥。
正如已經(jīng)聯(lián)系現(xiàn)有技術(shù)所述的，在每一步含人糞尿的污水處理之前提供了一個(gè)粗砂室，這不僅可以防止由于砂子淤積導(dǎo)致每個(gè)反應(yīng)槽容積的減小，而且還可防止相關(guān)設(shè)備被砂子的磨損。在本發(fā)明中，過濾步驟72中作為過濾介質(zhì)的砂子可以通過由污水帶入系統(tǒng)的砂子來補(bǔ)充，因此粗砂室也可以用一個(gè)槽來代替，其中通過沉降除去比砂子大的卵石(或礫石)。由于卵石遠(yuǎn)比砂子沉降快，所以用來代替粗砂室的槽可以只有很小的容積。即使砂子與其它固體在過濾步驟72中被刮除，它也可以在氣化爐80中用作流化砂。從而確保通過刮除完全除去固體。此外，由于砂子補(bǔ)充而在數(shù)量上有所增加的流化砂可以循環(huán)用作補(bǔ)充過濾步驟72中的砂層的砂子，并且這種砂是清潔的，因?yàn)槿魏坞s質(zhì)都通過熱處理而除去。
至于在日曬干燥床中，過濾步驟72可以使用厚度20-30cm的砂層和同樣厚度的底層卵石層，并優(yōu)選在卵石層之下安裝集水管如多孔管。固體中的水含量是由氣化爐(熱處理裝置)的熱值許可限而決定的，如果許可限床足夠，固體可以有較高的水含量。
如果生物氣11在渦流型熔化爐(未示出)中燃燒，并且如果通過余熱鍋爐的氣體仍有足夠的能量(熱或可燃物)，可通過以下方法回收能量(1)由余熱鍋爐排出的氣體通過合適裝置(如過濾器)除塵，并送入一個(gè)氣體透平以發(fā)電，其蒸汽通過下一個(gè)余熱鍋爐回收，剩余物排放到大氣中，而由這兩個(gè)余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽被供入一個(gè)蒸汽透平以發(fā)電，這種方法適合于低熱值的高壓(20-40大氣壓)氣體。
(2)用一個(gè)氣體凈化器如涂氣器處理來自余熱鍋爐的氣體，并將其送入一個(gè)氣體或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)以發(fā)電，其蒸汽被下一個(gè)余熱鍋爐回收，剩余物則排入大氣。由這兩個(gè)余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽被供入一個(gè)蒸汽透平以發(fā)電，這種方法適合于含有殘留可燃物的大氣壓下的低或中熱值氣體。
由氣化爐80產(chǎn)生的氣體81而生產(chǎn)的電能可用作人糞尿處理車間的電力。
除了分離的固體77之外，有機(jī)廢氣86如主要由紙，塑料和下腳料組成的有機(jī)工業(yè)垃圾或生活垃圾也可以供入氣化爐80中，這不僅可以補(bǔ)償由人糞尿處理車間消耗的電力，而且可以向外部設(shè)備供電。實(shí)施方案6
本發(fā)明方法還可用于具有低于含人糞尿污水的雜質(zhì)(如懸浮固體和BOD)濃度的穢水處理。下面參照圖6說明這一實(shí)施方案。
穢水供料89首先在粗砂室90中停留，然后被供入初沉降槽91，在那里固體如砂子103和有機(jī)懸浮物104被依次除去，分離水92被供入使用活性污泥方法的污泥處理步驟93中，處理后的水94排入河中。除了標(biāo)準(zhǔn)的活性污泥方法，其它已知的處理方法如硝酸化—脫氮方法，以及生物除磷方法也可用在穢水處理步驟93中。
如已經(jīng)提到過的那樣，穢水具有相對較低的固體濃度并以較大的量供入，因此，與可以直接引入到過濾步驟72中的含人糞尿污水或液體污泥相反，穢水優(yōu)選首先供入粗砂室90和第一沉降槽91中，使得穢水在進(jìn)入過濾步驟72之前分為固體和液體部分。但是，如果過濾步驟72的固體載荷量足夠小，穢水供料89可以通過直接引入到過濾步驟72的旁路管線95而分流。
在穢水步驟93中產(chǎn)生的污泥96被送到過濾步驟72。由過濾步驟72得到的分離水97被傳送到穢水步驟93進(jìn)行進(jìn)一步處理。由過濾步驟72得來的分離固體98被送到料斗99，再從那里送到流化床焚化爐100進(jìn)行燃燒，得到的灰101或者直接地或者在一個(gè)分離器84中分離非砂固體85后，通過管線83傳輸?shù)竭^濾步驟72。
如果從粗砂室90收集到的砂子夾帶著卵石的話，任選地可以用一個(gè)篩子從卵石中分出砂子，使得只有砂子能引入到過濾步驟72。
在流化床焚化爐100中，填充在其中作為加熱介質(zhì)的砂子通過由爐底供入的空氣而流態(tài)化，使得分離的固體98將與砂子混合并在極短時(shí)間內(nèi)焚燒。為了獲得均勻混合，優(yōu)選地，在分離固體98被裝入流化床焚化爐之前，用一個(gè)研磨機(jī)將其研磨成較小粒度。
焚化爐100的排出的尾氣102可以供入余熱鍋爐，在此熱量被轉(zhuǎn)化為水蒸汽并供入發(fā)電機(jī)的蒸汽透平以發(fā)電，這些電可以用作工廠電力的補(bǔ)充來源，從而實(shí)現(xiàn)穢水的經(jīng)濟(jì)處理。實(shí)施方案7下面根據(jù)圖7所示流程圖敘述本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案。含人糞尿污水111如人糞尿或污泥的供料在粗砂室112中停留以除去砂子和卵石。流出物在接受槽113中作短暫停留，然后用粉碎泵114強(qiáng)制其通過預(yù)處理篩115(網(wǎng)孔1-3mm)，由此將流出物分為固體部分(篩上料)116和液體部分(分離水)117。篩上料116被送到篩上料脫水裝置118，從中得到脫水篩上料。脫水濾液120與分離水117混合，在貯水器121中滯留足夠的時(shí)間，以在它被引入到第一消化槽122(攪拌下保持厭氧條件)中之前調(diào)節(jié)液面的變化，引入第一消化槽之后，再引入到第二消化槽123(不攪拌，保持厭氧條件)。攪拌可以用氣體或機(jī)械裝置來完成。氣體攪拌使用通過鼓風(fēng)機(jī)從槽底強(qiáng)制鼓入的氣相的氣體，而機(jī)械攪拌使用旋轉(zhuǎn)槳葉攪動(dòng)槽中的液體。氣體攪拌比機(jī)械攪拌產(chǎn)生更強(qiáng)的攪拌，但另一方面，它消耗更多的電。
在消化槽122和123中，易降解的有機(jī)酸快速分解為生物氣(甲烷和二氧化碳)124，另一方面，經(jīng)過較長時(shí)間后懸浮固體轉(zhuǎn)變成低分子量物質(zhì)，最后，它們也分解為生物氣124。懸浮固體是高分子量物質(zhì)，其中許多有較低的生物降解性，因此只有有限的一部分懸浮固體能分解為生物氣。在第二消化槽123中也產(chǎn)生生物氣124，但由于沒有攪拌，固體將沉降，因此必須作為一部發(fā)消化污泥125排入過濾步驟126。在第一消化槽122中(進(jìn)行攪拌)，砂子和其它高比重固體隨著時(shí)間而積聚，優(yōu)選定期排出沉積物。從第二消化器123得到的上清液127含有殘留氮和磷，因此可用作液體肥料。如果上清液127將排入河中，優(yōu)選除去氮和磷組分，以防止接受水的過營養(yǎng)化。為了從上清液127中除去殘留的懸浮固體，可將上清液的一部分或全部通過旁路管線128送到過濾步驟126。濾液129與上清液127混合，或者排入河中或者用作液體肥料。
由過濾步驟126中排出的截留污泥130與脫水篩上物119和由粗砂室112得到的沉降砂131混合，并裝入料斗132，由那里將它們供入流化床焚化爐133進(jìn)行焚燒。由焚化爐133產(chǎn)生的燃燒氣體134中的灰136通過除塵裝置135如電收塵器或袋收塵器除去。盡管圖中未示出，可以裝上一個(gè)余熱鍋爐回收水蒸汽以便利用尾氣134的熱量，這也是一種有效利用能源的方法。如果需要，熱回收管也可插入到流化床焚化器133中以便將水蒸汽作為能源回收。
在含人糞尿污水111的處理過程中，分離的砂子和夾帶在過濾步驟126中刮除截留的污泥130中的砂子都將增加在焚化爐133的流化層中的砂量，因此，一部分流化砂137可以直接地，或者通過合適的分離裝置如篩子或重力分離器分出流化砂中的外來雜質(zhì)139之后，循環(huán)作為過濾步驟126的補(bǔ)充砂。循環(huán)砂是清潔的，因?yàn)槿魏挝廴疚锞M(jìn)行了熱處理。
粗砂室112中的沉積物131不僅含砂，而且還含有粒徑約10mm的礫石，因此，在沉積物送到流化床焚化爐133中之前，優(yōu)選用篩子或其它合適裝置將礫石除去。沉積物131可以送到過濾步驟126，從而可將其用作過濾砂。如果篩上物116被送至過濾步驟126，它們不需脫水，從而可以省去脫水裝置118。
含人糞尿污水可從粉碎泵114傳送到第一消化槽122，而無需通過篩子115和貯水器121。在這種情況下，流入第一消化器122的污水具有如此高的固含量，以至不僅需要通過增加攪拌力度確保完全混合，而且應(yīng)該引起足夠重視以避免體積載荷變化的影響。
水溫優(yōu)選保持在38℃，以在第一消化槽122進(jìn)行中溫發(fā)酵，從而使有機(jī)物能以固定方式氣化。一種方便的加熱方法是將由流化床焚化爐133產(chǎn)生的熱量而生產(chǎn)的水蒸汽直接注入第一消化槽122中。每個(gè)消化槽的有放容量應(yīng)該這樣調(diào)節(jié)使得分離水117的滯留時(shí)間約為15天。
生物氣124，任選地在用鐵基脫硫劑脫硫之后，可在一個(gè)氣罐中暫時(shí)儲(chǔ)存，然后用作流化床焚化爐133的輔助燃燒，或用作其它燃燒器的燃料。
用于過濾步驟126中的過濾介質(zhì)可以選自已知類型的不可燃顆粒物，包括砂子(粒徑0.3-3.0mm)，碎陶瓷，爐灰熔渣和沸石。過濾步驟126所要求的過濾速率隨著操作參數(shù)而變化，這些參數(shù)可以是例如待處理污水(液體污泥)的溫度，其粘度，固體的濃度及其狀態(tài)(絮凝或非絮凝的)，過濾介質(zhì)的粒徑及過濾層的壓力，因此過濾器的面積必須在預(yù)先現(xiàn)場試驗(yàn)的基礎(chǔ)上確定。也可以使用壓濾，但是如果有足夠空間來建造過濾裝置，優(yōu)選重力過濾。如果在重力過濾方法中使用日曬干燥法，通過過濾和蒸發(fā)的協(xié)同作用可以實(shí)現(xiàn)有效的脫水，因此在天氣熱的地區(qū)推薦使用日曬和重力過濾的共同使用。通過參考已知的實(shí)例可以構(gòu)造有效的日曬干燥裝置。
至于在日曬干燥床中，過濾步驟112可以使用厚度20-30cm的砂層和同樣厚度的底層卵石層，并優(yōu)選在卵石層之下安裝集水管如多孔管。固體中的水含量是由氣化爐(熱處理裝置)的熱值許可限度而決定的，如果許可限度足夠，固體可以有較高的水含量。
通過添加沉淀劑例如聚合物(有機(jī)高分子沉淀劑)或熟石灰可以提高過濾速率。
在優(yōu)選的情況下(未示出)，上清液127可以進(jìn)行曝氣處理或需氧生物處理，并且處理后的液體或從液體分離出的污泥供入過濾步驟126中，作為需氧(氧化)處理的結(jié)果，上層清液127中的細(xì)殘留固體將凝聚成粗的絮凝體，從而使過濾更加容易。
刮除器是推薦用來除去分離固體112的裝置。實(shí)施方案8含人糞尿污水可以按圖7所示簡單流程進(jìn)行處理，下面將參照圖8，敘述具有在氣化爐中氣化未過濾固體這一附加特征的實(shí)施方案。
如圖8所示，含人糞尿污水111的原料通過篩網(wǎng)141以除去大尺寸固體，然后供入?yún)捬跸?42中。網(wǎng)孔適宜為1-10mm(對旋轉(zhuǎn)篩)和5-20mm(對棒條篩)。為了分離礫石及其它污物，優(yōu)選使用約3-7.8mm的篩孔。與圖7所示實(shí)施方案相比，將流入?yún)捬跸?42的相對較小的礫石、砂子和有機(jī)懸浮固體的量將增加，因此在消化槽142中，優(yōu)選進(jìn)行能提供強(qiáng)力攪拌的氣體攪拌。
為了進(jìn)行氣體攪拌，罐142中的汽相氣體143被鼓風(fēng)機(jī)144抽出，并強(qiáng)制通過管子145以接近槽142的底部，從而滿意地?cái)嚢杵鋬?nèi)容物。由于消化器142是單槽，其有效容積應(yīng)設(shè)計(jì)成能夠允許含人糞尿的污水111滯留至少20天，由于攪拌作用，從消化槽的流出物146中懸浮有固體，因此，它全部供入過濾步驟126以進(jìn)行過濾。在這個(gè)實(shí)施方案中，沒有安裝粗砂室，因此有比實(shí)施方案7更多的砂子要沉積在消化槽42中，因此要比實(shí)施方案7更頻繁地進(jìn)行沉降砂147的排除。如果需要，從消化槽142來的流出物146可以在曝氣槽(未示出)中進(jìn)行幾天的曝氣處理，從而如實(shí)施方案7那樣可以提高流出物146的過濾特性。
由過濾步驟126排出的截留污泥148與篩上物149混合，再裝入料斗150，從那里供入流化床氣化爐151以產(chǎn)生氣體。由于進(jìn)來的含人糞尿污水111夾帶的砂子，以及當(dāng)載留污泥148在過濾步驟126中被刮除下時(shí)其中夾帶的砂子，使得氣化爐151中流化砂的量增加，因此，一部分流化砂153可以直接地，或者通過合適的分離裝置如篩網(wǎng)或重力分離器分出流化砂中的外來雜質(zhì)155之后，循環(huán)作為過濾步驟126的補(bǔ)充砂。
產(chǎn)生的氣體152不含灰塵并且既可通過發(fā)電機(jī)(如氣體透平，氣體發(fā)動(dòng)機(jī)或柴油機(jī))用作能源，也可通過燃燒用余熱鍋爐回收的水蒸汽，在發(fā)電機(jī)中通過蒸汽透平而使用。
如果氣體152部分地在渦流型熔化爐(未示出)中燃燒，如果氣體通過余熱鍋爐(用來產(chǎn)生水蒸汽)之后，仍含有燃料氣體，它可以通過參考圖5而敘述的氣體81的同樣方法而處理，從而回收能源。
用從氣化151的氣體152生產(chǎn)的電可用作為人糞尿處理車間的電力。
根據(jù)本發(fā)明，有機(jī)污水如食品加工廢水和由其它處理裝置得到的分離污泥可與含人糞尿污水111一起處理。此外，料斗150中也可以裝入有機(jī)廢料157，如有機(jī)工業(yè)廢料，主要由低，塑料和下腳料組成的生活垃圾，以及脫水污泥，它們被裝入氣化爐150，并且這不僅可以補(bǔ)償由含人糞尿處理車間消耗的電力，而且還可向外部設(shè)備供電。
由消化槽142中放出的生物氣124可以與從氣化爐152來的氣體混合，并用作能源。實(shí)施例根據(jù)圖7所示流程圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，只是用流經(jīng)床氣化爐和氣化熔化爐的組合來代替其中的流化床焚化爐。人糞尿供料(100m3/天)在粗砂室中停留以除去砂子和礫石。流出物在一個(gè)接受槽內(nèi)作短暫停留，然后通過粉碎泵被強(qiáng)制通過篩孔1-3mm的預(yù)處理篩，由此將流出物分為固體部分(篩上料)和液體部分(分離水)。篩上料被送到篩上料脫水裝置，從而得到脫水篩上料。脫水濾液與分離水混合，在貯水器中停留，然后引入37-38℃并處于攪拌條件下的第一消化槽(1500m3)，再引入37-38℃并不進(jìn)行攪拌的第二消化槽。在第一和第二消化槽中，有機(jī)酸和一部分懸浮固體分解成生物氣(主要由甲烷和二氧化碳組成)，其產(chǎn)量為985m3/天，而消化的污泥(濃度，23kg/m3，流速，12m3/天)被排入砂濾槽中。
砂過濾槽的有效面積為300m2，含有30cm厚的砂層，和同樣厚度的底層礫石層，砂子粒徑為0.4-1.0mm。過濾(脫水)時(shí)間是5天，脫水污泥的平均含水量為82wt％。截留的污泥(2.2噸)與在粗砂室中滯留而除下的砂子，1.2噸脫水篩上料(含水量，58wt％)，2.0噸廢輪胎和2.0噸有機(jī)生活垃圾(主要由低，塑料和下腳料組成)混合，混合物在一個(gè)流化床氣化爐(參見圖1)中燃燒。
流化床氣化爐具有以下參數(shù)砂1.3m3(2.0噸)；砂層厚度(靜態(tài)層高)0.6m；砂子粒徑0.4-1.0mm；氣化溫度；在流化層中500-600℃，在自由板上為700-800℃；空氣比0.15；內(nèi)壓-20mmAg，空氣流量147Nm3/h，產(chǎn)氣量265Nm3/h；氣體熱值2500Kcal/Nm3。
在脫水污泥于流化床氣化爐中氣化之后，流化層中的砂子供入一個(gè)分離器中以分離粒徑為0.4-1.0mm的砂粒，它們被循環(huán)到砂過濾槽。
在流化床氣化爐中產(chǎn)生的氣體混合物包括氫氣，一氧化碳，水蒸汽，焦油和碳化物，該混合物被引入到氣化熔化爐中，在該爐中混合氣與空氣在約1350℃的高溫下發(fā)生快速氧化反應(yīng)，空氣以1130Nm3/h流量提供，空氣比為1.15，由此以1480Nm3/h的量產(chǎn)生熱(濕)氣，氣態(tài)混合物中的灰分在高溫下熔化并以熔渣排出，同時(shí)，將有損于放出氣體的有效利用的焦油也燒掉了。
本發(fā)明提供了以下優(yōu)點(diǎn)。
(1)由污水處理產(chǎn)生的固體(污泥)以前一直被認(rèn)為不利于它們能源的利用，但是，根據(jù)本發(fā)明，這些固體被氣化從而能經(jīng)濟(jì)又簡便地發(fā)電，這些電是處理污水的一種不可缺少的能源形式。
(2)使用流化床進(jìn)行焚燒和氣化處理，保證了隨污水而帶入的砂子可以回收和循環(huán)，既能用作流化砂又能用作過濾介質(zhì)，而此前一直認(rèn)為它是一件麻煩的事情。
(3)帶入的砂子是不可燃廢物，一般必須作為掩埋材料來處理，根據(jù)本發(fā)明，它可以作為截留材料來裝填流化床氣化爐和焚化爐，這也能夠有效地利用不可燃的砂子，從而可以延長現(xiàn)有掩埋處的使用時(shí)間。
(4)如果污泥夾帶的砂子從砂過濾床上被刮下來，也不會(huì)引起麻煩，因此，可以以一種簡單而有效的方法來實(shí)現(xiàn)污泥的完全刮除。
(5)在污水處理中粗砂除去步驟可以明顯縮短，此外，沉降的粗砂可以方便地處理，從而可以減輕除去粗砂工序的麻煩和臟累。
(6)當(dāng)污水中的固體通過流化床焚化爐或氣化爐與生活和工業(yè)垃圾一起處理時(shí)，原料污水中所含的砂子，通過含于由污水處理得到的污泥中的形式被送到這些爐中，因此很適合用作流化砂。
(7)進(jìn)行生物硝酸化—脫氮所需的還原劑可以由污水處理裝置中的氣化爐中產(chǎn)生的氣體來合成和提供，這也有助于硝酸—脫氮工藝的經(jīng)濟(jì)實(shí)施。
(8)由污水處理設(shè)備的全部工藝步驟中產(chǎn)生的固體和外部提供的有機(jī)垃圾可以同時(shí)并且容易地轉(zhuǎn)變成能量(氣化)并用于發(fā)電，因此，通過利用由氣化產(chǎn)生的能源，可以經(jīng)濟(jì)地完成污水處理的各方面的改進(jìn)，例如利用氨汽提以防止過營養(yǎng)化的氣體處理，向肥料的轉(zhuǎn)變，減少由于發(fā)電產(chǎn)生的臭氧而引起剩余污泥的產(chǎn)生。
(9)通過將生物氣化(厭氧消化)工藝和燃燒相結(jié)合形成氣體，在污水處理過程中產(chǎn)生的固體幾乎可以完全氣化，并且不同的能源能轉(zhuǎn)化為共同的氣體形式，它可以簡單而有效的方式利用。
權(quán)利要求
1.一種包括人糞尿、污泥和穢水的污水的處理方法，包括以下步驟(a)將污水供入粗砂室，并停留以除去砂子和礫石；(b)將流出物在接受槽中作暫時(shí)停留，然后強(qiáng)制其通過一個(gè)預(yù)處理篩，由此將流出物分為固體和液體部分；(c)將固體部分送到脫水裝置，由此得到脫水的篩上料；(d)將分離水引入?yún)捬跸幚硌b置，或生物脫氮處理裝置，或活性污泥處理裝置中，進(jìn)行處理產(chǎn)生消化的污泥或剩余污泥；(e)將消化污泥或剩余污泥引入含有一個(gè)砂層和底層礫石層的砂過濾槽中；(f)將截留的污泥和在粗砂室中停留而除下的砂子、由篩上料脫水裝置得到的脫水篩上料、包括廢輪胎和生活有機(jī)垃圾的廢物混合，并在流化床熱處理裝置，例如流化床焚化爐或氣化爐中燃燒該混合物；(g)在流化床熱處理裝置中燃燒脫水污泥之后，將流化層中的砂子供入一個(gè)分離器中以分離砂粒，并將分離出的砂子循環(huán)至砂過濾槽中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中厭氧消化裝置包括處于攪拌下的第一消化槽和不進(jìn)行攪拌的第二消化槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在流化床氣化爐中產(chǎn)生的含氫氣，一氧化碳，水蒸汽，焦油和碳化物的氣體混合物被引入氣化熔化爐，并在爐中與空氣發(fā)生快速氧化反應(yīng)，由此在氣體混合物中產(chǎn)生熱氣體和灰分，所說的灰分熔化并以爐渣排出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中在污水處理工藝中分離氨，并將其用于由所述熱處理裝置排出氣體的脫氮和脫硫中，以及用于氮肥的生產(chǎn)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在所述熱處理裝置中通過氣化或氣化和燃燒相結(jié)合產(chǎn)生的氣體被轉(zhuǎn)化成還原劑如甲醇，并在污水的生物脫氮中使用。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中在所說熱處理裝置中產(chǎn)生的能量供入一個(gè)臭氧化發(fā)生器中，而且產(chǎn)生的臭氧用于所述污水的處理工藝中，以控制在生物處理步驟中剩余污泥的產(chǎn)生。
全文摘要
在一種處理污水的改進(jìn)方法中，在污水如廢水或液體污泥的處理中產(chǎn)生的固體通過熱處理裝置而處理，而所得熱能和/或氣體又被用于所述污水的處理中。污水可以直接地，和/或經(jīng)過處理后，經(jīng)受一個(gè)過濾步驟，該步驟使用填充不可燃顆粒物如砂子的過濾器，而截留的固體送入流經(jīng)床熱處理裝置如流化床焚化爐或氣化爐中，此后，熱處理裝置中的不可燃顆粒物又返回到過濾步驟。這樣處理污水可以有效利用污水中有機(jī)物的能量或在污水處理中產(chǎn)生固體的能量。
文檔編號F23G7/00GK1154949SQ9611851
公開日1997年7月23日 申請日期1996年11月28日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月28日
發(fā)明者藤村宏幸, 鈴木隆幸, 山田紀(jì)夫, 一木嘉之 申請人:株式會(huì)社荏原制作所