專利名稱：廢水處理的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及處理廢水的設備、系統(tǒng)以及方法。
背景技術(shù)：
住宅的、商業(yè)的、農(nóng)業(yè)的以及工業(yè)的用水產(chǎn)生了大量未經(jīng)處理的廢水，這些廢水會導致健康危害以及環(huán)境問題。因此，大部分城市在其污水收集系統(tǒng)的下游使用廢水處理設備，將未凈化的廢水處理成比較無害的形式。
進入處理設備(流入)的廢水大概是99％的水以及1％的大型物體、固體、溶解固體、油類、蠟狀物以及有機物的混合物。通過使用一系列的處理步驟，可以將后者與前者分離，這些處理步驟通常稱為預處理、初級處理、二級處理以及高級處理。預處理和初級處理清除固體。二級處理使用微生物清除溶解的有機物。高級(三級)處理清除營養(yǎng)物如氮和磷。其他的處理包括消毒、過濾和反滲透。
常規(guī)廢水處理系統(tǒng)的最終產(chǎn)物是經(jīng)處理后的廢水和淤泥。處理后的廢水通常排放到廢水處理廠附近的水體(如溪流、河流或海洋)中。淤泥通常傾倒到廠區(qū)外的特定區(qū)域，有時候經(jīng)處理后作為肥料使用。
這些最終產(chǎn)物的產(chǎn)生和處理，以及廢水處理廠的常規(guī)運行可能效果不理想。例如，處理后的廢水不斷排放到附近的水體中，對環(huán)境可能有害。此外，所產(chǎn)生的淤泥會產(chǎn)生強烈的臭味，這些臭味使廢水處理廠附近區(qū)域不適合棲息或居住。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及處理廢水的設備、系統(tǒng)和方法。在這些系統(tǒng)和方法中，至少一部分的廢水處理是在離岸的外濱處實施的。例如，來自城市污水系統(tǒng)的污水先經(jīng)過陸上的初級處理。經(jīng)過這種處理后的廢水可輸送(例如，通過管道)到位于外濱的設備(例如，固定在水體中的船只)以進行二級處理、消毒和高級處理中的一種或多種。所得到的處理后的廢水可以離岸排放，或者返回陸上進行進一步的處理或利用。所得到的淤泥可以回送到陸上進行堆放或進一步的處理。在將淤泥回送到陸上之前，也可以先在所述處理船上對淤泥進行進一步的處理(例如，分解和脫水)。
因為本發(fā)明的設備、系統(tǒng)以及方法能夠離岸實施，所以能夠避免常規(guī)的陸上廢水處理操作有關的缺點。例如，因為所排放的處理后的廢水能夠在離岸處疏散——尤其是處理后的廢水首先與周圍環(huán)境的水混合然后再排放，所以減輕了處理后的廢水的排放對本地環(huán)境的影響。此外，基于船只的處理系統(tǒng)通過船在水體中的搖擺而增加水力停留時間，能夠提高處理效率。重要的是，這種離岸廢水處理系統(tǒng)的使用減少了為處理廢水而需要的岸邊陸面使用量，消除對該區(qū)域的危害，例如惡臭味。通過在現(xiàn)有的陸地設備中很難實施的模塊升級，本發(fā)明的離岸系統(tǒng)可延長使用壽命。此外，某些基于船只的系統(tǒng)的可移動性使其可應用于緊急事件和軍事應用中。
因此，本發(fā)明的特征是離岸廢水處理船(或其他離岸設備)，所述離岸廢水處理船包括每天能夠處理至少2,000萬升廢水的廢水處理系統(tǒng)；與所述廢水處理系統(tǒng)流通的廢水進水口；以及從所述船中移走處理后的廢水的出水口。所述廢水處理系統(tǒng)可包括用于減少廢水中懸浮固體或油脂含量的初級處理系統(tǒng)；包含有能夠減少廢水中包含的有機物量的細菌的二級處理系統(tǒng)；包含有殺死微生物的裝置的消毒處理系統(tǒng)；包含有清除廢水中包括氮和磷的營養(yǎng)物的裝置的營養(yǎng)物去除系統(tǒng)。所述廢水處理系統(tǒng)可以包括有淤泥處理系統(tǒng)，例如，所述淤泥處理系統(tǒng)包括從淤泥中去除水分的裝置、用于分解有機物的細菌介導的裝置和/或包含有殺死微生物的裝置的消毒系統(tǒng)。
所述離岸廢水處理船還可以包括其他的組件，如發(fā)電設備、用于移動所述處理船的推進系統(tǒng)和/或用于混合處理后的廢水或淤泥與所述處理船周邊的水體中的水的腔室。
本發(fā)明的另一方面的特征在于廢水處理設備，該廢水處理設備位于遠離陸上廢水收集系統(tǒng)的水體中。所述廢水處理設備包括(a)每天能夠處理至少20,000萬升廢水的廢水處理組件；(b)將廢水從陸上廢水收集系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到廢水處理設備的裝置(例如管道或者穿梭船)；(c)將處理后的廢水從所述廢水處理系統(tǒng)中移除的裝置(例如，與水體流通的出水口、管道、或者穿梭船)；以及(d)將淤泥從所述廢水處理系統(tǒng)中移除的裝置(例如，管道或者穿梭船)。本發(fā)明的廢水處理設備也可以包括至少兩個獨立的廢水處理方式不同的廢水處理組件。所述兩個獨立的廢水處理組件可通過水體分隔開(例如，兩個或多個船浮在水體上并相連使得廢水能夠從至少一艘船流到至少另一艘船中)。
另一方面，本發(fā)明的特征在于一種處理廢水的方法，包括如下步驟將廢水從陸上某一位置傳輸?shù)轿挥陔x岸水體中的廢水處理設備中，然后使廢水通過初級處理系統(tǒng)，以減少廢水中懸浮固體或油脂的含量；二級處理系統(tǒng)，包含有細菌能夠分解廢水中含有的有機物；消毒處理系統(tǒng)，包含有裝置以殺死微生物；和/或營養(yǎng)物去除系統(tǒng)，包含有裝置以移除廢水中包括氮和磷的營養(yǎng)物。得到的處理后的廢水和淤泥可從所述廢水處理設備轉(zhuǎn)移到陸上的某一位置，或者排放到水體中。在后一種情況下，最終產(chǎn)物在排放之前先稀釋以減少對環(huán)境的影響。
除非另有定義，否則，這里所用的所有技術(shù)術(shù)語具有本發(fā)明所屬領域的普通技術(shù)人員所理解的相同意思。
雖然可以使用與本申請中所描述的相似或等效的方法和材料來實施或試驗本發(fā)明，但下面將描述合適的方法和材料。這里提到的所有公開出版物、專利申請、專利以及其他參考材料都被本申請全文引用。在出現(xiàn)沖突的情況之下，以本說明書中的定義為準。另外，下面所討論的具體實施例僅用于舉例說明，不是對本發(fā)明的限定。


圖1是本發(fā)明的水處理系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖2是本發(fā)明的水處理系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖3是本發(fā)明的水處理系統(tǒng)的透視圖；圖4A是本發(fā)明的離岸廢水處理船的側(cè)視圖；圖4B是本發(fā)明的另一離岸廢水處理船的側(cè)視圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提供處理廢水的離岸設備、系統(tǒng)以及方法。簡單地說，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法包括或者使用離岸廢水處理設備、將廢水從陸上某一位置轉(zhuǎn)移到所述離岸廢水處理設備的裝置、將以處理的廢水從所述離岸廢水處理設備中轉(zhuǎn)移的裝置；以及將淤泥從所述離岸廢水處理設備中轉(zhuǎn)移的裝置。
本發(fā)明包括一種處理來自陸上的廢水的離岸廢水處理設備。從陸上輸送到所述離岸廢水處理設備的廢水可以來自很多源，包括生活的、工業(yè)的、政府設施的或者農(nóng)業(yè)的水源。本發(fā)明的離岸廢水處理設備能夠處理來自這些水源中任意水源的廢水，并可經(jīng)設計或修改后處理特定類型的廢水。
在圖1-4所示的實施例中，所示的離岸廢水處理設備是船10，包括至少部分地安裝在船10的船體(hull)11內(nèi)的廢水處理組件20a、20b、20c以及20d。在圖1和圖2中，陸上污水收集系統(tǒng)60的廢水先輸送給陸上廢水預處理組件200進行處理。接著，通過管道120將所得到的經(jīng)處理的廢水輸送到船10。接著，將廢水引導到船10上的廢水處理組件20a、20b、20c和20d中以進行進一步的處理。在圖1-3所示的實施例中，廢水處理過程產(chǎn)生的最終產(chǎn)物為淤泥275以及處理后的廢水。這些最終產(chǎn)物可返回到陸上進行其他的處理或處置，或者排入船10周圍的水體30中。參考圖1，經(jīng)處理的廢水排入到水體30中，而使用拖輪駁船70將淤泥275帶回地面。圖2和3所示的實施例中，將淤泥275和處理后的廢水都帶回地面130。
本發(fā)明的離岸廢水處理設備可以是(a)能夠位于水體表面以及(b)能夠裝載至少一個廢水處理組件的任何設備。這類型的設備有很多是業(yè)內(nèi)已知的，例如，船只如運輸船(如圖1-4所示)、駁船(barge)、一系列互相連接的運輸船和/或駁船或者固定在水體底部的浮臺。這些船只可以是自驅(qū)動的、非自驅(qū)動的、有人駕駛的或無人駕駛的。通常，本發(fā)明的水處理系統(tǒng)可配置成每天處理300萬(例如，大于250萬、200萬、500萬、1000萬、1500萬、2000萬、2500萬、5000萬、1億、2億、3億、4億、5億或者6億甚至更多)升以上的廢水。
一個實施例中，所述離岸廢水處理設備是單船體或雙船體的船只，例如，其載重噸位(縮寫為dwt)在10,000至500,000之間，如30,000和50,000；65,000和80,000；120,000；或250,000和300,000。最優(yōu)的載重噸位取決于指定系統(tǒng)的特定設計(例如，每周期內(nèi)處理的廢水量)，但是應當足夠維持為保持船只漂浮而要求的最小吃水深度(draft)，和/或匹配預期的船只處理容量。本發(fā)明的離岸廢水處理船還可以包括美國臨時專利申請60/564,921中所描述的那些特征，例如，一個或多個降噪和/或減震設備、儲水池(在這種情況之下，在處理后的廢水從處理船排出之前用于儲存處理后的廢水)、給船的一個或多個功能供電的電源、在水體中移動船的推進設備、和/或用于控制船載的各種系統(tǒng)(例如，廢水進水系統(tǒng)、處理后的廢水排放系統(tǒng)、處理后的廢水的轉(zhuǎn)移系統(tǒng)以及電源)的運行的控制系統(tǒng)。
如圖1至4所示，可將一個或多個廢水處理組件中的至少一部分安裝在離岸廢水處理設備的主甲板上。例如，一個或多個廢水處理組件可分隔在容器內(nèi)且彼此相接，并連接到所述主甲板。另外，一個或多個廢水處理組件的至少一部分安裝在該離岸廢水處理設備的主甲板下面。一個或多個廢水處理組件也可以同時安裝在該離岸廢水處理設備的主甲板上面和下面。
所述離岸廢水處理設備還可以包括至少一個(例如，1、2、3、4、5、10或更多)廢水進水口和至少一個(例如，1、2、3、4、5、10或更多)處理后廢水的排放口或振動式多口擴散結(jié)構(gòu)，處理后的廢水通過該結(jié)構(gòu)從離岸廢水處理設備中排出。
所述離岸廢水處理設備可以包括至少一個廢水處理組件，例如圖1至圖3所示的廢水處理組件20a、20b、20c和20d。適用于本發(fā)明的廢水處理組件可以是任何能夠執(zhí)行廢水處理協(xié)議中的至少一個步驟的組件，例如，從廢水中清除一種或多種非水物質(zhì)如固體、油脂、蠟、有機物和溶解固體。陸上廢水處理所用的組件在所屬技術(shù)領域內(nèi)是公知的，例如，參見CRC Press公司1998年出版的Syed R.Qasim，Ed.所著的《廢水處理廠規(guī)劃、設計和運行第二版》(Wastewater Treatment PlantsPlanning，Design，and Operation，Second Edition，Syed R.Qasim，Ed.，CRC Press，1998)；以及美國土木工程師協(xié)會1998年出版的《城市廢水處理廠的設計(Asce工程實踐手冊和報告)》第4版(Design of Municipal Wastewater Treatment Plants(AsceManual and Reports on Engineering Practice)，4thedition，AmericanSociety of Civil Engineers，1998)。這些組件經(jīng)過稍微修改或不經(jīng)修改就能夠用于本發(fā)明基于船只的系統(tǒng)和方法中。
在本發(fā)明的某些實施例中，構(gòu)成整個廢水處理系統(tǒng)的各個組件全部安置在一艘或多艘船上。但是，通常的情況下，構(gòu)成整個廢水處理系統(tǒng)的一部分組件位于一個或多個離岸廢水處理設備上，而其他的組件位于一個或多個地面設備中。例如，圖1至圖3所示的實施例中，預處理組件200位于地面130上。
本發(fā)明中可以包括的廢水處理組件有預處理組件、初級處理組件、二級處理組件、最終處理組件、高級處理組件以及反滲透處理組件。在一個典型的配置中，以上面所列的順序?qū)U水進行順序處理。
在本發(fā)明的一個實施例中，水體上執(zhí)行的廢水處理步驟都在一個單獨的離岸設備中執(zhí)行，這種離岸設備具有完成上述步驟所需要的所有廢水處理組件。在其他的實施例中，水體上執(zhí)行的廢水處理步驟在至少兩個離岸設備中執(zhí)行，這兩個離岸設備分別具有至少一種不同的廢水處理組件。例如，第一艘船可包括有執(zhí)行初級處理和二級處理的組件，第二艘船可包括有執(zhí)行最終處理和/或高級處理的組件。后一種情況下，在第一艘船上經(jīng)過處理后的廢水將傳輸?shù)降诙掖赃M行其他的處理。
本發(fā)明的廢水處理系統(tǒng)的預處理組件可以采用任何能夠從廢水中清除大物體或雜物如條狀物、碎屑、大的食物顆粒、沙子以及砂礫的設備。適合進行預處理的系統(tǒng)的一個例子是一組格柵或者篩子，廢水從所述格柵或篩子流過。當廢水流過格柵/篩子時，大的物體/雜物被濾出，而剩下的廢水流過以進行其他的處理。在一個優(yōu)選配置中，使用多個格柵或篩子來濾出大于5、4、3、2、1、0.5或0.2cm的物體。經(jīng)過預處理組件處理的廢水將進一步進行初級處理。
廢水處理系統(tǒng)的初級處理組件可以采用任何適合清除廢水中的未溶解固體或者液體的設備。一種合適的設備的例子是沉淀池系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，將流動的廢水引到進存儲池儲存一段時間，這個時間要足夠長，使顆粒沉淀到底部，使密度比廢水密度小的油脂和其他物質(zhì)浮到頂部。接著，去除池體底部的固體并清除頂部的油脂和其他漂浮物。在這個過程中還可以使用凝聚劑以加快沉淀過程。接著，轉(zhuǎn)移余留在池體中的經(jīng)過處理的廢水。經(jīng)過初級處理后的廢水可進一步進行二級處理。
本發(fā)明廢水處理系統(tǒng)的二級處理組件可以采用任何能夠以微生物為媒介從廢水中清除有機物的設備。這些設備提供有使有機物新陳代謝的細菌和其他微生物，并提供有進行這種處理的合適環(huán)境，例如，一個或多個帶有混合器和充氣器的容器(例如，位于美國伊利諾斯州羅克福德的Aqua-AerobicSystem公司所提供的順序批處理反應器)。向廢水添加微生物的方法包括固定的薄膜系統(tǒng)、懸浮的薄膜系統(tǒng)、和/或瀉湖系統(tǒng)(lagoon system)。二級處理組件的一個例子是Aqua-Aerobic System公司提供的AquaMB系統(tǒng)。這種系統(tǒng)包括有由PALL公司(位于美國紐約州科特蘭市)生產(chǎn)的微濾(microfiltration)單元。
在二級處理系統(tǒng)中，微生物因為吸收廢水中的有機物和營養(yǎng)成分而在大小和數(shù)量上不斷增長。懸浮幾個小時(例如，1.5、2.0、2.5、3.0、3.5小時)后，微生物沉淀為淤泥。這些淤泥中，一部分被移除以進行放置或處理，一部分仍留在系統(tǒng)中作為“種子”微生物，以處理其他的廢水。
廢水在二級處理池中經(jīng)過處理之后，被引導到多個不同的地方。在本發(fā)明的一些實施例中，經(jīng)過二級處理后的廢水從系統(tǒng)中排出(例如，返回到環(huán)境中)，或者仍留在系統(tǒng)中以進行其他的處理，例如最終處理或高級處理。
本發(fā)明的廢水處理系統(tǒng)的最終處理組件可以采用任何適合對廢水消毒的設備或試劑。例如，可使用氯或紫外線照射對經(jīng)過二級處理的廢水進行消毒。在使用氯對水進行消毒時，最終處理還包括向處理后的廢水添加中和氯的化學制品，因為處理后的廢水中高含量的氯會對將排入的水體產(chǎn)生負面的環(huán)境影響。
廢水處理系統(tǒng)的高級(三級)處理可以采用任何適合清除處理后的廢水中的營養(yǎng)物的設備或試劑。高級處理包括向處理后的廢水中添加化學制品以幫助沉淀或除去磷或氮。例如，可使用凝聚劑清除廢水中的磷，通過空氣清洗清除氨。
本發(fā)明的廢水處理系統(tǒng)可包括有過濾組件以及反滲透組件。例如，可使用一個或多個過濾步驟對經(jīng)過二級處理和/或高級處理的廢水進行處理，以濾除未溶解的固體和微生物。在一個示范的實施例中，至少經(jīng)過二級處理后的廢水依次經(jīng)過孔徑10微米的過濾器以及孔徑0.1微米的過濾器進行過濾。以這種方式處理后的廢水合適于農(nóng)業(yè)或工業(yè)使用。
在本發(fā)明中，可使用反滲透對廢水進行進一步的凈化，以清除溶解的固體。用于本發(fā)明的反滲透系統(tǒng)包括高壓泵和反滲透膜。用于將廢水壓過反滲透膜的高壓泵可采用任何適于產(chǎn)生將廢水壓過反滲透膜所需要的水壓的泵。以這種方式處理后的廢水可以制成飲用水。
本發(fā)明的廢水處理系統(tǒng)還包括有將廢水從地面某位置轉(zhuǎn)移到具有至少一個廢水處理組件的離岸設備上的裝置。需要處理的廢水通常來自陸上廢水收集系統(tǒng)。廢水收集系統(tǒng)是收集城市廢水和污水的系統(tǒng)。廢水收集系統(tǒng)包括用于收集廢水和污水的一個或多個結(jié)構(gòu)(例如，建筑)。將流體從陸上某位置(例如，廢水收集系統(tǒng))轉(zhuǎn)移到離岸設備有大量已知的裝置。本發(fā)明可以使用任何適合使用的裝置。例如，可使用配備有一個或多個存儲池以及將廢水接入和排出該存儲池的設備的穿梭船(例如，運輸船)或者駁船將廢水從陸上某位置運輸?shù)诫x岸設備中。為提高效率，如圖1至3所示，將流體從陸上某位置140轉(zhuǎn)移到水體中的船10上的最優(yōu)裝置是管道120。例如，在圖1中，管道120用作導管，將廢水通過該管道從廢水收集系統(tǒng)60和/或與廢水預處理組件200轉(zhuǎn)移到船10上的廢水進水系統(tǒng)。所述廢水進水系統(tǒng)能夠接收來自漂浮的、浸沒水中的(例如海床)或者固定在海底的管道的廢水。
固定在海底的管道的第一端可安置在水面上。固定在海底的管道的第一端與本發(fā)明的離岸設備連通。固定在海底的管道的第二端安置在陸上位置處(例如，水處理設備、污水收集系統(tǒng))。在一個實施例中，固定在海底的管道靠近所述第一端的部分穿過耐久性浮標。在另一個實施例中，固定在海底的管道靠近所述第一端的部分與耐久性浮標構(gòu)成一個整體。
本發(fā)明的系統(tǒng)和方法通常包括有將進來的廢水引導到合適的處理系統(tǒng)(例如，初級處理系統(tǒng)、二級處理系統(tǒng)、三級處理系統(tǒng))的廢水進水泵。例如，如果進來的污水要進行二級處理，那么，廢水進水泵就將廢水推送到二級處理組件(例如，一個或多個Aqua-Aerobic System公司所提供的順序批處理反應器)。作為另一個例子，如果進來的廢水要進行反滲透，那么，廢水進水泵就將廢水推送到反滲透系統(tǒng)的高壓泵。所述高壓泵將廢水推送過反滲透膜以處理或凈化廢水，而微生物以及其他雜物則留在膜的另一側(cè)。
所述的陸上某位置通常指廢水處理設備，這種廢水處理設備可以包括部分的廢水處理設施，其中僅進行預處理和初級處理?；蛘?，這種廢水處理設備可以是整套的廢水處理設備，但是沒有啟用與二級處理和最終廢水處理有關的步驟。所接收的廢水包括之前沒有經(jīng)過任何處理的廢水。所接收的廢水也包括之前已經(jīng)在陸上(例如，廢水處理設備)經(jīng)過預處理和初級處理的廢水。在這種實施例中，進入廢水進水系統(tǒng)的廢水可包含有與廢水的二級處理對應的微生物。
離岸設備接收的廢水已經(jīng)經(jīng)過了合適的處理后，就將廢水從離岸設備中轉(zhuǎn)移?？蓪⑦@種處理后的廢水排入到該離岸設備周圍的水體中，也可以將它轉(zhuǎn)移到運水船中，或者將它轉(zhuǎn)移到陸上。轉(zhuǎn)移到陸上的處理后的廢水可進行其他的處理，或者將其分發(fā)以用于灌溉或工業(yè)應用。如果經(jīng)過了合適的處理(例如，反滲透)，還可以將處理后的廢水轉(zhuǎn)移到陸上供人類或動物使用。陸上分配點和系統(tǒng)在美國臨時專利申請60/564,921中有詳細描述。
再參考圖1，本發(fā)明的系統(tǒng)包括有通過與船10(圖1)周圍的水體連通的出水口將處理后的廢水從船10中排出的裝置。所述出水口可以包括安裝在船10的船體11中的一個或多個排放口40，通過所述排放口40將處理后的廢水排放到船只10周圍的水體30中。排放口40可以安裝在船10的船體11中，使排放口40物理上位于船10的水位線上面或下面。該裝置還可以包括有在通過排放口40排放處理后的廢水之前增加廢水水壓的泵。
在本發(fā)明中，離岸廢水處理設備可包括有與廢水處理組件以及用于從廢水處理船排放處理后的廢水的裝置相連通的混合系統(tǒng)。在排放處理后的廢水之前，所述混合系統(tǒng)將廢水與直接來自周圍水體的水進行混合。這樣的系統(tǒng)能夠在將處理后的廢水排放給周圍的水體之前，稀釋和/或冷卻經(jīng)過處理后的廢水?；旌舷到y(tǒng)可以包括帶進水口、出水口的混合池、包括進水口和泵的混合進水系統(tǒng)、一組隔板以及具有多個縫隙的混合柵。水從混合進水系統(tǒng)注入(即，來自該離岸設備周圍的水體的水)，處理后的廢水在流入將廢水從離岸設備排出的裝置之前，流過所述混合柵并被混合?？p隙的大小、形狀以及數(shù)量可進行選擇，以最優(yōu)地混合處理后的廢水與來自離岸設備周圍水體的水。所述縫隙減少了流過所述混合柵的流體的湍流。所述混合柵從混合池的一側(cè)延伸到相對的另一側(cè)。相鄰的隔板分別連接到混合池的相對的兩側(cè)面。隔板以交錯的關系排列，使每塊隔板的一部分與臨近的隔板交疊。流過混合柵的流體在到達處理后廢水排放系統(tǒng)之前，必須經(jīng)過回旋的路線。
在另一個實施例中，混合系統(tǒng)包括帶有處理后廢水的進水口、處理后廢水出水口的混合池、包括進水口和泵的混合進水系統(tǒng)以及能夠?qū)⑻幚砗蟮膹U水與來自該離岸設備周圍水體的水形成充分均勻混合物的任何設備。這種設備的例子包括高速攪拌混合器和靜態(tài)混合器。
在某些實施例中，將處理后的廢水輸送到運水船上或陸上設備中，而不是排放到該離岸廢水處理設備周圍的水體中。因此，本發(fā)明提供一種將處理后的廢水從該離岸設備轉(zhuǎn)移到另外的船只上(例如，運輸船如拖船、油輪)或者陸上設備中的裝置。圖2所示的系統(tǒng)200通常包括具有一個或多個廢水處理組件20a、20b、20c、20d的船10，以及將處理后的廢水從船10轉(zhuǎn)移到陸上設備140(例如，廢水處理或分配設備80)的裝置。如果該離岸設備位于遠離海岸的水上，如圖2所示，本發(fā)明的系統(tǒng)20最好包括有單獨的管道120(例如，漂浮的、海底的管道)，但是也可以包括多個管道，用于排出船10中處理后的廢水，以及將廢水輸送到另外的船只或陸上設備中。在某些實施例中，所述裝置包括運輸船(例如，拖船拖動的駁船或者改裝后的單船體或雙船體油輪)。在圖3所示的系統(tǒng)中，通過與船10以及陸上設備140連通的傳送帶50轉(zhuǎn)移處理后的廢水。傳送帶50經(jīng)配置后可將處理后的廢水傳輸給運輸車220(例如，卡車)，運輸車220接著將所述處理后的廢水輸送到陸上某位置140；或者傳送帶50直接將處理后的廢水從廢水處理船10輸送到陸上某位置140。然后，任何合適的工具都可以用于將處理后的廢水輸送到陸上某位置140。詞語“陸上的”、“地面上的”、“岸邊的”以及“岸上的”表示系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)主要或整體地安裝在地面上130或者岸上130。
在將處理后的廢水從離岸廢水處理設備轉(zhuǎn)移到運水船上(例如，運輸船或穿梭船)的實施例中，通常使用輸送管在離岸廢水處理設備與運輸船之間傳送處理后的廢水。該輸送管連通離岸廢水處理設備中的處理后廢水存儲箱與運輸船內(nèi)部的處理后廢水存儲箱。為利于處理后的廢水在離岸廢水處理設備與運輸船之間的傳輸，需要的情況下可以使用支撐船。通常，在離岸廢水處理設備與運輸船之間傳送處理后的廢水的過程中，兩者均可相對于岸邊處于運動中，或者兩者都已停泊或錨定。在傳送過程中，該離岸廢水處理設備能夠繼續(xù)產(chǎn)生處理后的廢水。
廢水處理中得到的淤泥可在離岸廢水處理設備中進行處理和存儲。在圖4A所示的系統(tǒng)中，淤泥處理組件280清除并處理在廢水處理過程中收集到的淤泥。在一個實施例中，將淤泥轉(zhuǎn)移到消化池中(其可位于該離岸廢水處理設備上、另一離岸設備上或者地面上)。在消化池中使用需氧和厭氧消化技術(shù)來分解淤泥中的有機成分。這種消化使淤泥穩(wěn)定并減少臭味。為了殺死致病的有機體，可使用腐蝕性的化學制品或紫外光處理淤泥。處理之后，可將淤泥再排入外界環(huán)境中，例如，排入該離岸廢水處理設備周圍的水體中，或者堆放在陸上。淤泥也可用作肥料。為了利于處理，可通過脫水減少淤泥的質(zhì)量，例如，使用帶過濾壓縮機以去除淤泥中的水，并產(chǎn)生非液體的塊。
為了排放或者運輸處理后的淤泥，本發(fā)明提供了從離岸廢水處理設備中移除淤泥的裝置。例如，在圖2和圖3所示的實施例中，使用拖船拖動的駁船70將處理后的淤泥275從廢水處理船10轉(zhuǎn)移到淤泥處理/分配設備300。圖3中，作為另一個實施例，使用傳送帶50將處理后的淤泥275從廢水處理船10中轉(zhuǎn)移到淤泥處理/分配系統(tǒng)300。
在某些實施例中，可將處理后的淤泥從離岸廢水處理設備排放到周圍的水體中。在這些實施例中，從離岸廢水處理設備中移除淤泥的裝置包括處理后淤泥的排放口。所述處理后淤泥的排放口可以是任何的結(jié)構(gòu)，它連通淤泥處理組件與離岸廢水處理設備周圍的水體。如果將處理后的淤泥排放到離岸廢水處理設備周圍的水體中，最好在排放之前，使用離岸廢水處理設備周圍的水體中的水稀釋該淤泥?？梢酝ㄟ^與上述的用于混合處理后的廢水與離岸廢水處理設備周圍水體中的水的方式類似的方式，來混合淤泥與離岸廢水處理設備周圍水體中的水。
再次參考圖1，在系統(tǒng)20中，在污水收集系統(tǒng)60(位于地面130上)中收集廢水(或污水)，然后將廢水轉(zhuǎn)移到預處理組件200，在預處理組件200中清除條狀物、沙、砂礫等。接著，通過管道120將處理后的廢水輸送到廢水處理船10中。廢水進入船10上的進水腔室320后，被引導到廢水處理組件20a、20b、20c、20d。廢水在這些廢水處理組件中經(jīng)過一次或多次廢水處理，產(chǎn)生處理后的廢水與淤泥275。將處理后的廢水從廢水處理船10中排放之前，使用船10周圍的水體中的水稀釋該廢水。這可通過混合系統(tǒng)來完成，所述混合系統(tǒng)連通廢水處理裝置以及用于移除船10中的廢水的裝置。該混合系統(tǒng)包括進水口39，用于從船周圍的水體30中獲取水。進水口39具有多個縫隙，通過這些縫隙吸取船10周圍的水體30的水?；旌现?，通過與船只周圍水體連通的出水口排放處理后的廢水。出水口設有安裝在船10的船體11中的排放口40，通過排放口40將處理后的廢水排放到船10周圍的水體30中。廢水處理過程得到的淤泥從船10中排出，通過拖船拖動的駁船70轉(zhuǎn)移到陸上某位置140。運輸車220用于將淤泥275從拖船拖動的駁船70轉(zhuǎn)移到該陸上某位置處140。
圖2所示的實施例與圖1的類似，但是在圖2中，通過管道121將處理后的廢水轉(zhuǎn)移到陸上某位置140(水處理或者分配系統(tǒng)80)而不是將處理后的廢水排放到船只10周圍的水體30中之外。圖3所示的實施例與圖1和圖2所示的類似，但是船只10位于近鄰碼頭的近海而不是更遠的水面上。廢水進入船只10，并以與圖2的系統(tǒng)相同方式從船只中排出。處理后的廢水被轉(zhuǎn)移到廢水處理和/或分配設備80。在該實施例中，使用傳送帶50將所得到的淤泥從廢水處理船10轉(zhuǎn)移到淤泥處理/分配設備300中。在淤泥處理/分配設備300處，淤泥被堆放或進行進一步的處理。淤泥275可從設備300運輸?shù)搅硗獾哪康牡匾杂迷谵r(nóng)業(yè)或工業(yè)上，例如，通過運輸車220運輸。
參考圖4A，圖4A示出了具有初級、二級和高級處理組件的廢水處理船10的截面圖。廢水處理船10通過與第一管道120連通的進水室320接收廢水。接著，廢水進入初級處理沉淀池或沉降池230，在這里清除未溶解的固體。接著，廢水進入二級處理生物反應器240，在這里微生物吸收了廢水中的有機物和營養(yǎng)物質(zhì)。幾個小時的懸浮之后，微生物沉淀為淤泥275。一部分淤泥275被清除并輸送到淤泥處理組件280中進行處理后從船10中排出；而另一部分淤泥留在二級處理生物反應器240中，用于處理另外的廢水。接著，廢水進入二級處理池260，進行進一步的二級處理。從這里開始，廢水進入最終處理池270進行消毒。這時，可通過排放室340以及管道從船中排放處理后的廢水，將處理后的廢水從廢水處理船10轉(zhuǎn)移到陸上設備140進行處置或分配。處理后的廢水也可以通過圖1所示的排放口40從船10中排放到周圍的水體30中?；蛘撸蓪ψ罱K處理池中處理后的廢水進行第三級處理，使用化學制品進料器250中的化學制品對所述廢水進行處理。對廢水進行了高級處理后，可將它從船10中排放到船10周圍的水體30中，或者通過排放室340排放到管道120中，將其轉(zhuǎn)移到陸上設備140進行處置或分配。
參考圖4B，圖4B示出了具有二級處理組件的廢水處理船10的側(cè)面剖視圖。廢水已經(jīng)在地面上或者另外的運水船中進行了預處理和初級處理，清除了廢水中的大固體、懸浮固體和油脂。廢水處理船10通過進水室320接收廢水，所述進水室320與第一管道120連通。接著，廢水進入生物反應器240，在這里，分開的混合設備和充氣設備通過交替的有氧期和厭氧期，使反應器中的物質(zhì)(即微生物和廢水)經(jīng)受生物量調(diào)節(jié)并減少營養(yǎng)物(即，移除廢水中的有機物和營養(yǎng)物質(zhì))。靜止沉淀之后，將廢水從反應器中輸送到具有10微米織物過濾器的第一微濾單元350。當廢水經(jīng)過10微米織物層時被過濾。過濾后的廢水收集在中心管內(nèi)，中心管將所述廢水引導至流入第二微濾單元350的給水管道。廢水進入第二微濾單元350，在這里，較低的正壓使廢水通過多個0.1微米的隔膜，排除掉大于0.1微米的細顆粒。通過隔膜過濾后的水直接從第二微濾單元350的頂部提取出來，并通過排放室340從船10中排放。這些處理后的廢水可排放到船10周圍的水體30中，也可以將它轉(zhuǎn)移到陸上140進行其他的處理(例如，反滲透)、分配或處置。
雖然上面的說明書包括很多細節(jié)內(nèi)容，但這些細節(jié)內(nèi)容不應當構(gòu)成對本發(fā)明的范圍的限制，而只是其中的優(yōu)選實施例。因此，本發(fā)明的范圍不由所示的實施例來確定，而是由所附的權(quán)利要求及其等效物所確定。
權(quán)利要求
1.一種離岸廢水處理船，其特征在于，所述離岸廢水處理船包括船體；至少部分地安裝在所述船體中的廢水處理系統(tǒng)，所述廢水處理系統(tǒng)每天能夠處理至少2000萬升廢水；與所述廢水處理系統(tǒng)連通的廢水進水口；從所述船中轉(zhuǎn)移處理后的廢水的出水口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離岸廢水處理船，其特征在于，所述廢水處理系統(tǒng)包括用于減少廢水中的懸浮固體或者油脂含量的初級處理系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離岸廢水處理船，其特征在于，所述廢水處理系統(tǒng)包括二級處理系統(tǒng)，所述二級處理系統(tǒng)包括能夠減少廢水中包含的有機物含量的細菌。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離岸廢水處理船，其特征在于，所述廢水處理系統(tǒng)包括消毒處理系統(tǒng)，所述消毒處理系統(tǒng)包括用于殺死微生物的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離岸廢水處理船，其特征在于，所述廢水處理系統(tǒng)包括營養(yǎng)物去除系統(tǒng)，所述營養(yǎng)物去除系統(tǒng)包括去除廢水中包括氮和磷的營養(yǎng)物的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離岸廢水處理船，其特征在于，所述廢水處理系統(tǒng)包括至少兩個以下系統(tǒng)用于減少廢水中的懸浮固體或者油脂含量的初級處理系統(tǒng)；包含有能夠減少廢水中包含的有機物含量的細菌的二級處理系統(tǒng)；包括有用于殺死微生物的裝置的消毒處理系統(tǒng)；包括有用于去除廢水中包括氮和磷的營養(yǎng)物的裝置的營養(yǎng)物去除系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離岸廢水處理船，其特征在于，所述廢水處理系統(tǒng)包括至少三個以下系統(tǒng)用于減少廢水中的懸浮固體或者油脂含量的初級處理系統(tǒng)；包含有能夠減少廢水中包含的有機物含量的細菌的二級處理系統(tǒng)；包括有用于殺死微生物的裝置的消毒處理系統(tǒng)；包括有用于去除廢水中包括氮和磷的營養(yǎng)物的裝置的營養(yǎng)物去除系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離岸廢水處理船，其特征在于，所述廢水處理系統(tǒng)包括用于減少廢水中的懸浮固體或者油脂含量的初級處理系統(tǒng)；包含有能夠減少廢水中包含的有機物含量的細菌的二級處理系統(tǒng)；包括有用于殺死微生物的裝置的消毒處理系統(tǒng)；包括有用于去除廢水中包括氮和磷的營養(yǎng)物的裝置的營養(yǎng)物去除系統(tǒng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離岸廢水處理船，其特征在于，還包括淤泥處理系統(tǒng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的離岸廢水處理船，其特征在于，所述淤泥處理系統(tǒng)包括去除淤泥中的水分的裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的離岸廢水處理船，其特征在于，所述淤泥處理系統(tǒng)包括用于分解有機物的細菌介導的裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的離岸廢水處理船，其特征在于，所述淤泥處理系統(tǒng)包括消毒系統(tǒng)，所述消毒系統(tǒng)包括有殺死微生物的裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離岸廢水處理船，其特征在于，還包括發(fā)電設備。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離岸廢水處理船，其特征在于，還包括移動所述離岸廢水處理船的推進系統(tǒng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離岸廢水處理船，其特征在于，還包括混合處理后的廢水或淤泥與所述處理船周圍水體中的水的腔室。
16.一種廢水處理設備，位于遠離陸上廢水收集系統(tǒng)的水體中，所述廢水處理設備包括(a)每天能夠處理至少2000萬升廢水的廢水處理組件，所述廢水處理組件從以下中選擇用于減少廢水中的懸浮固體或者油脂含量的初級處理系統(tǒng)；包含有能夠減少廢水中包含的有機物含量的細菌的二級處理系統(tǒng)；包括有用于殺死微生物的裝置的消毒處理系統(tǒng)；包括有用于去除廢水中包括氮和磷的營養(yǎng)物的裝置的營養(yǎng)物去除系統(tǒng)；(b)將廢水從陸上廢水收集系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到所述廢水處理設備的裝置；(c)從所述廢水處理設備中轉(zhuǎn)移處理后的廢水的裝置；(d)從所述廢水處理設備中轉(zhuǎn)移淤泥的裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的廢水處理設備，其特征在于，所述將廢水從陸上廢水收集系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到所述廢水處理設備的裝置包括管道。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的廢水處理設備，其特征在于，所述將廢水從陸上廢水收集系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到所述廢水處理設備的裝置包括船。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的廢水處理設備，其特征在于，所述從廢水處理設備中轉(zhuǎn)移處理后的廢水的裝置包括管道。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的廢水處理設備，其特征在于，所述從廢水處理設備中轉(zhuǎn)移處理后的廢水的裝置包括船。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的廢水處理設備，其特征在于，所述從廢水處理設備中轉(zhuǎn)移處理后的廢水的裝置包括與水體連通的出水口。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的廢水處理設備，其特征在于，所述出水口包括從所述廢水處理設備延伸到所述水體中的構(gòu)件，所述構(gòu)件包括多個排放縫隙。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的廢水處理設備，其特征在于，所述廢水處理設備還包括混合處理后的廢水與所述水體中的水的腔室。
24.一種廢水處理設備，位于遠離陸上廢水收集系統(tǒng)的水體中，所述廢水處理設備包括(a)至少第一廢水處理組件和第二廢水處理組件，所述每個組件每天能夠處理至少2000萬升廢水，所述組件從以下中選擇用于減少廢水中的懸浮固體或者油脂含量的初級處理系統(tǒng)；包含有能夠減少廢水中包含的有機物含量的細菌的二級處理系統(tǒng)；包括有用于殺死微生物的裝置的消毒處理系統(tǒng)；包括有用于去除廢水中包括氮和磷的營養(yǎng)物的裝置的營養(yǎng)物去除系統(tǒng)；(b)將廢水從陸上廢水收集系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到所述廢水處理設備的裝置；(c)從所述廢水處理設備中轉(zhuǎn)移處理后的廢水的裝置；(d)從所述廢水處理設備中轉(zhuǎn)移淤泥的裝置。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的廢水處理設備，其特征在于，所述第一和第二組件處理廢水的方式不同。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的廢水處理設備，其特征在于，所述第一和第二組件通過水體分隔開。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的廢水處理設備，其特征在于，還包括將廢水從所述第一組件輸送到所述第二組件的導管。
28.一種處理廢水的方法，所述方法包括以下步驟將廢水從陸上某位置輸送到位于離岸水體中的廢水處理設備中，所述廢水處理設備能夠每天處理至少2000萬升廢水；在所述廢水處理設備中，使廢水經(jīng)過以下的至少一個系統(tǒng)用于減少廢水中的懸浮固體或者油脂含量的初級處理系統(tǒng)；包含有能夠減少廢水中包含的有機物含量的細菌的二級處理系統(tǒng)；包括有用于殺死微生物的裝置的消毒處理系統(tǒng)；包括有用于去除廢水中包括氮和磷的營養(yǎng)物的裝置的營養(yǎng)物去除系統(tǒng)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，所述使廢水經(jīng)過至少一個系統(tǒng)的步驟產(chǎn)生的最終產(chǎn)物包括處理后的廢水和淤泥。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，還包括從所述廢水處理設備中移除最終產(chǎn)物的步驟。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，還包括在所述從廢水處理設備中移除最終產(chǎn)物的步驟之前稀釋所述最終產(chǎn)物的步驟。
32.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，廢水通過連接陸上位置與所述廢水處理設備的管道，從所述陸上位置輸送到所述廢水處理設備中。
33.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，廢水通過穿梭船從陸上位置輸送到所述廢水處理設備中。
34.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，所述最終產(chǎn)物被排放到水體中。
35.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，所述最終產(chǎn)物被輸送到地面。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，使用管道將所述最終產(chǎn)物輸送到地面。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，通過穿梭船將所述最終產(chǎn)物輸送到地面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種處理廢水的離岸設備(10)、系統(tǒng)和方法。離岸廢水處理設備(10)包括用于處理的廢水處理組件(20a)(20b)(20c)(20d)；將廢水從陸上位置(130)轉(zhuǎn)移(120)到所述廢水處理設備(10)的裝置；從所述廢水處理設備轉(zhuǎn)移處理后的廢水(39)的裝置；從所述廢水處理設備轉(zhuǎn)移淤泥(275)的裝置。
文檔編號C02F11/00GK101094959SQ200580010974
公開日2007年12月26日 申請日期2005年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月23日
發(fā)明者安德魯·W.·戈登 申請人:水質(zhì)標準股份有限公司