專利名稱：水處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水處理。具體地說，本發(fā)明涉及生物處理基于鹽水的生活廢水的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
在廢水處理領(lǐng)域，通常通過使用細菌、原生動物和/或食草無脊椎動物的生物方法處理來自沖洗廁所的生活廢水(例如參見Bitton(1999)Wastewater Microbiology.Wiley-Liss，New York)。在這些生物方法之前經(jīng)常有物理處理步驟。該物理過程包括除去大的有機和無機微粒材料(例如篩分、研磨除去)，有時接著浸漬以降低有機顆粒的實際尺寸。然而，這些步驟很少用于小規(guī)模工廠。下一步經(jīng)常是沉積以除去較大的有機顆粒。這些過程一起被稱為初始處理。然后下一步是生物，或二次處理。這幾乎總是主導(dǎo)的需氧過程，其中將污水或廢水與細菌、原生動物和/或無脊椎動物群落緊密接觸以使這些有機體能夠以各種方式，一起相互作用使大多數(shù)有機物轉(zhuǎn)變成二氧化碳。通常，存在于沉淀的污水中的氨和有機氮被氧化成硝酸鹽或氮氣。方法學(xué)上使用的生物過程的精確布置經(jīng)組織使得微生物的生物質(zhì)的產(chǎn)生最小化。然而，基本上總是需要最終沉淀過程來制備符合國家或國際標準的高質(zhì)量流出物。
然而，無論進行何種步驟，事實是，由于大多數(shù)國家使用飲用水或者淡水沖洗廁所，因此是在淡水介質(zhì)中進行該物理和/或化學(xué)和生物過程。淡水基生物處理系統(tǒng)需要建立相對穩(wěn)定的生物群落。這些生物群落能夠適應(yīng)廢水的變化，例如在高和低濃度流出物之間生物需氧量(BOD)的變化，但是經(jīng)常有附加規(guī)定以保持生物穩(wěn)定性，例如使用貯槽截取大量雨水以便能夠使得生物處理設(shè)備“稀釋休克”(dilutionshocks)。
將飲用水用于沖洗廁所和其它家庭目的可以認為是資源的浪費，特別是在世界上水資源缺乏的一些地方。為此，已知在雨量少的發(fā)達熱帶地區(qū)(例如馬耳他、香港)，使用海水，而不是飲用水來沖洗廁所。在這些地區(qū)，生活給水通常包括“雙重管”系統(tǒng)。一個“管”提供沖洗廁所的海水，另一個“管”提供飲用和洗滌目的的飲用水。使用“雙重管”方案的大多數(shù)系統(tǒng)不包括廢水處理。海水管的目的在于保存淡水并且?guī)鞒鑫锖惋嬘?洗滌流出物流通常未經(jīng)處理就釋放到環(huán)境中。沖洗廁所的流出物(本領(lǐng)域稱之為“棕水”(brown water))和洗滌等的流出物(本領(lǐng)域稱之為“灰水”(grey water))，在傳統(tǒng)廢水系統(tǒng)以及少數(shù)使用“雙重管系統(tǒng)”的那些系統(tǒng)中，經(jīng)混合并在設(shè)計用于淡水處理的設(shè)備或裝置中進行處理。保存飲用水的替代或其它方案包括“灰水循環(huán)”，其中將洗滌用水就地處理然后用于沖洗廁所或灌溉。然而，在這些各自情況下，最后棕水仍然以淡水源為基礎(chǔ)并因此使用淡水基生物方案處理。
在幾個工業(yè)裝配中已描述了高鹽度廢水例如得自魚類洗滌和制革的流出物的生物的和/或化學(xué)的處理方法(參見，例如，EP0523883)。然而，這些方法沒有提到以下事實，在家庭裝配中，即使使用鹽水流沖洗廁所，至少一個廢水流必須基于淡水。因此，沒有提到使用鹽水廢水的處理方法中含鹽程度的控制，上述工業(yè)裝配的流出物未經(jīng)受與基于鹽水的家庭棕水流和現(xiàn)有技術(shù)雙重管法中加入的基于淡水的灰水流的鹽度相同的電位變化。
已提出了基于鹽水的生活廢水的生物處理。所述大多數(shù)方法使用“非常規(guī)”的生物處理，例如使用藻類或其它植物。在EP0523883中，使用藻類(和任選地，藻青菌)在鹽水介質(zhì)中處理制革流出物或有機污水流出物。然而，所述方法涉及通過接下來加入鹽水而得到的部分處理過的淡水污水鹽水。Brown等在(1999)Aquaculture 175，255中描述了其它耐鹽性植物的用途，其中描述了從鹽水水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中除去營養(yǎng)素。在US4442007中，描述了設(shè)計用于潮汐沿海地區(qū)的廢水處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括提供飲用水的淡水供應(yīng)網(wǎng)和提供過氧化氫的海水溶液以沖洗廁所的單獨供應(yīng)網(wǎng)。使用之后，該淡水-和海水基廢水都導(dǎo)入相同處理位置，其中將它們混合經(jīng)海水中天然存在的微生物處理產(chǎn)生單一輸出流出物。沒有嘗試控制處理的廢水的鹽度。此外，過氧化氫是高度反應(yīng)性化學(xué)添加劑，它具有明顯的操作和環(huán)境缺陷。在南極洲的新西蘭Scott基地也使用廢水處理裝置生物處理海水基棕水。然而，棕水以未加控制的方式與淡水基灰水流混合，導(dǎo)致與海水相比處理混合物中的含鹽程度相對低并且在每個方向上的變化高達平均值的100％。然而，鹽度的這種未加控制并且隨機的變化迄今還沒有作為工廠操作中的潛在問題來評價。
在JP5208197A中，為了減少污泥體積并促進沉淀，將海水加入到淡水基活性污泥過程中。在EP0104648A2中，描述了一種生物處理工業(yè)廢水的方法，其中將廢水調(diào)整至預(yù)定水平的pH和鹽濃度，然后與預(yù)先適應(yīng)的微生物污泥混合。GB1466530描述了一種淡水基廢水處理方法，特別是旨在處理油污染的工業(yè)廢水，其中在處理期間將海水加入到廢水中。海水對活性污泥處理的影響歸因于存在的各種鹽的化學(xué)性能，例如加速污泥沉淀并給淡水基培養(yǎng)基中的微生物生長提供微量營養(yǎng)素。使用一定范圍的低鹽濃度(典型地0.4重量％或更低)并且不監(jiān)視鹽濃度。

發(fā)明內(nèi)容
因此，如上所述，現(xiàn)有技術(shù)沒有意識到控制以鹽水為基礎(chǔ)的廢水的含鹽程度的重要性。本發(fā)明的目的是對現(xiàn)有技術(shù)的這種狀況進行改進。
因此，本發(fā)明的一個方面提供生物處理鹽水基生活廢水的設(shè)備，該設(shè)備具有加入鹽水基生活廢水的入口、除去處理過的廢水的出口、監(jiān)視進入該設(shè)備的或者在該設(shè)備中的鹽水基生活廢水的含鹽程度的裝置和控制進入該設(shè)備的或者在該設(shè)備中的鹽水基生活廢水的含鹽程度的裝置，以使鹽水基生活廢水的含鹽程度的波動降低并由此維持鹽水基生活廢水的生物處理。
本發(fā)明的設(shè)備能夠建立相對嗜鹽的生物群落，并且重要的是能夠?qū)⑷郝浔３衷诮咏胶獾臓顟B(tài)，而不管加入到設(shè)備中的廢水或鹽水的含鹽程度如何。因此提高了廢水的生物處理的效率并且該設(shè)備能夠從將鹽水用于例如廁所沖洗中實現(xiàn)經(jīng)濟和環(huán)境效益。監(jiān)視裝置的引入使得能夠精確確定用以保持設(shè)備的內(nèi)容物的鹽度所需的補救行動的類型和程度。該裝置可以測定廢水或處理過的廢水的導(dǎo)電率、或者溶解固體的干重。優(yōu)選的導(dǎo)電率測定設(shè)備是torroidal電導(dǎo)探針。本文使用的術(shù)語“生活的”意味著廢水得自人類活動，即排泄、洗滌、衣服洗滌等，與得自工業(yè)過程的廢水不同。本發(fā)明并不限于處理來自家庭的廢水，而且也包括來自賓館、辦公室、醫(yī)院等的廢水。本文使用的術(shù)語“鹽水基”是指生活廢水處理過程，其中將得自海水的鹽水、鹽水地下水、海水強度或更低的鹽水、和不直接得自海水的其它鹽水源，在家庭情形中用作各種廢物例如糞便、尿、廚房廢物等的載體介質(zhì)。鹽水中存在的主要鹽是NaCl。
設(shè)備中控制鹽水基生活廢水的含鹽程度的裝置優(yōu)選能夠?qū)⒑}程度的波動降低至所需含鹽程度的50％以內(nèi)，更優(yōu)選25％以內(nèi)，最優(yōu)選10％以內(nèi)。
該設(shè)備可以基于例如浸沒式曝氣生物膜反應(yīng)器(SABR)、活性污泥反應(yīng)器(AS)、程序化間歇反應(yīng)器(SBR)、旋轉(zhuǎn)生物接觸器(RBC)或膜生物反應(yīng)器(MBR)，例如水下膜生物反應(yīng)器的原理工作。在SABR中，該設(shè)備包括接受廢水的槽和大量固體，通常是塑料材料，其上生長能夠處理廢水的微生物的物體(例如管)。槽中的廢水使用例如氧氣或空氣曝氣。在AS中，將廢水曝氣然后將含有大多數(shù)生物質(zhì)的活性污泥絮凝物與沉淀槽中的處理過的廢水分離。然后將高比例的污泥絮凝物返回到曝氣室中以便保持高微生物生物質(zhì)。在SBR中，通過在時間上分離曝氣和沉淀階段來確立活性污泥裝置的原理。通過在槽中使生物群落在曝氣的廢水中生長然后在相同槽中使有機物沉淀來實現(xiàn)。然后排空槽中廢水的處理成分，而保留微生物絮凝物，并且用另外的廢水重復(fù)該過程以便制得批量處理過的廢水。在RBC中，使有機體在一個或多個大的通常循環(huán)的板上生長，該板安裝在廢水槽的上方，其徑向軸基本上與廢水表面垂直，該板部分地浸沒在廢水中。使用時，這些板圍繞基本上與廢水表面平行的軸旋轉(zhuǎn)使得這些板的表面的給定區(qū)域交替地在廢水中以及被拉出脫離廢水。當板的表面的給定區(qū)域被浸沒時，與該區(qū)域接觸的廢水的生物處理發(fā)生。當該區(qū)域從廢水中拉出時，進行粘附到該區(qū)域的生物和廢水物質(zhì)的曝氣。MBR是一種混合處理/設(shè)備，它將生物廢水處理與廢水中浸沒的合成膜過濾器組合。膜過濾器可以具有各種構(gòu)造，包括平板或中空纖維。在EP1341597和JP11253942中描述了這種反應(yīng)器。
控制設(shè)備中鹽水基生活廢水的含鹽程度的裝置可以包括補充的鹽水給料，由此可以將設(shè)備的內(nèi)容物保持在基本上恒定的總體積。當在比基于鹽水廢水的鹽水的含鹽程度低的含鹽程度下進行生物處理時，為此目的可以提供淡水或稀鹽水溶液。
補充的鹽水給料，通常得自與用作廢水基礎(chǔ)的鹽水相同的源，其趨于將設(shè)備中內(nèi)容物的鹽度恢復(fù)到用作廢水基礎(chǔ)的鹽水的鹽度，因此有助于保持生物群落的平衡條件。保持基本上恒定的總體積在這一點上也有幫助。鹽水給料還具有可以使生物需氧量的峰平穩(wěn)以便使生物處理效率最佳化的益處。
所述設(shè)備可以具有另一加入以淡水為基礎(chǔ)的生活廢水的入口和在加入該淡水基廢水之前或之時將淡水基廢水和/或鹽水基廢水與鹽(即NaCI)、鹽水、濃鹽水溶液、稀鹽水溶液和/或淡水混合的組件。
提供另一入口可以使該設(shè)備用于處理得自雙重管管件裝配(dual-pipe plumbing assembly)的廢水，其中污水管道系統(tǒng)也是雙重管，即其中將淡水廢水和鹽水廢水分別進行處理或循環(huán)。淡水廢水將以相對未被控制的方式降低鹽水廢水的鹽度，因此在生物群落中失去平衡并且處理效率降低。因此，向淡水廢水中加入鹽、鹽水或濃鹽水使得淡水廢水對設(shè)備的內(nèi)容物的含鹽程度的影響最小化并因此削弱處理效率的損失。同樣，在使用比用作鹽水-廢水的基礎(chǔ)的鹽水(例如理想的50％或25％鹽水處理)低的鹽濃度的處理中，可以將稀鹽水溶液或淡水加入到鹽水基廢水中以便將其含鹽程度降低至所需水平。清楚的是，可以將鹽、濃或稀的鹽水溶液、鹽水或淡水或者加入到鹽水基廢水或者加入到淡水基廢水、或者二者中，只要在用于生物處理的所得混合廢水中獲得所需的含鹽程度。在優(yōu)選實施方式中，更理想地是加鹽、濃鹽水或鹽水以避免淡水的過度使用。為了避免疑惑，術(shù)語“濃鹽水溶液”是指比用作鹽水-廢水基礎(chǔ)的鹽水的鹽濃度高的溶液?！跋←}水溶液”也類似理解。將淡水或鹽水廢水與鹽、鹽水、稀或濃鹽水溶液或淡水混合的組件可以包括在另一入口上游的攪拌裝置或混合室，或者可以簡單地包括向淡水廢水中加入鹽水的出口等，其通路朝向或通過另一入口，借助淡水廢水的流動和/或其加入到設(shè)備時產(chǎn)生的湍流進行混合。
還優(yōu)選控制廢水的含鹽程度的裝置包括供應(yīng)鹽水、鹽或濃鹽水溶液的器件。使用鹽或濃鹽水溶液降低了為了保持含鹽程度所需加入的液體的體積并因此在貯藏和泵送需求方面具有益處。所述設(shè)備還可以或者替換地包括供應(yīng)稀鹽水溶液或淡水的器件以便能夠降低設(shè)備中內(nèi)容物的含鹽程度，或者由于例如濃鹽水溶液的過量劑量或者由于鹽度的更加漸進增加，例如由于水從設(shè)備中蒸發(fā)，或者由于降低的含鹽程度處理是理想的。
該設(shè)備可以包括由鹽水制備鹽或濃鹽水溶液的蒸發(fā)器，所述鹽水優(yōu)選得自與鹽水基生活廢水所基于的相同的源。蒸發(fā)器可以是太陽能的。在設(shè)備位置制備鹽或濃鹽水溶液在貯藏和運輸方面具有好處，而使用太陽能具有降低設(shè)備的能量使用的優(yōu)點，同時環(huán)境上也是有益的。
該設(shè)備優(yōu)選經(jīng)過構(gòu)造使得這些正常使用時與鹽水基生活廢水接觸的部件由耐鹽和/或水腐蝕的材料形成。這些材料例如可以包括不銹鋼或塑料。
優(yōu)選，鹽水是海水。海水在自然界極其豐富并因此在減少淡水使用和接下來的淡水處理的要求方面能大量節(jié)省。
該設(shè)備優(yōu)選提供有能夠產(chǎn)生海洋生物群落的海洋生物培養(yǎng)物。術(shù)語“海洋生物群落”這里定義是當保持鹽水基廢水并在生物廢水處理裝置中曝氣時，在沒有馴化(acclimation)或加入鹽以提供微生物的化學(xué)益處的情況下，生長的細菌和其它微生物的懸浮或附著群落。這種群落直接由海洋生物培養(yǎng)物培育，它可以以海水中的微生物、源鹽水中的微生物群落為基礎(chǔ)，或者可以作為預(yù)先在其它鹽水基處理裝置中生長的微生物加入。
另一方面，本發(fā)明提供了一種生活給水和排水裝配，包括將鹽水供應(yīng)到至少一個廁所的第一供給管和從所述廁所除去鹽水基廢水的相應(yīng)的第一排水管；和將淡水供應(yīng)到一個或多個需要飲用水的設(shè)備的第二供給管和從這些設(shè)備中除去淡水基廢水的相應(yīng)的第二排水管，第一和第二排水管經(jīng)過安裝以使能夠轉(zhuǎn)移鹽水基廢水用于生物處理，其中鹽水基廢水的含鹽程度不會受與淡水基廢水不受控制的混合的影響至顯著影響生物處理的程度。
本發(fā)明的給水和排水裝配使用上述的雙重管方案，但是與現(xiàn)有技術(shù)方案不同，確保鹽水和淡水廢水不會未加控制地混合使得顯著影響含鹽程度依賴性的生物處理。相反，在生物處理之前或者避免鹽水和淡水廢水的混合或者控制該混合以調(diào)節(jié)所得混合廢水的含鹽程度并因此保持用于生物處理的裝置中生物群落的平衡。
第一排水管可以經(jīng)過排列以將鹽水基生活廢水轉(zhuǎn)移到上述設(shè)備中。第二排水管可以經(jīng)過安裝使得淡水基生活廢水轉(zhuǎn)移至與鹽水基生活廢水的處理位置不同的位置。淡水基廢水可以經(jīng)生物處理或者可以循環(huán)或用于灌溉。
在另一實施方式中，第二排水管經(jīng)過安裝使得淡水基廢水轉(zhuǎn)移至與鹽水基廢水的處理相同的位置，淡水基和鹽水基廢水在到達生物處理的位置之時或者之前混合，并且第一和/或第二排水管、或者裝載混合廢水的第三普通管，使用時與鹽、鹽水、濃鹽水溶液、稀鹽水溶液或淡水的供應(yīng)相通，以使所得混合廢水的鹽度升高或降低。
如果將淡水廢水流與鹽水廢水流混合，鹽度的波動不可避免地上升，結(jié)果生物處理效率受損。為了實現(xiàn)提高的生物效果，必需產(chǎn)生相對穩(wěn)定的含鹽程度并且通過本發(fā)明的裝配實現(xiàn)這一點，在優(yōu)選實施方式中或者通過將兩個液流運輸?shù)讲煌恢没蛘呃缭趯⒌畯U水流加入到鹽水廢水之前通過增加淡水廢水流的鹽度來實現(xiàn)。本發(fā)明的裝配也具有可以由已經(jīng)在原地的雙重管管件構(gòu)建的優(yōu)點。在優(yōu)選實施方式中，用于裝配的鹽水是海水。然而，也可以使用其它鹽水，例如河口水、鹽水地下水、或海水強度或更低的鹽水。
在本發(fā)明的另一相關(guān)方面，提供了一種生物處理生活廢水的方法，該廢水包括來自供有鹽水的至少一個廁所的鹽水基生活廢水流、和來自供有淡水的至少一個器件的淡水基生活廢水流，該方法包括轉(zhuǎn)移鹽水基廢水流用于生物處理，其方式是避免鹽水基廢水的含鹽程度受與淡水基廢水流不受控制的混合的影響至顯著影響生物處理的程度，和生物處理所得鹽水基或混合廢水。
本發(fā)明的方法能夠在雙重管系統(tǒng)中使用鹽水沖洗廁所，但是意識到控制所得廢水的含鹽程度和需要調(diào)節(jié)其與淡水流的接觸的重要性。這種方法可以使用現(xiàn)有雙重管管件，對廢水管經(jīng)過適當改進以避免淡水和鹽水流的未加控制的混合來進行。供應(yīng)有淡水，典型地飲用水的器件，例如，可以是淋浴室、洗手盆等，盡管所述器件偶爾使用鹽水也是合適的(例如食品洗滌的盆)。
在某些實施方式中，將用于生物處理的鹽水基廢水流轉(zhuǎn)移至與淡水基廢水流不同的位置。如上所述，該方案使得人們能夠避免鹽水廢水流的任何淡水污染并因此給生物處理裝置確立了相對穩(wěn)定的鹽水環(huán)境。在這些實施方式中，淡水基廢水也可以經(jīng)生物處理，或者可以循環(huán)或用于灌溉。
或者，將淡水基廢水流與鹽水基廢水流混合，在混合之前或期間將鹽、鹽水、濃鹽水溶液、稀鹽水溶液或淡水加入到淡水基廢水流和/或鹽水基廢水流中，或者加入到混合廢水然后混合，以使所得混合廢水的鹽度升高或降低，然后對其進行生物處理。
在優(yōu)選實施方式中，與淡水基廢水和/或鹽水基廢水混合的鹽、鹽水、濃鹽水溶液、稀鹽水溶液或淡水的量，以及與鹽水基廢水或淡水基廢水混合的所得混合物的量，分別是使所得生物處理混合物的含鹽程度為鹽水基廢水流中的含鹽程度的25-150％。使用接近鹽水基廢水的含鹽程度的含鹽程度保證可以維持生物處理效率，同時使待處理的廢水的稀釋的需求最小化，這種稀釋潛在地浪費淡水。在使用本發(fā)明的方法的其它發(fā)現(xiàn)中，已發(fā)現(xiàn)使用100％海水基介質(zhì)和50％海水基介質(zhì)以及使用AS和SABR在高和低強度流出物中均可以令人滿意地降低生物需氧量和懸浮固體水平。
優(yōu)選，在鹽水基廢水的生物處理期間，提供鹽水的補充給料以保持廢水在基本上恒定的總體積下經(jīng)過處理。補充的鹽水給料的優(yōu)點在上面本發(fā)明的設(shè)備方面已描述。
有用地，監(jiān)視廢水在經(jīng)過處理之前，之時和/或之后的鹽度。無論是否進行鹽度監(jiān)視，通過加入鹽或濃鹽水溶液使鹽度升高、或者通過加入稀鹽水溶液或淡水降低鹽度、或者通過另外加入鹽水改變鹽度至鹽水基廢水的水平，將經(jīng)受處理的廢水的鹽度保持在相對恒定的水平是有益的。這一步驟有利于保持生物處理裝置相對恒定的鹽水環(huán)境。
鹽或濃鹽水溶液可以通過將得自與鹽水基廢水所基于的相同源的鹽水完全或部分蒸發(fā)獲得。蒸發(fā)步驟可以如上所述是太陽能的。
在該方法的優(yōu)選實施方式中，鹽水是海水。
生物處理可以是例如使用SABR、AS、SBR、MBR或RBC進行的需氧生物處理。該處理典型地使用基于細菌、原生動物和/或無脊椎動物的海洋生物培養(yǎng)物進行。細菌優(yōu)選選自單細胞的和絲狀異養(yǎng)細菌和自養(yǎng)硝化細菌。原生動物優(yōu)選選自食草原生動物，主要是有纖毛有柄的和爬行的類型。無脊椎動物優(yōu)選選自食草無脊椎動物，以微生物和有機物為食的，主要是小型動物。生物處理優(yōu)選包括加入營養(yǎng)素以在加入廢水之前產(chǎn)生生物群落的步驟。添加營養(yǎng)素保證了生物處理裝置容易在盡可能短的時間內(nèi)用于接受廢水。營養(yǎng)素可以是有機物溶液的形式，例如人造污水，或者固體物質(zhì)上的粘性蛋白質(zhì)溶液。通常優(yōu)選在與用于鹽水基廢水的生物處理所需基本上相同的含鹽程度下產(chǎn)生生物群落。這樣有助于避免在加入廢水時與生物處理群落的任何“撞擊”(shock)，并且由于有機體預(yù)平衡至處理所需的含鹽程度因此增加了處理效率。
在另一相關(guān)方面，本發(fā)明提供了一種生物處理鹽水基生活廢水的方法，該方法包括將鹽水基生活廢水加入到適合生物處理群落的生長和/或保持的設(shè)備中并控制設(shè)備中廢水的含鹽程度，以使含鹽程度的波動降低并由此保持廢水的生物處理。
一般說來，使用海水沖洗廁所(并且，如果合適的話，其它非飲用目的)可以節(jié)約約30％的正常淡水使用。在經(jīng)濟效益方面，與制備和使用淡水的成本相比，使用海水的地區(qū)報道財政節(jié)約約70％或更高，即使考慮到安裝雙重管管件的成本。假定約70％的世界人口生活在50km的海域內(nèi)，采用海水沖洗廁所可以清楚地具有極大的經(jīng)濟和環(huán)境影響。
本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)上面的經(jīng)濟和環(huán)境益處，同時意識到迄今在本領(lǐng)域還未意識到的問題-基于鹽水的廢水的生物處理需要穩(wěn)定的含鹽程度以便實現(xiàn)最佳化或接近最佳化的效率?，F(xiàn)有技術(shù)廢水處理方法通常包括用淡水未加控制地污染鹽水廢水，這樣導(dǎo)致進行生物處理的介質(zhì)中含鹽程度的隨機變化。然而，本發(fā)明尋求保證，即使將淡水和鹽水流混合，通過使用鹽和/或水的緩沖加入以控制的方式實現(xiàn)并由此保持鹽度穩(wěn)定性。


現(xiàn)在通過實施例并參照附圖更詳細地描述本發(fā)明，其中圖1顯示在通用廢水處理系統(tǒng)中經(jīng)過細菌群落的主要碳和氮流的圖示；圖2顯示適用于根據(jù)本發(fā)明使用的小規(guī)模活性污泥反應(yīng)器(AS)的圖示；圖3顯示(a)小規(guī)模SABR的圖示，(b)可用于支持有機體在SABR中生長的基質(zhì)的圖，和(c)具有培育生物膜涂層的基質(zhì)(b)的圖；圖4顯示在圖2的并使用100％強度海水基礎(chǔ)(鹽度≈35g/l)的活性污泥反應(yīng)器中人造污水的生物處理的結(jié)果。圖4a顯示使用低有機載荷的結(jié)果，圖4b顯示使用高有機載荷的結(jié)果。RC＝用于BOD(下箭頭)和懸浮固體(SS，上箭頭)的Royal Commission standards；圖5顯示(a)在圖2的并使用50％強度海水基礎(chǔ)(鹽度≈17.5g/l)的反應(yīng)器中在高有機載荷下處理的人造污水的BOD和SS的變化，和(b)混合液懸浮固體(MLSS，曝氣室中的固體)長時間之后的沉淀；圖6顯示在圖5所述的試驗期間在圖2的反應(yīng)器中檢測的原生動物的數(shù)量(表)和這些大量原生動物的一系列顯微照片；圖7描述鹽度變化對在具有100％強度海水基人造污水操作期問從圖2的反應(yīng)器的流出物的BOD的影響；圖8顯示使用具有100％海水基和低有機載荷的人造污水(BOD≈150mg/l)在配制之后即刻的圖3的SABR反應(yīng)器的操作期間(a)BOD和(b)SS的變化；圖9顯示使用具有100％海水基和低有機載荷的人造污水(BOD≈150mg/l)在充分清洗(但是未殺菌)之后的圖3的SABR反應(yīng)器的操作期間(a)BOD和(b)SS的變化；圖10顯示適用于本發(fā)明的鹽水基廢水處理設(shè)備的鹽度控制裝置的示意圖；圖11顯示根據(jù)本發(fā)明的雙重管廢水處理裝配的示意圖。在(a)中，將淡水基廢水轉(zhuǎn)移到與鹽水廢水不同的地方(例如用于處理、重新使用或灌溉)，后者轉(zhuǎn)移用于生物處理；在(b)中，將鹽水和淡水流轉(zhuǎn)移到混合區(qū)然后進行混合廢水的生物處理，在混合區(qū)提供鹽度控制加料；在(c)中，淡水和鹽水流各自具有在混合區(qū)加入的鹽度控制加料，然后將每一鹽水控制流入流轉(zhuǎn)移到處理裝置；圖12顯示實驗室模型SABR反應(yīng)器中鹽度和BOD在將近8個月時間內(nèi)的變化。(a)鹽度的變化、(b)流入物和流出物BOD的變化和(c)BOD的匯總統(tǒng)計(注千分之份(ppt)＝mg/l)；圖13顯示三個中試裝置廢水處理裝置在15周于低BOD流入下的鹽度和BOD變化。(a)三個中試裝置中總流入物鹽度的變化和RBC反應(yīng)器中的流出物鹽度的變化，(b)SABR中流出物BOD的變化，和(c)SBR反應(yīng)器中流出物BOD的變化，和(d)三個中試裝置中總流入物BOD的變化和RBC反應(yīng)器中流出物BOD的變化；
圖14顯示兩個中試裝置廢物處理裝置在圖13所示的頭5.5周內(nèi)于低BOD流入下的懸浮固體(SS)變化。(a)SABR反應(yīng)器的流出物的SS的變化和(b)三個中試裝置的總流入物和RBC反應(yīng)器的流出物的變化；圖15顯示在低BOD流入下圖14所示的5.5周BOD和SS的匯總統(tǒng)計；圖16顯示在從低到高BOD流入的突然變化期間7周的鹽度和BOD變化。(a)三個中試裝置的總流入物的鹽度和RBC反應(yīng)器的流出物的變化、(b)SBR反應(yīng)器的流出物的BOD的變化和(c)三個中試裝置的總流入物和RBC裝置的流出物的變化；和圖17顯示了在實驗室規(guī)模SABR和中試裝置SBR反應(yīng)器中病原體(大腸桿菌和大腸菌細菌)的細菌指示劑的數(shù)量的降低。(a)實驗室規(guī)模SABR中脈沖槽(pulse-chase)試驗期間的大腸桿菌降低和(b)中試裝置SBR中流入物BOD強度突然增加之后大腸桿菌和大腸菌的降低。
具體實施例方式
在廢水處理領(lǐng)域，目前將海水視為有害的而不是有益的資源。由于十九世紀和目前存在許多廢水工程師可以選擇適合它們要求的系統(tǒng)的系統(tǒng)，因此已連續(xù)開發(fā)了廢水處理系統(tǒng)。盡管這么大范圍的系統(tǒng)可以獲得，然而它們通常以淡水源為基礎(chǔ)。廢水處理系統(tǒng)大多數(shù)是通過測定關(guān)鍵化學(xué)指示劑的流入和流出濃度或者處理方法效率來評價的，并且很少常規(guī)地監(jiān)視該方法的微生物，盡管其對處理方法極其重要。然而，世界上許多研究者多年進行的研究已得出微生物與它們在這些處理設(shè)備中的環(huán)境如何相互作用以改善流出物質(zhì)量的合理認識(例如Bitton(1999)Wastewater Microbiology.Wiley-Liss，New York)。同樣，微生物學(xué)家懂得大量關(guān)于微生物與它們在海洋棲息地的環(huán)境之間的相互作用(例如Kirchman(2000)Microbial Ecology of the Oceans.Wiley-Liss、New York)。然而，這兩個知識領(lǐng)域不能結(jié)合以產(chǎn)生能夠使鹽水基廢水處理效率最大化和最佳化的鹽水基廢物處理系統(tǒng)。
廢水處理時進行的所有微生物方法(參見圖1)能夠在海洋環(huán)境下進行(Kirchman(2000)，參見上面)。這些方法普遍存在于海洋環(huán)境，在公海、沿海水域、河口、水柱和沉淀中進行。在水柱和需氧水的表面沉淀中進行需氧過程，并且在鹽沼澤地和紅樹林沼澤地在較深沉淀和需氧群落中發(fā)生需氧過程。在較冷環(huán)境例如南極海和深海(2-4℃)、在溫帶區(qū)和亞熱帶區(qū)和接近火山海洋脊的海水對這些過程進行了研究。都顯示在有機物和細菌產(chǎn)生之間的類似關(guān)系(Ducklow(1999)FEMS Microbial Ecol 30，1-10)。例如，典型地構(gòu)成貧營養(yǎng)海洋的食物網(wǎng)的碳流(Kirchman(2000)，參見上面)清楚地證實大多數(shù)溶解并且微粒的有機碳流過細菌(55％)、原生動物(14％)和食草無脊椎動物(19％)。
已發(fā)現(xiàn)，只要鹽水濃度保持相對恒定，海水基生物處理系統(tǒng)可以有效地處理家庭流出物并且可以保持微生物群落穩(wěn)定。淡水基污水處理、鹽水的污染經(jīng)常阻礙該方法并阻止有效的處理?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)這同樣適用于鹽水基污水處理的淡水污染的情形。
下面的實施例涉及兩個不同的處理系統(tǒng)，一個基于具有較長曝氣時間的典型活性污泥(AS)處理，一個基于SABR。首先對AS反應(yīng)器進行測試，這是由于已知的對淡水基流出物而言，處理取決于建立沉淀充分的混合微生物群并且在沉淀不好時反應(yīng)器不會工作。導(dǎo)致沉淀差的膨脹可能是這些反應(yīng)器的普遍問題并因此要求首先測定。SABR一般說來較牢固，這是由于它基于反應(yīng)器中建立的固定生物膜。在全強度海水(鹽度約35g/l)和50％海水強度(鹽度約17.5g/l)下檢測反應(yīng)器。而且，也在低有機載荷(BOD約150mg/l)和高載荷(BOD約300mg/l)下對全強度海水基系統(tǒng)進行測定。
方法和材料使用連續(xù)曝氣和攪拌的4升Perspex曝氣室(19cm×19cm×12.5cm)(A)制備AS處理系統(tǒng)(圖2)。將曝氣室的流出物經(jīng)液體溢流(箭頭d所示)轉(zhuǎn)移到1-升管狀沉淀槽(直徑，7cm；高度，32cm)(B)。沉淀之后，使用蠕動泵將污泥再次循環(huán)(箭頭e所示)到曝氣室。從沉淀槽頂部經(jīng)溢流管將清潔流出物移出(箭頭c所示)到捕獲容器(capturevessel)。將該混合液(曝氣)室于250ml/min下曝氣(曝氣流入物以b所示)。通過槽底部的磁性攪拌器(100rpm)將槽混合。流入物經(jīng)加料管(海水基污水流入物以a所示)從上水箱遞送，這樣周期性填充。在海水中形成人造污水(表1)并在流入物中獲得約150mg/l的平均BOD。這代表總化學(xué)組合物的家庭污水。所用人造污水以全強度海水形成用于100％海水試驗(鹽度≈35g/l)并用一半自來水稀釋用于50％海水試驗(鹽度≈17.5g/l)。整個試驗使用人造污水在整個試驗期間可以保持恒定的載荷。使用加倍的人造污水濃度獲得約300mg/l的流入物BOD。調(diào)整流速使得在曝氣槽中的停留時間為約24h并且污泥耗損率為約10％/天。
表1.人造污水的組成

SABR具有相似構(gòu)造(圖3a)，主要區(qū)別如下。曝氣室(圖3a中的C)為圓柱形，容積為30升并且生物膜負載于由Aquabiotec GmbH(Hamburg、Germany)提供的管狀塑料支撐介質(zhì)上(圖3a中的E，并且詳細示于圖3b)，反應(yīng)器含有11個塑料管(表面積＝2.9m2)并且在曝氣槽中的停留時間是1.5天。將表1給出的100x濃度下的無菌人造污水(圖3a的A)與海水(圖3a中以b所示的濃人造污水流，以a所示的海水流)在2-升混合容器(圖3a中的B)中混合獲得約150mg/l的BOD，然后在混合容器中的停留時間為2.4h。在a和b的流速經(jīng)過設(shè)置使得海水基人造污水以所需的有機物強度進入曝氣室C(在這些試驗中約150mg/l的BOD)。停留時間使得細菌在混合容器中生長以模擬正常污水?；旌先萜髦械柠}度保持在約35g/l。將曝氣室中的流出物(以d所示)轉(zhuǎn)移到沉淀槽(圖3a中的D)并將清潔流出物經(jīng)溢流管(以c所示)移走。注僅將人造污水和海水流(b、a)泵送到混合容器；所有其它流都利用重力給料。
在各自系統(tǒng)操作期間，使用標準規(guī)程記錄BOD、懸浮固體(SS)和鹽度(1.HMSO.1988，5 day biochemical oxygen demand(BODS)、2nd.Ed.Her Majesty′s Stationery Office，London，UK；2.American PublicHealth Association，1985，Standard methods for the examination of waterand waste water，16thed.American Public Health Association，Washington，D.C.，USA)。一式三份測定樣品，結(jié)果以重復(fù)值的平均值表示。以5-天BOD規(guī)程測定BOD，它包括在密封的氣密性瓶中培養(yǎng)樣品；在20℃下培養(yǎng)5天之前和之后通過Winkler滴定測定氧濃度。BOD以在消耗約50％(30-70％可接受范圍)的氧的瓶中5天培養(yǎng)期間消耗的O2表示，以mg/l計。樣品用氧化水稀釋獲得50％O2消耗。以由100-200ml的樣品通過玻璃纖維過濾器(Whatman，GF/C)可過濾的材料的干重測定總SS，濾液用去離子水沖洗除去溶解的物質(zhì)，然后在105℃下干燥直至恒重。以5ml等分過濾樣品重的總?cè)芙夤腆w評價鹽度，再在105℃下干燥直至恒重。
中試裝置裝備中試裝置裝備由中試裝置規(guī)模反應(yīng)器構(gòu)成，經(jīng)設(shè)計處理6-30群當量(population equivalents)(PE)的家庭污水。選擇三個反應(yīng)器作為用于處理家庭污水的小規(guī)模的廢物處理反應(yīng)器的范圍的實例。這些反應(yīng)器由商業(yè)包裝處理裝置公司供應(yīng)，都證實對淡水基家庭污水工作良好。所用三個反應(yīng)器是SABR、SBR和RBC；它們分別具有1.3m3/天、1.3m3/天和3.0m3/天的流入速度。
中試裝置裝備安裝于南威爾士的城市污水處理工廠上。它接收來自直接由主污水處理廠初級沉淀之后的沉淀污水線的污水。將高強度鹽水溶液(≈32％)加入到流入物中以便通過改變泵送速率可以使流入物的鹽濃度在0-5g/l的范圍內(nèi)變化。通過基于無電極torroidal探針的鹽度讀數(shù)的流動調(diào)節(jié)常規(guī)地控制流入物的鹽度。該探針在中試裝置中使用10個月，其中唯一的維護是偶爾清洗，并證實是非常結(jié)實、可靠且完全適用于此目的。需要時，將補充物例如活性污泥、初始污泥和蔗糖溶液(800g/l)與沉淀污水混合以獲得高BOD流入物強度。將沉淀污水、鹽水溶液和BOD補充物于兩個混合室中混合在一起，然后分配于三個中試裝置(SABR、SBR和RBC)中。因此，所有三個中試裝置都接收相同的流入物。
進行三個中試裝置的正常維護步驟，主要包括電路檢查和保養(yǎng)以及需要時的污泥除去。有時也進行流速測定。
每周兩次從流入物和中試裝置流出物抽取樣品。如上所述定期對這些樣品測定BOD和SS。用由標準鹽溶液常規(guī)校準的電導(dǎo)計測定樣品的鹽度。通過平鋪于產(chǎn)色大腸桿菌/大腸菌培養(yǎng)基平板(Oxoid)上進行大腸桿菌和大腸菌計數(shù)。
結(jié)果和討論活性污泥反應(yīng)器使AS反應(yīng)器操作約6個月。進行試驗以顯示反應(yīng)器能夠產(chǎn)生英國可接受的Royal Commission Standard流出物(BOD＝20mg/l；SS＝30mg/l)。一旦達到該標準就改變條件。在試驗之間有時拆開設(shè)備并用前面試驗的微生物接種物再次構(gòu)建。
首先在低有機載荷、全強度海水下操作AS反應(yīng)器。該試驗期間(圖4a)，流入物BOD在120-180mg/l之間改變(平均＝149mg/l)，這充分列舉真實處理工作中預(yù)期的變化。操作4周之后裝置開始降低流出物中的BOD并且到8周已達到Royal Commission Sandard。當在較高BOD載荷下操作AS反應(yīng)器時，反應(yīng)器性能幾乎相同(圖4b)，在8周內(nèi)BOD和SS都達到Royal Commission standard。然后使反應(yīng)器保持在高BOD并將污水加料中的海水濃度降低至約50％(平均45.4％)。該操作體系(圖5a)的結(jié)果顯示性能略有改善，其中在7周內(nèi)BOD和SS都達到Royal Commission standard。
反應(yīng)器的標準操作參數(shù)也指示良好的反應(yīng)器性能。反應(yīng)器中的活性污泥在曝氣室充分沉淀并且圖5b顯示在30分鐘內(nèi)良好的污泥沉淀。曝氣室內(nèi)混合液懸浮固體(MLSS)濃度始終穩(wěn)定在約1300mg/l。在這些試驗中污泥體積指數(shù)(SVI)在50-100之間，顯示令人滿意的性能。SVI是在1升測定圓筒(本文使用100-ml圓筒)中于30分鐘沉淀的污泥體積(V)和MLSS之比(SVI＝V×1000(mlg-1)/MLSS(mgl-1))。良好的污泥應(yīng)具有SVI＜80并且非常良好的污泥約為50；而SVI＞120顯示差的沉淀性能。污泥的微生物組成也預(yù)期裝置工作良好(圖6)。顯微鏡觀察污泥絮凝物充分分離(圖6a)并且原生動物的數(shù)量(圖6b-e)典型用于穩(wěn)定的裝置(圖6，表)。此外，原生動物的明顯物質(zhì)組成典型用于裝置產(chǎn)生良好的流出物(例如1.Curds，C.R.，&Cockburn，A.，1970.Water Res.4，225-236；2.Curds，C.R.&Cockburn，A.，1970.WaterRes.4，237-249)。圖6的表描述了在AS反應(yīng)器中發(fā)現(xiàn)的原生動物的數(shù)量(/ml)。分離試驗期間保持鹽度穩(wěn)定有助于穩(wěn)定微生物群。然而，原生動物的假定識別不能得到證實，這是由于這些計數(shù)是僅基于總形態(tài)學(xué)特征而且嗜鹽亞種是不明顯的。盡管如此，有柄的和爬行的纖毛蟲類豐富，它們是良好流出物提純所需的正確類型。在圖6a中，可以看到附著于一個絮凝物上的Vorticella convallaria的污泥絮凝物的低功率顯微照片。圖6的另一顯微照片顯示(b)爬行的纖毛蟲類，Chilodonella unicata；(c)爬行的纖毛蟲類，Euplotes affinis，在碎屑顆粒下面；(d)菌落有柄的纖毛蟲類，Epistylis chiysemydis和(e)有柄的纖毛蟲類，Vorticella convallaria。
穩(wěn)定鹽度的值試驗期間清楚地顯示鹽濃度的快速變化不利地影響流出物處理。圖7顯示當曝氣槽中裝置鹽度增加至45g/l時BOD值如何出人意料地快速增加，出現(xiàn)鹽水人造污水的蒸發(fā)濃度。這阻止微生物群良好工作；注鹽度首先開始上升的第3周內(nèi)BOD為67mg/l。這意味著在接下來的4周內(nèi)未發(fā)生人造污水的氧化。然而，降低鹽度的促進作用(參見圖7的第6周值)有助于再次建立強的微生物菌群，這樣使得圖7中的第8周之后獲得良好的處理(數(shù)據(jù)未顯示)。這說明控制這些海水基處理系統(tǒng)的鹽度的重要性并且大致解釋了裝置在50％海水鹽度運行比在100％海水試驗(圖4a)下更快地產(chǎn)生良好的流出物(圖5a)。
浸沒式曝氣生物膜反應(yīng)器該反應(yīng)器具有細菌在其中生長以模擬加入到曝氣反應(yīng)器中之前的真正污水的組成的混合容器(圖3a)。
這意味著流入到反應(yīng)室中的BOD和SS濃度不如上述AS反應(yīng)器中的穩(wěn)定。事實上，由于污水強度會突然變化因此該特征會更接近于真正污水處理裝置，因此這不是問題。第一試驗遵循反應(yīng)器的初始設(shè)置，因此在可變操作時間之后呈現(xiàn)的結(jié)果(圖8)顯示已確立。盡管存在這些問題，但是可以看出通過第4周的操作，BOD達到RoyalCommission standards(圖8a)，而SS圍繞所需標準的30mg/l波動(圖8b)。然后通過擦洗從塑料管狀載體除去生物膜，但是介質(zhì)未殺菌。還利用洗滌清洗其它容器和管。這意味著當再次啟動反應(yīng)器時，其在表面上從剩余微生物中接收小的接種物。實際上這與使用小接種物開始新的處理系統(tǒng)類似。結(jié)果顯示(圖9)非?？烨矣行У奶幚?，在兩周內(nèi)BOD和SS都達到Royal Commission standards。值得注意的是，盡管流入的懸浮固體存在大的波動，但是該系統(tǒng)產(chǎn)生非常穩(wěn)定的流出物。第二試驗的第2周的高值(圖9b)是由于從混合容器的流出受阻，使得該加料不能到達曝氣槽并且大量微生物不能在混合室內(nèi)生長。盡管如此，SABR流出物質(zhì)量未受損。這顯示SABR可能是極好的處理海水基流出物的系統(tǒng)。
在實驗室規(guī)模、30升SABR中進行長期試驗以研究在100％、50％和25％海水濃度的當量(即約35、17.5和8.75mg/l鹽)下海水基污水處理反應(yīng)器有效處理污水的能力。結(jié)果顯示(圖12)處理非常有效，BOD濃度從平均158mg/l降低至13mg/l(即降低92％BOD)。流出物BOD濃度存在小的明顯變化，并且處理系統(tǒng)結(jié)實，條件是鹽度保持在合理限度內(nèi)(即目標±5mg/l)。
中試裝置裝備使中試裝置裝備操作10個月。
圖13顯示所有3個反應(yīng)器在夏季和秋季15周內(nèi)基于低BOD流入的結(jié)果。這顯示對所有3個類型的的中試裝置而言BOD都有效地降低至可接受的標準內(nèi)。中試裝置制備開始之后短時間內(nèi)獲得這些結(jié)果，因此一些裝置需要在反應(yīng)器中建立足夠的微生物生物量以有效地處理流出物。從一開始SABR進行良好產(chǎn)生低BOD和SS(圖14)。這顯示中試裝置以與實驗室規(guī)模裝置相似的方式非?？焖俚亟⑵浠钚陨锪浚虼耸箤嶒炇乙?guī)模的結(jié)果(例如圖12)適應(yīng)于全規(guī)模裝置。RBC是下一個最快建立的并且到八月中旬產(chǎn)生低BOD和SS的高質(zhì)量流出物。如所期望的，SBR在這樣低的流出物強度下花費最長時間建立其生物量；眾所周知，SBR反應(yīng)器需要比SABR或RBC反應(yīng)器高的流入物強度來快速建立。盡管如此，到九月中旬在SBR中產(chǎn)生一直低于所需標準的流出物(圖13)。提供這些初始結(jié)果的匯總(圖15)；這些結(jié)果顯示流出物質(zhì)量對所有反應(yīng)器而言BOD以及對RBC和SABR而言SS都滿足英國和歐洲標準。SBR的SS的略高值是由于它比其它的反應(yīng)器花費的時間長來建立有效的微生物生物量。
所有3個處理裝置的流出物鹽度一致地跟隨流入物鹽度，因此這里對RBC而言給出流出物鹽度作為一個實例；其它裝置的結(jié)果非常相似。在這部分的中試裝置試驗期間短時間內(nèi)鹽度發(fā)生變化(參見圖13a)。結(jié)果(圖13)顯示所有反應(yīng)器中流出物質(zhì)量在該短的15周內(nèi)相對穩(wěn)定。這些結(jié)果說明這些反應(yīng)器相對于短期變化相對恒定，而這在正常使用期間是不可避免發(fā)生的，并且能夠至少部分地恢復(fù)它們的效率。然而，可以看到鹽濃度的變化導(dǎo)致效率臨時受損。因此預(yù)期可變鹽濃度的持續(xù)時間對效率具有重要且決定性的影響。因此，對實際處理方案而言需要較長期的穩(wěn)定性(圖12)。
進行中試裝置裝備的試驗，其中流入物BOD隨2005年2月24日蔗糖的加入而增加(即圖16c的頭兩個點具有低的BOD，剩余的具有高的BOD)。給出的實例結(jié)果(圖16)顯示RBC始終產(chǎn)生高質(zhì)量流出物并且在穩(wěn)定時間之后SBR也產(chǎn)生高質(zhì)量流出物直到2月下旬。這期間在100％海水濃度的當量(變化范圍2-4％鹽)鹽度相對穩(wěn)定。
病原體的指示劑大腸桿菌和大腸菌常用作飲用和娛樂用水中病原體的指示劑。為此來自任何污水過程的廢水顯示這兩組指示劑細菌的水平顯著降低是重要的。在有效的淡水基廢水處理裝置中可以獲得95-99％的百分數(shù)降低。
以兩種方法評價海水基廢水處理裝置在降低這些指示劑細菌的有效性的研究。進行脈沖槽試驗，其中將脈沖的大腸桿菌加入到用接近100％海水當量鹽水流入物操作的實驗室SABR中(參見圖16a)。將實驗室SABR用于該試驗是由于它使用總?cè)嗽煳鬯鳛榱魅胛?，因此流入物和流出物中大腸桿菌和大腸菌計數(shù)無論何時測定總是為零。這樣使得脈沖大腸桿菌能夠有效地跟蹤，這對真實污水作為流入物是不可能的。圖17a的結(jié)果顯示脈沖大腸桿菌在流入物中是有效的并且在脈沖結(jié)束24h之后不再有大腸桿菌從反應(yīng)器排出。這是少于1次的更迭時間。這清楚地顯示加入的大腸桿菌被有效地殺死。而且，兩個曲線下的面積說明加入的和流出物中回收的大腸桿菌的總數(shù)，計算顯示僅88％的加入的大腸桿菌回收，這再次證實處理期間對指示劑的有效殺死。圖17b顯示在SBR中在有效處理期間大腸菌和大腸桿菌如何被殺死。在該圖的早期部分(2005年2月24日之前)處理不是恒定有效，這是由于裝置適應(yīng)高強度流入物(圖16b)。然而，在2005年2月28日和之后，BOD除去有效(圖16b)并且大腸菌和大腸桿菌降低都＞95％(圖17b)，因此在良好淡水基裝置中獲得與圖相當?shù)慕Y(jié)果。
控制鹽水基廢水處理時的鹽度在圖10中圖示了一個適合控制鹽度的方法并且描述如下。通過由用torroidal電導(dǎo)探針(圖10中的A)和連至適宜控制器的構(gòu)建溫度補償(圖10中的B)連續(xù)監(jiān)測獲得的電導(dǎo)率估值來最好地監(jiān)視鹽度。torroidal探針無電極并且通過感應(yīng)和檢測周圍液體的交流電來工作。這類探針對該廢水應(yīng)用是理想的，主要有以下兩個理由(i)Torroidal探針將測定寬范圍的鹽度下的電導(dǎo)率；(ii)該探針的性能不受具有微生物生物膜的次要污染的影響(盡管需要一定的日常清洗來防止總污染)。這些探針對探針和控制器之間所用的鉛的長度也不敏感?？梢栽邴}水基廢水(圖10中的a)和高(圖10中的b)和/或低(圖10中的c)鹽度的補償水流入的混合室(圖b中的C)中測定電導(dǎo)率?？刂破魅缓蟾兄撾妼?dǎo)率并調(diào)節(jié)補償水的流動來適當調(diào)節(jié)混合槽中的鹽度至所需水平。通過閥的驅(qū)動或其它適當流動調(diào)節(jié)設(shè)備(圖10中的D)由控制器實現(xiàn)流動控制。這樣能夠?qū)崿F(xiàn)混合容器的流出物的穩(wěn)定鹽度(圖10的d)，該流出物是需氧處理槽的廢水流入物。
權(quán)利要求
1.生物處理鹽水基生活廢水的設(shè)備，所述設(shè)備具有加入所述鹽水基生活廢水的入口、除去處理過的廢水的出口、監(jiān)視進入所述設(shè)備的或者在所述設(shè)備中的鹽水基生活廢水的含鹽程度的裝置、和控制進入所述設(shè)備的或者在所述設(shè)備中的鹽水基生活廢水的含鹽程度的裝置，從而使得鹽水基生活廢水的含鹽程度的波動降低并由此維持鹽水基生活廢水的生物處理。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述控制設(shè)備中鹽水基生活廢水的含鹽程度的裝置能夠?qū)⒑}程度的波動降低至所需含鹽程度的50％以內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述控制設(shè)備中鹽水基生活廢水的含鹽程度的裝置能夠?qū)⒑}程度的波動降低至所需含鹽程度的25％以內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1-3任一項所述的設(shè)備，其中，所述控制設(shè)備中鹽水基生活廢水的含鹽程度的裝置包括一補充的鹽水給料，由此可以將設(shè)備的內(nèi)容物維持在基本上恒定的總體積。
5.如前面權(quán)利要求任一項所述的設(shè)備，其還具有加入淡水基生活廢水的入口和在加入所述淡水基廢水之前或當時將所述淡水基廢水和/或鹽水基廢水與鹽、鹽水、濃鹽水溶液、稀鹽水溶液或淡水混合的組件。
6.如前面權(quán)利要求任一項所述的設(shè)備，其中，所述控制鹽水基生活廢水的含鹽程度的裝置包括供應(yīng)鹽、濃鹽水溶液、鹽水、稀鹽水溶液或淡水的器件。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其包括由鹽水制備鹽或濃鹽水溶液的蒸發(fā)器，所述鹽水得自于與所述鹽水基生活廢水所基于的源相同的源。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，所述蒸發(fā)器是太陽能的。
9.如前面權(quán)利要求任一項所述的設(shè)備，其中，正常使用期間與鹽水基生活廢水接觸的設(shè)備的部件由基本上耐鹽和/或水腐蝕的材料形成。
10.如前面權(quán)利要求任一項所述的設(shè)備，其中，所述鹽水是海水。
11.如前面權(quán)利要求任一項所述的設(shè)備，其基于浸沒式曝氣生物膜反應(yīng)器、活性污泥反應(yīng)器、程序化間歇反應(yīng)器、旋轉(zhuǎn)生物接觸器或膜生物反應(yīng)器的原理工作。
12.如前面權(quán)利要求任一項所述的設(shè)備，其提供有海洋生物培養(yǎng)物。
13.如前面權(quán)利要求任一項所述的設(shè)備，其中，所述監(jiān)視含鹽程度的裝置包括測定導(dǎo)電率的器件。
14.一種生活給水和排水裝配，其包括將鹽水供應(yīng)到至少一個廁所的第一供給管和從所述至少一個廁所除去鹽水基廢水的相應(yīng)的第一排水管；和將淡水供應(yīng)到一個或多個需要飲用水的器件的第二供給管和從這些器件中除去淡水基廢水的相應(yīng)的第二排水管，所述第一和第二排水管經(jīng)過安裝以使能夠轉(zhuǎn)移鹽水基廢水用于生物處理，其中鹽水基廢水的含鹽程度不會受與淡水基廢水不受控制的混合的影響至顯著影響生物處理的程度。
15.如權(quán)利要求14所述的裝配，其中，所述第一排水管經(jīng)過安裝以將鹽水基生活廢水轉(zhuǎn)移至如權(quán)利要求1-13任一項所述的設(shè)備中。
16.如權(quán)利要求14或15所述的裝配，其中，所述第二排水管經(jīng)過安裝使得淡水基生活廢水轉(zhuǎn)移至與鹽水基生活廢水的處理位置不同的位置。
17.如權(quán)利要求14或15所述的裝配，其中，所述第二排水管經(jīng)過安裝使得淡水基廢水轉(zhuǎn)移至與鹽水基廢水的處理位置相同的位置，所述淡水基和鹽水基廢水在到達所述生物處理的位置之時或者之前被混合，并且所述第一和/或第二排水管、或者裝載混合的廢水的第三普通管，在使用時與鹽、鹽水、濃鹽水溶液、稀鹽水溶液或淡水的供應(yīng)相通，以使所得混合廢水的鹽度升高或降低。
18.如權(quán)利要求14-17任一項所述的裝配，其中，所述鹽水是海水。
19.一種生物處理生活廢水的方法，所述廢水包括來自供有鹽水的至少一個廁所的鹽水基生活廢水流、和來自供有淡水的至少一個器件的淡水基生活廢水流，所述方法包括轉(zhuǎn)移鹽水基廢水流用于生物處理，其方式是避免鹽水基廢水的含鹽程度受與淡水基廢水流不受控制的混合的影響至顯著影響生物處理的程度，并生物處理所得的鹽水基或混合的廢水。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，將用于生物處理的鹽水基廢水流轉(zhuǎn)移至與淡水基廢水流不同的位置。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，將淡水基廢水流與鹽水基廢水流混合，在所述混合之前或者期間將鹽、鹽水、濃鹽水溶液、稀鹽水溶液或淡水加入到淡水基廢水流和/或鹽水基廢水流中，或者在所述混合后，加入到混合廢水中，以使所得混合廢水的鹽度升高或降低，然后進行生物處理。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，與淡水基廢水和/或鹽水基廢水混合的鹽、鹽水、濃鹽水溶液、稀鹽水溶液或淡水的量，和與鹽水基廢水或淡水基廢水混合的所得混合物的量，分別可以使所得生物處理混合物的含鹽程度為鹽水基廢水流中含鹽程度的25-150％。
23.如權(quán)利要求19-22任一項所述的方法，其中，在鹽水基或混合廢水的生物處理期間，補充供給鹽水以使廢水保持在基本上恒定的總體積下經(jīng)受處理。
24.如權(quán)利要求19-23任一項所述的方法，其中，在處理之前、經(jīng)受處理時和/或經(jīng)過處理之后監(jiān)視廢水的鹽度。
25.如權(quán)利要求19-24任一項所述的方法，其中，通過加入鹽或濃鹽水溶液使鹽度升高、或者通過加入稀鹽水溶液或淡水降低鹽度、或者另外加入鹽水改變鹽度至鹽水基廢水的水平，從而將經(jīng)受處理的廢水的鹽度保持在相對恒定的水平。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述鹽或濃鹽水溶液是通過將得自與所述鹽水基廢水所基于的相同源的鹽水部分地或者完全地蒸發(fā)而獲得的。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其中，所述蒸發(fā)步驟是太陽能的。
28.如權(quán)利要求19-27任一項所述的方法，其中，所述鹽水是海水。
29.如權(quán)利要求19-28任一項所述的方法，其中，所述生物處理是利用浸沒式曝氣生物膜反應(yīng)器、程序化間歇反應(yīng)器、旋轉(zhuǎn)生物接觸器或膜生物反應(yīng)器進行的需氧生物處理。
30.如權(quán)利要求19-29任一項所述的方法，其中，所述生物處理是利用基于細菌、原生動物和/或無脊椎動物的海洋生物培養(yǎng)物進行的。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中，所述細菌選自單細胞的和絲狀異養(yǎng)細菌和自養(yǎng)硝化細菌。
32.如權(quán)利要求30或31所述的方法，其中，所述原生動物選自食草原生動物，例如有纖毛有柄類和爬行類。
33.如權(quán)利要求30-32任一項所述的方法，其中，所述無脊椎動物選自以微生物和有機物為食的食草無脊椎動物，例如小型動物。
34.如權(quán)利要求19-33任一項所述的方法，其中，所述生物處理包括加入營養(yǎng)素的附加步驟以在加入廢水之前產(chǎn)生生物群落。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其中，營養(yǎng)素為有機物質(zhì)溶液的形式。
36.如權(quán)利要求34或35所述的方法，其中，在與用于鹽水基廢水的生物處理所需基本上相同的含鹽程度下產(chǎn)生所述生物群落。
37.一種生物處理鹽水基生活廢水的方法，所述方法包括將鹽水基生活廢水加入到適合生物處理群落的生長和/或保持的設(shè)備中，控制所述設(shè)備中廢水的含鹽程度，使得含鹽程度的波動降低并由此維持廢水的生物處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種生物處理鹽水基生活廢水的設(shè)備，所述設(shè)備具有加入所述鹽水基生活廢水的入口、除去處理過的廢水的出口、監(jiān)視進入所述設(shè)備的或者在所述設(shè)備中的鹽水基生活廢水的含鹽程度的裝置、和控制進入所述設(shè)備的或者在所述設(shè)備中的鹽水基生活廢水的含鹽程度的裝置，從而使得鹽水基生活廢水的含鹽程度的波動降低并由此維持鹽水基生活廢水的生物處理。
文檔編號C02F3/02GK1980864SQ200580018620
公開日2007年6月13日 申請日期2005年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月7日
發(fā)明者約翰·弗賴伊, 杰拉爾德·瓊斯 申請人:加的夫大學(xué)學(xué)院顧問有限公司