專利名稱：廢水處理中改進(jìn)的活性污泥方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)內(nèi)容涉及使用廢活性污泥作為吸附劑處理高度污染的廢水的方法。
背景技術(shù)：
在廢物處理過(guò)程中，在排放前需要將污染物除去。不可溶的污染物可物理地分離并除去，而可溶的污染物可生物地代謝?？墒褂眉?xì)菌以分解或代謝可溶的污染物。該細(xì)菌通常是稱為活性污泥的組合物的一部分。一旦使用細(xì)菌分解可溶的污染物，將部分活性污泥(稱作返回活性污泥)循環(huán)回到該過(guò)程以繼續(xù)代謝廢物流中的污染物。通常除去其余的廢活性污泥。在廢物處理方法的另一部分，可使用化學(xué)促凝劑來(lái)聚集不可溶的和小百分比的可

發(fā)明內(nèi)容
令人驚訝地，已發(fā)現(xiàn)廢活性污泥對(duì)于處理高濃度的廢物流是有用的?？蓪U活性污泥循環(huán)，并與高濃度的廢物流短時(shí)間合并，而不是除去廢活性污泥。盡管合并，廢活性污泥中的細(xì)菌并沒(méi)有代謝廢物流。而是，廢物吸附到細(xì)菌上。因此，在第一實(shí)施方案中，公開(kāi)的方法包括提供含污染物的廢物流，提供該廢物流體積的至少約10%的量的廢活性污泥，該廢活性污泥包含至少約1%的細(xì)菌濃度，合并該廢物流和該廢活性污泥持續(xù)有限的時(shí)間段，和允許廢物流中的污染物吸附到廢活性污泥中的細(xì)菌上。在另一實(shí)施方案中，所公開(kāi)的方法包括提供含小于I %和優(yōu)選小于O. 5%或5，OOOppm污染物的第一廢物流，提供含大于2%或20，OOOppm污染物的第二廢物流，定義為具有高脂肪、油和脂含量(>1，OOOppm)的可溶的COD(化學(xué)需氧量)，傳輸該第一廢物流到含細(xì)菌的曝氣池，傳輸自曝氣池的第一廢物流和細(xì)菌到沉淀池，在該沉淀池中將細(xì)菌分成至少第一部分的細(xì)菌(返回活性污泥)和第二部分的細(xì)菌(廢活性污泥)，將至少部分的返回活性污泥送至曝氣池，將至少部分廢活性污泥送至混合釜，合并第二廢物流和混合釜中的廢活性污泥持續(xù)小于10分鐘，和允許第二廢物流中的污染物吸附到廢活性污泥上。
附圖簡(jiǎn)介附圖I表明使用利用廢活性污泥處理高度污染的廢物流的所公開(kāi)方法的廢水處理方法的流程圖。發(fā)明詳述本公開(kāi)內(nèi)容涉及使用廢活性污泥處理高度污染的廢物流的方法。流入的廢物流典型地包含自許多來(lái)源(包括市政廢物(即原污水或廢水)、工業(yè)廢物、食品加工廢物、制藥廢物和類似物)的液體和固體污染物的組合。食品加工廢物特別地包括各種脂肪、鹽、糖、淀粉、蛋白質(zhì)和類似物。所有類型的廢物同時(shí)包括可溶的和不可溶的污染物，最終在可將水排放至環(huán)境(即湖、河、或公共處理廠設(shè)備(POTW))之前需將所有這些污染物除去。目前工業(yè)廢水處理方法被配置成按照每天20，000-10, 000, 000加侖廢水流處理高體積廢水，典型地在食品工業(yè)部分中50，000-1, 500, OOOgpd0此外，目前廢水處理方法被配置成處理具有約100-約IOOOppm的總懸浮固體(TSS)和約10-約400ppm的油、脂肪和脂濃度的常規(guī)廢水物流。然而，一些廢水流入物流是高度污染的，意味著它們具有顯著較高的總懸浮固體和油、脂肪和脂。處理像這樣的高度污染的物流的一種方法是增加在常規(guī)的廢水處理方法中使用的化學(xué)品的量。但是，這可顯著增加處理費(fèi)用。此外，高度污染的物流通過(guò)有利于某些微生物的生長(zhǎng)可擾亂常規(guī)的處理方法，而該某些微生物的生長(zhǎng)在典型的流入的污染物(食品)濃度下的生長(zhǎng)由“有用的”絮凝物-形成異養(yǎng)細(xì)菌而保持平衡。具有高濃度的油、脂肪和脂的流入的廢水有利于某些微生物例如諾卡氏菌屬(nocardia)的生長(zhǎng)和繁殖，由于在引入這些濃污染物(例如油、脂肪和脂)數(shù)周或數(shù)月后厚泡沫浮渣的形成， 可引起顯著的操作和處理性能問(wèn)題。高度污染的廢物流本公開(kāi)方法對(duì)高度污染的廢物流的作用最好。示例性的廢物流包括來(lái)自于食品加工廠例如乳品廠、家禽廠或肉類加工廠的那些。高度污染的廢物流包括至少約5，OOOppm的生化需氧量(BOD)，優(yōu)選地>10，OOOppm BOD或至少約7，500ppm化學(xué)需氧量(COD)，優(yōu)選地>20，OOOppm或至少約IOOOppm脂肪、油和脂(FOG)，或至少約IOOOppm總懸浮固體(TSS)。廢活性污泥“活性污泥”包含細(xì)菌。活性污泥是附圖I中描述的并且如下討論的多步方法的一部分。當(dāng)分解可溶的污染物時(shí)，傳統(tǒng)的廢物流與活性污泥在反應(yīng)器中接觸。細(xì)菌消化污染物并代謝污染物成為細(xì)胞結(jié)構(gòu)和中間產(chǎn)物。同時(shí)該細(xì)菌繁殖。不變的細(xì)菌數(shù)量，有時(shí)稱為“混合的液體懸浮固體”在反應(yīng)器中是理想的。接下來(lái)，將去污物流和活性污泥傳輸?shù)匠恋沓?。?dāng)在沉淀池中時(shí)，該細(xì)菌固體與去污物流通過(guò)重力分離。將一些細(xì)菌固體循環(huán)到曝氣池，而傳統(tǒng)地，一些必須廢棄(除去)。該循環(huán)的細(xì)菌固體稱作“返回活性污泥”和該廢棄細(xì)菌稱作“廢活性污泥”。在所公開(kāi)的方法中，將一部分廢活性污泥收集并且用于處理高度污染的廢物流，而不是除去。換句話說(shuō)，將高度污染的廢物流和廢活性污泥合并持續(xù)有限的時(shí)間段。該時(shí)間段優(yōu)選地不超過(guò)10分鐘，和典型地小于5分鐘。在所公開(kāi)方法中使用的廢活性污泥包含濃度為約10，OOOppm-約30，OOOppm混合的液體懸浮固體的細(xì)菌，其中這些固體的高達(dá)20%可以是無(wú)機(jī)固體或死亡的細(xì)菌細(xì)胞。在廢活性污泥中發(fā)現(xiàn)的示例性指示性細(xì)菌包括需氧細(xì)菌例如變形蟲(chóng)、纖毛蟲(chóng)、爬行纖毛蟲(chóng)、柄纖毛蟲(chóng)、輪蟲(chóng)和類似物?；钚约?xì)菌可由異養(yǎng)型、自養(yǎng)型和硝化細(xì)菌例如亞硝化細(xì)菌(nitrosomas)、硝化細(xì)菌等組成。雖然優(yōu)選需氧WAS (廢活性污泥)母體,但是也可使用例如methanostrata和methanosaeta和兼性細(xì)菌(記作WAnS)的廢厭氧細(xì)菌或需氧細(xì)菌和厭氧細(xì)菌的組合。廢活性污泥優(yōu)選包含5，OOOppm和典型地>20，OOOppm或2%的細(xì)菌濃度或揮發(fā)性懸浮固體濃度。用于WAS的總懸浮固體優(yōu)選為約10，000-約40，OOOppm,和約20，000-約30，OOOppm0 WAS 的 pH 優(yōu)選為約 4-10,約 5-9,或約 6-8。處理廢物流的方法參考附

圖1，所公開(kāi)的廢水處理方法10包括流入廢水的兩個(gè)來(lái)源典型的高體積/低TSS流入物流12，和低體積/高TSS高度污染的流入物流102。如之前討論的，該流入物流12可來(lái)自許多來(lái)源例如市政廢物(即原污水或廢水)、工業(yè)廢物、食品加工廢物、制藥廢物和類似物。流入物流12包含小于約4000ppm，小于約2000ppm，或小于約IOOOppm的TSS和包含約 20，000-4，000，OOOgpd,約 500，000-1，000，OOOgpd,和約 100，000-500，000 加侖廢水每天。流入物流12包含固體、液體、可溶的和不可溶的污染物。在處理方法10中，將流入物流12轉(zhuǎn)移到其中加入絮凝劑和促凝劑以將污染物集合在一起的反應(yīng)器14中。反應(yīng)器14可以是釜或系列絮凝管。在將污染物在反應(yīng)器14中集合在一起后，將該物流轉(zhuǎn)移到溶氣氣浮(DAF)反應(yīng)器16。在DAF16中，集合的污染物浮至該DAF的頂部，在此它們可與液體分離。從DAF16的頂部收集出固體并轉(zhuǎn)移用于脫水24。將自DAF16的液體轉(zhuǎn)移到曝氣池18。當(dāng)在曝氣池18時(shí)，將液體與自第二沉淀池20的返回活性污泥合并。返回活性污泥與廢活性污泥含有相似的細(xì)菌。液體保留在曝氣池18中約4-約24小時(shí)。當(dāng)在曝氣池18時(shí)，返回活性污泥中的細(xì)菌分解剩余的可溶污染物。細(xì)菌消化污染物并代謝污染物成為細(xì) 胞結(jié)構(gòu)和中間產(chǎn)物。在細(xì)菌有足夠時(shí)間以消化曝氣池18中的污染物后，將消化的污染物、水和返回活性污泥轉(zhuǎn)移到第二沉淀池20。當(dāng)在沉淀池20中時(shí)，消化的污染物和活性污泥通過(guò)重力與水分離。在約I. 5-4小時(shí)的沉降后，將部分活性污泥送回到曝氣池18作為返回活性污泥繼續(xù)消化污染物，而將部分活性污泥送到混合釜104作為廢活性污泥處理自流入的廢物流102的高度污染的廢物流。將沉淀池20中剩余的固體收集用于脫水24(未示出)。最后，沉淀池20中的去污水易于處理，或直接至環(huán)境中或到公共處理廠(POTW)設(shè)備22。收集自DAF16、沉淀池20和DAF108的固體并且脫水24。脫水進(jìn)一步濃縮該固體并減少必須從設(shè)備進(jìn)行非常昂貴的傳輸?shù)膹U物的體積。脫水可通過(guò)使用壓帶機(jī)、離心機(jī)和潷析發(fā)生。在脫水后，將濃縮的固體傳輸?shù)窖b置外28處理?？蓪⒃摴腆w送到填埋廠，該固體可作為肥料撒播在土地上，或堆肥。將脫水過(guò)程24期間除去的水送到曝氣池18以通過(guò)返回活性污泥處理(未示出)?，F(xiàn)轉(zhuǎn)向高度污染的廢物流的處理，通常地在100所示，低體積/高TSS高度污染的流入物流102可來(lái)自許多來(lái)源例如市政廢物(即原污水或廢水)、工業(yè)廢物、食品加工廢物、制藥廢物和類似物。流入物流102與流入物流12的不同在于它包含至少約100，000，至少約50，000，或至少約1，000的TSS，其中優(yōu)選5，000-30, OOOppm的TSS和包含約
I,000-50，OOOgpd,約 10，000-約 40，OOOgpd,和約 15，000-約 30，000 加侖的廢水每天。流入物流102也可包含至少約50ppm,約500ppm,和約5，OOOppm濃度的脂肪、油和脂。它也可包含至少約5，OOOppm, 10, OOOppm，和40，OOOppm的BOD水平。最后，流入物流102可包含至少約10，OOOppm, 20, OOOppm，和80，OOOppm的C0D。流入物流102包含固體、液體、可溶的和不可溶的污染物。將流入物流102轉(zhuǎn)移到其中它與廢活性污泥合并持續(xù)有限的時(shí)間段的混合釜104。例性時(shí)間段包括小于約30分鐘,小于約15分鐘,小于約10分鐘，小于約5分鐘，和小于約I分鐘。雖然不希望受理論限制，但是廢活性污泥與廢物流合并不持續(xù)足夠用于廢活性污泥中的細(xì)菌代謝廢物流中的污染物的長(zhǎng)的時(shí)間段。而是，廢活性污泥作為其中污染物吸附到廢活性污泥中的細(xì)菌表面上的生物促凝劑或吸附劑類型。當(dāng)細(xì)菌用于代謝廢物時(shí)，例如在曝氣池18中，廢物流和細(xì)菌混合在一起長(zhǎng)的時(shí)間段，例如4-24小時(shí)。相反，在所公開(kāi)方法的短時(shí)間段期間，污染物物理地吸附到細(xì)菌上而沒(méi)有被代謝。由于廢活性污泥中的細(xì)菌和高度污染的廢物流中的污染物的關(guān)系，廢活性污泥和廢物流優(yōu)選地以至少1:7，1:2，或I: I的比值存在。這些優(yōu)選的比值允許廢活性污泥中存在足夠的細(xì)菌以吸附自廢物流102的多數(shù)污染物。一旦污染物在混合釜104中吸附到細(xì)菌上，將該物流轉(zhuǎn)移到混合釜106并加入絮凝劑以聚結(jié)細(xì)菌-污染物。然后將聚結(jié)的細(xì)菌-污染物轉(zhuǎn)移到溶氣氣浮裝置或沉淀池108。當(dāng)在DAF或沉淀池108中時(shí)，將固體與液體分離。在一個(gè)實(shí)施方案中，在該點(diǎn)，使用廢活性污泥已經(jīng)移出足夠多濃縮的污染物，廢物流的固體和液體部分可與該方法的其余部分結(jié)合。例如可將固體轉(zhuǎn)移到脫水24和可將液體轉(zhuǎn)移到曝氣池18。一旦轉(zhuǎn)移到脫水24或曝氣池18，然后固體和液體分別按照流入物流12的方法進(jìn)行。或者，流入物流102可一直與流入物流12保持分離，并在單獨(dú)的裝置中按照相似的處理路徑。最后，流入物流102可以是設(shè)備中的唯一物流。也就是說(shuō)，廢物處理方法10可以僅涉及高度污染的物流102而沒(méi)有流入 物流12。若沒(méi)有本公開(kāi)方法，則需要大體積的促凝劑以將高濃度的污染物與流入物流102分離開(kāi)。然而，本公開(kāi)方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它很大地降低或消除對(duì)化學(xué)促凝劑的需求。在一些實(shí)施方案中，可能需要包含化學(xué)促凝劑，特別是對(duì)于某些污染物或磷除去而言。在這些實(shí)施方案中，與不使用廢活性污泥的體系相比，可使用降低的濃度的促凝劑。在一些實(shí)施方案中，本公開(kāi)方法對(duì)每份需除去的磷使用約3份促凝劑-約9份促凝劑。在一些實(shí)施方案中，與不使用廢活性污泥的體系相比，促凝劑可以減少50%至高達(dá)100%。在一些實(shí)施方案中，該方法使用小于50ppm的促凝劑作為高度污染的廢物流100的處理的一部分。在一個(gè)實(shí)施方案中，方法100沒(méi)有或基本上沒(méi)有任何化學(xué)促凝劑。可使用的各種商購(gòu)可獲得的促凝劑化學(xué)品包括水合氯化鋁聚合物、聚合的氯化鋁、二甲胺表氯醇，和上述聚合物與二甲基二烯丙基氯化銨的共混物。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例實(shí)施例I實(shí)施例I描述了使用化學(xué)促凝劑處理高度污染的廢物流的成本。評(píng)估了高度污染的廢物流(37，OOOgpd)以確定是否可使用化學(xué)促凝劑處理增加的污染物。結(jié)果顯示在表I中。該廢物流的典型的C0D、油、脂肪和脂，和TSS濃度分別為85, 560ppm,2, IOOppm 和 21, 333ppm。表I-估計(jì)的促凝劑化學(xué)品成本
促凝劍用于廢物流的廢翁SI 流速估計(jì)的促凝劍_促凝刑浪度__年度成本參合氯化45聚合物 |s__pm I 37，OOOgpd 丨 $185，806
表I表明如果使用化學(xué)促凝劑處理高度污染的廢物流，則對(duì)廢物處理過(guò)程在原料成本上增加了 $185,806。實(shí)施例2實(shí)施例2檢驗(yàn)了該方法處理高度污染的廢物流的有效性。在來(lái)自寵物食品加工廠的廢物流上測(cè)試該方法。該廢物流具有30，OOOgpd的流速和36，080ppm的流入物C0D。廢活性污泥具有6，OOOgpd (平均3，000)的流速和10，OOOppm的細(xì)菌濃度。將廢物流和廢活性污泥合并。廢活性污泥與流入物流的比值為平均10%和最大20%。然后加入陽(yáng)離子聚丙烯酰胺絮凝劑。示例性的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺絮凝劑從Kemira, Ciba(BASF), Stockhausen,和SNF Floerger商購(gòu)可獲得。在該方法中沒(méi)有使用化學(xué)促凝劑。結(jié)果顯示在表2中。表2-廢活性污泥在COD脫除上的有效性
權(quán)利要求
1.一種處理廢物流的方法，所述方法包括 (a)提供含污染物的廢物流； (b)提供所述廢物流體積的至少約15%的量的廢活性污泥，所述廢活性污泥包含至少約I %的細(xì)菌濃度； (c)合并所述廢物流和所述廢活性污泥持續(xù)不大于5分鐘；和 (d)允許所述廢物流中的污染物吸附到所述廢活性污泥中的細(xì)菌上。
2.權(quán)利要求I的方法，其中所述污染物占所述廢物流的至少約O.5%。
3.權(quán)利要求I的方法，其中所述污染物占所述廢物流的至少約3%。
4.權(quán)利要求I的方法，其中所述方法使用小于50ppm的化學(xué)促凝劑。
5.權(quán)利要求I的方法，其中所述方法不使用任何化學(xué)促凝劑。
6.權(quán)利要求I的方法還包括 (a)在污染物吸附到細(xì)菌上后加入絮凝劑； (b)分離任何固體；和 (C)處理固體。
7.權(quán)利要求I的方法，其中所述廢活性污泥是所述廢物流體積的至少約15%。
8.權(quán)利要求I的方法，其中所述廢活性污泥是所述廢物流體積的至少約25%。
9.權(quán)利要求I的方法，其中所述廢活性污泥包含至少約2%的細(xì)菌濃度。
10.權(quán)利要求I的方法，其中所述廢活性污泥包含至少約3%的細(xì)菌濃度。
11.權(quán)利要求I的方法，其中所述廢物流是來(lái)自食品加工廠。
12.權(quán)利要求I的方法，其中所述細(xì)菌是需氧的。
13.權(quán)利要求I的方法，其中所述細(xì)菌是厭氧的。
14.一種處理廢物流的方法，所述方法包括 (a)提供含小于4，OOOppm總懸浮固體的第一廢物流； (b)提供含大于1，OOOppm總懸浮固體的第二廢物流； (c)傳輸所述第一廢物流到含細(xì)菌的曝氣池； (d)傳輸所述第一廢物流和細(xì)菌到沉淀池， (e)在沉淀池中將細(xì)菌分成稱為返回活性污泥的至少第一部分細(xì)菌，和稱為廢活性污泥的第二部分細(xì)菌； (f)將所述返回活性污泥送至曝氣池； (g)將所述廢活性污泥送至混合釜； (h)合并所述第二廢物流和混合釜中的廢活性污泥持續(xù)小于10分鐘；和 (i)允許所述第二廢物流中的污染物吸附到廢活性污泥上。
全文摘要
本公開(kāi)內(nèi)容涉及使用廢活性污泥作為吸附劑處理高度污染的廢水的方法。
文檔編號(hào)C02F1/52GK102939267SQ201180026353
公開(kāi)日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2011年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者D·B·米歇爾, D·J·瓦格納, K·阿德赫-曼薩 申請(qǐng)人:藝康美國(guó)股份有限公司