申请日2000.02.11
公开(公告)日2002.04.10
IPC分类号C02F3/12; C02F1/52; C02F1/28
摘要
本发明提供一种为除去污染物而在反应器中进行废水处理的方法,该方法包括:将废水和生物质混合,这些生物质是用于消耗一定量的污染物或吸收污染物;在废水中掺混一种微粉沸石材料;将沸石材料和生物质混合;使固体物质从废水中沉降出来;将得到的流出物排放出来,其中大部分的微粉沸石材料的粒径小于或等于100μm。本发明还提供一种在废水处理过程中将固体物质从废水中分离出来的优化方法,该方法包括:将多种废水样品稀释成不同的稀释液,以形成多种稀释样品;对每一种稀释样品都测定未搅拌的污泥体积指数(SVI);将这些未搅拌的污泥体积指数测定值外推到污泥浓度基本是零时以得到零浓度指数;将零浓度指数乘以废水中的固体物质浓度以得到表示废水质量的无单位的参数;控制该工艺以使该参数最小化。
摘要附图
权利要求书
1、一种为除去污染物而在反应器中对废水进行处理的方法，其包括：
将所说的废水和生物质混合，所说的生物质用于消耗一定量的所说的 污染物或吸收所说的污染物;
在所说的废水中掺混一种微粉沸石材料;
将所说的沸石材料和所说的生物质混合;
使固体物质从所说的废水中沉降出来;和
将得到的流出物排放出去;
其中大部分所说的微粉沸石材料的粒径小于或等于100μm。
2、根据权利要求1所述的方法，其中所说的沸石材料为天然沸石。
3、根据权利要求1或2所述的方法，其中所说的生物质包括微生物。
4、根据上述权利要求任一所述的方法，其中所说的反应器由一个或多 个室组成，该方法包括将生物质从一个室循环到另一个室。
5、根据上述权利要求任一所述的方法，其中所说的生物质的一部分是 需氧的，缺氧的或厌氧的，或其混合物。
6、根据上述权利要求任一所述的方法，其中所说的生物质的一部分在 该方法的部分中是需氧的，缺氧的或厌氧的，或其混合物中的一种而在该 方法的其它部分则不是。
7、根据上述权利要求任一所述的方法，其中所说的微粉材料以干粉形 式加入或以浆液形式加入。
8、根据上述权利要求任一所述的方法，其中所说的微粉材料以匀速加 入，或者调节其加入速度与废水流速匹配，或者一次或数次加入废物剂量 的微粉材料。
9、根据上述权利要求任一所述的方法，其包括将微粉材料直接掺混到 进行该工艺的反应器中，或者掺混到污泥循环管线中，或者掺混到反应器 上游的管道，管子或容器中。
10、根据上述权利要求任一所述的方法，其包括在静置期间在反应器 中或在分离器单元如澄清器中分离所述固体，反应器中的内容物预先转移 到分离器单元中以便分离。
11、根据上述权利要求任一所述的方法，其包括对固体物质的沉降性 进行监测。
12、根据上述权利要求任一所述的方法，其包括使生物质在反应器中 保留从约一到两天，多达约三十到四十天或更长时间，有规律地消耗一定 比例的生物质以平衡新加入的生物质和生长的生物质。
13、一种在废水处理工艺中从废水中分离固体物质的优化方法，其包 括：
将多种所说的废水样品稀释成不同的稀释液以形成多种稀释样品;
对每一种稀释样品测定其未搅拌的污泥体积指数(SVI);
将这些未搅拌的污泥体积指数测定值外推到污泥浓度基本是零时以得 到零浓度指数;
将零浓度指数乘以废水中的固体物质浓度以得到表示废水质量的无单 位的参数;
控制该工艺以使该参数最小化。
14、根据权利要求13所述的方法，其中所说的参数是(基础SVI)× (MLSS/106)的乘积，其中：
基础SVI是浓度趋于零时废水样品的SVI[mL/gm]，
MLSS是所说的样品中悬浮固体物质的浓度[mg/L]，
基础SVI按下述方法测定：
·稀释所说的样品以得到几种已知浓度的子样品，
·对每一种所说的子样品都测定其未搅拌的污泥体积指数，和
·将这些污泥体积指数测定值外推到基本上是零浓度。
15、根据权利要求13或14所述的方法，其中所说的参数保持为0.50 或更低的值。
16、根据权利要求13或14所述的方法，其中所说的参数保持为0.3 或更低的值。
17、根据任一权利要求13-16所述的方法，其中稀释是用来自所说工 艺中的流出物稀释。
18、根据任一权利要求13-17所述的方法，其中用30分钟的沉降值测 定每一种稀释样品的污泥体积指数。
19、根据任一权利要求13-18所述的方法，其包括在测试沉降性时的 时间迟缓。
20、根据权利要求19所述的方法，其包括在所述时间迟缓期间在远离 所说的反应器的地方或不在现场测试所说的沉降性，或用自来水而不是用 流出物稀释。
说明书
除去废水中的悬浮物及其它物质的方法
本发明涉及从废水中除去污染物，特别是悬浮物和有机物质的方法， 特别适用于，但决不限定于污水净化。
现有的为了除去悬浮物及其它污染物的废水处理方法包括机械法，生 物法和物理化学法，或这些方法的结合。机械法包括过滤技术，或通过比 重的不同和沉降来除去固体悬浮物。生物方法利用微生物来除去废液中的 污染物，特别是溶解的有机物，这种方法是将废水和生物质混合，这样， 有机物比从原始污染物中更易于从液体物流中除去。大部分的这种生物质 通常在从液体物流中分离之前或之后转化为无机物。物理化学方法利用某 些矿物质或其它化学物质和有机或无机污染物的反应性，该方法可用于如 补充生物净化技术，例如，为改善沉积和/或絮凝而加入化学物质(如，为调 节pH而加入石灰)。
EP177543中描述了一种现有的物理化学方法，该专利公开了一种将悬 浮固体物，生物营养物和溶解的金属化合物从被有机和/或无机物污染的水 中除去的方法，该方法是在完全混合型活性污泥反应器中掺混一种粒径小 于200μm，和在该专利文献中规定的其它性能试剂，该试剂含有至少50% (质量)的石粉，该石粉中含有至少25%(质量)的细粉的天然沸石，该沸石中 优选含有斜发沸石和/或丝光沸石。在该欧洲专利公开方法的一种优选形式 中，污水流经一个主沉降槽，然后进入一个混合槽，继而进入一个吸收区 和一个曝气池，最后经过一个辅沉降槽。在沉降槽中，主要的流出物和活 性污泥分离，一部分沉降的污泥再循环到混合槽中。
特定粒径的沸石加入混合槽，使离开辅沉降槽的水中悬浮物的含量有 很大的降低。离开辅沉降槽的预处理污水穿过充填有合适制备的有适当粒 径且有高斜发沸石和/或丝光沸石含量的材料的几个沸石床的一个。
用净化水冲洗这些床以除去上层中的污泥絮凝物;然后将这些冲洗的 水返回主沉降槽。
但是，这些现有方法(使用各种悬浮增长介质，包括粉碎的沸石)有许 多缺点，这些缺点包括：增长介质要在处理前从废污泥中分离出来，这种 增长介质通常是合成产品，并且没有最佳的表面积和孔隙体积性能。 EP177543的方法中没有在处理前将增长介质从废污泥中分离出来，只是将 污染的碳化合物进行完全生物氧化。
这种方法取决于悬浮物在废水中的沉降性。如果颗粒物的比重大于水 的比重，则悬浮于液体中的颗粒物在静止状态下就会沉降下来。颗粒物穿 过液体的运动受到摩擦力的阻碍，因此，如果颗粒物和液体间的比重差值 适当时，沉降速度是很明显的。
活性污泥是主要由细菌组成的絮凝悬浮物。因为细菌密度与水密度非 常接近，所以单个细菌不会沉降，活性污泥与水的分离取决于含有许多细 菌的聚集体(即絮状物)的形成。
絮状物沉降的方式取决于其性质/质量及其在液体中的浓度。在企图将 污泥质量作为与浓度无关的特性测量时已经提出了许多沉降参数，但是只 有有限的进展。
在这样的物理化学方法中，可用污泥的沉降性测定污泥的质量，以对 污泥进行优化处理。使用了许多参数来评价活性污泥的沉降性，但是，这 些参数中的大多数都不能清楚地限定污泥质量，即使补充了附加的关于试 验条件的信息，得到的结果通常也没有多大帮助。
部分问题是得到的参数通常适用于那些并非想要达到的目的，虽然在 一些情况下以对操作环境的适应性为代价而将程序标准化能够改进测定的 一致性。
与通常的质量参数一样，对于沉降性的不同方面要求使用不同的参数。 例如，澄清器中的允许增长速度与污泥的沉降速度直接相关，虽然间歇曝 气装置的令人满意的倾注取决于倾注开始前污泥已沉降的距离(不一定取决 于是否匀速倾注)。
评价活性污泥沉降性时最常用的参数是：
·污泥体积指数(SVI)
·搅拌污泥体积指数(SSVI)
·悬浮固体物的质量浓度(MLSS)
·用于测定污泥在各种浓度下“稳定率”沉降速度的已知参数V0和n(或 k)。
SVI和SSVI的问题在于它们受污泥浓度影响的程度是完全不可预见的 (因此，它们不能独立地确定污泥的质量)。
V0和n好像能够反映出给定污泥样品的质量，但是试验过程繁琐且不 能得到明确的值，特别是不能在适当的污泥浓度范围内进行试验时。也不 能得到V0和n随装置中的条件变化而变化的信息。同样，将该结果应用于 操作条件还存在一些疑问。
许多研究者都尝试过将V0和n与SVI或SSVI关联起来，虽然一般的 关联好像可能是真实的，但是不应当对这种关联有什么期望，因为这些参 数不能真正地测定相同样品(合适的关联是受到相似因素影响的反映而不是 一种真正的关系)。
Stobbe(1964)提到SVI的缺点，其认识到在低污泥浓度时SVI与浓度 基本上是无关的，并且提出稀释污泥体积指数(DSVI)。但是，实际上，DSVI 可能取决于测定时污泥的浓度，因此不能得到一个唯一值。
还应当认识到发生沉降的不同类型，基于絮凝性质而指明四个不同的 沉降“区”。这些区为：1)自由沉降区，2)受阻沉降区，3)压缩区，和4)过 渡区。并非所有的沉降参数在所有区中都合适。
因此，必须小心使用能够正确表示要讨论的特定沉降区性能的沉降参 数。另外，任一特定沉降参数的使用范围取决于多种因素。例如，当使用 SVI时，必须测出样品的MLSS(通常现场测定是不可能的);在低至中等 MLSS时，SVI随MLSS的增加而增加，但是对于任一给定的MLSS，其增 加比难以预测;存在一个不能超过的最大SVI，并且该最大值随MLSS的 增加而减小。因为这种变化的最大SVI，所以当MLSS增加时，沉降性很 差的样品好像有令人满意的SVI，但是，实际上沉降污泥的性能仍然很差。
克服上述SVI局限(由于MLSS浓度的影响)的一个现有方法是在特定 的MLSS如3500mg/L下测定SVI。这通常是对各种稀释液进行试验，然后 外推到要求的浓度下，但是，这样就增加了需要试验的次数。只要污泥在 特定MLSS附近能够很好地沉降，该方法是令人满意的，但是在特定MLSS 下沉降性很低时则毫无价值。
还应当注意的是：经常都要使测定沉降性所需要试验的次数最小化， 因为这样的试验即消耗时间又会由于试验设备的成本而耗费金钱。例如， 进行沉降性测定所需要的圆筒和搅拌器就需要1200澳元。
因此，本发明的目的是提供一种从废水中除去溶解物和悬浮物的改进 方法。本发明的再一个目的是提供一种通过使用一个改进的污泥沉降性参 数来优化该过程的改进方法。
因此，本发明提供一种为除去污染物而在反应器中对废水进行处理的 方法，该方法包括：
将所说的废水和生物质混合，所说的生物质用于消耗一定量的污染物 或吸收所说的污染物;
在所说的废水中掺混一种微粉沸石材料;
将所说的沸石材料和所说的生物质混合;
使固体物质从所说的废水中沉降出来;和
将得到的流出物排放出去;
其中大部分所说的微粉沸石材料的粒径小于或等于100μm。
所说的沸石材料优选为天然沸石。
因此，本发明的方法使用微粉沸石(即，粒径小于100μm)作为废水中 微生物的悬浮生长支撑载体。按目前的理解，沸石材料能够促进悬浮在废 水中的污物(特别是微生物)的聚集。微生物占据沸石材料和通过吸附或阳离 子交换或其它机理而吸引在沸石颗粒上的变形有机含氮物质的表面和孔 隙。已经惊奇地发现使用微粉沸石比仅使用基本形态的沸石能具有意料不 到的优点：对于发生的吸附及其它机理，微粉沸石能产生最佳表面积，并 且大部分微粉沸石能保持悬浮状态。为了达到混合与掺混的目的，微粉化 到这种程度好像还能在水中形成均一的悬浮液。另外，本发明的方法除了 将碳氧化外还能继续氧化氮并能脱氮，而如上所述，如EP177543的方法， 只能进行到使污染的碳化合物完全生物氧化。
生物质优选包括微生物。
反应器可由一个或多个室组成，该方法包括将生物质从一个室循环到 另一个室。
部分生物质可以是需氧的，缺氧的或厌氧的，或其混合物，或者也可 以在该方法的部分中是这些生物质中的一种而在该方法的其它部分则不是 这一种。
微粉材料可以作为干粉加入也可以作为浆液加入。微粉材料可以匀速 加入，或者调节其加入速度以与废水流速匹配，或者一次或数次加入废物 剂量的微粉材料。
该方法可包括将微粉材料直接掺混到进行该工艺的反应器中，或者掺 混到污泥循环管线中，或者掺混到反应器上游的管道、管子或容器中。
该方法可包括在静置期间在反应器中或在分离的分离器单元如澄清器 中分离所述固体，反应器中的内容物预先转移到分离单元中以便分离。
该方法优选包括对固体物质的沉降性进行监测。
该方法可包括使生物质在反应器中保留从约一到两天至约三十到四十 天或更长时间，有规律地消耗一定比例的生物质以平衡新加入的生物质和 生长的生物质。虽然几乎在刚掺混微粉材料后就能得到一些直接的益处， 但是已经惊奇地发现其还有开始掺混数周后得到的其它益处(这取决于生物 质的结构)，但不是明显的。
本发明还提供一种在废水处理方法中从废水中分离固体物质的优化方 法，该方法包括：
将多种所说的废水样品稀释成不同的稀释液以形成多种稀释样品;
对每一种稀释样品都测定未搅拌的污泥体积指数;
将这些未搅拌的污泥体积指数测定值外推到污泥浓度基本是零时以得 到零浓度指数;
将零浓度指数乘以废水中的固体物质浓度以得到表示污泥质量的无单 位的参数;
控制该工艺以使该参数最小化。
下面将该指数称为ZF指数。
ZF指数按下式计算：
ZF指数=基础SVI×MLSS/106
其中，基础SVI是浓度趋于零时废水样品的SVI[mL/gm](测定方法在 下面描述)，
MISS是要处理的废水样品中悬浮固体物质的浓度[mg/L]。
基础SVI按下述方法测定：
·稀释原始样品以得到几种已知浓度的子样品
·对每一种这些稀释样品都测定其未搅拌的污泥体积指数
·将这些污泥体积指数测定值外推到基本上是零浓度
该基本上是零浓度时的SVI就是基础SVI。
优选使ZF指数保持为0.50或更低的值，更优选0.3或更低的值。
稀释液优选是用来自所说工艺中的流出物稀释。
优选用30分钟的沉降值测定每一种稀释样品的污泥体积指数。
在一些应用中，该方法可包括在测试沉降性时的时间迟缓，如在远离 反应器的地方或不在现场测试沉降性时或用自来水而不是用流出物稀释时 都必须有时间迟缓。测试沉降性时优选使用1升体积的稀释样品，但是可 根据可用时间和设备等而变化，时间或设备的限制指的是使用少于五个的 样品，但优选至少使用五个样品。
如果ZF指数约小于0.3，可以得到良好的沉降性(固体物质流失到流出 物中的危险性非常小)，虽然如果ZF指数是约0.3至约0.50时就能够得到 适当的沉降性(固体物质流失到流出物中的危险性低至中等)。随着ZF指数 的增加，污泥的沉降性下降，一旦该指数值大于约0.50，就确实存在有固 体物质流失到流出物中的非常大的危险性。
不论该监测的方法是否是上述方法，这些关系都保持;在大多数情况 下上述方法的优点是其能改进ZF指数。
一旦测定出ZF指数和基础SVI[或零浓度指数]，就能计算出运行时的 MLSS，如果采用该MLSS，就能使装置在“良好”或“适当”的沉降性下 运行(即，使固体物质流失到流出物的危险性是估计的危险性)。