廢水處理中改進的活性汙泥方法
2023-05-18 21:27:41 2
專利名稱：廢水處理中改進的活性汙泥方法
技術領域：
本公開內容涉及使用廢活性汙泥作為吸附劑處理高度汙染的廢水的方法。
背景技術：
在廢物處理過程中，在排放前需要將汙染物除去。不可溶的汙染物可物理地分離並除去，而可溶的汙染物可生物地代謝。可使用細菌以分解或代謝可溶的汙染物。該細菌通常是稱為活性汙泥的組合物的一部分。一旦使用細菌分解可溶的汙染物，將部分活性汙泥(稱作返回活性汙泥)循環回到該過程以繼續代謝廢物流中的汙染物。通常除去其餘的廢活性汙泥。在廢物處理方法的另一部分，可使用化學促凝劑來聚集不可溶的和小百分比的可
發明內容
令人驚訝地，已發現廢活性汙泥對於處理高濃度的廢物流是有用的。可將廢活性汙泥循環，並與高濃度的廢物流短時間合併，而不是除去廢活性汙泥。儘管合併，廢活性汙泥中的細菌並沒有代謝廢物流。而是，廢物吸附到細菌上。因此，在第一實施方案中，公開的方法包括提供含汙染物的廢物流，提供該廢物流體積的至少約10%的量的廢活性汙泥，該廢活性汙泥包含至少約1%的細菌濃度，合併該廢物流和該廢活性汙泥持續有限的時間段，和允許廢物流中的汙染物吸附到廢活性汙泥中的細菌上。在另一實施方案中，所公開的方法包括提供含小於I %和優選小於O. 5%或5，OOOppm汙染物的第一廢物流，提供含大於2%或20，OOOppm汙染物的第二廢物流，定義為具有高脂肪、油和脂含量(>1，OOOppm)的可溶的COD(化學需氧量)，傳輸該第一廢物流到含細菌的曝氣池，傳輸自曝氣池的第一廢物流和細菌到沉澱池，在該沉澱池中將細菌分成至少第一部分的細菌(返回活性汙泥)和第二部分的細菌(廢活性汙泥)，將至少部分的返回活性汙泥送至曝氣池，將至少部分廢活性汙泥送至混合釜，合併第二廢物流和混合釜中的廢活性汙泥持續小於10分鐘，和允許第二廢物流中的汙染物吸附到廢活性汙泥上。
附圖簡介附圖I表明使用利用廢活性汙泥處理高度汙染的廢物流的所公開方法的廢水處理方法的流程圖。發明詳述本公開內容涉及使用廢活性汙泥處理高度汙染的廢物流的方法。流入的廢物流典型地包含自許多來源(包括市政廢物(即原汙水或廢水)、工業廢物、食品加工廢物、製藥廢物和類似物)的液體和固體汙染物的組合。食品加工廢物特別地包括各種脂肪、鹽、糖、澱粉、蛋白質和類似物。所有類型的廢物同時包括可溶的和不可溶的汙染物，最終在可將水排放至環境(即湖、河、或公共處理廠設備(POTW))之前需將所有這些汙染物除去。目前工業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廢水物流。然而，一些廢水流入物流是高度汙染的，意味著它們具有顯著較高的總懸浮固體和油、脂肪和脂。處理像這樣的高度汙染的物流的一種方法是增加在常規的廢水處理方法中使用的化學品的量。但是，這可顯著增加處理費用。此外，高度汙染的物流通過有利於某些微生物的生長可擾亂常規的處理方法，而該某些微生物的生長在典型的流入的汙染物(食品)濃度下的生長由「有用的」絮凝物-形成異養細菌而保持平衡。具有高濃度的油、脂肪和脂的流入的廢水有利於某些微生物例如諾卡氏菌屬(nocardia)的生長和繁殖，由於在引入這些濃汙染物(例如油、脂肪和脂)數周或數月後厚泡沫浮渣的形成， 可引起顯著的操作和處理性能問題。高度汙染的廢物流本公開方法對高度汙染的廢物流的作用最好。示例性的廢物流包括來自於食品加工廠例如乳品廠、家禽廠或肉類加工廠的那些。高度汙染的廢物流包括至少約5，OOOppm的生化需氧量(BOD)，優選地>10，OOOppm BOD或至少約7，500ppm化學需氧量(COD)，優選地>20，OOOppm或至少約IOOOppm脂肪、油和脂(FOG)，或至少約IOOOppm總懸浮固體(TSS)。廢活性汙泥「活性汙泥」包含細菌。活性汙泥是附圖I中描述的並且如下討論的多步方法的一部分。當分解可溶的汙染物時，傳統的廢物流與活性汙泥在反應器中接觸。細菌消化汙染物並代謝汙染物成為細胞結構和中間產物。同時該細菌繁殖。不變的細菌數量，有時稱為「混合的液體懸浮固體」在反應器中是理想的。接下來，將去汙物流和活性汙泥傳輸到沉澱池。當在沉澱池中時，該細菌固體與去汙物流通過重力分離。將一些細菌固體循環到曝氣池，而傳統地，一些必須廢棄(除去)。該循環的細菌固體稱作「返回活性汙泥」和該廢棄細菌稱作「廢活性汙泥」。在所公開的方法中，將一部分廢活性汙泥收集並且用於處理高度汙染的廢物流，而不是除去。換句話說，將高度汙染的廢物流和廢活性汙泥合併持續有限的時間段。該時間段優選地不超過10分鐘，和典型地小於5分鐘。在所公開方法中使用的廢活性汙泥包含濃度為約10，OOOppm-約30，OOOppm混合的液體懸浮固體的細菌，其中這些固體的高達20%可以是無機固體或死亡的細菌細胞。在廢活性汙泥中發現的示例性指示性細菌包括需氧細菌例如變形蟲、纖毛蟲、爬行纖毛蟲、柄纖毛蟲、輪蟲和類似物。活性細菌可由異養型、自養型和硝化細菌例如亞硝化細菌(nitrosomas)、硝化細菌等組成。雖然優選需氧WAS (廢活性汙泥)母體,但是也可使用例如methanostrata和methanosaeta和兼性細菌(記作WAnS)的廢厭氧細菌或需氧細菌和厭氧細菌的組合。廢活性汙泥優選包含5，OOOppm和典型地>20，OOOppm或2%的細菌濃度或揮發性懸浮固體濃度。用於WAS的總懸浮固體優選為約10，000-約40，OOOppm,和約20，000-約30，OOOppm0 WAS 的 pH 優選為約 4-10,約 5-9,或約 6-8。處理廢物流的方法參考附
圖1，所公開的廢水處理方法10包括流入廢水的兩個來源典型的高體積/低TSS流入物流12，和低體積/高TSS高度汙染的流入物流102。如之前討論的，該流入物流12可來自許多來源例如市政廢物(即原汙水或廢水)、工業廢物、食品加工廢物、製藥廢物和類似物。流入物流12包含小於約4000ppm，小於約2000ppm，或小於約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、可溶的和不可溶的汙染物。在處理方法10中，將流入物流12轉移到其中加入絮凝劑和促凝劑以將汙染物集合在一起的反應器14中。反應器14可以是釜或系列絮凝管。在將汙染物在反應器14中集合在一起後，將該物流轉移到溶氣氣浮(DAF)反應器16。在DAF16中，集合的汙染物浮至該DAF的頂部，在此它們可與液體分離。從DAF16的頂部收集出固體並轉移用於脫水24。將自DAF16的液體轉移到曝氣池18。當在曝氣池18時，將液體與自第二沉澱池20的返回活性汙泥合併。返回活性汙泥與廢活性汙泥含有相似的細菌。液體保留在曝氣池18中約4-約24小時。當在曝氣池18時，返回活性汙泥中的細菌分解剩餘的可溶汙染物。細菌消化汙染物並代謝汙染物成為細 胞結構和中間產物。在細菌有足夠時間以消化曝氣池18中的汙染物後，將消化的汙染物、水和返回活性汙泥轉移到第二沉澱池20。當在沉澱池20中時，消化的汙染物和活性汙泥通過重力與水分離。在約I. 5-4小時的沉降後，將部分活性汙泥送回到曝氣池18作為返回活性汙泥繼續消化汙染物，而將部分活性汙泥送到混合釜104作為廢活性汙泥處理自流入的廢物流102的高度汙染的廢物流。將沉澱池20中剩餘的固體收集用於脫水24(未示出)。最後，沉澱池20中的去汙水易於處理，或直接至環境中或到公共處理廠(POTW)設備22。收集自DAF16、沉澱池20和DAF108的固體並且脫水24。脫水進一步濃縮該固體並減少必須從設備進行非常昂貴的傳輸的廢物的體積。脫水可通過使用壓帶機、離心機和潷析發生。在脫水後，將濃縮的固體傳輸到裝置外28處理。可將該固體送到填埋廠，該固體可作為肥料撒播在土地上，或堆肥。將脫水過程24期間除去的水送到曝氣池18以通過返回活性汙泥處理(未示出)。現轉向高度汙染的廢物流的處理，通常地在100所示，低體積/高TSS高度汙染的流入物流102可來自許多來源例如市政廢物(即原汙水或廢水)、工業廢物、食品加工廢物、製藥廢物和類似物。流入物流102與流入物流12的不同在於它包含至少約100，000，至少約50，000，或至少約1，000的TSS，其中優選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。最後，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、可溶的和不可溶的汙染物。將流入物流102轉移到其中它與廢活性汙泥合併持續有限的時間段的混合釜104。例性時間段包括小於約30分鐘,小於約15分鐘,小於約10分鐘，小於約5分鐘，和小於約I分鐘。雖然不希望受理論限制，但是廢活性汙泥與廢物流合併不持續足夠用於廢活性汙泥中的細菌代謝廢物流中的汙染物的長的時間段。而是，廢活性汙泥作為其中汙染物吸附到廢活性汙泥中的細菌表面上的生物促凝劑或吸附劑類型。當細菌用於代謝廢物時，例如在曝氣池18中，廢物流和細菌混合在一起長的時間段，例如4-24小時。相反，在所公開方法的短時間段期間，汙染物物理地吸附到細菌上而沒有被代謝。由於廢活性汙泥中的細菌和高度汙染的廢物流中的汙染物的關係，廢活性汙泥和廢物流優選地以至少1:7，1:2，或I: I的比值存在。這些優選的比值允許廢活性汙泥中存在足夠的細菌以吸附自廢物流102的多數汙染物。一旦汙染物在混合釜104中吸附到細菌上，將該物流轉移到混合釜106並加入絮凝劑以聚結細菌-汙染物。然後將聚結的細菌-汙染物轉移到溶氣氣浮裝置或沉澱池108。當在DAF或沉澱池108中時，將固體與液體分離。在一個實施方案中，在該點，使用廢活性汙泥已經移出足夠多濃縮的汙染物，廢物流的固體和液體部分可與該方法的其餘部分結合。例如可將固體轉移到脫水24和可將液體轉移到曝氣池18。一旦轉移到脫水24或曝氣池18，然後固體和液體分別按照流入物流12的方法進行。或者，流入物流102可一直與流入物流12保持分離，並在單獨的裝置中按照相似的處理路徑。最後，流入物流102可以是設備中的唯一物流。也就是說，廢物處理方法10可以僅涉及高度汙染的物流102而沒有流入 物流12。若沒有本公開方法，則需要大體積的促凝劑以將高濃度的汙染物與流入物流102分離開。然而，本公開方法的一個優點是它很大地降低或消除對化學促凝劑的需求。在一些實施方案中，可能需要包含化學促凝劑，特別是對於某些汙染物或磷除去而言。在這些實施方案中，與不使用廢活性汙泥的體系相比，可使用降低的濃度的促凝劑。在一些實施方案中，本公開方法對每份需除去的磷使用約3份促凝劑-約9份促凝劑。在一些實施方案中，與不使用廢活性汙泥的體系相比，促凝劑可以減少50%至高達100%。在一些實施方案中，該方法使用小於50ppm的促凝劑作為高度汙染的廢物流100的處理的一部分。在一個實施方案中，方法100沒有或基本上沒有任何化學促凝劑。可使用的各種商購可獲得的促凝劑化學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。
具體實施例方式實施例實施例I實施例I描述了使用化學促凝劑處理高度汙染的廢物流的成本。評估了高度汙染的廢物流(37，OOOgpd)以確定是否可使用化學促凝劑處理增加的汙染物。結果顯示在表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-估計的促凝劑化學品成本
促凝劍用於廢物流的廢翁SI 流速估計的促凝劍_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表明如果使用化學促凝劑處理高度汙染的廢物流，則對廢物處理過程在原料成本上增加了 $185,806。實施例2實施例2檢驗了該方法處理高度汙染的廢物流的有效性。在來自寵物食品加工廠的廢物流上測試該方法。該廢物流具有30，OOOgpd的流速和36，080ppm的流入物C0D。廢活性汙泥具有6，OOOgpd (平均3，000)的流速和10，OOOppm的細菌濃度。將廢物流和廢活性汙泥合併。廢活性汙泥與流入物流的比值為平均10%和最大20%。然後加入陽離子聚丙烯醯胺絮凝劑。示例性的陽離子聚丙烯醯胺絮凝劑從Kemira, Ciba(BASF), Stockhausen,和SNF Floerger商購可獲得。在該方法中沒有使用化學促凝劑。結果顯示在表2中。表2-廢活性汙泥在COD脫除上的有效性
權利要求
1.一種處理廢物流的方法，所述方法包括 (a)提供含汙染物的廢物流； (b)提供所述廢物流體積的至少約15%的量的廢活性汙泥，所述廢活性汙泥包含至少約I %的細菌濃度； (c)合併所述廢物流和所述廢活性汙泥持續不大於5分鐘；和 (d)允許所述廢物流中的汙染物吸附到所述廢活性汙泥中的細菌上。
2.權利要求I的方法，其中所述汙染物佔所述廢物流的至少約O.5%。
3.權利要求I的方法，其中所述汙染物佔所述廢物流的至少約3%。
4.權利要求I的方法，其中所述方法使用小於50ppm的化學促凝劑。
5.權利要求I的方法，其中所述方法不使用任何化學促凝劑。
6.權利要求I的方法還包括 (a)在汙染物吸附到細菌上後加入絮凝劑； (b)分離任何固體；和 (C)處理固體。
7.權利要求I的方法，其中所述廢活性汙泥是所述廢物流體積的至少約15%。
8.權利要求I的方法，其中所述廢活性汙泥是所述廢物流體積的至少約25%。
9.權利要求I的方法，其中所述廢活性汙泥包含至少約2%的細菌濃度。
10.權利要求I的方法，其中所述廢活性汙泥包含至少約3%的細菌濃度。
11.權利要求I的方法，其中所述廢物流是來自食品加工廠。
12.權利要求I的方法，其中所述細菌是需氧的。
13.權利要求I的方法，其中所述細菌是厭氧的。
14.一種處理廢物流的方法，所述方法包括 (a)提供含小於4，OOOppm總懸浮固體的第一廢物流； (b)提供含大於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菌的曝氣池； (d)傳輸所述第一廢物流和細菌到沉澱池， (e)在沉澱池中將細菌分成稱為返回活性汙泥的至少第一部分細菌，和稱為廢活性汙泥的第二部分細菌； (f)將所述返回活性汙泥送至曝氣池； (g)將所述廢活性汙泥送至混合釜； (h)合併所述第二廢物流和混合釜中的廢活性汙泥持續小於10分鐘；和 (i)允許所述第二廢物流中的汙染物吸附到廢活性汙泥上。
全文摘要
本公開內容涉及使用廢活性汙泥作為吸附劑處理高度汙染的廢水的方法。
文檔編號C02F1/52GK102939267SQ201180026353
公開日2013年2月20日 申請日期2011年5月9日 優先權日2010年5月28日
發明者D·B·米歇爾, D·J·華格納, K·阿德赫-曼薩 申請人:藝康美國股份有限公司