[发明专利]废水处理方法和包括控制溶解的氧浓度的设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于处理废水的工艺以及其中可以处理废水的单元。

背景技术

人类对环境的影响导致产生大量的污染水，被我们称为废水。废水可以是从家庭和商业环境、工业和农业或者它们的混合环境中释放的废液。废水有时候会包括固体悬浮物。污水是废水的形式，其包括排泄物和/或尿液。

废水通常包含以下六种主要污染物：

(1)含碳物质(诸如淀粉、蛋白质和油脂的物质)通常根据BOD(生化需氧量)和COD(化学需氧量)来测量，并且是脱氧污染物。通过将含碳物质排放到受纳水体(receiving water)中所引起的溶解氧的降低等级会破坏这种水中需氧生物的寿命。

(2)悬浮固体(SS)是不被溶解的所有无机和有机物质，并且用于从废水中去除这些固体的工艺包括根据固体的特性进行过滤或浮选。细微或胶体颗粒在它们被去除之前必需通过各种方式来凝结。(1)中的含碳物质是废水中可以部分以悬浮固体存在以及部分以溶解固体存在。

(3)在废水中可以以铵离子(NH₄⁺-N)和/或氨(NH₃)存在的氨态氮是类似于含碳物质的脱氧污染物。当废水被释放到这种废水中时，氨还对受纳水体中的鱼是有毒的。此外，氨态氮是植物养分，并且会引起受纳水体的富营养化。废水中的大多数氨态氮通常被溶解。

(4)全氮(TN)包括所有非分子形式的氮，它们为氨态氮(包括NH₄⁺-N和NH₃)、氧化氮(包括亚硝酸盐氮(NO₂^--N)和硝态氮(NO₃^--N))和有机氮(其是包含在诸如蛋白质的有机化合物中的氮)。氨态氮、亚硝酸盐氮和有机氮是脱氧污染物，并且所有的氮化合物都是潜在的植物养分。包括氨态氮和氧化氮的大多数无机氮化合物都被溶解，而有机氮化合物可以被溶解或悬浮。

(5)全磷(TP)包括所有非分子形式的磷，包括一种类型或其他类型的无机和有机磷酸盐。与TN类似，TP是植物养分，并且可导致受纳水体的富营养化。包含磷的化合物可被溶解或悬浮。

(6)微生物包括病毒、细菌和原生动物，它们中的一些是潜在的有害病原体，尤其当废水源自动物和人类源时。细菌性病原体通常包括特定种类的肠球菌，尤其是大肠杆菌。

(7)无法生物降解的物质包括粗砂、头发、塑料物和无机盐。这些材料中的大多数都是悬浮或漂浮的，少量可以被溶解。

将未处理的废水释放到水环境中会扰乱生态系统，并且对该环境中的植物和动物健康具有不利的影响。因此，已经开发了许多用于处理废水的工艺。

废水处理涉及基本上将废水与污染物(其可以被收集制造成要求处理和处置的污泥(副产品)流)分离。处理废水和污泥的整个工艺会使得污染物被部分破坏以及部分转换为其他物质，主要是微生物。在这种处理期间分离出的水可以被排放到环境中，主要是天然水。被处理的污泥可以再循环(例如，用作农业中的植物养料)和/或被破坏(例如在焚化炉中)。

针对废水的传统生物处理工艺通常是多步骤的工艺，每个步骤都单独执行。例如：筛选步骤，可以去除较大的固体和碎片；沉降步骤，去除相对较小但是可沉淀的固体(诸如砂砾和一些有机固体)；需氧步骤，含碳物质被生物氧化成二氧化氮和水，并且氮化合物可能利用一些亚硝酸盐的产物被主要氧化成硝酸盐；缺氧步骤，硝酸盐(和亚硝酸盐)被还原成分子氮(缺乏氧且存在含碳物质)；以及分离步骤，在处理中产生的微生物和其他固体与被处理的废水分离。这样的分离通常通过沉淀或过滤来进行。例如，传统的活性污泥设备通过微生物自由流动的称为曝气池(aerationtank)的氧化箱中混合废水以形成称为“混合液”的氧化液体悬浮来运行。在曝气池中处理之后，混合液通过沉淀箱(其中，在混合液中悬浮的固体下沉到箱底部)，使得被处理的水形成为穿过沉淀箱上方的堰的上层清液。通过箱底部中的井来将下沉的固体作为污泥去除。

已经开发了更加先进的处理工艺，其涉及特定类型的微生物的使用。这样先进的处理工艺采用特定类型的微生物的自然能力以从废水中去除污染物以及带来其他优点，诸如在混合液中悬浮的固体的改进下沉特性。

例如，韩国专利公开第10-0276095号描述了用于处理废水的工艺，其包括在将废水送到曝气池之前使废水与保持在支撑面上的微生物接触的步骤。通过接触步骤和曝气池的废水被氧化。