[发明专利]在活性污泥法中利用天然固体添加剂的废水处理

说明书

相关申请（一个或多个）

本发明要求2011年7月19日提交的美国临时申请号No.61/509，147的优先权。以上申请（一个或多个）的整个教导在此通过引用全文并入。

背景技术

活性污泥法（activated sludge process）是世界上广泛应用的废水处理法。在该方法中，初级处理的污水或废水暴露于空气或氧气以及微生物，空气或氧气以及微生物将废水中溶解或悬浮的有机内容物（organic content）降解和消耗。[1]并且，活性污泥法用于废水的脱氮作用、磷酸盐去除、重金属去除和除气作用。

活性污泥法的效率部分取决于沉降池（settling tank）中混合液的污泥与已处理水之间具有良好的分离。一些研究在活性污泥法中利用添加剂并检查其效果。例如，添加滑石使污泥变重（weight），改善其沉淀并降低污泥沉降体积（settling volume）。但是，该积极效果是非常短暂的，因此要求反复地加入非常大量的滑石（最高100%的混合液悬浮固体（MLSS）浓度）。这种做法的缺点是污泥在沉降池中分离之后干物质的量大量增加。对于该方法的改进在于多组分添加剂的配方，所述多组分添加剂包含滑石、季铵盐、和合成聚合物——一种具有更长期效果的辅助污泥沉淀的试剂。[2]

还利用含有硅藻土的活性污泥系统与普通的活性污泥系统对比，观察增强的污泥沉降——一个有助于在含有硅藻土的方法中获得更大生物量的因素。但是，发现硅藻土颗粒对于废水中溶解或悬浮的有机物具有相对较低吸收能力。采用显微照相证据，可以确定硅藻土用作污泥微生物的载体，使废水的有机成分的生物降解得以实现。[3]

已经相对于垃圾渗滤液处理中的氨氧化成亚硝酸盐，以高负荷检验矿物质膨润土。[4]对于在活性污泥法中加入沸石的进一步研究证明，这些矿物质对于增强的生物除磷[5]和重金属去除[6]等应用具有一些前景。

发明内容

本发明涉及一种改善活性污泥法中废水处理的效率和稳定性的方法，其利用一种或多种天然矿物作为用作污泥载体的固体添加剂。

本发明披露了一种用于废水处理的方法，包括：

a）制成包括至少一种固体矿物添加剂和微生物的高密度污泥（HDS）;

b）在活性污泥池中将废水暴露于步骤（a）的HDS，并搅动所述废水和HDS以产生已处理废水、普通活性污泥和HDS的混合物；和

c）将HDS从步骤（b）的混合物中分离，以便在废水处理法中再次使用。

在另一个实施方式中，所述用于废水处理的方法包括：

a）在处理池（handling tank）中将至少一种固体矿物添加剂和水混合以形成混合物;

b）将步骤（a）中的混合物引入培养池（culturing tank）中，所述培养池具有从活性污泥池获得的包括微生物、废水和有机废物的等分部分的混合液；

c）通过使步骤（b）中的所述混合物和所述混合液通气而搅动，使得所述微生物降解所述有机废物，从而形成高密度污泥（HDS）;

d）将步骤（c）的HDS引入步骤（b）中所用的活性污泥池；

e）通过使所述活性污泥池中的废水和HDS通气而搅动一段时间，使得所述微生物降解所述有机废物，并使得所述HDS结合（bind）废物中的溶解和悬浮的固体——如果存在，从而生成已处理废水、普通活性污泥（NAS）和HDS的混合物；

f）将所述已处理废水从步骤（e）产生的所述混合物中分离；

g）根据密度或尺寸将HDS从步骤（f）的NAS中分离；和

h）将至少一部分从步骤（g）分离的HDS传输至步骤（a）的处理池中。

在本发明的一些实施方式中，所述方法还包括：

i）在步骤（c）中HDS的形成或在步骤（d）中废水的降解不充分的情况下，向所述培养池中加入有效量的含有能够降解有机废物的菌株（strain）的可存活微生物菌剂。

在本发明的进一步的实施方式中，当所述废水包括高浓度的有毒离子时，不执行步骤（g）和（h）。在本发明的一些实施方式中，在进入活性污泥池之前对废水进行均衡。步骤（c）的通气使得需氧微生物能够在添加剂的多孔结构内部和表面上生长。

在本发明中，固体矿物添加剂选自凹凸棒土、膨润土、硅藻土、蒙脱石、珍珠岩、细碧岩、蛭石、沸石、滑石、高岭石、纳长石、奥长石、倍长石、钙长石、橄榄石、顽辉石、透辉石、角闪石和多孔硅酸盐矿物或其组合。在本发明的一些实施方式中，用水清洗所述固体矿物添加剂以溶解和除去水溶性污染物。