[发明专利]利用二氧化氯达到B级生物固体标准的废水处理设备

说明书

技术领域

本发明涉及废水，更具体而言涉及一种废水处理设备。

背景技术

废水处理所涉及的一些过程产生高粘度泥浆或污泥以及含低悬浮固体的污水(统称为“废液”)。在处理后，废液可能被弃置到垃圾填埋场，用于某些农业目的，或者返回到周围环境中。在美国，联邦政府法规规定必须对这些废液进行处理，以达到特定的标准。衡量废液处理程度的两个具体方法是比耗氧速率(SOUR)和氧化还原势(ORP)。常规技术无法实现达到特定SOUR和ORP标准的经济、高效、及时的废液处理方案。因此，废水处理行业和其它行业中需要更高效地处理废液，以达到这些特定指标。

发明内容

发明人发现，当废水样品中的生物固体百分比低于5％并且用于处理这些生物固体的化学氧化剂(例如二氧化氯)能够迅速在样品中散布时，化学氧化剂的管理效率会显著提高。例如，实验表明，与连续按比例向废水样品投入相同剂量的化学氧化剂相比，在一分钟之内向废水样品大批量投入化学氧化剂时的氧化/还原电位要低得多，并且消毒效率也较低。令人意外的是，在连续按比例投加化学氧化剂时，化学氧化剂能够迅速分散，从而显著提高了消毒效率。在此，“迅速分散”和“迅速散布”的含义相同，都指化学氧化剂在30秒以下、20秒以下、10秒以下或5秒以下的时间内在废液中达到基本均一的分散状态。

基于在不局限于任何机械论的思想，发明人认为，与批量处理系统中的化学氧化剂管理相比，通过使化学氧化剂在废液中迅速分散，能够在化学氧化剂在样品中充分混合之前防止化学氧化剂的氧化势仅被一部分样品不必要地降低。发明人认为，氧化势被部分样品中的有机材料不必要地耗尽了，因而降低了对目标微生物的氧化作用。根据本发明的另一种实施方式，化学氧化剂向废液投加的方式能保证化学氧化剂的分散速度高于其氧化能力降级速率。

在一个实施方式中，本发明揭示了一种降低耗氧水平并提高废液的ORP的处理设备，该处理设备包括：1)对废液的特性进行机械控制的装置，用于实现溶解和悬浮固体在液体中的特定浓度比例；2)氧化剂投加系统(利用二氧化氯、臭氧或类似氧化剂)，用于按百万分之25-200(PPM)废液量的投放速率向废液投加氧化剂；以及3)容积与废液的流量成正比的处理容器。本发明的实施方式综合了能够克服常规废液处理系统的多种不足的特性和优点，可实现SOUR和ORP的标准。

废水处理过程

废水处理过程由若干连续步骤构成。

过滤和初步处理

通常，废水从进水口工程进入废水处理厂。进水口工程作为废水处理厂的基本砂粒和异物清除系统。废水从进水口工程输送到某种形式的生物处理装置(“BTU”)(例如氧化沟、顺序批量反应器、膜生物反应器等)。在BTU中，从废水去除养分。

除氮除磷(“养分”)

除氮通过利用生物氧化把氮从氨氧化为硝酸盐(硝化作用)然后把硝酸盐还原为氮气(脱氮作用)来完成。氮气释放到大气中，从而从水中脱除。

硝化作用本身是一个两步需氧过程，每步由不同类型的细菌促成。氨(NH₃)氧化为亚硝酸盐(NO2^-)通常是由亚硝化单胞菌属促成的。(亚硝基指亚硝基官能团的形成)。虽然过去一直认为向硝酸盐(NO3^-)的转化的亚硝酸氧化是由硝化杆菌属促成的，(硝基指硝基官能团的形成)，但现在已知该过程在环境中几乎完全是由硝化螺菌属促成的。

脱氮作用需要缺氧条件，以促进适当生物群落的形成。该过程是由多种细菌促成的。砂滤池、泻湖和苇地都可用于减氮，但是通过活性污泥法(若设计良好)完成此工作最轻松。由于脱氮过程是硝酸盐还原为氮气，因此需要电子供体。根据废水的具体情况，这种电子供体可以是有机物(来自于粪便)、硫化物、或甲醇等人工添加的供体。许多污水处理厂使用轴流泵从曝气区向缺氧区输送氮化混合液，以进行脱氮。这些泵常常称为内部混合液循环泵(IMLR泵)。

除磷很重要，因为磷在许多淡水系统中是限制藻类生长的养分。该过程对磷浓度较高时可能导致下游设备(例如反渗透过滤器)淤塞的水再用系统也特别重要。

在称为增强生物除磷工艺的处理过程中，可通过生物方式除磷。在此过程中，有选择性地培养称为多聚磷酸盐积累生物(PAO)的专用细菌，其细胞中能积累大量磷(最高可达其质量的20％)。当这些细菌中富集的生物质从已处理的水中去除时，这些生物固体具有很高的肥料价值。