[发明专利]处理废水的方法

说明书

本发明公开了一种对包含有机污染物的废水进行处理的方法。包含有机污染物的废水被送入管中管组件的外管中，所述外管同心地围绕内管。将氧气供给到旋转安装且具有开口的内管中，以向外管提供不同尺寸的氧气泡。所述氧气被分散到在所述外管和所述内管之间的环形部分中，使废水与氧气接触，然后将由此处理后的废水进行收集。所述内管可以是可调控的膜材料，所述外管可在其内表面上具有生物催化剂材料。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年9月19日提交的美国临时申请序列第62/396,285号、第62/396,289号、第62/396,298号以及第62/396,304号的优先权。

背景技术

本发明涉及一种用于二级废水处理的改进单元，该单元是紧凑的、模块化的和可移动的。本发明废水处理单元的强化后的设计是通过更优的氧气利用、废水中更高速率的氧气分散和未反应的气体(例如氧气)的再循环来实现的。这提供了一个可降低废水处理设施的CAPEX和OPEX的系统。通过促进氧气的利用和混合以及使氧气更多分散到废水中来降低CAPEX。由于本发明系统需要较少的与传统大型废水处理厂中的废水混合和移动相关的电力消耗，所以可将OPEX降低。

废水处理是维持水路质量和水体质量的关键性处理。废水来自多种来源，其包括住宅废水和工业废水；住宅废水例如源自厕所、洗衣机、浴室等；而工业废水例如源自制造过程等的排水等。废水可被运输到当地市政废水处理设施中，或者可在许多工业园区被现场处理。这些废水处理设施对废水进行一系列处理以去除包括重质固体和有机化合物的污染物。

废水的初级处理通常通过沉淀进行，以使重质固体与液态水分离。初级处理通常从废水中除去一半以上的原始固体含量以及多达三分之二的溶解胶体化合物和有机化合物，而这些化合物通常以生物需氧量(BOD)化合物的形式测得。在某些情况下，初级处理能满足需求，可将被初级处理后的废水排回到水路中，在这些水路中其他的污染物会被进一步自然降解。

可是，为了应对天然水体污染日益严重的问题，1972年的“清洁水法”要求废水处理厂要包含二级处理系统以去除污染物，而不是将它们返回到例如湖泊、溪流、河流或海湾的天然水体中。

将废水的二级处理设计为能大大降低废水的生物含量的处理级别。二级处理系统使用生物工艺来分解有机物质，其中在废水中引入微生物以消耗有机物质。向该系统输送氧气以确保微生物存活并有助于加速基于二级生物处理场所的好氧的处理工艺。存在各种各样的二级处理工艺，其包括活性污泥系统、滴滤池系统和氧化池。这些系统中的每一个系统都有各自不同的优点和缺点，采用何种系统是要在考虑资本成本、运营成本和空间需求的情况下来确定的。用于废水二级生物处理的现有设计中的一个缺点是：这些设计都具有氧气利用率低的特点。这导致了需要大的设备占地面积和大容量存储以及用于操作的高电力消耗。

现行采用的系统通常需要较大的设备或池塘环境所需的占地面积。这些系统的CAPEX效率低以及OPEX高，这是因为需要泵送大量水来搅拌或混合大容纳区域或废水池的废水。

每年全球范围来自市政、工业和农业源头所产生的废水大约为2212km³。哪怕是这些废水的一部分被回收，对已处于压力下的淡水资源来说也是个很大的缓解。基于这些数字，如果平均生化需氧量(BOD)为750mg/L，则可能导致每年BOD为1.659×10⁶千吨(KTA)的废物负荷。为了氧化这些废物，需要1.7684×10⁶KTA的氧气，这些氧气将产生2.432×10⁶的二氧化碳。

就美国基础设施和创新水平而言，废水也被看作是关键的国家问题，并且积极寻求用于处理所述废水的解决方案。实际上，全国4％的用电量都用于废水处理，因此任何降低能耗的措施都是急需的。