在活性污泥法中利用天然固体添加剂的废水处理制造技术

本发明专利技术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，其利用天然矿物质的混合物作为固体添加剂，所述固体添加剂用作污泥载体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请（一个或多个）本专利技术要求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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。在本专利技术的一些实施方式中，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。在本专利技术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）。在本专利技术的一些实施方式中，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。在本专利技术中，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。在本专利技术的一些实施方式中，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。在本专利技术中，将HDS从步骤（f）的NAS中分离发生在密度分选分离装置或者尺寸分选分离装置中。在本专利技术的示例性实施方式中，所述密度分选分离装置是离心分离机，其中已处理废水、普通活性污泥和高密度污泥分别流向各自的出口，其中每个出口位于不同的高度。在本专利技术的一些实施方式中，所述尺寸分选分离装置是回转筛（rotating sieve）。本专利技术描述的方法有助于克服利用活性污泥法对市政和工业废水进行处理的废水处理的低效率的缺点，特别是当有机负荷高、当水质量和操作参数变化显著以及当存在有毒离子例如重金属离子的时候。与传统工艺相比，本专利技术的改进型活性污泥法在废水处理中以有效、低成本和新颖的方式利用天然添加剂。本专利技术的方法可以使用一种或多种具有可选粒度和孔隙度的添加剂，这与传统工艺相比是更多用途和新颖的。所有这些优点提供了采用添加剂处理和培养高密度污泥的改进方法。附图说明根据以下本专利技术示例性实施方式的更具体的描述，上述内容将是显而易见的，如附图中图解的，其中相同参考符号在不同视图中指的是相同的部件。在图解本专利技术的实施方式时，附图不必按照比例绘制，而是强调放置的位置。图1示出加入HDS添加剂的改进的活性污泥法的示意图。图2示出包括添加剂处理池和培养池的制备模块的示意图。图3a在初始阶段（左）和成熟阶段（右）中，利用不同粒度（G0：0.25-0.71mm，G1：0.33-1.00mm）的膨胀蛭石，比较普通活性污泥（NAS）（无）和高密度污泥（HDS）之间的化学需氧量（COD）去除。图3b示出添加的不同量的膨胀蛭石的COD去除。图4在成熟阶段中，利用不同粒度（G0：0.25-0.71mm，G1：0.33-1.00mm）的膨胀蛭石，比较（NAS）（无）和高密度污泥（HDS）之间的污泥沉淀。图5示出用于培养污泥的容器的示意图。图6示出用JEOL JSM-6701F扫描式电子显微镜（SEM）拍摄的SEM图像；图6a和图6c在图6b和图6d中分别放大。本文档来自技高网...

【技术保护点】
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）的所述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）的所述混合物中分离，以便在所述废水处理法中再次使用。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.19 US 61/509,1471.一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）的所述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）的所述混合物中分离，以便在所述废水处
理法中再次使用。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤（a）包括：
d）在处理池中将至少一种固体矿物添加剂和水混合以形成混合
物;
e）将步骤（d）中的所述混合物引入培养池中，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；
f）通过使步骤（e）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，从而形成所述HDS。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述步骤（b）包括：
g）将步骤（a）的所述HDS引入步骤（e）中所用的所述活性污
泥池；
h）通过使所述活性污泥池中的所述废水和所述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
合所述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。
4.根据权利要求1－3中任一所述的方法，其中所述步骤（c）包

\t括：
i）将所述已处理废水从步骤（h）的所述混合物中分离；
j）根据密度或尺寸将所述HDS从步骤（i）的NAS中分离；和
k）将至少一部分从步骤（j）分离的所述HDS传输至步骤（d）
的所述处理池中。
5.一种用于废水处理的方法，包括：
a）在处理池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）中的所述混合物引入培养池中，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）的所述HDS引入步骤（b）中所用的所述活性污
泥池；
e）通过使所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李房有，吴华南，
申请(专利权)人：新加坡国立大学，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG