包括主要固体的辐射的废水处理系统和方法技术方案

本发明专利技术提供包括主要固体的辐射的废水处理系统和方法，其中使用主要分离方法将大部分固体和生物需氧化合物从废水物料分离，以产生固体相和水相。固体相被辐射以降低病原体水平，使得其安全地用作土壤替代物和/或添加剂，从而固体可以因此以环境友好的方式丢弃。在另外的实施方案中，已经通过辐射灭菌的固体混合合适的惰性填料材料，以产生土壤替代物,肥料,堆肥,或其他土壤添加物。液体相以比处理足额废水所要求的基本上更小的系统来处理，所述处理足额废水可以包括悬浮的介质生物再生反应器系统。液体处理系统可以包括和低通量吸附性材料生物再生反应器一体化的高通量吸附性材料处理系统。

【技术实现步骤摘要】
包括主要固体的辐射的废水处理系统和方法本申请是一项专利技术专利申请的分案申请，其母案的申请日为2010年7月8日、申请号为201080030782.3(PCT/US2010/041322)、专利技术名称为“包括主要固体的辐射的废水处理系统和方法”。相关申请本申请要求2009年7月8日申请的美国临时专利申请第61/224,016号的权益，其全部内容通过引用方式列入本文中。
本专利技术涉及用于废水处理的系统和方法。
技术介绍
家庭污水及工业废水的有效处理乃提高生活质量与保有洁净水的一个极为重要的方面。直至约半世纪前的标准操作，单纯将废水排放于水源诸如河川、湖泊及海洋造成的问题明显，生物及化学废物对全部生命形式造成危害，包括传染病的传播及暴露于致癌化学品。因此，废水处理方法出现于自泛在的都市废水处理设施，清洁来自人群的卫生废水，直至特化的工业废水处理方法，其中必须解决来自于各种工业应用的特定污染物。废水处理工厂典型地使用多个处理阶段，包括初级处理、次级处理和三级处理。生物氧化是用于除去大部分废水污染物的熟知次级处理步骤。通常，来自生物氧化和/或其他次级处理方法的流出物仍旧含有进一步处理(例如三级处理)用于它们除去所要求的污染物的水平。生物难处理的及生物抑制性有机及无机化合物存在于某些待处理的工业及卫生废水流。多方面尝试解决这些生物难处理的及生物抑制性化合物的处理。某些类型的已知处理包括使用粉末活性炭来吸附及随后去除生物难处理的及生物抑制性有机化合物。操作上成本密集的某些废水处理方法的一部分包括从已经通过曝气或其他次级方法处理的废水除去相对低浓度的污染物。尽管多种系统已经用于三级处理，例如吸附和过滤器，但是存在需要更有效和成本更低的三级处理，而没有和常规方法关联的限制和缺点。
技术实现思路
根据一个或多个实施方案，本专利技术涉及处理废水的系统和方法。本专利技术提供处理废水的系统和方法，其中使用主要分离方法将大部分固体和生物需氧化合物从废水物料分离，以产生固体相和水相。固体相被辐射以降低病原体水平，使得其安全地用作土壤替代物和/或添加剂，从而固体可以因此以环境友好的方式丢弃。在另外的实施方案中，已经通过辐射灭菌的固体混合合适的惰性填料材料，以产生土壤替代物，肥料，堆肥，或其他土壤添加物。液体相以比处理足额废水所要求的基本上更小的系统来处理，所述处理足额废水可以包括悬浮的介质生物再生反应器系统。根据本专利技术的液体处理系统包括和低通量吸附性材料生物再生反应器一体化的高通量吸附性材料处理系统。根据一个或多个实施方案，本专利技术涉及一种处理含有固体和生物需氧化合物的废水的方法。该方法包括：使用主要分离方法从所述废水物料中分离大部分所述固体和生物需氧化合物，以提供固体相和包括废水(并且在某些实施方案中是低浓度废水)的水相，所述固体相含有初始水平的病原体；辐射所述固体相以降低病原体水平；在混合区段中使所述废水和吸附性材料混合足够时间，以使来自所述废水的污染物吸附到所述吸附性材料上；从废水和吸附性材料的混合物中分离和除去大部分所述废水；将具有吸附其上的污染物的吸附性材料和少部分所述废水送至生物再生反应器；使所述吸附性材料和废水在所述生物再生反应器中呈悬浮一定时间，该时间足以允许所述生物再生反应器中的微生物对所述吸附的污染物的至少一部分产生生物作用；从所述生物再生反应器排放生物处理的水流出物；以及使再生的吸附性材料循环至所述混合区段。根据一个或多个实施方案，本专利技术涉及一种废水处理系统。所述系统包括：辐射处理区段，具有：辐射源；用于接纳主要固体的入口；用于排放辐射的主要固体的固体出口；和废水出口。所述系统还包括混合区段，具有：和所述辐射处理区段的所述废水出口相连的废水入口；吸附性材料入口；和排放出口。所述系统还包括吸附性材料沉积和液体分离区段，具有：和所述混合区段的排放出口相连的浆料入口，处理的水出口和污染的吸附性材料出口。所述系统还包括吸附性材料生物再生反应器系统，具有：生物再生反应器，包括和所述吸附性材料沉积和液体分离区段的污染的吸附性材料出口相连的污染的吸附性材料入口，生物处理的水出口，和和所述混合区段的吸附性材料入口相连的再生的吸附性材料出口。根据一个或多个实施方案，本专利技术涉及一种废水处理系统。所述系统包括：辐射处理区段，具有：辐射源；用于接纳主要固体的入口；用于排放辐射的主要固体的固体出口；和废水出口。所述系统还包括高通量吸附系统和低通量吸附系统。所述高通量吸附系统包括：和所述辐射处理区段的废水出口相连的入口，用于接触所述废水和吸附来自所述废水的污染物的吸附性材料源，用于排放已经接触所述吸附性材料的大部分接纳的废水的液体出口，和用于排放具有吸附的污染物和少部分接纳的废水的吸附性材料的吸附性材料出口。所述低通量吸附性材料生物再生反应器系统用于使具有吸附的污染物的吸附性材料保持呈悬浮一定时间，该时间足以允许微生物消化吸附的有机污染物。所述低通量吸附性材料生物再生反应器系统包括：生物再生反应器，具有：用于从所述高通量吸附系统的吸附性材料出口接纳具有吸附的污染物的吸附性材料的入口，混合液出口，和与所述高通量吸附系统的吸附性材料源相连的吸附性材料出口。附图说明将以进一步细节及参考附图说明本专利技术如下，全部是说明或涉及本专利技术的装置、系统及方法。附图中，并未照比例绘制，各个类似组件在各幅图间以类似的组件符号表示。附图中：图1为使用生物反应器的一种膜生物反应器系统的示意图，其含有一个或多个区段，带有悬浮的吸附性材料；图2为使用吸附性材料的废水处理系统的实施方案的示意图，该吸附性材料在本专利技术中使用的膜操作系统的生物反应器上游中以再生和/或再激活吸附性材料；图3为废水处理系统的示意图，该系统包括高通量吸附性材料处理系统的实施方案，包括混合区段和吸附性材料沉积和液体倾泻区段(和具有生物再生反应器和膜操作系统的低通量吸附性材料生物再生反应器一体化)；图4为废水处理系统的示意图，该系统包括高通量吸附性材料处理系统，包括混合区段和吸附性材料沉积和液体分离区段的另一实施方案(和低通量吸附性材料膜生物再生反应器一体化)；图5为废水处理系统的示意图，该系统包括高通量吸附性材料处理系统(和低通量吸附性材料生物再生反应器的另一实施方案一体化)；图6为废水处理系统的示意图，该系统包括高通量吸附性材料处理系统的进一步实施方案(和低通量吸附性材料生物再生反应器一体化)；图7为根据本专利技术的一个实施方案的处理废水的流程的示意图，包括主要固体的辐射；以及图8为根据本专利技术的另一个实施方案的处理废水的流程的示意图，包括主要固体的辐射。具体实施方式如此处使用，“生物难处理的化合物”表示废水中当接触微生物时难以被生物分解的该等类别化学需氧量(“COD”)化合物(有机和/或无机)。“生物难处理的化合物”可具有各种难处理的程度性质，自轻度难处理至高度难处理的范围。“生物抑制性化合物”表示废水中抑制生物分解程序的该等化合物(有机和/或无机)。“生物不稳定性”表示容易消化的简单有机物，诸如人类及动物排泄物、食物废料，及无机物，诸如氨及磷系化合物。“COD”或“化学需氧量”表示导致有机物质氧化及无机化学品诸如氨及亚硝酸盐氧化的化学反应期间，废物耗用氧的能力测量值。COD测量包括生物不稳定性、生物抑制性及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理含有固体、生物需氧化合物和生物难处理的化合物和/或生物抑制性化合物的废水的方法，包括：使用主要分离方法从所述废水物料中分离大部分所述固体和生物需氧化合物，以提供固体相和包括废水的水相，所述固体相含有初始水平的病原体；辐射所述固体相以降低病原体水平；在混合区段中使所述包含生物难处理的化合物和/或生物抑制性化合物的废水和吸附性材料混合足够时间，以使来自所述废水的生物难处理的化合物和/或生物抑制性化合物吸附到所述吸附性材料上，以产生处理的废水和具有吸附其上的生物难处理的化合物和/或生物抑制性化合物的吸附性材料的混合物；从处理的废水和具有吸附其上的生物难处理的化合物和/或生物抑制性化合物的吸附性材料的混合物中分离和除去大部分所述处理的废水；将具有吸附其上的生物难处理的化合物和/或生物抑制性化合物的吸附性材料和少部分所述处理的废水送至含有微生物的生物再生反应器；使所述具有吸附其上的生物难处理的化合物和/或生物抑制性化合物的吸附性材料和少部分所述处理的废水在所述生物再生反应器中呈悬浮一定时间，该时间足以允许所述生物再生反应器中的所述微生物对所述吸附性材料上的生物难处理的化合物和/或生物抑制性化合物的至少一部分产生生物作用，以产生再生的吸附性材料和生物处理的水流出物；从所述生物再生反应器排放所述生物处理的水流出物；以及使所述再生的吸附性材料循环至所述混合区段。...

【技术特征摘要】
2009.07.08 US 61/2240161.一种处理含有固体、生物需氧化合物和生物难处理的化合物和/或生物抑制性化合物的废水的方法，包括：使用主要分离方法从所述废水物料中分离大部分所述固体和生物需氧化合物，以提供固体相和所述废水的水相，所述固体相含有初始水平的病原体；辐射所述固体相以降低病原体水平；在混合区段中使包含生物难处理的化合物和/或生物抑制性化合物的废水的水相和吸附性材料混合足够时间，以使来自所述废水的水相的生物难处理的化合物和/或生物抑制性化合物吸附到所述吸附性材料上，以产生处理的废水和具有吸附其上的生物难处理的化合物和/或生物抑制性化合物的吸附性材料的混合物；从处理的废水和具有吸附其上的生物难处理的化合物和/或生物抑制性化合物的吸附性材料的混合物中分离和除去大部分所述处理的废水；将具有吸附其上的生物难处理的化合物和/或生物抑制性化合物的吸附性材料和少部分所述处理的废水送至含有微生物的生物再生反应器；使所述具有吸附其上的生物难处理的化合物和/或生物抑制性化合物的吸附性材料和少部分所述处理的废水在所述生物再生反应器中呈悬浮一定时间，该时间足以允许所述生物再生反应器中的所述微生物对所述吸附性材料上的生物难处理的化合物和/或生物抑制性化合物的至少一部分产生生物作用，以产生再生的吸附性材料和生物处理的水流出物；从所述生物再生反应器排放所述生物处理的水流出物；以及使所述再生的吸附性材料循环至所述混合区段。2.权利要求1所述的方法，其中所述吸附性材料的特征在于用于吸附生物难处理的化合物和生物抑制性化合物的吸附能力，和用于使微生物附着到所述吸附性材料的能力，其中这种复合的吸附性材料特性有助于所述吸附性材料的生物再生。3.权利要求1所述的方法，其中所述吸附性材料选自粒状活性炭、粒状铁-基化合物、粒状二氧化锰过滤介质、粒状铝硅酸盐复合物、合成树脂以及前述吸附性材料中至少一种的组合。4.权利要求1所述的方法，其中所述吸附性材料包括粒状活性炭。5.权利要求4所述的方法，其中所述粒状活性炭经过处理以提供对金属或其他出现于待处理废水中的化合物的亲和力。6.权利要求4所述的方法，其中所述吸附性材料还包括一种或多种附加的选自以下的吸附性材料：粒状铁-基化合物、粒状二氧化锰过滤介质、粒状铝硅酸盐复合物和合成树脂。7.权利要求1所述的方法，进一步包括在所述辐射之前，匀化所述分离的固体相。8.权利要求1所述的方法，其中所述辐射包括使所述固体相暴露于β-射线，γ-射线，x-射线或电子束辐射中的一种或多种。9.权利要求1所述的方法，其中从所述废水物料分离所述固体和生物需氧化合物的步骤产生低浓度废水。10.权利要求1所述的方法，进一步包括使用膜操作系统、澄清池和/或沉积器来从所述生物再生反应器水流出物中除去固体。11.权利要求1或4所述的方法，其中所述废水包含相对高浓度的铁和/或锰，并且至少一部分所述吸附性材料包括粒状二氧化锰过滤介质。12.权利要求10所述的方法，其中所述吸附性材料具有至少0.3毫米的有效颗粒大小。13.权利要求10所述的方法，其中所述吸附性材料具有至少0.5毫米的有效颗粒大小。14.权利要求1所述的方法，进一步包括在循环所述再生的吸附性材料至所述混合区段之前，从所述再生的吸附性材料剪切积聚的生物质。15.权利要求14所述的方法，进一步包括在使所述再生的吸附性材料循环至所述混合区段之前，从所述再生的吸附性材料分离所述积聚的生物质。16.权利要求1所述的方法，进一步包括使所述辐射的固体相和填料材料混合，以产生土壤、堆肥或肥料产物。17.一种废水处理系统，包括：辐射处理区段，包括：辐射源；用于接纳主要固体的入口；用于排放辐射的主要固体的固体出口；和废水出口；新鲜或循环的多孔吸附性材料的源；混合区段，包括：和所述辐射处理区段的所述废水出口相连的废水入口；吸附性材料入口；和排放出口；吸附性材料沉积和液体分离区段，包括：和所述混合区段的排放出口相连的浆料入口，处理的水出口，和污染的吸附性材料出口；以及吸附性材料生物再生反应器系统，包括：生物再生反应器，包括和所述吸附性材料沉积和液体分离区段的污染的吸附性材料出口相连的污染的吸附性材料入口，生物处理的水出口，和所述混合区段的吸附性材料入口相连的再生的吸附性材料出口。18.权利要求17所述的系统，其中所述吸附性材料为多孔的，并且所述吸附性材料的特征在于用于吸附生物难处理的化合物和生物抑制性化合物的吸附能力，和用于使微生物附着到所述吸附性材料的能力，其中这种复合的吸附性材料特性有助于所述吸附性材料的生物再生。19.权利要求17所述的系统，其中所述吸附性材料选自粒状活性炭、粒状铁-基化合物、粒状二氧化锰过滤介质、粒状铝硅酸盐复合物、合成树脂以及前述吸附性材料中至少一种的组合。20.权利要求17所述的系统，其中所述吸附性材料包括粒状活性炭。21.权利要求20所述的系统，其中所述粒状活性炭经过处理以提供对金属或其他出现于待处理废水中的化合物的亲和力。22.权利要求20所述的系统，其中所述吸附性材料还包括一种或多种附加的选自以下的吸附性材料：粒状铁-基化合物、粒状二氧化锰过滤介质、粒状铝硅酸盐复合物和合成树脂。23.权利要求17所述的系统，进一步包括所述辐射处理区段上游的匀化设备。24.权利要求17所述的系统，进一步包括和所述生物处理的水出口相连的固体分离设备，所述固体分离设备选自膜操作系统、澄清池、沉积器、或澄清池与沉积器的组合。25.权利要求24所述的系统，还包括用于使至少一部分活性淤泥由所述固体分离设备返回所述生物再生反应器的回送活性淤泥。26.权利要求24所述的系统，其中所述吸附性材料具有至少0.3毫米的有效颗粒大小。27.权利要求24所述的系统，其中所述吸附性材料具有至少0.5毫米的有效颗粒大小。28.权利要求17所述的系统，进一步包括剪切区段，所述剪切区段包括与所述再生的吸附性材料出口相连的入口、和与所述混合区段的吸附性材料入口相连的出口。29.权利要求28所述的系统，进一步包括吸附性材料/生物质...

【专利技术属性】
技术研发人员：WG康纳，OI法吉哈，TE舒尔茨，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，西门子工业公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯;SA