[發明專利]增強生物水處理的方法

有效

• 申請號: 201080055268.5
• 申請日: 2010-10-06
• 公開（公告）號: CN102648162A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: H·H·恩戈;郭文珊
• 申請（專利權）人: 悉尼科技大學
• 主分類號: C02F1/52
• 分類號: C02F1/52;B01D21/01
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 劉明海

發明領域

本發明涉及特別地但不僅僅是使用生物處理體系例如膜生物反應器的生物水和廢水處理。然而，將理解本發明不限于該特定應用領域。

貫穿本文獻使用的術語“水”包括進行處理或者需要處理的任何水，特別是但不僅僅是工業和城市廢水、灰水、黑水、生活和農業廢水等。

發明背景

貫穿本說明書的現有技術的任何論述將無論如何不被看作是認可該現有技術被廣泛已知或者形成本領域的普通公知常識的一部分。

生物處理是水處理工業中的公知技術。細菌和其它微生物通過吸收致污物而用于處理水中的致污物。例如，活化污泥是生物水處理中普遍使用的工藝。將空氣通入水以生長生物絮凝劑，其用于減少廢物的有機含量。活化污泥是從水中除去污染物的常見方法。該工藝特別用于生活廢物(污水)的處理。

在活化污泥工藝中，在敞開的充氣池中使大量空氣鼓泡通過含有溶解的有機物質的廢水。體系中存在的細菌和其它微生物類型需要氧氣以存活、生長和繁殖，以使得消耗廢物中溶解的有機“食物”或污染物。當廢物被充分處理時，過量的廢物(混合液)排入沉降池。上清液因此流出，在排出之前進行進一步處理。沉降的物質-污泥可以返回充氣系統的頭部以使進入池中的新廢物重新接種。余下的污泥在拋棄前進一步處理。

術語“活化污泥”是指在原水或沉降的水(除去可沉降的絮凝物后絮凝的水)中通過在溶解的氧存在下在充氣池中有機物生長產生的生物有機體。活化污泥與原始污泥不同在于污泥包含許多活性有機物，其可以以進入的水為食。活化污泥工藝使用充氣的廢物和活化污泥的混合物。活化污泥隨后通過沉降從處理的廢物中分離并且可以再使用。

在生物處理中，活化污泥充當生物絮凝劑。據信污泥中的生物有機體分泌化學物質，所述化學物質有助于造成水中的小顆粒凝聚(粘結在一起)，并且變得更重，由此從液體中沉降出來。在水處理操作中，使用絮凝工藝使懸浮固體從水中分離。絮凝是聚合物化合物在顆粒之間形成連接并且將顆粒粘合成大的凝聚物的行為。聚合物鏈段吸附在不同顆粒上并且有助于顆粒凝結。一旦懸浮的顆粒絮凝成較大的顆粒，則它們通常可以通過沉降從液體中除去，只要在懸浮物質與液體之間存在足夠的密度差。這些顆粒也可以通過介質過濾、精濾或浮選除去或分離。絮凝反應不僅增加顆粒尺寸使它們更快沉降，而且影響絮凝劑的物理性質，使得這些顆粒較少凝膠狀并且因此更容易脫水。

絮凝劑總的被分類成無機絮凝劑、有機合成聚合物絮凝劑和天然存在的生物聚合物絮凝劑。由于低成本、容易處理和高效率，有機合成聚合物絮凝劑與無機絮凝劑一起使用。然而，在降解期間這些絮凝劑可能產生環境和健康風險。另外，聚合物絮凝劑不是生物降解，這是與它們的應用相關的另一個顯著缺陷。因此，優選具有較低生態影響的可生物降解的天然存在的絮凝劑。這在一些應用例如水回收和再使用中特別如此。

然而，由于較低的絮凝能力，天然存在的生物聚合物絮凝劑在水處理應用中不太受歡迎。這些包括低電荷密度、較低分子量和對生物降解的較高易受性。

在US?6,531,531中公開一種絮凝劑組合物，其中將包含無機絮凝劑的親水聚合物分散體用于減少得到的絮凝劑顆粒的水含量。該發明的另一個目的在于減少處理水后得到的污泥餅的水含量。US?6,531,531的聚合物分散體包含與陰離子和陽離子單體聚合的丙烯酰胺，陰離子鹽，無機絮凝劑例如硫酸銨、氯化銨等，非離子表面活性劑和穩定劑的絡合混合物。盡管上述混合物可以有效地使得到的絮凝物顆粒和所得的污泥餅脫水，但混合物中使用的合成化合物在降解期間仍然可能造成環境風險并且不可生物降解。

有效的天然絮凝劑產品在需氧和厭氧生物廢水處理工藝中特別優選。用于這些工藝中的生物有機體對合成化學物質的加入敏感，并且通常可能由于加入這些化學物質而被殺滅。US?7,048,859公開了一種使用有機聚合物與陰離子無機膠體使生物固體絮凝，使生物固體從含水進料流中分離的方法。然而，盡管在該情形下生物致污物例如蛋白質從進料流中除去，但公開的廢水處理工藝僅采用絮凝，沒有提及生物處理工藝。所述有機聚合物也是一種聚丙烯酰胺基化合物，其可以合成并且遭受上述缺陷。另外，無機膠體選自包含二氧化硅的化合物。盡管二氧化硅作為微量礦物天然存在于水中，但就任何上游附加處理工藝的結垢而言，二氧化硅也可能存在顯著問題。