专利名称：水处理的制作方法
技术领域：
本发明涉及水处理。具体地说，本发明涉及生物处理基于盐水的生活废水的方法和设备。
背景技术：
在废水处理领域，通常通过使用细菌、原生动物和/或食草无脊椎动物的生物方法处理来自冲洗厕所的生活废水(例如参见Bitton(1999)Wastewater Microbiology.Wiley-Liss，New York)。在这些生物方法之前经常有物理处理步骤。该物理过程包括除去大的有机和无机微粒材料(例如筛分、研磨除去)，有时接着浸渍以降低有机颗粒的实际尺寸。然而，这些步骤很少用于小规模工厂。下一步经常是沉积以除去较大的有机颗粒。这些过程一起被称为初始处理。然后下一步是生物，或二次处理。这几乎总是主导的需氧过程，其中将污水或废水与细菌、原生动物和/或无脊椎动物群落紧密接触以使这些有机体能够以各种方式，一起相互作用使大多数有机物转变成二氧化碳。通常，存在于沉淀的污水中的氨和有机氮被氧化成硝酸盐或氮气。方法学上使用的生物过程的精确布置经组织使得微生物的生物质的产生最小化。然而，基本上总是需要最终沉淀过程来制备符合国家或国际标准的高质量流出物。
然而，无论进行何种步骤，事实是，由于大多数国家使用饮用水或者淡水冲洗厕所，因此是在淡水介质中进行该物理和/或化学和生物过程。淡水基生物处理系统需要建立相对稳定的生物群落。这些生物群落能够适应废水的变化，例如在高和低浓度流出物之间生物需氧量(BOD)的变化，但是经常有附加规定以保持生物稳定性，例如使用贮槽截取大量雨水以便能够使得生物处理设备“稀释休克”(dilutionshocks)。
将饮用水用于冲洗厕所和其它家庭目的可以认为是资源的浪费，特别是在世界上水资源缺乏的一些地方。为此，已知在雨量少的发达热带地区(例如马耳他、香港)，使用海水，而不是饮用水来冲洗厕所。在这些地区，生活给水通常包括“双重管”系统。一个“管”提供冲洗厕所的海水，另一个“管”提供饮用和洗涤目的的饮用水。使用“双重管”方案的大多数系统不包括废水处理。海水管的目的在于保存淡水并且厕所流出物和饮用/洗涤流出物流通常未经处理就释放到环境中。冲洗厕所的流出物(本领域称之为“棕水”(brown water))和洗涤等的流出物(本领域称之为“灰水”(grey water))，在传统废水系统以及少数使用“双重管系统”的那些系统中，经混合并在设计用于淡水处理的设备或装置中进行处理。保存饮用水的替代或其它方案包括“灰水循环”，其中将洗涤用水就地处理然后用于冲洗厕所或灌溉。然而，在这些各自情况下，最后棕水仍然以淡水源为基础并因此使用淡水基生物方案处理。
在几个工业装配中已描述了高盐度废水例如得自鱼类洗涤和制革的流出物的生物的和/或化学的处理方法(参见，例如，EP0523883)。然而，这些方法没有提到以下事实，在家庭装配中，即使使用盐水流冲洗厕所，至少一个废水流必须基于淡水。因此，没有提到使用盐水废水的处理方法中含盐程度的控制，上述工业装配的流出物未经受与基于盐水的家庭棕水流和现有技术双重管法中加入的基于淡水的灰水流的盐度相同的电位变化。
已提出了基于盐水的生活废水的生物处理。所述大多数方法使用“非常规”的生物处理，例如使用藻类或其它植物。在EP0523883中，使用藻类(和任选地，藻青菌)在盐水介质中处理制革流出物或有机污水流出物。然而，所述方法涉及通过接下来加入盐水而得到的部分处理过的淡水污水盐水。Brown等在(1999)Aquaculture 175，255中描述了其它耐盐性植物的用途，其中描述了从盐水水产养殖废水中除去营养素。在US4442007中，描述了设计用于潮汐沿海地区的废水处理系统。该系统包括提供饮用水的淡水供应网和提供过氧化氢的海水溶液以冲洗厕所的单独供应网。使用之后，该淡水-和海水基废水都导入相同处理位置，其中将它们混合经海水中天然存在的微生物处理产生单一输出流出物。没有尝试控制处理的废水的盐度。此外，过氧化氢是高度反应性化学添加剂，它具有明显的操作和环境缺陷。在南极洲的新西兰Scott基地也使用废水处理装置生物处理海水基棕水。然而，棕水以未加控制的方式与淡水基灰水流混合，导致与海水相比处理混合物中的含盐程度相对低并且在每个方向上的变化高达平均值的100％。然而，盐度的这种未加控制并且随机的变化迄今还没有作为工厂操作中的潜在问题来评价。
在JP5208197A中，为了减少污泥体积并促进沉淀，将海水加入到淡水基活性污泥过程中。在EP0104648A2中，描述了一种生物处理工业废水的方法，其中将废水调整至预定水平的pH和盐浓度，然后与预先适应的微生物污泥混合。GB1466530描述了一种淡水基废水处理方法，特别是旨在处理油污染的工业废水，其中在处理期间将海水加入到废水中。海水对活性污泥处理的影响归因于存在的各种盐的化学性能，例如加速污泥沉淀并给淡水基培养基中的微生物生长提供微量营养素。使用一定范围的低盐浓度(典型地0.4重量％或更低)并且不监视盐浓度。
发明内容
因此，如上所述，现有技术没有意识到控制以盐水为基础的废水的含盐程度的重要性。本发明的目的是对现有技术的这种状况进行改进。
因此，本发明的一个方面提供生物处理盐水基生活废水的设备，该设备具有加入盐水基生活废水的入口、除去处理过的废水的出口、监视进入该设备的或者在该设备中的盐水基生活废水的含盐程度的装置和控制进入该设备的或者在该设备中的盐水基生活废水的含盐程度的装置，以使盐水基生活废水的含盐程度的波动降低并由此维持盐水基生活废水的生物处理。
本发明的设备能够建立相对嗜盐的生物群落，并且重要的是能够将群落保持在接近平衡的状态，而不管加入到设备中的废水或盐水的含盐程度如何。因此提高了废水的生物处理的效率并且该设备能够从将盐水用于例如厕所冲洗中实现经济和环境效益。监视装置的引入使得能够精确确定用以保持设备的内容物的盐度所需的补救行动的类型和程度。该装置可以测定废水或处理过的废水的导电率、或者溶解固体的干重。优选的导电率测定设备是torroidal电导探针。本文使用的术语“生活的”意味着废水得自人类活动，即排泄、洗涤、衣服洗涤等，与得自工业过程的废水不同。本发明并不限于处理来自家庭的废水，而且也包括来自宾馆、办公室、医院等的废水。本文使用的术语“盐水基”是指生活废水处理过程，其中将得自海水的盐水、盐水地下水、海水强度或更低的盐水、和不直接得自海水的其它盐水源，在家庭情形中用作各种废物例如粪便、尿、厨房废物等的载体介质。盐水中存在的主要盐是NaCl。
设备中控制盐水基生活废水的含盐程度的装置优选能够将含盐程度的波动降低至所需含盐程度的50％以内，更优选25％以内，最优选10％以内。
该设备可以基于例如浸没式曝气生物膜反应器(SABR)、活性污泥反应器(AS)、程序化间歇反应器(SBR)、旋转生物接触器(RBC)或膜生物反应器(MBR)，例如水下膜生物反应器的原理工作。在SABR中，该设备包括接受废水的槽和大量固体，通常是塑料材料，其上生长能够处理废水的微生物的物体(例如管)。槽中的废水使用例如氧气或空气曝气。在AS中，将废水曝气然后将含有大多数生物质的活性污泥絮凝物与沉淀槽中的处理过的废水分离。然后将高比例的污泥絮凝物返回到曝气室中以便保持高微生物生物质。在SBR中，通过在时间上分离曝气和沉淀阶段来确立活性污泥装置的原理。通过在槽中使生物群落在曝气的废水中生长然后在相同槽中使有机物沉淀来实现。然后排空槽中废水的处理成分，而保留微生物絮凝物，并且用另外的废水重复该过程以便制得批量处理过的废水。在RBC中，使有机体在一个或多个大的通常循环的板上生长，该板安装在废水槽的上方，其径向轴基本上与废水表面垂直，该板部分地浸没在废水中。使用时，这些板围绕基本上与废水表面平行的轴旋转使得这些板的表面的给定区域交替地在废水中以及被拉出脱离废水。当板的表面的给定区域被浸没时，与该区域接触的废水的生物处理发生。当该区域从废水中拉出时，进行粘附到该区域的生物和废水物质的曝气。MBR是一种混合处理/设备，它将生物废水处理与废水中浸没的合成膜过滤器组合。膜过滤器可以具有各种构造，包括平板或中空纤维。在EP1341597和JP11253942中描述了这种反应器。
控制设备中盐水基生活废水的含盐程度的装置可以包括补充的盐水给料，由此可以将设备的内容物保持在基本上恒定的总体积。当在比基于盐水废水的盐水的含盐程度低的含盐程度下进行生物处理时，为此目的可以提供淡水或稀盐水溶液。
补充的盐水给料，通常得自与用作废水基础的盐水相同的源，其趋于将设备中内容物的盐度恢复到用作废水基础的盐水的盐度，因此有助于保持生物群落的平衡条件。保持基本上恒定的总体积在这一点上也有帮助。盐水给料还具有可以使生物需氧量的峰平稳以便使生物处理效率最佳化的益处。
所述设备可以具有另一加入以淡水为基础的生活废水的入口和在加入该淡水基废水之前或之时将淡水基废水和/或盐水基废水与盐(即NaCI)、盐水、浓盐水溶液、稀盐水溶液和/或淡水混合的组件。
提供另一入口可以使该设备用于处理得自双重管管件装配(dual-pipe plumbing assembly)的废水，其中污水管道系统也是双重管，即其中将淡水废水和盐水废水分别进行处理或循环。淡水废水将以相对未被控制的方式降低盐水废水的盐度，因此在生物群落中失去平衡并且处理效率降低。因此，向淡水废水中加入盐、盐水或浓盐水使得淡水废水对设备的内容物的含盐程度的影响最小化并因此削弱处理效率的损失。同样，在使用比用作盐水-废水的基础的盐水(例如理想的50％或25％盐水处理)低的盐浓度的处理中，可以将稀盐水溶液或淡水加入到盐水基废水中以便将其含盐程度降低至所需水平。清楚的是，可以将盐、浓或稀的盐水溶液、盐水或淡水或者加入到盐水基废水或者加入到淡水基废水、或者二者中，只要在用于生物处理的所得混合废水中获得所需的含盐程度。在优选实施方式中，更理想地是加盐、浓盐水或盐水以避免淡水的过度使用。为了避免疑惑，术语“浓盐水溶液”是指比用作盐水-废水基础的盐水的盐浓度高的溶液。“稀盐水溶液”也类似理解。将淡水或盐水废水与盐、盐水、稀或浓盐水溶液或淡水混合的组件可以包括在另一入口上游的搅拌装置或混合室，或者可以简单地包括向淡水废水中加入盐水的出口等，其通路朝向或通过另一入口，借助淡水废水的流动和/或其加入到设备时产生的湍流进行混合。
还优选控制废水的含盐程度的装置包括供应盐水、盐或浓盐水溶液的器件。使用盐或浓盐水溶液降低了为了保持含盐程度所需加入的液体的体积并因此在贮藏和泵送需求方面具有益处。所述设备还可以或者替换地包括供应稀盐水溶液或淡水的器件以便能够降低设备中内容物的含盐程度，或者由于例如浓盐水溶液的过量剂量或者由于盐度的更加渐进增加，例如由于水从设备中蒸发，或者由于降低的含盐程度处理是理想的。
该设备可以包括由盐水制备盐或浓盐水溶液的蒸发器，所述盐水优选得自与盐水基生活废水所基于的相同的源。蒸发器可以是太阳能的。在设备位置制备盐或浓盐水溶液在贮藏和运输方面具有好处，而使用太阳能具有降低设备的能量使用的优点，同时环境上也是有益的。
该设备优选经过构造使得这些正常使用时与盐水基生活废水接触的部件由耐盐和/或水腐蚀的材料形成。这些材料例如可以包括不锈钢或塑料。
优选，盐水是海水。海水在自然界极其丰富并因此在减少淡水使用和接下来的淡水处理的要求方面能大量节省。
该设备优选提供有能够产生海洋生物群落的海洋生物培养物。术语“海洋生物群落”这里定义是当保持盐水基废水并在生物废水处理装置中曝气时，在没有驯化(acclimation)或加入盐以提供微生物的化学益处的情况下，生长的细菌和其它微生物的悬浮或附着群落。这种群落直接由海洋生物培养物培育，它可以以海水中的微生物、源盐水中的微生物群落为基础，或者可以作为预先在其它盐水基处理装置中生长的微生物加入。
另一方面，本发明提供了一种生活给水和排水装配，包括将盐水供应到至少一个厕所的第一供给管和从所述厕所除去盐水基废水的相应的第一排水管；和将淡水供应到一个或多个需要饮用水的设备的第二供给管和从这些设备中除去淡水基废水的相应的第二排水管，第一和第二排水管经过安装以使能够转移盐水基废水用于生物处理，其中盐水基废水的含盐程度不会受与淡水基废水不受控制的混合的影响至显著影响生物处理的程度。
本发明的给水和排水装配使用上述的双重管方案，但是与现有技术方案不同，确保盐水和淡水废水不会未加控制地混合使得显著影响含盐程度依赖性的生物处理。相反，在生物处理之前或者避免盐水和淡水废水的混合或者控制该混合以调节所得混合废水的含盐程度并因此保持用于生物处理的装置中生物群落的平衡。
第一排水管可以经过排列以将盐水基生活废水转移到上述设备中。第二排水管可以经过安装使得淡水基生活废水转移至与盐水基生活废水的处理位置不同的位置。淡水基废水可以经生物处理或者可以循环或用于灌溉。
在另一实施方式中，第二排水管经过安装使得淡水基废水转移至与盐水基废水的处理相同的位置，淡水基和盐水基废水在到达生物处理的位置之时或者之前混合，并且第一和/或第二排水管、或者装载混合废水的第三普通管，使用时与盐、盐水、浓盐水溶液、稀盐水溶液或淡水的供应相通，以使所得混合废水的盐度升高或降低。
如果将淡水废水流与盐水废水流混合，盐度的波动不可避免地上升，结果生物处理效率受损。为了实现提高的生物效果，必需产生相对稳定的含盐程度并且通过本发明的装配实现这一点，在优选实施方式中或者通过将两个液流运输到不同位置或者例如在将淡水废水流加入到盐水废水之前通过增加淡水废水流的盐度来实现。本发明的装配也具有可以由已经在原地的双重管管件构建的优点。在优选实施方式中，用于装配的盐水是海水。然而，也可以使用其它盐水，例如河口水、盐水地下水、或海水强度或更低的盐水。
在本发明的另一相关方面，提供了一种生物处理生活废水的方法，该废水包括来自供有盐水的至少一个厕所的盐水基生活废水流、和来自供有淡水的至少一个器件的淡水基生活废水流，该方法包括转移盐水基废水流用于生物处理，其方式是避免盐水基废水的含盐程度受与淡水基废水流不受控制的混合的影响至显著影响生物处理的程度，和生物处理所得盐水基或混合废水。
本发明的方法能够在双重管系统中使用盐水冲洗厕所，但是意识到控制所得废水的含盐程度和需要调节其与淡水流的接触的重要性。这种方法可以使用现有双重管管件，对废水管经过适当改进以避免淡水和盐水流的未加控制的混合来进行。供应有淡水，典型地饮用水的器件，例如，可以是淋浴室、洗手盆等，尽管所述器件偶尔使用盐水也是合适的(例如食品洗涤的盆)。
在某些实施方式中，将用于生物处理的盐水基废水流转移至与淡水基废水流不同的位置。如上所述，该方案使得人们能够避免盐水废水流的任何淡水污染并因此给生物处理装置确立了相对稳定的盐水环境。在这些实施方式中，淡水基废水也可以经生物处理，或者可以循环或用于灌溉。
或者，将淡水基废水流与盐水基废水流混合，在混合之前或期间将盐、盐水、浓盐水溶液、稀盐水溶液或淡水加入到淡水基废水流和/或盐水基废水流中，或者加入到混合废水然后混合，以使所得混合废水的盐度升高或降低，然后对其进行生物处理。
在优选实施方式中，与淡水基废水和/或盐水基废水混合的盐、盐水、浓盐水溶液、稀盐水溶液或淡水的量，以及与盐水基废水或淡水基废水混合的所得混合物的量，分别是使所得生物处理混合物的含盐程度为盐水基废水流中的含盐程度的25-150％。使用接近盐水基废水的含盐程度的含盐程度保证可以维持生物处理效率，同时使待处理的废水的稀释的需求最小化，这种稀释潜在地浪费淡水。在使用本发明的方法的其它发现中，已发现使用100％海水基介质和50％海水基介质以及使用AS和SABR在高和低强度流出物中均可以令人满意地降低生物需氧量和悬浮固体水平。
优选，在盐水基废水的生物处理期间，提供盐水的补充给料以保持废水在基本上恒定的总体积下经过处理。补充的盐水给料的优点在上面本发明的设备方面已描述。
有用地，监视废水在经过处理之前，之时和/或之后的盐度。无论是否进行盐度监视，通过加入盐或浓盐水溶液使盐度升高、或者通过加入稀盐水溶液或淡水降低盐度、或者通过另外加入盐水改变盐度至盐水基废水的水平，将经受处理的废水的盐度保持在相对恒定的水平是有益的。这一步骤有利于保持生物处理装置相对恒定的盐水环境。
盐或浓盐水溶液可以通过将得自与盐水基废水所基于的相同源的盐水完全或部分蒸发获得。蒸发步骤可以如上所述是太阳能的。
在该方法的优选实施方式中，盐水是海水。
生物处理可以是例如使用SABR、AS、SBR、MBR或RBC进行的需氧生物处理。该处理典型地使用基于细菌、原生动物和/或无脊椎动物的海洋生物培养物进行。细菌优选选自单细胞的和丝状异养细菌和自养硝化细菌。原生动物优选选自食草原生动物，主要是有纤毛有柄的和爬行的类型。无脊椎动物优选选自食草无脊椎动物，以微生物和有机物为食的，主要是小型动物。生物处理优选包括加入营养素以在加入废水之前产生生物群落的步骤。添加营养素保证了生物处理装置容易在尽可能短的时间内用于接受废水。营养素可以是有机物溶液的形式，例如人造污水，或者固体物质上的粘性蛋白质溶液。通常优选在与用于盐水基废水的生物处理所需基本上相同的含盐程度下产生生物群落。这样有助于避免在加入废水时与生物处理群落的任何“撞击”(shock)，并且由于有机体预平衡至处理所需的含盐程度因此增加了处理效率。
在另一相关方面，本发明提供了一种生物处理盐水基生活废水的方法，该方法包括将盐水基生活废水加入到适合生物处理群落的生长和/或保持的设备中并控制设备中废水的含盐程度，以使含盐程度的波动降低并由此保持废水的生物处理。
一般说来，使用海水冲洗厕所(并且，如果合适的话，其它非饮用目的)可以节约约30％的正常淡水使用。在经济效益方面，与制备和使用淡水的成本相比，使用海水的地区报道财政节约约70％或更高，即使考虑到安装双重管管件的成本。假定约70％的世界人口生活在50km的海域内，采用海水冲洗厕所可以清楚地具有极大的经济和环境影响。
本发明能够实现上面的经济和环境益处，同时意识到迄今在本领域还未意识到的问题-基于盐水的废水的生物处理需要稳定的含盐程度以便实现最佳化或接近最佳化的效率。现有技术废水处理方法通常包括用淡水未加控制地污染盐水废水，这样导致进行生物处理的介质中含盐程度的随机变化。然而，本发明寻求保证，即使将淡水和盐水流混合，通过使用盐和/或水的缓冲加入以控制的方式实现并由此保持盐度稳定性。
现在通过实施例并参照附图更详细地描述本发明，其中图1显示在通用废水处理系统中经过细菌群落的主要碳和氮流的图示；图2显示适用于根据本发明使用的小规模活性污泥反应器(AS)的图示；图3显示(a)小规模SABR的图示，(b)可用于支持有机体在SABR中生长的基质的图，和(c)具有培育生物膜涂层的基质(b)的图；图4显示在图2的并使用100％强度海水基础(盐度≈35g/l)的活性污泥反应器中人造污水的生物处理的结果。图4a显示使用低有机载荷的结果，图4b显示使用高有机载荷的结果。RC＝用于BOD(下箭头)和悬浮固体(SS，上箭头)的Royal Commission standards；图5显示(a)在图2的并使用50％强度海水基础(盐度≈17.5g/l)的反应器中在高有机载荷下处理的人造污水的BOD和SS的变化，和(b)混合液悬浮固体(MLSS，曝气室中的固体)长时间之后的沉淀；图6显示在图5所述的试验期间在图2的反应器中检测的原生动物的数量(表)和这些大量原生动物的一系列显微照片；图7描述盐度变化对在具有100％强度海水基人造污水操作期问从图2的反应器的流出物的BOD的影响；图8显示使用具有100％海水基和低有机载荷的人造污水(BOD≈150mg/l)在配制之后即刻的图3的SABR反应器的操作期间(a)BOD和(b)SS的变化；图9显示使用具有100％海水基和低有机载荷的人造污水(BOD≈150mg/l)在充分清洗(但是未杀菌)之后的图3的SABR反应器的操作期间(a)BOD和(b)SS的变化；图10显示适用于本发明的盐水基废水处理设备的盐度控制装置的示意图；图11显示根据本发明的双重管废水处理装配的示意图。在(a)中，将淡水基废水转移到与盐水废水不同的地方(例如用于处理、重新使用或灌溉)，后者转移用于生物处理；在(b)中，将盐水和淡水流转移到混合区然后进行混合废水的生物处理，在混合区提供盐度控制加料；在(c)中，淡水和盐水流各自具有在混合区加入的盐度控制加料，然后将每一盐水控制流入流转移到处理装置；图12显示实验室模型SABR反应器中盐度和BOD在将近8个月时间内的变化。(a)盐度的变化、(b)流入物和流出物BOD的变化和(c)BOD的汇总统计(注千分之份(ppt)＝mg/l)；图13显示三个中试装置废水处理装置在15周于低BOD流入下的盐度和BOD变化。(a)三个中试装置中总流入物盐度的变化和RBC反应器中的流出物盐度的变化，(b)SABR中流出物BOD的变化，和(c)SBR反应器中流出物BOD的变化，和(d)三个中试装置中总流入物BOD的变化和RBC反应器中流出物BOD的变化；
图14显示两个中试装置废物处理装置在图13所示的头5.5周内于低BOD流入下的悬浮固体(SS)变化。(a)SABR反应器的流出物的SS的变化和(b)三个中试装置的总流入物和RBC反应器的流出物的变化；图15显示在低BOD流入下图14所示的5.5周BOD和SS的汇总统计；图16显示在从低到高BOD流入的突然变化期间7周的盐度和BOD变化。(a)三个中试装置的总流入物的盐度和RBC反应器的流出物的变化、(b)SBR反应器的流出物的BOD的变化和(c)三个中试装置的总流入物和RBC装置的流出物的变化；和图17显示了在实验室规模SABR和中试装置SBR反应器中病原体(大肠杆菌和大肠菌细菌)的细菌指示剂的数量的降低。(a)实验室规模SABR中脉冲槽(pulse-chase)试验期间的大肠杆菌降低和(b)中试装置SBR中流入物BOD强度突然增加之后大肠杆菌和大肠菌的降低。
具体实施例方式
在废水处理领域，目前将海水视为有害的而不是有益的资源。由于十九世纪和目前存在许多废水工程师可以选择适合它们要求的系统的系统，因此已连续开发了废水处理系统。尽管这么大范围的系统可以获得，然而它们通常以淡水源为基础。废水处理系统大多数是通过测定关键化学指示剂的流入和流出浓度或者处理方法效率来评价的，并且很少常规地监视该方法的微生物，尽管其对处理方法极其重要。然而，世界上许多研究者多年进行的研究已得出微生物与它们在这些处理设备中的环境如何相互作用以改善流出物质量的合理认识(例如Bitton(1999)Wastewater Microbiology.Wiley-Liss，New York)。同样，微生物学家懂得大量关于微生物与它们在海洋栖息地的环境之间的相互作用(例如Kirchman(2000)Microbial Ecology of the Oceans.Wiley-Liss、New York)。然而，这两个知识领域不能结合以产生能够使盐水基废水处理效率最大化和最佳化的盐水基废物处理系统。
废水处理时进行的所有微生物方法(参见图1)能够在海洋环境下进行(Kirchman(2000)，参见上面)。这些方法普遍存在于海洋环境，在公海、沿海水域、河口、水柱和沉淀中进行。在水柱和需氧水的表面沉淀中进行需氧过程，并且在盐沼泽地和红树林沼泽地在较深沉淀和需氧群落中发生需氧过程。在较冷环境例如南极海和深海(2-4℃)、在温带区和亚热带区和接近火山海洋脊的海水对这些过程进行了研究。都显示在有机物和细菌产生之间的类似关系(Ducklow(1999)FEMS Microbial Ecol 30，1-10)。例如，典型地构成贫营养海洋的食物网的碳流(Kirchman(2000)，参见上面)清楚地证实大多数溶解并且微粒的有机碳流过细菌(55％)、原生动物(14％)和食草无脊椎动物(19％)。
已发现，只要盐水浓度保持相对恒定，海水基生物处理系统可以有效地处理家庭流出物并且可以保持微生物群落稳定。淡水基污水处理、盐水的污染经常阻碍该方法并阻止有效的处理。现已发现这同样适用于盐水基污水处理的淡水污染的情形。
下面的实施例涉及两个不同的处理系统，一个基于具有较长曝气时间的典型活性污泥(AS)处理，一个基于SABR。首先对AS反应器进行测试，这是由于已知的对淡水基流出物而言，处理取决于建立沉淀充分的混合微生物群并且在沉淀不好时反应器不会工作。导致沉淀差的膨胀可能是这些反应器的普遍问题并因此要求首先测定。SABR一般说来较牢固，这是由于它基于反应器中建立的固定生物膜。在全强度海水(盐度约35g/l)和50％海水强度(盐度约17.5g/l)下检测反应器。而且，也在低有机载荷(BOD约150mg/l)和高载荷(BOD约300mg/l)下对全强度海水基系统进行测定。
方法和材料使用连续曝气和搅拌的4升Perspex曝气室(19cm×19cm×12.5cm)(A)制备AS处理系统(图2)。将曝气室的流出物经液体溢流(箭头d所示)转移到1-升管状沉淀槽(直径，7cm；高度，32cm)(B)。沉淀之后，使用蠕动泵将污泥再次循环(箭头e所示)到曝气室。从沉淀槽顶部经溢流管将清洁流出物移出(箭头c所示)到捕获容器(capturevessel)。将该混合液(曝气)室于250ml/min下曝气(曝气流入物以b所示)。通过槽底部的磁性搅拌器(100rpm)将槽混合。流入物经加料管(海水基污水流入物以a所示)从上水箱递送，这样周期性填充。在海水中形成人造污水(表1)并在流入物中获得约150mg/l的平均BOD。这代表总化学组合物的家庭污水。所用人造污水以全强度海水形成用于100％海水试验(盐度≈35g/l)并用一半自来水稀释用于50％海水试验(盐度≈17.5g/l)。整个试验使用人造污水在整个试验期间可以保持恒定的载荷。使用加倍的人造污水浓度获得约300mg/l的流入物BOD。调整流速使得在曝气槽中的停留时间为约24h并且污泥耗损率为约10％/天。
表1.人造污水的组成
SABR具有相似构造(图3a)，主要区别如下。曝气室(图3a中的C)为圆柱形，容积为30升并且生物膜负载于由Aquabiotec GmbH(Hamburg、Germany)提供的管状塑料支撑介质上(图3a中的E，并且详细示于图3b)，反应器含有11个塑料管(表面积＝2.9m2)并且在曝气槽中的停留时间是1.5天。将表1给出的100x浓度下的无菌人造污水(图3a的A)与海水(图3a中以b所示的浓人造污水流，以a所示的海水流)在2-升混合容器(图3a中的B)中混合获得约150mg/l的BOD，然后在混合容器中的停留时间为2.4h。在a和b的流速经过设置使得海水基人造污水以所需的有机物强度进入曝气室C(在这些试验中约150mg/l的BOD)。停留时间使得细菌在混合容器中生长以模拟正常污水。混合容器中的盐度保持在约35g/l。将曝气室中的流出物(以d所示)转移到沉淀槽(图3a中的D)并将清洁流出物经溢流管(以c所示)移走。注仅将人造污水和海水流(b、a)泵送到混合容器；所有其它流都利用重力给料。
在各自系统操作期间，使用标准规程记录BOD、悬浮固体(SS)和盐度(1.HMSO.1988，5 day biochemical oxygen demand(BODS)、2nd.Ed.Her Majesty′s Stationery Office，London，UK；2.American PublicHealth Association，1985，Standard methods for the examination of waterand waste water，16thed.American Public Health Association，Washington，D.C.，USA)。一式三份测定样品，结果以重复值的平均值表示。以5-天BOD规程测定BOD，它包括在密封的气密性瓶中培养样品；在20℃下培养5天之前和之后通过Winkler滴定测定氧浓度。BOD以在消耗约50％(30-70％可接受范围)的氧的瓶中5天培养期间消耗的O2表示，以mg/l计。样品用氧化水稀释获得50％O2消耗。以由100-200ml的样品通过玻璃纤维过滤器(Whatman，GF/C)可过滤的材料的干重测定总SS，滤液用去离子水冲洗除去溶解的物质，然后在105℃下干燥直至恒重。以5ml等分过滤样品重的总溶解固体评价盐度，再在105℃下干燥直至恒重。
中试装置装备中试装置装备由中试装置规模反应器构成，经设计处理6-30群当量(population equivalents)(PE)的家庭污水。选择三个反应器作为用于处理家庭污水的小规模的废物处理反应器的范围的实例。这些反应器由商业包装处理装置公司供应，都证实对淡水基家庭污水工作良好。所用三个反应器是SABR、SBR和RBC；它们分别具有1.3m3/天、1.3m3/天和3.0m3/天的流入速度。
中试装置装备安装于南威尔士的城市污水处理工厂上。它接收来自直接由主污水处理厂初级沉淀之后的沉淀污水线的污水。将高强度盐水溶液(≈32％)加入到流入物中以便通过改变泵送速率可以使流入物的盐浓度在0-5g/l的范围内变化。通过基于无电极torroidal探针的盐度读数的流动调节常规地控制流入物的盐度。该探针在中试装置中使用10个月，其中唯一的维护是偶尔清洗，并证实是非常结实、可靠且完全适用于此目的。需要时，将补充物例如活性污泥、初始污泥和蔗糖溶液(800g/l)与沉淀污水混合以获得高BOD流入物强度。将沉淀污水、盐水溶液和BOD补充物于两个混合室中混合在一起，然后分配于三个中试装置(SABR、SBR和RBC)中。因此，所有三个中试装置都接收相同的流入物。
进行三个中试装置的正常维护步骤，主要包括电路检查和保养以及需要时的污泥除去。有时也进行流速测定。
每周两次从流入物和中试装置流出物抽取样品。如上所述定期对这些样品测定BOD和SS。用由标准盐溶液常规校准的电导计测定样品的盐度。通过平铺于产色大肠杆菌/大肠菌培养基平板(Oxoid)上进行大肠杆菌和大肠菌计数。
结果和讨论活性污泥反应器使AS反应器操作约6个月。进行试验以显示反应器能够产生英国可接受的Royal Commission Standard流出物(BOD＝20mg/l；SS＝30mg/l)。一旦达到该标准就改变条件。在试验之间有时拆开设备并用前面试验的微生物接种物再次构建。
首先在低有机载荷、全强度海水下操作AS反应器。该试验期间(图4a)，流入物BOD在120-180mg/l之间改变(平均＝149mg/l)，这充分列举真实处理工作中预期的变化。操作4周之后装置开始降低流出物中的BOD并且到8周已达到Royal Commission Sandard。当在较高BOD载荷下操作AS反应器时，反应器性能几乎相同(图4b)，在8周内BOD和SS都达到Royal Commission standard。然后使反应器保持在高BOD并将污水加料中的海水浓度降低至约50％(平均45.4％)。该操作体系(图5a)的结果显示性能略有改善，其中在7周内BOD和SS都达到Royal Commission standard。
反应器的标准操作参数也指示良好的反应器性能。反应器中的活性污泥在曝气室充分沉淀并且图5b显示在30分钟内良好的污泥沉淀。曝气室内混合液悬浮固体(MLSS)浓度始终稳定在约1300mg/l。在这些试验中污泥体积指数(SVI)在50-100之间，显示令人满意的性能。SVI是在1升测定圆筒(本文使用100-ml圆筒)中于30分钟沉淀的污泥体积(V)和MLSS之比(SVI＝V×1000(mlg-1)/MLSS(mgl-1))。良好的污泥应具有SVI＜80并且非常良好的污泥约为50；而SVI＞120显示差的沉淀性能。污泥的微生物组成也预期装置工作良好(图6)。显微镜观察污泥絮凝物充分分离(图6a)并且原生动物的数量(图6b-e)典型用于稳定的装置(图6，表)。此外，原生动物的明显物质组成典型用于装置产生良好的流出物(例如1.Curds，C.R.，&Cockburn，A.，1970.Water Res.4，225-236；2.Curds，C.R.&Cockburn，A.，1970.WaterRes.4，237-249)。图6的表描述了在AS反应器中发现的原生动物的数量(/ml)。分离试验期间保持盐度稳定有助于稳定微生物群。然而，原生动物的假定识别不能得到证实，这是由于这些计数是仅基于总形态学特征而且嗜盐亚种是不明显的。尽管如此，有柄的和爬行的纤毛虫类丰富，它们是良好流出物提纯所需的正确类型。在图6a中，可以看到附着于一个絮凝物上的Vorticella convallaria的污泥絮凝物的低功率显微照片。图6的另一显微照片显示(b)爬行的纤毛虫类，Chilodonella unicata；(c)爬行的纤毛虫类，Euplotes affinis，在碎屑颗粒下面；(d)菌落有柄的纤毛虫类，Epistylis chiysemydis和(e)有柄的纤毛虫类，Vorticella convallaria。
稳定盐度的值试验期间清楚地显示盐浓度的快速变化不利地影响流出物处理。图7显示当曝气槽中装置盐度增加至45g/l时BOD值如何出人意料地快速增加，出现盐水人造污水的蒸发浓度。这阻止微生物群良好工作；注盐度首先开始上升的第3周内BOD为67mg/l。这意味着在接下来的4周内未发生人造污水的氧化。然而，降低盐度的促进作用(参见图7的第6周值)有助于再次建立强的微生物菌群，这样使得图7中的第8周之后获得良好的处理(数据未显示)。这说明控制这些海水基处理系统的盐度的重要性并且大致解释了装置在50％海水盐度运行比在100％海水试验(图4a)下更快地产生良好的流出物(图5a)。
浸没式曝气生物膜反应器该反应器具有细菌在其中生长以模拟加入到曝气反应器中之前的真正污水的组成的混合容器(图3a)。
这意味着流入到反应室中的BOD和SS浓度不如上述AS反应器中的稳定。事实上，由于污水强度会突然变化因此该特征会更接近于真正污水处理装置，因此这不是问题。第一试验遵循反应器的初始设置，因此在可变操作时间之后呈现的结果(图8)显示已确立。尽管存在这些问题，但是可以看出通过第4周的操作，BOD达到RoyalCommission standards(图8a)，而SS围绕所需标准的30mg/l波动(图8b)。然后通过擦洗从塑料管状载体除去生物膜，但是介质未杀菌。还利用洗涤清洗其它容器和管。这意味着当再次启动反应器时，其在表面上从剩余微生物中接收小的接种物。实际上这与使用小接种物开始新的处理系统类似。结果显示(图9)非常快且有效的处理，在两周内BOD和SS都达到Royal Commission standards。值得注意的是，尽管流入的悬浮固体存在大的波动，但是该系统产生非常稳定的流出物。第二试验的第2周的高值(图9b)是由于从混合容器的流出受阻，使得该加料不能到达曝气槽并且大量微生物不能在混合室内生长。尽管如此，SABR流出物质量未受损。这显示SABR可能是极好的处理海水基流出物的系统。
在实验室规模、30升SABR中进行长期试验以研究在100％、50％和25％海水浓度的当量(即约35、17.5和8.75mg/l盐)下海水基污水处理反应器有效处理污水的能力。结果显示(图12)处理非常有效，BOD浓度从平均158mg/l降低至13mg/l(即降低92％BOD)。流出物BOD浓度存在小的明显变化，并且处理系统结实，条件是盐度保持在合理限度内(即目标±5mg/l)。
中试装置装备使中试装置装备操作10个月。
图13显示所有3个反应器在夏季和秋季15周内基于低BOD流入的结果。这显示对所有3个类型的的中试装置而言BOD都有效地降低至可接受的标准内。中试装置制备开始之后短时间内获得这些结果，因此一些装置需要在反应器中建立足够的微生物生物量以有效地处理流出物。从一开始SABR进行良好产生低BOD和SS(图14)。这显示中试装置以与实验室规模装置相似的方式非常快速地建立其活性生物量，因此使实验室规模的结果(例如图12)适应于全规模装置。RBC是下一个最快建立的并且到八月中旬产生低BOD和SS的高质量流出物。如所期望的，SBR在这样低的流出物强度下花费最长时间建立其生物量；众所周知，SBR反应器需要比SABR或RBC反应器高的流入物强度来快速建立。尽管如此，到九月中旬在SBR中产生一直低于所需标准的流出物(图13)。提供这些初始结果的汇总(图15)；这些结果显示流出物质量对所有反应器而言BOD以及对RBC和SABR而言SS都满足英国和欧洲标准。SBR的SS的略高值是由于它比其它的反应器花费的时间长来建立有效的微生物生物量。
所有3个处理装置的流出物盐度一致地跟随流入物盐度，因此这里对RBC而言给出流出物盐度作为一个实例；其它装置的结果非常相似。在这部分的中试装置试验期间短时间内盐度发生变化(参见图13a)。结果(图13)显示所有反应器中流出物质量在该短的15周内相对稳定。这些结果说明这些反应器相对于短期变化相对恒定，而这在正常使用期间是不可避免发生的，并且能够至少部分地恢复它们的效率。然而，可以看到盐浓度的变化导致效率临时受损。因此预期可变盐浓度的持续时间对效率具有重要且决定性的影响。因此，对实际处理方案而言需要较长期的稳定性(图12)。
进行中试装置装备的试验，其中流入物BOD随2005年2月24日蔗糖的加入而增加(即图16c的头两个点具有低的BOD，剩余的具有高的BOD)。给出的实例结果(图16)显示RBC始终产生高质量流出物并且在稳定时间之后SBR也产生高质量流出物直到2月下旬。这期间在100％海水浓度的当量(变化范围2-4％盐)盐度相对稳定。
病原体的指示剂大肠杆菌和大肠菌常用作饮用和娱乐用水中病原体的指示剂。为此来自任何污水过程的废水显示这两组指示剂细菌的水平显著降低是重要的。在有效的淡水基废水处理装置中可以获得95-99％的百分数降低。
以两种方法评价海水基废水处理装置在降低这些指示剂细菌的有效性的研究。进行脉冲槽试验，其中将脉冲的大肠杆菌加入到用接近100％海水当量盐水流入物操作的实验室SABR中(参见图16a)。将实验室SABR用于该试验是由于它使用总人造污水作为流入物，因此流入物和流出物中大肠杆菌和大肠菌计数无论何时测定总是为零。这样使得脉冲大肠杆菌能够有效地跟踪，这对真实污水作为流入物是不可能的。图17a的结果显示脉冲大肠杆菌在流入物中是有效的并且在脉冲结束24h之后不再有大肠杆菌从反应器排出。这是少于1次的更迭时间。这清楚地显示加入的大肠杆菌被有效地杀死。而且，两个曲线下的面积说明加入的和流出物中回收的大肠杆菌的总数，计算显示仅88％的加入的大肠杆菌回收，这再次证实处理期间对指示剂的有效杀死。图17b显示在SBR中在有效处理期间大肠菌和大肠杆菌如何被杀死。在该图的早期部分(2005年2月24日之前)处理不是恒定有效，这是由于装置适应高强度流入物(图16b)。然而，在2005年2月28日和之后，BOD除去有效(图16b)并且大肠菌和大肠杆菌降低都＞95％(图17b)，因此在良好淡水基装置中获得与图相当的结果。
控制盐水基废水处理时的盐度在图10中图示了一个适合控制盐度的方法并且描述如下。通过由用torroidal电导探针(图10中的A)和连至适宜控制器的构建温度补偿(图10中的B)连续监测获得的电导率估值来最好地监视盐度。torroidal探针无电极并且通过感应和检测周围液体的交流电来工作。这类探针对该废水应用是理想的，主要有以下两个理由(i)Torroidal探针将测定宽范围的盐度下的电导率；(ii)该探针的性能不受具有微生物生物膜的次要污染的影响(尽管需要一定的日常清洗来防止总污染)。这些探针对探针和控制器之间所用的铅的长度也不敏感。可以在盐水基废水(图10中的a)和高(图10中的b)和/或低(图10中的c)盐度的补偿水流入的混合室(图b中的C)中测定电导率。控制器然后感知该电导率并调节补偿水的流动来适当调节混合槽中的盐度至所需水平。通过阀的驱动或其它适当流动调节设备(图10中的D)由控制器实现流动控制。这样能够实现混合容器的流出物的稳定盐度(图10的d)，该流出物是需氧处理槽的废水流入物。
权利要求
1.生物处理盐水基生活废水的设备，所述设备具有加入所述盐水基生活废水的入口、除去处理过的废水的出口、监视进入所述设备的或者在所述设备中的盐水基生活废水的含盐程度的装置、和控制进入所述设备的或者在所述设备中的盐水基生活废水的含盐程度的装置，从而使得盐水基生活废水的含盐程度的波动降低并由此维持盐水基生活废水的生物处理。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述控制设备中盐水基生活废水的含盐程度的装置能够将含盐程度的波动降低至所需含盐程度的50％以内。
3.如权利要求2所述的设备，其中，所述控制设备中盐水基生活废水的含盐程度的装置能够将含盐程度的波动降低至所需含盐程度的25％以内。
4.如权利要求1-3任一项所述的设备，其中，所述控制设备中盐水基生活废水的含盐程度的装置包括一补充的盐水给料，由此可以将设备的内容物维持在基本上恒定的总体积。
5.如前面权利要求任一项所述的设备，其还具有加入淡水基生活废水的入口和在加入所述淡水基废水之前或当时将所述淡水基废水和/或盐水基废水与盐、盐水、浓盐水溶液、稀盐水溶液或淡水混合的组件。
6.如前面权利要求任一项所述的设备，其中，所述控制盐水基生活废水的含盐程度的装置包括供应盐、浓盐水溶液、盐水、稀盐水溶液或淡水的器件。
7.如权利要求6所述的设备，其包括由盐水制备盐或浓盐水溶液的蒸发器，所述盐水得自于与所述盐水基生活废水所基于的源相同的源。
8.如权利要求7所述的设备，其中，所述蒸发器是太阳能的。
9.如前面权利要求任一项所述的设备，其中，正常使用期间与盐水基生活废水接触的设备的部件由基本上耐盐和/或水腐蚀的材料形成。
10.如前面权利要求任一项所述的设备，其中，所述盐水是海水。
11.如前面权利要求任一项所述的设备，其基于浸没式曝气生物膜反应器、活性污泥反应器、程序化间歇反应器、旋转生物接触器或膜生物反应器的原理工作。
12.如前面权利要求任一项所述的设备，其提供有海洋生物培养物。
13.如前面权利要求任一项所述的设备，其中，所述监视含盐程度的装置包括测定导电率的器件。
14.一种生活给水和排水装配，其包括将盐水供应到至少一个厕所的第一供给管和从所述至少一个厕所除去盐水基废水的相应的第一排水管；和将淡水供应到一个或多个需要饮用水的器件的第二供给管和从这些器件中除去淡水基废水的相应的第二排水管，所述第一和第二排水管经过安装以使能够转移盐水基废水用于生物处理，其中盐水基废水的含盐程度不会受与淡水基废水不受控制的混合的影响至显著影响生物处理的程度。
15.如权利要求14所述的装配，其中，所述第一排水管经过安装以将盐水基生活废水转移至如权利要求1-13任一项所述的设备中。
16.如权利要求14或15所述的装配，其中，所述第二排水管经过安装使得淡水基生活废水转移至与盐水基生活废水的处理位置不同的位置。
17.如权利要求14或15所述的装配，其中，所述第二排水管经过安装使得淡水基废水转移至与盐水基废水的处理位置相同的位置，所述淡水基和盐水基废水在到达所述生物处理的位置之时或者之前被混合，并且所述第一和/或第二排水管、或者装载混合的废水的第三普通管，在使用时与盐、盐水、浓盐水溶液、稀盐水溶液或淡水的供应相通，以使所得混合废水的盐度升高或降低。
18.如权利要求14-17任一项所述的装配，其中，所述盐水是海水。
19.一种生物处理生活废水的方法，所述废水包括来自供有盐水的至少一个厕所的盐水基生活废水流、和来自供有淡水的至少一个器件的淡水基生活废水流，所述方法包括转移盐水基废水流用于生物处理，其方式是避免盐水基废水的含盐程度受与淡水基废水流不受控制的混合的影响至显著影响生物处理的程度，并生物处理所得的盐水基或混合的废水。
20.如权利要求19所述的方法，其中，将用于生物处理的盐水基废水流转移至与淡水基废水流不同的位置。
21.如权利要求19所述的方法，其中，将淡水基废水流与盐水基废水流混合，在所述混合之前或者期间将盐、盐水、浓盐水溶液、稀盐水溶液或淡水加入到淡水基废水流和/或盐水基废水流中，或者在所述混合后，加入到混合废水中，以使所得混合废水的盐度升高或降低，然后进行生物处理。
22.如权利要求21所述的方法，其中，与淡水基废水和/或盐水基废水混合的盐、盐水、浓盐水溶液、稀盐水溶液或淡水的量，和与盐水基废水或淡水基废水混合的所得混合物的量，分别可以使所得生物处理混合物的含盐程度为盐水基废水流中含盐程度的25-150％。
23.如权利要求19-22任一项所述的方法，其中，在盐水基或混合废水的生物处理期间，补充供给盐水以使废水保持在基本上恒定的总体积下经受处理。
24.如权利要求19-23任一项所述的方法，其中，在处理之前、经受处理时和/或经过处理之后监视废水的盐度。
25.如权利要求19-24任一项所述的方法，其中，通过加入盐或浓盐水溶液使盐度升高、或者通过加入稀盐水溶液或淡水降低盐度、或者另外加入盐水改变盐度至盐水基废水的水平，从而将经受处理的废水的盐度保持在相对恒定的水平。
26.如权利要求25所述的方法，其中，所述盐或浓盐水溶液是通过将得自与所述盐水基废水所基于的相同源的盐水部分地或者完全地蒸发而获得的。
27.如权利要求26所述的方法，其中，所述蒸发步骤是太阳能的。
28.如权利要求19-27任一项所述的方法，其中，所述盐水是海水。
29.如权利要求19-28任一项所述的方法，其中，所述生物处理是利用浸没式曝气生物膜反应器、程序化间歇反应器、旋转生物接触器或膜生物反应器进行的需氧生物处理。
30.如权利要求19-29任一项所述的方法，其中，所述生物处理是利用基于细菌、原生动物和/或无脊椎动物的海洋生物培养物进行的。
31.如权利要求30所述的方法，其中，所述细菌选自单细胞的和丝状异养细菌和自养硝化细菌。
32.如权利要求30或31所述的方法，其中，所述原生动物选自食草原生动物，例如有纤毛有柄类和爬行类。
33.如权利要求30-32任一项所述的方法，其中，所述无脊椎动物选自以微生物和有机物为食的食草无脊椎动物，例如小型动物。
34.如权利要求19-33任一项所述的方法，其中，所述生物处理包括加入营养素的附加步骤以在加入废水之前产生生物群落。
35.如权利要求34所述的方法，其中，营养素为有机物质溶液的形式。
36.如权利要求34或35所述的方法，其中，在与用于盐水基废水的生物处理所需基本上相同的含盐程度下产生所述生物群落。
37.一种生物处理盐水基生活废水的方法，所述方法包括将盐水基生活废水加入到适合生物处理群落的生长和/或保持的设备中，控制所述设备中废水的含盐程度，使得含盐程度的波动降低并由此维持废水的生物处理。
全文摘要
本发明提供一种生物处理盐水基生活废水的设备，所述设备具有加入所述盐水基生活废水的入口、除去处理过的废水的出口、监视进入所述设备的或者在所述设备中的盐水基生活废水的含盐程度的装置、和控制进入所述设备的或者在所述设备中的盐水基生活废水的含盐程度的装置，从而使得盐水基生活废水的含盐程度的波动降低并由此维持盐水基生活废水的生物处理。
文档编号C02F3/02GK1980864SQ200580018620
公开日2007年6月13日 申请日期2005年4月7日 优先权日2004年4月7日
发明者约翰·弗赖伊, 杰拉尔德·琼斯 申请人:加的夫大学学院顾问有限公司