水/污水处理设备和方法

专利名称：水/污水处理设备和方法
背景技术：
1 发明领域本发明涉及水/污水处理，具体地说涉及一种新的和改善的方法和设备，用于从水/污水中清除杂杂质/污染物，分离处理来自两阶段连续地操作粒状介质过滤系统的每个阶段的排弃物。
2 发明背景与市政和许多工业水处理系统有关，需要对水/污水进行净化。例如一种这样的系统可以是一种饮用水系统，其中用地表水生产饮用水，另一种系统可以是市政污水处理系统，其中需要对污水进行处理，从而处理后的污水被排放或在工业生产中重新使用或用于灌溉和类似目的。为了使这种处理后的水可以被使用，需要从水/污水中清除病原体、原生动物、磷和别的污染物。此外，需要从水/污水中清除有机体，例如Cryptosporidium和贾第鞭毛虫和它们的卵囊和/或胞。
在这种净化工序中，水/污水经受沉淀和/或絮凝作用。在这种领域中，常规的化学净化可以包括一或多个絮凝作用罐，在所述罐中，用搅拌器或搅拌机对水/污水进行搅拌。此后，添加适当的化学药品之后，水/污水通过一或多个沉淀池。常规化学净化工序的一个缺陷是要求大面积的絮凝作用罐和沉淀池。常规化学净化工序的另一个缺陷是需要将水保持在絮凝作用罐和沉淀池中很长时间。
在化学净化工序中单独使用絮凝作用罐和沉淀池不能典型地导致足够高纯度的适合于多种用途的水。用适当紧密的隔膜所进行的薄膜渗透作用可以被用于获得更高程度的净化，这种过滤膜非常昂贵并具有别的缺点。另一方面，可以在净化工序的末期设置粒状介质过滤器例如砂滤器，增加被处理的水的纯度。在这种砂滤器中的沙子必须是干净的。在一些这种的过滤器中，通过在频繁的时间间隔对沙子进行反洗，使所述沙子清洁。为了避免终止净化过程，必须至少提供两个砂滤器，一个被使用，另一个被反洗。
如果使用美国专利US4,126,546和US4,197,201所介绍的连续操作类型的砂滤器，可以避免使用两个不同的、单独操作的砂滤器。在这种砂滤器中，在过滤器操作期间，对过滤层连续进行清洗。在这点上，将肮脏的沙子从过滤层中取走、清洗，将清洗后的沙子返回到过滤层上的干净的部分。用此方式，不必使过滤器停止工作而进行反洗。美国专利US4,246,102介绍了一种类似的连续操作砂滤器。在该专利中，在砂滤器内被处理之前，用化学药品对液体进行处理。
在这些专利的砂滤器中，将液体引入过滤层的底部。通过向下运动的过滤层，过滤向上发生。此时如美国专利US4,246,102所介绍的那样，砂滤器与被添加的化学药品一起操作，从而在过滤处理期间，发生沉淀/凝结和/或絮凝。来料中的大多数悬浮的固体在靠近送料高度处被分离，导致最肮脏的沙子位于过滤器的底部。通过一气升泵，过滤层保持缓慢地向下运动，所述气升泵从靠近过滤罐底部的位置将肮脏的沙子移走。在气升泵中，利用泵中的气泡的作用，沙子经历彻底的机械搅拌，从而脏物与沙粒分离。在靠近气升泵上部的洗砂机内，将被分离的脏物从沙子中冲洗掉，洗砂机围绕气升泵上部同心地设置。清洁的沙子返回过滤层的上部。排弃水连续地离开洗砂机并从砂滤器中被排放出去，同时滤出液作为溢流而离开砂滤器。
如美国专利US4,246,102所介绍的那样，与化学处理一起使用这种连续操作的砂滤器能够将在净化工序中保留的液体的体积减少到普通处理所需要的液体体积的十分之一。从而这个步骤所需要的面积被减少，加快了通过净化步骤的液体的速率。此外，与使用絮凝作用罐和沉淀池的普通技巧所获得的纯度相比，能够获得更高的纯度。更先进的是，连续地对微粒过滤介质进行清洗并使之返回过滤层，从而过滤介质可以接受一种相当脏的液体和/或包含相当多的沉淀物，而无须为了反洗目的而中断过滤层的操作。
为了进一步增加利用这种砂滤器所处理的水的纯度，两个连续操作的砂滤器可以串联操作，离开第一砂滤器的过滤液进入第二砂滤器。这种串联砂滤器已经在欧洲(例如在荷兰、丹麦和Lairg，苏格兰)成功地操作。然而这些过滤器的排弃物的数量和所述排弃物内的杂质的数量使得处置所述排弃物很困难并且成本高昂。
美国专利US5,843,308介绍了另一种污水管理系统的示例，其中，使用了美国专利US4,126,546、US4,197,201和US4,246,102所介绍类型的砂滤器。这个系统包括两个美国专利US4,126,546、US4,197,201所介绍类型的连续操作砂滤器，并使用美国专利US4,246,102所介绍的直接过滤类型。根据美国专利US5,843,308，砂滤器串联操作操作，以便消除或基本减少磷、病原体和原生动物(例如Cryptosporidium和贾第鞭毛虫)。与上述串联使用这种砂滤器的欧洲系统不同，第二砂滤器的排弃水返回到第一砂滤器的流入液内，仅仅第一砂滤器的排弃水被直接废弃。正是第二砂滤器的排弃物重新循环返回到第一砂滤器内，美国专利US5,843,308宣称利用众所周知的串联使用两个连续操作的砂滤器的操作方法，解决了分离上述污染物的问题。然而美国专利US5,843,308所介绍的系统没有实际提供一种串联砂滤器的操作方案，并且产生了新的和可能更严重的问题。在任何一个这种砂滤器中，来自被处理水的污染物被浓缩在要被废弃的排弃物中(可能大约在20倍左右)。从而，每个砂滤器的排弃物具有更高程度的污染物，事实上，排弃物内的污染物的浓缩度很高。鉴于这样的事实，即絮状物碎片很难从没有更新沉淀和/或絮凝作用的排弃物中分离，包含这种污染物的第二砂滤器的排弃物内部重新循环到第一砂滤器的入口导致浓缩后的污染物返回第一砂滤器。即随着它离开第二砂滤器，增加而不是减少了污染物留在处理后的水中的机会。此外美国专利US5,843,308介绍，在将絮凝剂添加到要被处理的水/污水中的位置的下游，来自第二砂滤器的排弃物再循环进入第一砂滤器。来自砂滤器的再循环排弃物不经历增强污染物在第一砂滤器中分离机会的重新的凝聚作用和/或絮凝作用。美国专利US5,843,308也介绍，优选的絮凝剂是聚铝硅酸硫酸盐(PASS)。然而这种类型的絮凝剂反应很快，立即发生絮凝作用，在将第二砂滤器的排弃物重新循环或重新引入第一砂滤器之前，在提供到第一砂滤器的要被处理的水/污水的凝聚作用和/或絮凝作用被完成。
通常在一种类似于美国专利US5,843,308所介绍的系统中，从两阶段分离设备分离出污染物，在第二阶段所分离的污染物返回第一阶段，增加了在实际生活操作条件下污染物的突破和增加的危险。事实上，美国专利US5,843,308所介绍系统的可靠性是这样的，即可能必须提供一包含两个附加的过滤步骤的安全系统，该安全系统与所述专利中所提议的那些系统串联，确保分离将是可靠的。
因此本发明的一个目的是提供一种新的和改进的用于水/污水处理的方法和设备。
本发明的另一个目的是提供一种新的和改进的用于水/污水处理的方法和设备，以便从被处理的水/污水中清除污染物，例如病原体、原生动物、磷和腐殖土，然后分离处理那些污染物。
本发明的另一个目的是提供一种新的和改进的用于水/污水处理的方法和设备，其中，从一对串联的连续操作的粒状介质过滤器例如砂滤器内的水/污水中分离出杂质/污染物，两个连续操作的粒状介质过滤器中的每个过滤器的排弃物被分离处理。
本发明的另一个目的是提供一种新的和改进的用于水/污水处理的方法和设备，以便从被处理的水/污水中清除污染物，然后利用重力分离或薄膜渗透或过滤或上述方式的组合，对那些污染物进行分离处理，以便生产具有所期望质量的处理后的水和一种包含杂质的浓缩物，所述浓缩物具有很小的体积，用于实际毁灭从水/污水中所排放的有害物质或使之无害。
发明概述根据本发明这些和许多别的目的，一种用于处理水或污水的处理系统包括两个连续操作的粒状介质过滤器，例如砂滤器，它们串联操作。第一和第二粒状介质过滤器可以具有不同类型和规格的过滤介质。此外，可以添加用于凝结作用和/或絮凝作用的化学药品，要处理的液体可以经历消毒处理和/或机械、生物和/或化学处理。要处理的水/污水作为一种流入液进入第一粒状介质过滤器。在第一粒状介质过滤器，对水/污水进行处理，从而产生处理、加工后的水/污水或流出物，从第一粒状介质过滤器的过滤层中分离的杂质作为第一排弃物从第一粒状介质过滤器中被排放。对第一粒状介质过滤器的流出物在第二连续操作的粒状介质过滤器中进行进一步地处理，从而第二粒状介质过滤器的流出物是净化的水，从第二粒状介质过滤器的过滤层中分离的杂质作为第二排弃物从第二粒状介质过滤器中被排放。为了减少第一和第二排弃物中的污染物，将分别从连续操作的第一和第二粒状介质过滤器中所排放的第一和第二排弃水引入一分离处理设备。在这种分离处理设备中，从在第一和第二串联粒状介质过滤器中处理的水/污水中所分离的污染物经历更新处理和/或分离处理，最终产生作为它的产品的满足质量标准的水和利用适当的卫生措施(例如杀菌)已经被脱水和/或加工的污泥。第一和第二排弃水的分离处理可能重力分离、薄膜渗透、两阶段或多阶段过滤或过滤或上述方式的组合。在此方面，可以对从第一和第二排弃水所形成的污泥进行处理，将这种有害物质转换成无害物质和/或利用适当的卫生措施(例如杀菌)对污泥进行脱水和加工。


图1是一个透视图，显示了现有技术的用于水/污水处理的连续操作的砂滤器，其中切除一部分外壳，从而可以看清楚砂滤器的操作；图2是一部分透视图和一部分简图，显示了本发明的水/污水处理系统，其包括两个图1所示类型的串联操作的砂滤器和一个用于处理来自两个砂滤器的排弃物的分离处理设备；图3是一个图2所示的水/污水处理系统的简图4是一个图2所示的设置有一附加的初级机械处理设备的水/污水处理系统的简图；图5是一个图2所示的设置有一附加的初级机械和生物处理设备的水/污水处理系统的简图；图6是一个图2所示的设置有一附加的初级机械、生物和化学处理设备的水/污水处理系统的简图；图7是一个图2所示的设置有两个分离处理设备的水/污水处理系统的简图；图8是一个图2所示的水/污水处理系统的简图，其中在分离处理后，处理后的液体返回水/污水处理系统的入口；图9是一个图4所示的水/污水处理系统的简图，其中在分离处理后，处理后的液体返回机械处理的上游；图10是一个图5所示的水/污水处理系统的简图，其中在分离处理后，处理后的液体返回机械或生物处理的上游；图11是一个显示了图6所示的水/污水处理系统的简图，其中在分离处理后，处理后的液体返回机械处理、生物处理或化学处理的上游；图12是一个图2所示的设置有附加的污泥处理设备的水/污水处理系统的简图；图13是一个图7所示的设置有附加的污泥处理设备的水/污水处理系统的简图；图14是一个图12所示的水/污水处理系统的简图，其中将来自附加的污泥处理设备的排弃物返回到水/污水处理系统的入口；图15是一个图13所示的水/污水处理系统的简图，其中将来自附加的污泥处理设备的排弃物返回到水/污水处理系统的入口。
优选实施例的介绍现在参考图1，图1介绍了一种现有技术的用于水/污水处理的连续操作的砂滤器30。这种砂滤器30是美国专利US4,126,546、US4,197,201和US4,246,102中所介绍的一种通用类型的砂滤器，本发明参考了这种介绍。如将在下文所介绍的那样，例如如图2所示，与图2中所示的水/污水处理系统相关，两个这种类型的砂滤器30与一分离设备串联在一起操作，用附图标记100表示图2中所显示的水/污水处理系统，该系统具体表示本发明。
砂滤器30包括一外壳或罐32，其具有一通常是圆柱形的从顶端36延伸到漏斗型底部38的外壁34。罐32被一支柱装置40所支撑，从而罐32可以如图1所示垂直地设置，支柱装置40从外壁34向下延伸并围绕漏斗型底部38。砂滤器30包括一入口42和一出口44和46。如箭头48所示，将未处理的水/污水通过入口42引入砂滤器30的罐32内。如箭头50所示，将处理后的水/污水从出口44排出，如箭头52所示，将来自砂滤器30的排弃物从出口46排出。
将要被处理的(流入液)水/污水通过入口42引入并沿箭头48所示方向流入入口42。流入液从入口42流过引入管或输送管54，其包括一倾斜分布的输送管56和一垂直分布的输送管58，所述输送管58围绕中央垂直立管60同心地延伸。流入液通过输送管54到达分配出檐62(在图1所示的砂滤器30中，仅显示了6个分配出檐62，但是砂滤器30通常包括8个这种围绕立管60均匀分布的分配出檐62)，在靠近壁34的底部64并刚刚高于或通过漏斗型罩66的位置，所述分配出檐62从立管60径向延伸。如箭头68所示，流入液从分配出檐62的底部进入罐32。砂层70包括过滤介质，在罐32中，过滤介质从底部漏斗部分38装填到附图标记72所示的高度。流入液从分配出檐62底部的流出阻止过滤介质直接与分配出檐62内的出口接触。利用这种布置，减少了靠近出口的过滤介质堵塞分配出檐62内的出口的危险。箭头68显示，流入液将在罐32内上升，从而流过砂层70。
从分配出檐62排出的流入液向上通过砂层70，随着过滤介质如箭头74所示在罐32内缓慢地向下运动，发生过滤。将分配出檐62设置在过滤层70的下部具有这样的优点，即流入液中的多数悬浮固体将在分配出檐62所在高度被分离。因而，过滤介质的最肮脏部分连续地向下运动，不再参与过滤过程，直到其被清洁为止。
在立管60内延伸的气升泵76导致过滤介质在砂层70内向下的缓慢的运动。通过向下延伸穿过立管60的气体供应管(图中未示)，将压缩空气提供到靠近立管60底部的气升泵76的76A处的气体提升腔。从76A处的气体腔将压缩空气引入气升泵76。在操作期间，气升泵76包含液体、气体和粒状过滤介质的混合物。与周围的导致混合物在气升泵76内上升的液体相比，液体、气体和粒状过滤介质的混合物具有较低的密度。由于这种混合物在气升泵76内上升，靠近在罐32漏斗型底部38的砂层70底部的过滤介质和液体将如箭头78所示流过延伸出立管60底部的气升泵76的入口80。通过使入口80靠近罐32的底部，最脏的过滤介质倾向于流进气升泵76并在气升泵76内向上运动。
由于最脏的过滤介质(沙子)在气升泵76内向上运动，利用气升泵76内的气泡运动，沙子经历彻底的机械搅拌，使脏物与沙子颗粒分离。气升泵76内气泡运动所产生的机械搅拌和湍流如此之强，因而一些微生物被这种运动杀死。为了进一步清洁沙粒，将沙子在靠近立管60顶部并围绕气升泵76同心放置的洗涤器80内进行清洗。在洗涤器80内清洗后的沙子返回砂层70的顶部，相反，来自洗涤器80的排弃物从洗涤器80流入排放管84，从而如箭头52所示从出口46排出。另一方面，处理后的水或过滤流作为靠近罐32顶部36的溢流并作为流出物如箭头50所示从出口44排出。
如上所述，为了获得比一台砂滤器30更高的净化/过滤程度，图1所示砂滤器30类型的砂滤器已经被串联使用。然而如果在图2所示的本发明的水/污水处理系统100中使用砂滤器30类型的砂滤器，可以获得更高的净化/过滤程度。水/污水处理系统100包括一第一砂滤器30A和一第二砂滤器30B和一分离处理设备102，每个砂滤器都基本上与图1所示的砂滤器30相同。在图2所示的水/污水处理系统100中显示了两个砂滤器30A和30B，但是应该理解的是在本发明中可以使用任何适当类型的粒状介质过滤器替代砂滤器30A和30B中的一个或两个。鉴于砂滤器30A和30B基本上与过滤器30相同，对于砂滤器30A和30B中与砂滤器30相同的元件，使用相同的附图标记表示，除了分别将字母“A”和“B”加到那些附图标记上之外。为了简化目的，砂滤器30A和30B中所有元件的附图标记没有包括在图2中，但是图2显示了那些在下文中将要涉及的附图标记。
在水/污水处理系统100内，将要被处理的水/污水作为流入液通过引入管103和入口42A如箭头48A所示引入第一砂滤器30A。采用与在砂滤器30内处理水/污水的方式相同的方式，在砂滤器30A内对流入液进行处理。从而产生了第一处理、加工后的水/污水或流出物和包含从砂层70A中分离出的杂质的第一排弃物。这种第一流出物通过出口44A排入箭头50A所示的连接管104。连接管104将出口44A连接到第二砂滤器30B的入口42B上。从而砂滤器30A所排出的第一流出物流经连接管104并作为第二砂滤器30B的第二流入液如箭头48B所示流进入口42B。另一方面，来自第一砂滤器30A的第一排弃物从出口46A如箭头52A所示排入排弃管106。排弃管106与分离处理设备102的引入管108相通，从而，来自第一砂滤器30A的第一排弃物流入分离处理设备102。
采用与在砂滤器30内处理水/污水的方式相同的方式，在第二砂滤器30B内对流进第二砂滤器30B入口42B的第二流入液进行处理。从而产生了第二处理、加工后的水/污水或流出物和包含从第二砂滤器30B的砂层70B中分离出的杂质的第二排弃物。这种第二流出物如箭头50B所示通过出口44B排入输出管110，因而，如果第一流入液来自地表水，净化后的通过输出管110而排出的液体可以被饮用，如果第一流入液来自市政污水处理装置，则净化后的通过输出管110而排出的液体可以用于工业用途或灌溉目的。另一方面，来自第二砂滤器30B的第二排弃物从出口46B如箭头52B所示排入排弃管112。排弃管112与分离处理设备102的引入管108相通，从而，来自第二砂滤器30B的第二排弃物也与来自第一砂滤器30A的第一排弃物一起流入分离处理设备102。
图2所示的砂滤器30A和30B作为独立单元分别被支撑在立柱装置40A和40B上。另一种方式是，30A和30B可以是在一个过滤器例如设置多个过滤器模块的混凝土贮罐内的多个模块。此外，图2所示的砂滤器30A和30B的高度彼此不同，第二砂滤器30B的高度略小于第一砂滤器30A的高度，从而随着来自第一砂滤器30A的流出物离开出口44A，它将通过管104到达入口42B。出口44A和入口42B的高度差别消除了用泵抽吸出口44A和入口42B之间的管104内的流出物并使它进入第二砂滤器30B内的必要。另一方面，砂滤器30A和30B可以是同一种尺寸规格，但是砂滤器30A所处位置比砂滤器30B所处位置高。
第一砂滤器30A和第二砂滤器30B的过滤层70A和70B可以具有不同的深度，可以具有不同类型或尺寸的过滤介质。事实上可以独立地选择两个砂滤器30A和30B所使用的过滤介质。例如过滤层70A和70B内的过滤介质可以是石英砂。过滤层70A和70B可以使用相同或不同颗粒尺寸的沙子(例如，第一砂滤器30A内的过滤介质的尺寸可以大于第二砂滤器30B内的过滤介质的尺寸)和可以具有相同或不同的密度(例如，第一砂滤器30A内的过滤介质的密度可以小于第二砂滤器30B内的过滤介质的密度)。另一方面，第一砂滤器30A内的过滤介质可以是石英砂，第二砂滤器30B内的过滤介质可以是石榴石。此外将在下文介绍，在第一流入液进入第一砂滤器30A的入口42A之前，可以对第一流入液进行机械处理，在第一流入液进入第一砂滤器30A的入口42A之前，将凝结作用/絮凝作用的化学药品添加到所述第一流入液内；和/或在第一流入液进入第一砂滤器30A的入口42A之前，可以对第一流入液进行生物处理。
如上所述，通过输入管108，将来自第一砂滤器30A和第二砂滤器30B的第一和第二排弃物引进分离处理设备102，在分离处理设备102内对第一和第二排弃物进行处理，从而确保在第一和第二串联的砂滤器30A和30B内被处理的水/污水中所分离的污染物经历更新处理和/或分离处理，作为所述处理的产物，最终产生满足质量标准的清洁后的水和可以利用适当的卫生措施(杀菌)而被脱水和/或处理的污泥。在这方面，在分离处理设备102内所产生的清洁后的水如箭头116所示被排放到输出管114内，同时如箭头120所示，将污泥排放到排弃管118内。
用于第一和第二排弃水的分离处理设备102可以包括重力分离、薄膜过滤、两阶段或多阶段过滤或上述任何方式的组合。根据这样的原则选择具体的处理方式，即确保处理后的水符合排放或作为液体而使用的质量。具体地说，处理需要确保将在输出管114处产生的液体所达到的质量标准与在砂滤器30B的输出管110处所产生的作为第二流出物的处理后的液体的质量标准相同。另一方面，结合图9～11将在下文讨论，在输出管114被排放的液体可以具有这样的质量，即所述液体可以返回与流经输入管103而进入第一砂滤器30A的流入液一起进行处理，而不必达到通过输出管110从第二砂滤器30B中排出的流出物的质量(纯度)。
在分离处理设备102内的分离处理也导致高浓缩度的排弃物从排弃管118内被排放。排弃物具有足够低的体积，从而可以用实际可行的方式毁灭从第一和第二砂滤器30A和30B分离的任何有害的物质或使之无害。换句话说，从排弃管118排放的排弃物的体积明显小于由于在砂滤器30A和30B内进行水/污水处理而分别从出口46A和46B所排放的第一和第二排弃物的体积。
如上所述，可以在分离处理设备102内对第一和第二排弃物进行重力分离。这种重力分离可以是沉积作用、稠密沉淀或增强分离(例如水力旋流器或离心分离机)中的一种。另一方面，可以在分离处理设备内102使用过滤。在此情况下，利用适合的过滤介质例如一种微粒或纺织品类型的过滤介质(例如过滤器芯子)，对第一和第二排弃物进行过滤。当在分离处理设备102内对第一和第二排弃物进行薄膜过滤时，可以使用微量过滤法、毫微过滤(nanofiltration)、超滤作用或通过有机或无机介质进行逆渗透。
现在参考图3，图3示意性显示了水/污水处理系统100。水/污水处理系统100包括串联操作的砂滤器30A和30B。如图所示，第一流入液如箭头130所示流入第一砂滤器30A。第一砂滤器30A所产生的处理后的第一流出物从第一砂滤器30A流出并作为第二流入液如箭头132所示流入第二砂滤器30B。第二砂滤器30B所产生的处理后的第二流出物如箭头134所示从第二砂滤器30B中流出。另一方面，分别从第一和第二砂滤器30A和30B排放的第一和第二排弃物如箭头136、138和140所示分别流向分离处理设备102。一旦来自第一和第二砂滤器30A和30B的第一和第二排弃物在分离处理设备102内处理之后，分离处理设备102内所产生的清洁后的水如箭头142所示从分离处理设备102内流出，同时如箭头144所示，将污泥从处理设备102内排出。
图4～6示意性显示了可以与水/污水处理系统100结合使用的附加工序。在图4中，在第一流入液如箭头130所示流进第一砂滤器30A之前，对第一流入液进行机械处理。如图4所示，在第一流入液流进第一砂滤器30A之前，如箭头148所示，第一流入液流入机械处理设备146。机械处理设备146可以是一种分沙器和/或某些类型的筛网和/或一种沉淀设备。在机械处理设备146和第一砂滤器30A之间，可以对第一流入液进行生物处理。如图5所示，在第一流入液流进第一砂滤器30A之前，在机械处理设备146内处理之后，第一流入液如箭头152所示流入一生物处理设备150。此外，在流进第一砂滤器30A之前，可以对第一流入液进行化学处理。在此方面，图6示意性显示，当第一流入液如箭头1 56所示流出生物处理设备之后，化学处理设备154可以接收第一流入液。
除了利用水/污水处理系统100的砂滤器30A和30B对水/污水进行处理之外，可以将消毒化学药品添加到流进和流出砂滤器30A和30B和分离处理设备102的液体内。可以在图3中的位置D1、D2、D3、D4、D5或D6中任一个位置上进行消毒。可以在D1、D2、D3、D4、D5或D6中任一个位置上单独进行消毒或与一个或多个别的位置联合消毒(消毒位置的任何结合都是可能的)。当将附加的机械、生物和/或化学处理设备设置在水/污水处理系统100的上游时，例如可以在图4所示的D7位置、图5所示的D8和D9位置、图6所示的D10、D11和D12位置处进行消毒。事实上，可以在所示的一个或多个位置处进行消毒。可以利用任何类型的消毒方式实现消毒，但是可以使用氯或氯化合物、臭氧或氧化合物和/或紫外光灯进行消毒。
为了帮助水/污水处理系统100的过滤过程，可以将凝结作用和/或絮凝作用化学药品添加到在水/污水处理系统100内要被处理的水/污水中。再次参考图3，在位置C1、C2、C3和C4处可以添加凝结作用和/或絮凝作用化学药品。可以单独在位置C1、C2、C3和C4中任一个位置处添加这种化学药品或与一个或多个别的位置结合添加。事实上，任何化学药品添加位置的组合都是可能的。当将附加的机械、生物和/或化学处理设备设置在水/污水处理系统100的上游时，也可以添加凝结作用和/或絮凝作用化学药品。此时，图4中的位置C5、图5中的位置C6和C7、图6中的位置C8、C9和C10表示另外的位置，即可以将化学药品添加到要在水/污水处理系统100中处理的水/污水中的位置。事实上，这种化学药品的添加可以在所示的一个或多个位置上进行。此外，无论在哪个添加位置添加凝结作用和/或絮凝作用化学药品之前，可以将PH调整化学药品添加到液体中。
如上所述，来自砂滤器30A和30B的第一和第二排弃物可以在分离处理设备102内经历重力分离、过滤、薄膜渗透或两阶段或多阶段过滤。另一种方案是，利用上述不同方法的组合，对第一和第二排弃物进行处理。对此，图7显示了这种组合的处理。如图7所示，分离处理设备102被分成处理设备102A和处理设备102B。如箭头136、138和140所示，从砂滤器30A和30B流出的第一和第二排弃物进入处理设备102A，并经历重力分离、过滤、两阶段或多阶段过滤或薄膜渗透。如箭头158所示，将在处理设备102A内所产生的污泥从处理设备102A中排出。另一方面，处理设备102A内所产生的清洁后的水如箭头160所示从处理设备102A流到处理设备102B。在处理设备102B内，利用薄膜渗透或两阶段或多阶段过滤或过滤，对所述清洁后的水进行进一步地处理。来自处理设备102B的清洁后的水如箭头162所示流出处理设备102B。另一方面，处理设备102B内所产生的污泥如箭头164所示返回处理设备102A，从而在处理设备102A和处理设备102B内对其进行进一步地处理，另一种方式是采用相同的方式，即如箭头158所示，将污泥从处理设备102A排出。
图8～11对应于图3～6，区别在于，在图8～11所示的每个系统中，在分离处理设备102中处理后的液体返回处理系统100的砂滤器30A的入口，从而，对液体进行进一步地处理。在图8所示的系统中，从分离处理设备102所排放的清洁后的液体如箭头168所示流向30A的入口。来自分离处理设备102的清洁后的液体与流入液一起流入砂滤器30A。从而，来自分离处理设备102的清洁后的液体在水/污水处理系统100中被进一步地处理。与将来自处理设备102的清洁后的液体的重新引入有关，图8还表示清洁后的液体在位置C的上游与砂滤器30A的流入液混合，在所述位置C处，可以将凝结作用和/或絮凝作用化学药品添加到如箭头130所示流入砂滤器30A的流入液内。
在图9～11所示的系统中，同样使分离处理设备102所排放的清洁后的液体返回到系统100内对其进行进一步处理。如图9所示，系统包括一机械处理设备146，在流入液进入水/污水处理系统100之前，流入液经过所述机械处理设备146并在其内经历处理。从分离处理设备102流出的清洁后的液体如箭头170所示返回到机械处理设备146的上游，在该位置，流入液如箭头148所示流入机械处理设备146。在图10所示的系统中，在流入液进入水/污水处理系统100之前，流入液经过所述机械处理设备146和生物处理设备150并在这些设备内被处理。如箭头172、174和176所示，分离处理设备102所排放的清洁后的液体返回到机械处理设备146(如箭头176所示，表示清洁后的液体可以与如箭头148所示的将流进机械处理设备146的流入液混合)的上游或生物处理设备150的上游(如箭头174所示，表示清洁后的液体可以与如箭头152所示的将流进生物处理设备150的流入液混合)。在图11所示系统中，在流入液进入水/污水处理系统100之前，流入液经过所述机械处理设备146、生物处理设备150和化学处理设备152并在这些设备内被处理。如箭头174、176和177所示，分离处理设备102所排放的清洁后的液体返回到机械处理设备146(如箭头176所示，表示清洁后的液体可以与如箭头148所示的将流进机械处理设备146的流入液混合)的上游、生物处理设备150的上游(如箭头174所示，表示清洁后的液体可以与如箭头152所示的将流进生物处理设备150的流入液混合)或化学处理设备154的上游(如箭头177所示，表示清洁后的液体可以与如箭头156所示的将流进化学处理设备154的流入液混合)。
在图9～11所示系统中，与上文所介绍的图3～6所示系统相关，可以在不同的位置用不同的组合添加化学药品和/或消毒，此时在添加化学药品和/或消毒的上游，将清洁后的液体引入系统100。
与上文图3所述相结合，分离处理设备102的一种排放物是污泥，如箭头144所示，所述污泥从分离处理设备102中排出。可以在图12所示的污泥处理设备178中对所排放的污泥进行进一步的处理。在污泥处理设备178中，随着污泥如箭头180所示从污泥处理设备178中被排出，污泥被稠化和/或脱水。流进污泥处理设备178中的一定数量的污泥作为排弃水被排放。如图12的箭头181所示，这种排弃水可以返回到第一和第二排弃物如箭头140所示进入分离处理设备102的位置。采用相同的方式，也可以对图7所示系统的分离处理设备102A和102B内所产生的污泥进行进一步处理。对此，将图13所示的污泥处理设备182和图7所示的系统结合。分离处理设备102A所排放的污泥被引入到污泥处理设备182内，并在污泥处理设备182内被稠化和脱水。如箭头184所示，被稠化和脱水的污泥从污泥处理设备182内被排放。流进污泥处理设备182中的一定数量的污泥作为排弃水被排放。如图13的箭头185所示，这种排弃水可以返回到第一和第二排弃物如箭头140所示进入分离处理设备102A的位置。
在图12所示系统中，流进污泥处理设备178中的一定数量的污泥作为排弃水被排放，并如图12的箭头181所示，这种排弃水与第一和第二排弃物混合。如图14所示，来自污泥处理设备178的排弃水可以返回到被引入水/污水处理系统100的砂滤器30A中的流入液内(如箭头130所示)。同样图13所示系统的污泥处理设备182内所产生的排弃水如箭头185所示与第一和第二排弃物混合。另一种情况是，来自污泥处理设备182的排弃水可以返回到被引入水/污水处理系统100的砂滤器30A中的流入液内。对此参考图15。如图15所示，排弃水如箭头188所示从污泥处理设备182中被排放。在图15中如箭头188所示，污泥处理设备182的排弃水返回到被引入水/污水处理系统100的砂滤器30A中的流入液内(如箭头130所示)。应该指出的是，图14中箭头186所示和图15中箭头188所示的排弃水将返回到上游，即将化学药品添加到流进砂滤器30A(如箭头130所示)的流入液内和或对流进砂滤器30A的流入液进行消毒的位置的上游。
在上述水/污水处理系统100中，也可以进行与该系统相关的别的处理，例如机械处理、生物处理、化学处理、过滤(包括重力、薄膜、两阶段和多阶段过滤)和消毒。有关这些处理的信息可以参考(1)市政污水处理厂的设计，卷I1～12章和卷II13～20章，WEF实践手册(Manual of Practice)No.8，美国土木工程师协会关于技术实践的手册和报告No.76，1992和(2)Tchobanoglous and Burton，污水机械-处理，配置和重新使用，Metcalf & Eddy，Inc.，第三版。本发明参考了这些信息。
以上已对本发明作了十分详细的描述，所以阅读和理解了本说明书后，对本领域技术人员来说，本发明的各种改变和修改将变得明显。所以一切如此改动和修正也包括在此发明中，因此它们在的保护范围内。
权利要求
1.一种处理其内具有杂质的液体例如水或污水的方法包括将所述液体作为第一流入液输送到第一串联的连续操作的粒状介质过滤器；在所述第一粒状介质过滤器内处理所述第一流入液，产生第一流出物和第一排弃物；将所述第一流出物作为第二流入液输送到第二串联的连续操作的粒状介质过滤器；在所述第二粒状介质过滤器内处理所述第二流入液，产生第二流出物和第二排弃物；对所述第一和第二排弃物进行处理，从所述第一和第二排弃物中产生具有所期望质量的处理后的液体和包含杂质的浓缩物，所述浓缩物具有充分低的体积，从而可以用一种实用方式销毁所述杂质或使之无害。
2.一种根据权利要求1所述方法，其特征在于所述第一和第二粒状介质过滤器中的每一个是连续向上流动的粒状介质过滤器。
3.一种根据权利要求1所述方法，其特征在于在所述第一和第二粒状介质过滤器中，使用沙子作为过滤介质。
4.一种根据权利要求1所述方法，其特征在于在所述第一粒状介质过滤器中所使用的过滤介质的密度比在所述第二粒状介质过滤器中所使用的过滤介质的密度低。
5.一种根据权利要求1所述方法，其特征在于在所述第一粒状介质过滤器中，使用沙子作为过滤介质，在所述第二粒状介质过滤器中，使用石榴石(garnet)作为过滤介质。
6.一种根据权利要求1所述方法，其特征在于在所述第一和第二粒状介质过滤器中，使用微粒过滤介质，在所述第一粒状介质过滤器中的微粒过滤介质的粒子尺寸大于在所述第二粒状介质过滤器中的微粒过滤介质的粒子尺寸。
7.一种根据权利要求1所述方法，其特征在于在液体进入所述第一粒状介质过滤器之前，对要被处理的液体进行消毒，在液体进入所述第二粒状介质过滤器之前，对液体进行消毒，在处理排弃物之前，对排弃物进行消毒，随着液体从所述第二粒状介质过滤器中被排出，对所述液体进行消毒和/或对所述处理后的液体进行消毒，和/或在所述浓缩物被处理之后，对浓缩物进行消毒。
8.一种根据权利要求7所述方法，其特征在于使用氯气或氯化合物、臭氧或氧化合物和/或紫外光灯进行消毒。
9.一种根据权利要求1所述方法，其特征在于在将所述第一流入液输送到所述第一粒状介质过滤器之前，将凝结作用和/或絮凝作用化学药品添加到所述第一流入液内，和/或在将所述第二流入液输送到所述第二粒状介质过滤器之前，将凝结作用和/或絮凝作用化学药品添加到所述第二流入液内。
10.一种根据权利要求1所述方法，其特征在于在输送要被处理的所述第一排弃物之前，将凝结作用和/或絮凝作用化学药品添加到所述第一排弃物内，和/或在输送要被处理的所述第二排弃物之前，将凝结作用和/或絮凝作用化学药品添加到所述第二排弃物内。
11.一种根据权利要求1所述方法，其特征在于利用重力分离、过滤、两阶段或多阶段过滤和/或薄膜渗透作用，对所述第一和第二排弃物进行处理。
12.一种根据权利要求11所述方法，其特征在于来自重力分离的排放物经历薄膜渗透、两阶段过滤或多阶段过滤。
13.一种根据权利要求11所述方法，其特征在于对过滤后的排放物进行薄膜渗透。
14.一种根据权利要求1所述方法，其特征在于在所述第一流入液进入所述第一粒状介质过滤器之前，将处理后的液体输送到第一流入液内。
15.一种根据权利要求14所述方法，其特征在于在所述第一流入液被输送到所述第一粒状介质过滤器之前，将凝结作用和/或絮凝作用化学药品添加到所述第一流入液内，在添加所述凝结作用和/或絮凝作用化学药品之前，将所述处理后的液体输送到所述第一流入液内。
16.一种根据权利要求1所述方法，其特征在于对所述处理所产生的污泥进行进一步地处理，从而所述污泥被稠化和/或脱水。
17.一种根据权利要求16所述方法，其特征在于在所述第一和第二排弃物被进一步处理之前，从所述被进一步处理的污泥中所排出的污泥排弃物与所述第一和第二排弃物结合。
18.一种根据权利要求16所述方法，其特征在于在所述第一流入液进入所述第一粒状介质过滤器之前，从所述被进一步处理的污泥中所排出的污泥排弃物被输送到所述第一流入液内。
19.一种根据权利要求18所述方法，其特征在于在所述第一流入液被输送到所述第一粒状介质过滤器之前，将凝结作用和/或絮凝作用化学药品添加到所述第一流入液内，在添加所述凝结作用和/或絮凝作用化学药品之前，将所述污泥排弃物输送到所述第一流入液内。
20.一种根据权利要求1所述方法，其特征在于对所述浓缩物进行处理，消灭所述浓缩物内的病原体。
21.一种水或污水处理系统包括一第一串联连续操作的粒状介质过滤器，具有一入口，用于接收要在过滤器内进行处理的第一流入液，从而产生从第一出口流出的第一流出物和从第一排弃口排放的第一排弃物；一第二串联连续操作的粒状介质过滤器，具有连接到所述第一出口的第二入口，从而所述第一流出物作为要处理的第二流入液而被所述第二粒状介质过滤器所接收，从而产生从第二出口流出的第二流出物和从第二排弃口排放的第二排弃物；一分离处理设备，具有一连接到所述第一和第二排弃口的入口，用于处理所述第一和第二排弃物，从所述第一和第二排弃物产生具有所期望质量的处理后的液体和包含杂质的浓缩物，所述浓缩物具有足够低的体积，从而可以用一种实用方式销毁所述杂质或使之无害。
22.一种根据权利要求21所述系统，其特征在于所述第一和第二粒状介质过滤器中的每一个是连续向上流动的粒状介质过滤器。
23.一种根据权利要求21所述系统，其特征在于在所述第一和第二粒状介质过滤器中，使用沙子作为过滤介质。
24.一种根据权利要求21所述系统，其特征在于在所述第一粒状介质过滤器中，使用沙子作为过滤介质，在所述第二粒状介质过滤器中，使用石榴石作为过滤介质。
25.一种根据权利要求21所述系统，其特征在于在所述第一粒状介质过滤器中所使用的过滤介质的密度比在所述第二粒状介质过滤器中所使用的过滤介质的密度低。
26.一种根据权利要求21所述系统，其特征在于在所述第一和第二粒状介质过滤器中，使用微粒过滤介质，在所述第一粒状介质过滤器中的微粒过滤介质的粒子尺寸大于在所述第二粒状介质过滤器中的微粒过滤介质的粒子尺寸。
27.一种根据权利要求21所述系统，其特征在于从所述分离处理设备中产生污泥，包括一连接到所述分离处理设备的污泥处理设备，在所述污泥处理设备中，所述污泥被稠化或脱水。
28.一种根据权利要求27所述系统，其特征在于在所述第一和第二排弃物进入所述分离处理设备之前，从所述污泥处理设备中所产生的污泥排弃物被输送到所述第一和第二排弃物。
29.一种根据权利要求27所述系统，其特征在于在所述第一流入液进入所述第一粒状介质过滤器之前，从所述污泥处理设备中所排出的污泥排弃物被输送到所述第一流入液内。
30.一种根据权利要求29所述系统，其特征在于包括在所述第一流入液被输送到所述第一粒状介质过滤器之前将凝结作用和/或絮凝作用化学药品添加到所述第一流入液内的手段，在添加所述凝结作用和/或絮凝作用化学药品之前，将所述污泥排弃物输送到所述第一流入液内。
31.一种根据权利要求21所述系统，其特征在于包括消毒手段，在所述第一流入液进入所述第一粒状过滤器之前，对所述第一流入液进行消毒，在所述第二流入液进入所述第二粒状过滤器之前，对所述第二流入液进行消毒，在所述第一和第二排弃物在所述分离处理设备内被处理之前，对第一和第二排弃物进行消毒，当所述第二流出物从所述第二粒状介质过滤器中流出时，对所述第二流出物进行消毒，和/或对所述处理后的液体进行消毒，和/或在所述浓缩物在所述分离处理设备内被处理之后对所述浓缩物进行消毒。
32.一种根据权利要求31所述系统，其特征在于所述消毒手段包括使用氯气或氯化合物、臭氧或氧化合物和/或紫外光灯进行消毒。
33.一种根据权利要求21所述系统，其特征在于包括在将所述第一流入液输送到所述第一粒状介质过滤器之前将凝结作用和/或絮凝作用化学药品添加到所述第一流入液内的手段，和/或在将所述第二流入液输送到所述第二粒状介质过滤器之前将凝结作用和/或絮凝作用化学药品添加到所述第二流入液内的手段。
34.一种根据权利要求21所述系统，其特征在于包括在将所述第一排弃物输送到所述分离处理设备之前将凝结作用和/或絮凝作用化学药品添加到所述第一排弃物内的手段，和/或在将所述第二排弃物输送到所述分离处理设备之前将凝结作用和/或絮凝作用化学药品添加到所述第二排弃物内的手段。
35.一种根据权利要求21所述系统，其特征在于所述分离处理设备是重力分离装置、过滤装置、两阶段或多阶段过滤装置和/或薄膜渗透装置。
36.一种根据权利要求35所述系统，其特征在于将重力分离装置的排放物输送到一薄膜渗透装置、一两阶段或多阶段过滤装置或一过滤装置。
37.一种根据权利要求35所述系统，其特征在于将过滤装置的排放物输送到一薄膜渗透装置。
38.一种根据权利要求21所述系统，其特征在于在所述第一流入液进入所述第一粒状介质过滤器之前，将所述处理后的液体与所述第一流入液混合。
39.一种根据权利要求38所述系统，其特征在于包括在将所述第一流入液输送到所述第一粒状介质过滤器之前将凝结作用和/或絮凝作用化学药品添加到所述第一流入液内的手段，其中在添加所述凝结作用和/或絮凝作用化学药品之前，将所述处理后的液体与所述第一流入液混合。
40.一种根据权利要求21所述系统，其特征在于包括消灭所述浓缩物内的病菌的手段。
41.一种处理其内具有杂质的液体例如水或污水的方法包括将所述液体作为第一流入液输送到第一串联的连续操作的粒状介质过滤器；在所述第一粒状介质过滤器内处理所述第一流入液，产生第一流出物和第一排弃物；将所述第一流出物作为第二流入液输送到第二串联的连续操作的粒状介质过滤器；在所述第二粒状介质过滤器内处理所述第二流入液，产生第二流出物和第二排弃物；至少对所述第一和第二排弃物进行一种处理，从而产生具有所期望质量的处理后的液体和包含杂质的浓缩物，所述浓缩物具有充分低的体积，从而可以用一种实用方式销毁所述杂质或使之无害。
42.一种根据权利要求41所述方法，其特征在于在所述第一流入液进入所述第一粒状介质过滤器内之前，将所述处理后的液体输送到所述第一流入液内。
43.一种根据权利要求42所述方法，其特征在于在将所述第一流入液输送到所述第一粒状介质过滤器之前，将凝结作用和/或絮凝作用化学药品添加到所述第一流入液内，在添加所述凝结作用和/或絮凝作用化学药品之前，将所述处理后的液体输送到所述第一流入液内。
全文摘要
一种用于处理水/污水的系统包括两个连续操作的粒状介质过滤器,所述两个过滤器串联操作。将要处理的水/污水作为流入液引入第一粒状介质过滤器并在其内进行处理。产生处理、加工后的水/污水或流出物,同时产生包含从第一粒状介质过滤器的粒状介质过滤层中所分离的杂质的第一排弃物,将它们从第一粒状介质过滤器中排出。在第二连续操作的粒状介质过滤器内对来自第一粒状介质过滤器的流出物进行进一步地过滤,从而第二粒状介质过滤器的流出物是净化的水,来自第二粒状介质过滤器的第二排弃物包含从第二粒状介质过滤器的粒状介质过滤层中所分离的杂质。为了减少第一和第二排弃物内的污染物,利用重力分离、薄膜渗透作用、两阶段或多阶段过滤或过滤或上述方式的组合,对分别从第一和第二连续操作的粒状介质过滤器所排放的第一和第二排弃水进行分离处理,从而产生满足质量标准的清洁的水和污泥,利用适当的卫生手段,对所述污泥进行消毒和/或脱水和处理。此外,可以添加用于凝结作用和/或絮凝作用的化学药品。要处理的液体可以经历消毒处理和/或机械、生物和/或化学处理。
文档编号C02F1/00GK1380835SQ01800995
公开日2002年11月20日 申请日期2001年4月18日 优先权日2000年4月18日
发明者汉斯·F·拉松 申请人:水联股份公司