[发明专利]利用脉冲放电处理废污泥的废水处理装备及方法

说明书

描述了用于处理废水污泥或其他废水流体的废水装备和方法。废水装备利用放电系统，所述放电系统被配置成用于接收废水流体，并且通过所接收的废水流体产生瞬态电压和电弧电流脉冲以在废水流体内产生伴随有高电场、强烈的热和光辐射的电液冲击波。

发明领域

本发明涉及用于处理具有高细菌和/或有机含量的液体、污泥或其他废水流体例如城市废污泥、农业废污泥、家畜废污泥、工业废污泥、废活性污泥(waste activatedsludge)以及其他的系统和方法，并且更具体地涉及用于通过使用高能量放电处理废水流体的废水处理装备(wastewater treatment plant)和方法。

发明背景

在包括废水、废水污泥和废活性污泥的废水流体中发现的有害材料和病原体如果保持未处理，则可以对环境和对人类健康构成重大风险。因此，废水流体的各种有机的、无机的、化学的和微生物的组分必须在废物可能被排放到环境中之前被处理。这样的废水流体的实例包括工业废污泥、城市废水、化学加工流出物、造纸厂流出物、家畜废物等。这些废水流体的处理通常在废水处理装备(WWTP)中进行。

参考图1，图示出了在现有技术废水处理装备(WWTP)100中处理城市废水流体的示意图。废水流体可以首先流入到预处理站102中。预处理站102可以包括一个或更多个筛网(未示出)，所述筛网例如可以是大金属格栅，所述大金属格栅防止废水流体流中较大的物体(垃圾、砂砾、沙子等)进一步通过下游。

在废水流体流穿过预处理站102后，废水流入物进入WWTP 100的初级沉降澄清器103，在该初级沉降澄清器103中原污泥(也被称为初级污泥(PS))经由絮凝、沉降和其他初级沉降技术从废水中分离。

从初级澄清器103中排出的剩余废水部分(从初级污泥中分离的)仍含有相对高浓度的悬浮的生物固体和溶解的生物废物、硝酸盐、磷酸盐等。该废水部分，也被称为初级流出物，被引导至一个或更多个曝气池104，其中需氧微生物在泵送到曝气池104中的空气的存在下处理废水以产生经曝气的废水流出物。

应该注意的是，一些WWTP放弃了预处理站102上和初级沉降澄清器103上的处理阶段，并且废水流体流以其整体被转移至一个或更多个曝气池104。曝气池104中细菌的作用是减少磷酸盐、硝酸盐和溶解的或悬浮的生物废物。

离开曝气池104的经曝气的废水流出物被称为活性污泥(AS)。AS被转移至二级沉降澄清器105，在二级沉降澄清器105中可以发生进一步沉降。离开二级澄清器105的废水流体具有两个部分，例如含有较高百分比的生物固体(微生物物质)的部分和含有较低百分比的生物固体的部分。

离开二级澄清器105并含有较高百分比的生物固体的废水流体部分被称为废活性污泥(WAS)或被称为二级污泥。一些二级污泥通常被返回至曝气池104以帮助保持需氧生物降解过程。这种二级污泥被称为回流活性污泥(return activated sludge)(RAS)。

来自二级澄清器105的WAS和来自初级澄清器103的初级污泥(原污泥)被运输至厌氧消化器106。

当需要时，来自二级澄清器105的废活性污泥和来自初级澄清器103的初级污泥可以相应地穿过初级浓缩器107和二级浓缩器108，其中可以从WAS中去除进入水(accesswater)以增加固体含量。例如，可以通过添加化学品，例如与三价铁或石灰结合的聚合物来去除进入水。同样，这样的动作例如应变、漂浮、或重力沉降也可以被用于去除进入水。

浓缩的初级污泥和浓缩的废活性污泥可以被传递给厌氧消化器106持续约15-21天。在厌氧消化器106中，初级污泥和废活性污泥在贫氧环境中暴露于微生物用于厌氧消化，其通过使污泥经受厌氧发酵而进一步使污泥生物降解以产生副产物气体，例如甲烷(CH₄)、二氧化碳(CO₂)、硫化氢(H₂S)和氨(NH₃)。