CN101094959B - 废水处理 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种处理废水的离岸设备(10)、系统和方法。离岸废水处理设备(10)包括用于处理的废水处理组件(20a)(20b)(20c)(20d)；将废水从陆上位置(130)转移(120)到所述废水处理设备(10)的装置；从所述废水处理设备转移处理后的废水(39)的装置；从所述废水处理设备转移淤泥(275)的装置。

Description

废水处理
相关申请的交叉引用
本申请要求申请日为2004年4月23日的美国临时专利申请60/564,921的优先权。
技术领域
本发明涉及处理废水的设备、系统以及方法。
背景技术
住宅的、商业的、农业的以及工业的用水产生了大量未经处理的废水，这些废水会导致健康危害以及环境问题。因此，大部分城市在其污水收集系统的下游使用废水处理设备，将未净化的废水处理成比较无害的形式。
进入处理设备(流入)的废水大概是99％的水以及1％的大型物体、固体、溶解固体、油类、蜡状物以及有机物的混合物。通过使用一系列的处理步骤，可以将后者与前者分离，这些处理步骤通常称为预处理、初级处理、二级处理以及高级处理。预处理和初级处理清除固体。二级处理使用微生物清除溶解的有机物。高级(三级)处理清除营养物如氮和磷。其他的处理包括消毒、过滤和反渗透。
常规废水处理系统的最终产物是经处理后的废水和淤泥。处理后的废水通常排放到废水处理厂附近的水体(如溪流、河流或海洋)中。淤泥通常倾倒到厂区外的特定区域，有时候经处理后作为肥料使用。
这些最终产物的产生和处理，以及废水处理厂的常规运行可能效果不理想。例如，处理后的废水不断排放到附近的水体中，对环境可能有害。此外，所产生的淤泥会产生强烈的臭味，这些臭味使废水处理厂附近区域不适合栖息或居住。
发明内容
本发明涉及处理废水的设备、系统和方法。在这些系统和方法中，至少一部分的废水处理是在离岸的外滨处实施的。例如，来自城市污水系统的污水先经过陆上的初级处理。经过这种处理后的废水可输送(例如，通过管道)到位于外滨的设备(例如，固定在水体中的船只)以进行二级处理、消毒和高级处理中的一种或多种。所得到的处理后的废水可以离岸排放，或者返回陆上进行进一步的处理或利用。所得到的淤泥可以回送到陆上进行堆放或进一步的处理。在将淤泥回送到陆上之前，也可以先在所述处理船上对淤泥进行进一步的处理(例如，分解和脱水)。
因为本发明的设备、系统以及方法能够离岸实施，所以能够避免常规的陆上废水处理操作有关的缺点。例如，因为所排放的处理后的废水能够在离岸处疏散——尤其是处理后的废水首先与周围环境的水混合然后再排放，所以减轻了处理后的废水的排放对本地环境的影响。此外，基于船只的处理系统通过船在水体中的摇摆而增加水力停留时间，能够提高处理效率。重要的是，这种离岸废水处理系统的使用减少了为处理废水而需要的岸边陆面使用量，消除对该区域的危害，例如恶臭味。通过在现有的陆地设备中很难实施的模块升级，本发明的离岸系统可延长使用寿命。此外，某些基于船只的系统的可移动性使其可应用于紧急事件和军事应用中。
因此，本发明的特征是离岸废水处理船(或其他离岸设备)，所述离岸废水处理船包括每天能够处理至少2,000万升废水的废水处理系统；与所述废水处理系统流通的废水进水口；以及从所述船中移走处理后的废水的出水口。所述废水处理系统可包括用于减少废水中悬浮固体或油脂含量的初级处理系统；包含有能够减少废水中包含的有机物量的细菌的二级处理系统；包含有杀死微生物的装置的消毒处理系统；包含有清除废水中包括氮和磷的营养物的装置的营养物去除系统。所述废水处理系统可以包括有淤泥处理系统，例如，所述淤泥处理系统包括从淤泥中去除水分的装置、用于分解有机物的细菌介导的装置和/或包含有杀死微生物的装置的消毒系统。
所述离岸废水处理船还可以包括其他的组件，如发电设备、用于移动所述处理船的推进系统和/或用于混合处理后的废水或淤泥与所述处理船周边的水体中的水的腔室。
本发明的另一方面的特征在于废水处理设备，该废水处理设备位于远离陆上废水收集系统的水体中。所述废水处理设备包括：(a)每天能够处理至少20,000万升废水的废水处理组件；(b)将废水从陆上废水收集系统转移到废水处理设备的装置(例如管道或者穿梭船)；(c)将处理后的废水从所述废水处理系统中移除的装置(例如，与水体流通的出水口、管道、或者穿梭船)；以及(d)将淤泥从所述废水处理系统中移除的装置(例如，管道或者穿梭船)。本发明的废水处理设备也可以包括至少两个独立的废水处理方式不同的废水处理组件。所述两个独立的废水处理组件可通过水体分隔开(例如，两个或多个船浮在水体上并相连使得废水能够从至少一艘船流到至少另一艘船中)。
另一方面，本发明的特征在于一种处理废水的方法，包括如下步骤：将废水从陆上某一位置传输到位于离岸水体中的废水处理设备中，然后使废水通过：初级处理系统，以减少废水中悬浮固体或油脂的含量；二级处理系统，包含有细菌能够分解废水中含有的有机物；消毒处理系统，包含有装置以杀死微生物；和/或营养物去除系统，包含有装置以移除废水中包括氮和磷的营养物。得到的处理后的废水和淤泥可从所述废水处理设备转移到陆上的某一位置，或者排放到水体中。在后一种情况下，最终产物在排放之前先稀释以减少对环境的影响。
除非另有定义，否则，这里所用的所有技术术语具有本发明所属领域的普通技术人员所理解的相同意思。
虽然可以使用与本申请中所描述的相似或等效的方法和材料来实施或试验本发明，但下面将描述合适的方法和材料。这里提到的所有公开出版物、专利申请、专利以及其他参考材料都被本申请全文引用。在出现冲突的情况之下，以本说明书中的定义为准。另外，下面所讨论的具体实施例仅用于举例说明，不是对本发明的限定。
附图说明
图1是本发明的水处理系统的侧视图；
图2是本发明的水处理系统的侧视图；
图3是本发明的水处理系统的透视图；
图4A是本发明的离岸废水处理船的侧视图；
图4B是本发明的另一离岸废水处理船的侧视图。
具体实施方式
本发明提供处理废水的离岸设备、系统以及方法。简单地说，本发明的系统和方法包括或者使用离岸废水处理设备、将废水从陆上某一位置转移到所述离岸废水处理设备的装置、将以处理的废水从所述离岸废水处理设备中转移的装置；以及将淤泥从所述离岸废水处理设备中转移的装置。
本发明包括一种处理来自陆上的废水的离岸废水处理设备。从陆上输送到所述离岸废水处理设备的废水可以来自很多源，包括生活的、工业的、政府设施的或者农业的水源。本发明的离岸废水处理设备能够处理来自这些水源中任意水源的废水，并可经设计或修改后处理特定类型的废水。
在图1-4所示的实施例中，所示的离岸废水处理设备是船10，包括至少部分地安装在船10的船体(hull)11内的废水处理组件20a、20b、20c以及20d。在图1和图2中，陆上污水收集系统60的废水先输送给陆上废水预处理组件200进行处理。接着，通过管道120将所得到的经处理的废水输送到船10。接着，将废水引导到船10上的废水处理组件20a、20b、20c和20d中以进行进一步的处理。在图1-3所示的实施例中，废水处理过程产生的最终产物为淤泥275以及处理后的废水。这些最终产物可返回到陆上进行其他的处理或处置，或者排入船10周围的水体30中。参考图1，经处理的废水排入到水体30中，而使用拖轮驳船70将淤泥275带回地面。图2和3所示的实施例中，将淤泥275和处理后的废水都带回地面130。
本发明的离岸废水处理设备可以是(a)能够位于水体表面以及(b)能够装载至少一个废水处理组件的任何设备。这类型的设备有很多是业内已知的，例如，船只如运输船(如图1-4所示)、驳船(barge)、一系列互相连接的运输船和/或驳船或者固定在水体底部的浮台。这些船只可以是自驱动的、非自驱动的、有人驾驶的或无人驾驶的。通常，本发明的水处理系统可配置成每天处理300万(例如，大于250万、200万、500万、1000万、1500万、2000万、2500万、5000万、1亿、2亿、3亿、4亿、5亿或者6亿甚至更多)升以上的废水。
一个实施例中，所述离岸废水处理设备是单船体或双船体的船只，例如，其载重吨位(缩写为dwt)在10,000至500,000之间，如30,000和50,000；65,000和80,000；120,000；或250,000和300,000。最优的载重吨位取决于指定系统的特定设计(例如，每周期内处理的废水量)，但是应当足够维持为保持船只漂浮而要求的最小吃水深度(draft)，和/或匹配预期的船只处理容量。本发明的离岸废水处理船还可以包括美国临时专利申请60/564,921中所描述的那些特征，例如，一个或多个降噪和/或减震设备、储水池(在这种情况之下，在处理后的废水从处理船排出之前用于储存处理后的废水)、给船的一个或多个功能供电的电源、在水体中移动船的推进设备、和/或用于控制船载的各种系统(例如，废水进水系统、处理后的废水排放系统、处理后的废水的转移系统以及电源)的运行的控制系统。
如图1至4所示，可将一个或多个废水处理组件中的至少一部分安装在离岸废水处理设备的主甲板上。例如，一个或多个废水处理组件可分隔在容器内且彼此相接，并连接到所述主甲板。另外，一个或多个废水处理组件的至少一部分安装在该离岸废水处理设备的主甲板下面。一个或多个废水处理组件也可以同时安装在该离岸废水处理设备的主甲板上面和下面。
所述离岸废水处理设备还可以包括至少一个(例如，1、2、3、4、5、10或更多)废水进水口和至少一个(例如，1、2、3、4、5、10或更多)处理后废水的排放口或振动式多口扩散结构，处理后的废水通过该结构从离岸废水处理设备中排出。
所述离岸废水处理设备可以包括至少一个废水处理组件，例如图1至图3所示的废水处理组件20a、20b、20c和20d。适用于本发明的废水处理组件可以是任何能够执行废水处理协议中的至少一个步骤的组件，例如，从废水中清除一种或多种非水物质如固体、油脂、蜡、有机物和溶解固体。陆上废水处理所用的组件在所属技术领域内是公知的，例如，参见CRC Press公司1998年出版的Syed R.Qasim，Ed.所著的《废水处理厂：规划、设计和运行第二版》(Wastewater Treatment Plants：Planning，Design，and Operation， Second Edition，Syed R.Qasim，Ed.，CRC Press，1998)；以及美国土木工程师协会1998年出版的《城市废水处理厂的设计(Asce工程实践手册和报告)》第4版(Design of Municipal Wastewater Treatment Plants(AsceManual and Reports on Engineering Practice)，4th edition，AmericanSociety of Civil Engineers，1998)。这些组件经过稍微修改或不经修改就能够用于本发明基于船只的系统和方法中。
在本发明的某些实施例中，构成整个废水处理系统的各个组件全部安置在一艘或多艘船上。但是，通常的情况下，构成整个废水处理系统的一部分组件位于一个或多个离岸废水处理设备上，而其他的组件位于一个或多个地面设备中。例如，图1至图3所示的实施例中，预处理组件200位于地面130上。
本发明中可以包括的废水处理组件有：预处理组件、初级处理组件、二级处理组件、最终处理组件、高级处理组件以及反渗透处理组件。在一个典型的配置中，以上面所列的顺序对废水进行顺序处理。
在本发明的一个实施例中，水体上执行的废水处理步骤都在一个单独的离岸设备中执行，这种离岸设备具有完成上述步骤所需要的所有废水处理组件。在其他的实施例中，水体上执行的废水处理步骤在至少两个离岸设备中执行，这两个离岸设备分别具有至少一种不同的废水处理组件。例如，第一艘船可包括有执行初级处理和二级处理的组件，第二艘船可包括有执行最终处理和/或高级处理的组件。后一种情况下，在第一艘船上经过处理后的废水将传输到第二艘船以进行其他的处理。
本发明的废水处理系统的预处理组件可以采用任何能够从废水中清除大物体或杂物如条状物、碎屑、大的食物颗粒、沙子以及砂砾的设备。适合进行预处理的系统的一个例子是一组格栅或者筛子，废水从所述格栅或筛子流过。当废水流过格栅/筛子时，大的物体/杂物被滤出，而剩下的废水流过以进行其他的处理。在一个优选配置中，使用多个格栅或筛子来滤出大于5、4、3、2、1、0.5或0.2cm的物体。经过预处理组件处理的废水将进一步进行初级处理。
废水处理系统的初级处理组件可以采用任何适合清除废水中的未溶解固体或者液体的设备。一种合适的设备的例子是沉淀池系统。在这种系统中，将流动的废水引到进存储池储存一段时间，这个时间要足够长，使颗粒沉淀到底部，使密度比废水密度小的油脂和其他物质浮到顶部。接着，去除池体底部的固体并清除顶部的油脂和其他漂浮物。在这个过程中还可以使用凝聚剂以加快沉淀过程。接着，转移余留在池体中的经过处理的废水。经过初级处理后的废水可进一步进行二级处理。
本发明废水处理系统的二级处理组件可以采用任何能够以微生物为媒介从废水中清除有机物的设备。这些设备提供有使有机物新陈代谢的细菌和其他微生物，并提供有进行这种处理的合适环境，例如，一个或多个带有混合器和充气器的容器(例如，位于美国伊利诺斯州罗克福德的Aqua-AerobicSystem公司所提供的顺序批处理反应器)。向废水添加微生物的方法包括固定的薄膜系统、悬浮的薄膜系统、和/或泻湖系统(lagoon system)。二级处理组件的一个例子是Aqua-Aerobic System公司提供的AquaMB系统。这种系统包括有由PALL公司(位于美国纽约州科特兰市)生产的微滤(microfiltration)单元。
在二级处理系统中，微生物因为吸收废水中的有机物和营养成分而在大小和数量上不断增长。悬浮几个小时(例如，1.5、2.0、2.5、3.0、3.5小时)后，微生物沉淀为淤泥。这些淤泥中，一部分被移除以进行放置或处理，一部分仍留在系统中作为“种子”微生物，以处理其他的废水。
废水在二级处理池中经过处理之后，被引导到多个不同的地方。在本发明的一些实施例中，经过二级处理后的废水从系统中排出(例如，返回到环境中)，或者仍留在系统中以进行其他的处理，例如最终处理或高级处理。
本发明的废水处理系统的最终处理组件可以采用任何适合对废水消毒的设备或试剂。例如，可使用氯或紫外线照射对经过二级处理的废水进行消毒。在使用氯对水进行消毒时，最终处理还包括向处理后的废水添加中和氯的化学制品，因为处理后的废水中高含量的氯会对将排入的水体产生负面的环境影响。
废水处理系统的高级(三级)处理可以采用任何适合清除处理后的废水中的营养物的设备或试剂。高级处理包括向处理后的废水中添加化学制品以帮助沉淀或除去磷或氮。例如，可使用凝聚剂清除废水中的磷，通过空气清洗清除氨。
本发明的废水处理系统可包括有过滤组件以及反渗透组件。例如，可使用一个或多个过滤步骤对经过二级处理和/或高级处理的废水进行处理，以滤除未溶解的固体和微生物。在一个示范的实施例中，至少经过二级处理后的废水依次经过孔径10微米的过滤器以及孔径0.1微米的过滤器进行过滤。以这种方式处理后的废水合适于农业或工业使用。
在本发明中，可使用反渗透对废水进行进一步的净化，以清除溶解的固体。用于本发明的反渗透系统包括高压泵和反渗透膜。用于将废水压过反渗透膜的高压泵可采用任何适于产生将废水压过反渗透膜所需要的水压的泵。以这种方式处理后的废水可以制成饮用水。
本发明的废水处理系统还包括有将废水从地面某位置转移到具有至少一个废水处理组件的离岸设备上的装置。需要处理的废水通常来自陆上废水收集系统。废水收集系统是收集城市废水和污水的系统。废水收集系统包括用于收集废水和污水的一个或多个结构(例如，建筑)。将流体从陆上某位置(例如，废水收集系统)转移到离岸设备有大量已知的装置。本发明可以使用任何适合使用的装置。例如，可使用配备有一个或多个存储池以及将废水接入和排出该存储池的设备的穿梭船(例如，运输船)或者驳船将废水从陆上某位置运输到离岸设备中。为提高效率，如图1至3所示，将流体从陆上某位置140转移到水体中的船10上的最优装置是管道120。例如，在图1中，管道120用作导管，将废水通过该管道从废水收集系统60和/或与废水预处理组件200转移到船10上的废水进水系统。所述废水进水系统能够接收来自漂浮的、浸没水中的(例如海床)或者固定在海底的管道的废水。
固定在海底的管道的第一端可安置在水面上。固定在海底的管道的第一端与本发明的离岸设备连通。固定在海底的管道的第二端安置在陆上位置处(例如，水处理设备、污水收集系统)。在一个实施例中，固定在海底的管道靠近所述第一端的部分穿过耐久性浮标。在另一个实施例中，固定在海底的管道靠近所述第一端的部分与耐久性浮标构成一个整体。
本发明的系统和方法通常包括有将进来的废水引导到合适的处理系统(例如，初级处理系统、二级处理系统、三级处理系统)的废水进水泵。例如，如果进来的污水要进行二级处理，那么，废水进水泵就将废水推送到二级处理组件(例如，一个或多个Aqua-Aerobic System公司所提供的顺序批处理反应器)。作为另一个例子，如果进来的废水要进行反渗透，那么，废水进水泵就将废水推送到反渗透系统的高压泵。所述高压泵将废水推送过反渗透膜以处理或净化废水，而微生物以及其他杂物则留在膜的另一侧。
所述的陆上某位置通常指废水处理设备，这种废水处理设备可以包括部分的废水处理设施，其中仅进行预处理和初级处理。或者，这种废水处理设备可以是整套的废水处理设备，但是没有启用与二级处理和最终废水处理有关的步骤。所接收的废水包括之前没有经过任何处理的废水。所接收的废水也包括之前已经在陆上(例如，废水处理设备)经过预处理和初级处理的废水。在这种实施例中，进入废水进水系统的废水可包含有与废水的二级处理对应的微生物。
离岸设备接收的废水已经经过了合适的处理后，就将废水从离岸设备中转移。可将这种处理后的废水排入到该离岸设备周围的水体中，也可以将它转移到运水船中，或者将它转移到陆上。转移到陆上的处理后的废水可进行其他的处理，或者将其分发以用于灌溉或工业应用。如果经过了合适的处理(例如，反渗透)，还可以将处理后的废水转移到陆上供人类或动物使用。陆上分配点和系统在美国临时专利申请60/564,921中有详细描述。
再参考图1，本发明的系统包括有通过与船10(图1)周围的水体连通的出水口将处理后的废水从船10中排出的装置。所述出水口可以包括安装在船10的船体11中的一个或多个排放口40，通过所述排放口40将处理后的废水排放到船只10周围的水体30中。排放口40可以安装在船10的船体11中，使排放口40物理上位于船10的水位线上面或下面。该装置还可以包括有在通过排放口40排放处理后的废水之前增加废水水压的泵。
在本发明中，离岸废水处理设备可包括有与废水处理组件以及用于从废水处理船排放处理后的废水的装置相连通的混合系统。在排放处理后的废水之前，所述混合系统将废水与直接来自周围水体的水进行混合。这样的系统能够在将处理后的废水排放给周围的水体之前，稀释和/或冷却经过处理后的废水。混合系统可以包括带进水口、出水口的混合池、包括进水口和泵的混合进水系统、一组隔板以及具有多个缝隙的混合栅。水从混合进水系统注入(即，来自该离岸设备周围的水体的水)，处理后的废水在流入将废水从离岸设备排出的装置之前，流过所述混合栅并被混合。缝隙的大小、形状以及数量可进行选择，以最优地混合处理后的废水与来自离岸设备周围水体的水。所述缝隙减少了流过所述混合栅的流体的湍流。所述混合栅从混合池的一侧延伸到相对的另一侧。相邻的隔板分别连接到混合池的相对的两侧面。隔板以交错的关系排列，使每块隔板的一部分与临近的隔板交叠。流过混合栅的流体在到达处理后废水排放系统之前，必须经过回旋的路线。
在另一个实施例中，混合系统包括带有处理后废水的进水口、处理后废水出水口的混合池、包括进水口和泵的混合进水系统以及能够将处理后的废水与来自该离岸设备周围水体的水形成充分均匀混合物的任何设备。这种设备的例子包括高速搅拌混合器和静态混合器。
在某些实施例中，将处理后的废水输送到运水船上或陆上设备中，而不是排放到该离岸废水处理设备周围的水体中。因此，本发明提供一种将处理后的废水从该离岸设备转移到另外的船只上(例如，运输船如拖船、油轮)或者陆上设备中的装置。图2所示的系统200通常包括具有一个或多个废水处理组件20a、20b、20c、20d的船10，以及将处理后的废水从船10转移到陆上设备140(例如，废水处理或分配设备80)的装置。如果该离岸设备位于远离海岸的水上，如图2所示，本发明的系统20最好包括有单独的管道120(例如，漂浮的、海底的管道)，但是也可以包括多个管道，用于排出船10中处理后的废水，以及将废水输送到另外的船只或陆上设备中。在某些实施例中，所述装置包括运输船(例如，拖船拖动的驳船或者改装后的单船体或双船体油轮)。在图3所示的系统中，通过与船10以及陆上设备140连通的传送带50转移处理后的废水。传送带50经配置后可将处理后的废水传输给运输车220(例如，卡车)，运输车220接着将所述处理后的废水输送到陆上某位置140；或者传送带50直接将处理后的废水从废水处理船10输送到陆上某位置140。然后，任何合适的工具都可以用于将处理后的废水输送到陆上某位置140。词语“陆上的”、“地面上的”、“岸边的”以及“岸上的”表示系统或结构主要或整体地安装在地面上130或者岸上130。
在将处理后的废水从离岸废水处理设备转移到运水船上(例如，运输船或穿梭船)的实施例中，通常使用输送管在离岸废水处理设备与运输船之间传送处理后的废水。该输送管连通离岸废水处理设备中的处理后废水存储箱与运输船内部的处理后废水存储箱。为利于处理后的废水在离岸废水处理设备与运输船之间的传输，需要的情况下可以使用支撑船。通常，在离岸废水处理设备与运输船之间传送处理后的废水的过程中，两者均可相对于岸边处于运动中，或者两者都已停泊或锚定。在传送过程中，该离岸废水处理设备能够继续产生处理后的废水。
废水处理中得到的淤泥可在离岸废水处理设备中进行处理和存储。在图4A所示的系统中，淤泥处理组件280清除并处理在废水处理过程中收集到的淤泥。在一个实施例中，将淤泥转移到消化池中(其可位于该离岸废水处理设备上、另一离岸设备上或者地面上)。在消化池中使用需氧和厌氧消化技术来分解淤泥中的有机成分。这种消化使淤泥稳定并减少臭味。为了杀死致病的有机体，可使用腐蚀性的化学制品或紫外光处理淤泥。处理之后，可将淤泥再排入外界环境中，例如，排入该离岸废水处理设备周围的水体中，或者堆放在陆上。淤泥也可用作肥料。为了利于处理，可通过脱水减少淤泥的质量，例如，使用带过滤压缩机以去除淤泥中的水，并产生非液体的块。
为了排放或者运输处理后的淤泥，本发明提供了从离岸废水处理设备中移除淤泥的装置。例如，在图2和图3所示的实施例中，使用拖船拖动的驳船70将处理后的淤泥275从废水处理船10转移到淤泥处理/分配设备300。图3中，作为另一个实施例，使用传送带50将处理后的淤泥275从废水处理船10中转移到淤泥处理/分配系统300。
在某些实施例中，可将处理后的淤泥从离岸废水处理设备排放到周围的水体中。在这些实施例中，从离岸废水处理设备中移除淤泥的装置包括处理后淤泥的排放口。所述处理后淤泥的排放口可以是任何的结构，它连通淤泥处理组件与离岸废水处理设备周围的水体。如果将处理后的淤泥排放到离岸废水处理设备周围的水体中，最好在排放之前，使用离岸废水处理设备周围的水体中的水稀释该淤泥。可以通过与上述的用于混合处理后的废水与离岸废水处理设备周围水体中的水的方式类似的方式，来混合淤泥与离岸废水处理设备周围水体中的水。
再次参考图1，在系统20中，在污水收集系统60(位于地面130上)中收集废水(或污水)，然后将废水转移到预处理组件200，在预处理组件200中清除条状物、沙、砂砾等。接着，通过管道120将处理后的废水输送到废水处理船10中。废水进入船10上的进水腔室320后，被引导到废水处理组件20a、20b、20c、20d。废水在这些废水处理组件中经过一次或多次废水处理，产生处理后的废水与淤泥275。将处理后的废水从废水处理船10中排放之前，使用船10周围的水体中的水稀释该废水。这可通过混合系统来完成，所述混合系统连通废水处理装置以及用于移除船10中的废水的装置。该混合系统包括进水口39，用于从船周围的水体30中获取水。进水口39具有多个缝隙，通过这些缝隙吸取船10周围的水体30的水。混合之后，通过与船只周围水体连通的出水口排放处理后的废水。出水口设有安装在船10的船体11中的排放口40，通过排放口40将处理后的废水排放到船10周围的水体30中。废水处理过程得到的淤泥从船10中排出，通过拖船拖动的驳船70转移到陆上某位置140。运输车220用于将淤泥275从拖船拖动的驳船70转移到该陆上某位置处140。
图2所示的实施例与图1的类似，但是在图2中，通过管道121将处理后的废水转移到陆上某位置140(水处理或者分配系统80)而不是将处理后的废水排放到船只10周围的水体30中之外。图3所示的实施例与图1和图2所示的类似，但是船只10位于近邻码头的近海而不是更远的水面上。废水进入船只10，并以与图2的系统相同方式从船只中排出。处理后的废水被转移到废水处理和/或分配设备80。在该实施例中，使用传送带50将所得到的淤泥从废水处理船10转移到淤泥处理/分配设备300中。在淤泥处理/分配设备300处，淤泥被堆放或进行进一步的处理。淤泥275可从设备300运输到另外的目的地以用在农业或工业上，例如，通过运输车220运输。
参考图4A，图4A示出了具有初级、二级和高级处理组件的废水处理船10的截面图。废水处理船10通过与第一管道120连通的进水室320接收废水。接着，废水进入初级处理沉淀池或沉降池230，在这里清除未溶解的固体。接着，废水进入二级处理生物反应器240，在这里微生物吸收了废水中的有机物和营养物质。几个小时的悬浮之后，微生物沉淀为淤泥275。一部分淤泥275被清除并输送到淤泥处理组件280中进行处理后从船10中排出；而另一部分淤泥留在二级处理生物反应器240中，用于处理另外的废水。接着，废水进入二级处理池260，进行进一步的二级处理。从这里开始，废水进入最终处理池270进行消毒。这时，可通过排放室340以及管道从船中排放处理后的废水，将处理后的废水从废水处理船10转移到陆上设备140进行处置或分配。处理后的废水也可以通过图1所示的排放口40从船10中排放到周围的水体30中。或者，可对最终处理池中处理后的废水进行第三级处理，使用化学制品进料器250中的化学制品对所述废水进行处理。对废水进行了高级处理后，可将它从船10中排放到船10周围的水体30中，或者通过排放室340排放到管道120中，将其转移到陆上设备140进行处置或分配。
参考图4B，图4B示出了具有二级处理组件的废水处理船10的侧面剖视图。废水已经在地面上或者另外的运水船中进行了预处理和初级处理，清除了废水中的大固体、悬浮固体和油脂。废水处理船10通过进水室320接收废水，所述进水室320与第一管道120连通。接着，废水进入生物反应器240，在这里，分开的混合设备和充气设备通过交替的有氧期和厌氧期，使反应器中的物质(即微生物和废水)经受生物量调节并减少营养物(即，移除废水中的有机物和营养物质)。静止沉淀之后，将废水从反应器中输送到具有10微米织物过滤器的第一微滤单元350。当废水经过10微米织物层时被过滤。过滤后的废水收集在中心管内，中心管将所述废水引导至流入第二微滤单元350的给水管道。废水进入第二微滤单元350，在这里，较低的正压使废水通过多个0.1微米的隔膜，排除掉大于0.1微米的细颗粒。通过隔膜过滤后的水直接从第二微滤单元350的顶部提取出来，并通过排放室340从船10中排放。这些处理后的废水可排放到船10周围的水体30中，也可以将它转移到陆上140进行其他的处理(例如，反渗透)、分配或处置。
虽然上面的说明书包括很多细节内容，但这些细节内容不应当构成对本发明的范围的限制，而只是其中的优选实施例。因此，本发明的范围不由所示的实施例来确定，而是由所附的权利要求及其等效物所确定。

Claims (22)

1.一种离岸废水处理船，其特征在于，所述离岸废水处理船位于水体表面，包括：
船体；
至少部分地安装在所述船体中的废水处理系统，所述废水处理系统每天能够处理至少2000万升废水，产生的最终产物包括淤泥和处理后的废水；其中，所述废水处理系统包括从以下中选择的废水处理组件：
用于减少废水中的悬浮固体或者油脂含量的初级处理系统；
包含有能够减少废水中包含的有机物含量的细菌的二级处理系统；
包括有用于杀死微生物的装置的消毒处理系统；
包括有用于去除废水中包括氮和磷的营养物的装置的营养物去除系统；
与所述废水处理系统连通的废水进水口；
从所述船中转移处理后的废水的出水口；以及
用于将至少一种最终产物与水体中的水进行混合的混合系统，所述混合系统包括位于所述处理船上的混合池以及进水口和出水口。
2.根据权利要求1所述的离岸废水处理船，其特征在于，所述废水处理系统包括用于减少废水中的悬浮固体或者油脂含量的初级处理系统。
3.根据权利要求1所述的离岸废水处理船，其特征在于，所述废水处理系统包括二级处理系统，所述二级处理系统包括能够减少废水中包含的有机物含量的细菌。
4.根据权利要求1所述的离岸废水处理船，其特征在于，所述废水处理系统包括消毒处理系统，所述消毒处理系统包括用于杀死微生物的装置。
5.根据权利要求1所述的离岸废水处理船，其特征在于，所述废水处理系统包括营养物去除系统，所述营养物去除系统包括去除废水中包括氮和磷的营养物的装置。
6.根据权利要求1所述的离岸废水处理船，其特征在于，所述废水处理系统包括以下的至少两个系统：
用于减少废水中的悬浮固体或者油脂含量的初级处理系统；
包含有能够减少废水中包含的有机物含量的细菌的二级处理系统；
包括有用于杀死微生物的装置的消毒处理系统；
包括有用于去除废水中包括氮和磷的营养物的装置的营养物去除系统。
7.根据权利要求1所述的离岸废水处理船，其特征在于，所述废水处理系统包括以下的至少三个系统：
用于减少废水中的悬浮固体或者油脂含量的初级处理系统；
包含有能够减少废水中包含的有机物含量的细菌的二级处理系统；
包括有用于杀死微生物的装置的消毒处理系统；
包括有用于去除废水中包括氮和磷的营养物的装置的营养物去除系统。
8.根据权利要求1所述的离岸废水处理船，其特征在于，所述废水处理系统包括：
用于减少废水中的悬浮固体或者油脂含量的初级处理系统；
包含有能够减少废水中包含的有机物含量的细菌的二级处理系统；
包括有用于杀死微生物的装置的消毒处理系统；
包括有用于去除废水中包括氮和磷的营养物的装置的营养物去除系统。
9.根据权利要求1所述的离岸废水处理船，其特征在于，还包括淤泥处理系统。
10.根据权利要求9所述的离岸废水处理船，其特征在于，所述淤泥处理系统包括去除淤泥中的水分的装置。
11.根据权利要求9所述的离岸废水处理船，其特征在于，所述淤泥处理系统包括消毒系统，所述消毒系统包括有杀死微生物的装置。
12.根据权利要求1所述的离岸废水处理船，其特征在于，还包括发电设备。
13.根据权利要求1所述的离岸废水处理船，其特征在于，还包括移动所述离岸废水处理船的推进系统。
14.一种废水处理设备，位于远离陆上废水收集系统的水体中，所述废水处理设备包括：
(a)每天能够处理至少2000万升废水的废水处理组件，所述废水处理组件从以下中选择：
用于减少废水中的悬浮固体或者油脂含量的初级处理系统；
包含有能够减少废水中包含的有机物含量的细菌的二级处理系统；
包括有用于杀死微生物的装置的消毒处理系统；
包括有用于去除废水中包括氮和磷的营养物的装置的营养物去除系统；
(b)将废水从陆上废水收集系统转移到所述废水处理设备的装置；
(c)从所述废水处理设备中转移处理后的废水的装置；
(d)从所述废水处理设备中转移淤泥的装置；
其中，从所述废水处理设备中转移处理后的废水的装置和从所述废水处理设备中转移淤泥的装置两者均不将淤泥或处理后的废水排入水体中。
15.根据权利要求14所述的废水处理设备，其特征在于，所述将废水从陆上废水收集系统转移到所述废水处理设备的装置包括管道。
16.根据权利要求14所述的废水处理设备，其特征在于，所述将废水从陆上废水收集系统转移到所述废水处理设备的装置包括船。
17.根据权利要求14所述的废水处理设备，其特征在于，所述从废水处理设备中转移处理后的废水的装置包括管道。
18.根据权利要求14所述的废水处理设备，其特征在于，所述从废水处理设备中转移处理后的废水的装置包括船。
19.一种废水处理设备，位于远离陆上废水收集系统的水体中，所述废水处理设备包括：
(a)至少第一废水处理组件和第二废水处理组件，所述每个组件每天能够处理至少2000万升废水，所述组件从以下中选择：
用于减少废水中的悬浮固体或者油脂含量的初级处理系统；
包含有能够减少废水中包含的有机物含量的细菌的二级处理系统；
包括有用于杀死微生物的装置的消毒处理系统；
包括有用于去除废水中包括氮和磷的营养物的装置的营养物去除系统；
(b)将废水从陆上废水收集系统转移到所述废水处理设备的装置；
(c)从所述废水处理设备中转移处理后的废水的装置；
(d)从所述废水处理设备中转移淤泥的装置。
20.根据权利要求19所述的废水处理设备，其特征在于，所述第一和第二组件处理废水的方式不同。
21.根据权利要求19所述的废水处理设备，其特征在于，所述第一和第二组件通过水体分隔开。
22.根据权利要求21所述的废水处理设备，其特征在于，还包括将废水从所述第一组件输送到所述第二组件的导管。
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