申請日2013.09.20

　　公開(公告)日2015.08.19

　　IPC分類號C02F3/12

　　摘要

　　一種設(shè)備和方法，用于使用篩在活性污泥工藝中選擇、截留或生物強(qiáng)化固體，用于改善廢水處理。可使用篩以基于尺寸、壓縮系數(shù)或者抗切變性分離并截留固體。在活性污泥工藝中使用篩以分離并選擇緩慢生長的有機(jī)物、較快沉降的有機(jī)物或者增加的物質(zhì)，以吸收、處理或者移除成分。變換篩的設(shè)置提供了另一種選擇不同微粒的手段�？身憫�(yīng)于從諸如分光光度計或者其它光學(xué)方法的分析儀器檢測到的讀數(shù)而手動地和/或自動地調(diào)整被暴露的切變率或者時間、微粒壓縮或者固體停留時間(SRT)，以使有機(jī)物的選擇優(yōu)化。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種用于選擇和截留微粒的設(shè)備，所述設(shè)備包括分類篩，其應(yīng)用在 10-5000微米范圍內(nèi)的網(wǎng)眼尺寸，以從罐的混合溶液選擇微粒、從主固體- 液體分離器或者從萃取的廢物固體流選擇固體回收流，其中所述設(shè)備構(gòu)造 為將至少一些被選擇的微粒返回至上游部分。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括在篩濾期間通過施加正向 或負(fù)向壓力壓縮微粒的裝置。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括機(jī)械裝置，其諸如在使用 震動篩的情況下通過篩的振蕩運動，或者在使用轉(zhuǎn)鼓篩的情況下通過旋轉(zhuǎn) 運動，或者通過使用篩的上游的分離混合切變裝置，或者通過更頻繁的將 過濾流回收至篩而將切變應(yīng)力(或力)施加至微粒上。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中基于抗切變性發(fā)生優(yōu)先的選擇， 更抗切變的級分被截留，手動地或自動地使用分析或檢測儀器控制暴露的 切變率或時間，以使有機(jī)物或者微粒的選擇優(yōu)化。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中基于壓縮系數(shù)發(fā)生優(yōu)先的選擇， 不易壓縮的物質(zhì)被截留，手動地或自動地使用分析或檢測儀器控制微粒壓 縮，以使有機(jī)物或者微粒的選擇優(yōu)化。

　　6.一種設(shè)備，其用于分離多種固體級分以保持多種固體停留時間，所 述設(shè)備構(gòu)造為使用分類篩優(yōu)先地選擇具有高于期望閾值的固體停留時間的 級分，且使用任何其他固體液體分離器保持具有較低固體停留時間的級分， 使得被截留和穿過污泥的級分具有相對比例，其可按重量從最小0%調(diào)節(jié) 至最大100%，以調(diào)整選擇固體的固體停留時間，其中所述設(shè)備構(gòu)造為通 過變換分類篩的尺寸，或者通過調(diào)整一個或者多個篩的孔徑尺寸或者操作， 和/或分別用于較高和/或較低固體停留時間的固體-液體分離器來調(diào)整固體 停留時間，其中手動地或者自動地響應(yīng)于位于篩的上游或者下游的分析或 者檢測儀器檢測到的讀數(shù)調(diào)整所述固體停留時間，以使有機(jī)物或微粒的選 擇優(yōu)化。

　　7.一種用于分離多種固體級分以保持多種固體停留時間的方法，所述 方法包括使用至少一個分類篩優(yōu)先地選擇具有高于期望閾值的固體停留時 間的級分，且使用任何其他固體液體分離器保持具有較低固體停留時間的 級分，以及將至少一些被選擇的微粒返回至上游部分。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述至少一個篩選擇部分或者全 部顆粒固體，所述顆粒固體可根據(jù)需要顯示增強(qiáng)的沉降特性，而所述的篩 將允許其他非顆粒固體的部分或全部的通過。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中基于顆粒尺寸發(fā)生優(yōu)先的選擇， 截留較大尺寸的級分，較小尺寸的級分穿過所述篩。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中基于壓縮系數(shù)或者抗切變性發(fā)生 優(yōu)先的選擇，通過所述篩截留不易壓縮或者更抗切變的級分。

　　11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，為了改善選擇效率且減少更抗切變級 分的擴(kuò)散阻力，通過篩界限的機(jī)械操作或者通過液體施加附加切變應(yīng)力。

　　12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中使用一系列的篩以選擇用于選擇 的上和下尺寸范圍。

　　13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中被截留的和穿過污泥的級分具有 相對比例，其可從按重量最小0%調(diào)節(jié)至最大100%，以調(diào)整被選擇固體的 固體停留時間。

　　14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中顆粒固體可在好氧、缺氧或者壓 氧或者這些情況的組合下被選擇且被截留，其中非顆粒固體包括凝聚劑或 者分散固體。

　　15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述分類篩可應(yīng)用至廢物污泥 流，其在包括在混合溶液、返回污泥或者廢物污泥中的生物廢水處理工藝 中的任何一點處從反應(yīng)器(混合溶液)或者回收流(RAS)直接地取得。

　　16.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中來自篩的被截留的固體或者穿過 的固體被生物強(qiáng)化。

　　17.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述篩過的固體具有生物性且包 括諸如厭氧氨氧化生物或者甲烷有機(jī)物、好氣微生物或者缺氧微生物以及 可共生的有機(jī)物的較慢生長的有機(jī)物，以基于至空氣或者其它基底的暴露 發(fā)展生態(tài)位級分。

　　18.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述篩過的固體具有化學(xué)反應(yīng)特 性且以樹脂、吸附劑或催化劑的形式移除污染物。

　　19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，固體停留時間的調(diào)整由分類 篩的尺寸的變換和/或分別用于較高和/或較低固體停留時間的固體-液體分 離器的變換執(zhí)行。

　　20.一種用于廢水處理的活性污泥系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括權(quán)利要求1所 述的設(shè)備。

　　說明書

　　用于使用篩的水處理的方法和設(shè)備

　　本申請要求2012年9月21日提交的美國第61/703,844號臨時專利申 請的利益。該美國第61/703,844號臨時專利申請的全部公開內(nèi)容援引加入 本文中。

　　廢水的篩濾是廢水處理廠處理的常規(guī)方法。為了收集和清理，已經(jīng)使 用廢水篩移除大或惰性固體超過一個世紀(jì)。移除這樣的雜物的廢水篩濾典 型地存在上游工藝中，以保護(hù)下游工藝免受這樣的物質(zhì)之害。最近，已經(jīng) 在活性污泥工藝本身內(nèi)使用篩以選擇并移除惰性物質(zhì)。

　　美國專利4,541,933、5,824,222、6,814,868和7,569,147 討論了這種用于從活性污泥以及膜生物反應(yīng)器中移除惰性物質(zhì)的概念的變 形，即應(yīng)用對不期望的固體的選擇。篩在活性污泥工藝中的第二個作用是 用篩替換最終澄清工藝，以通過用薄膜或篩替換澄清器截留活性絮體并使 其返回曝氣池。這些的應(yīng)用作為用于固體液體分離的過濾篩和薄膜被發(fā)現(xiàn)。 美國專利號6,821,425是后一個應(yīng)用的示例且工藝描述在Kiso等人 (2005)、Tewari等人(2010)和Ren等人(2010)的科學(xué)文獻(xiàn)中。美國 專利3，959，124和Hemandez等人(2002)描述了篩的另一個作用，其 中為了減少固體-液體分離裝置的固體載荷，篩位于活性污泥工藝中的曝氣 槽和固體液體分離裝置之間。固體-液體分離裝置可以為澄清器或者過濾薄 膜。

　　總之，已經(jīng)在活性污泥工藝中使用篩以廢棄垃圾、替換澄清器或者減 少固體-液體分離裝置的載荷。這些先前公開的工藝都沒有將篩用于固體的 “選擇”和“截留”兩者，或者物理地合成具有適宜構(gòu)造的生物固體，以 增強(qiáng)與控制用于成分移除的反應(yīng)相關(guān)的活性污泥性能。

　　當(dāng)前活性污泥工藝操作的缺點是活性污泥中所有部分的固體停留時間 相同。已經(jīng)通過例如使用塑料介質(zhì)以將生物膜上的有機(jī)物截留更長的固體 停留時間克服了此缺點。可參見美國專利號5,458,779和7,854,843。 其它的選擇包括旋風(fēng)分離器的使用，其可基于比重區(qū)分固體 (US2011/0198284Al)。這些工藝都沒有選擇基于與篩濾相關(guān)的尺寸、壓 縮系數(shù)或者切變特性增加固體停留時間。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　所公開的實施方式包括使用篩的選擇工藝，用于基于微粒成分的尺寸 和壓縮系數(shù)截留微粒成分。特別地，在活性污泥工藝中使用篩以“開采” 和“截留”特定類型的固體，且這些被截留的固體改善了工藝的性能。通 過物質(zhì)的選擇和保留開采具有特定范圍的尺寸、壓縮系數(shù)和抗切變性的活 性污泥固體的此種能力是本公開的實施方式的關(guān)鍵特征。本公開使得活性 污泥系統(tǒng)對不同的固體級分(fractions)以不同的固體停留時間(SRT)運 行，以允許在與快速生長的有機(jī)物或者其聚集體的競爭中建立緩慢生長的 有機(jī)物。增大物理力(切變/切線應(yīng)力和/或法線應(yīng)力)以通過實現(xiàn)更明顯的 微粒分離長期保持不同的固體停留時間，舉例來說，通過從緩慢生長的聚 集體的表面剪切掉快速生長或者表面的生物質(zhì)，或者通過使用壓力從更可 壓縮的生物質(zhì)提取并截留更不易壓縮的物質(zhì)。

　　本公開不必然地限定為與廢水相關(guān)使用。關(guān)于除了廢水之外的水處理， 可使用此處描述的設(shè)備和方法。例如，可使用本設(shè)備和方法從農(nóng)田徑流移 除營養(yǎng)物，和/或處理來自固體廢物操作的瀝出物、水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)中的水、 動物性雜肥以及厭氧消化工藝中的沼渣或者污泥，以及解決地下水污染、 處理飲用水和處理有害廢物。