申请日2013.09.20
公开(公告)日2015.08.19
IPC分类号C02F3/12
摘要
一种设备和方法，用于使用筛在活性污泥工艺中选择、截留或生物强化固体，用于改善废水处理。可使用筛以基于尺寸、压缩系数或者抗切变性分离并截留固体。在活性污泥工艺中使用筛以分离并选择缓慢生长的有机物、较快沉降的有机物或者增加的物质，以吸收、处理或者移除成分。变换筛的设置提供了另一种选择不同微粒的手段。可响应于从诸如分光光度计或者其它光学方法的分析仪器检测到的读数而手动地和/或自动地调整被暴露的切变率或者时间、微粒压缩或者固体停留时间(SRT)，以使有机物的选择优化。
权利要求书
1.一种用于选择和截留微粒的设备，所述设备包括分类筛，其应用在 10-5000微米范围内的网眼尺寸，以从罐的混合溶液选择微粒、从主固体- 液体分离器或者从萃取的废物固体流选择固体回收流，其中所述设备构造 为将至少一些被选择的微粒返回至上游部分。
2.根据权利要求1所述的设备，进一步包括在筛滤期间通过施加正向 或负向压力压缩微粒的装置。
3.根据权利要求1所述的设备，进一步包括机械装置，其诸如在使用 震动筛的情况下通过筛的振荡运动，或者在使用转鼓筛的情况下通过旋转 运动，或者通过使用筛的上游的分离混合切变装置，或者通过更频繁的将 过滤流回收至筛而将切变应力(或力)施加至微粒上。
4.根据权利要求1所述的设备，其中基于抗切变性发生优先的选择， 更抗切变的级分被截留，手动地或自动地使用分析或检测仪器控制暴露的 切变率或时间，以使有机物或者微粒的选择优化。
5.根据权利要求1所述的设备，其中基于压缩系数发生优先的选择， 不易压缩的物质被截留，手动地或自动地使用分析或检测仪器控制微粒压 缩，以使有机物或者微粒的选择优化。
6.一种设备，其用于分离多种固体级分以保持多种固体停留时间，所 述设备构造为使用分类筛优先地选择具有高于期望阈值的固体停留时间的 级分，且使用任何其他固体液体分离器保持具有较低固体停留时间的级分， 使得被截留和穿过污泥的级分具有相对比例，其可按重量从最小0%调节 至最大100%，以调整选择固体的固体停留时间，其中所述设备构造为通 过变换分类筛的尺寸，或者通过调整一个或者多个筛的孔径尺寸或者操作， 和/或分别用于较高和/或较低固体停留时间的固体-液体分离器来调整固体 停留时间，其中手动地或者自动地响应于位于筛的上游或者下游的分析或 者检测仪器检测到的读数调整所述固体停留时间，以使有机物或微粒的选 择优化。
7.一种用于分离多种固体级分以保持多种固体停留时间的方法，所述 方法包括使用至少一个分类筛优先地选择具有高于期望阈值的固体停留时 间的级分，且使用任何其他固体液体分离器保持具有较低固体停留时间的 级分，以及将至少一些被选择的微粒返回至上游部分。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述至少一个筛选择部分或者全 部颗粒固体，所述颗粒固体可根据需要显示增强的沉降特性，而所述的筛 将允许其他非颗粒固体的部分或全部的通过。
9.根据权利要求7所述的方法，其中基于颗粒尺寸发生优先的选择， 截留较大尺寸的级分，较小尺寸的级分穿过所述筛。
10.根据权利要求7所述的方法，其中基于压缩系数或者抗切变性发生 优先的选择，通过所述筛截留不易压缩或者更抗切变的级分。
11.根据权利要求9所述的方法，为了改善选择效率且减少更抗切变级 分的扩散阻力，通过筛界限的机械操作或者通过液体施加附加切变应力。
12.根据权利要求7所述的方法，其中使用一系列的筛以选择用于选择 的上和下尺寸范围。
13.根据权利要求7所述的方法，其中被截留的和穿过污泥的级分具有 相对比例，其可从按重量最小0%调节至最大100%，以调整被选择固体的 固体停留时间。
14.根据权利要求8所述的方法，其中颗粒固体可在好氧、缺氧或者压 氧或者这些情况的组合下被选择且被截留，其中非颗粒固体包括凝聚剂或 者分散固体。
15.根据权利要求7所述的方法，其中所述分类筛可应用至废物污泥 流，其在包括在混合溶液、返回污泥或者废物污泥中的生物废水处理工艺 中的任何一点处从反应器(混合溶液)或者回收流(RAS)直接地取得。
16.根据权利要求7所述的方法，其中来自筛的被截留的固体或者穿过 的固体被生物强化。
17.根据权利要求7所述的方法，其中所述筛过的固体具有生物性且包 括诸如厌氧氨氧化生物或者甲烷有机物、好气微生物或者缺氧微生物以及 可共生的有机物的较慢生长的有机物，以基于至空气或者其它基底的暴露 发展生态位级分。
18.根据权利要求7所述的方法，其中所述筛过的固体具有化学反应特 性且以树脂、吸附剂或催化剂的形式移除污染物。
19.根据权利要求13所述的方法，其中，固体停留时间的调整由分类 筛的尺寸的变换和/或分别用于较高和/或较低固体停留时间的固体-液体分 离器的变换执行。
20.一种用于废水处理的活性污泥系统，所述系统包括权利要求1所 述的设备。
说明书
用于使用筛的水处理的方法和设备
本申请要求2012年9月21日提交的美国第61/703,844号临时专利申 请的利益。该美国第61/703,844号临时专利申请的全部公开内容援引加入 本文中。
废水的筛滤是废水处理厂处理的常规方法。为了收集和清理，已经使 用废水筛移除大或惰性固体超过一个世纪。移除这样的杂物的废水筛滤典 型地存在上游工艺中，以保护下游工艺免受这样的物质之害。最近，已经 在活性污泥工艺本身内使用筛以选择并移除惰性物质。
美国专利4,541,933、5,824,222、6,814,868和7,569,147 讨论了这种用于从活性污泥以及膜生物反应器中移除惰性物质的概念的变 形，即应用对不期望的固体的选择。筛在活性污泥工艺中的第二个作用是 用筛替换最终澄清工艺，以通过用薄膜或筛替换澄清器截留活性絮体并使 其返回曝气池。这些的应用作为用于固体液体分离的过滤筛和薄膜被发现。 美国专利号6,821,425是后一个应用的示例且工艺描述在Kiso等人 (2005)、Tewari等人(2010)和Ren等人(2010)的科学文献中。美国 专利3，959，124和Hemandez等人(2002)描述了筛的另一个作用，其 中为了减少固体-液体分离装置的固体载荷，筛位于活性污泥工艺中的曝气 槽和固体液体分离装置之间。固体-液体分离装置可以为澄清器或者过滤薄 膜。
总之，已经在活性污泥工艺中使用筛以废弃垃圾、替换澄清器或者减 少固体-液体分离装置的载荷。这些先前公开的工艺都没有将筛用于固体的 “选择”和“截留”两者，或者物理地合成具有适宜构造的生物固体，以 增强与控制用于成分移除的反应相关的活性污泥性能。
当前活性污泥工艺操作的缺点是活性污泥中所有部分的固体停留时间 相同。已经通过例如使用塑料介质以将生物膜上的有机物截留更长的固体 停留时间克服了此缺点。可参见美国专利号5,458,779和7,854,843。 其它的选择包括旋风分离器的使用，其可基于比重区分固体 (US2011/0198284Al)。这些工艺都没有选择基于与筛滤相关的尺寸、压 缩系数或者切变特性增加固体停留时间。
发明内容
所公开的实施方式包括使用筛的选择工艺，用于基于微粒成分的尺寸 和压缩系数截留微粒成分。特别地，在活性污泥工艺中使用筛以“开采” 和“截留”特定类型的固体，且这些被截留的固体改善了工艺的性能。通 过物质的选择和保留开采具有特定范围的尺寸、压缩系数和抗切变性的活 性污泥固体的此种能力是本公开的实施方式的关键特征。本公开使得活性 污泥系统对不同的固体级分(fractions)以不同的固体停留时间(SRT)运 行，以允许在与快速生长的有机物或者其聚集体的竞争中建立缓慢生长的 有机物。增大物理力(切变/切线应力和/或法线应力)以通过实现更明显的 微粒分离长期保持不同的固体停留时间，举例来说，通过从缓慢生长的聚 集体的表面剪切掉快速生长或者表面的生物质，或者通过使用压力从更可 压缩的生物质提取并截留更不易压缩的物质。
本公开不必然地限定为与废水相关使用。关于除了废水之外的水处理， 可使用此处描述的设备和方法。例如，可使用本设备和方法从农田径流移 除营养物，和/或处理来自固体废物操作的沥出物、水产养殖系统中的水、 动物性杂肥以及厌氧消化工艺中的沼渣或者污泥，以及解决地下水污染、 处理饮用水和处理有害废物。