申请日2011.01.31
公开(公告)日2015.07.29
IPC分类号C02F3/02
摘要
用于处理废水的压载序批式反应器系统，其包括一个或多个序批式反应器。加重剂浸渍子系统，其被配置成混合生物絮体和加重剂以形成已加重的生物絮体。加重剂回收子系统，其被配置成从已加重的生物絮体回收加重剂并且将该回收的加重剂再引入到加重剂浸渍子系统。
权利要求书 [支持框选翻译]
1.用于处理废水的压载序批式反应器系统，其包括：
一个或多个序批式反应器，其被配置成从已沉降污泥倾析澄清的流出物 以提供已处理的流出物;
加重剂浸渍子系统，其被配置成混合生物絮体和加重剂以形成已加重的 生物絮体;
加重剂回收子系统，其被配置成从所述一个或多个序批式反应器接收已 沉降污泥且被配置成从已加重的生物絮体回收加重剂并且将该回收的加重剂 再引入到所述的加重剂浸渍子系统。
2.如权利要求1所述的系统，该系统进一步包括：
污泥贮存罐，其被配置成从一个或多个序批式反应器接收已沉降污泥， 贮存该已沉降污泥，并且调节已沉降污泥流向加重剂回收子系统的流量。
3.如权利要求1所述的系统，其中，所述加重剂回收子系统包括用于 将加重剂从已加重的生物絮体分离的分离器子系统。
4.如权利要求3所述的系统，其中，所述分离器子系统包括剪切磨机。
5.如权利要求3所述的系统，其中，所述分离器子系统包括离心分离 器。
6.如权利要求3所述的系统，其中，所述分离器子系统包括超声分离 器。
7.如权利要求3所述的系统，其中，所述分离器子系统包括剪切磨机 和湿式圆筒磁选分离器。
8.如权利要求3所述的系统，其中，所述分离器子系统包括剪切磨机 和离心分离器。
9.如权利要求3所述的系统，其中，所述分离器子系统包括超声分离 器和湿式圆筒磁选分离器。
10.如权利要求3所述的系统，其中，所述分离器子系统包括超声分离 器和离心分离器。
11.如权利要求4所述的系统，其中，所述剪切磨机包括转子和定子， 其中转子和/或定子包括具有最优化加重剂从已加重的生物絮体分离的尺寸 的缝。
12.如权利要求1所述的系统，其中，所述加重剂浸渍子系统包括浸渍 罐和至少一个混合器。
13.如权利要求1所述的系统，其中，通过减小沉降阶段的持续时间来 增加该系统的容量。
14.如权利要求1所述的系统，其中，所述已加重的生物絮体通过减小 其中悬浮固体和相关污染物的浓度来提高已处理的流出物的质量。
15.如权利要求1所述的系统，该系统进一步包括用于排放来自加重剂 回收子系统的已沉降污泥以控制在一个或多个序批式反应器中混合液中微生 物群体的排放子系统。
16.如权利要求15所述的系统，其中，通过减小由排放子系统排放的 已沉降污泥的量从而增加一个或多个序批式反应器中混合液的浓度，来增加 该系统的容量。
17.如权利要求16所述的系统，其中，通过减小反应阶段的持续时间 来增加该系统的容量。
18.如权利要求16所述的系统，其中，减小由排放子系统排放的已沉 降污泥的量以增加混合液的悬浮固体的浓度来提高混合液中氨的硝化和/或 反硝化作用。
19.如权利要求18所述的系统，其中，通过增加被引入到一个或多个 序批式反应器的溶解氧的量来提高硝化作用。
20.如权利要求1所述的系统，其中，为了通过沉淀和/或凝结的方式除 磷，将凝结剂添加到一个或多个序批式反应器。
21.如权利要求1所述的系统，其中，为了提高已加重的生物絮体的沉 降和增稠并且为了使得没有被浸渍的生物絮体和/或部分被浸渍的生物絮体 与已加重的生物絮体聚团，将凝聚剂添加到一个或多个序批式反应器。
22.如权利要求1所述的系统，其中，所述加重剂浸渍子系统包括文氏 混合器/喷射器。
23.如权利要求1所述的系统，其中，大部分加重剂的粒径小于100μm。
24.如权利要求1所述的系统，其中，大部分加重剂的粒径小于40μm。
25.如权利要求1所述的系统，其中，大部分加重剂的粒径小于20μm。
26.如权利要求1所述的系统，其中，所述加重剂包含磁铁矿。
27.如权利要求1所述的系统，该系统进一步包括混合器，其设置在一 个或多个序批式反应器的每一个中以保持悬浮固体或混合液处于悬浮状态。
28.采用一个或多个序批式反应器处理废水的方法，该方法包括：
a)在一个或多个序批式反应器中接收流入的废水;
b)在一个或多个序批式反应器中形成生物絮体;
c)将加重剂浸渍到生物絮体中以形成已加重的生物絮体;
d)将溶解氧引入到微生物群体以促进生物絮体在混合液中生长，该生物 絮体在混合液中生长是通过混合液悬浮固体的浓度来确定;
e)在一个或多个序批式反应器中从混合液分离和收集已加重的生物絮 体以提供第二流出物和已沉降污泥;
f)在一个或多个序批式反应器中从已沉降污泥倾析出澄清的流出物以 提供已处理的流出物;和
g)从已加重的生物絮体中回收加重剂以将该加重剂再引入到步骤c)。
29.如权利要求28所述的方法，该方法进一步包括从已加重的生物絮 体分离加重剂的步骤。
30.如权利要求28所述的方法，该方法进一步包括收集加重剂并且将 加重剂循环到步骤c)的步骤。
31.如权利要求28所述的方法，该方法进一步包括提供加重剂的步骤， 其中大部分的加重剂的粒径小于100μm。
32.如权利要求28所述的方法，该方法进一步包括提供加重剂的步骤， 其中大部分的加重剂的粒径小于40μm。
33.如权利要求28所述的方法，该方法进一步包括提供加重剂的步骤， 其中大部分的加重剂的粒径小于20μm。
34.如权利要求28所述的方法，该方法进一步包括将凝聚剂引入到混 合液的步骤，该步骤是为了提高已加重的生物絮体的沉降和增稠并且为了使 得没有被浸渍的生物絮体和/或部分被浸渍的生物絮体与已加重的生物絮体 聚团。
35.如权利要求28所述的方法，该方法进一步包括将大部分已沉降污 泥循环到步骤b)的步骤。
36.如权利要求28所述的方法，该方法进一步包括采用排放子系统排 放剩余的已沉降污泥以控制混合液中微生物群体的步骤。
37.如权利要求28所述的方法，该方法进一步包括通过减小沉降阶段 的持续时间来增加系统的容量的步骤。
38.如权利要求28所述的方法，该方法进一步包括通过减小其中悬浮 固体和相关污染物的浓度来提高已处理的流出物的质量的步骤。
39.如权利要求28所述的方法，该方法进一步包括排放来自加重剂回 收子系统的已沉降污泥以控制在一个或多个序批式反应器中混合液中微生物 群体的步骤。
40.如权利要求39所述的方法，该方法进一步包括通过减小由排放子 系统排放的已沉降污泥的量从而增加一个或多个序批式反应器中混合液的浓 度，来增加系统的容量的步骤。
41.如权利要求40所述的方法，该方法进一步包括通过减小反应阶段 的持续时间来增加所述系统的容量的步骤。
42.如权利要求39所述的方法，该方法进一步包括减小由排放子系统 排放的已沉降污泥的量以增加混合液的悬浮固体的浓度的步骤，这提高了混 合液中氨的硝化和/或反硝化作用。
43.如权利要求28所述的方法，该方法进一步包括通过增加被引入到 一个或多个序批式反应器的溶解氧的量来提高硝化作用的步骤。
44.如权利要求28所述的方法，其中，在步骤b)中，通过将混合液与 生物絮体以一个预设的能量水平混合而将加重剂被浸渍到生物絮体中。
说明书 [支持框选翻译]
用于处理废水的压载序批式反应器系统和方法
技术领域
本发明涉及用于处理废水的压载(ballasted)序批式反应器(sequencing batch reactor，SBR)系统和方法。
背景技术
SBR系统用于处理废水。典型的传统SBR系统包括一个或多个SBR， 所述SBR包含大量的吸收流入的废水中的污染物以形成生物絮体 (biologicalflocs)和处理废水的微生物。SBR系统通常用四个阶段来处理废水： 填充、反应、沉降和倾析。在填充阶段，将SBR填充流入的废水并且可以将 SBR曝气，在不曝气的情况下混合，或者不混合且不曝气。反应阶段涉及添 加氧气、混合或两者的组合，以通过转化生化需氧量(biochemical oxygen demand，BOD)的对微生物的处理以形成生物絮体而提供处理。在沉降阶段， 使得在之前阶段中形成的生物絮体沉降到所述SBR的底部以形成已沉降污 泥。倾析阶段涉及缓慢地从已沉降污泥倾析澄清的水以提供已处理的流出物。
然而，在典型的传统SBR系统的沉降阶段，生物絮体仅仅是稍微比水重 一点，因此沉降得很慢。此外，在沉降阶段的固体分离因许多类型的沉降问 题可能变得不可靠，引起这些沉降问题的是：丝状有机体(filamentous organisms)的过度生长、菌胶团有机体(zoogleal organisms)或胞外多糖材料 (exocellular polysaccharide material)中任意一种的过度生长所导致的黏性膨胀 (viscous bulking)、针状絮体(pin floc)、游荡掉队的絮体(straggler floc)诸如此类 的。这可能限制传统SBR系统的容量并且可能连累已处理的流出物的质量 (quality)。
发明内容
本发明描述了用于处理废水的压载序批式反应器系统包括一个或多个 序批式反应器。加重剂浸渍子系统(weighting agent impregnation subsystem)， 其被配置成混合生物絮体(biologicalflocs)和加重剂(weighting agent)以形成已 加重的生物絮体(weighted biologicalflocs)。加重剂回收子系统(weighting agent recovery subsystem)，其被配置成从已加重的生物絮体回收加重剂并且将该回 收的加重剂再引入到所述的加重剂浸渍子系统。
在一个实施方式中，所述系统可以包括污泥贮存罐(sludge storage tank)， 该污泥贮存罐被配置成从一个或多个序批式反应器接收已沉降污泥，贮存该 已沉降污泥，并且调节已沉降污泥流向加重剂回收子系统的流量(flow)。所述 加重剂回收子系统可以包括用于将加重剂从已加重的生物絮体分离的分离器 子系统(separator subsystem)。所述分离器子系统可以包括剪切磨机(shear mill)。所述分离器子系统可以包括离心分离器(centrifugal separator)。所述分 离器子系统可以包括超声分离器(ultrasonic separator)。所述分离器子系统可以 包括剪切磨机和湿式圆筒磁选分离器(wet drum magnetic separator)。所述分离 器子系统可以包括剪切磨机和离心分离器。所述分离器子系统可以包括超声 分离器和湿式圆筒磁选分离器。所述分离器子系统可以包括超声分离器和离 心分离器。所述剪切磨机可以包括转子(rotor)和定子(stator)，其中转子和/或 定子包括具有最优化加重剂从已加重的生物絮体分离的尺寸的缝(slots)。所述 加重剂浸渍子系统可以包括浸渍罐(impregnation tank)和至少一个混合器 (mixer)。该系统的容量可以通过减小沉降阶段(settle phase)的持续时间来增 加。所述一个或多个序批式反应器可以被配置成从已沉降污泥倾析(decant) 澄清的流出物(clear effluent)以提供已处理的流出物(treated effluent)。所述已 加重的生物絮体可以通过减小其中悬浮固体和相关污染物的浓度来提高已处 理的流出物的质量。该系统可以包括用于排放来自加重剂回收子系统的已沉 降污泥以控制在一个或多个序批式反应器中混合液中微生物群体的排放子系 统(wasting subsystem)。该系统的容量可以通过减小由排放子系统排放的已沉 降污泥的量从而增加一个或多个序批式反应器中混合液的浓度来增加。该系 统的容量可以通过减小反应阶段(react phase)的持续时间来增加。可以减小通 过排放子系统排放的已沉降污泥的量以增加混合液的悬浮固体的浓度来提高 混合液(mixed liquid)中氨的硝化(nitrification)和/或反硝化作用 (de-nitrification)。可以通过增加被引入到一个或多个序批式反应器的溶解氧 (dissolved oxygen)的量来提高硝化作用。为了通过沉淀(precipitation)和/或凝结 (coagulation)的方式除磷，可以将凝结剂(coagulant)添加到一个或多个序批式 反应器。为了提高已加重的生物絮体的沉降和增稠并且为了使得没有被浸渍 的生物絮体和/或部分被浸渍的生物絮体与已加重的生物絮体聚团 (agglomeration)，可以将凝聚剂(flocculant)添加到一个或多个序批式反应器。 所述加重剂浸渍子系统可以包括文氏混合器/喷射器(venturi mixer/eductor)。大 部分加重剂的粒径小于约100μm。大部分加重剂的粒径小于约40μm。大部 分加重剂的粒径小于约20μm。所述加重剂可以包含磁铁矿(magnetite)。该系 统可以包括混合器(mixer)，该混合器设置在一个或多个序批式反应器的每一 个中以保持悬浮固体或混合液处于悬浮状态。
本发明还描述了采用一个或多个序批式反应器处理废水的方法，该方法 包括以下的步骤：a)在一个或多个序批式反应器中接收流入的废水;b)在一 个或多个序批式反应器中形成生物絮体;c)将加重剂浸渍到生物絮体中以形 成已加重的生物絮体;和d)从已加重的生物絮体中回收加重剂以将该加重剂 再引入到步骤c)。
在一个实施方式中，该方法可以包括从已加重的生物絮体分离加重剂的 步骤。该方法可以包括收集加重剂并且将加重剂循环到步骤c)的步骤。该方 法可以包括提供加重剂的步骤，在该步骤中大部分的加重剂的粒径小于约 100μm。该方法可以包括提供加重剂的步骤，在该步骤中大部分的加重剂的 粒径小于约40μm。该方法可以包括提供加重剂的步骤，在该步骤中大部分 的加重剂的粒径小于约20μm。该方法可以包括将溶解氧引入到微生物群体 以促进生物絮体在混合液中生长，该生物絮体在混合液中生长是通过混合液 悬浮固体的浓度来确定。该方法可以包括将凝聚剂引入到混合液的步骤以提 高已加重的生物絮体的沉降和增稠并且使得没有被浸渍的生物絮体和/或部 分被浸渍的生物絮体与已加重的生物絮体聚团。该方法可以包括在一个或多 个序批式反应器中从混合液分离和收集已加重的生物絮体以提供第二流出物 和已沉降污泥的步骤。该方法可以包括将大部分已沉降污泥循环到步骤b)的 步骤。该方法可以包括在一个或多个序批式反应器中从已沉降污泥倾析出澄 清的流出物以提供已处理的流出物的步骤。该方法可以包括采用排放子系统 排放剩余的已沉降污泥以控制混合液中微生物群体的步骤。该方法可以包括 通过减小沉降阶段的持续时间来增加所述系统的容量的步骤。该方法可以包 括通过减小其中悬浮固体和相关污染物来提高已处理的流出物的质量的步 骤。该方法可以包括排放来自加重剂回收子系统的已沉降污泥以控制在一个 或多个序批式反应器中混合液中微生物群体(population)的步骤。该方法可以 包括通过减小由排放子系统排放的已沉降污泥的量从而增加一个或多个序批 式反应器中混合液的浓度，从而增加所述系统的容量的步骤。该方法可以包 括通过减小反应阶段的持续时间来增加所述系统的容量的步骤。该方法可以 包括减小由排放子系统排放的已沉降污泥的量以增加混合液的悬浮固体的浓 度的步骤，这提高了混合液中氨的硝化和/或反硝化作用。该方法可以包括通 过增加被引入到一个或多个序批式反应器的溶解氧的量来提高硝化作用的步 骤。在步骤b)中，通过将混合液与生物絮体以一个预设的能量水平混合，使 得加重剂被浸渍到生物絮体中。
本发明，然而，在其他实施方式中，不需要达到所有这些目标，并且其 权利要求不应当被限制于可以实现这些目标的结构或方法。