用于使用筛的水处理的方法和设备技术

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。

【技术实现步骤摘要】
用于使用筛的水处理的方法和设备本申请是分案申请，其原申请的申请号为201380049244.2，申请日为2013年09月20日，专利技术名称为“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。
技术实现思路
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。附图说明图1a-1g示出了根据一个示例实施方式的筛滤设备，包括在四个不同角度将应力施加至微粒上的筛洗。图2为示出了根据一个示例实施方式的用于活性污泥工艺的方法的流程图。图3为示出了根据一个示例实施方式的用于活性污泥工艺的另一种方法的流程图。图4为示出了根据一个示例实施方式的用于活性污泥工艺的再一种方法的流程图。图5为示出了根据一个示例实施方式的描述筛的效率的数据的图表，筛基于尺寸截留颗粒。图6为示出了根据一个示例实施方式的描述通过基于尺寸的筛选择的特定有机物的固体停留时间的有效分离的数据的图表。图7为示出了根据一个示例实施方式的通过真空筛滤选择性保留具有一定尺寸的不可压缩的物质的图表。图8A和8B为示出了根据一个示例实施方式的增加的选择出的特定有机物的图表，其通过除了基于尺寸的筛选择还施加切变。图9A至9C示出了根据一个示例实施方式的颜色强度的使用以区分具有不同性能的微粒。图10为示出了描述基于暴露至筛的频率的微粒分布选择的数据的图表。具体实施方式筛滤设备的描述：所公开的实施方式提供了一种筛，以在废水处理工艺中基于微粒尺寸、压缩系数和/或切变来选择并截留微粒，废水处理工艺诸如活性污泥系统。被截留的微粒的尺寸取决于筛眼的尺寸，在10-10，000微米的尺寸范围中(更优选地在10-2，000微米的范围中，进一步优选地在100-2，000微米的范围中)。基于筛眼尺寸，较大尺寸的颗粒可随较小尺寸的絮体或者颗粒一起被截留。除了尺寸保留，选择地截留可压缩的或不可压缩的物质的能力取决于清洗量或速度、施加的真空或垂直施加的力。物质的切变取决于施加的切线应力的量。当其被清洗时，更可压缩的物质趋于穿过筛，且当施加切变力时，筛会磨损微粒。取决于施加的切变强度和持续时间或者频率，聚集体的表面被刮掉，全部微粒的尺寸会减小且抗切变能力低的微粒趋于被打散并被清洗出。因此，如图1a、图1b、图1c和图1d中所示，与筛应用相关的切变力(典型地为相切的)和压缩力(典型地为垂直的)或者这些力的组合选择具有适宜尺寸和更稠密或者固体结构的聚集体尺寸(举例来说，相比于快速增长的絮凝剂类型的生物质，缓慢增长的生物质的颗粒通常更抗切变且不易压缩)。此外，切变的应用减小了这些较稠密聚集体的扩散阻力且使得较小的微粒具有较大的活性表面。这可通过附加地使用在筛滤期间通过施加压力使微粒压缩的设备实现，压力诸如筛流动方向的正压，诸如来自喷杆的压头，或者负压，诸如由真空泵产生的吸头。在其他变形中，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。图1a-1d示出了筛滤设备10的一个示例实施方式的四个透视图。如这些图中所示，筛滤设备10经由内部微粒/固体分离器2处理进入废水流1，内部微粒/固体分离器2将废物成分筛出至废物流3，同时从将被截留的废水流1的那些成分4中分离废物成分。为了移除需要从工艺中排除的较大的垃圾或者颗粒，可在进入筛滤设备10之前预筛废水1。筛2的使用增加了筛过的成分4的固体停留时间，且提供了对较大的生物微粒的选择压力，由此将筛过的成分4的固体停留时间与未筛的(穿过)成分(废物流3)的固体停留时间分开。固体停留时间的这种分开允许了对筛过的成分4的额外的反应时间。可校准筛滤效率以增加或减少筛过的成分4的固体停留时间。可增加可选择的筛洗5以进一步帮助筛滤工艺，筛洗5使用气体、液体、真空或者一些物质的组合。筛洗5可以多种不同方式直接指向筛2，包括但不限于，沿垂直轴线(图1a)，直接垂直于筛的角度(图1b)，或者沿水平轴线(图1c)或者乃至相切于筛(图1d)，多种不同方式有区别地影响固体停留时间。活性污泥工艺中本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
2012.09.21 US 61/703,8441.一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...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏第尔·N·默西，欧亨尼奥·吉拉尔多，诺曼·D·多克特，艾德·德克里佩莱尔，伯恩哈德·韦特，沃尔特·F·贝利，
申请(专利权)人：华盛顿特区供水和污水管理局，
类型：发明
国别省市：美国,US