提供从液体中去除不想要的物质的系统和方法。该系统可包括具有连续倾斜表面（１４）的通气结构（１０），其经配置以提供气泡（２２）在向液体顶部移动的同时针对基本上全长的连续倾斜表面（１４）的相互作用。所述连续倾斜表面（１４）可基本上浸没在液体中。不同细菌菌落（１６）的生物膜排列在连续倾斜表面（１４）上，并且高表面积－比－体积结构（１０２）位于通气结构（１０）附近，在其上可形成细菌菌落（１６）的生物膜。通气系统（１８）与空气供应系统（２６）偶联，其向连续倾斜表面（１４）的底部释放气泡（２２），使得气泡（２２）上升时沿连续倾斜的表面（１４）移动，以（ｉ）为生物膜（１６）产生多种需氧－厌氧条件，和（ｉｉ）响应连续倾斜表面（１４）的方向使气泡（２２）参与连续混合用于生物膜（１６）的微气候和（ｉｉｉ）提供水从通气结构底部到顶部的空运循环。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
废水处理池是美国最广泛使用的废水处理技术之一。废水池作为处理技术适合于小到中等大小的农村社区、动物饲养场运营、食品生产运营，以及一些一般工业。废水池的主要优势在于成本低并且易于操作。一般而言，只要废水池不是超负荷，它们可以有效去除有机物质和悬浮固体。大多数类型废水池系统的一个缺点是其不能从废水流中去除一些不想要的化合物，如含碳、氮和磷的化合物以及其他不想要的物质。此外，难以降低废水池中的生化需氧量(BOD)和总悬浮固体量(TSS)。这些不想要的化合物增加了来自废水池系统的恶臭以及随后邻居的抱怨。通过分解此类化合物的细菌从废水池的废水流中去除不想要的化合物。开放废水池的设计中固有的若干生物因素抑制了这些化合物的分解。还已知，来自某些藻类菌株的废物分泌物可降低想要的细菌的生长。此外，滴滤池是废水处理的最古老形式之一。岩石和其他介质在水池中堆积，并且废水在介质上滴流。在岩石和其他底材的表面上产生了由微生物组成的薄生物膜，并且随着废水流过表面，其能够去除废水中的有机物质。生物膜的横断面厚度提供了适合于游离表面上需氧细菌的条件，并且在一些情况下，提供了适合于接近较少氧合的底材区的厌氧细菌的条件。由于具有利于不同类型微生物(其分解有机物)生长的各种区带，滴滤池可以从废水中有效去除化合物。固定的介质为细菌提供了附着的表面(细菌生物膜停留在适当位置，直至其变得太粘以至于不脱落)。在跨生物膜厚度的一些点上可以满足多种细菌菌落的氧需求。滴滤池的主要缺点是建造过滤池的初期投资费用、将废水提升到过滤池顶部的泵送费用、过滤池顶部机械分配系统的维护、和过滤池内介质的最终处理及替换。为固定化膜生长提供表面积的其他设计是旋转生物压缩机(RBCs)，以及将泡沫材料块和间隔或纤维材料置于废水下面的多种设计。RBCs需要机械旋转系统。达到滴滤池等同表面积的主要费用会相当高。附图简述附图说明图1是在废水中排列的一组通气水下生物膜嵌板的一个实施方案的侧视图。图2是图1通气水下生物膜嵌板的正视图。图3是废水处理池的横断面图，其在废水池底部的框架上装有多个通气水下生物膜嵌板。图4是图3废水处理池的俯视图。图5是通气水下生物膜嵌板的备选实施方案的侧视图，所述通气水下生物膜嵌板包含如此排列的多个平面嵌板，以阻断彼此之间的阳光。图6A和6B分别是通气水下生物膜嵌板的实施方案的横断面图和俯视图，其中所述嵌板包含套装的半球体。图6C是具有作为锚的底部的套装半球体的实施方案的横断面侧视图。图7A和7B分别是通气水下生物膜嵌板的实施方案的横断面图和俯视图，其中所述嵌板包含套装的锥体。图7C图解了第二个通气结构，其具有第二个通气结构的入口，该入口通过管道垂直连接本专利技术实施方案中第一个通气结构的出口。图7D图解了第二个通气结构的俯视图，其具有第二个通气结构的入口，该入口通过水平连接本专利技术实施方案中第一个通气结构的出口。图8是开放的流动处理池的俯视图，其中具有成组排列的多个半球形模块。图9是管道化流动处理池的俯视图，其中具有连续排列的多个半球形模块。图10图解了实施方案中的区域化通气系统。图11图解了另一实施方案中的区域化通气系统。图12图解了在实施方案中配置来为废水池或贮存槽提供通气的通气系统。图13图解了实施方案中具有位于通气结构附近的加热器的通气系统。图14图解了实施方案中具有位于通气结构内壁上或通气结构本身中的热源的通气系统。图15图解了实施方案中构造用来使用多个倾斜导管或管道的通气系统。图16图解了实施方案中构造用来使用多个套装倾斜导管的通气系统。图17图解了实施方案中构造用来使用多个倾斜或水平套装导管的通气系统。图18图解了实施方案中用于将空气和水通过不同的管道输出的转换机制。图19是实施方案中气泡提升器的侧视横断面图。图20是实施方案中图19的气泡提升器的俯视图。专利技术详述现在将参考附图中阐明的示例性实施方案，并且本文将使用特定的语言来描述这些示例性实施方案。然而应理解的是，不旨在限制本专利技术的范围。本文阐明的专利技术特征的改变和其他修改，以及如本文阐明的本专利技术原则的额外应用(其为相关领域技术人员所知并拥有该公开内容)被认为在本专利技术的范围内。提供系统和方法，以减少废水体中碳化合物和其他不想要的化合物的含量。尤其是，氨氮可以转化成亚硝酸盐和硝酸盐。硝酸盐在厌氧环境中可以被去除或还原成氮气，以防止藻类生长。在某些操作条件下，如果从系统中去除细胞群，含磷化合物也可被去除。可提供多种水下生物膜表面和条件，以使不同细菌菌落能够生长。通气系统产生了气泡，其随着气泡上升而靠近水下表面移动，产生利于生物膜菌落中需氧微生物的条件。尽管气泡大小会变化，但这些气泡尺寸一般较小，以使得能够与生物膜进行有用的相互作用。上升的气泡帮助污染的水沿水下表面循环，以刺激微生物的生长，并由此去除含碳的化合物，降低 BOD和TSS，将氨氮转化成亚硝酸盐和硝酸盐，并且利用通气操作去除含硝酸盐和磷的化合物。污染水是含有一些量的不想要的化合物、不想要的物质、和/或不想要的有机化合物或无机化合物的液体。可使用填充物或具有高表面积比体积和/或重量比值的其他材料来增加水下表面上生物膜生长可用的面积。系统产生了多个生物区域，其中需氧细菌建群在生物膜表面上，以利率用溶解的氧气(DO)并去除含碳化合物。在一些结构中，且利用某些操作，该系统还可以从废水中去除携带氮和磷的化合物。也可以产生缺氧和厌氧菌区域。系统通过加入促进异养生物膜和其他细菌生长的改造的水下结构进行操作。异养菌需要若干基本条件来繁殖用于附着的表面、充足的氧气供应、合适的温度，和营养物供应(例如，氮和磷)。除了上文那些基本条件，自养细菌是硝化细菌，并需要受到保护免于阳光照射，以使其功能最大化，将氨氮转化成亚硝酸盐和硝酸盐。向水下生物膜表面供应空气，以增强向生物膜中细菌的氧转移。尽管所述系统和方法被讨论为与废水处理相关，所述技术可以用于处理任何污染水体，以去除含碳的化合物、将氨氮转化成硝酸盐，并吸收磷，不论认为污染水是否是废水。例如，该技术的其他应用包括处理农业灌溉回收水、水族馆、厌氧消解上清液、食品加工废水、工业处理水、被污染的公共水路等。在图1和2中显示了流体处理系统的一个实施方案。系统包括一个或多个嵌板 10，其浸没在流体12，如废水之下。嵌板可由多种材料制成，只要该嵌板在污染水或废水环境中耐用。提供表面积的结构必须长年浸没在废水流之下时能够经受得住腐蚀。期望高的表面积比体积比，但优选避免介质的填塞。也期望嵌板是无毒的材料。合适的材料包括混凝土、塑料、金属等。甚至相信废弃材料，如再循环的汽车轮胎和再循环的塑料复合物可制造成合适的嵌板，以应用于本技术中。在嵌板10的侧表面14上生长的是异氧细菌、自养细菌，可能还有其他细菌的膜 16。异氧细菌分解有机碳化合物，以降低BOD和TSS，随后自养细菌在统称为硝化细菌的细菌存在下将氨氮转化成亚硝酸盐和硝酸盐，然后硝酸盐被转化成液体中存在的氮气。例如， 多种硝化细菌物种可适合于本专利技术，如Nitrobacter agilis。建群在该生物膜上的所有物种是环境中天然发生的细菌。该技术中没有加入特定物种用于工作。相反，简单地配置该技术，以加强天然发生的过程。在一个实施方案中，首先用滴滤池流出水(已本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．从液体中去除不想要的物质的系统，其包含：具有连续倾斜表面的通气结构，所述倾斜表面经配置以提供气泡在向液体顶部运动的同时针对基本上全长的连续倾斜表面的相互作用，所述连续倾斜的表面基本上浸没在液体中；在连续倾斜表面上排列的细菌的生物膜；通气结构附近的高表面积－比－体积结构，在其上可形成细菌的生物膜；可偶联空气供应系统的通气系统，其被配置成向连续倾斜表面的底部释放气泡，使得气泡上升时沿连续倾斜的表面和高表面－比－体积结构移动，以便（ｉ）为生物膜产生多种需氧－厌氧条件，和（ｉｉ）产生底部－至－顶部循环模式以提供选择性的空气混合，以为暴露的表面上的生物膜维持微气候。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：K·约翰逊，
申请(专利权)人：犹他州立大学研究基金会，
类型：发明
国别省市：US
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