[發明專利]使用外部選擇處理廢水的方法和設備

有效

• 申請號: 201580035343.4
• 申請日: 2015-06-30
• 公開（公告）號: CN107108291B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 貝恩哈德·韋特;查爾斯·博特;素迪爾·默西;艾德·德克利佩萊爾
• 申請（專利權）人: 漢普頓道路衛生局;哥倫比亞特區供水和污水管理局
• 主分類號: C02F3/12
• 分類號: C02F3/12;C02F3/30;C02F3/34;C02F1/38;C02F1/52;C02F11/02;B01D21/02;B01D21/26;B01D21/32
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 彭鯤鵬;鄭斌

用于生物廢水處理的方法和設備，其包含生物選擇器和物理選擇器。設備包含內部生物反應器，其中將廢水和再循環生物質組合以提供高底物和高電子受體梯度，以產生相比于絮狀物和絲狀物形成有利于顆粒形成的形態學生物質特征；以及外部重量選擇器或外部篩選選擇器，其對生物質廢物流進行操作，以用于收集和保留致密化生物質聚集體包括致密顆粒選擇，并用于廢棄較輕的絲狀物和絮狀物。在方法和設備中，可以添加微粒以提供核心來促進形成包封所接種的微粒的聚集體。例如在生物反應器中，微粒可以作為多種材料添加，以起始或引發顆粒的形成，然后其可以通過外部重量選擇器或外部篩選選擇器分離或整合。此外，可以選擇生物體以用于生物除磷、反硝化甲烷氧化劑、生物硫或硫化物的氧化、產甲烷。

在先申請的交叉引用

本申請要求2014年6月30日提交的題為“Method and Apparatus for WastewaterTreatment Using External Gravimetric Selection”的美國臨時專利申請No.62/019,210的優先權及其權益，其全部內容通過引用并入本文，并因此在本文中充分闡述。

技術領域

本公開內容一般地涉及用于廢水處理的方法和設備，更具體地涉及用于通過尺寸或重量選擇進行廢水處理的方法和設備。

背景技術

需氧顆粒狀污泥工藝

用于廢水處理的顆粒狀生物質工藝最初限于厭氧處理，例如升流式厭氧污泥床法(upflow anaerobic sludge blanket，UASB)；其依賴于利用專業建造的升流式反應器建立的顆粒狀生物質，以允許幾種不同類型的微生物的共生生長，包括發酵、產酸、產乙酸和產甲烷(methogenic)微生物。另外的發展導致了需氧顆粒狀污泥工藝早在1997年在文獻中報道(Morgenroth E,Sherden T,van Loosdrecht MCM,Heijnen JJ,Wilderer PA.Aerobicgranular sludge in a sequencing batch reactor.Water Res 1997；31:3191-4)。這些工藝的特征在于具有比絮狀生物質更高的密度和顆粒尺寸的生物質，并且迄今為止，全部在專業建造的反應器中完成，其主要與序批式反應器和升流式柱反應器或提供高剪切條件的反應器相關。顆粒狀生物質具有約0.1至5mm的顆粒尺寸和小于35至50mL/g的污泥體積指數(SVI_30分鐘)以及類似于SVI_30分鐘的SVI_5分鐘。類似地，需氧顆粒具有10m/小時的沉降速度，相比而言絮狀生物質的沉降速度大約為1m/小時。顆粒狀污泥相對于絮狀生物質的改善的沉降性是根據本公開內容的方法和設備的重要益處之一。

需氧顆粒狀污泥的一個關鍵優點是，它可以在顆粒內產生微條件(nichecondition)以用于分離的物理池體積中可能需要的任何條件。絮狀物和常規活性污泥受到擴散阻力的作用(Shaw等人)，并且需氧顆粒狀污泥可以利用顆粒內部和外部的相對擴散阻力來同時發育和生長不同的種群，而不是提升物理池構造內的這些條件。需氧顆粒狀污泥所聲稱的益處是顆粒的尺寸導致產生顆粒內的底物和電子受體梯度，其允許聚磷積累性生物體(polyphosphorus accumulating organism，PAO)、糖原累積生物體(glycogenaccumulating organism，GAO)、厭氧氨氧化細菌(anaerobic ammonia oxidizingbacteria，anammox)和反硝化異養菌在顆粒中心附近的積聚，而需氧生物體在顆粒外部積聚，其包括硝化細菌和需氧異養菌。

下面進一步解釋用于除磷的該方法的實例。

除磷

從廢水中除磷通常通過使用鐵或鋁鹽的化學沉淀或通過應用厭氧選擇器以允許提供生物除磷的聚磷酸鹽累積性生物體的積聚來實現。與本文公開的方法和系統相比，這兩種方法都具有缺點，本文公開的方法和系統可以實現穩定和可靠的除去磷和氮，而不需要正式的厭氧選擇器并且不需要化學沉淀。