專利名稱：非化學(xué)性穩(wěn)定生物固體的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及用于處理諸如水及廢水等水性介質(zhì)的裝置和方法，及/或用 于改良生物反應(yīng)器的操作的污泥處理系統(tǒng)及方法，更具體地，本發(fā)明涉及使用 非化學(xué)技術(shù)手段的此類裝置及方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代城市污水及工業(yè)廢料處理廠利用傳統(tǒng)的機(jī)械及生物方法來回收利用廢 水。傳統(tǒng)方法是將水污染問題轉(zhuǎn)換成固體廢料處理問題。因?yàn)樗a(chǎn)生的污泥具 有極大容積及此廢污泥對于環(huán)境的先天毒性及潛在生物危害本質(zhì)所導(dǎo)致的其它 問題，對傳統(tǒng)的城市污水處理所產(chǎn)生的微生物性污泥固體(譬如具有微生物或生 物本質(zhì))的處理在一直以來都是一項(xiàng)昂貴的任務(wù)。這一點(diǎn)在諸如墨西哥的區(qū)域、 位于南美內(nèi)的區(qū)域等生物危害"熱"區(qū)以及其它區(qū)域表現(xiàn)的尤為明顯。在這些區(qū) 域，人類寄生蟲會在生物系統(tǒng)內(nèi)孵育然后經(jīng)由陸地傳播、灌溉及污染微生物活 性污泥處理的其它方法傳播至其它區(qū)域。此微生物活性污泥的提取及處理是昂 貴的，而且是不經(jīng)濟(jì)的。
廢料污泥，特別是那些包含和/或主要由生物污泥(微生物污染的物質(zhì))構(gòu)成 的肥料污泥，是長期以來與活化污泥及其它好氧及/或厭氧廢水處理廠相關(guān)聯(lián)的 最顯著問題。這些污泥難以干燥且費(fèi)用高昂，對這些污泥難以進(jìn)行殺菌/穩(wěn)定， 且費(fèi)用高昂。這些污泥會包含高比例的揮發(fā)物。掩埋場的不易取得及使用這些 污泥作為農(nóng)業(yè)用途的肥料/陸地散布物的較低接收度已經(jīng)引起處理成本的顯著提
高。在部分區(qū)域，因?yàn)楦呶廴究赡苄?、活性微生物催化劑及固體的存在(vs)， 且留有大量的水(干燥前含70%或更多)，微生物活性污泥完全地被禁用于掩埋場。
掩埋場的不易取得及使用這些污泥作為農(nóng)業(yè)用途的肥料/陸地散布物的較 低接收度已經(jīng)引起處理成本的顯著提高。在部分區(qū)域，因?yàn)楦呶廴究赡苄院突?性微生物催化劑的存在，以及這些污泥具有病原生物及疾病散布的媒介的潛能， 微生物活性污泥根本上被禁用于掩埋場及作為陸地散布物肥料。
為了消毒、穩(wěn)定或去污染諸如生物污泥及廢料等含有微生物的水性介質(zhì)的 目的，已經(jīng)發(fā)展出各種不同技術(shù)，其包括-
U.V.滅菌器；
加壓/去壓循環(huán)性殺菌(在壓力容器中使用氣帽或無氣帽但位于壓力容器
中)；
通過使材料或溶液曝露于超臨界溶液殺菌；
珈瑪輻射或類似的輻射方法；
曝露于真空；
曝露于強(qiáng)電磁場；
sonofication
通過化學(xué)性的曝露于強(qiáng)酸(將總?cè)芤旱膒H降至接近或低于2，并持續(xù)一段 時(shí)間)或強(qiáng)堿(將總?cè)芤旱膒H升高至接近或高于12，并持續(xù)一段時(shí)間)殺菌；
通過高離子強(qiáng)度溶液殺菌；
熱殺菌；
物理絞切；
高壓與低壓之間的循環(huán)，無氣帽或其它空氣引發(fā)； 對于化學(xué)殺菌混合物增加壓力以提高殺菌速度；
利用熱和/或蒸汽對高固體廢料進(jìn)行閃蒸以促成爆炸性解壓縮，接著進(jìn)行 剪切；及
臭氧、過氧化物及其它強(qiáng)烈氧化劑。
上述技術(shù)太過昂貴而不適合商業(yè)應(yīng)用、需要額外處理步驟、造成額外污染負(fù)荷，或者則是無法有效處理含有微生物的水性介質(zhì)(譬如造成污泥的殺菌)。因 此亟需提供一經(jīng)改良的用于處理此等含有微生物的水性介質(zhì)的方法。
發(fā)明概要
因此，本發(fā)明一個(gè)目的在于解決有關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的問題。
因此，根據(jù)本發(fā)明，提供用于處理含有微生物的水性介質(zhì)的裝置，包含一 攝入部，其用于接收含有微生物的水性介質(zhì)；壓差引發(fā)器，其聯(lián)結(jié)至攝入部， 從而接受含有微生物的且具有所需氣體飽和水平的水性介質(zhì)，壓差引發(fā)器可致 動以使具有所需氣體飽和水平且含有微生物的水性介質(zhì)加速，從而造成微生物
的細(xì)胞壁破裂；及出口，其與壓差引發(fā)器聯(lián)結(jié)，輸出經(jīng)過處理含有破裂微生物 細(xì)胞及內(nèi)容物的水性介質(zhì)；借此，使經(jīng)過處理的含有微生物破裂細(xì)胞壁的水性 介質(zhì)經(jīng)受處置(disposed)或回收中的至少一種。
并且，本發(fā)明提供用于處理具有所需氣體飽和水平的含有微生物的水性介 質(zhì)的方法，其包含以下步驟i)將含有微生物的水性介質(zhì)進(jìn)至壓差引發(fā)器；ii)致 動壓差引發(fā)器以使具有所需氣體飽和水平的含有微生物的水性介質(zhì)加速，以造 成微生物的細(xì)胞壁破裂；及iii)自壓差引發(fā)器輸出經(jīng)過處理的含有微生物破裂細(xì) 胞壁的水性介質(zhì)；借此，經(jīng)過處理含有微生物破裂細(xì)胞壁的水性介質(zhì)經(jīng)受處置 及回收中的至少一種。


已經(jīng)大概描述了本發(fā)明的本質(zhì)，對附圖作附圖標(biāo)記，通過舉例說明的方式 對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行說明，其中
圖l顯示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中用于處理含有微生物的水性介質(zhì)的裝置
方塊圖。
優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述
本實(shí)施方式的有關(guān)操作方法以及進(jìn)一步目的與優(yōu)點(diǎn)的特征將通過以下描 述，并結(jié)合附圖而得到更好的說明。通過下文描述，本發(fā)明所達(dá)到的這些和其它目的，以及本發(fā)明所提供的優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯。
本文提供了用于處理含有微生物的水性介質(zhì)的新裝置及方法。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)， 一方面，本文所描述的裝置提供有效且經(jīng)濟(jì)的新方法來處理這
些水性介質(zhì)，從而從降低和基本上消除諸如生物固體污泥的含微生物水性介質(zhì)
的處置條件。
本裝置的另一獨(dú)特方面在于在降低或基本消除處置生物固體污泥的需求， 該裝置亦可改良生物反應(yīng)器的操作且降低微量營養(yǎng)物的成本。具體地，如果需 要，可以在生物反應(yīng)器中回收至少部分的經(jīng)過處理的水性介質(zhì)以提供必要的微 營養(yǎng)物。由較低的運(yùn)送及處置成本、較低污泥稠化聚合物成本、較低臭味控制 化學(xué)物成本、及包括較高價(jià)值及主要凈化器的處置/篩濾污泥的較多選擇等的其 它因素而導(dǎo)致的具有較低操作成本的緣故，可預(yù)見本發(fā)明具有直接的經(jīng)濟(jì)效益。 下文所描述的裝置10在構(gòu)造上相對較簡單且因此以相對較低的能量水平來操 作。這提高了裝置10的經(jīng)濟(jì)性。
"處理"或"處理的"用語指包括殺菌、消毒及/或穩(wěn)定及/或類似用語。
"水性介質(zhì)"是指包括水溶液或懸浮物、城市廢水、農(nóng)業(yè)及工業(yè)廢水、來自 農(nóng)業(yè)、郊區(qū)及市區(qū)發(fā)展的暴風(fēng)雨徑流、初級、次級或三級含有微生物的污泥。
"回收"用語包括下述活動，即收集并進(jìn)一步處理經(jīng)處理的水性介質(zhì)或用來 作為原料或營養(yǎng)物或其它用途。非限制性范例包括回收至生物反應(yīng)器。
本文所用的"營養(yǎng)物"指可由細(xì)胞、微生物或微生物體使用的用以繁殖或成 長的任何物質(zhì)。其可為諸如鈣、鉀等礦物質(zhì)及諸如氨基酸、蛋白質(zhì)、糖類、多 糖或可使用的類似物等分子、以及細(xì)胞壁材料。
在一個(gè)實(shí)施方式中，生物反應(yīng)器利用含有所需營養(yǎng)物的經(jīng)處理的微生物活 性污泥，其中所述的營養(yǎng)物可作為生物反應(yīng)器的食物來源。
在另一實(shí)施方式中，用于處理含有微生物的水性介質(zhì)的方法造成微生物或 微生物體的細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中所含的營養(yǎng)物被曝露。當(dāng)細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)被適當(dāng)?shù)仄茐?時(shí)，細(xì)胞壁本身可成為有用的食物來源。由于生物反應(yīng)物傾向于在其特定微生 物及微動物群的構(gòu)造方面彼此呈現(xiàn)獨(dú)特，且任何特定生物反應(yīng)器的活體微生物 及微動物群的特定構(gòu)造甚至可能隨時(shí)間及季節(jié)而改變，任何特定生物反應(yīng)器的
令人滿意的營養(yǎng)物及微量營養(yǎng)物來源為經(jīng)處理的水性介質(zhì)(譬如微生物活性污泥) 內(nèi)可取得的那些物質(zhì)。
不限于理論之下，相信使經(jīng)過處理的水性介質(zhì)通向生物反應(yīng)器對于反應(yīng)器 操作具有有利的效果，例如經(jīng)改良的好氧、厭氧及排序/循環(huán)性生物反應(yīng)器效率、
改良的生物反應(yīng)器穩(wěn)定度、降低的生物反應(yīng)器營養(yǎng)物供給需求及降低的生物反 應(yīng)器操作成本或上述任一 的組合。
在一種實(shí)施方式中，水性介質(zhì)為初級、次級、三級污泥。 在其它實(shí)施方式中 污泥產(chǎn)生于水及/或廢水處理過程； 初級污泥由初級污泥分離設(shè)備產(chǎn)生； 次級污泥由好氧或厭氧反應(yīng)器產(chǎn)生； 三級污泥由三級處理設(shè)備產(chǎn)生。
在一種實(shí)施方式中，水性介質(zhì)遭受諸如葉輪等機(jī)械部件的活動而產(chǎn)生的作 用力，包括向心力(所謂"g"力及其它)，從而造成微生物的細(xì)胞壁破裂。
在一種實(shí)施方式中，水性介質(zhì)重復(fù)地遭受諸如葉輪等機(jī)械部件的活動而產(chǎn) 生的作用力，從而造成微生物的細(xì)胞壁破裂。
在進(jìn)一步的實(shí)施方式中 該方法進(jìn)一步包含將氣體添加至水性介質(zhì)；
該方法進(jìn)一步包含在含有微生物的水性介質(zhì)施加壓力差之前將氣體添加 至水性介質(zhì)；
水性介質(zhì)基本上被氣體所飽和；該氣體可為空氣、氧或氮，及其它氣體； 在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，用于處理含有微生物的水性介質(zhì)的方法進(jìn)一步包
含在壓力處理之前在凈化器中凈化含有微生物的水性介質(zhì)，從而從水性介質(zhì)分
離流體來增加生物固體的濃度。
在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，用于處理含有微生物的水性介質(zhì)的方法進(jìn)一步包
含在壓力處理之后將經(jīng)過處理的含有微生物的破裂細(xì)胞壁的水性介質(zhì)導(dǎo)引至生
物反應(yīng)器。
在一種實(shí)施方式中，離心泵為可沉潛泵。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員了解可代
替性使用能夠運(yùn)轉(zhuǎn)離心泵的機(jī)械部件(例如馬達(dá)驅(qū)動器、風(fēng)車、或其它機(jī)械驅(qū)動 器)。
在一種實(shí)施方式中，離心泵為可沉潛的多級泵。
在一種實(shí)施方式中，離心泵具有多個(gè)葉輪。
在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，離心泵具有至少兩個(gè)葉輪。
本領(lǐng)域技術(shù)人員了解，諸如活塞或膜片泵等的替代性泵可以通過合理配置 而使用，以完成對待處理的水性介質(zhì)的壓力引發(fā)作用。
現(xiàn)在將對于本發(fā)明的特定優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)地描述，請了解這些實(shí)施 例只是示范性實(shí)施例，但本發(fā)明不在此限。
參照第1圖，根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，用于處理水性介質(zhì)的裝置通常顯示為io。
裝置10—般具有攝入部分12、處理部分14及出口部分16。
提供攝入部分12用于接收含有微生物的水性介質(zhì)。水性介質(zhì)隨后被導(dǎo)弓I至 處理部分14，在此，含有微生物的水性介質(zhì)將遭受壓力處理，從而造成微生物
的細(xì)胞壁在水性介質(zhì)內(nèi)破裂。
出口部分16與處理部分14相聯(lián)結(jié)，從而輸出經(jīng)過處理的水性介質(zhì)。
裝置10的各不同部分由適當(dāng)管線連接以使水性介質(zhì)流動于各部分之間。管 線之一顯示為管線A，且使攝入部分12的各不同組件與處理部分14相互關(guān)連。
管線B旁路經(jīng)過處理部分14。
管線C使水性介質(zhì)能夠在處理部分14中再循環(huán)。
選擇性地提供管線D，以使水性介質(zhì)能夠從生物反應(yīng)器64進(jìn)給至攝入部分 12，從而在裝置10內(nèi)作處理。
攝入部分12具有一攝入部20。攝入部20通常為一管或一管線中的開口，其 中水性介質(zhì)被接收于裝置10中。水性介質(zhì)譬如由一來源11提供或由裝置10回收。 攝入部20任選地設(shè)有濾器。依據(jù)水性介質(zhì)的來源，可能需要從水性介質(zhì)中濾出 粗糙固體，借此該任務(wù)在攝入部分12中執(zhí)行(譬如，在攝入部20或凈化器22處)。
任選地提供連接至攝入部20的凈化器22以從水性介質(zhì)中將不要的液體(譬 如，經(jīng)凈化的水)從水性介質(zhì)中變?yōu)榉帕魑?。如圖1所示，管線A能夠使凈化器22 被旁路繞過。
提供氣體注射器24，以任選地將氣體添加至水性介質(zhì)。如下文所討論，水
性介質(zhì)需具有某水平的氣體飽和以造成細(xì)胞壁破裂。因此，可能需要將部分氣 體注射至攝入部分12中的水性介質(zhì)，以達(dá)到此氣體飽和水平。另一方面，水性 介質(zhì)可能已經(jīng)具有適當(dāng)?shù)娘柡退?，借此，管線A可使氣體注射器24被旁路繞過。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)，向水性介質(zhì)中添加氣體會增強(qiáng)水性介質(zhì)所包含的部分微生物的細(xì)胞
壁破裂。
處理部分14包含使水性介質(zhì)遭受壓力處理的設(shè)備。更具體地，水性介質(zhì)以 適當(dāng)水平的氣體飽和被進(jìn)給至處理站14。飽和包含由水性介質(zhì)的微生物導(dǎo)致的 氣體吸收。壓力處理包含使充填有氣體的微生物接受多重加速，該等加速將導(dǎo) 致微生物的細(xì)胞壁破裂。
某種程度而言，水性介質(zhì)的飽和增加(例如超飽和)將增強(qiáng)壓力處理在使細(xì)胞 壁破裂及殺死微生物方面的效力。因此，任選地提供飽和水平調(diào)整器40以增高 水性介質(zhì)的氣體飽和水平。
飽和水平調(diào)整器40通常為適于維持壓降的槽。經(jīng)氣體飽和的水性介質(zhì)隔離 于槽中，且槽中壓力降低，以造成對于水性介質(zhì)的某種水平的超飽和。飽和增 加將增加水性介質(zhì)的可壓縮性。由于可壓縮性增加，壓差引發(fā)器42中所生成的 后續(xù)的多重加速將在使細(xì)胞壁破裂方面更為有效。
調(diào)整器40是任選的，且可借助管線B被旁路繞過。
壓差引發(fā)器42通常包含作用在經(jīng)氣體飽和的水性介質(zhì)上的機(jī)械部件。作為 示例，泵設(shè)置于處理部分14中，且通常為呈現(xiàn)多級離心的離心型。因此，來自 攝入部分20的經(jīng)飽和水性介質(zhì)曝露于各不同泵的葉輪，所述葉輪將造成細(xì)胞壁 破裂。通過諸如葉輪、泵外殼結(jié)構(gòu)、管件壁(譬如，配置于與諸如泵等機(jī)械壓力 引發(fā)器相鄰的線圈中)等引發(fā)器42的機(jī)械環(huán)境造成多重加速(譬如，離心性、切線 性、毛細(xì)加速及/或加速/減速)。由于液體及氣體存在于經(jīng)飽和的水性介質(zhì)中，多 重加速將對于液體及氣體以不同速率發(fā)生。隨著溶液壓縮然后分開，此速率差 將造成已經(jīng)吸收氣體的微生物的細(xì)胞壁破裂。
如圖1所示，管線C能夠以任何適當(dāng)順序來重復(fù)地使用飽和水平調(diào)整器40及/ 或壓差調(diào)整器42。處理部分40中可進(jìn)行許多循環(huán)以優(yōu)化方法功效。多重階段一般增強(qiáng)裝置10的效能。
此外，如果壓差引發(fā)器42包含有泵，可觀察到泵所造成的空泡將增加裝置
1 o在使微生物破裂方面的效能。
出口60通常為裝置10的管件出口。提供聯(lián)結(jié)至出口的氣體注射器62,以任 選地將氣體添加至經(jīng)過處理的水性介質(zhì)。不受限于理論的情形下，相信注射空 氣(特別是氧)至用以使經(jīng)過處理水性介質(zhì)(先天含有含有自微生物及/或微生物 的污泥中所釋放的營養(yǎng)物及微營養(yǎng)物)返回的進(jìn)給物流中將進(jìn)一步增強(qiáng)好氧及排 序/循環(huán)性生物反應(yīng)器效率及/或穩(wěn)定性，且進(jìn)一步降低生物反應(yīng)器操作成本，特 別是與生物反應(yīng)器曝氣部件(常稱為"鼓風(fēng)機(jī)")相關(guān)者的成本。輸出已被處理的水 性介質(zhì)時(shí)，水性介質(zhì)可例如在生物反應(yīng)器64中被回收，或如處置部66所示被處 置。
如果生物反應(yīng)器64提供待處理水性介質(zhì)，提供管線D以使水性介質(zhì)自生物 反應(yīng)器64運(yùn)送至攝入部20,以使其在裝置10被處理。在這種情況下，水性介質(zhì) 可具有高含量的液體，其中可使用凈化器22來移除此等液體。已經(jīng)指出，裝置 IO的所有組件皆設(shè)有適當(dāng)?shù)目刂?，以確保水性介質(zhì)在裝置10中的適當(dāng)處理。
作為一個(gè)實(shí)際示例，對于壓差引發(fā)器42而言，離心泵為本領(lǐng)域技術(shù)人員所 熟知。離心泵具有兩個(gè)主要組件(l)旋轉(zhuǎn)組件，其包含葉輪及軸，及(2)靜態(tài)組 件，其包含外殼、外殼覆蓋件、及軸承。
依照需要，離心泵可包括位于離心泵出口的人工或自動壓力及/或流控制 閥，和/或位于多處位點(diǎn)的多重閥，或可另利用特定的管尺寸及/或直徑及長度來 控制泵壓力及流動。
對于氣體注射器24，諸如文氏管等空氣引發(fā)構(gòu)件可提供(l)壓力及/或流控制 閥及(2)利用來自離心泵的作用而獲得的能量將氣體添加至水性介質(zhì)的雙重功 能。
葉輪為用以將加速提供至流體的主要旋轉(zhuǎn)組件。上述實(shí)施方式不限于特定 形狀或類型的葉輪。
水進(jìn)入葉輪入口中，且被旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的作用力拋出。離心泵所將產(chǎn)生的壓力 可被視為葉輪直徑、葉輪數(shù)、入口或入口開口尺寸、及從軸旋轉(zhuǎn)速度產(chǎn)生的速度大小之間的直接關(guān)系。產(chǎn)能由葉輪的出口寬度所決定且可依照特定需要易于
被調(diào)整。所有這些因素會影響所使用馬達(dá)的馬力大??；愈多的水被泵送或產(chǎn)生 愈大壓力，則需要愈多的能量。
一旦水性介質(zhì)遭受源于第一葉輪的活動的作用力(亦即加速)，其可被導(dǎo)引至 另一葉輪階段或另一離心泵以進(jìn)一步處理該介質(zhì)。或者，經(jīng)過處理的介質(zhì)可被 導(dǎo)引至管件系統(tǒng)，回到生物反應(yīng)器(譬如出口16)中，以使?fàn)I養(yǎng)物此時(shí)可供取用， 從而由于細(xì)胞內(nèi)部組份及其它流體釋放的緣故來增強(qiáng)好氧生物反應(yīng)器的操作。
如前述，相信作用力隨著液體流經(jīng)在軸上高速轉(zhuǎn)動的葉輪而產(chǎn)生。液體速 度轉(zhuǎn)換成壓力、向心力及剪切力、空泡形成及其它力。這些作用產(chǎn)生的作用力 造成微生物及微生物的細(xì)胞在足夠高的RPM下破裂，從而使該溶液穩(wěn)定。
至于壓差引發(fā)器42的機(jī)械部件的致動速度，優(yōu)選以較高速度運(yùn)作，以增加 對于微生物的破裂效應(yīng)。通過使泵/管件內(nèi)的速度超過溶液的聲音速度，將達(dá)成 增強(qiáng)的效力及高能泡。 實(shí)施例l
作為對實(shí)施方式的闡釋，在操作中，接近或高于氣體飽和的水、廢水及/或 污泥進(jìn)入一約3450 RPM的多級可沉潛的離心泵中。所產(chǎn)生的經(jīng)過處理的水性介 質(zhì)被導(dǎo)引至管件系統(tǒng)中，以回收至生物反應(yīng)器中或處置，或?qū)б亮硪浑x心泵 以作進(jìn)一步處理，或者根據(jù)需要，介質(zhì)被導(dǎo)引至另一處理操作。
實(shí)施例2
污泥經(jīng)氣體注射器24 (其為文氏管)進(jìn)入先前添加有氣體的壓縮槽中(使接 近或高于氣體飽和)。槽40及內(nèi)容物在172秒的期間內(nèi)被加壓至5 atm。 一旦獲得 所需要的內(nèi)部壓力，使槽基本上在瞬間解壓縮。加壓及解壓循環(huán)重復(fù)第二次。 所產(chǎn)生的經(jīng)處理的污泥隨后被導(dǎo)引至管件系統(tǒng)中以作進(jìn)一步處理操作，亦即壓 差引發(fā)器42。
從先前步驟所獲得的經(jīng)處理的污泥進(jìn)入具有6葉輪且以3450 RPM運(yùn)轉(zhuǎn)的多 級可沉潛離心泵(40)中。
依需要，所產(chǎn)生的經(jīng)處理污泥被導(dǎo)引至出口部分16中，從而被回收至生物 反應(yīng)器64或處置66，或使用管線C被導(dǎo)引至另一離心泵作進(jìn)一步處理，或者介質(zhì)
被導(dǎo)引至另一處理操作。
雖然已經(jīng)連同特定實(shí)施方式來描述本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)理解的是，在不背離本發(fā) 明的精神的前提下，本發(fā)明可進(jìn)行進(jìn)一步的修飾，且本申請明意在涵蓋任何本 發(fā)明的變動、用途和適用之處，包括與本發(fā)明公開內(nèi)容的偏差，所述偏差例如 為本領(lǐng)域技術(shù)人員己知的和慣常的實(shí)踐，以及可適用于前述的實(shí)質(zhì)特征和隨后 所附的權(quán)利要求書范圍的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種用于處理含有微生物的水性介質(zhì)的裝置，其包含攝入部，其用于接收含有微生物的水性介質(zhì)；壓差引發(fā)器，其聯(lián)結(jié)至該攝入部以接收具有所需氣體飽和水平的含有微生物的水性介質(zhì)，該壓差引發(fā)器可致動以使具有所需氣體飽和水平的含有微生物的水性介質(zhì)受到加速，從而造成微生物細(xì)胞壁的破裂；及出口，其與壓差引發(fā)器聯(lián)結(jié)以輸出經(jīng)過處理的含有破裂微生物細(xì)胞及內(nèi)容物的水性介質(zhì)；借此，經(jīng)過處理的含有微生物破裂細(xì)胞壁的水性介質(zhì)經(jīng)受處置和回收中的至少一種。
2. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中所述壓差引發(fā)器具有至少一個(gè)泵，從而使水 性介質(zhì)由于該泵葉輪的作用而受到加速。
3. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述壓差引發(fā)器具有在多級配置中的多個(gè)泵。
4. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其進(jìn)一步包含飽和水平調(diào)整器，以在該水性介質(zhì) 進(jìn)入該壓差引發(fā)器之前增加該水性介質(zhì)的氣體飽和水平。
5. 如權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述飽和水平調(diào)整器具有聯(lián)結(jié)至壓力源以接 受加壓及解壓循環(huán)的槽，該槽接收含有微生物的水性介質(zhì)，從而使該含有微 生物的水性介質(zhì)經(jīng)受加壓及解壓循環(huán)，以增加該水性介質(zhì)的氣體飽和水平。
6. 如權(quán)利要求1至5中任一所述的裝置，其進(jìn)一步包含聯(lián)結(jié)至攝入部的氣體注射 器，從而獲得該水性介質(zhì)中所需的氣體飽和水平，以供后續(xù)的微生物細(xì)胞壁 破裂。
7. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其進(jìn)一步包含聯(lián)結(jié)至出口的氣體注射器，以增加 經(jīng)過處理的水性介質(zhì)中的氣體含量。
8. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其進(jìn)一步包含聯(lián)結(jié)至出口的生物反應(yīng)器，由此使 經(jīng)過處理的含有破裂微生物細(xì)胞的水性介質(zhì)的至少一部分被導(dǎo)至生物反應(yīng) 器中。
9. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其進(jìn)一步包含聯(lián)結(jié)至攝入部的生物反應(yīng)器，從而 將含有微生物的水性介質(zhì)給至壓差引發(fā)器以供處理。
10. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其進(jìn)一步包含聯(lián)結(jié)至攝入部的凈化器，從而使含有微生物的水性介質(zhì)中相對液體的部分與含有微生物的水性介質(zhì)中相對固體的部分分離，由此，凈化器繼而將含有微生物的水性介質(zhì)中相對固體的部分給至壓差引發(fā)器。
11. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中該壓差引發(fā)器使該水性介質(zhì)的一部分的速度處于或高于該水性介質(zhì)的聲速。
12. —種用于處理具有所需氣體飽和水平的含有微生物的水性介質(zhì)的方法，該方法包含以下步驟i) 將含有微生物的水性介質(zhì)給至壓差引發(fā)器；ii) 致動該壓差引發(fā)器以使具有所需要?dú)怏w飽和水平的含有微生物的水性介質(zhì)受到加速，以導(dǎo)致微生物的細(xì)胞壁破裂；及iii) 自壓差引發(fā)器輸出經(jīng)過處理的含有微生物破裂細(xì)胞壁的水性介質(zhì)；由此，該經(jīng)過處理的含有微生物破裂細(xì)胞壁的水性介質(zhì)經(jīng)受處置及回收中的至少一種。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其進(jìn)一步包含在步驟ii)之前用氣體飽和含有微生物的水性介質(zhì)，以促進(jìn)微生物的細(xì)胞壁破裂。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中用氣體飽和含有微生物的水性介質(zhì)的步驟導(dǎo)致產(chǎn)生基本上經(jīng)氣體飽和的含有微生物的水性介質(zhì)。
15. 如權(quán)利要求12至14中任一所述的方法，其進(jìn)一步包含調(diào)整含有微生物的水性介質(zhì)的氣體飽和水平的步驟，以在步驟ii)之前使該水性介質(zhì)過飽和。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中調(diào)整氣體飽和水平的歩驟是通過加壓及解壓含有微生物的水性介質(zhì)而實(shí)現(xiàn)。
17. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中該步驟ii)包含使含有微生物的水性介質(zhì)受到源于葉輪的作用而產(chǎn)生的力，從而導(dǎo)致微生物的細(xì)胞壁破裂。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中該步驟ii)包含重復(fù)使含有微生物的水性介質(zhì)經(jīng)受源于葉輪作用而產(chǎn)生的力。
19. 如權(quán)利要求12所述的方法，其進(jìn)一步包含在步驟ii)之前凈化含有微生物的水性介質(zhì)的步驟。
20. 如權(quán)利要求12所述的方法，其進(jìn)一步包含將所述經(jīng)過處理的含有微生物破裂 細(xì)胞壁的水性介質(zhì)導(dǎo)至生物反應(yīng)器中。
21. 如權(quán)利要求12所述的方法，其進(jìn)一步包含在步驟iii)之后將氣體添加至經(jīng)過處 理的水性介質(zhì)中。
22. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中步驟ii)包含使水性介質(zhì)的一部分的速度處于 或高于水性介質(zhì)的聲速。
全文摘要
用于處理含有微生物的水性介質(zhì)的裝置(10)，其包含用于接收含有微生物的水性介質(zhì)的攝入部。壓差引發(fā)器(42)聯(lián)結(jié)至攝入部(12，20)，以接收具有一所需要?dú)怏w飽和水平的含有微生物的水性介質(zhì)。壓差引發(fā)器(42)可致動，以使具有所需要的氣體飽和水平的含有微生物的水性介質(zhì)經(jīng)受加速，從而使微生物的細(xì)胞壁破裂。出口(16，60)與壓差引發(fā)器聯(lián)結(jié)，以輸出經(jīng)過處理的含有破裂微生物細(xì)胞及內(nèi)容物的水性介質(zhì)。經(jīng)過處理含有微生物的破裂細(xì)胞壁的水性介質(zhì)被處理及/或回收。
文檔編號C02F1/00GK101203460SQ200680022452
公開日2008年6月18日 申請日期2006年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月17日
發(fā)明者丹尼爾·加農(nóng), 哈羅德·E·亨利, 洛利多·L·摩瑞勒斯, 羅伯特·費(fèi)曼 申請人:Wm國際有限公司