使用固定膜工藝和壓載沉降的處理的制作方法
【專利摘要】提供用于處理水和廢水的系統(tǒng)和方法。所述系統(tǒng)包含固定膜生物學(xué)工藝和壓載絮凝工藝。所述系統(tǒng)包含固定膜反應(yīng)器，所述固定膜反應(yīng)器被流體地連接到廢水源并且被配置成提供固定膜流出物。所述系統(tǒng)還包含壓載物源，所述壓載物源被流體地連接到所述固定膜流出物并且被配置成提供壓載流出物。澄清器被設(shè)置在所述系統(tǒng)中，所述澄清器被流體地連接到所述壓載流出物。所述澄清器包含處理過的流出物出口和壓載固體出口并且被配置成從壓載固體中分離出處理過的稀釋液。
【專利說明】使用固定膜工藝和壓載沉降的處理

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開內(nèi)容的一個或更多個方面通常涉及水和廢水的處理，并且更特別地涉及用 于使用固定膜工藝和壓載沉降（ballasted settling)處理水和廢水的系統(tǒng)和方法。
[0002] 概述
[0003] 提供用于處理廢水的系統(tǒng)。系統(tǒng)包含固定膜反應(yīng)器，所述固定膜反應(yīng)器被流 體地連接到廢水源并且被配置成提供固定膜流出物。系統(tǒng)還包含壓載物源（source of ballast)，所述壓載物源被流體地連接到所述固定膜流出物并且被配置成提供壓載流出 物。在系統(tǒng)中設(shè)置澄清器，所述澄清器被流體地連接到壓載流出物。澄清器包含處理過的 流出物出口和壓載固體出口并且被配置成從壓載固體中分離處理過的流出物。
[0004] 還提供用于處理廢水的方法。方法包括將廢水源引入到固定膜反應(yīng)器以提供固定 膜流出物。方法還包括添加壓載物以提供壓載流出物。方法還包括在澄清器中將壓載流出 物分離成處理過的流出物和壓載固體并且將壓載固體分離成回收的壓載物和無壓載物的 固體。方法還包括將回收的壓載物添加到凝結(jié)的流出物。
[0005] 還提供用于改裝廢水處理系統(tǒng)的方法。廢水處理包含固定膜生物反應(yīng)器和澄清 器，所述澄清器位于固定膜生物反應(yīng)器的下游。澄清器包含固體出口。用于改裝的方法包 括在澄清器中安裝促凝槽（coagulation tank),并且在澄清器中安裝壓載物進料槽，所述 壓載物進料槽被連接到促凝劑槽的下游。用于改裝的方法還包括將澄清器的固體出口連接 到壓載物進料槽。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006] 不意圖按比例繪制附圖。為了清楚的目的，可能不是每個組件都被標注在附圖中， 在不需要圖示就使本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本公開內(nèi)容的地方，本公開內(nèi)容的每個實施方案 的每個組件也沒有都被示出。
[0007] 在附圖中：
[0008] 圖1示出根據(jù)本公開內(nèi)容的一個或更多個實施方案的實施固定膜工藝、壓載沉 降、以及回收壓載物的處理系統(tǒng)的示意圖；并且
[0009] 圖2示出根據(jù)本公開內(nèi)容的一個或更多個實施方案的被整合到澄清器槽內(nèi)的反 應(yīng)槽的示意圖。
[0010] 詳細描述
[0011] 提供用于處理水或廢水的系統(tǒng)和方法。系統(tǒng)和方法可以包括在固定膜反應(yīng)器中處 理水或廢水，所述固定膜反應(yīng)器也被稱為固定膜生物學(xué)系統(tǒng)或附著生長系統(tǒng)。系統(tǒng)和方法 還可以包括在壓載沉降工藝或壓載絮凝系統(tǒng)中處理來自固定膜生物學(xué)系統(tǒng)的流出物。
[0012] 固定膜生物學(xué)系統(tǒng)可以氧化和還原可溶的底物，這消除雜質(zhì)并且產(chǎn)生固體。固定 膜工藝可以維持在表面或惰性載體或片材上的生物學(xué)生長并且來自固定膜生物反應(yīng)器的 處理過的流出物可以包含約50毫克每升（mg/ι)到約300mg/l的生物學(xué)固體。在某些實施 方案中，處理過的流出物可以包含在約l〇〇mg/l到約200mg/l之間。在某些實施方案中，來 自固定膜生物反應(yīng)器的處理過的流出物可以包含約50mg/l到約2, OOOmg/1的生物學(xué)固體。 固定膜工藝的實例包括但不限于移動床生物反應(yīng)器（MBBR)、滴濾池、以及旋轉(zhuǎn)式生物學(xué)接 觸器。通常，廢水通過初級篩或粗孔篩被過濾和/或在初級澄清單元中被處理。這些初級工 藝的流出物或未處理的廢水可以進入固定膜生物學(xué)系統(tǒng)，其中可溶的底物被氧化或被還原 成以來自固定膜反應(yīng)器的惰性載體或片材上的固定生物質(zhì)的脫落物（slough)的形式的生 物學(xué)固體。曝氣可以被提供在好氧區(qū)中以提供氧氣并且與系統(tǒng)混合。在無氧系統(tǒng)、缺氧系 統(tǒng)、或曝氣的基于缺氧的系統(tǒng)中，混合器或具有曝氣的混合器可以被提供以一直維持混合。
[0013] 固定膜生物學(xué)系統(tǒng)可以提供包含通常被稱為脫落物的生物學(xué)固體的流出物，所述 生物學(xué)固體需要在下游工藝中從處理過的流出物中分離。雖然固定膜工藝具有小的占地面 積，來自工藝中的流出物生物學(xué)固體通常難以用常規(guī)的沉淀工藝沉降，所述常規(guī)的沉淀工 藝通常需要大的沉降面積。因此，澄清通常是包括固定膜生物學(xué)系統(tǒng)或固定膜反應(yīng)器的廢 水處理的速率的限制步驟。
[0014] 壓載絮凝系統(tǒng)或壓載沉降系統(tǒng)可以包括添加促凝劑、壓載物、以及任選地絮凝劑 以改善溶解的、膠狀的、顆粒狀的以及微生物學(xué)的固體的除去。在某些實施方案中，促凝劑 可以是任選的。例如，壓載物和絮凝劑可以在沒有促凝劑的情況下被添加。在其他實施方 案中，壓載物可以在沒有促凝劑和絮凝劑的情況下被添加。在其他實施方案中，壓載物和促 凝劑可以在沒有絮凝劑的情況下被添加。壓載固體的沉淀和增強的可沉降性提供小的澄清 步驟，這可以允許包含生物學(xué)步驟和澄清步驟的小占地面積系統(tǒng)。根據(jù)本公開內(nèi)容的實施 方案，壓載絮凝系統(tǒng)可以消除對直接在固定膜生物學(xué)系統(tǒng)或反應(yīng)器的下游提供次級澄清器 的需求。此外，壓載絮凝系統(tǒng)可以被安裝在固定膜生物反應(yīng)器和次級澄清器之間，從而使用 現(xiàn)有的次級澄清器作為壓載絮凝澄清器并且消除對新的澄清器的需求。
[0015] 絮凝可以是接觸并且粘附的過程，借此，在液體比如水或廢水中的顆粒和膠體形 成大尺寸的材料簇。顆粒可以群集在一起成為絮狀物。絮凝劑可以包括通過在液體中引起 膠體和顆?；蚱渌麘腋☆w粒聚集、形成絮狀物來促進絮凝的材料或化學(xué)品。聚合物可以被 用作絮凝劑。例如，可以使用丙烯酸/丙烯酰胺共聚物和改性聚丙烯酰胺。
[0016] 凝結(jié)可以是使顆粒比如膠狀固體聯(lián)合的過程。促凝劑可以包括陽離子比如多價陽 離子。其可以包括可以與減少聚集障礙的帶負電荷的顆粒和分子相互作用的陽離子比如 鋁、鐵、鈣或鎂（帶正電荷的分子）。促凝劑的實例包括皂土粘土、聚氯化鋁、聚羥基氯化鋁 (polyaluminum hydroxychloride)、氯化錯、氫氯酸錯、硫酸錯、氯化鐵、硫酸鐵、以及硫酸 亞鐵單水合物。
[0017] 根據(jù)本公開內(nèi)容的某些實施方案，固定膜生物學(xué)系統(tǒng)可以與壓載澄清器結(jié)合使用 以處理水或廢水。本公開內(nèi)容的系統(tǒng)和方法可以是特別有利的，例如，在其中需要占地面積 小的處理廠中，比如例如在用于組合固定膜工藝和活性污泥工藝的產(chǎn)業(yè)工廠、小流量廠或 包裝廠、混合廢水廠、以及需要硝化的瀉湖廠的改裝。此外，這樣的組合可以被用于不具有 明顯的操作界面但需要高質(zhì)量的流出物的小流量系統(tǒng)。與壓載沉降組合的固定膜工藝的用 途不受限于給出的實例。在廢水或食用水的生物學(xué)處理和化學(xué)處理中的多種用途是可以 的。
[0018] 在某些實施方案中，固定膜工藝之后的壓載絮凝工藝可以被用于水或廢水的生物 學(xué)處理以除去氮化合物比如硝酸鹽、生物需氧量（BOD)、化學(xué)需氧量（C0D)、以及磷化合物 中的至少一種。固定膜工藝可以使氨氧化成硝酸鹽和/或使硝酸鹽還原成氮氣。然后，除 了溶解的、膠狀的以及顆粒狀的固體之外，產(chǎn)生的生物學(xué)固體可以被壓載澄清器除去。在某 些實施方案中，氮化合物比如硝酸鹽、生物需氧量（BOD)、化學(xué)需氧量（COD)、以及磷化合物 中的至少一種可以在消毒之前被除去以提供食用水或飲用水以使其分布到供水管網(wǎng)。
[0019] 壓載絮凝系統(tǒng)可以包括添加促凝劑、壓載物、以及任選地絮凝劑以改善溶解的、膠 狀的、顆粒狀的以及微生物學(xué)的固體的除去。在某些實施方案中，促凝劑可以是任選的。例 如，壓載物和絮凝劑可以在沒有促凝劑的情況下被添加。在其他實施方案中，壓載物可以在 沒有促凝劑和絮凝劑的情況下被添加。在某些實施方案中，壓載物和促凝劑可以在沒有絮 凝劑的情況下被添加。在某些實施方案中，磁性壓載物可以被使用。
[0020] 這些壓載固體的增強的可沉降性可以提供小的澄清步驟，這可以允許包含生物學(xué) 步驟和澄清步驟的小占地面積系統(tǒng)。將固體即壓載固體或無壓載物的固體再流通到至少一 種壓載絮凝工藝比如壓載物混合步驟以及固定膜工藝可以進一步增強總體系統(tǒng)的可靠性。 這些特征可以被利用于現(xiàn)有的廢水處理廠、小流量廠或包裝廠、混合下水道溢流（CSO)處 理廠、需要小占地面積的新廠、混合處理廠（固定膜和活性污泥）、以及需要硝化的瀉湖處 理廠。一種益處是在固定膜工藝下游處的現(xiàn)有的澄清器可容易地轉(zhuǎn)變成使用本公開內(nèi)容的 系統(tǒng)的壓載系統(tǒng)。如果壓載系統(tǒng)使用磁性材料例如磁鐵礦作為壓載物，常規(guī)的澄清器甚至 可以更容易轉(zhuǎn)變。
[0021] 在本公開內(nèi)容的某些實施方案中，提供用于處理廢水的系統(tǒng)。系統(tǒng)包含固定膜反 應(yīng)器，所述固定膜反應(yīng)器被流體地連接到廢水源并且被配置成提供固定膜流出物?？梢岳?用固定膜生物學(xué)系統(tǒng)，所述固定膜生物學(xué)系統(tǒng)可以包含被平行地或串聯(lián)地利用的一個或更 多個固定膜反應(yīng)器，并且其中一個或更多個固定膜反應(yīng)器在給定的點是及時操作的。在某 些實施方案中，固定膜流出物可以包含約50mg/l到約300mg/l的生物學(xué)固體。固定膜流出 物可以流向其中促凝劑源可以被流體地連接到固定膜流出物并且被配置成提供凝結(jié)的流 出物的壓載絮凝系統(tǒng)。促凝劑源可以是任選的。壓載物源可以被流體地連接到凝結(jié)的流出 物并且被配置成提供壓載流出物。在某些實施方案中，壓載物源可以被流體地連接到固定 膜流出物或凝結(jié)的流出物中的至少一種。壓載物源可以包括粉末狀的壓載物。壓載物可 以不呈液體，使得其可以以干燥的粉末形式被添加。在某些實施方案中，壓載物可以通過操 作者或通過機械比如通過干燥的進料機被添加。將理解的是，被流體地連接到固定膜流出 物或凝結(jié)的流出物、或系統(tǒng)的任何流出物或廢水流的壓載物源可以包括可以呈干燥（非液 體）形式或粉末形式的壓載物源。澄清器可以被流體地連接到壓載流出物，澄清器包含處 理過的流出物出口和壓載固體出口并且被配置成從壓載固體中分離處理過的流出物。澄清 器的壓載固體出口可以被流體地連接到凝結(jié)的流出物和固定膜反應(yīng)器中的至少一種。在某 些實施方案中，壓載固體出口可以被流體地連接到壓載物源。
[0022] 任選地，絮凝劑源可以被流體地連接到壓載流出物。促凝劑源、壓載物源以及絮凝 劑源中的至少一種可以被直列地（in line)提供到固定膜流出物流。可選擇地，槽可以被使 用，使得固定膜流出物流向促凝劑槽，促凝劑從促凝劑源被添加到所述促凝劑槽內(nèi)。然后， 凝結(jié)的流出物可以流向壓載物槽，壓載物從壓載物源被添加到所述壓載物槽內(nèi)。然后，壓載 流出物可以流向絮凝劑槽，絮凝劑從絮凝劑源被添加到所述絮凝劑槽內(nèi)。然后，絮凝劑流出 物可以流向澄清器。在某些實施方案中，絮凝劑槽和絮凝劑源可以不被包括在壓載絮凝系 統(tǒng)中，并且壓載流出物可以直接流向澄清器。在某些實施方案中，促凝劑槽和促凝劑源可以 不被包括在壓載絮凝系統(tǒng)中。
[0023] 如上文討論，壓載物可以是磁性壓載物。磁性壓載物可以包括惰性材料。磁性壓 載物可以包括鐵磁材料。磁性壓載物可以包括含鐵材料。在某些實施方案中，磁性壓載物 可以包括鐵氧化物材料。例如，磁性壓載物可以包括磁鐵礦（Fe 3O4)15磁性壓載物可以具有 允許其與生物學(xué)絮狀物結(jié)合以提供增強的沉降或澄清并且允許其被吸引到磁體以便其可 以從生物學(xué)絮狀物中分離的粒徑。磁性壓載物的粒徑可以小于約100微米（μ m)。磁性壓 載物的粒徑可以小于約40 μ m。磁性壓載物的粒徑可以小于約20 μ m。
[0024] 砂壓載系統(tǒng)通常實施較大的壓載物尺寸以有效地回收壓載物。壓載物還是非磁性 的。砂壓載系統(tǒng)還已經(jīng)實施使用清潔劑以從砂顆粒中分離生物學(xué)固體。這可以是用于細菌 附著的大表面的結(jié)果，不只是需要單獨的渦旋機理的剪切力以從砂顆粒表面除去生物學(xué)固 體、或需要分解有助于結(jié)合壓載物的化學(xué)鍵。
[0025] 不同于需要在相對大尺寸的砂顆粒周圍生長絮狀物的基于砂的壓載物，具有小尺 寸比如小于約100 μ m的磁鐵礦壓載物可以被使用，這允許磁鐵礦顆粒浸漬現(xiàn)有的絮狀物。 結(jié)果可以是絮凝劑的增強的分離。壓載流出物或絮凝劑流出物可以被導(dǎo)向其中壓載固體比 如磁鐵礦壓載固體可以通過重力以比常規(guī)重力澄清器更大的增強的速率被除去的至少一 種澄清器。被配置成提供處理過的流出物和壓載固體的澄清器可以被流體地連接到壓載物 源、凝結(jié)的流出物、以及固定膜反應(yīng)器中的至少一種。在某些實施方案中，澄清器的壓載固 體出口可以被流體地連接到凝結(jié)的流出物和固定膜反應(yīng)器中的至少一種。這可以允許壓載 固體的至少一部分返回到固定膜生物學(xué)系統(tǒng)和壓載物源，例如被連接到壓載物源的壓載物 槽。生物學(xué)固體的一部分還可以從系統(tǒng)中被除去。這可以包括利用可以允許回收磁性顆粒 的磁性分離設(shè)備，這在例如砂顆粒的情況下將是不可行的。在某些實施方案中，機械剪切可 以被利用以在壓載物回收之前例如在磁鐵礦回收之前剪切生物學(xué)固體。在某些例子比如重 新播種和高流量事件中，沉降的生物學(xué)固體的一部分可以被再循環(huán)到固定膜系統(tǒng)的前面。 這些固體可以是被壓載的或是通過磁性分離被清除了磁鐵礦的固體。在某些實施方案比如 小規(guī)模操作中，從系統(tǒng)中回收壓載物比如磁性壓載物可以是不必要的或不可行的。
[0026] 在某些實施方案中，系統(tǒng)可以被配置成處理約200加侖每天每平方英尺澄清器的 表面積到約2, 000加侖每天每平方英尺澄清器的表面積之間。在某些實施方案中，系統(tǒng)可 以被配置成處理約200加侖每天每平方英尺澄清器的表面積到約6, 000加侖每天每平方英 尺澄清器的表面積之間。在某些其他實施方案中，系統(tǒng)可以被配置成處理約100加侖每天 每平方英尺澄清器的表面積到約36, 000加侖每天每平方英尺澄清器的表面積之間。
[0027] 在某些實施方案中，壓載回收系統(tǒng)可以位于澄清器的壓載固體出口的下游。壓載 回收系統(tǒng)可以位于壓載物源與固定膜反應(yīng)器中的至少一種的上游。
[0028] 在某些實施方案中，使用磁性壓載物提供超過使用其他壓載物材料的優(yōu)點。例如， 使用磁性壓載物提供生物學(xué)固體從壓載物中增強的除去。例如，磁鼓可以被用來從磁性壓 載物中分離生物學(xué)固體。任選地，機械剪切可以在分離之前被利用。這樣的工藝可以從壓載 物中充分地除去生物學(xué)固體。將沉降的固體再流通到反應(yīng)槽進一步增強性能和可靠性，然 而用壓載固體或無壓載物的固體任選地再循環(huán)到固定膜系統(tǒng)允許用于在工藝異常（upset) 或啟動中的可處理性和回收的額外的靈活性。在某些實施方案中，在從生物學(xué)固體中分離 壓載物中清潔液可以是不必要的。
[0029] 用于處理廢水的系統(tǒng)被示出在圖1中?？梢允呛Y過的廢水或初級澄清流出物的廢 水源，流1，進入固定膜生物學(xué)系統(tǒng)或固定膜反應(yīng)器4。例如，固定膜反應(yīng)器4可以包括移動 床生物反應(yīng)器、滴濾池、或旋轉(zhuǎn)式生物學(xué)接觸器?？扇艿牡孜锟梢员谎趸虮贿€原成以例如 來自固定膜反應(yīng)器4的惰性載體或片材上的固定生物質(zhì)的脫落物的形式的生物學(xué)固體。曝 氣可以被提供在好氧區(qū)中以提供氧氣并且用于反應(yīng)器4的混合。在無氧系統(tǒng)或基于缺氧的 系統(tǒng)中，混合器可以被提供以使系統(tǒng)保持充分混合。固定膜流出物5離開反應(yīng)器4。固定膜 流出物5包含廢水和在反應(yīng)器4中產(chǎn)生的固體。固定膜流出物5進入可以是直列的或利用 槽的一系列的進料反應(yīng)區(qū)域。
[0030] 促凝劑源7比如金屬或預(yù)水解的（prehydrolize)金屬鹽被添加到反應(yīng)區(qū)域6中 以提供凝結(jié)的流出物。在凝結(jié)添加6之后，流動繼續(xù)進行到壓載物反應(yīng)區(qū)域8。壓載物源被 引入以提供壓載流出物。壓載物源可以包括原始壓載物9、再循環(huán)的或回收的壓載物10、再 循環(huán)的壓載固體11、或其組合。壓載物可以包括磁性材料。壓載物可以包括含鐵材料。壓 載物可以包括磁鐵礦（Fe 3O4)。壓載物可以呈粉末狀形式。原始壓載物9、或新鮮的壓載物是 以前未曾被引入到廢物系統(tǒng)的壓載物。再循環(huán)的或回收的壓載物10是從系統(tǒng)的另一部分 例如下文描述的回收系統(tǒng)20的固體中分離并且被再循環(huán)到壓載物反應(yīng)區(qū)域的壓載物。壓 載固體包括用壓載物浸漬或部分浸漬的生物學(xué)固體。再循環(huán)的壓載固體11是從澄清器15 的出口返回到壓載物反應(yīng)區(qū)域8而沒有首先被引入到用于分離的回收系統(tǒng)20的壓載固體。
[0031] 在壓載物添加8之后，絮凝劑源13可以任選地被添加到絮凝劑反應(yīng)區(qū)域12中以 進一步使固體和壓載固體在被引入到澄清器15之前絮凝。絮凝劑13可以包括聚合物。
[0032] 如下文討論，被包含到廢水處理系統(tǒng)內(nèi)的澄清器15可以是轉(zhuǎn)化器或改裝的澄清 器。澄清器的細節(jié)和特定組件可以由本領(lǐng)域的技術(shù)人員視需要選擇。例如，澄清器可以包 含薄層（lamella)。澄清器可以被配置成從壓載固體24中分離處理過的流出物16并且包 含用于處理過的流出物16的出口 26和用于壓載固體的出口 28。固體在澄清器15中沉降 并且如果需要，分離的處理過的流出物16繼續(xù)以進一步消毒。沉降固體的一部分可以是返 回到壓載物反應(yīng)區(qū)域8的再循環(huán)的壓載固體11。此外或在替代選擇中，另一部分的壓載固 體23可以被再循環(huán)到固定膜系統(tǒng)4。
[0033] 至少一部分的沉降固體17可以被引入到壓載物回收系統(tǒng)20。任選地，沉降固體17 首先可以被引入到機械剪切裝置19以有助于破碎沉降固體的壓載物和非壓載物組分?？?選擇地，機械剪切裝置19可以被流18繞過。壓載物回收系統(tǒng)20可以包含磁力分離器。例 如，分離器可以是濕鼓磁力分離器。在濕鼓磁力分離器中，磁性壓載物粘附到可旋轉(zhuǎn)的鼓的 表面并且被導(dǎo)向與進料的非磁性組分或無壓載物的固體分開的出口。被清除過的固體可以 包含廢污泥21，所述廢污泥21離開系統(tǒng)20用于另外的固體廢物處理和處置。這些清除過 的固體或無壓載物的固體的一部分可以任選地經(jīng)由任選的進料線22被再循環(huán)到固定膜系 統(tǒng)4。應(yīng)該理解的是，無壓載物的固體指的是使大部分的壓載物從固體中除去的固體。在某 些實施方案中，至少約90%的壓載物已經(jīng)被除去。在其他實施方案中，至少約95%的壓載 物已經(jīng)被除去。
[0034] 另外的任選的組件包括被流體地連接到固定膜系統(tǒng)4的上游的澄清器3和支路線 2,所述支路線2可以允許流1在必要時，例如在高流量事件比如降雨或暴雨事件期間，繞過 固定I吳系統(tǒng)4。
[0035] 在本公開內(nèi)容的某些實施方案中，可以提供處理廢水的方法。廢水可以以約200 加侖每天每平方英尺澄清器的表面積到約2, 000加侖每天每平方英尺澄清器的表面積之 間的速率被處理。在某些實施方案中，系統(tǒng)可以被配置成處理約200加侖每天每平方英尺 澄清器的表面積到約6, 000加侖每天每平方英尺澄清器的表面積之間。在某些其他實施方 案中，系統(tǒng)可以被配置成處理約100加侖每天每平方英尺澄清器的表面積到約36, 000加侖 每天每平方英尺澄清器的表面積之間。在某些實施方案中，速率可以是經(jīng)過預(yù)先確定的時 間段的平均速率。方法可以包括將廢水源引入到固定膜反應(yīng)器以提供固定膜流出物。固定 膜流出物可以包含約50mg/l到約300mg/l的生物學(xué)固體。在其他實施例中，固定膜可以包 含約50mg/l到約2, 000mg/l的生物學(xué)固體。方法可以還包括任選地添加促凝劑以提供凝 結(jié)的流出物。在某些實施方案中，促凝劑可以被添加到固定膜流出物。方法可以還包括添 加壓載物以提供壓載流出物。在某些實施方案中，壓載物可以被添加到固定膜流出物和凝 結(jié)的流出物中的至少一種。壓載物可以包括磁性材料。壓載物可以包括磁鐵礦。方法可以 還包括在澄清器中將壓載流出物分離成處理過的流出物和壓載固體。壓載固體可以包含小 量的殘余的無壓載物的固體和其他的殘余組分，因為分離工藝和壓載工藝將絕不會完美地 完成。方法可以還包括將壓載固體分離成回收的壓載物和無壓載物的固體。再次，回收的 壓載物可以還包含某些殘余的非壓載物組分。同樣地，無壓載物的固體可以包含某些殘余 的壓載物。方法可以還包括將回收的壓載物添加到凝結(jié)的流出物。
[0036] 此外，方法可以還包括將絮凝劑添加到壓載流出物。此外，方法可以還包括將無壓 載物的固體的一部分添加到廢水源、固定膜流出物、以及凝結(jié)流出物中的至少一種。此外， 方法可以還包括將壓載固體的一部分添加到廢水源、固定膜流出物、以及凝結(jié)的流出物中 的至少一種。此外，方法可以還包括將無壓載物的固體的一部分添加到廢水源和凝結(jié)的流 出物中的至少一種。此外，方法可以還包括將壓載固體的一部分添加到廢水源和凝結(jié)的流 出物中的至少一種。
[0037] 廢水處理系統(tǒng)和方法比如上文公開的那些可以通過直接在澄清器之內(nèi)建造反應(yīng) 槽來完成。這種澄清單元可以被建造成新的廢水處理系統(tǒng)的一部分或可以被建造成改裝的 一部分。此類構(gòu)造可以向包括定位反應(yīng)槽并且使反應(yīng)槽和澄清器之間的管道（pipe run) 長度最小化的公開的廢水系統(tǒng)和方法解決了潛在的障礙。槽可以由軟鋼、混凝土、不銹鋼、 玻璃纖維、或類似的建造。直接在澄清器之內(nèi)建造反應(yīng)槽將使與安裝公開的系統(tǒng)相關(guān)的占 地面積和資本成本最小化，特別是在其中現(xiàn)有的澄清器將需要修改以使其在壓載絮凝系統(tǒng) 中工作得更好的情況下。這些現(xiàn)有的澄清器對沉降壓載絮凝物的任務(wù)通常是過大的，并且 因此額外的空間可以被用來通過將反應(yīng)槽安裝在澄清器之內(nèi)以包含反應(yīng)槽。這有效地減少 過大的澄清器的水力停留時間，使水處理系統(tǒng)安裝需要的占地面積最小化，并且提供使用 共同的壁結(jié)構(gòu)以進一步減少資本成本的機會。被設(shè)計用于壓載澄清的澄清器通常不包括浮 垢收集系統(tǒng)，因此將沒有反應(yīng)槽被此類系統(tǒng)的干擾。
[0038] 系統(tǒng)的實施方案的示意圖在圖2中被示出。系統(tǒng)200包括澄清器205。被整合到 澄清器205的可以是促凝槽210、壓載物進料槽215、以及絮凝槽220。促凝劑源235可以被 流體地連接到促凝槽210。壓載物源240可以被流體地連接到壓載物進料槽215。壓載物 可以包括磁性材料。例如壓載物可以包括磁鐵礦。磁鐵礦可以呈現(xiàn)粉末狀形式。壓載物源 240可以被引入到壓載物進料槽215。例如，遞送可以通過控制系統(tǒng)被自動完成或被人工完 成。壓載物的遞送可以是連續(xù)的或其可以是間歇的。同樣地，關(guān)于促凝劑和絮凝劑的遞送， 可以是自動的或人工的，并且是連續(xù)的或間歇的。任選地，絮凝劑源245可以被流體地連接 到任選的絮凝槽220。絮凝劑可以包括例如聚合物。雖然本實施方案使全部三個槽被包含 到澄清器內(nèi)，其他組合是可以的。例如，促凝劑槽210可以位于澄清器205之外，并且絮凝 劑槽220是任選的。
[0039] 類似于圖1，流出物230可以進入促凝槽210,所述促凝槽210可以提供凝結(jié)的流 出物流250。流250可以進入壓載物混合槽215,所述壓載物混合槽215可以提供壓載流 出物流255。流255可以進入絮凝槽220,所述絮凝槽220可以提供絮凝流出物流260。然 后，流260可以進入澄清器205的澄清部分。處理過的流出物流265可以離開澄清器205。 同時，分離的壓載固體流270可以在與處理過的流出物流265的出口不同的出口處離開澄 清205。壓載固體的一部分可以被轉(zhuǎn)移到可以進料壓載物進料槽215的返回的壓載固體流 275。壓載固體流270的至少一部分可以被導(dǎo)向壓載物回收系統(tǒng)280。壓載物回收系統(tǒng)280 可以產(chǎn)生可以被導(dǎo)向壓載物進料槽215的回收的壓載物流290。壓載物回收系統(tǒng)280可以 產(chǎn)生無壓載物的固體流285、或被導(dǎo)向用于進一步加工或被返回到廢物處理系統(tǒng)的一部分 的固體廢物流。
[0040] 在本公開內(nèi)容的某些實施方案中，可以提供改裝廢水處理系統(tǒng)的方法。廢水處理 系統(tǒng)可以包含固定膜生物反應(yīng)器和澄清器，所述澄清器位于固定膜生物反應(yīng)器的下游。澄 清器可以包含固體出口。方法可以包括在澄清器中安裝促凝槽。方法可以還包括在澄清器 中安裝壓載物進料槽，所述壓載物進料槽被連接到促凝劑槽的下游。方法可以還包括將澄 清器的固體出口連接到壓載物進料槽。方法可以還包括將壓載物回收系統(tǒng)安裝在澄清器的 固體出口的下游和壓載物進料槽的上游。方法可以還包括將絮凝槽安裝在次級澄清器中， 所述次級澄清器被連接到壓載物進料槽的下游。
[0041] 根據(jù)下文的實施例，將更充分地理解本文公開的系統(tǒng)和技術(shù)的這些和其他實施方 案的功能和優(yōu)點。以下實施例被意圖闡釋所公開的處理方法的益處但不例示其全部范圍。 實施例
[0042] 實施例1
[0043] 來自廢水源的廢水流在經(jīng)過粗篩選、除去粗砂石、以及細篩選之后被遞送到三個 串聯(lián)的固定膜移動床生物反應(yīng)器（MBBR)槽。被篩選的水以2. 1加侖每分鐘（GPM)的平均 流速被泵送到MBBR槽。然后，流穿過6英尺直徑X7英尺深的次級澄清器。在穿過次級澄 清器之前從流出物中采取樣品。樣品被放置在具有IOppmv到60ppmv的促凝劑劑量的升燒 杯（litre beaker)內(nèi)，用氯化鐵作為促凝劑。磁鐵礦以10g/L被添加到每個燒杯中。樣品 被混合持續(xù)三分鐘到六分鐘，然后使其沉降。所有樣品在15秒到30秒內(nèi)迅速沉降，且沉降 結(jié)果在從0. 2mg/L到2. 9mg/L的流出物總懸浮固體的范圍中。燒杯中的所有流出物在每個 劑量的促凝劑時均出現(xiàn)澄清。
[0044] 這些結(jié)果可以與固定膜MBBR系統(tǒng)相比，所述固定膜MBBR系統(tǒng)之后是其中約 90ppmv的氯化鐵被使用的次級澄清器，這導(dǎo)致澄清器的具有25mg/L到35mg/L的總懸浮固 體的流出物。
[0045] 這些結(jié)果示出使用固定膜MBBR工藝結(jié)合磁性壓載物系統(tǒng)增強處理過的水的質(zhì) 量，減少總懸浮固體。這樣的工藝還需要在工藝中使用更少的促凝劑。這樣的系統(tǒng)提供增 強的水處理并且在使用比常規(guī)系統(tǒng)更少的促凝劑方面提供了成本節(jié)約。
[0046] 實施例2
[0047] 廢水通過包含滴濾池和次級澄清器的處理系統(tǒng)被處理。進入滴濾池的廢水的流速 是約600GPM到約700GPM。促凝劑（明礬）以在從約IOOppmv到約300ppmv的范圍中的濃 度被添加到滴濾池的流出物。來自滴濾池的50 GPM的流出物被轉(zhuǎn)移到包含其中磁鐵礦被 添加到滴濾池流出物的壓載絮凝系統(tǒng)的工藝。
[0048] 對于包含其流出物在壓載絮凝系統(tǒng)或次級澄清器中被處理的滴濾池的系統(tǒng)，關(guān)于 生物需氧量（BOD)的數(shù)據(jù)被測量。在兩周的時期期間采取樣品。這樣的數(shù)據(jù)被示出在表1 中。
[0049]表 1

【權(quán)利要求】
1. 一種用于處理廢水的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含： 固定膜反應(yīng)器，所述固定膜反應(yīng)器被流體地連接到廢水源并且被配置成提供固定膜流 出物； 壓載物源，所述壓載物源被流體地連接到所述固定膜流出物并且被配置成提供壓載流 出物；以及 澄清器，所述澄清器被流體地連接到所述壓載流出物，所述澄清器包含處理過的流出 物出口和壓載固體出口并且被配置成從壓載固體中分離出處理過的流出物。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包含絮凝劑源，所述絮凝劑源被流體地連接到所述壓 載流出物。
3. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包含促凝劑源，所述促凝劑源被流體地連接到所述固 定膜流出物并且被配置成提供凝結(jié)的流出物。
4. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述固定膜反應(yīng)器包含移動床生物反應(yīng)器、滴濾池、 以及旋轉(zhuǎn)式生物學(xué)接觸器中的至少一種。
5. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述固定膜流出物包含約50mg/l到約300mg/l的生 物學(xué)固體。
6. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述壓載物包括磁鐵礦。
7. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)被配置成處理約200加侖每天每平方英尺 所述澄清器的表面積到約6, 000加侖每天每平方英尺所述澄清器的表面積之間。
8. 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述澄清器的所述壓載固體出口被流體地連接到所 述凝結(jié)的流出物和所述固定膜反應(yīng)器。
9. 如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，還包含壓載物回收系統(tǒng)，所述壓載物回收系統(tǒng)位于所述 澄清器的所述壓載固體出口的下游和所述壓載物源與所述固定膜反應(yīng)器中的至少一種的 上游。
10. -種用于處理廢水的方法，所述方法包括： 將廢水源引入到固定膜反應(yīng)器以提供固定膜流出物； 添加壓載物以提供壓載流出物； 在澄清器中將所述壓載流出物分離成處理過的流出物和壓載固體； 將所述壓載固體分離成回收的壓載物和無壓載物的固體；以及 將所述回收的壓載物添加到凝結(jié)的流出物。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，還包括將絮凝劑添加到所述壓載流出物。
12. 如權(quán)利要求10所述的方法，還包括將促凝劑添加到所述固定膜流出物以提供凝結(jié) 的流出物。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，還包括將所述無壓載物的固體的一部分添加到所述廢 水源、所述固定膜流出物、以及所述凝結(jié)的流出物中的至少一種。
14. 如權(quán)利要求12所述的方法，還包括將所述壓載固體的一部分添加到所述廢水源、 所述固定膜流出物、以及所述凝結(jié)的流出物中的至少一種。
15. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述固定膜流出物包含約50mg/l到約300mg/l的 生物學(xué)固體。
16. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述壓載物包括磁鐵礦。
17. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述廢水以約200加侖每天每平方英尺所述澄清 器的表面積到約6, 000加侖每天每平方英尺所述澄清器的表面積之間的速率被處理。
18. -種用于改裝廢水處理系統(tǒng)的方法，所述廢水處理系統(tǒng)包含固定膜生物反應(yīng)器 和澄清器，所述澄清器位于所述固定膜生物反應(yīng)器的下游并且包含固體出口，所述方法包 括： 在所述澄清器中安裝促凝槽； 在所述澄清器中安裝壓載物進料槽，所述壓載物進料槽被連接到所述促凝劑槽的下 游；以及 將所述澄清器的所述固體出口連接到所述壓載物進料槽。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，還包括將壓載物回收系統(tǒng)安裝在所述澄清器的所述固 體出口的下游和所述壓載物進料槽的上游。
20. 如權(quán)利要求18所述的方法，還包括將絮凝槽安裝在次級澄清器中，所述次級澄清 器被連接到所述壓載物進料槽的下游。
【文檔編號】C02F9/14GK104395246SQ201380030625
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月11日
【發(fā)明者】托德·施溫格, 蒂莫西·林德曼, 邁克爾·凱西·惠蒂爾, 史蒂夫·E·伍達德, 內(nèi)森·安東尼奧, 安德魯·G·比肖普, 羅伯特·巴克曼 申請人:伊沃夸水處理技術(shù)有限責任公司