申请日2015.06.30
公开(公告)日2017.08.29
IPC分类号C02F3/12; C02F3/30; C02F3/34; C02F1/38; C02F1/52; C02F11/02; B01D21/02; B01D21/26; B01D21/32
摘要
用于生物废水处理的方法和设备，其包含生物选择器和物理选择器。设备包含内部生物反应器，其中将废水和再循环生物质组合以提供高底物和高电子受体梯度，以产生相比于絮状物和丝状物形成有利于颗粒形成的形态学生物质特征;以及外部重量选择器或外部筛选选择器，其对生物质废物流进行操作，以用于收集和保留致密化生物质聚集体包括致密颗粒选择，并用于废弃较轻的丝状物和絮状物。在方法和设备中，可以添加微粒以提供核心来促进形成包封所接种的微粒的聚集体。例如在生物反应器中，微粒可以作为多种材料添加，以起始或引发颗粒的形成，然后其可以通过外部重量选择器或外部筛选选择器分离或整合。此外，可以选择生物体以用于生物除磷、反硝化甲烷氧化剂、生物硫或硫化物的氧化、产甲烷。
权利要求书
1.用于生物废水处理的设备，其包含生物选择器和物理选择器，其中所述设备包含：
内部生物反应器，其中将废水和再循环生物质组合以提供高底物和高电子受体梯度，以产生相比于絮状物和丝状物形成有利于颗粒形成的形态学生物质特征;以及
外部重量选择器，其对生物质废物流进行操作，以用于收集和保留致密化生物质聚集体包括致密颗粒选择，并用于废弃较轻的丝状物和絮状物。
2.权利要求1所述的设备，其中所述重量选择器包含水力旋流器、离心机或用于分离致密污泥聚集体的外部重量沉降装置。
3.权利要求2所述的设备，其中所述外部物理选择促进收集和去除经沉淀磷或如在聚磷酸盐积累性生物体情况下的细胞内聚磷酸盐。
4.权利要求1所述的设备，其中所述重量选择器促进所述致密化生物质中的电子受体和底物梯度，以便产生厌氧或缺氧核心以发展用于生长特定生物体的微环境。
5.权利要求1所述的设备，其中所述环境选择生物体用于生物除磷、包括需氧和反硝化聚磷酸盐累积性生物体，糖原累积，反硝化缺氧甲烷氧化剂，反硝化生物硫或硫化物氧化，以及产甲烷。
6.权利要求1所述的设备，其中由于所述致密化聚集体提供的生物选择，不需要正式的厌氧选择器来实现除磷，所述设备还包含厌氧选择器以改善除磷性能和可靠性。
7.权利要求1所述的设备，其还包含：前置缺氧选择器或区域，来实现除磷和所述生物质的致密化聚集体结构，以为硝酸盐渗透到所述核心提供传质阻力。
8.一种设备，其用于在有或没有补充添加镁或钙或碱性物的情况下，使用重量选择从厌氧消化后或消化中固体分离呈鸟粪石或磷酸钙固体形式的经沉淀磷，所述设备包含重量选择器。
9.权利要求8所述的设备，其中所述重量选择器包括水力旋流器、离心机、外部重量沉降装置或用于分离致密污泥聚集体的任何重量法设施。
10.权利要求1或权利要求8所述的设备，其中所述外部重量选择器优先回收聚羟基烷酸酯、聚磷酸盐、无机含磷矿物质或藻酸盐。
11.权利要求1所述的设备，还包含：沉降器和曝气池，其中所述内部生物选择器配置在位于所述沉降器和所述曝气池之间的隔室中，其中沉降的污泥通过在所述池底部的排放管从所述沉降器再循环到引入所述废水的这个选择器隔室，并且从该接触区通过在所述池底部的分配管将混合的液体分配至活性污泥池。
12.用于生物废水处理的方法，其将生物选择器和物理选择器组合，所述方法包括：
在内部生物反应器中将废水和再循环生物质组合以提供高底物和高电子受体梯度，以产生相比于絮状物和丝状物形成有利于颗粒形成的形态学生物质特征;以及
对生物质废物流进行外部重量选择器操作，以用于收集和保留致密化生物质聚集体包括致密颗粒选择，并用于废弃较轻的丝状物和絮状物。
13.权利要求12所述的方法，其中所述重量选择器包括水力旋流器、离心机、外部重量沉降装置或用于分离致密污泥聚集体的任何重量法设施。
14.权利要求13所述的方法，其中所述外部物理选择器促进收集和去除经沉淀磷或如在聚磷酸盐积累性生物体情况下的细胞内聚磷酸盐。
15.权利要求12所述的方法，其还包括：
实施重量选择过程以促进致密化生物质中的电子受体和底物梯度，以便产生厌氧或缺氧核心以发展用于生长特定生物体的微环境。
16.权利要求12所述的方法，其中选择生物体用于生物除磷、包括需氧和反硝化聚磷酸盐累积性生物体，糖原累积，反硝化缺氧甲烷氧化剂，反硝化生物硫或硫化物氧化，以及产甲烷。
17.权利要求12所述的方法，其还包括操作正式的厌氧选择器以改善除磷性能和可靠性，其中由于所述致密化聚集体提供的生物选择，所述正式的厌氧选择器对于实现除磷是任选的。
18.权利要求12所述的方法，其还包括借助实现除磷的前置缺氧选择器或区域和所述生物质的致密化聚集体结构为硝酸盐渗透到所述核心提供传质阻力。
19.一种方法，其在有或没有补充添加镁或钙或碱性物的情况下，使用重量选择从厌氧消化后或消化中固体分离呈鸟粪石或磷酸钙固体形式的经沉淀磷。
20.权利要求19所述的方法，其中所述重量选择过程包括水力旋流器、离心机、外部重量沉降设备或用于分离致密污泥聚集体的任何重量法设施。
21.权利要求12或权利要求19所述的方法，其中所述外部重量选择过程回收聚羟基烷酸酯、聚磷酸盐、无机含磷矿物质或藻酸盐。
22.用于生物废水处理的设备，其包含生物选择器和物理选择器，其中所述设备包含：
内部生物反应器，其中将废水和再循环生物质组合以提供高底物和高电子受体梯度，以产生相比于絮状物和丝状物形成有利于颗粒形成的形态学生物质特征;以及
外部筛选选择器，其对生物质废物流进行操作以从废物流中收集和保留较大尺寸的污泥聚集体，其有利于不可压缩颗粒选择，以及废弃可压缩的丝状物和絮状物。
23.权利要求22所述的设备，其中所述形态促进电子受体和底物梯度，以便产生厌氧或缺氧核心以发展用于生长特定生物体的微环境。
24.权利要求22所述的设备，其中所述形态促进电子受体和底物梯度，以便允许邻近底物或代谢物的跨越微环境转移。
25.权利要求22所述的设备，其中所述选择促进经沉淀磷的收集和去除。
26.一种设备，其用于在有或没有补充添加镁或钙或碱性物的情况下，经由外部筛选选择器从厌氧消化后或消化中固体分离呈鸟粪石或磷酸钙固体形式的经沉淀磷，所述设备包含：外部筛选选择器，其从废物流中收集和保留较大尺寸的污泥聚集体，其有利于不可压缩颗粒选择，以及其废弃可压缩的丝状物和絮状物。
27.权利要求24所述的设备，其中选择生物体用于生物除磷、反硝化甲烷氧化剂、生物硫或硫化物氧化、产甲烷。
28.用于生物废水处理的设备，其包含生物选择器和物理选择器，其中所述设备包含：
内部生物反应器，其中将废水和再循环生物质组合以提供高底物和高电子受体梯度，以产生相比于絮状物和丝状物形成有利于颗粒形成的形态学生物质特征;以及
外部筛选选择器或外部重量选择器，
其中所述内部生物反应器配置为接收粒状材料以引发或改善含有包封所接种之微粒的生物质的颗粒形成。
29.权利要求28所述的设备，其中粒状材料包括灰分、藻类、植物种子、藻酸盐、鸟粪石或磷酸钙固体。
30.权利要求22所述的设备，其中所述外部物理选择促进收集和去除经沉淀磷或如在聚磷酸盐积累性生物体情况下的细胞内聚磷酸盐。
31.权利要求22所述的设备，其中所述外部筛选选择器促进所述致密化生物质中的电子受体和底物梯度，以便产生厌氧或缺氧核心以发展用于生长特定生物体的微环境。
32.权利要求22所述的设备，其中所述环境选择生物体用于生物除磷、包括需氧和反硝化聚磷酸盐累积性生物体，糖原累积，反硝化缺氧甲烷氧化剂，反硝化生物硫或硫化物氧化，以及产甲烷。
33.权利要求22所述的设备，其中由于所述致密化聚集体提供的生物选择，不需要正式的厌氧选择器来实现除磷，所述设备还包含正式厌氧选择器以改善除磷性能和可靠性。
34.权利要求1所述的设备，其还包含前置缺氧选择器或区域以实现除磷，并且所述生物质的致密化聚集体结构为硝酸盐渗透到所述核心提供传质阻力。
35.一种设备，其用于在有或没有补充添加镁或钙或碱性物的情况下，使用筛选选择来从厌氧消化后或消化中固体分离呈鸟粪石或磷酸钙固体形式的经沉淀磷，所述设备包含筛选选择器。
36.权利要求22所述的设备，所述外部筛选选择器配置为优先回收聚羟基烷酸酯、聚磷酸盐、无机含磷矿物质或藻酸盐。
37.权利要求22所述的设备，还包含沉降器和曝气池，其中所述内部生物选择器配置在位于所述沉降器和所述曝气池之间的隔室中，沉降的污泥通过在所述池底部的排放管从所述沉降器再循环到引入所述废水的这个选择器隔室，并且从该接触区通过在所述池底部的分配管将混合的液体分配至活性污泥池。
38.用于生物废水处理的方法，其将生物选择器和物理选择器组合，所述方法包括：
在内部生物反应器中将废水和再循环生物质组合以提供高底物和高电子受体梯度，以产生相比于絮状物和丝状物形成有利于颗粒形成的形态学生物质特征;以及
对生物质废物流进行外部筛选选择器操作以用于从废物流中收集和保留较大尺寸的污泥聚集体，其有利于不可压缩颗粒选择，以及废弃可压缩的丝状物和絮状物。
39.权利要求38所述的方法，其中操作所述外部筛选选择器促进收集和去除经沉淀磷或如在聚磷酸盐积累性生物体情况下的细胞内聚磷酸盐。
40.权利要求38所述的方法，其中操作所述外部筛选选择器促进所述致密化生物质中的电子受体和底物梯度，以便产生厌氧或缺氧核心以发展用于生长特定生物体的微环境。
41.权利要求38所述的方法，其中所述环境选择生物体用于生物除磷、包括需氧和反硝化聚磷酸盐累积性生物体，糖原累积，反硝化缺氧甲烷氧化剂，反硝化生物硫或硫化物氧化，以及产甲烷。
42.权利要求38所述的方法，还包括操作正式的厌氧选择器以改善除磷性能和可靠性，其中由于所述致密化聚集体提供的生物选择，所述正式的厌氧选择器对于实现除磷是任选的。
43.权利要求38所述的方法，还包括：为硝酸盐渗透到所述核心提供传质阻力，其中前置缺氧选择器或区域实现除磷和所述生物质的致密化聚集体结构。
44.一种方法，其在有或没有补充添加镁或钙或碱性物的情况下使用筛选从厌氧消化后或消化中固体分离呈鸟粪石或磷酸钙固体形式的经沉淀磷。
45.权利要求38或权利要求44所述的方法，其中所述外部筛选回收聚羟基烷酸酯、聚磷酸盐、无机含磷矿物质或藻酸盐。
说明书
使用外部选择处理废水的方法和设备
在先申请的交叉引用
本申请要求2014年6月30日提交的题为“Method and Apparatus for WastewaterTreatment Using External Gravimetric Selection”的美国临时专利申请No.62/019,210的优先权及其权益，其全部内容通过引用并入本文，并因此在本文中充分阐述。
技术领域
本公开内容一般地涉及用于废水处理的方法和设备，更具体地涉及用于通过尺寸或重量选择进行废水处理的方法和设备。
背景技术
需氧颗粒状污泥工艺
用于废水处理的颗粒状生物质工艺最初限于厌氧处理，例如升流式厌氧污泥床法(upflow anaerobic sludge blanket，UASB);其依赖于利用专业建造的升流式反应器建立的颗粒状生物质，以允许几种不同类型的微生物的共生生长，包括发酵、产酸、产乙酸和产甲烷(methogenic)微生物。另外的发展导致了需氧颗粒状污泥工艺早在1997年在文献中报道(Morgenroth E,Sherden T,van Loosdrecht MCM,Heijnen JJ,Wilderer PA.Aerobicgranular sludge in a sequencing batch reactor.Water Res 1997;31:3191-4)。这些工艺的特征在于具有比絮状生物质更高的密度和颗粒尺寸的生物质，并且迄今为止，全部在专业建造的反应器中完成，其主要与序批式反应器和升流式柱反应器或提供高剪切条件的反应器相关。颗粒状生物质具有约0.1至5mm的颗粒尺寸和小于35至50mL/g的污泥体积指数(SVI30分钟)以及类似于SVI30分钟的SVI5分钟。类似地，需氧颗粒具有>10m/小时的沉降速度，相比而言絮状生物质的沉降速度大约为1m/小时。颗粒状污泥相对于絮状生物质的改善的沉降性是根据本公开内容的方法和设备的重要益处之一。
需氧颗粒状污泥的一个关键优点是，它可以在颗粒内产生微条件(nichecondition)以用于分离的物理池体积中可能需要的任何条件。絮状物和常规活性污泥受到扩散阻力的作用(Shaw等人)，并且需氧颗粒状污泥可以利用颗粒内部和外部的相对扩散阻力来同时发育和生长不同的种群，而不是提升物理池构造内的这些条件。需氧颗粒状污泥所声称的益处是颗粒的尺寸导致产生颗粒内的底物和电子受体梯度，其允许聚磷积累性生物体(polyphosphorus accumulating organism，PAO)、糖原累积生物体(glycogenaccumulating organism，GAO)、厌氧氨氧化细菌(anaerobic ammonia oxidizingbacteria，anammox)和反硝化异养菌在颗粒中心附近的积聚，而需氧生物体在颗粒外部积聚，其包括硝化细菌和需氧异养菌。
下面进一步解释用于除磷的该方法的实例。
除磷
从废水中除磷通常通过使用铁或铝盐的化学沉淀或通过应用厌氧选择器以允许提供生物除磷的聚磷酸盐累积性生物体的积聚来实现。与本文公开的方法和系统相比，这两种方法都具有缺点，本文公开的方法和系统可以实现稳定和可靠的除去磷和氮，而不需要正式的厌氧选择器并且不需要化学沉淀。
化学除磷
用于通过形成沉淀物除去磷的化学品通常包括铝、三价铁和二价铁的硫酸盐或氯化物盐。这些化学品可以在初级澄清之前添加到生物过程本身(通常是活性污泥)中，或者在三级澄清或过滤过程之前添加到初级澄清过程中。然后将沉淀的磷分别与以下一起从废水流中除去：离开初级澄清器的固体流、废生物质、三级澄清器固体、或过滤器反冲洗废物(backwashwaste)。这种方法的问题包括需要购买化学品，由于添加这些化学品潜在地需要添加碱性物(alkalinity)所造成的碱性物的消耗和购买更多化学品，产生需要进一步处理和处置的额外污泥。
生物除磷
生物除磷(biological phosphorus removal，bioP)在废水处理领域是众所周知的，并且与化学除磷相比具有降低的化学成本、碱性物需求和污泥产生的优点，但遭受以下问题：需要确定的和正规的厌氧区或阶段且没有溶解氧或氧化形式的氮(亚硝酸盐和硝酸盐)的污染、就挥发性脂肪酸(VFA)浓度而言需要适当的废水特性，以及通常较差的工艺可靠性和干扰(upset)。BioP通常通过累积磷酸盐累积性生物体(phosphate accumulatingorganism，PAO)来实现，磷酸盐累积性生物体存储作为聚磷酸盐(聚-P)的磷以当作能量来源。在厌氧条件下，PAO从聚-P中切割磷酸基团，将磷酸盐释放到大量液体中，并从中获得摄取VFA所需的能量。VFA作为细胞内大分子如聚羟基丁酸酯(polyhydroxybutyrate，PHB)储存。在厌氧条件下PAO还从糖原降解中获得还原等价物。在有氧条件下，PAO摄取磷酸盐以重新形成细胞内聚-P库，并通过正常分解代谢和合成代谢途径降解储存的PHB用于生长和提供能量。糖原也在有氧条件下重新形成。因此，bioP的过程通过使通常絮状的生物质经历根据图1所示的示意图的厌氧或有氧条件来实现，该示意图表示通常称为A2/O或Phoredox的工艺，并且其能够进行bioP、硝化和反硝化。对该工艺的要求是具有充分的可降解有机材料的正式厌氧选择器区域，所述有机材料为乙酸酯形式，或者更通常为VFA。
在VFA与磷的适当比例的情况下，PAO能够摄取厌氧区中释放的所有磷酸盐和废水中存在的另外的磷酸盐，从而通过生物质废弃来实现磷酸盐的净去除。与如图1所示的A2/O工艺相关的一个挑战是存在于返回活性污泥(return activated sludge，RAS)流中的硝酸盐可以进入厌氧区，并且众所周知这破坏bioP过程。与本公开相关的另一方面是一些PAO反硝化(dPAO)的能力，其中硝酸盐而不是氧可以用作电子受体，允许在缺氧区中吸收磷。虽然已知dPAO的磷酸盐吸收明显慢于有氧条件下的吸收，但是使该代谢最大化的重要益处是在进入的废水中有效使用同一有机碳库以进行bioP和除氮。BioP工艺的局限性包括在符合低流出物总磷限度的一致性方面的可靠性差，以及严格依赖在进入的废水中适当量的VFA的可用性。
需氧颗粒状生物质的反应器构造
一种这样的反应器公开在美国专利5,985,150中，其似乎转让给BiothaneSystems International B.V.。在该专利中，公开了一种提供增强剪切的气升式反应器，其中颗粒状污泥用于处理废水。用向上流动的气体将颗粒状污泥携带到沉降区域中，所述沉淀区域施加相对溢流速率以辅助颗粒状生物质选择过程，同时底流返回反应器的经曝气部分。
美国专利No.US 6,566,119 B1描述了在序批式反应器中完成的需氧颗粒状污泥工艺，其以非常短的沉降和倾析时间操作，以选择具有优异沉降性质的颗粒状生物质。
美国专利No.US 6,793,822B2描述了一种需氧颗粒状污泥工艺，其中颗粒可以在序批式反应器中通过例如US 6,566,119 B1的方法产生，并且通过由扩散的气泡曝气系统的高表层气体速度提供的剪切而增强。
美国专利申请公开No.US 2006/0032815 A1公开了一种需氧颗粒状污泥工艺，其似乎已经作为Royal Haskoning DHV的全规模工艺商业化。该序批式反应器需氧颗粒状污泥工艺的特征涉及从工艺本身中废弃缓慢沉降的生物质的部分，并以升流方式供给废水通过沉降颗粒的停滞层和厌氧层。这允许VFA扩散到其中建立PAO和GAO的颗粒中。然后该工艺曝气以同时进行硝化-反硝化和通过dPAO的反硝化。
PCT申请公开No.WO 2013/151434 A1，其似乎转让给Royal Haskoning DHV，其公开了将来自颗粒状污泥工艺(例如在US 2006/0032815 A1中公开的)的废生物质转移到絮状生物质工艺，例如常规的活性污泥工艺中，以便在活性污泥工艺中的沉降性和氮和磷去除方面获得益处。
尽管与US 2006/0032815 A1类似，但是PCT申请WO 2012/175489 A1似乎通过在厌氧条件下使颗粒床流化来改善这一工艺，并且在曝气之前的厌氧阶段期间提供进一步的混合。
PCT申请公开No.WO 2008/141413A1描述了一种序批式反应器，可以对其进行操作以促进成粒以及去除磷和氮，其具有以下附加特征：在厌氧磷释放阶段之后，可以将一部分反应器内容物从反应器中排出以进行磷酸盐的化学沉淀。
厌氧氨氧化(anammox)颗粒形成和积累的外部重量选择
美国专利申请公开No.US 2011/0198284A1描述了在该工艺中应用外部重量选择器用于形成和积累含有厌氧氨氧化细菌(anammox)的颗粒。在本公开内容中，似乎选择装置可以是水力旋流器(hydrocyclone)、离心机或高溢流速率重量沉降装置。本公开内容似乎证明了使用外部重量沉降装置在主流或侧流过程中选择厌氧氨氧化细菌生物质的有效性。
用于沉降性改进的外部重量选择
美国专利申请公开No.US 2014/0144836A1描述了在悬浮生长生物废水处理工艺中使用外部重量选择器来选择颗粒状生物质，以获得改善生物质沉降性的益处。在本公开中，似乎选择装置可以是水力旋流器、离心机或高溢流速率重量沉降装置。这一公开内容似乎证明了使用外部重量沉降装置选择具有优良沉降特性的生物质的有效性。
通过鸟粪石沉淀去除氮和磷
由于高水平的磷酸盐和氨以及有限但足够的镁含量，通常在厌氧消化阶段和在污泥管道、脱水设备和污泥脱水液体管道中形成鸟粪石。低pH通常也会限制鸟粪石沉淀。可以使用鸟粪石沉淀和回收来实现氮和磷的去除，并且这已经使用具有镁和碱添加的升流式流化反应器完成，如例如美国专利No.US 7622047 B2中所公开的。此外，通过添加碱性物或通过曝气以除去过量的二氧化碳和增加pH来从厌氧消化的污泥中除去过量的镁和磷，并随后回收沉淀的鸟粪石，可以降低无意识的下游鸟粪石规模放大的风险和程度并降低相关维护需求。
该选择装置或方法还可以是基于尺寸而不是重量选择来进行选择的过滤器或筛(screen)。
发明内容
根据本公开内容的一些方面，已知可以在专门目的建造的反应器中实施颗粒状污泥工艺以实现有效的生物除磷，并且外部重量选择器可以应用于悬浮的生长活性污泥工艺以实现生物质的致密化和/或造粒，因此，外部重量选择器的应用可以通过在活性污泥工艺中的致密化或造粒来实现或增强生物除磷。重量选择器可以是水力旋流器、离心机、重力沉降装置或可基于密度选择的任何重量法装置。尺寸选择器可以是筛、过滤器或膜。此外，外部选择器可以提供致密化生物质聚集体和颗粒状污泥的积聚，其实现底物和电子受体的浓度梯度，这允许在颗粒中心附近积累用于诸如PAO和dPAO的生物体的厌氧空间，从而允许有效地实现例如生物除磷的过程，而无需故意地构造具有厌氧和有氧选择器区或时间次序的池。正式厌氧区的含义是存在最小量的溶解氧和氧化形式的氮，但是存在高浓度的VFA。然而，颗粒和致密化生物质聚集体的形成很好地与厌氧反应器隔室的应用相结合，因为需要厌氧环境的增强工艺变得不易受通过返回活性污泥(RAS)或内部混合的液体循环(mixedliquor recycle，MLR)流引入该区域的氧或硝酸盐的影响。
根据本公开内容的一个方面，公开了一种用于生物废水处理的设备。该设备包含生物选择器和物理选择器。该设备包含：内部生物反应器，在此处将废水和再循环生物质组合以提供高底物和高电子受体梯度，以产生相比于絮状物和丝状物形成有利于颗粒形成的形态学生物质特征;以及外部重量或尺寸选择器，其对生物质废物流进行操作，以用于包括致密或较大颗粒选择的致密或较大生物质聚集体的收集和保留，并用于废弃较小或较轻的丝状物和絮状物。
重量选择器可以包括水力旋流器、离心机、外部重力沉降装置或用于分离致密污泥聚集体的任何重量法设施。
尺寸选择器可以包括用于分离大污泥聚集体的筛、过滤器或膜装置。
外部物理选择促进收集和去除经沉淀磷或如在聚磷酸盐累积性生物体情况下的细胞内聚磷酸盐。
重量选择器可促进致密化生物质中的电子受体和底物梯度，以便产生厌氧或缺氧核心以发展用于生长特定生物体的微环境(niche environment)。
环境可以选择生物体用于生物除磷、包括需氧和反硝化聚磷酸盐累积性生物体，糖原累积，反硝化缺氧甲烷氧化剂，反硝化生物硫或硫化物氧化，以及产甲烷。
由于所述致密化聚集体提供的生物选择，不需要正式的厌氧选择器来实现除磷，但是包含正式的厌氧选择器将进一步提高除磷性能和可靠性。
前置缺氧(pre-anoxic)选择器或区域足以实现除磷，并且生物质的致密化聚集体结构为硝酸盐渗透到核心提供传质阻力(mass transfer resistance)。
根据本公开内容的另一方面，公开了一种使用重量选择在有或没有补充添加镁或钙或碱性物的情况下用于从厌氧消化后或消化中固体分离呈鸟粪石或磷酸钙固体形式的沉淀磷的设备，该设备包含重量选择器。重量选择器可以包括水力旋流器、离心机、外部重量沉降装置或用于分离稠密污泥聚集体的任何重量设施。尺寸选择器可包括筛、过滤器或膜装置，或任何用于分离大聚集体的其它尺寸选择方法。
外部重量选择器可以用于优先回收聚羟基烷酸酯(polyhydroxyalkanoate)、聚磷酸盐、无机含磷矿物质或藻酸盐。
外部尺寸选择器可以用于优先回收聚羟基烷酸酯、聚磷酸盐、无机含磷矿物质或藻酸盐。
该设备还可以包括沉降器和曝气池，其中内部生物选择器配置在位于沉降器和曝气池之间的隔室中，并且沉降的污泥例如通过在池底部的排水管从沉降器再循环到在其中引入废水的选择器隔室，并且从该接触区域将混合的液体例如通过在池底部的分配管道分配到活性污泥池。
根据本公开内容的另一方面，公开了一种将生物和物理选择器组合的用于生物废水处理的方法，所述方法包括：在内部生物反应器中将废水和再循环生物质组合以提供高底物和高电子受体梯度，以产生相比于絮状物和丝状物形成有利于颗粒形成的形态学生物质特征;和对生物质废物流进行外部重量或尺寸选择器操作，以用于收集和保留致密化生物质聚集体或大生物质聚集体包括致密颗粒选择，并用于废弃较轻的丝状物和絮状物。
该方法还可以包括实施外部物理选择以促进对沉淀的磷或细胞内多磷酸盐的收集和去除，如在聚磷酸盐积累性生物体的情况下。
该方法还可以包括实施重量或尺寸选择方法以促进致密生物质或大生物质中的电子受体和底物梯度，以便产生厌氧或缺氧核心以发展用于生长特定生物体的微环境。
环境可以选择生物体用于生物除磷、包括需氧和反硝化聚磷酸盐累积性生物体，糖原累积，反硝化缺氧甲烷氧化剂，反硝化生物硫或硫化物氧化，以及产甲烷。
还根据另一方面，公开了一种使用重量选择，在有或没有补充添加镁或钙或碱性物的情况下，从厌氧消化后或消化中固体分离呈鸟粪石或磷酸钙固体形式的沉淀磷的方法。
还根据另一方面，公开了一种用于生物废水处理的设备，其包含生物选择器和物理选择器，其中所述设备包含：内部生物反应器，其中将废水和再循环生物质组合以提供高底物和高电子受体梯度，以产生相比于絮状物和丝状物形成有利于颗粒形成的形态学生物质特征;以及外部筛选选择器(external screen selector)，其对生物质废物流进行操作以从废物流中收集和保留较大尺寸的污泥聚集体，其有利于不可压缩颗粒选择;以及废弃可压缩的丝状物和絮状物。
该形态促进电子受体和底物梯度，以便产生厌氧或缺氧核心以发展用于生长特定生物体的微环境。
该形态促进电子受体和底物梯度，以便允许邻近底物或代谢物跨越微环境转移。
该选择促进经沉淀磷的收集和去除。
根据本公开内容的又一方面，公开了一种用于在添加或不添加镁或钙或碱性物的情况下，通过外部筛选选择器从厌氧消化后或消化中固体分离呈鸟粪石或磷酸钙固体形式的经沉淀磷的设备，所述设备包括：外部筛选选择器，其从废物流中收集和保留较大尺寸的污泥聚集体，其有利于不可压缩颗粒选择;以及其废弃可压缩的丝状物和絮状物。
环境选择用于生物除磷、反硝化甲烷氧化剂、生物硫或硫化物氧化、和甲烷产生的生物体。
