申请日2010.07.08
公开(公告)日2017.06.27
IPC分类号C02F3/30; C02F9/14
摘要
提供一种低浓度废水处理系统，包括和低通量吸附性材料生物再生反应器一体化的高通量吸附性材料处理系统。高通量吸附性材料处理系统包括一个或多个单元操作以混合低浓度废水和吸附性材料，该吸附性材料是新鲜的、循环的或两者，并且倾泻具有降低水平的污染物的液体流出物。具有吸附的污染物的吸附性材料在低通量吸附性材料生物再生反应器(其中发生生物反应，例如生物氧化)中再生，其中废水中的有机污染物通常代谢为二氧化碳和水。过量生物质从吸附性材料中回收，并且这样再生的吸附性材料循环至高通量吸附性材料处理系统。
翻译权利要求书
1.一种处理包含生物难处理化合物和/或生物抑制性化合物的废水的方法，所述方法包括：
在混合区段中使包含生物难处理化合物和/或生物抑制性化合物的废水和吸附性材料混合足够时间，以使来自所述废水的所述生物难处理化合物和/或生物抑制性化合物吸附到所述吸附性材料上去;
从废水和具有其上吸附的生物难处理化合物和/或生物抑制性化合物的吸附性材料的混合物中分离和除去大部分所述废水;
将具有其上吸附的生物难处理化合物和/或生物抑制性化合物的吸附性材料和少部分所述废水送至生物再生反应器;
使所述吸附性材料和所述废水在所述生物再生反应器中呈悬浮一定时间，该时间足以允许所述生物再生反应器中的微生物对吸附的生物难处理化合物和/或生物抑制性化合物的至少一部分产生生物作用;
从所述生物再生反应器排放生物处理的水流出物;
使用膜操作系统从所述生物再生反应器水流出物除去固体;
使所述生物再生反应器水流出物通过分离子系统以将基本上不含吸附性材料的所述生物再生反应器水流出物引入所述膜操作系统，
其中所述分离子系统
在所述生物再生反应器中，或
在所述生物再生反应器下游，即在所述生物再生反应器和所述膜操作系统之间;以及
使再生的吸附性材料循环至所述混合区段。
2.权利要求1所述的方法，其中所述吸附性材料的特征在于吸附生物难处理化合物和生物抑制性化合物的吸附能力和微生物附着在所述吸附性材料上的能力，其中综合的吸附性材料特征有利于所述吸附性材料的生物再生。
3.权利要求1所述的方法，其中所述吸附性材料选自粒状活性炭、粒状以铁为主的化合物、粒状以锰为主的化合物、粒状硅酸铝复合物、合成树脂及其组合。
4.权利要求1所述的方法，其中所述吸附性材料包括粒状活性炭。
5.权利要求4所述的方法，其中所述粒状活性炭经过处理以提供对被发现存在于待处理的废水中的预定化学物质、金属或其它化合物的亲和力。
6.权利要求1所述的方法，其中所述废水包括低浓度废水，该低浓度废水是上游废水处理过程的流出物。
7.权利要求1所述的方法，其中所述废水是低浓度废水，该低浓度废水的生物需氧量化合物的浓度低于在活性淤泥反应器中支持生物活性所需要的流入物物料的生物需氧量化合物的浓度。
8.权利要求1所述的方法，其中所述膜操作系统排出渗透物作为处理的废水和活性淤泥作为截留物，其中所述活性淤泥被循环至所述生物再生反应器。
9.权利要求1所述的方法，其中所述吸附性材料的有效粒径为至少0.3毫米。
10.权利要求1所述的方法，其中所述吸附性材料的有效粒径为至少0.5毫米。
11.权利要求1所述的方法，其还包括在循环所述吸附性材料至所述混合区段之前，从所述吸附性材料剪切所有积聚的生物质。
12.权利要求11所述的方法，进一步包括在使所述吸附性材料循环至所述混合区段之前，从所述吸附性材料分离所述生物质。
13.权利要求1所述的方法，进一步包括抛光已从处理的废水和具有其上吸附的污染物的吸附性材料的混合物分离的处理的废水。
14.权利要求13所述的方法，其中抛光在吸附性材料过滤系统中进行。
15.权利要求14所述的方法，进一步包括从所述生物再生反应器中的吸附性材料过滤系统再生吸附性材料。
16.权利要求1所述的方法，进一步包括：
提供经构造及配置以测定处理的废水和/或生物处理的水流出物的参数的传感器;
提供与所述传感器电子通讯且经编程以基于所测得的参数来指导动作表现的控制器;
测定处理的废水和/或生物处理的水流出物的参数;和
基于所测得的参数来进行动作。
17.权利要求16所述的方法，其中所测得的参数是处理的废水和/或生物处理的水流出物中的一种或多种预定化合物的浓度。
18.权利要求17所述的方法，其中所述动作包括从所述生物再生反应器除去至少一部分所述吸附性材料。
19.权利要求17所述的方法，其中所述动作包括将吸附性材料加入所述生物再生反应器。
20.权利要求6所述的方法，进一步包括将从所述低浓度废水分离的废水引入所述生物再生反应器，所述低浓度废水是上游水处理过程的流出物。
21.权利要求6所述的方法，进一步包括将简单碳源引入所述生物再生反应器。
22.一种用于处理废水的系统，包括：
混合区段，包括：
废水入口,
吸附性材料入口，和
排放出口;
吸附性材料沉积和液体分离区段，包括：
和所述混合区段的排放出口相连的浆料入口，
处理的水出口，和
污染的吸附性材料出口;
吸附性材料生物再生反应器系统，包括：
生物再生反应器，包括和所述吸附性材料沉积和液体分离区段的污染的吸附性材料出口相连且具有吸附性材料的分散团块的污染的吸附性材料入口，所述吸附性材料是多孔的且特征在于吸附生物难处理化合物和生物抑制性化合物的吸附能力和微生物附着在所述吸附性材料上的能力，其中综合的吸附性材料特征有利于所述吸附性材料的生物再生，
生物处理的水出口，和
和所述混合区段的吸附性材料入口相连的再生的吸附性材料出口;
和所述生物处理的水出口相连的膜操作系统;和
分离子系统，其将基本上不含吸附性材料的所述生物再生反应器水流出物引入所述膜操作系统，
其中所述分离子系统
在所述生物再生反应器中，或
在所述生物再生反应器下游，即在所述生物再生反应器和所述膜操作系统之间。
23.权利要求22所述的系统，其中所述吸附性材料选自粒状活性炭、粒状以铁为主的化合物、粒状以锰为主的化合物、粒状硅酸铝复合物、合成树脂及其组合。
24.权利要求22所述的系统，其中所述吸附性材料包括粒状活性炭。
25.权利要求24所述的系统，其中所述粒状活性炭经过处理以提供对被发现存在于待处理的废水中的预定化学物质、金属或其它化合物的亲和力。
26.权利要求22所述的系统，进一步包括用于将来自所述膜操作系统的至少一部分活性淤泥回送至所述生物再生反应器的回送活性淤泥管线。
27.权利要求22所述的系统，其中所述吸附性材料的有效粒径为至少0.3毫米。
28.权利要求22所述的系统，其中所述吸附性材料的有效粒径为至少0.5毫米。
29.权利要求22所述的系统，进一步包括剪切区段，所述剪切区段包括与所述生物再生反应器的再生的吸附性材料出口相连的入口、和与所述混合区段的吸附性材料入口相连的出口。
30.权利要求29所述的系统，进一步包括吸附性材料/生物质分离区段，包括与所述剪切区段的出口相连的入口、和与所述混合区段的吸附性材料入口相连的出口。
31.权利要求22所述的系统，进一步包括用于从吸附性材料剪切和分离生物质的设备，该设备包括与所述生物再生反应器的再生的吸附性材料出口相连的入口、和与所述混合区段的吸附性材料入口相连的出口。
32.权利要求22所述的系统，其中所述生物再生反应器经构造及配置以从吸附性材料剪切和分离生物质。
33.权利要求22所述的系统，进一步包括排放低浓度废水的上游废水处理系统，并且其中所述混合区段的废水入口是低浓度废水入口。
34.一种废水处理系统，包括：
高通量吸附系统，包括：
用于接纳废水的入口，
用于接触所述废水和来自所述废水的污染物的吸附性材料源，所述吸附性材料是多孔的且特征在于吸附生物难处理化合物和生物抑制性化合物的吸附能力和微生物附着在所述吸附性材料上的能力，其中综合的吸附性材料特征有利于所述吸附性材料的生物再生，
用于排放已经接触所述吸附性材料的大部分接纳的废水的液体出口，和
用于排放具有吸附的污染物和少部分接纳的废水的吸附性材料的吸附性材料出口;以及
低通量吸附性材料生物再生反应器系统，其用于使具有吸附的污染物的吸附性材料保持呈悬浮一定时间，该时间足以允许微生物消化吸附的生物难处理化合物和/或生物抑制性化合物，所述低通量吸附性材料生物再生反应器系统包括：
生物再生反应器，包括：
用于从所述高通量吸附系统的吸附性材料出口接纳具有吸附的生物难处理化合物和/或生物抑制性化合物的吸附性材料的入口，
生物处理的水出口，和
与所述高通量吸附系统的吸附性材料源相连的吸附性材料出口，
和所述生物处理的水出口相连的膜操作系统;和
在所述生物再生反应器中或在所述生物再生反应器下游即在所述生物再生反应器和所述膜操作系统之间的分离子系统，其将基本上不含吸附性材料的所述生物再生反应器水流出物引入所述膜操作系统。
35.权利要求34所述的废水处理系统，其中所述吸附性材料选自粒状活性炭、粒状以铁为主的化合物、粒状以锰为主的化合物、粒状硅酸铝复合物、合成树脂及其组合。
36.权利要求34所述的废水处理系统，其中所述吸附性材料包括粒状活性炭。
37.权利要求36所述的废水处理系统，其中所述粒状活性炭经过处理以提供对被发现存在于待处理的废水中的预定化学物质、金属或其它化合物的亲和力。
38.权利要求34所述的废水处理系统，进一步包括用于将来自所述膜操作系统的至少一部分活性淤泥回送至所述生物再生反应器的回送活性淤泥管线。
39.权利要求34所述的废水处理系统，其中所述吸附性材料的有效粒径为至少0.3毫米。
40.权利要求39所述的废水处理系统，其中所述吸附性材料的有效粒径为至少0.5毫米。
41.权利要求34所述的废水处理系统，其中所述低通量吸附性材料生物再生反应器系统还包括：
剪切设备，其用于从吸附性材料剪切过量积聚的生物质，所述剪切设备位于所述生物再生反应器内和/或从所述生物再生反应器分离，并且连接所述吸附性材料出口以接纳来自所述生物再生反应器的吸附性材料，
吸附性材料/生物质分离区段，其用于从吸附性材料和游离生物质的混合物中分离游离生物质;
吸附性材料管道，其用于将所述分离的吸附性材料从所述吸附性材料/生物质分离区段送至所述高通量吸附系统;以及
生物质管道，其用于将分离的生物质从所述吸附性材料/生物质分离区段送至所述生物再生反应器或所述生物再生反应器的位置下游。
42.权利要求34所述的废水处理系统，其中所述低通量吸附性材料生物再生反应器系统还包括：
合并设备，其用于从吸附性材料剪切和分离积聚的生物质，所述合并设备位于所述生物再生反应器内和/或从所述生物再生反应器分离，并且连接所述吸附性材料出口以接纳来自所述生物再生反应器的吸附性材料，并且具有用于排放分离的吸附性材料的出口和用于排放游离生物质的出口;
与所述合并设备的吸附性材料出口相连的吸附性材料管道，其用于使吸附性材料返回所述高通量吸附系统;以及
与所述合并设备的生物质出口相连的生物质管道，其用于使分离的生物质送至所述生物再生反应器或所述生物再生反应器的位置下游。
43.权利要求34所述的废水处理系统，其中所述高通量吸附系统包括混合区段和沉积区段。
44.权利要求43所述的废水处理系统，其中所述沉积区段具有容器，所述容器构造有反相锥形或截头圆锥底部，所述吸附性材料出口位于所述反相锥形或截头圆锥底部内。
45.权利要求34所述的废水处理系统，其中所述高通量吸附系统包括吸附性材料过滤设备。
46.权利要求34所述的废水处理系统，其中所述高通量吸附系统包括连续回冲过滤器。
47.权利要求34所述的废水处理系统，其中所述高通量吸附系统包括连续再生过滤系统或连续再生核桃壳过滤器。
48.权利要求34所述的废水处理系统，进一步包括排放低浓度废水的上游废水处理系统，并且其中所述高通量吸附系统的废水入口是低浓度废水入口。
49.权利要求34所述的废水处理系统，进一步包括：
经构造及配置以测定所述系统参数的传感器;以及
与所述传感器电子通讯、且经编程以基于所测得的所述的系统参数来指导动作表现的控制器。
50.权利要求49所述的废水处理系统，其中所述测量的参数为一种或多种预定化合物的浓度。
51.权利要求49所述的废水处理系统，其中所述动作包括从所述生物再生反应器除去至少一部分吸附性材料。
52.权利要求49所述的废水处理系统，其中所述动作包括将吸附性材料加入所述生物再生反应器。
说明书
低浓度废水处理系统和方法
本申请是申请日为2010年7月8日、发明名称为“低浓度废水处理系统和方法”、申请号为201080030092.8的发明专利申请的分案申请。
相关说明
本申请要求2009年7月8日申请的美国临时专利申请第61/224,011号的权益，其全部内容通过引用方式列入本文中。
技术领域
本发明涉及用于废水处理的系统和方法，特别地，本发明涉及用于处理低浓度废水流的系统和方法。
背景技术
家庭污水及工业废水的有效处理乃提高生活质量与保有洁净水的一个极为重要的方面。直至约半世纪前的标准操作，单纯将废水排放于水源诸如河川、湖泊及海洋造成的问题明显，生物及化学废物对全部生命形式造成危害，包括传染病的传播及暴露于致癌化学品。因此，废水处理方法出现于自泛在的都市废水处理设施，清洁来自人群的卫生废水，直至特化的工业废水处理方法，其中必须解决来自于各种工业应用的特定污染物。
废水处理工厂典型地使用多个处理阶段，包括初级处理、次级处理和三级处理。生物氧化是用于除去大部分废水污染物的熟知次级处理步骤。通常，来自生物氧化和/或其他次级处理方法的流出物仍旧含有进一步处理(例如三级处理)用于它们除去所要求的污染物的水平。
生物难处理的及生物抑制性有机及无机化合物存在于某些待处理的工业及卫生废水流。多方面尝试解决这些生物难处理的及生物抑制性化合物的处理。某些类型的已知处理包括使用粉末活性炭来吸附及随后去除生物难处理的及生物抑制性有机化合物。
操作上成本密集的某些废水处理方法的一部分包括从已经通过曝气或其他次级方法处理的废水除去相对低浓度的污染物。尽管多种系统已经用于三级处理，例如吸附和过滤器，但是存在需要更有效和成本更低的三级处理，而没有和常规方法关联的限制和缺点。
发明内容
根据一个或多个实施方案，本发明涉及处理废水的系统和方法。
根据一个或多个实施方案，本发明涉及一种处理废水的方法，包括：
在混合区段中使废水(在某些实施方案中为低浓度废水)和吸附性材料混合足够时间，以使来自所述废水的污染物吸附到所述吸附性材料上去;
从废水和吸附性材料的混合物中分离和除去大部分所述废水;
将具有吸附其上的污染物的吸附性材料和少部分所述废水送至生物再生反应器;
使所述吸附性材料和废水在所述生物再生反应器中呈悬浮一定时间，该时间足以允许所述生物再生反应器中的微生物对所述吸附的污染物的至少一部分产生生物作用;
从所述生物再生反应器排放生物处理的水流出物;以及
使再生的吸附性材料循环至所述混合区段。
根据一个或多个实施方案，本发明涉及用于处理废水(在某些实施方案中为低浓度废水)的系统。该系统包括混合区段，包括废水入口、吸附性材料入口和排放出口。该系统还包括吸附性材料沉积和液体分离区段，包括与混合区段的排放出口相连的浆料入口、处理的水出口和污染的吸附性材料出口。系统还包括吸附性材料生物再生反应器系统，包括生物再生反应器，该生物再生反应器包括与吸附性材料沉积和液体分离区段的污染的吸附性材料出口相连的污染的吸附性材料入口、生物处理的水出口、和与混合区段的吸附性材料入口相连的再生的吸附性材料出口。
根据一个或多个实施方案，本发明涉及用于处理废水(在某些实施方案中为低浓度废水)的系统。该系统包括高通量吸附系统和低通量吸附性材料生物再生反应器系统。高通量吸附系统包括：用于接纳废水的入口，用于接触所述废水和来自所述废水的污染物的吸附性材料源，用于排放已经接触所述吸附性材料的大部分接纳的废水的液体出口，和用于排放具有吸附的污染物和少部分接纳的废水的吸附性材料的吸附性材料出口。低通量吸附性材料生物再生反应器系统，其用于使具有吸附的污染物的吸附性材料保持呈悬浮一定时间，该时间足以允许微生物消化吸附的有机污染物。所述吸附性材料生物再生反应器系统包括：用于从所述高通量吸附系统的吸附性材料出口接纳具有吸附的污染物的吸附性材料的入口，混合液出口，和与所述高通量吸附系统的吸附性材料源相连的吸附性材料出口。
