[发明专利]下流式脱氮系统

说明书

相关申请

本申请要求于2011年11月18日提交的美国临时专利申请号61/561,418的优先权，其通过引用将其整体结合在本文中。

发明背景

本发明一般地涉及用于处理水和/或废水的下流式脱氮系统。更具体地，本发明涉及使用具有用于有效硝酸盐移除和悬浮固体捕获的多种床深度的至少两种不同类型的介质的下流式系统。

水和/或废水如污水的处理是在本领域内众所周知的。处理系统和方法的范围包括，通过由砂组成的过滤床将水、废水或污水简单过滤，到将水、废水或污水分散并使固体在聚集前干燥。

水和/或废水典型会包含氮和悬浮固体，以及其他污染物。在将处理过的水和/或废水再循环或再引入至环境中之前，需要从处理过的水和/或废水中移除氮和悬浮固体二者。

通常，对于污染控制，设置有针对流出至河流中的处理过的污水中的氮化合物排放的限制。因此，已经引起了很多对优化脱氮系统的很多关注。生物活性过滤器已经成为用于面临严格营养物管控并且受寒冷气候条件或占地空间限制的废水处理设施的新出现的解决方案。当与常规活性污泥系统相比时，这种生物活性过滤器(BAF)通常在寒冷气候条件下弹性更好。此外，当与备选的系统如活性污泥及其许多变体相比时，BAF需要更少的空间，并且通常是最小的选择，同时保持有效的功能。

通过使用硝化和脱氮细菌从废水移除氮一般涉及有机氮和氨向硝酸盐的转化，接着通过脱氮微生物移除硝酸盐以产生氮气。将有机氮和氨转化为硝酸盐需要足够的曝气并且通常导致碳从系统中移除。因为在脱氮过程中需要碳，通常通过加入外部碳源例如甲醇而将碳再引入至系统中。外部碳源的引入一般导致氮气、二氧化碳、和水的产生。

此外，这种通过将微生物脱氮完成的生物还原在脱氮微生物所附着的过滤介质的表面区域上发生。因此，需要提供具有大表面积的过滤介质以便支撑更大量的脱氮微生物。然而，这种过滤介质通常缺乏有效捕获在水和/或废水中还可能存在的悬浮固体的能力。

使用可以向其中加入脱氮微生物作为用于对水和/或废水进行处理和脱氮的手段的、包含砾石或砂的过滤床在本领域中是已知的。然而，除了以上指出缺点之外，因为这种系统的大尺寸要求，这种深床过滤系统通常难以在现有和未来的处理设施中使用。对水和/或废水处理设施的空间限制外加随着人口增长而日益增长的处理需求，产生了对占据比先前系统更小的占地空间的更有效果、更有效率的水或废水脱氮系统的需要。

因此，需要提供可以有效地并高效率地从水和/或废水中移除过量的硝酸盐和悬浮固体二者，同时不增加这种系统所需的占地空间的水和/或废水脱氮系统。

发明概述

本发明的方面可以包括用于处理水或废水的系统，所述系统使用具有多个过滤床、至少一个入口、和至少一个出口的容器，所述系统包括：第一过滤床，所述第一过滤床包含第一颗粒状和/或角状介质，所述第一颗粒状和/或角状介质具有高表面积并且被配置用于所述水或废水的生物和物理处理；第二过滤床，所述第二过滤床包含第二颗粒状和/或角状介质，所述第二颗粒状和/或角状介质具有比所述第一颗粒状和/或角状介质低的表面积；其中所述水或废水经由至少一个入口进入所述容器，流过所述第一过滤床和所述第二过滤床，并且通过至少一个出口离开所述容器。

本发明的其他方面可以包括用于从水或废水中移除硝酸盐的水或废水处理系统，所述系统包括：流入物入口，所述流入物入口用于从所述处理系统外部的源接收水或废水；容器，所述容器用于容纳所述水或废水，所述容器包括：第一过滤床，所述第一过滤床由第一过滤介质组成；第二过滤床，所述第二过滤床由第二过滤介质组成，所述第二过滤床支撑所述第一过滤床；以及支撑床，所述支撑床支撑所述第二过滤床；一个或多个喷嘴，所述一个或多个喷嘴提供所述支撑床附近的所述容器区域与所述系统出口之间的流体连通，所述喷嘴在流经所述容器之后提供用于流出物的出口；流出物出口，所述流出物出口用于从所述系统中移除处理过的水或废水；一个或多个入口，所述一个或多个入口用于将空气冲刷和反洗水引入至所述容器中，所述入口将空气冲刷和反洗水通过所述喷嘴提供至所述支撑床中、提供至所述第二过滤床中、并且随后提供至所述第一过滤床中。

从结合以下附图进行的本发明的以下说明中，这些和其他方面将变得显而易见，尽管在不背离本发明的创新构思的精神和范围的情况下可以进行变化和修改。

附图简述