用于废物处理的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本公开的主题涉及用于废物处理，特别是用于废水处理的方法和系统。 现有技术
[0002] 视为与本公开的主题背景相关的参考文献在W下列出：
[0003] -US 6,896,804
[0004] -US 4, 005, 546
[0005] -US 4, 209, 388
[0006] -US 3,955,318
[0007] -US 2010/288695A
[0008] -JP 63252596A
[0009] -US 2011/151547A
[0010] -US 2003/209489A
[0011] -JP 3198727A
[001引-JP 61197098A
[0013] -JP 58166989A
[0014] -FR 2：M4627A
[00巧]-CN 201801419U
[0016] -CN 101853955 A
[0017] -W011022754A
[0018] -US 2010/300962A
[0019] -CN 101560484A
[0020] -JP 200827272IA
[0021] -US 2010/018918
[0022] -CN 102211834
[0023] -Gonzdlez C, Marciniak J, Villaverde S, Leon C, Garcia PA,Munoz R. ,Water Science and Technology, 58；92-105；2008.
[0024] -MunozR, Guieysse B. , Water Research, 40；2799-28152006
[0025] 本文对W上参考的承认不应推断为意味着该些参考文献W任何方式与本公开的 主题的专利性相关。
[0026] 背景
[0027] 对处理废物特别是液体形式（在本文中还可互换地称为废水）的需要是众所周知 的。某些类型的废物处理常规地基于使用微生物例如细菌将废物中的有机物质氧化为二氧 化碳（C〇2)。许多该样的废物处理过程在氧的存在下发生，称为有氧过程。
[0028]作为非限制性实例，US 6, 896, 804公开了用于有氧处理废物的系统和方法，包括 持续引入微藻类。
[0029] 还作为非限制性实例；US4, 005, 546公开了废物处理和藻类回收的方法；US 4, 209, 388公开了用于处理生活污水的方法，该生活污水包括含有息浮的或溶解的有机物 质的水，其浓度通过生物化学需氧量炬OD)来测定；US3, 955, 318公开了产生藻类产品和 纯化含水有机废料W提供清洁水的方法。
[0030] 一般描述
[0031] 根据本公开主题的第一方面，提供了一种用于有氧处理废物、特别是液体废物、例 如废水的系统，其包括：
[0032]-有氧生物反应器，其经配置用于通过固定在介体上的细菌来有氧处理废物W从 所述废物中提供经处理的流出物；
[0033] -富氧的液体介质的源，所述源不同于所述有氧生物反应器和/或与所述有氧生 物反应器分开，所述源与所述有氧生物反应器选择性流体连通。
[0034] 所述系统可包括再循环回路，所述再循环回路经配置用于可控地使所述液体介质 在所述有氧生物反应器和所述源之间再循环。
[00巧]附加或可选地，所述系统经配置用于防止所述介体从所述有氧生物反应器传递到 所述源。
[0036] 附加或可选地，所述介体限制于所述有氧生物反应器内的限制空间（confined volume)。
[0037] 附加或可选地，在所述系统的操作中，所述富氧的液体介质的流被迫穿过（即，进 入或离开）所述限制空间，在所述限制空间中与所述细菌相互作用。
[0038] 根据本公开主题的第二方面，提供了一种用于有氧处理废物的系统，其包括：
[0039]-有氧生物反应器，其经配置用于有氧处理废物W从所述废物中提供经处理的流 出物；
[0040]-富氧的液体介质的源，所述源不同于所述有氧生物反应器和/或与所述生物反 应器分开；
[0041]-再循环回路，其经配置用于可控地使所述液体介质在所述有氧生物反应器和所 述源之间再循环。
[0042] 有氧生物反应器可经配置用于通过固定在介体上的细菌来有氧处理废物，并且任 选地，所述系统可经配置用于防止所述介体从所述有氧生物反应器传递到所述源。附加或 可选地，所述介体限制于所述有氧生物反应器内的限制空间。在系统的操作中，所述富氧的 液体介质的流被迫穿过（即，进入或离开）所述限制空间，在所述限制空间中与所述细菌相 互作用。
[0043] 根据本公开主题的第H方面，提供了一种用于有氧处理废物的系统，其包括：
[0044] -细菌，其用于有氧处理废物W从所述废物中提供经处理的流出物，所述细菌固定 在介体上，所述介体限制于限制空间；
[0045]-富氧的液体介质的流，其被迫穿过（即，进入或离开）所述限制空间，在所述限制 空间中与所述细菌相互作用。
[0046] 所述限制空间提供在有氧生物反应器中，并且富氧的液体介质的源提供所述富氧 的介质的流，所述源不同于所述有氧生物反应器和/或与所述有氧生物反应器分开。
[0047] 附加或可选地，所述系统经配置用于防止所述介体从所述有氧生物反应器传递到 所述源。
[0048]附加或可选地，所述系统包括再循环回路，所述再循环回路经配置用于可控地使 所述液体介质在所述有氧生物反应器和所述源之间再循环。
[0049]在根据本公开主题的前述第一、第二和第H方面中的任一个的系统中，所述源包 括响应于暴露光而产生氧给所述液体介质的光合微生物。
[0050]附加或可选地，所述源包括响应于暴露光而产生氧给所述液体介质的光合真核微 生物和光合原核微生物中的任一种。
[0051]附加或可选地，所述源包括响应于暴露光而产生氧给所述液体介质的藻类。
[0052]例如，所述光合微生物包括W下中的任一种：小球藻烟ilorellaspp)、螺旋藻 (spirulina)、栅藻（scendesmus)或任何其他类型的光合微藻类或蓝细菌。
[0053]附加或可选地，所述源包括储器，所述储器包括其中界定储器内部空间的通道，并 且经配置用于在所述系统的操作中驱动所述液体介质围绕所述通道。
[0054]附加或可选地，根据本公开主题的前述第一、第二和第H方面中的任一个的系统 还包括辅助通风系统，所述辅助通风系统经配置用于选择性地向所述生物反应器提供气态 氧或空气。
[00巧]附加或可选地，根据本公开主题的前述第一、第二和第H方面中的任一个的系统， 还包括辅助C〇2系统，所述辅助CO2系统经配置用于选择性地为所述源提供二氧化碳。
[0056]附加或可选地，所述介体原位固定在所述生物反应器内，例如W固定介体的形式。 例如，介体包括基质，所述基质固定在有氧生物反应器的结构的其一侧或多侧上。例如，该 样的固定介体可W是W塑料基体的形式，所述塑料基体附接到有氧生物反应器的底面或侧 面和/或息挂在有氧生物反应器中的液体内的绳子或纤维，并且附接到有氧生物反应器的 壁或其他结构或附接到位于有氧生物反应器内的刚性框。
[0057]附加或可选地，所述介体是活动的，即，在生物反应器内自由浮动的。
[0058]附加或可选地，所述介体包括具有相对大的表面积与体积比的固体惰性基底的形 式的生物膜载体元件。该样的基质可包括，例如，聚己帰或其他塑料中的任一种，并且相应 的表面积与体积比可W是，例如，在约SOOmVm3和约1300mVm3之间，例如约650mVm3D可选 择地，基质可包括，例如，金属材料、纤维、布料、矿物材料（例如碳、火山凝灰岩、砂烁）等中 的任一种，其中的至少一些可具有远高于UOOmVm3的表面积与体积比。
[0059]附加或可选地，根据本公开主题的前述第一、第二和第H方面中的任一个的系统， 还包括经配置用于接收废物的废物入口和用于分配处理过的流出物的分配出口，并且其中
[0060]-所述生物反应器包括界定相应的有氧处理空间的至少一个容器，所述至少一个 容器包括生物反应器流体介质入口和生物反应器流体介质出口，每个都与所述源选择性流 体连通，所述至少一个容器经配置用于确保相应的有氧处理空间至少在所述系统的操作期 间是部分或完全避光的；
[0061]-所述源包括至少一个储器，所述至少一个储器界定相应的储器空间用于容纳所 述液体介质的体积，并且还包括源流体介质入口和源流体介质出口，每个都与所述有氧生 物反应器选择性流体连通，W及驱动设备用于对在所述相应的储器空间内的所述液体介质 提供运动，所述至少一个储器经配置用于确保所述相应的储器空间至少在所述源的操作期 间暴露于光，在其中W提供所述富氧的液体介质。
[0062] 例如，所述驱动设备包括安装到相应的储器的有动力的揽拌设备。附加或可选地， 所述至少一个储器包括至少一个水平无限循环形式的流动通道。例如，所述至少一个流动 通道具有环形平面形式（annularplan化rm)。例如，所述至少一个流动通道具有跑道构 型。附加或可选地，所述源流体介质出口经配置用于防止所述介体通过其流出。
[0063] 附加或可选地，根据本公开主题的前述第一、第二和第H方面中的任一个的系统 还包括：
[0064] -至少一套导管，其提供所述至少一个所述容器与相应的所述储器之间的所述流 体连通；
[0065]-粟送系统，其不同于所述驱动设备，用于提供所述介质在所述至少一个容器与相 应的所述储器之间通过所述一套导管的再循环。
[0066] 例如，一个所述导管连接所述源流体介质入口与所述生物反应器流体介质出口并 且其中另一个所述导管连接所述源流体介质出口与所述生物反应器流体介质入口。
[0067] 例如，所述生物反应器经配置用于提供至少所述富氧的液体介质W预定速度穿过 所述生物反应器的穿流，其中所述预定速度足W造成在其中的所述介体在所述生物反应器 内扩展并且在其中与至少所述富氧的液体介质混合。
[0068] 根据本公开主题的第四方面，提供了一种用于有氧处理废物的方法，包括：
[0069]-在有氧生物反应器中通过固定在介体上的细菌使废物有氧反应；
[0070] -从富氧的液体源向所述生物反应器提供富氧的液体介质，其中所述富氧的液体 源与所述生物反应器不同和/或与其分开。
[0071] 例如，所述方法还包括可控地使所述液体介质在所述有氧生物反应器和所述富氧 的源之间再循环。
[0072] 附加或可选地，所述方法包括防止所述介体从有氧生物反应器传递到所述源。
[0073] 附加或可选地，所述介体限制于所述有氧生物反应器内的限制空间。例如，所述富 氧的液体介质的流被迫穿过所述限制空间，在所述限制空间中与所述细菌相互作用。
[0074] 根据本公开主题的第五方面，提供了一种用于有氧处理废物的方法，包括：
[00巧]-在有氧生物反应器中有氧处理废物W从所述废物提供经处理的流出物；
[0076] -从富氧的液体源向所述生物反应器提供富氧的液体介质，其中所述富氧的液体 源与所述生物反应器不同和/或与其分开；
[0077] -可控地使所述液体介质在所述有氧生物反应器和所述源之间再循环。
[0078] 例如，所述有氧生物反应器经配置用于通过固定在介体上的细菌有氧处理废物。
[0079] 例如，所述方法还包括防止所述介体从所述有氧生物反应器传递到所述富氧的液 体源。
[0080] 附加或可选地，所述介体限制于所述有氧生物反应器内的限制空间。例如，所述富 氧的液体介质的流被迫穿过所述限制空间，在所述限制空间中与所述细菌相互作用。
[0081] 根据本公开主题的第六方面，提供了一种用于有氧处理废物的方法，包括：
[0082]-采用细菌有氧处理废物W从所述废物提供经处理的流出物，所述细菌固定在介 体上，所述介体限制于限制空间；
[0083]-迫使富氧的液体介质穿过（即，进入或离开）所述限制空间，在所述限制空间中 与所述细菌相互作用。
[0084] 例如，所述限制空间提供在有氧生物反应器中，并且其中富氧的液体介质的源提 供所述富氧的介质的流，所述源不同于所述有氧生物反应器。
[0085] 例如，所述方法包括防止所述介体从所述有氧生物反应器传递到所述源。附加或 可选地，所述方法包括可控地使所述液体介质在所述有氧生物反应器和所述源之间再循 环。
[0086] 在根据本公开主题的前述第四、第五和第六方面中的任一个的方法中，所述液体 介质包括光合微生物，所述光合微生物响应于暴露光而产生并提供氧给所述液体介质。
[0087] 根据本公开主题的第走方面，提供了一种用于有氧处理废物的方法，包括：
[0088] -在经配置用于抑制或减少光合微生物的生长的条件下，在生物反应器空间中使 废物与细菌有氧反应；
[0089] -由经配置用于通过光合微生物促进氧产生的源提供产生氧的光合微生物的流穿 过所述生物反应器空间，所述源与所述生物反应器空间不同和/或与其分开，所述光合微 生物响应于暴露光而产生并提供氧给所述液体介质；和
[0090] -防止至少大部分的所述细菌与所述光合微生物的流一起离开所述生物反应器。
[0091] 根据本公开主题的第八方面，提供了一种用于有氧处理废物的方法，包括：
[0092] -在经配置用于抑制或减少光合微生物的生长的条件下，在生物反应器空间中使 废物与细菌有氧反应；
[0093] -由经配置用于通过光合微生物促进氧产生的源提供任选地包含产生氧的光合微 生物的富氧的液体的流，穿过所述生物反应器空间，所述源与所述生物反应器空间不同和/ 或与其分开，在所述液体介质中的光合微生物响应于暴露光而产生并提供氧给所述液体介 质；和
[0094] -防止至少大部分的细菌与所述液体的流一起离开生物反应器，所述液体的流包 含光合微生物或包含由该些有机体产生的氧。
[0095] 在根据本公开主题的前述第四、第五、第六、第走和第八方面中的任一个的方法 中，所述光合微生物包括响应于暴露光而产生氧给所述液体介质的光合真核微生物和光合 原核微生物中的任一种。附加或可选地，所述源包括响应于暴露光而产生氧给所述液体介 质的藻类。附加或可选地，所述光合微生物包括W下中的至少一种；小球藻、螺旋藻、栅藻或 任何其他光合微藻类或蓝细菌。
[0096] 在根据本公开主题的前述第一、第二和第H方面中的任一个的系统中，和/或在 根据本公开主题的前述第四、第五、第六、第走或第八方面中的任一个的方法中，废物是可 有氧处理的W从其中除去污染物。例如，所述废物是液体废物。例如，所述废物包括废水。 例如，所述废物包括有机类型的废物。例如，所述废物包括在水中或另一种液体介质中传输 的动物废物、农业废物、工业废物或人类废物的至少一种。
[0097] 在根据本公开主题的前述第四、第五、第六、第走和第八方面中的任一个的方法 中，所述方法可还包括W下中的至少一种：
[0098] -选择性地提供气态氧或空气给所述生物反应器；和
[0099] -选择性地提供二氧化碳给所述源。
[0100] 附加或可选地，所述介体的一部分原位固定在生物反应器内。
[0101] 附加或可选地，所述介体的至少一部分在生物反应器内是活动的。
[0102] 附加或可选地，所述介体包括具有相对大的表面积与体积比的固体惰性基底的形 式的生物膜载体元件。
[0103] 附加或可选地，所述方法包括：
[0104]-部分地或完全地使相应的有氧处理空间避光；
[0105]-确保相应的储器空间暴露于光。
[0106] 附加或可选地，使废物有氧反应的步骤包括提供W预定速度穿过所述生物反应器 的至少所述富氧的液体介质的穿流，其中所述预定的速度足W造成其中的所述介体扩展并 在其中与至少所述富氧的液体介质混合。
[0107] 例如，所述方法W分批模式进行或所述方法W连续流模式进行。
[010引根据本公开主题的第九方面，提供了有氧生物反应器，其经配置用于通过固定在 介体上的细菌来有氧处理废物W从所述废物提供经处理的流出物，所述介体在所述有氧生 物反应器内是活动的，所述方法包括：
[0109] 反应容器，其具有流体入口和流体出口，W及废物入口，并且界定内部空间；
[0110] 所述废物入口经配置用于选择性地提供废物给所述有氧生物反应器；
[0111] 所述流体入口和所述流体出口可连接到富氧的液体介质源，所述源不同于所述有 氧生物反应器，其中所述源与所述有氧生物反应器经由所述流体入口和所述流体出口选择 性流体连通W提供再循环回路，所述再循环回路经配置用于可控地使至少所述液体介质在 所述有氧生物反应器和所述源之间再循环；
[0112] 所述反应容器经配置用于经由所述再循环回路提供W预定速度穿过所述内部空 间的至少所述富氧的液体介质的穿流，其中所述预定的速度足W造成所述介体在所述反应 容器内扩展并在其中与至少所述富氧的液体介质混合。
[0113] 例如，其中所述预定的速度足W提供流化床效应给在所述反应容器内的所述介 体。
[0114] 在至少第一实例中，W所述预定的速度足W给密度比所述液体介质的密度大的所 述介体的至少第一部分提供向上的运动。例如，在所述反应容器内的所述流速是在与重力 梯度（gravitationalgradient)大体上相反的方向。例如，所述第一部分是在所述反应容 器中的所述介体的总量的大部分（例如大于50%)。例如，所述第一部分是在所述反应容 器中的所述介体的总量的小于50%。例如，所述流体入口提供在所述反应容器的下部并且 所述流体出口提供在所述反应容器的上部。例如，所述流体入口包括在所述反应容器内的 多个开口，并且其中所述开口分布在所述反应容器的底部基底，提供对于所述底部基底的 期望的覆盖。
[0115] 例如，所述开口均匀分布在所述反应容器的底部基底，提供对于所述底部基底的 完全覆盖。例如，所述反应容器包括一个或多个通风管，每个通风管经配置W进一步增加其 中的所述流体速度。例如，每个所述通风管在流过其的方向提供初始降低的流动面积。例 女口，所述流体入口的所述开口均匀分布在与所述通风管相对的所述反应容器的底部基底的 一部分，提供对于所述通风管的完全覆盖。
[0116] 在至少第一实例中，W所述预定的速度足W给密度比所述液体介质的密度小的所 述介体提供向下的运动。例如，在所述反应容器内的所述流速与重力梯度至少部分对齐，并 且其中所述介体的至少第二部分具有比所述液体介质的密度小的密度。例如，所述第二部 分是在所述反应容器中的所述介体的总量的大部分。例如，所述流体入口提供在所述反应 容器的上部。例如，所述反应容器包括一个或多个通风管，每个通风管经配置W进一步增加 其中的所述流体速度。例如，所述流体入口的所述开口均匀分布在每个所述通风管的上部 开口，提供对于所述通风管的完全覆盖。例如，每个所述通风管在流过其的方向提供初始降 低的流动面积。
[0117] 根据本公开主题的第九方面的有氧生物反应器可任选地还包括在其下部的第一 齡渣接收器，用于接收并且处置来自所述有氧生物反应器的齡渣。
[0118] 附加或可选地，有氧生物反应器还包括在所述反应容器的上部的并且与其流体连 通的澄清容器，其中所述流体出口提供在所述澄清容器上，并且其中所