[发明专利]回洗不饱和废水过滤装置

说明书

相关申请

本申请涉及先前提交的专利申请号为61/057,475和61/057,645(均于2008年5月30日提交且标题皆为“脉冲进料回洗不饱和过滤装置(Pulse-FedBackwashing Unsaturated Filter)”)的美国临时专利申请。两个专利的全部内容皆引入本文作为参考。本申请也涉及先前提交的专利申请号为12/394,619的的美国非临时专利申请(于2009年4月28日提交且标题为“回洗不饱和废水过滤装置(Backwashing Unsaturated Wastewater Filter)”)。

背景技术

发明领域

本发明涉及污水处理过滤装置(wastewater treatment filter)，具体地说，本发明涉及紧凑的、高效的、组合的生物和物理处理过滤装置，其用于除去废水和其他污染水源中的污染物和病原体。

发明背景

分散式污水处理系统一般包括化粪池(septic tank)，其中将来自一个或多个居民区或商业区中的原废水引入到所述化粪池中。在化粪池或其他沉淀装置中，一般通过重力沉淀来除去固体，以及通过被动的厌氧生物处理部分地除去其他成分。当需要更高处理水平时，通常将化粪池废水导入生物滤池(biological filter)或其他的处理系统中。处理之后，经处理的流出物一般排入外侧区域中，所述外侧区域包括大量地下的平行排水管或灌溉管，它们通过大量敞开的各外侧排水管或管道将处理后的流出物排放到地下环境中。

其中一种生物滤池是生物废水滴滤池(trickling filter)。常规滴滤池通过顶置旋转式分配器施加废水至滴滤池的顶部。过滤装置通常是固定的粗介质，其包括石块或成形的塑料块。在过滤介质(filter media)表面上的生物生命用作在这样的过滤装置中进行污水处理的主要手段(primary mean)。介质是不饱和(unsaturated)的从而最大可能地输送氧气给介质上的好氧生物。这样设计的过滤装置价格合理且具有广泛的商业认可度。然而，有一些因素妨碍了一些常规滴滤池符合已经建立的流出物排放到环境中的较严格的参数。由于常规滴滤池使用固定的介质床，这样的系统不依赖回洗这一优良方法来从滴滤池流出物中除去过量生物生长物和固体，而是依赖重力来脱落，然后在外部二次澄清器中进行沉淀。外部澄清器明显增加了费用且带来了本来不存在的系统复杂性。间歇砂滤池(sand filter)和再循环砂滤池是使用沙子来代替石块或较大介质的滴滤池类型从而实现比常规滴滤池更高程度的生物和物理处理。间歇砂滤池和再循环砂滤池也依赖介质孔隙内的过量固体的基本降解作用而不依赖外部澄清器的除去作用。由于间歇砂滤池和再循环砂滤池使用固定床，因此它们以极低速率装料从而来防止堵塞，并且它们也不进行回洗。最终，间歇砂滤池和再循环砂滤池无法生产出与来自细微(fine)介质过滤装置的处理后的流出物质量相同的最终处理后的流出物。

第二种生物滤池是曝气生物滤池，其用于除去废水中的氮化合物和含碳材料。所述过滤装置利用浸没介质以提供附着固定的膜微生物生长的场所。曝气生物滤池可以是上升流设计或下降流设计，并且是周期回洗的。曝气生物滤池在饱和状态下进行操作且利用加压气泡曝气从而向好氧微生物提供氧气。因此，运转所述过滤装置需要足够多的能量。

第三种过滤装置是快速砂滤池(rapid sand filter)，其一般用于源头水处理工业中的物理过滤和废水工业中的最终废水精加工处理。不同于滴滤池，利用流化介质床的方法对快速砂滤池进行回洗。然而，快速砂滤池在高水力装料速率(loading rate)下运行并且通过保持水头或水压高于过滤装置表面使其完全饱和。设计和运行快速砂滤池原则上用来提供物理过滤。生物处理并不是其国标，这是因为生物生长大大减少了运行快速砂滤池其主要功能物理过滤的水力容量(hydraulic capcity)。另外，快速砂滤池中的连续饱和状态对于废水的有效好氧生物处理是不利的。

因此，使用不饱和过滤介质进行好氧生物污水处理的常规解决方法涉及固定的(即非流化且通常不回洗)介质。曝气生物滤池利用周期回洗的介质，但是其在饱和状态中进行操作且使用气泡曝气以向介质上的好氧微生物提供氧气。所述那些物理的水处理方法不涉及回洗，通过基本上连续保持在介质表面以上的加压水使介质饱和，并且生物生长被视为是对物理过滤作用的妨碍而不是所期望的设计目标。

相关技术的描述