KR20240005685A - 폐수 처리에서 다중 선택 해제를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 개시는 슬러지 내 더 작고 덜 치밀하고 전단되거나 압축된 입자에 대한 물리적 선택, 선택 해제 또는 제외 선택에 관한 것이며, 여기서 제 1 선택 해제 단계는 반응기 또는 정화 단계에서 이러한 입자에 대해 개별적으로 선택 해제한 다음 제 2 선택 해제 단계가 외부 선택기에서 발생한다. 이러한 이중 선택 해제는 느리게 침전되는 입자를 보다 효율적으로 제거하는 동시에 빠르고 느리게 성장하는 유기체에 대해 여러 고체 체류 시간을 유지할 수 있게 해준다. 정화기의 선택 해제는 일반적으로 양압 또는 음압 디바이스를 사용하여 탱크 주변이나 블랭킷 표면에서 발생한다. 슬롯형 또는 천공형 플레이트, 파이프 또는 매니폴드와 같은 구조를 사용하여 이러한 선택 해제를 지원할 수 있다. 이러한 선택 해제에는 배플을 사용할 수도 있다.

Description

폐수 처리에서 다중 선택 해제를 위한 방법 및 장치

본 발명은 내부 선택을 사용하여 양호한 침전 입자를 생물학적 공정으로 반환하는 동시에 불량한 침전 입자를 선택하여 폐기물 스트림으로 보냄으로써 슬러지 입자의 수집 및 관리를 위한 느린 침전 입자의 물리적 선택(또는 선택 해제)을 수반하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

예를 들어 최첨단 원형 및 직사각형 정화기에 사용되는 다양한 유형의 슬러지 수집기가 있다. 여기에는 물리적 호퍼와 배플뿐만 아니라 진공, 에어 리프트 또는 기계적 수단을 사용하여 슬러지를 내부 호퍼 또는 외부 슬러지 박스로 이동하는 수집기의 사용을 포함된다. 발명자들은 슬러지 수집기를 포함하는 처리 시스템 및 공정에서 슬러지 입자의 향상된 선택, 수집 및 관리를 제공할 수 있는 기술 솔루션에 대한 충족되지 않은 필요성을 발견하였다.

상기 개시는 폐수 처리 시스템을 제공하고, 상기 폐수 처리 시스템은 오염된 물을 함유하는 유입물; 및 (i) 입구, (ii) 생물 반응기, (iii) 내부 선택 해제기, 및 (iv) 출구를 포함하는 반응기를 포함한다. 일 실시예에서, (i) 상기 입구는 상기 유입물을 수용하고 상기 오염된 물을 상기 생물 반응기에 공급하도록 구성되고; (ii) 상기 생물 반응기는 상기 오염된 물을 고체-액체 혼합물에 분산시키고, 상기 고체-액체 혼합물을 처리하여 생물학적 고체를 형성하도록 구성되고; (iii) 상기 내부 선택 해제기는 상기 고체-액체 혼합물로부터 상기 생물학적 고체의 제 1 부분을 유지하거나 지연시키고 상기 생물학적 고체의 제 2 부분을 포함하는 선택 해제된 고체-액체 혼합물을 출력하도록 구성되고; (iv) 상기 출구는 상기 선택 해제된 고체-액체 혼합물을 수용하고 상기 생물학적 고체의 제 2 부분을 포함하는 상기 선택 해제된 고체-액체 혼합물을 상기 반응기로부터 출력하도록 구성된다. 상기 시스템은 상기 선택 해제된 고체-액체 혼합물을 수용하고 상기 선택된 고체-액체 혼합물 내 상기 생물학적 고체의 제 2 부분의 일부를 선택 해제하여 상기 생물학적 고체의 제 2 부분 중 선택 해제된 부분을 출력하도록 구성된, 입자 선택 해제기; 및 상기 생물학적 고체의 제 2 부분의 선택 해제된 부분을 상기 반응기에 공급하도록 구성된 반환 라인을 포함하고, 상기 입자 선택 해제기는 밀도 기반(DB) 선택 해제기 및 입자 크기 압축성(PSC) 선택 해제기 중 적어도 하나를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 선택 해제기는 압력 차이, 유속, 유량, 온도 차이, 및 전자기 에너지 노출 중 적어도 하나를 기반으로 상기 고체-액체 혼합물로부터 상기 생물학적 고체의 제 1 부분을 선택 해제하도록 구성된다.

일 실시예에서, 상기 입자 선택 해제기는 고체 입자 밀도, 크기, 전단-저항, 또는 압축성 중 적어도 하나를 기반으로 상기 생물학적 고체의 제 2 부분의 선택 해제된 부분을 선택 해제하도록 구성된다.

일 실시예에서, 상기 시스템은 상기 고체-액체 혼합물로부터 미리 결정된 특성을 갖는 고체 입자를 분리하도록 구성된 디캔터, 정화기, 분리기, 멤브레인, 및 필터 중 적어도 하나를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 생물학적 고체는 상이한 처리 기능을 갖는 빠르게 성장하는 유기체와 느리게 성장하는 유기체를 선택하기 위한 평균 고체 체류 시간(avSRT)을 갖는 입자를 포함하고, 상기 생물학적 고체의 제 2 부분의 상기 선택 해제된 부분에 있는 입자는 상기 평균 고체 체류 시간(avSRT)보다 낮은 고체 체류 시간(loSRT)을 갖고; 상기 생물학적 고체의 제 2 부분 중 상기 선택 해제된 부분의 입자는 상기 평균 고체 체류 시간(avSRT)보다 높은 고체 체류 시간(hiSRT)을 갖는다.

일 실시예에서, 상기 생물학적 고체의 제 2 부분 중 상기 선택 해제된 부분은: 80mL/g 미만의 슬러지 부피 지수; 또는 개선된 멤브레인 플럭스 또는 감소된 멤브레인 오염을 포함하는 입자를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 선택 해제기는: a. 상기 생물 반응기의 반응기 인터페이스; b. 정화기 인터페이스; c. 반응기 표면; d. 침전 블랭킷의 표면; e. 정화기 주변; f. 유입물 또는 재순환물이 공급되는, 상기 생물 반응기의 공급 구역; 또는 g. 오수 또는 재순환물이 출력되는 생물 반응기 또는 정화기의 배출 구역;에서 또는 그 근처에서 음압 또는 양압을 적용하도록 구성된다.

일 실시예에서, 상기 선택 해제기는: 하나 또는 그 초과의 슬롯형 매니폴드; 하나 또는 그 초과의 천공형 매니폴드; 하나 또는 그 초과의 플레이트; 하나 또는 그 초과의 파이프; 또는 하나 또는 그 초과의 배플을 포함하고, 상기 파이프는 상기 반응기 또는 정화기의 주변에 또는 그 근처에 배치되고, 상기 배플은 상기 반응기 또는 상기 정화기의 주변에 슬러지를 지향시키고 분리하도록 구성된다.

일 실시예에서, 상기 생물 반응기는 차등 유입물 캐스케이드식 어프로치를 사용하여 상기 유입물을 수용하는 공급 구역을 포함한다.

일 실시예에서, 상기 생물학적 고체의 상기 제 1 부분과 상기 생물학적 고체의 제 2 부분의 상기 선택 해제된 부분은 상기 선택기 및 상기 선택 해제기로부터 각각 재순환 스트림으로서 상기 생물 반응기 내 적어도 2개의 상이한 위치에 공급되고; 또는 상기 생물학적 고체의 상기 제 1 부분 및 상기 생물학적 고체의 상기 제 2 부분의 상기 선택 해제된 부분은 각각 상기 선택기 및 선택 해제기에 의해 선택 해제되어, 미생물에 의해 생산된 전자 공여체, 전자 수용체 또는 탄소 중 하나 또는 그 초과를 증가시키고 상기 생물 반응기 작동을 위한 전자 공여체, 전자 수용체 또는 탄소 요구량의 적어도 20%를 제공한다.

일 실시예에서, 상기 반응기는: 연속 유동 반응기; 시퀀싱 회분식 반응기; 변형된 시퀀싱 회분식 반응기; 통합된 고정막 활성 슬러지 반응기; 통합된 정화기를 구비한 상향류 반응기; 통합된 디캔터를 구비한 상향류 반응기; 또는 멤브레인 생물 반응기를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 내부 선택 해제 단계는 가시광선, 자외선 또는 적외선 포토 소스; 열원; 가스원; 또는 압력 또는 혼합원을 포함하는 상기 반응기 내의 에너지를 사용하여 수행된다.

개시는 폐수를 처리하기 위한 방법을 제공하고, 상기 방법은 오염된 물을 함유한 유입물을 생물 반응기 및 내부 선택 해제기를 포함하는 반응기에 공급하는, 단계; 생물 반응기에 의해, 고체-액체 혼합물 내의 오염된 물을 처리하여 생물학적 고체를 형성하는, 단계; 상기 내부 선택 해제기에 의해, 상기 고체-액체 혼합물로부터 상기 생물학적 고체의 제 1 부분을 유지하거나 지연시키는, 단계; 상기 생물학적 고체의 제 2 부분을 포함하는 선택 해제된 고체-액체 혼합물을 상기 반응기로부터 상기 입자 선택 해제기로 출력하는, 단계; 상기 입자 선택 해제기에 의해, 상기 선택된 고체-액체 혼합물에서 생물학적 고체의 상기 제 2 부분의 일부를 선택 해제하여 상기 생물학적 고체의 선택 해제된 부분을 출력하는, 단계; 및 상기 생물학적 고체의 제 2 부분 및 상기 생물학적 고체의 제 2 부분의 상기 부분 중 적어도 하나를 상기 생물 반응기로 반환하는, 단계를 포함한다. 상기 내부 선택 해제기는 압력 차이, 유속, 유량, 온도 차이, 및 전자기 에너지 노출 중 적어도 하나를 기반으로 상기 고체-액체 혼합물로부터 상기 생물학적 고체의 제 1 부분을 선택 해제하도록 구성되고, 상기 입자 선택 해제기는 고체 입자 밀도, 크기, 전단-저항, 또는 압축성 중 적어도 하나를 기반으로 상기 생물학적 고체의 제 2 부분의 선택 해제된 부분을 선택 해제하도록 구성될 수 있다.

상기 방법은 상기 생물학적 고체는 상이한 처리 기능을 갖는 빠르게 성장하는 유기체와 느리게 성장하는 유기체를 선택하기 위한 평균 고체 체류 시간(avSRT)을 갖는 입자를 포함할 수 있고, 상기 생물학적 고체의 제 2 부분의 상기 선택 해제된 부분에 있는 입자는 상기 평균 고체 체류 시간(avSRT)보다 낮은 고체 체류 시간(loSRT)을 갖고; 상기 생물학적 고체의 제 2 부분 중 상기 선택 해제된 부분의 입자는 상기 평균 고체 체류 시간(avSRT)보다 높은 고체 체류 시간(hiSRT)을 갖는다.

상기 방법에서, 상기 생물학적 고체의 제 2 부분 중 상기 선택 해제된 부분은: 80mL/g 미만의 슬러지 부피 지수; 또는 개선된 멤브레인 플럭스 또는 감소된 멤브레인 오염을 포함하는 입자를 포함할 수 있다.

상기 방법에서, 상기 내부 선택 해제기는: 상기 생물 반응기의 반응기 인터페이스; 정화기 인터페이스; 반응기 표면; 침전 블랭킷의 표면; 정화기 주변; 유입물 또는 재순환물이 공급되는 상기 생물 반응기의 공급 구역; 또는 g. 오수 또는 재순환물이 출력되는 상기 생물 반응기 또는 정화기의 배출 구역;에서 또는 그 근처에서 음압 또는 양압을 적용하도록 구성될 수 있다.

상기 방법에서, 상기 내부 선택 해제기는: 하나 또는 그 초과의 슬롯형 매니폴드; 하나 또는 그 초과의 천공형 매니폴드; 하나 또는 그 초과의 플레이트; 하나 또는 그 초과의 파이프; 또는 하나 또는 그 초과의 배플을 포함할 수 있고, 상기 파이프는 상기 반응기 또는 정화기의 주변에 또는 그 근처에 배치되고, 상기 배플은 상기 반응기 또는 상기 정화기의 주변에 슬러지를 지향시키고 분리하도록 구성된다.

상기 방법에서, 상기 생물 반응기는 차등 유입물 캐스케이드식 어프로치를 사용하여 상기 유입물을 수용하는 공급 구역을 포함할 수 있다.

상기 방법에서, 상기 반응기는: 연속 유동 반응기; 시퀀싱 회분식 반응기; 변형된 시퀀싱 회분식 반응기; 통합된 고정막 활성 슬러지 반응기; 통합된 정화기를 구비한 상향류 반응기; 통합된 디캔터를 구비한 상향류 반응기; 또는 멤브레인 생물 반응기를 포함할 수 있다.

본 개시의 추가적인 특징, 장점 및 실시예는 상세한 설명 및 도면을 고려하여 설명되거나 명백해질 수 있다. 더욱이, 본 개시의 전술한 요약과 다음의 상세한 설명 및 도면은 청구된 본 개시의 범위를 제한하지 않고 추가 설명을 제공하도록 의도된 비제한적인 예를 제공한다는 것이 이해되어야 한다.

본 개시의 추가 이해를 제공하기 위해 포함된 첨부 도면은 본 명세서에 포함되어 본 명세서의 일부를 구성하고, 본 개시의 실시예를 예시하며, 상세한 설명과 함께 본 개시의 원리를 설명하는 역할을 한다. 본 개시 내용 및 그것이 실행될 수 있는 다양한 방식의 근본적인 이해에 필요할 수 있는 것보다 더 자세히 본 개시 내용의 구조적 세부 사항을 보여주려는 시도는 이루어지지 않았다.
도 1은 정화기 주변에서 내부 선택 어프로치(approach)의 일 실시예를 도시한다.
도 2는 오르간 파이프 정화기(organ pipe clarifier)의 내부 선택 어프로치의 일 실시예를 도시한다.
도 3은 폭포식 배플(waterfall baffle)에 의해 매개되는 정화기 주변에서의 내부 선택의 일 실시예를 도시한다.
도 4는 블랭킷(blanket) 상단에서의 내부 선택 어프로치의 일 실시예를 도시한다.
도 5는 하이드로사이클론-기반 밀도 분리 어프로치를 포함하는 외부 선택 어프로치가 뒤따르는 내부 선택 어프로치의 일 실시예를 도시한다.
도 6은 스크린 기반 또는 필터 기반 분리 어프로치를 포함하는 외부 선택 어프로치가 뒤따르는 내부 선택 어프로치의 일 실시예를 도시한다.
도 7은 표면 소모를 포함하는 생물 반응기에서의 내부 선택 어프로치에 이어 하이드로사이클론-기반 밀도 분리 어프로치를 포함하는 외부 선택의 일 실시예를 도시한다.
도 8은 내부 라멜라, 이어서 정화기 및 하이드로사이클론-기반 밀도 분리 어프로치를 포함하는 외부 선택을 포함하는 생물 반응기에서의 내부 선택 어프로치의 일 실시예를 도시한다.
도 9는 단일 반환 활성 슬러지(RAS) 또는 다중 RAS, 및/또는 하나 또는 그 초과의 폐활성 슬러지(WAS) 유동 및 그 처리를 관리하기 위해 포함될 수 있는 챔버의 일 실시예를 도시한다.
도 10은 이중 선택 해제 공정 및 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 11은 유입물의 우회를 사용하는 캐스케이드식 유동에 의한 고체 지연의 일 실시예를 도시한다.
도 12는 중량 선택기/선택 해제기와 결합된 화학석 또는 광 선택기/선택 해제기의 예를 도시한다.
도 13은 선택기/선택 해제기를 갖는 멤브레인 탱크의 예를 도시한다.
도 14는 선택기/선택 해제기를 갖는 시퀀싱 회분식 반응기의 예를 도시한다.
도 15는 선택기/선택 해제기를 갖는 상향류 반응기의 예를 도시한다.
도 16은 선택기/선택 해제기를 갖는 변형된 시퀀싱 회분식 반응기의 예를 도시한다.
본 개시내용은 다음의 상세한 설명에서 추가로 설명된다.

본 개시 내용과 그 다양한 특징 및 유리한 세부 사항은 첨부 도면에 설명되거나 예시되고 다음 설명에 상세히 설명되는 비제한적인 실시예 및 예를 참조하여 더욱 완전하게 설명된다. 도면에 예시된 특징은 반드시 일정한 비율로 그려지는 것은 아니며, 한 실시예의 특징은 명시적으로 언급되지 않더라도 당업자가 인식할 수 있는 다른 실시예와 함께 채용될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 본 개시의 실시예를 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 주지된 구성요소 및 처리 기술에 대한 설명은 생략될 수 있다. 예는 단지 본 개시가 실시될 수 있는 방식의 이해를 용이하게 하고 추가로 당업자가 본 개시의 실시예를 실시할 수 있도록 하기 위한 것이다. 따라서, 예 및 실시예는 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 더욱이, 동일한 참조 번호는 도면의 여러 도면 전체에 걸쳐 유사한 부분을 나타낸다는 점에 유의한다. "크기(size)"와 "밀도 선택(density selection)"이라는 용어는 같은 의미로 사용되며 치밀화의 단일 개념적 결과에 통합된다.

치밀화(치밀한 응집체 유지), 공정 내에서 선택된 입자(예: 무거운 입자)의 이동 관리 및 다른 입자(예: 가벼운 슬러지 입자)의 선택 해제를 포함하여 내부 물리적 선택에 대한 여러 가지 광범위한 어프로치가 있다.

한 가지 어프로치는 크기나 밀도를 기준으로 입자를 운반하는 것인데, 선택 해제를 위해 반응기나 정화기에 대한 내부 어프로치가 많이 있다. 예를 들어, 침전이 덜한(더 작거나 덜 치밀한) 입자는 하나 또는 그 초과의 재순환 스트림 내에서 양호한 침전(더 크거나 더 치밀한) 입자의 하류로 공급될 수 있으며, 침전이 덜한 입자는 예를 들어 정화기에 우선적 선택 해제에 노출된다. 양호한 침전 입자의 하류로 더 불량한 침전 입자를 수송하거나 선택 해제하는 어프로치는 하나 또는 그 초과의 재순환 스트림을 사용하여 달성될 수 있으며, 여기서 더 나은 침전 또는 치밀화 입자는 더 불량한 침전 입자의 상류에 추가되거나 수송될 수 있거나 반대로 더 불량한 침전 입자는 양호한 침전 입자의 하류는 선택 해제될 수 있다. 재활용 또는 선택 해제에서 이러한 차이점과 그 사용은 본 개시의 하나의 양태이다.

다른 크기 또는 밀도 어프로치에는 슬러지 수집기를 차등적으로 사용하여 가벼운 부분을 수집하여 특히 선택 해제에 노출시키는 것이 포함될 수 있다. 예를 들어 최첨단 원형 및 직사각형 정화기에는 다양한 유형의 슬러지 수집기가 사용될 수 있다. 여기에는 물리적 호퍼와 배플의 사용뿐만 아니라 진공, 에어 리프트 또는 기계적 수단을 사용하여 슬러지를 내부 호퍼나 외부 슬러지 박스로 이동하는 수집기가 포함될 수 있다. 이들 모두는 개시의 양태로서 차별적 선택을 위해 사용될 수 있다.

또 다른 크기 또는 밀도 어프로치는 반응기, 정화기 또는 침전 구역에서 더 가벼운(더 작거나 덜 치밀한) 입자를 표면에서 수집하여 선택 해제에 노출시키는 것이다. 이 어프로치에서는 반응기, 정화기 또는 반응기와 정화기 사이의 전이에서 더 무거운 부분에 비해 가벼운 계층화 부분을 선택 해제할 수 있다. 정화기 또는 시퀀싱 회분식 반응기에서 표면 폐기에 대한 이러한 계층화는 크기 또는 밀도 선택 해제기를 포함하는 실시예를 포함하는 본 개시의 하나의 양태이다. 가벼운 부분을 제거하고 선택을 취소하는 작업을 "표면 폐기(surface wasting)"라고 한다.

내부 어프로치의 일 실시예는 기질 또는 미생물 확산 구배 차등을 사용하여 선택 또는 선택 해제를 촉진하기 위해 유입물을 캐스케이드식으로 배열하거나 유동을 재순환시키는 것일 수 있다. 혼합액의 유동을 지연시키는 개념은 폐수 또는 습한 날씨 유동의 우회 또는 일련의 계단식 우회를 추가하여 슬러지가 반응기 트레인 아래로 진행될 때 슬러지를 희석하여 관심의 차등 확산 또는 차등 풍요(differential feast) 대 결핍 조건(famine condition)을 기반으로 또는 제공된 다른 공여체(donor) 또는 수용체(acceptor)에 의해 선택 또는 선택 해제를 해결함으로써 달성될 수 있다. 따라서 하류의 유기체는 초기 캐스케이드에 앞서 우회(우회(bypass)라는 용어는 탱크를 우회하는 폐수 및 반응기 전면으로 들어가는 일 회분의 폐수의 유동을 의미함)에서 유기체의 선택을 해제한다. 확산의 물리적 힘에 기초하여 선택 또는 선택 해제를 생성하는 어프로치는 본 개시의 하나의 양태이다.

발명자들은 펌프, 혼합기, 슬러지 수집기 및 재활용을 포함하는 처리 시스템 및 공정에서 슬러지 입자의 향상된 선택, 수집 및 관리를 제공할 수 있는 기술 솔루션에 대한 충족되지 않은 필요성을 발견하였다.

다양한 실시예에서, 이미 내부적으로 선택 해제된 입자들의 조합된 또는 일련의 외부 선택/선택 해제는 전체 효율을 실질적으로 향상시키고 1) 침전 특성 개선, 2) 농축 특성 개선, 3) 멤브레인 오염 감소 및 플럭스 증가, 4) 빠르게 성장하는 유기체와 느리게 성장하는 유기체의 성장을 분리하는 고체 체류 시간 개선, 5) 전자 공여체 및 수용체의 차등 우선순위에 따라 미생물을 포함하는 슬러지 입자의 특정 노출을 제공하여 선택적 반응 개선, 및 6) 미생물에 의해 전자 공여체 또는 수용체의 생산 개선 내부 전자 공여체(내부 또는 외부 탄소 저장 생성 또는 무기 화학 공여체 생성을 포함하되 이에 국한되지 않음) 또는 수용체(예: 산소, 질산염, 아질산염 또는 기타 더 높은 산화 상태의 화학 물질을 생성하기 위한 광 또는 화학 반응에서 생성) 생성의 개선을 위한 선순환을 생성할 수 있다.

다양한 실시예에서, 선택 또는 선택 해제의 어프로치는 상기 시스템 내의 모든 1) 원하는 유기체의 성장을 개선하고, 2) 이들 유기체의 전체 활성 부분을 개선하고, 3) 이들 유기체에 의한 자원 할당을 개선하고, 4) 이들 유기체에 의한 자원 생산을 개선한다. 따라서 처리 강화, 탄소 및 에너지 관리를 위한 자원 효율성, 더 나은 처리 효율성을 제공한다. 따라서, 인류학적 비유의 맥락에서, 활성 슬러지 공정에 대한 현재의 수렵 채집 경험에서 전체 활성 슬러지 환경 내에 포함된 미생물 개체군의 선택적이고 정밀한 농경으로 이동한다.

본 개시의 원리에 따른 어프로치, 시스템, 또는 공정은 예를 들어 원형, 직사각형, 구형 또는 반구형을 포함하는 임의의 모양, 크기 또는 구성을 갖는 반응기 또는 정화기를 포함하거나 이에 적용될 수 있다.

상기 방법 및 장치는 처리를 개선하기 위해 생물학적 고체의 선택 또는 선택 해제가 요구되는 물 또는 폐수 처리 시스템에서 생물학적 고체의 모든 처리에 적용될 수 있다.

본 개시의 원리에 따른 어프로치, 시스템 또는 공정은 예를 들어 통합된 정화 단계 및/또는 디캔터를 구비한 시퀀싱 회분식 반응기를 포함하거나 이에 적용될 수 있다.

본 개시의 원리에 따른 어프로치, 시스템 또는 공정은 예를 들어 멤브레인 생물 반응기를 포함하거나 이에 적용될 수 있다.

본 개시의 원리에 따른 어프로치, 시스템 또는 공정은 예를 들어 밀도, 크기, 전단, 압축, 확산 또는 빛이나 열 에너지에 대한 노출에 기초하여 선택 해제할 수 있는 내부 또는 외부 선택 해제기를 포함하거나 이에 적용될 수 있다.

비제한적인 하나의 양태에 따르면, 본 개시는 일련의 선택 해제 어프로치를 개발하는 방식으로 느린 침전 입자의 물리적 선택 해제를 수반하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 유추에 의한 다중 선택 해제 개념은 한 개념의 반대가 다른 개념으로 이어질 수 있으므로 다중 선택을 초래할 수 있다. 물 또는 폐수 스트림은 예를 들어 밀도 기반 또는 크기 기반 입자 선택을 포함하는 외부 선택 공정을 포함할 수 있는 제 2 또는 다중 선택 해제 단계 또는 공정의 대상이 될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 침전 특성이 불량한 입자는 선택되어 폐기물 스트림으로 배출될 수 있는 반면, 침전 특성이 양호한 입자는 분리되어 수집될 수 있다. 침전이 불량한 입자, 필라멘트 또는 플록(floc)을 폐기하기 위한 내부 및 외부 선택을 결합함으로써 이러한 일련의 선택 해제 또는 제외 선택(out-selection)은 본 개시에 의해 제공되는 기술 솔루션의 두드러진 양태이다. 유사한 어프로치에는 다른 물리적 어프로치를 기반으로 한 선택이 포함될 수 있다. 모든 물리적 어프로치를 혼합하고 일치시킬 수 있다(예: 내부 확산 선택 및 외부 밀도 선택).

본 개시의 원리에 따른 어프로치, 시스템 또는 공정은 내부 라멜라에 이어 정화기 및 예를 들어, 하이드로사이클론과 같은 외부 선택 해제기를 포함하는 생물 반응기를 포함하거나 이에 적용될 수 있다. 라멜라는 내부 또는 외부 라멜라일 수 있다.

본 개시 내용은 또한 예를 들어 원형, 직사각형, 구형, 반구형 또는 정화기가 갖도록 구성될 수 있는 임의의 다른 모양을 갖는 정화기 내 슬러지 입자의 수집 및 관리를 위한 단계적 어프로치를 포함하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 상기 방법 및 장치는 양호한 침전 입자를 선택하여 생물학적 공정으로 되돌리는 한편, 불량한 침전 입자를 선택하여 폐기물 스트림으로 보내도록 구성될 수 있다.

시리즈 어프로치는 선택 해제의 효율성을 향상시키는 동시에 불량한 침전 입자와 양호한 침전 입자의 고체 체류 시간(SRT)을 분리할 수 있게 해준다. 이러한 SRT 분리를 통해 느리게 성장하는 유기체가 일반적으로 세분화된 양호한 침전 입자에서 성장할 수 있다. 더 열악한 침전 입자는 더 빠르게 성장하는 유기체를 지원할 수 있다. 더 크거나 치밀한 입자는 산소 확산에 대한 저항성을 제공하고 유기체가 더 천천히 성장하는 무산소 또는 혐기성 조건을 지원할 수 있다. 더 작은 입자 또는 플록은 빠르게 성장하는 호기성 또는 무산소 종속영양 유기체의 성장을 지원할 수 있다. 다중 선택 해제는 예를 들어 SRT가 5일 미만인 이중 선택 대상 유기체에 대한 최저 고체 체류 시간을 포함하여 입자 부분(예를 들어, 2개, 3개 또는 그 초과의 SRT)의 복수의 상이한 고체 체류 시간 및 SRT가 5일 초과인 단일 선택만 적용되는 유기체에 대한 중간 정도의 고체 체류 시간을 지원할 수 있다. 분리는 평균 SRT보다 크거나 작은 SRT로 고안되거나 제어될 수 있거나, 평균 SRT로부터의 분산 또는 표준 편차로 계산될 수 있다. 이러한 방식으로, 모든 유기체는 바람직하게는 적절한 활성 단계에서 성장 및 수확된다.

본 개시의 양태에 따르면, 다수(예를 들어, 2개, 3개 또는 그 이상)의 상이한 고체 체류 시간(SRT)을 포함하는 방법 및 장치가 제공된다. 다중 SRT는 두 개 또는 그 초과의 선택 해제 방법론을 예를 들어, 가장 낮은 SRT(예: 1~5일)를 갖는 시리즈 선택 해제가 있는 부분, 중간 SRT(예: 5~15일)를 갖는 단일 선택 해제가 있는 부분, 가장 긴 SRT(예: 20~100일)를 갖는, 가장 효율적으로 유지되는 부분으로서, 각각의 부분은 상이한 입자 크기를 갖는, 부분으로 순서화(또는 연속적으로 제공)함으로써 제공될 수 있다.

일 실시예에서, 어프로치는 상이한 성장률 또는 선호되는 산화환원 특성을 갖는 상이한 유기체를 유지하기 위해 각각 예를 들어 1일, 4일 및 20일 SRT와 같은 세 가지 슬러지 부분을 가질 수 있다. 가장 낮은 SRT 어프로치는 슬러지 공정에서 에너지 생산을 위해 관찰된 바이오매스 수율에 초점을 맞출 수 있는 반면, 가장 높은 SRT 어프로치는 예를 들어, 질산화와 같은 독립영양 기능에 초점을 맞출 수 있다. 중간 SRT는 예를 들어 무산소 조건에서 향상된 생물학적 인 제거와 같은 무산소 기능에 초점을 맞출 수 있다. 이는 단지 예일 뿐이며, 본 개시에 의해 다른 어프로치가 고려된다. 일 양태에 따르면, 기술 솔루션은 SRT의 생산 및 변조뿐만 아니라 제공될 수 있는 개별 SRT의 수를 포함할 수 있다.

이중 선택 해제(본 개시 내용 중 어느 곳에서든 이중은 다중을 의미할 수도 있음)는 미생물에 의한 전자 공여체 또는 수용체의 사용 또는 생산을 개선함으로써 자원 할당 또는 자원 생산을 개선할 수 있다. 이러한 방식으로 적절한 기질(공여체 또는 수용체)이 자원 할당을 위해 적절한 유기체에 우선적으로 공급되거나, 대안으로 적절한 유기체가 선호하는 생산 조건에 노출될 때 적절한 기질이 생성된다. 두 가지 개념적 예가 제공되며 더 넓은 프레임워크 내에서 많은 추가 예가 가능하다.

하나의 예에서, 공여체 또는 수용체의 우선적인 기질 또는 확산 계층 구조는 적절한 유기체에 선호되는 기질을 제공함으로써 이해될 수 있다. 예를 들어, 이중 선택/선택 해제를 사용하면, 질화제가 우선적으로 산소에 노출되거나, 유사한 수단을 통해 종속 영양 생물이 우선적으로 전자 수용체인 질산염 또는 기타 혐기성 조건에 노출된다. 유사하게, 종속영양생물은 우선적으로 유기 탄소에 노출될 수 있고, 질산화제는 그들의 기질 탄소 또는 공여체 공급원인 무기 탄소 또는 암모니아에 우선적으로 노출될 수 있다. 따라서 임의의 종속 영양 생물 또는 독립 영양 생물은 이러한 다중 선택 어프로치를 사용하여 전자 공여체 또는 수용체에 우선적으로 노출될 수도 있다. 공여체와 수용체의 자원 관리/할당 및 적절한 유기체와의 적절한 사용을 개선함으로써, 훨씬 강화되고 향상된 에너지 관리가 달성된다. 개선된 처리도 달성된다. 예를 들어, 이러한 향상된 자원 할당을 통해 20-50%의 볼륨 감소 또는 유사한 에너지 사용 감소가 달성된다. 원하는 성분을 90% 제거하는 훨씬 향상된 처리 효율도 달성된다.

반환 스트림을 적절하게 재배치하는 방법에 의한 이중 선택 또는 선택 해제는 또한 내부 전자 공여체 또는 수용체의 다양한 생산을 허용한다. 예를 들어, 하이드로사이클론의 언더플로우에 있는 더 큰 입자는 산화환원 조건을 촉진하고 및/또는 혐기성 조건하의 풍요 조건하에서 저장을 용이하게 하기 위해 재배치될 수 있는 기질(예: 폴리히드록시알카노에이트 또는 글리코겐)을 저장하는 느리게 성장하는 유기체의 성장을 촉진할 수 있는 반면, 독립 영양 생물은 유기 기질이 존재하지 않거나 필요하지 않은 기근 조건에서 자랄 수 있으며 아질산염이나 질산염과 같은 전자 수용체를 생산할 수 있다. 따라서, 하이드로사이클론 또는 스크린과 같은 외부 크기 또는 밀도 선택기/선택 해제기와 결합될 때 최적화된 기질(공여체 또는 수용체) 생산을 위한 스트림의 선택 또는 선택 해제가 본 발명에서 고려된다. 또 다른 어프로치는 스크린이나 하이드로사이클론(또는 다른 크기 또는 밀도 분리 디바이스)과 같은 외부 선택기와 결합된 포토 소스(photo source)를 사용하여 공여체 또는 수용체를 생성하는 것이다. 따라서 광원은 빛을 선호하거나 싫어하는 유기체를 선택하거나 선택 해제할 수 있으며 따라서 이러한 유기체를 사용하여 보라색 박테리아와 같은 전자 공여체(유기 탄소) 또는 시아노박테리아와 같은 전자 수용체(예: 산소)를 생성할 수 있다. 앞서 언급한 공여체 또는 수용체 생산을 수행하기 위한 더 넓은 범주의 광영양생물은 더 포괄적이고 공정의 모든 위치나 시간 순서 또는 모든 반응기 형식에서 그러한 공여체 또는 수용체를 생산할 수 있는 모든 유기체를 포함하는 데 사용된다. 열원을 사용하는 화학영양생물이나 어프로치에도 동일한 내용이 적용될 수 있다. 이러한 모든 어프로치에는 물리적 선택 또는 선택 해제에 영향을 미치기 위해 전기 에너지가 필요하다. 따라서, 미생물에 의해 생성된 전자 공여체 또는 전자 수용체를 생성하기 위한 유기체의 내부 선택/선택 해제 및 외부 선택/선택 해제의 결합은 또한 미생물에 의해 유도된 공여체 또는 전자 수용체를 생성하기 위해 선택기를 사용하는 훨씬 더 넓은 개념에서 본 발명의 요지이다. 내부적으로 생성된 탄소(저장 및 선택/선택 해제를 통해)는 전자 공여체 요구 사항의 10~100%를 충족할 수 있으며, 내부에서 생성된 전자 수용체(이러한 선택/선택 해제를 통해)도 전자 수용체 요구 사항의 10~100%를 충족할 수 있다. 우리는 그러한 수단을 통해 공여체, 수용체 또는 탄소 생산량의 최소 20%를 제안한다. 적절한 유기체에 의한 공여체와 수용체의 생산을 개선함으로써, 훨씬 강화되고 향상된 에너지 관리가 달성된다. 개선된 처리도 달성된다.

원형 및 직사각형 정화기에 사용되는 다양하고 상이한 유형의 최첨단 슬러지 수집기가 있다. 여기에는 물리적 호퍼와 배플뿐만 아니라 진공, 에어리프트 또는 기계적 수단을 사용하여 슬러지를 내부 호퍼나 외부 슬러지 박스로 이동시키는 수집기도 포함된다. 여러 개(예: 두 개)의 호퍼를 도입하거나 단일 호퍼를 사용하여 반환 활성 슬러지(RAS)를 수집하고 예를 들어, 일반적으로 오수 둑(effluent weir) 주변 근처에 있는 원형 또는 직사각형 정화기 등의 유입물 공급원 말단에서 통상적으로 발견되는 가장 느리게 침전되는 입자를 수집하기 위해서, 바닥 수집기 메커니즘(예: 리프트 또는 진공 청소기(vacuum))을 포함할 수 있는 기회가 있다.

본 개시는 결합된 RAS 또는 혼합 액체 유동으로부터 대신에 예를 들어 생물 반응기 또는 정화기로부터 별도로 직접 수집될 수 있는 더 작은 폐기물 유동(예를 들어 RAS 유동과 비교하여)의 수집을 포함할 수 있는 방법 및 장치를 제공한다. 이러한 별도의 직접적인 폐기물 수집은 예를 들어 오르간 파이프 배열의 주변에 위치한 하나 또는 그 초과의 흡입 파이프를 포함하고; 또는 주변 근처(예: 유입물의 맨 끝)에 적용되는 별도의 천공 파이프 또는 플레이트를 포함하고, 또는 유입물 공급 구역 근처의 생물학적 반응기로 슬러지를 교대로 반환하고 주변의 폐기물 슬러지를 교대로 반환할 수 있는 이동 진공 슬러지 수집기를 포함하는, 상이한 유형의 장치를 사용하여 가장 가벼운 입자를 수집하기 위한 차등적 어프로치를 위해 허용될 수 있다. 폭포식 배플도 사용할 수 있는데, 배플의 호퍼 측에 있는 슬러지는 생물 반응기로 돌아가고 배플 외부의 슬러지는 필요에 따라 폐기물로 수집된다.

또 다른 어프로치는 생물 반응기와 관련된 내부 또는 외부 라멜라를 포함하는 것이다. 일 실시예에서, 수집된 슬러지는 생물 반응기 내부 혼합액 재순환의 상류로 이동할 수 있는 반면, 더 불량한 침전 입자는 적어도 부분적으로 폐기 및 선택 해제되는 정화기에서 제거될 수 있다. 최종 어프로치에는 생물 반응기의 가벼운 표면 폐기물을 폐기물로 보내고 선택을 취소하는 동시에 정화기의 언더플로우를 재활용 유동으로 반환하는 것이 포함될 수 있다. 따라서, 소모를 위해 불량한 침전 입자의 내부 선택이 수행될 수 있다("선택 해제(deselection)" 또는 "내부 선택 해제(internal deselection)"로 지칭됨). "아웃(out)"이라는 용어는 폐기물에 대한 선택 어프로치가 발생함을 나타낼 수 있다.

본 개시의 일 실시예에서, 제 2(또는 후속) 선택 해제 공정이 기술 솔루션에 포함될 수 있다. 후속 선택 해제 공정은, 예를 들어, 외부 라멜라, 하이드로사이클론, 분류기, 원심 분리기, 상향류 분리기, 또는 기타 밀도 기반 입자 선택 해제기, 또는 그렇지 않으면 크기 선택 해제기용 스크린 또는 필터를 포함할 수 있다. 후속 선택 해제 공정은 예를 들어 밀도 또는 크기 기반 입자 선택을 포함하는 위에서 논의된 어프로치와 직렬로 구성될 수 있다. 전단력 또는 압축력은 제외 선택된 입자를 물리적으로 얻는 데 사용될 수 있으며, 여기서 전단 및 압축된 입자는 제외 선택되고 이러한 전단 또는 압축에서 살아남은 입자는 유지된다. 따라서 다중 선택 해제(예: 이중 선택)는 기술 솔루션의 하나의 양태이다.

일 실시예에서, 상기 방법 및 장치는 예를 들어 하나 또는 그 초과의 하이드로사이클론 또는 하나 또는 그 초과의 스크린, 사진 또는 열원(LED 또는 UV, 가시광선 또는 적외선을 포함하는 임의의 파장의 빛에 대한 수은 전구 포함)과 같은 물리적 선택을 위한 외부 선택 해제기 또는 전단 혼합기를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 방법 및 장치는 예를 들어 바람직하지 않은 필라멘트 및 거품 유발 유기체의 제거를 위한 표면 소모와 같은 물리적 선택 해제를 위한 내부 선택 해제기를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 폐수 처리 시스템은 물 또는 폐수 처리를 위해 생물학적 고체를 처리하며, 내부 및 외부 물리적 선택 해제 중 적어도 하나는 압력, 유동, 열 또는 빛을 사용하여 수행되어 물리적 선택 해제 차이를 제공된 두 개 또는 그 초과의 최소의 내부-외부 선택 해제 단계로 달성한다. 내부 및 외부 물리적 선택 해제 단계에는 밀도, 크기, 전단-저항, 압축성, 확산-특성, 감광성 또는 감온성의 변화에 따라 생물학적 고체를 선택 해제할 수 있어 이러한 처리를 선호하는 생물학적 고체의 선택적 유지를 개선하고, (a) 오염된 유입물 공급원을 수용하는 물 또는 폐수 처리용 반응기; (b) 디캔터, 통합형 또는 외부 정화기, 멤브레인 분리기 또는 필터; (c) 반응기, 디캔터, 정화기, 분리기 또는 필터 내의 생물학적 고체 입자를 선택 해제하는 제 1 내부 선택기(또는 선택 해제기), 그 다음; (d) 연속적으로 입자를 추가로 제거하고 선택 해제하는 외부 선택 해제기를 포함하는 내부 선택 해제기 및 선택 해제기가 연속적으로 포함될 수 있다.

일 실시예에서, 방법 및 장치는 내부 선택과 외부 선택의 조합을 포함하는 시리즈 선택 해제의 어프로치에서 이러한 두 가지 어프로치를 함께 가져올 수 있다. 이 시리즈 어프로치를 통해 치밀화, 과립화 및 슬러지 부피 지수 및 침전 속도 개선을 위한 전반적인 선택 해제 효율성이 향상된다. 또한, 영양소 제거와 같은 기능을 촉진하거나 개선하는 이러한 입자 또는 과립 내부 내에서 느리게 성장하는 유기체에 대한 내부 코어 산화환원 조건을 촉진하기 위해 다양한 입자 크기 또는 밀도를 허용한다. 이 어프로치는 시리즈 SRT 분리를 허용하여 수율 최대화부터 처리 기능 최대화까지 다양한 기능을 허용한다. 실시예에서, 방법 및 장치는 플록 또는 과립 형성에 의해 촉진되고 산화환원 및 SRT 체계화에 의해 보정되며 내부 및 외부 선택의 조합에 의해 수행되는 생태학적으로 탁월한 기능을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 내부 선택 어프로치(또는 방법)은 원형 또는 직사각형 정화기 내에 제공될 수 있다. 내부 선택 어프로치는 별도의 리프트 또는 진공 또는 외부 호퍼를 포함하도록 구성될 수 있으며, 이는 정화기 주변 또는 그 근처, 예를 들어 오수 둑 근처에 적용하여 바깥쪽으로 표류하는 더 느리게 침전되는 입자를 제거할 수 있다. 내부 선택 어프로치는 더 빠른 침전 입자를 분리하도록 추가로 구성될 수 있으며, 이는 예를 들어 생물 반응기로 반환 활성 슬러지로 반환될 수 있다. 또 다른 어프로치는 블랭킷 상단에서 폐기물을 처리하고 블랭킷 바닥의 더 압축된 슬러지를 반환 활성 슬러지로 반환하는 것이다.

본 개시의 일 실시예는 설명 기반 차등 내부 선택 및 결합된 내부 + 외부 다중 선택 어프로치를 포함할 수 있다. 불량한 침전 플록, 필라멘트 또는 입자의 선택 및 제거(선택 해제 또는 제외 선택이라고도 함)는 폐수 처리를 위한 혁신적인 어프로치가 될 수 있다. 용액의 침전 및 농축 특성을 개선하여 생물학적 공정에서 혼합 용액의 전체 인벤토리(inventory)를 증가시켜 강화를 제공할 수 있다. 또한 SRT(고체 체류 시간) 분리를 통해 혼합 용액의 활성 인벤토리를 증가시켜 강화를 제공할 수 있으며, 빠르게 성장하는 유기체와 느리게 성장하는 유기체에 대해 여러 체류 시간을 허용한다. 성장률을 기준으로 유기체에 대한 가장 최적의 SRT를 유지함으로써, 전체 활성 매스 인벤토리를 늘릴 수 있다. 따라서, 내부 선택 해제기를 포함하는 적어도 제 1 선택 해제 단계를 사용한 다중(예: 이중 또는 삼중) 선택 해제는 단일 공정 내에서 가장 최적화된 활성 분율로 유기체를 배양하는 동시에 공정 자체 내 인벤토리 증가를 허용하는 개선된 치밀화 또는 입자 크기와 관련된 다른 기능적 특성을 활용하는 것을 촉진할 수 있다.

일 실시예에서, 다중 선택 해제 어프로치는 더 큰 크기 또는 더 치밀한 입자가 잘 침전되고 전체 침전 속도를 증가시킬 수 있다는 흥미롭고 중요한 일치로 시작하는 것을 포함할 수 있다. 이 어프로치는 제 1 어프로치로 시스템에서 지원되는 인벤토리의 양을 늘릴 수 있다. 동시에, 더 크거나 더 치밀한 입자는, 제 2 어프로치로서, 예를 들어 탈질소 또는 인 제거와 같은 처리 기능을 위한 집단을 지원하기 위해 산소 또는 다른 전자 수용체에 대한 물질 전달(확산) 저항에 의해 제공되는 다중 산화환원 조건을 촉진하는 이점을 제공할 수 있다. 낮은 산화환원 조건 중 일부는 느리게 성장하는 유기체를 지원할 수 있으며, 이는 선택 해제되지 않고 유지될 수 있다. 일련의 선택 해제로부터 여러 고체 체류 시간을 지원하는 능력은 더 큰 입자의 유지를 촉진할 수 있으며, 선택 해제되지 않음으로써 느리게 성장하는 저산화환원 유기체뿐만 아니라 더 높은 산화환원 조건에서 작동할 수 있는 느리게 성장하는 독립영양생물에 대한 자가 응집 캐리어(self-agglutinating carrier)가 될 수 있다. 중간 범위 입자는 단 한 번의 선택 해제만 적용되는 탈질화 인 축적 유기체와 같은 다른 유기체를 지원할 수 있고; 더 작은 입자는 이중 선택 해제로 인해 빠르게 성장하고 높은 수율을 가지며 결과적으로 혐기성 소화제(digester) 내에서 높은 에너지 생산을 갖는 종속영양 유기체를 지원할 수 있다. 이러한 모든 유기체는 선택 해제 효율성을 조정하여 선택 해제 공정의 주기적인 공정 제어를 통해 가장 높은 활성 비율로 유지될 수 있다.

실시예에서, 내부 선택 해제를 위한 다양한 어프로치가 제공될 수 있으며, 여기에는 예를 들어 작동 정화기에 공정 장비가 포함된다. 예를 들어, 내부 선택 해제 어프로치에는 가장 느리게 침전되는 입자를 제거하기 위해 블랭킷 상단에서 진공, 에어 리프트 또는 펌프 작동이 포함될 수 있다.

일 실시예에서, 내부 선택 해제 어프로치는 주변 파이프 입구에서 폐기물 라인으로 느린 침전 입자를 보내도록 구성된 오르간 파이프 배열을 포함할 수 있으며, 다른 파이프는 재순환 스트림으로 반환되는 슬러지를 포함하도록 구성된다.

일 실시예에서, 내부 선택 해제 어프로치는 오수 둑 근처에서만 주변 슬러지를 폐기하기 위한 진공 또는 리프트 배열체를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 내부 선택 해제 어프로치는 선택 해제를 위해 주변에 느리게 침전되는 유기체를 유지하도록 구성된 하나 또는 그 초과의 폭포식 배플을 포함할 수 있다. 폭포식 배플은 예를 들어 입구와 출구 사이 거리의 약 25%와 약 75% 사이에 배치될 수 있다.

일 실시예에서, 내부 선택 해제 어프로치는 시스템이 주변에 도달할 때만 슬러지를 폐기하는 방식으로 다양화될 수 있는 이동 진공 시스템을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 내부 선택 해제 어프로치는 천천히 침전되는 슬러지를 수집하기 위해 주변에 천공된 매니폴드와 하나 또는 그 초과의 플레이트 또는 파이프를 포함하는 시스템을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 내부 선택 해제 어프로치는 더 느린 침전 유기체를 관리하고 수집하기 위해 포함된 주변 호퍼를 구비한 이중 호퍼를 포함하는 시스템을 포함할 수 있다. 여기서, 주변은 예를 들어 정화기 입구 또는 공급부(예를 들어 다중 공급 지점의 경우 제 1 공급 지점)와 정화기 출구(예: 오수 둑 또는 디캔터) 사이의 약 50% 이상, 바람직하게는 약 2/3 거리보다 크고, 더 바람직하게는 75% 거리보다 큰, 수평 거리(예: 원형 정화기의 경우 반경 방향으로 측정되고 직사각형 정화기의 경우 길이를 따라 측정)에서 유입물로부터 떨어진 슬러지 회수를 의미할 수 있다.

일 실시예에서, 내부 선택 해제 어프로치는 생물 반응기 및 라멜라 또는 표면 소모를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 외부 선택 해제기는 선택 해제를 부여하기 위해 물리학을 사용하는 밀도, 크기, 전단, 압축 또는 점도 관리 디바이스를 포함할 수 있다. 외부 선택 해제기는 하이드로사이클론, 원심 분리기, 분류기, 외부 라멜라 또는 예를 들어 약 1.01에서 약 1.04 사이, 또는 심지어 1.10만큼 높은 외견상으로 작은 비중 차이로 인해 더 가벼운 부분이 선택 해제될 수 있는 밀도 구배에 기초한 외부 선택 해제를 지원할 수 있는 다른 디바이스를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 외부 선택 해제기는 스크린, 필터 또는 크기 또는 압축성에 기초하여 입자를 선택하거나 분리할 수 있고 예를 들어 더 작은 입자가 폐기되는 선택 해제에 사용될 수 있는 다른 디바이스를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 전단은 전단에 덜 저항하는 입자를 분해하여 선택 해제되도록 하는 선택 해제 어프로치에 포함될 수 있다.

일 실시예에서, 압축은 스크린 또는 필터의 기공을 통과하는 것과 같은 선택 해제를 위해 덜 경질인 입자를 제거하기 위해 선택 해제 어프로치에 포함될 수 있다.

일 실시예에서, 선택 해제 어프로치는 더 점성이 있고 느리게 흐르는 입자를 제거하기 위해 상 분리기를 사용하는 점도 구배를 포함할 수 있다.

다양한 실시예에서, 내부/외부 선택 해제 어프로치는 내부/외부 선택 어프로치를 포함할 수 있고, 내부/외부 선택 해제는 내부/외부 선택을 포함할 수 있다.

다양한 실시예에서, 내부/외부 선택 어프로치는 내부/외부 선택 해제 어프로치를 포함할 수 있고, 내부/외부 선택은 내부/외부 선택 해제를 포함할 수 있다. 내부 선택 해제 또는 선택의 경우, 펌프에 연결된 입구 파이프, 출구 파이프의 물리적 사용, 또는 제공되거나 허용되는 에너지원 또는 전자의 사용으로부터 어프로치가 발생할 수 있다.

특정 실시예에서, 선택 해제 어프로치는 외부 선택을 포함할 수 있거나 관심 있는 내부 선택 또는 선택 해제와 결합된 선택 해제를 포함할 수 있다. 이러한 어프로치는 직렬 배열로 구성될 수 있으며, 예를 들어 하나의 선택 해제 어프로치의 출력이 다른 선택 해제 어프로치의 입력에 공급되어 이 예에서는 다중 선택 해제 또는 이중 선택 해제를 제공한다. 추가 선택 해제 단계를 직렬로 추가하여 삼중 선택 해제 또는 삼중 선택 해제보다 더 큰 선택 해제를 제공할 수 있다.

본 개시는 단일 선택 해제 어프로치를 위해 더 가볍고 더 작은 입자에 비해 더 치밀하거나 더 큰 크기 분율에 대해 대략 2배 내지 5배 또는 그 초과의 범위의 인자만큼 SRT 분리를 증가시킬 수 있는 다중 선택 해제 어프로치를 제공한다. 이중 선택 해제의 경우, SRT 분리는 단일 선택 해제 범위의 약 2배이고, 더 가볍고 작은 입자에 비해 더 치밀하거나 더 큰 크기 비율의 경우 약 4배에서 약 10배이다. 치밀하거나 큰 입자에 대한 주형 입자 형태는 과립이고, 가볍고 작은 입자에 대한 주형 입자 형태는 플록이다. 이중 선택 해제는 스펙트럼의 일 단부에서 느리게 성장하는 유기체를 더 잘 유지하고 스펙트럼 연속체의 타 단부에서 빠르게 성장하는 유기체를 씻어낼 수 있다. 바람직한 실시예에서, 다중 선택 해제 어프로치는 "활성 인벤토리(active inventory)"으로 지칭되는 가장 효과적인 처리를 위해 가장 적절한 매스 부분으로 다중 (예를 들어, 2개 또는 그 초과의 SRT 비결합) 유기체 그룹을 수용할 수 있다.

본 개시는, 특정 실시예에서, 예를 들어 반응기 또는 정화기 내에서 수행되는 내부 선택 해제 어프로치, 및 크기 또는 밀도 선택기를 사용하여 수행되는 외부 선택 해제 어프로치를 포함할 수 있는 SRT 분리 어프로치를 제공한다.

특정 실시예에서, 외부 선택 해제 어프로치는 100mL/g 미만(SVI < 100mL/g)의 슬러지 부피 지수(SVI)를 제공할 수 있고, 내부 선택 해제 어프로치도 포함하는 다중 선택 해제 어프로치는 80mL/g 미만(SVI < 80mL/g)의 SVI를 제공할 수 있다.

다중 선택 해제 어프로치는 예를 들어 생물 반응기 및 정화기, 시퀀싱 회분식 반응기, 수정된 시퀀싱 회분식 반응기, 통합 고정막 활성 슬러지 반응기, 통합 정화기 또는 디캔터가 있는 상향류 반응기, 또는 멤브레인 생물 반응기를 포함하는 모든 유형의 활성 슬러지 반응기에 적용되거나 포함될 수 있다. 원하는 경우, 모든 반응기 구성에서, 생물막(biofilm)으로서, 고정된, 움직이는, 또는 이동 매체를 사용할 수 있다. 변형된 시퀀싱 회분식 반응기는 적어도 2개의 연속된 정화기와 함께 단계 공급 구성으로 연속적으로 연결된 단일 또는 다중 반응기 탱크를 포함할 수 있다. 상향류 반응기는 반응기 상단에 통합된 정화기 또는 디캔터와 함께 반응기 바닥에 위치한 공급 배관을 포함할 수 있다. 도면에서, 반응기나 정화기의 입구나 출구가 명시적으로 표시되지 않은 경우에는, 입구나 출구가 있는 것으로 가정해야 한다. 이 도면의 목적은 선택을 수행하기 위한 주요 실시예를 보여주는 것이다.

도 1은 본 개시의 원리에 따라 내부 선택 벡터(103)를 갖는 물리적 선택 해제기를 포함하는 내부 선택 해제 어프로치를 갖는 정화기(100)의 일 실시예를 도시한다. 정화기(100)는 108을 사용하여 반응기로부터 용해성 유기 및 무기 오염물과 미립자 물질을 포함하는 고체-액체 혼합물을 수용하고 102로부터의 물질을 반응기로 다시 보내도록 구성될 수 있는 유입 파이프 또는 채널(101)을 포함한다. 벡터(103)는 예를 들어 정화기(100) 주변의 가벼운 물질을 제거하는 진공 또는 펌프를 포함하는 추출 시스템(도시안됨)을 포함할 수 있으며, 이는 이후 배출되어 폐기될 수 있다.

아래에 논의된 내부 선택 어프로치의 다양한 실시예 중 임의의 실시예는 반응기(예를 들어, 도 7에 도시된 반응기(750)) 내부에, 반응기 외부에, 또는 정화기(100) 내부, 또는 정화기(100) 외부에 포함되는 물리적 선택 해제기(109)를 포함할 수 있다. 물리적 선택 해제기(109)는 하나 또는 그 초과의 파이프, 하나 또는 그 초과의 플레이트, 배플, 매니폴드, 슬롯형 매니폴드, 천공된 매니폴드, 펌프, 진공, 열원, 가스원, 압력원, 혼합원, 냉각 디바이스, 전자기 에너지원(예를 들어 적외선, 가시광선 및 자외선 파장 포함), 모터, 드라이브, 필터, 멤브레인, 정화기, 원심 분리기, 사이클론, 하이드로사이클론, 탱크, 반응기, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 선택기는 아래에 설명된 벡터(103, 201-204, 304, 403, 503 및 603)를 포함하여 본 문서에 개시된 다양한 벡터를 수행하는 것을 포함하여 본 개시에 의해 개시되거나 고려되는 내부 어프로치의 다양한 실시예 중 임의의 실시예를 수행하도록 구성될 수 있다. 물리적 선택기(109)는, 예를 들어, 에너지원(1204)(도 12에 도시됨)을 포함할 수 있다.

선택기는 예를 들어 반응기 인터페이스 또는 정화기 인터페이스에서 또는 근처에서 음압 또는 양압을 사용하여 내부 선택(또는 선택 해제) 어프로치를 수행하도록 구성될 수 있다. 내부 선택 어프로치는 예를 들어 반응기 표면 또는 침전 블랭킷 표면에서; 정화기 주변에서; 주변 근처에 배치된 슬롯형 또는 천공형 매니폴드, 플레이트 또는 파이프를 사용하여; 주변에서 슬러지를 지향시키고 분리하는 배플을 사용하여; 유입물 또는 재활용 추가를 위한 공급 구역에서; 또는 오수 또는 재활용을 위한 배출 구역에서 수행될 수 있다.

다양한 실시예에서, 선택기는 액체-고체 혼합물로부터 생물학적 고체를 포함하는 입자를 선택 해제/선택하기 위한 에너지를 제공하는 반응기(예를 들어, 도 7에 도시된 반응기(750))에 제공된 에너지원을 포함할 수 있다. 에너지원은 예를 들어 전자기 에너지원(가시광선, 자외선 또는 적외선), 열원, 가스원(예: 산소, 공기, 질소 등), 압력원(예: 예를 들어 펌프 또는 진공) 및 혼합원(예: 믹서, 모터 등)을 포함할 수 있다.

다양한 실시예에서, 선택기는 고체 블랭킷의 표면에서 발생하거나 주변의 정화기 유입물로부터 떨어진 더 가볍거나 덜 치밀한 입자를 분리하도록 구성될 수 있다. 선택기는 예를 들어 슬러지에 직접 적용되는 진공, 리프트, 또는 펌프 메커니즘을 사용하는 음압 또는 양압을 포함하거나, 예를 들어 천공 또는 슬롯형 파이프, 플레이트 또는 매니폴드와 같은 수집기, 또는 두 개 또는 그 초과의 슬러지 회수물을 지향시키거나 분리하는 배플, 또는 두 개 또는 그 초과의 슬러지 회수물 중 적어도 하나를 수집하는 데 도움이 되는 갈퀴 암을 포함할 수 있다.

내부 선택 해제 어프로치는 유입 배관 또는 채널(101)에서 멀리 떨어져 있고 불량한 침전 슬러지가 이동하여 침전되는 경향이 있는 오수 둑 또는 디캔터(도시안됨)에 더 가까운 정화기(100) 주변에 적용될 수 있다. 내부 선택 해제 어프로치는, 예를 들어. 도 1에 도시된 내부 선택 벡터(103)를 가질 수 있다. 반환 활성 슬러지(RAS)(102)는 정화기(100)의 언더플로우 출구 또는 호퍼로부터 수집될 수 있다. RAS(102)는 수집되어 반환 활성 슬러지(RAS) 박스(도시안됨)에 공급되거나 재활용 스트림으로서, 예를 들어 정화기(100), 반응기(도시안됨), 또는 폐수 처리 공정 또는 시스템(도시안됨)의 다른 단계의 입구로, 반환될 수 있다. 파이프 또는 채널(108)은 유동원(105)으로부터 유동을 수용할 수 있다. 다양한 실시예에서, 유동원(105)은 유입 폐수 또는 1차 오수의 유동을 수용하도록 구성될 수 있는 반응기를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 유동원(105)은 다음의 선택적인 조합을 포함한다: 하수 시스템(도시안됨)으로부터 폐수를 수용하고 예를 들어, 폐수에서 캔, 헝겊, 막대기, 플라스틱 봉지 등과 같은 더 큰 물체를 제거하도록 구성된 바 스크린(도시안됨)을 포함하는 하나 또는 그 초과의 전처리 단계에서 폐수를 처리하도록 구성된 전처리 시스템(도시안됨); 예를 들어 유입되는 폐수의 속도를 조절하여 예를 들어 모래, 자갈, 돌, 깨진 유리 등을 침전시키도록 구성된 모래 또는 자갈 챔버 또는 채널을 포함하는 전처리 챔버(도시안됨); 예를 들어 지방, 그리스 등을 제거하기 위한 탱크; 또는 예를 들어 중력 침전을 위한 정화기 탱크 또는 침전물 탱크와 같은 1차 분리기. 1차 분리기는 고체 제거를 개선하기 위해 추가되는 화학 물질 또는 밸러스트 재료를 포함할 수 있다. 분리기의 하류에는 종종 활성 슬러지 공정이라고 불리는 공정 또는 반응기가 있다. 정화기는 이 과정으로 구성된다. 용해성 유기 및 무기 오염물과 미립자 물질을 함유하는 생성된 고체-액체 혼합물은 반응기(유동원(105) 내)에서 배출될 수 있으며 직접 또는 간접적으로 출구(108)를 통해 유입 파이프 또는 채널(101)로 정화기(100)로의 유입물로서 공급될 수 있다. 가볍거나 불량한 침전 물질은 일반적으로 블랭킷의 상단이나 주변에 있으며 벡터(103)에 의해 제거된다.

도면에 도시된 실시예에서는 원형 형상을 갖는 것으로 예시되어 있지만, 정화기(100)는 예를 들어 직사각형 형상, 원뿔 형상, 원통형 형상, 타원형 형상, 구형 형상 또는 반구형 모양을 포함하는 임의의 형상을 가질 수 있다.

도 2는 내부 선택기를 포함하는 내부 선택 어프로치의 일 실시예를 도시하며, 여기서 정화기(100)는 오르간 파이프 정화기를 포함한다. 이 실시예에서, 정화기(100)는 다수의 파이프를 포함하는 선택기(109)를 포함할 수 있으며, 이들 각각은 정화기(100)의 바닥 근처에서 슬러지를 들어 올리고 정화기(100)의 들어 올려진 슬러지를 예를 들어, 선택 벡터(201, 202, 203, 204)에 따라 바닥으로부터 멀리 향하게 하도록 구성될 수 있다. 다중 파이프는 예를 들어 도 2에 도시된 내부 선택 벡터(201, 202, 203, 204)와 같은 다중 내부 선택 벡터를 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 파이프는 슬러지를 반환 활성 슬러지(RAS) 박스(도시안됨)에 공급하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에서, 정화기(100)는 RAS가 수집될 수 있는 언더플로우 출구(도시안됨)를 포함한다. RAS는 수집되어 RAS 박스(예를 들어, 도 9에 도시된 챔버(900))에 공급되거나 재순환 스트림으로서 예를 들어 정화기(100), 반응기(도시안됨), 또는 폐수 처리 공정 또는 시스템의 다른 단계(도시안됨)에 반환될 수 있다.

정화기(100)는 예를 들어 유동원(105)(도 1에 도시됨)으로부터 출구(108)로부터 고체-액체 혼합물을 수용하도록 구성될 수 있다. 주변 파이프는 각각 입구(101)로부터 멀리 위치할 수 있다. 임의의 하나 또는 그 초과의 파이프는 정화기(100) 바닥 근처의 슬러지를 수집하고 수집된 슬러지를, 예를 들어 폐기물 유동에서, 고체 처리장(도시안됨) 또는 폐기물(도시안됨)로 보내도록 구성될 수 있다.

오르간 파이프와 관련된 도 2에 도시된 내부 선택 해제 어프로치는 하나 또는 그 초과의 진공 또는 펌프를 포함할 수 있다. 더 가볍거나 불량한 침전 물질은 전형적으로 블랭킷의 상단 또는 주변에 있고 벡터(201)에 의해 제거될 수 있다. 벡터(202, 203, 204)는 더 가볍거나 불량한 침전 물질을 블랭킷의 아래쪽으로 또는 따라 블랭킷의 주변을 따라 제거하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 벡터(201)는 블랭킷의 상단 또는 주변에 있는 물질을 제거할 수 있으며; 벡터(202)는 슬러지를 제거하거나 반응기로 반환하도록 구성될 수 있고; 벡터(203)는 슬러지를 제거하거나 반응기로 되돌리도록 구성될 수 있으며; 벡터(204)는 슬러지를 제거하거나 반응기로 반환하도록 구성될 수 있다.

도 3은 내부 선택기를 포함하는 내부 선택 해제 어프로치의 실시예를 도시하며, 여기서 어프로치는 폭포식 배플(303)을 갖는 정화기(100)를 포함한다. 정화기(100)에는 입구(101)를 통해 고체-액체 혼합물(108)이 공급될 수 있다. 선택 해제 어프로치는 입구(101)로부터 떨어진 정화기(100) 주변에 내부 선택 벡터(304)를 포함할 수 있다. 내부 선택 벡터(304)는 폭포식 배플(303)에 의해 매개될 수 있다. 폭포식 배플(303)은 슬러지 유동을 호퍼(도시안됨) 또는 RAS(반환 활성 슬러지)(102)가 수집될 수 있는 언더플로우로 지향시키도록 적용될 수 있다. 내부 선택 벡터(304)는 배플(303)의 하측에 있는 슬러지를 고체 처리 또는 폐기를 위한 별도의 슬러지 수집기(도시안됨)로 지향시키기 위해 적용될 수 있다.

RAS(102)는 반환 활성 슬러지(RAS) 박스(도시안됨)에 수집되어 공급될 수 있거나, 예를 들어 정화기(100), 반응기(도시안됨) 또는 폐수 처리 공정 또는 시스템(도시안됨)의 다른 단계의 유입구로 재순환 스트림으로 반환될 수 있다. 가볍거나 불량한 침전 물질은 일반적으로 블랭킷의 상단이나 주변에 있으며 벡터(304)에 의해 제거된다.

도 4는 정화기(100)가 블랭킷을 포함하는 내부 선택 해제 어프로치의 일 실시예를 도시한다. 정화기(100)는 예를 들어 깊이가 10피트(10ft.)보다 크고 블랭킷을 지지할 수 있는 깊은 정화기를 포함할 수 있다. 여기서, 내부 선택 해제 어프로치는 블랭킷의 상단 1/3 이하, 바람직하게는 상단 25%의 슬러지가 선택 해제된 고체를 공급하는 데 부분적으로 사용될 수 있도록 구성될 수 있다. 내부 선택 해제 어프로치는, 도시된 바와 같이, 선택 해제된 고체를 공급하기 위해 블랭킷에 적용될 수 있는 내부 선택 벡터(403)를 포함할 수 있다.

정화기(100)에는 입구(101)를 통해 고체-액체 혼합물(108)이 공급될 수 있다. RAS(102)는 정화기(100)의 언더플로우 출구 또는 호퍼로부터 수집될 수 있다. RAS(102)는 수집되어 RAS 박스(예를 들어, 챔버(900), 도 9에 도시됨)로 수집될 수 있거나 재순환 스트림으로서 예를 들어 정화기(100), 반응기(예를 들어, 도 1에 도시된 유동원(105))의 유입구로 또는 폐수 처리 공정 또는 시스템의 다른 단계(도시안됨)로 반환된다.

다양한 실시예에서, 정화기(100)는 통합형 정화 또는 디캔팅 단계(decanting step)를 구비한 시퀀싱 회분식 반응기 또는 상향류 반응기를 포함할 수 있다. 더 가볍거나 더 불량한 침전 물질은 일반적으로 반응기 또는 정화기의 블랭킷 상단에 있으며 벡터(403)에 의해 제거된다.

도 5는 내부 선택기를 포함하는 내부 선택 해제 어프로치를 갖는 정화기(100)와 외부 선택 해제 어프로치를 갖는 밀도 기반(DB) 선택 해제기(550)를 포함하는 다중 선택 해제 어프로치의 일 실시예를 도시한다. 정화기(100)는 DB 선택 해제기(550)의 입력에 결합된 폐기물 출구(107)를 포함할 수 있다. 정화기(100)는 입구(101)를 통해 고체-액체 혼합물(108)을 공급받을 수 있다. 정화기(100)는 출력(120)을 포함할 수 있다. 실시예에서, 정화기(100)는 전술한 내부 선택 해제 어프로치를 사용하는 내부 선택 벡터(503)를 포함할 수 있는 내부 선택 해제 어프로치를 포함한다. 내부 선택 해제 어프로치는 입구(101)에서 떨어진 정화기(100) 주변에 포함될 수 있다. 더 가볍고 불량한 침전 물질은 일반적으로 블랭킷의 상단 또는 주변에 있으며 관련 벡터에 의해 DB로 제거된다.

특정 실시예에서, 내부 선택 해제 어프로치(도 5)은 예를 들어 위에서 논의된 내부 선택 벡터(103, 201-204, 304, 403 또는 503)를 포함하는 하나 또는 그 초과의 내부 선택 벡터를 포함할 수 있다.

DB 선택 해제기(550)는 예를 들어 하이드로사이클론, 원심 분리기, 라멜라, 분류기, 스크린, 필터 또는 밀도 기반 입자 선택이 가능한 임의의 소형 디바이스를 포함할 수 있다. DB 선택 해제기(550)는 예를 들어 "중량 선택을 이용한 폐수 처리를 위한 방법 및 장치"라는 제목의 미국 특허 제9,242,882호에 설명된 중량 선택기(11) 또는 "외부 선택을 사용한 폐수 처리를 위한 방법 및 장치"라는 제목의 미국 특허 제9,670,083호에 설명된 중량 선택기(260)를 포함할 수 있으며, 이들 특허는 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.

DB 선택 해제기(550)는 출구(107)를 통해 정화기(500)로부터 고체-액체 혼합물을 수용하고, 혼합물의 나머지 고체/입자에 대한 고체/입자의 밀도에 기초하여 고체-액체 혼합물 내의 고체/입자를 분류, 분리 또는 구분하는 것을 포함하는 외부 선택 해제 어프로치를 수행하도록 구성될 수 있다. DB 선택 해제기(550)는 불량한 침전 특성을 나타내는 경향이 있는 덜 치밀한 고체/입자로부터 양호한 침전 특성을 나타내는 경향이 있는 치밀한 고체/입자를 분리하도록 구성될 수 있다.

DB 선택 해제기(550)는 재순환 스트림 출력(505)에서 치밀한 고체/입자를 언더플로우로서 출력하도록 구성될 수 있으며, 이는 이후 정화기(100), 반응기(도시안됨) 또는 예를 들어 생물반응 또는 소화를 포함한 추가 가공에 대한 폐수 처리 공정의 다른 단계로 다시 공급될 수 있다. DB 선택 해제기(550)는 폐기물 스트림 출력(504)에서 수용된 고체-액체 혼합물의 나머지를 출력하도록 구성될 수 있으며, 이는 멤브레인 생물 반응기(MBR) 멤브레인 오염을 유발하고 유출물의 탁도를 유발하거나 멤브레인 공기 확산기 오염을 유발할 가능성이 있는 더 작은 입자 및 콜로이드를 포함할 수 있다.

RAS(102)는 정화기(100)의 언더플로우 출구 또는 호퍼로부터 수집될 수 있다. RAS(102)는 수집되어 RAS 박스(예를 들어, 도 9에 도시된 챔버(900))에 공급되거나 재순환 스트림으로서 예를 들어 정화기(100), 반응기(도시안됨), 또는 폐수 처리 공정 또는 시스템(도시안됨)의 다른 단계의 입력으로 공급될 수 있다.

일 실시예에서, 도 5에 도시된 내부 선택 해제 어프로치는 일반적으로 블랭킷의 상단 또는 주변에 있고 벡터(503)에 의해 펌프(도시안됨)를 통해 제거된 다음 추가 선택 해제에 노출되고 504를 통해 폐기되는 더 가볍거나 더 불량한 침전 물질을 제거한다. 일 실시예에서, 더 가볍거나 더 불량한 침전 물질은 벡터(503)에 의해 펌프(도시안됨) 또는 진공(도시안됨)을 통해 제거될 수 있고 출구(120)를 통해 폐기될 수 있다.

도 6은, 본 발명의 원리에 따라, 내부 선택기를 포함한 내부 선택 해제 어프로치를 구비한 정화기(100)와 외부 선택 해제 어프로치를 구비한 입자 크기 압축성(PSC) 선택 해제기(650)를 포함하는 다중 선택 해제 어프로치의 일 실시예를 도시한다. 정화기(100)는 PSC 선택 해제기(650)의 입력에 결합될 수 있는 입구(101) 및 내부 선택 해제기 출구(107)를 포함할 수 있다. 정화기(100)에는, 입구(101)를 통해 고체-액체 혼합물(108) 및 출력이 공급될 수 있고, 처리된 고체-액체 혼합물은 출구(107)를 통해 PSC 선택 해제기(650)로 전달된다. 내부 선택 해제 어프로치는 내부 선택 벡터(603)를 포함할 수 있다. 내부 선택 해제 어프로치는 유입구(101)에서 떨어진 정화기(100) 주변에 포함될 수 있다.

특정 실시예에서, 내부 선택 해제 어프로치(도 6)은 예를 들어 위에서 논의된 내부 선택 벡터(103, 201-204, 304, 403, 503 또는 603)를 포함하는 하나 또는 그 초과의 내부 선택 해제 벡터를 포함할 수 있다.

PSC 선택 해제기(650)는 예를 들어 출구(607)로부터 수신된 고체-액체 혼합물의 나머지 입자와 비교하여 입자의 크기, 압축성 또는 전단-저항성에 기초하여 입자를 분리할 수 있는 스크린, 필터, 멤브레인 또는 디바이스를 포함할 수 있다. PSC 선택 해제기(650)는 메쉬 또는 비메쉬 구조를 포함할 수 있고, 당업자가 이해하는 바와 같이, 드럼, 고정식, 밴드 또는 진동 디바이스일 수 있다. PSC 선택 해제기(650)는 미국 특허 제9,670,083호에 기술된 중량 선택기(260) 또는 멤브레인 장치(10)를 포함할 수 있으며, 이는 그 전체 내용이 인용에 의해 본원에 포함된다. PSC 선택 해제기(650)는 미국 특허 제9,670,083호에 기술된 스크린 워시(5)와 같은 선택적인 스크린 워시를 포함하여 스크리닝 공정을 추가로 지원할 수 있다.

PSC 선택 해제기(650)는 출구(107)를 통해 정화기(100)로부터 고체-액체 혼합물을 수용하고, 혼합물에서 고체/입자의 크기 및 압축성에 기초하여 수용된 고체-액체 혼합물의 나머지 부분으로부터 재활용 가능한 고체를 분리하도록 구성될 수 있다. 선택할 수 있는 일반적인 크기 범위는 10미크론에서 1000미크론까지 다양하다. 그러나 바람직한 범위는 200-500미크론이다. 10 내지 1000미크론 사이의 값이 가능한 한 여기에 개시되어 있다. PSC 선택 해제기(650)를 통과하는 고체-액체 혼합물의 부분, 예를 들어 폐기물 성분은 선택 해제된 부분으로서 폐기물 출구(604)에서 폐기물 스트림으로서 출력될 수 있으며; PSC 선택(650)에 의해 유지된 고체/입자는 반환 출구(605)로 출력될 수 있으며, 이는 예를 들어 생물 반응기(도시안됨) 또는 예를 들어, 생물 반응기(도시안됨)에 대한 생물반응 또는 소화를 포함하는 추가 처리를 위한 폐수 처리 공정의 다른 단계로 반환될 수 있다.

RAS(102)는 정화기(100)의 언더플로우 출구 또는 호퍼로부터 수집될 수 있다. RAS(102)는 수집되어 RAS 박스(예를 들어, 도 9에 도시된 챔버(900))에 공급되거나 재순환 스트림으로서, 예를 들어, 정화기(100), 반응기(도시안됨), 또는 폐수 처리 공정 또는 시스템(도시안됨)의 다른 단계의 입력으로 반환된다.

도 6에 도시된 내부 선택 해제 어프로치는 일반적으로 블랭킷의 상단이나 주변에 있고 벡터(603)에 의해 제거되는 가볍거나 덜 침전되는 물질을 제거하는 펌프(도시안됨) 또는 진공(도시안됨)을 포함할 수 있다.

도 7은 본 발명의 원리에 따른 다중 선택 해제 어프로치를 포함하는 폐수 처리 시스템(10)의 실시예를 도시한다. 시스템(10)은 내부 선택 해제 어프로치를 갖는 정화기(100), 반응기(750), 및 외부 선택 해제 어프로치를 갖는 DB 선택 해제기(550)를 포함한다. 시스템(10)은 반응기(750)의 입구에서 유입물(701)을 수용하도록 구성될 수 있다. 유입물(701)은 가용성 유기 및 무기 오염물과 미립자 물질을 함유하는 고체-액체 혼합물을 함유할 수 있다. 유입물(701)은 예를 들어 유동원(105)(도 1에 도시됨)과 같은 외부 소스(도시안됨)로부터 수용될 수 있다. 예를 들어, 반응기(750)의 입구는 유동원(105)의 출구(108)에 직접적으로 또는 간접적으로 연결될 수 있다.

일 실시예에서, 유동원(105)(도 1에 도시됨)은 반응기(750)를 포함한다.

반응기(750)는 생물 반응기, 멤브레인 생물 반응기(MBR), 이동층 생물 반응기(MBBR), 고정층 반응기, 전기생화학 반응기(EBR), 중공사 생물 반응기, 멤브레인 생물막 반응기, 회분식 반응기, 유가식 반응기, 연속 반응기, 연속 교반-탱크 반응기, 플러그 유동 반응기 또는 생물학적 활성 환경을 지원할 수 있는 디바이스 또는 시스템을 포함할 수 있다. 반응기(750)는 예를 들어 부유 성장 활성 슬러지 공정, 입상 공정, 통합 고정막 활성 슬러지 공정, 생물학적 영양분 제거 공정, 호기성 소화 공정, 또는 혐기성 소화 공정과 같은 처리 공정을 수행하도록 구성될 수 있다.

반응기(750)는 반응기(750)의 출력(707)에서 생물학적 활성 혼합물의 표면 폐기를 위해 구성될 수 있으며, 이는 DB 선택 해제기(550)의 입력에 공급될 수 있다. 일 실시예에서, 정화기(100)는 정화기(100)의 출력(707)에서 혼합물(블랭킷의)의 표면 폐기를 위해 구성될 수 있다. DB 선택 해제기(550)는 밀도 기반 분리를 포함하는 외부 선택 해제 어프로치를 통해 표면 폐기 혼합물로부터 치밀한 고체/입자를 분리하고 치밀한 고체/입자를 재순환 스트림 출력(505)에서 출력할 수 있고, 이어서 반응기(750), 정화기(100), 또는 예를 들어 생물반응 또는 소화를 포함하는 추가 처리를 위한 폐수 처리 공정의 다른 단계로 되돌아갈 수 있다. DB 선택 해제기(550)는 이중 선택 해제된 표면 폐기 고체-액체 혼합물의 나머지를 폐기물 스트림 출력(504)에서 출력할 수 있으며, 이는 MBR 멤브레인 오염을 유발할 가능성이 있는 더 작은 입자 및 콜로이드를 포함할 수 있고(멤브레인 시스템 정화기 대신인 경우), 폐수 혼탁을 유발하거나 멤브레인 공기 확산기 오염을 유발한다.

정화기(100)는 예를 들어 위에서 논의된 내부 선택 벡터(103, 201-204, 304, 403, 503 또는 603) 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있는 내부 선택 해제 어프로치를 적용할 수 있다.

정화기(100)는 반응기(750)의 출력으로부터 고체-액체 혼합물을 수용하고, 내부 선택 해제 어프로치를 적용하고 내부 선택 해제 어프로치에 따라 고체-액체 혼합물을 분리하여 RAS(102) 및 정화기 출력(120)으로 출력하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예에서, 이 정화기 출력(120)은 이러한 출력을 나타내지 않은 이전 도면의 전술한 임의의 정화기에 포함될 수 있다. 예를 들어, 707의 양이 부족하거나 농도가 너무 묽은 경우, RAS(102)의 일부가 표면 폐기물(707)과 결합될 수 있다. 10% RAS(702)와 90% 표면 폐기물(707) 대 90% RAS(102)와 10% 표면 폐기물(707) 사이의 비율이 가능하다. 100% 표면 폐기물(707)도 가능하다.

일 실시예에서, RAS(102)는 정화기(100)의 언더플로우 출구 또는 호퍼로부터 수집된다. RAS(102)는 수집되어 RAS 박스(예를 들어, 도 9에 도시된 챔버(900))에 공급되거나 예를 들어, 반응기(750), 정화기(100), DB 선택 해제기(550), 또는 폐수 처리 공정 또는 시스템(도시안됨)의 다른 단계의 입력으로의 재활용 스트림으로서 반환될 수 있다.

전술한 바와 같이, 폐수 처리 시스템(10)의 실시예는 반응기(750)에서 적용되는 내부 선택 해제 어프로치와 DB 선택 해제기(550)에서 적용되는 외부 선택 해제 어프로치의 다중 선택 해제 어프로치를 포함한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 다중 선택 해제 어프로치는 반응기(750)의 내부 선택 해제 어프로치와 연속적으로 그리고 이후에 배열된 DB 선택 해제기(550)의 외부 선택 해제 어프로치를 포함한다. 예를 들어, 주변 어프로치, 기타 밀도 분리 어프로치, 크기 분리 어프로치, 전단 기반 분리 어프로치 또는 압축 기반 분리 또는 조합 어프로치의 조합(이에 국한되지 않음)을 포함하는 다른 다중 선택 해제 어프로치가 본 개시에 의해 고려된다.

폐수 처리 시스템(10)의 일 실시예에서, 재순환 스트림(505) 및 RAS(102)는 RAS(102)보다 앞선 505로부터의 반환 라인과 같이 반응기(750)의 두 개의 상이한 위치로 반환 라인을 통해 공급될 수 있어 특정 공여체 또는 수용체에 대한 RAS(102)와 관련된 라인(505)에 함유된 특정 유기체를 보낼 수 있다. 예를 들어, 라인(505) 및/또는 RAS 라인(702)의 더 크고 및/또는 더 치밀한 물질은 반응기(750)의 풍요 구역(도시안됨)으로 보내질 수 있는 반면, 라인(505) 및/또는 RAS 라인(102)의 더 작거나 덜 치밀한 부분은 혐기성-무산소-호기성(A2O) 공정 어프로치로 무산소 탱크(도시안됨)로 직접 보내질 수 있다. 필요에 따라 그 반대도 가능하다.

도 8은 본 개시의 원리에 따른 다중 선택 해제 어프로치를 포함하는 폐수 처리 시스템(20)의 일 실시예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 폐수 처리 시스템(20)은 정화기(100), 반응기(750) 및 DB 선택 해제기(550)를 포함할 수 있다. 반응기(750)는 내부 라멜라(2)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 반응기(750)는 디캔터를 포함할 수 있다. 시스템(20)에서 다중 선택 해제 어프로치는 반응기(750)에서의 내부 선택 해제 어프로치, 이어서 출구(120) 및 RAS(102)를 갖는 정화기(100), 이어서 DB 선택 해제기(550)에서의 외부 선택 해제 어프로치를 포함하고 언더플로우(505)는 반응기(750) 및 선택 해제된 오버플로우(504)는 예를 들어 폐기물 스트림으로 출력된다.

일 실시예에서, 시스템(20)은 라멜라(또는 디캔터)(2) 대신에 또는 이에 더하여 외부 라멜라 또는 디캔터를 포함할 수 있다. 라멜라의 언더플로우 또는 더 크거나 더 치밀한 재료를 함유하는 디캔팅되지 않은 재료(804)가 유지되거나 혼합 용액 재순환(806)으로 반환되는 반면, 라멜라 또는 디캔터에 포함된 스트림은 위에서 논의된 공통 호퍼로부터 또는 주변 또는 블랭킷 표면 제거 어프로치를 사용하여 침전, 추가 반환, 및 폐기를 위해 배출구(703)를 통해 정화기(100)로 보내진다. 외부 선택 해제 어프로치는 DB 선택 해제기(550)의 경우 밀도 기반 선택을 포함할 수 있다. 이 어프로치는 또한 개선된 침전 또는 농축 특성을 위해 치밀화를 향상시킨다.

특정 실시예에서, PSC 선택 해제기(650)(도 6에 도시됨)는 DB 선택 해제기(550)에 추가로 또는 대신에 포함될 수 있다. 이러한 실시예에서, 외부 선택 해제 어프로치는 밀도, 크기, 전단 또는 압축, 또는 치밀하거나 더 큰 고체/입자 또는 과립을 포함하는 공정 촉진 물질을 덜 치밀하거나 더 작거나 덜 압축 가능한 고체 또는 입자를 포함하는 비공정 촉진 물질로부터 분리하는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 공정 촉진 물질은 예를 들어 반응기(750)에서 생물 반응, 생물 소화 또는 생물학적 선택을 촉진할 수 있는 하나 또는 그 초과의 미생물 부류의 성장을 촉진하거나 용이하게 할 수 있는 성장 활성화 과립 또는 물질을 포함할 수 있다. 이러한 공정은 예를 들어 응집성 바이오매스(biomass)보다 밀도와 입자 크기가 더 큰 바이오매스를 특징으로 할 수 있다.

특정 실시예에서, 시스템(20)은 외부 라멜라, 선택적 다중 회수 기능을 구비한 고속 정화기, 둑(weir) 또는 디캔터를 포함할 수 있다. 시스템(20)은 내부 라멜라(2) 대신에 표면 폐기물 디바이스를 포함할 수 있다. 이러한 디바이스로부터의 오수는 직접 폐기되고 및/또는 반환 또는 폐기를 위해 정화기(100)로 보내질 수 있다.

폐수 처리 시스템(20)의 일 실시예에서, 재순환 스트림(505) 및 RAS(102)는 반환 라인을 통해 반응기(750)의 두 개의 상이한 위치로 공급될 수 있다. 예를 들어, 라인(505) 및/또는 RAS 라인(102)의 더 크고 및/또는 더 치밀한 물질은 반응기(750)의 풍부 선택기 구역(도시안됨)으로 보내질 수 있는 반면, 라인(505) 및/또는 RAS 라인(102)의 더 작거나 덜 치밀한 부분은 혐기성-무산소-호기성(A2O) 공정 어프로치에서 무산소 탱크(도시안됨)로 직접 보내질 수 있다. 필요에 따라 그 반대도 가능하다. 이 어프로치는, 이전에 논의한 바와 같이, 슬러지 내 미생물을 위한 그리고 이에 의한 자원 할당 또는 자원 생산을 개선하는 데 도움이 된다. 이 어프로치는 또한 향상된 침전 또는 농축 특성을 위해 치밀화를 향상시킨다.

일 실시예에서, 폐수 처리 시스템(20)은 반응기의 일부로서 또는 반응기(750)와 정화기(도시안됨) 사이에 내부 라멜라(2) 또는 외부 라멜라(도시안됨)를 사용하는 생물 반응기(750)를 포함하는 내부 선택 어프로치를 포함할 수 있고, 생물 반응기(750) 다음에 출구(120) 및 RAS(102)를 구비한 정화기(100)가 후속되고, 그 다음에 생물 반응기(750)로 반환되는 언더플로우(505)를 구비한 외부 선택 DB(550)(예를 들어, 하이드로사이클론-기반 밀도 분리 사용)가 후속된다. 반응기(750) 내의 내부 재순환(806)은 더 무겁게 침전된 부분을 RAS(102)의 상류로 반환할 수 있다. 이 어프로치에서는, 외부 라멜라 또는 디캔터도 가능하다.

라멜라(2)의 언더플로우는 더 크거나 더 치밀한 물질을 포함하는 논-디캔티드 물질(non-decanted material; 806)을 포함할 수 있으며, 이는 혼합 용액 재순환에 유지되거나 반환될 수 있으며, 라멜라 또는 디캔터 포함 스트림은, 703을 통해, 공통 호퍼에서 또는 앞서 언급한 주변 또는 블랭킷 표면 제거 어프로치를 사용하여 침전, 추가 반환, 및 폐기를 위해 정화기(100)로 보내진다.

외부 분리, 예를 들어 DB 선택 해제기(550)는 밀도, 크기, 전단 또는 압축 또는 전술한 어프로치의 조합일 수 있다. 일 실시예에서, 선택 해제의 원리는 상이한 SRT, 전자 공여체 또는 수용체에 노출된 입자의 다중 틈새를 개발하는 데 사용될 수 있다. 3개의 반환 스트림(505, 806 및 102)은 상이한 유기체 그룹의 비율을 포함할 수 있으며, 이후 반응기 내의 상이한 공여체 또는 수용체 또는 탄소원(carbon source) 또는 양에 노출될 수 있다. 이 어프로치는 또한 향상된 침전 또는 농축 특성을 위해 치밀화를 향상시킨다.

도 9는 본 개시의 원리에 따라 구성된 챔버(900)의 일 실시예를 도시한다. 챔버(900)는 예를 들어 박스 챔버, 탱크 챔버 또는 습정 챔버(wet well chamber)를 포함할 수 있다. 챔버(900)는 적어도 2개의 구획(901 및 902)으로 분할될 수 있으며, 각각은 폐기물 활성 슬러지(WAS) 및 반환 활성 슬러지(RAS)를 각각 수집하도록 구성될 수 있다. 폐기물 활성 슬러지 유동(WAS 유동)은 입력(903)에서 수용되고 구획(901)의 출구(또는 출력)(904)에서 출력될 수 있다. 반환 활성 슬러지 스트림(RAS 스트림)은 입력(905)에서 수용되고 구획(902)의 출구(또는 출력)(906)에서 출력될 수 있다. 인터체인지(interchange; 907 및 908)는 2개의 구획(901 및 902) 사이에 생성될 수 있으며, 이는 예를 들어 고체 농도, 유동, WAS 또는 RAS 형태로 챔버(900)를 떠나는 매스와 같은 WAS 및 RAS의 변수를 관리할 수 있다. 인터체인지(907 및 908)는 상이한 부분의 SRT를 유지할 수 있는 방식으로 변수를 조정할 수 있다.

챔버(900)는 예를 들어 하나 또는 그 초과의 센서(도시안됨) 또는 프로브(도시안됨)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 챔버(900)는 예를 들어 총 부유 고체(TSS) 프로브, 점도 프로브, 밀도 또는 크기 측정 센서(예를 들어 음향학을 사용함)를 포함하는 센서 디바이스(도시안됨)를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 챔버(900)는 오버플로우 둑(overflow weir; 도시안됨)을 포함할 수 있다. RAS와 WAS는 내용물을 디캔팅하여야 하는 경우, 오버플로우 둑으로 분리될 수 있다.

특정 실시예에서, 챔버(900)는 예를 들어 도 7 또는 도 8에 도시된 바와 같은 다중 선택 해제 어프로치에 포함될 수 있다. 챔버(900)는 예를 들어 정화기(100) 및/또는 반응기(750)(도 7 및 도 8에 도시됨)를 포함하는 내부 선택 해제 어프로치와 예를 들어 DB 선택 해제기(550)(도 7 및 도 8에 도시됨) 및/또는 PSC 선택 해제기(650)(도 6에 도시됨)를 포함하는 외부 선택 해제 어프로치 사이에 배치될 수 있다.

일 실시예에서, 챔버(900)는 예를 들어, 분할뿐만 아니라 농도, 유동 및 매스 자체의 변수뿐만 아니라 이러한 변수에 대한 상이한 SRT와 관련된 부분을 관리 또는 조정하는 것을 돕는 것과 같이, 외부 선택 해제 어프로치(예를 들어, DB 선택 해제기(550) 및/또는 PSC 선택 해제기(650))의 하류에 배치될 수 있다.

도 10은 본 개시의 원리에 따라 구성된 폐수 처리 시스템(30)의 이중 선택 해제 어프로치의 실시예를 도시한다. 도 8에 도시된 실시예와 유사하게, 시스템(30)은 정화기(100), 반응기(750)(라멜라 정화기(2) 포함) 및 DB 선택 해제기(550)를 포함한다. 대안적인 일 실시예에서, 시스템(30)은 DB 선택 해제기(550) 대신에 또는 DB 선택 해제기(550)에 추가하여 PSC 선택 해제기(650)를 포함할 수 있다.

도시된 바와 같이, 이중 선택 해제 어프로치는 바이오매스 물질이 다중 연속 물리적 선택 해제기(이 실시예에서는 3개의 물리적 선택 해제기임)를 통과하고 이동함에 따라 바이오매스 물질에 적용될 수 있다. 제 1 선택기(예를 들어 라멜라 정화기(2))의 선택 효율은 유지되어 RAS R1(802)로서 반응기(750)에 재활용되는 더 무거운 과립 부분의 약 70% 및 더 가벼운 응집제 부분의 약 50%일 수 있다. 다른 부분에서, 사이드 스트림은 분리되어 제 2 선택기(예: DB 선택 해제기(550))로 보내지며 선택 효율은 과립의 경우 약 80%이고 RAS R2(505)에서 반응기(750)로 반환되는 플록의 경우 약 25%이고 나머지 부분(예를 들어 WAS 출력(504))을 폐기하게 된다.

메인 스트림은 제 1 선택기(예: 라멜라 정화기(2))에서 제 3 선택기(예: 정화기(100))로 이어지며, 이 경우 반응기(750)로 재활용된 언더플로우 RAS R3(102)를 사용하여 이상적으로 완전한 고체 유지를 가정할 수 있다. 시스템 내 고체의 평균 체류 기간이 10일이라는 추가적인 가정이 적용될 수 있으며, 이는 총 매스의 10%가 매일 폐기된다는 것을 의미한다. 이 폐기물 매스의 과립 및 플록의 부분은 아래 계산에 표시된 대로 연속 선택기의 가정된 선택 효율성을 적용하여 계산할 수 있다. 과립 부분의 체류 시간은 전체 과립 매스와 일일 폐기되는 과립 매스의 비율로 계산할 수 있으며, 응집제 부분의 경우 7일만 소요되는 데 비해 45일로 계산된다. 분명히 플록은 더 높은 폐기물 비율을 보상하기 위해 더 빠르게 성장해야 한다. 이 어프로치는 또한 향상된 침전 또는 농축 특성을 위해 치밀화를 향상시킨다.

라멜라-정화기(2)의 영향을 평가하기 위해, 라멜라의 선택 효율성을 0으로 설정하고 다른 선택기는 변경하지 않을 수 있다. 동일한 평균 SRT와 반응기 내 동일한 슬러지 조성을 가정하여 계산을 반복하면 플록의 경우 8일에 비해 28일의 과립의 SRT가 상당히 낮아진다. 일 실시예에서, R2는 자원 할당 및 자원 생산을 위한 상이한 어프로치를 허용하는 R1 및 R3와 다른 위치로 전송된다. 일반적으로, 더 무거운 재료는 더 가벼운 재료보다 먼저 우선적으로 보내지며, 따라서 도 10에 도시된 실시예(들)의 경우, R2(언더플로우에서 선택된 가장 무거운 물질)는 R1(라멜라에서 다음으로 가장 무거운 물질)보다 먼저 보내지고, 이는 RAS에서 R3보다 먼저 보내지고, 이들 모두는 반응기(750)로 반환되고, 여기서, 반응기 길이를 따라 다양한 전자 공여체 또는 수용체에 노출되거나, 대안적으로 그러한 길이를 따라 상이한 공여체 또는 수용체를 생성한다. 이 어프로치에서는, SRT, 전자 공여체 및 수용체의 많은 순열 또는 조합을 사용하여 상이한 유기체의 성장을 목표로 하는 틈새 매트릭스를 제공할 수 있다. 이는 이러한 다중 물리적 선택 해제 개념을 통해 얻을 수 있는 다중 선택 매트릭스에 대한 한 가지 어프로치이다. 이 어프로치는 또한 향상된 침전 또는 농축 특성을 위해 치밀화를 향상시킨다. 이는 다른 다수의 가능한 실시예 중 단지 하나의 실시예일뿐이다.

도 10의 기호 정의:

M…반응기 내 고체의 매스

loM…체류 시간이 낮은 고체 매스(예: 2/3)

hiM…체류 시간이 높은 고체 매스(예: 1/3)

Mwas…하루에 폐기되는 고체의 매스

loMwas…하루에 폐기되는 SRT가 낮은 고체의 매스

hiMwas…하루에 폐기되는 SRT가 높은 고체의 매스

avSRT…평균 슬러지 체류 시간(예: 10일)

loSRT…낮은 슬러지 체류 시간

hiSRT…높은 슬러지 체류 시간

SE1,g... 과립의 선택 효율 라멜라(예: 70%)

SE1,f... 플록의 선택 효율 라멜라(예: 50%)

SE2,g... 과립용 선택 효율 사이클론(예: 80%)

SE2,f... 플록에 대한 선택 효율 사이클론(예: 25%)

SE3,g... 과립용 선택 효율 정화기(예: 100%)

SE3,f... 플록용 선택 효율 정화기(예: 100%)

계산

이중 선택 시 슬러지 비율의 SRT:

이중 선택 시 슬러지 비율의 SRT:

도 11은 반응기(750)에 단계적으로 공급되는 유입물(701)로부터의 일련의 캐스케이드식 유동을 포함하여, 언더플로우(505) 또는 RAS(102), 또는 둘 모두를 지연시켜 반응기(750)로 반환되는 폐수 처리 시스템(40)의 일 실시예를 도시한다. RAS(102)는 유입물(703)와 오수(120)를 갖는 정화기(100)의 출력이다. 반응기(750) 전면에서 유입물을 넘어서는 추가 캐스케이드의 수는 1에서 6까지 다양할 수 있지만 보다 일반적으로는 1과 3 사이이다. 이들 캐스케이드식 스트림은 기질(공여체, 수용체 및 탄소원)에 대한 특정 확산 조건을 촉진하기 위해 반응기에 맞춤형 전자 공여체 또는 전자 수용체에 대한 맞춤형 조건을 제공하기 위해 소화액 스트림(digester liquor stream), 발효액 또는 외부 탄소와 같은 임의의 다른 유동을 우선적으로 함유할 수 있다. 이러한 방식으로, 자원 할당 및 생산을 위한 틈새는 재순환 스트림(일 실시예에서는, 라인(505)의 스트림이 RAS 라인(102)의 스트림보다 먼저 공급됨)과 캐스케이드식 유입 스트림이 차등적으로 제공되는 반응기를 따라 개발된다. 이 어프로치는 또한 향상된 침전 또는 농축 특성을 위해 치밀화를 향상시킬 수 있다.

도 12는 반응기(750)에 공급되는 유입물(701), 정화기(100)에 공급되는 출력(703) 및 출력 오수(120)를 포함하는 폐수 처리 시스템(50)의 일 실시예를 도시한다. RAS(102) 유동은 DB 선택 해제기(550)로부터의 반환 스트림을 포함하는 언더플로우(505)의 반환으로부터 동일하거나 다른 위치에서 반응기(750)로 반환될 수 있다. DB 선택 해제기(550)는 예를 들어 RAS 라인(102)으로부터와 같은 정화기(100)로부터 유입물을 수용하도록 구성될 수 있다.

도 12에 도시된 실시예에서, 반응기(750)는 에너지원(1204)을 포함할 수 있으며, 이는 예를 들어 전자기 에너지원(예를 들어 광원) 또는 화학석 소스(예를 들어 임의의 무기 화학 소스, 예를 들어 황, 철, 석회석 등)를 포함할 수 있다. 에너지원(1204)은 반응기(750)에 에너지, 전자 공여체 또는 수용체 또는 무기 탄소를 제공하도록 배열될 수 있다. 메탄(예를 들어, 멤브레인 생물막으로부터의), 중탄산염과 같은 C-1 유기 또는 무기 탄소가 또한 제공될 수 있다.

일 실시예에서, 더 크거나 더 치밀한 재료를 포함하는 반응기(750) 내 재료의 언더플로우는 혼합 용액 재순환(806)으로 유지되거나 반환될 수 있다.

다양한 실시예에서, 에너지원(1204)은 반응기(750) 내에 존재하는 다중 반환 스트림, 캐스케이드식 스트림 또는 내부 조건을 활용하기 위해 반응기(750)의 임의의 지점에 위치하거나 적용될 수 있다. 따라서, 전술된 바와 같이, 계층화된 어프로치는, 성장하는 유기체에 대한 틈새를 제공하여 효율적이고 자원이 풍부하며 탄력적인 방식으로 처리를 제공하기 위해 다른 선택 해제 또는 선택 어프로치와 가능한 시너지 효과를 제공하면서, 추가 선택 또는 선택 해제를 제공한다. 이 어프로치는 또한 향상된 침전 또는 농축 특성을 위해 치밀화를 향상시킨다. 에너지 소모를 최소화하고 추가적인 처리 가치를 제공하는 동시에 공정 강화가 상당할 수 있다.

도 13은 생물 반응기(1300) 및 DB 선택 해제기(550)를 포함하는 폐수 처리 시스템(60)의 일 실시예를 도시한다. 생물 반응기(1300)는 생물 반응기(750) 및 멤브레인 생물 반응기(1000)를 포함할 수 있다. 이전의 도 1 내지 도 12의 임의의 어프로치는 정화기(100) 대신에 멤브레인 생물 반응기(1000)를 사용하여 수행될 수 있다.

도 13에 도시된 실시예에서, 처리 공정은 유입물 스트림(701), 오수 스트림(120), 및 재순환 스트림(806, 1302)을 포함할 수 있다. 재순환 스트림(1302)은 멤브레인 생물 반응기(100)로부터 배출되는 반환 활성 슬러지(RAS) 스트림을 포함할 수 있다. 공정은 생물 반응기(750)로부터 표면 폐기물을 DB 선택 해제기(550)의 입력으로 공급하여 이중 선택 해제를 수행할 수 있는 표면 폐기물 어프로치(1304)를 함유할 수 있고, DB 선택 해제기(550)는 폐기물 스트림(504) 및 언더플로우 반환 스트림(505)을 출력한다. 반환 스트림(806, 1302)은 자원 할당 또는 자원 생산, SRT 분리를 최적화하거나 최소한 오염을 줄이거나 멤브레인을 통과하는 플럭스를 적어도 120%에서 대략 10 내지 200 LMH 사이의 기준 플럭스의 200% 초과로 경화하기 위해 반응기(750) 내에 동일하거나 다수의 위치에서 상이하게 적용될 수 있다. 특히 동적 고분자 멤브레인이나 필터의 경우 다른 플럭스도 가능하다. 멤브레인 생물 반응기는 고분자 또는 세라믹일 수 있다.

도 14는 생물 반응기(750)가 시퀀싱 회분식 반응기로서 구성되는 폐수 처리 시스템(70)의 일 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 생물 반응기(750)는 정화를 수행하기 위한 디캔터(1400)를 포함한다. 여기서 유입물 유동은 701에서 수신되고 디캔트 유동은 오수(120)의 디캔터(1400)에 의해 출력된다. 표면 폐기물은 혼합 모드 또는 침전 모드(1404)에서 발생하여 더 가볍고 불량한 침전 슬러지 부분을 선택 해제기 DB(550)로 추출할 수 있다. 이중 선택 해제된 오버플로우는 폐기되고 더 무거운 언더플로우 스트림(505)은 반응기(750), 가능하게는 심지어 유입물(701)이 반응기(750)에 들어가는 상류로 반환된다. 이러한 어프로치는 이중 또는 다중 선택 해제로 인한 침전 또는 농축을 개선하기 위한 SRT 분리, 향상된 자원 할당 또는 생산 및 향상된 밀도를 제공한다.

도 15는 거의 일정한 수위의 상향류 반응기를 포함하는 폐수 처리 시스템(80)의 일 실시예를 도시한다. 실시예에서, 반응기(750)는 디캔터(1000) 및 통합 정화기(1510)를 포함할 수 있다. 시스템(80)은 반응기(750)의 바닥에 분배되는 유입물 공급물(701)을 수용하도록 구성될 수 있다. 오수(120)는 디캔터(1000)에서 디캔팅되거나 예를 들어 반응기(750)의 상단과 같은 통합 정화기(1510)에서 정화된다. 공급물은 충전/배출 사이클 동안 오수(120)를 대체한다. 디캔터(1000)는 반응 단계 동안 물에 잠길 수 있다. 이 공정은 여러 사이클을 통해 정해진 시간에 맞춰 거의 일정한 수위에서 작동된다. 고체는 1504에서 블랭킷의 상단으로부터 또는 그 아래에서 DB 선택 해제기(550)로 출력된다. 이중 선택 해제된 폐기물 스트림(504)은 DB 선택 해제기(550)로부터 출력될 수 있고, 언더플로우(505)는 반응기(750)로 반환될 수 있다.

도 16은 변형된 연속 배치(MSB) 반응기(1600)를 포함하는 폐수 처리 시스템(90)의 실시예를 도시한다. MSB 반응기(1600)는 생물 반응기(1650) 및 순차적 교대 정화기(1610)를 포함할 수 있다. MSB 반응기(1600)는 유동 분할기 박스(706)를 포함할 수 있다. 상기 시스템(90)은 유입 공급물(701)을 수용하고 상기 공급물을 유동 분할기 박스(706)로 지향하도록 구성될 수 있다. 유동 분할기 박스(706)는 필요에 따라 유동을 중지하거나 제어하기 위해 하나 또는 그 초과의 공기 잠금 장치(air lock; 도시안됨)를 포함할 수 있다. 유동 분할기 박스(706)는 유동을 단계적 방식으로 반응기(1650) 또는 정화기(1610)의 임의의 부분으로 캐스케이드하도록 배열될 수 있다.

일 실시예에서, 습한 날씨 유동은 유동 분할기 박스(706)에서 정화기(1610)로 직접 배출될 수 있다.

다양한 실시예에서, 단계 또는 캐스케이드식 유동은 호기성, 교대 폭기, 또는 동시 질화/탈질화 구역으로 들어가기 전에 생물 반응기(1650)의 혐기성 또는 무산소 구역으로 들어갈 수 있다.

MSB 반응기(1600)의 처리액 및 유동은 1603을 통해 교대 정화기(1610) 중 하나로 들어갈 수 있으며, 여기서 처리액(및/또는 유동)은 정화되고 두 정화기(1610)로부터의 유출물(120)로 배출될 수 있다. 유입물(701)의 유입 유동은 오수(120)를 대체한다.

일 실시예에서, 정화기(1610)는 반응하거나 침전되도록 순환되는 일정한 수위 반응기이다. 폐기물은 정화기(1610) 중 하나에서 제거될 수 있고 라인(1601)을 통해 DB 선택 해제기(550)에 공급될 수 있다. 따라서 오버플로우는 이중 선택 해제되어 504에서 폐기될 수 있고, 언더플로우(505)는 유동 분할기 박스(706)로 보내질 수 있다. 라인(1601) 내의 폐기물은: 1) 혼합될 때 반응기(1650) 또는 정화기(1610)의 표면으로부터; 2) 침전 블랭킷의 상단에서(침전 모드 중); 또는 3) 침전 모드의 정화기(1610) 주변에서(반응기에서 멀리, 유출물 근처에서); 제거될 수 있다. DB 선택 해제기(550)로부터의 언더플로우는 MSB 반응기(1600)의 임의의 위치 또는 시간 순서로 되돌아갈 수 있다. 이러한 소형 구성은 유동 관리를 개선하고, 밀도를 향상시키며, 자원(공여체 또는 수용체) 활용 또는 생산을 위한 틈새를 개발하는 다중 재활용 스트림과 조합된 캐스케이드식 어프로치를 갖는다. 멤브레인 통기식 생물막 반응기 또는 임의의 다른 생물막 반응기가 반응기(1650)에 포함될 수 있다. 케미올리소(chemiolitho) 또는 포토 소스를 사용하는 다른 반응도 필요에 따라 포함될 수 있으며, 이 경우 에너지원(1204)(도 12에 표시됨)이 포함될 수 있다.

일 실시예에서, 폐수 처리 시스템은 다음을 포함하는 장치를 포함할 수 있다: 밀도, 크기, 전단 또는 압축에 기초하여 입자를 선택 해제하는, 공간 또는 시간의 뚜렷한 통합 정화 단계로 활성 슬러지를 함유하고 처리하는 반응기 또는 정화기; 및 반응기 또는 정화기로부터 더 작거나 덜 치밀한 입자를 제거하는 제 1 내부 선택 해제기, 이어서 더 작거나 덜 치밀한 입자를 추가로 제거하는 제 2 외부 선택 해제기.

상기 장치는 호기성, 무산소 또는 혐기성 조건에서 성장하는 빠르고 느리게 성장하는 유기체를 유지하기 위해 다양한 고체 체류 시간을 갖는 입자를 포함할 수 있으며, 수율 최대화, 질산화, 탈질화, 탈암모니아화, 인 제거 또는 미세 오염물질 제거와 같은 기타 처리 기능을 가지며, 이중 선택 해제에 노출된 더 작은 입자는 더 낮은 고체 체류 시간과 기질에 대한 더 낮은 내부 매스 전달 저항을 가져 대략 2일보다 빠른 성장률을 갖는 유기체만 유지하고, 단일 선택 해제 또는 선택 해제에 노출되지 않은 큰 입자는 더 높은 고체 체류 시간과 기질에 대한 더 높은 내부 매스 전달 저항을 가지며, 이에 따라 대략 1일 미만의 느린 성장 속도로 유기체를 유지하는 것이 가능하다.

상기 장치는 더 높고 더 많은 활성 고체 인벤토리를 지원하는 양호한 침전 특성을 갖는 입자를 함유할 수 있으며, 여기서 고체 인벤토리는 2일 미만에서 10일 초과 범위의 고체 체류 시간 범위에서 2500mg/L를 초과하여 빠르게 성장하는 유기체와 느리게 성장하는 유기체의 더 많은 활성 인벤토리를 지원한다.

상기 장치에는 슬러지 부피 지수가 80mL/g 미만인 양호한 침전 특성을 갖는 입자가 포함될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 장치의 내부 정화 선택 해제 단계는 다음과 같이 수행될 수 있다: 진공 및 에어 리프트 사용을 포함하여 양압 또는 음압을 공급하는 임의의 펌프를 사용하고; 또는 반응기 표면이나 정화 블랭킷에서; 또는 정화기 주변에서; 또는 바람직하게는 주변 근처에 배치된 슬롯형 또는 천공형 매니폴드, 플레이트 또는 파이프 내에 수집된 슬러지에 음압 또는 양압을 가함으로써; 또는 선택 해제를 위해 슬러지를 안내하고 분리하는 배플을 사용하거나; 라멜라, 분류기, 원심 분리기, 하이드로사이클론과 같은 밀도 분리 디바이스 또는 스크린이나 필터와 같은 크기 분리 디바이스를 사용한다.

일 실시예에서, 내부 선택 해제 단계는 반응기와 연결된 내부 또는 외부 라멜라 또는 디캔터로 수집된 무거운 입자의 내부 혼합 또는 재순환으로 정화 언더플로우에서 수행될 수 있다.

일 실시예에서, 반응기는 활성 슬러지 반응기, 반응기 및 정화기, 시퀀싱 회분식 반응기, 변형된 시퀀싱 회분식 반응기, 통합된 고정막 활성 슬러지 반응기, 통합된 정화기 또는 디캔터를 구비한 상향류 반응기, 또는 멤브레인 생물 반응기를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 장치는 내부 선택기(들) 및/또는 외부 선택 해제기(들) 사이에서 또는 내부 선택기(들) 및/또는 외부 선택 해제기(들) 이후에 WAS 및 RAS 부분을 제어하고 분리하도록 구성되는 챔버를 포함할 수 있다. 상기 장치는 내부 선택기 및 외부 선택 해제기로부터의 2개 또는 그 초과의 RAS 스트림을 포함할 수 있으며, 이는 반응기의 2개 또는 그 초과의 각각 위치로 보내질 수 있다.

일 실시예에서, 폐수 처리 방법은 (i) 내부 반응기 또는 정화기로부터 더 작거나 덜 치밀한 입자를 제거하는 제 1 선택 해제기, 이어서 (ii) 더 작거나 덜 치밀한 입자를 추가로 제거하는 제 2 외부 선택 해제기를 포함하여, 공간 또는 시간, 밀도, 크기, 전단 또는 압축 기반 입자에서 명확한 통합된 정화 단계에서 반응기 함유 및 처리 활성 슬러지에서 선택 해제하는 단계를 포함한다.

상기 방법에는 호기성, 무산소 또는 혐기성 조건에서 성장하는 빠르게 성장하는 유기체와 느리게 성장하는 유기체를 유지하기 위해 수율 최대화, 질화, 탈질화, 탈암모니아화, 인 제거 또는 미량 오염물 제거를 하기 위한 것과 같은 상이한 처리 기능으로 다양한 고체 체류 시간을 갖는 입자를 포함하는 활성 슬러지를 포함하고 처리하는 단계가 포함될 수 있고, 여기서: (a) 더 작은 입자는 이중 선택 해제에 노출되고, 기질에 대한 더 낮은 고체 체류 시간과 더 낮은 내부 매스 전달 저항을 가지며, 이에 따라 대략 2일 초과의 더 빠른 성장률을 갖는 유기체만 유지되고; (b) 단일 선택 해제에 노출되거나 선택 해제에 노출되지 않은 큰 입자는 더 높은 고체 체류 시간과 기질에 대한 더 높은 내부 매스 전달 저항을 갖고 이에 따라 대략 1일 미만의 느린 성장 속도로 유기체를 유지하는 것을 가능하게 한다.

상기 방법은 활성 슬러지를 함유하고 처리하는 단계를 포함할 수 있으며, 이 단계는 더 높고 더 활성인 고체 인벤토리를 지원하는 양호한 침전 특성을 갖는 입자를 포함하는 단계를 포함하고, 여기서: (a) 고체 인벤토리는 2500mg/L보다 크고; (b) 2일 미만에서 10일 초과에 이르는 다양한 고체 체류 시간을 통해 빠르게 성장하는 유기체와 느리게 성장하는 유기체 모두에 대한 활성이 높은 인벤토리를 지원한다.

상기 방법은 슬러지 부피 지수가 80mL/g 미만인 양호한 침전 특성을 갖는 입자를 포함하도록 구성할 수 있다.

상기 방법은 진공 및 에어 리프트를 사용하는 단계를 포함하여 양압 또는 음압을 공급하는 임의의 펌프를 사용하여 내부 정화 선택 해제 단계를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방법은 (a) 반응기 또는 정화 블랭킷의 표면; 또는 정화기 주변에서 내부 정화 선택 해제 단계를 수행하는 것을 포함할 수 있다.

상기 방법은 반응기와 관련된 내부 또는 외부 라멜라와 관련된 내부 재순환과 관련된 정화 시 내부 선택 해제 단계를 수행하는 것을 포함할 수 있다.

상기 방법은 바람직하게는 주변 근처에 배치된 슬롯형 또는 천공형 매니폴드, 플레이트 또는 파이프 내에 수집된 슬러지에 음압 또는 양압을 적용하거나 선택 해제할 슬러지를 안내 및 분리하는 배플을 사용하여 내부 정화 선택 해제 단계를 수행하는 것을 포함할 수 있다.

상기 방법은 라멜라, 분류기, 원심 분리기 또는 하이드로사이클론과 같은 밀도 분리 디바이스 또는 스크린 또는 필터와 같은 크기 분리 디바이스를 사용하여 외부 선택 해제 단계를 수행하는 것을 포함할 수 있다.

상기 방법의 다양한 실시예에서, 반응기는 활성 슬러지 반응기, 반응기 및 정화기, 시퀀싱 회분식 반응기, 변형된 시퀀싱 회분식 반응기, 통합된 고정막 활성 슬러지 반응기, 통합된 정화기 또는 디캔터를 구비한 상향류 반응기, 또는 멤브레인 생물 반응기를 포함할 수 있다.

상기 방법의 일 실시예에서, 선택기들 사이에서 또는 선택기들 이후에 WAS 및 RAS 부분을 제어하고 분리하는 챔버가 포함될 수 있다. 상기 방법은, 이용 가능한 경우, 내부 및 외부 선택으로부터 2개 또는 그 초과의 RAS 스트림을 분리하는 단계, 및 RAS 스트림을 적어도 하나의 풍요 구역 또는 혐기성 선택기 단계를 포함하는 반응기의 각각의 다른 위치에 공급하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 활성 슬러지 정화 장치는: (a) 활성 슬러지 반환을 위한 2개의 개별 슬러지 회수물을 포함하는 정화기; 및 (b) 블랭킷의 표면에서 발생하거나 주변의 정화기 유입물로부터 떨어진 더 가볍거나 덜 치밀한 입자를 분리하기 위한 폐활성 슬러지에 대한 내부 선택 해제기를 포함하고, 폐활성 슬러지에 대한 선택 해제는 음압 또는 양압을 사용하여, 진공, 리프트, 또는 펌프 메커니즘을 사용하여, 또는 슬러지에 직접 적용되는 천공형 또는 슬롯형 파이프, 플레이트, 또는 두 개의 슬러지 회수물 중 적어도 하나를 수집하는 것을 보조하는 두 개의 슬러지 회수물 또는 레이크 아암을 지향하거나 분리하는 매니폴드를 사용하여 발생한다.

일 실시예에서, 활성 슬러지 정화 방법은 반환 활성 슬러지를 위한 2개의 별도의 슬러지 회수물을 포함하는 정화기와 블랭킷 표면에서 또는 주변의 정화기 유입물로부터 이격하여 발생하는 더 가볍거나 덜 치밀한 입자를 분리하기 위한 폐활성 슬러지용 내부 선택기를 포함한다. 상기 방법은 음압 또는 양압을 사용하여 슬러지에 직접 적용되는 진공, 리프트 또는 펌프 메커니즘을 사용하거나 천공형 또는 슬롯형 파이프, 플레이트 또는 매니폴드인 수집기를 사용하거나 두 개의 슬러지 회수물 중 적어도 하나를 수집하는 것을 보조하는 두 개의 슬러지 회수물 또는 갈퀴 암을 지향시키거나 분리하는 배플을 사용하여 폐활성 슬러지를 선택 해제하는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 폐수 처리 방법은: 반응기 또는 정화기에 활성 슬러지를 공급하는 단계로서, 반응기는 활성 슬러지를 함유하고 공간 또는 시간에 따른 별도의 통합 정화 단계로 처리하며 밀도, 크기, 전단, 또는 압축을 기준으로 입자를 선택 해제하는, 단계; 제 1 내부 선택 해제기에 의해 반응기 또는 정화기로부터 더 작거나 덜 치밀한 입자를 제거하는 단계; 및 제 2 외부 선택 해제기에 의해 더 작거나 덜 치밀한 입자를 추가로 제거하는 단계를 포함한다. 상기 방법에는 호기성, 무산소 또는 혐기성 조건에서 성장하는 빠르고 느리게 성장하는 유기체를 유지하기 위해 수율 최대화, 질화, 탈질화, 탈암모화, 인 제거, 또는 미량 오염물 제거와 같은 다양한 처리 기능으로 다양한 고체 체류 시간을 갖는 입자를 함유하고 처리하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서: (a) 이중 선택 해제에 노출된 더 작은 입자는 더 낮은 고체 체류 시간과 기질에 대한 더 낮은 내부 매스 전달 저항을 가져서 대략 2일보다 빠른 성장률을 갖는 유기체만 유지하고; (b) 단일 선택 해제에 노출되거나 선택 해제에 노출되지 않은 큰 입자는 더 높은 고체 체류 시간과 기질에 대한 더 높은 내부 물질 이동 저항을 갖고 이에 따라 대략 1일 미만의 느린 성장 속도로 유기체를 유지하는 것을 가능하게 한다. 상기 방법은 더 높고 더 활성인 고체 인벤토리를 지원하는 양호한 침전 특성을 갖는 입자를 함유하고 처리하는 단계를 포함할 수 있고, 여기서: (a) 고체 인벤토리는 2500mg/L보다 크고; (b) 2일 미만에서 10일 이상에 이르는 다양한 고체 체류 시간을 통해 빠르게 성장하는 유기체와 느리게 성장하는 유기체 모두에 대한 보다 더 활성 인벤토리를 지원한다. 상기 방법은: 슬러지 부피 지수가 80mL/g 미만인 양호한 침전 특성을 갖는 입자를 함유하고 처리하는 단계; 또는 진공 및 에어 리프트를 사용하는 것을 포함하여 양압 또는 음압을 공급하는 임의의 펌프를 사용하여 내부 정화 선택 해제 단계를 수행하는 단계; 또는 반응기 표면 또는 정화 블랭킷 또는 정화기 주변에서 내부 정화 선택 해제 단계를 수행하는 단계; 또는 바람직하게는 주변 근처에 배치된 슬롯형 또는 천공형 매니폴드, 플레이트 또는 파이프 내에 수집된 슬러지에 음압 또는 양압을 가하거나 선택 해제할 슬러지를 지향시키고 분리하는 배플을 사용하여 내부 정화 선택 해제 단계를 수행하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 반응기와 연관된 내부 또는 외부 라멜라와 연관된 내부 재순환과 관련된 정화에서; 또는 라멜라, 분류기, 원심 분리기 또는 하이드로사이클론과 같은 밀도 분리 디바이스 또는 스크린 또는 필터와 같은 크기 분리 디바이스를 사용하여, 내부 선택 해제 단계를 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 예를 들어 활성 슬러지 반응기, 반응기 및 정화기, 시퀀싱 회분식 반응기, 변형된 시퀀싱 회분식 반응기, 통합된 고정막 활성 슬러지 반응기, 통합된 정화기 또는 디캔터를 구비한 상향류 반응기, 또는 멤브레인 생물 반응기를 포함하는 반응기를 포함할 수 있다. 상기 방법은 선택기 사이 또는 선택기 뒤에서 WAS 및 RAS 부분을 제어하고 분리하는 챔버를 포함할 수 있다. 상기 방법은 적어도 하나의 풍요 구역 또는 혐기성 선택기 단계를 포함하여 반응기의 두 개의 상이한 위치로 보내는 내부 및 외부 선택의 두 개의 RAS 스트림을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 활성 슬러지 정화 방법은 활성 슬러지를 반환하기 위한 2개의 개별 슬러지 회수물을 포함하는 정화기에 활성 슬러지를 공급하는 단계; 및 블랭킷의 표면에서 발생하거나 주변의 정화기 유입물로부터 떨어진 더 가볍거나 덜 치밀한 입자를 분리하기 위해 내부 선택 해제기에 폐활성 슬러지를 공급하는 단계를 포함하며, 폐활성 슬러지에 대한 선택 해제는 음압 또는 양압을 사용하여, 슬러지에 직접 적용되는 진공, 리프트 또는 펌프 메커니즘을 사용하여, 천공형 또는 슬롯형 파이프, 플레이트 또는 매니폴드인 수집기를 사용하여, 또는 두 개의 슬러지 회수물 또는 두 개의 슬러지 회수물 중 적어도 하나를 수집하는 것을 보조하는 레이크 아암을 지향시키거나 분리하는 배플을 사용하여 발생한다.

일 실시예에서, 활성 슬러지 정화 장치는 (a) 반환 활성 슬러지(RAS)를 위한 2개의 개별 슬러지 회수물을 포함하는 정화기; 및 (b) 고체 블랭킷의 표면에서 발생하거나 주변의 정화기 유입물로부터 떨어진 더 가볍거나 덜 치밀한 입자를 분리하기 위한 폐기물 활성 슬러지(WAS)용 선택 해제기를 포함하며, 폐활성 슬러지에 대한 선택 해제는 음압 또는 양압을 사용하여, 슬러지에 직접 적용되는 진공, 리프트 또는 펌프 메커니즘을 사용하여, 천공형 또는 슬롯형 파이프, 플레이트 또는 매니폴드인 수집기를 사용하여, 또는 두 개의 슬러지 회수물 또는 두 개의 슬러지 회수물 중 적어도 하나를 수집하는 것을 보조하는 레이크 아암을 지향시키거나 분리하는 배플을 사용하여 발생한다.

개시된 다양한 실시예는 본 개시의 상이한 가능한 특징 및 이들 특징이 결합될 수 있는 다양한 방식을 예시하기 위해 위에서 도시되고 설명되었다는 것이 이해된다. 다양한 방식으로 위의 실시예의 특징을 결합하는 것 외에도, 다른 수정도 본 개시의 범위 내에 있는 것으로 간주된다. 본 개시 내용은 위에서 설명된 바람직한 실시예로 제한되도록 의도되지 않는다. 본 개시 내용은 문자 그대로 또는 동등하게 이들 청구범위의 범위 내에 속하는 모든 대안적인 실시예를 포함한다.

본 명세서에 사용된 용어 "a", "an" 및 "the"는 달리 명시적으로 명시되지 않는 한 "하나 또는 그 초과"을 의미한다.

본 개시에서 사용된 용어 "어프로치(approach)"는 달리 명시적으로 지정되지 않는 한 "방법 또는 공정"을 의미한다.

본 명세서에 사용된 "포함하는(including, comprising)", "가지는(having)"이라는 용어와 그 변형은 달리 명시적으로 명시되지 않는 한 "포함하지만 이에 국한되지 않는"을 의미한다.

명세서에서 "하나의 실시예(one embodiment)", "일 실시예(an embodiment)", "예시적인 실시예(an example embodiment)" 등에 대한 참조는 설명된 실시예가 특정 특징, 구조 또는 특성을 포함할 수 있지만 모든 실시예가 반드시 특정 특징, 구조 또는 특성을 포함하는 것은 아님을 나타낸다. 또한, 이러한 문구는 반드시 동일한 실시예를 언급하는 것은 아니다. 또한, 특정 특징, 구조 또는 특성이 실시예와 관련하여 설명될 때, 명시적으로 설명되거나 설명되지 않든, 다른 실시예와 관련하여 그러한 특징, 구조 또는 특성에 영향을 미치는 것은 당업자의 지식 범위 내에 있다고 제안된다.

범위 형식으로 표현된 값은, 각각의 수치 값과 하위 범위가 명시적으로 언급되는 한, 범위의 한계로 명시적으로 언급된 수치 값뿐만 아니라 모든 개별 수치 값 또는 해당 범위 내에 포함된 하위 범위를 포함하도록 유연한 방식으로 해석될 수 있다. 예를 들어, "약 0.1% 내지 약 5%"의 농도 범위는 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%의 명시적으로 언급된 농도뿐만 아니라 표시된 범위 내 개별 농도(예: 1%, 2%, 3%, 및 4%) 및 하위 범위(예: 0.1%~0.5%, 1.1%~2.2%, 3.3%~4.4%)도 포함하는 것으로 해석될 수 있다. "약 X 내지 Y"라는 진술은 달리 표시되지 않는 한 "약 X 내지 약 Y"와 동일한 의미를 갖는다. 마찬가지로, "약 X, Y 또는 약 Z"라는 진술은 달리 표시되지 않는 한 "약 X, 약 Y, 또는 약 Z에 대해"와 동일한 의미를 갖는다.

"또는(or)"이라는 용어는 달리 명시하지 않는 한 비배타적인 "또는"을 지칭하는 데 사용된다. 달리 명시하지 않는 한, 나열된 그룹을 언급할 때 "적어도 하나(at least one of)"라는 표현은 그룹 구성원 중 하나 또는 둘 또는 그 초과의 조합을 의미하는 데 사용된다. 예를 들어, “A, B, C 중 적어도 하나”라는 표현은 “A; B; C; A와 B; A와 C; B와 C; 또는 A, B, 및 C"와 동일한 의미를 가질 수 있거나, 'D, E, F, 및 G 중 적어도 하나'라는 표현은 "D; E; F; G; D와 E; D와 F; D와 G; E와 F; E 및 G: F 및 G; D, E, 및 F; D, E, 및 G; D, F, 및 G; E, F, 및 G; 또는 D, E, F, 및 G"와 동일한 의미를 갖는다. 쉼표(comma)는 소수점 왼쪽이나 오른쪽의 구분 기호 또는 숫자 그룹 구분 기호로 사용할 수 있다. 예를 들어, "0.000,1""은 "0.0001"과 동일하다.

본 명세서에서 사용된 용어 "폐수(wastewater)"는 달리 명시적으로 명시되지 않는 한 "물 또는 폐수"를 의미한다.

본 명세서에 설명된 방법에서, 단계는 시간적 또는 작동적 순서가 명시적으로 언급되는 경우를 제외하고는 본 발명의 원리를 벗어나지 않고 임의의 순서로 수행될 수 있다. 또한, 명시적인 언어로 별도로 수행된다고 명시하지 않는 한 지정된 단계는 동시에 수행될 수 있다. 예를 들어, 인용된 X를 하는 행위와 인용된 Y를 하는 행위는 하나의 작업 내에서 동시에 수행할 수 있으며, 결과 공정은 문자 그대로 공정 범위에 속한다. 먼저, 하나의 단계가 수행되고 이후 여러 다른 단계가 후속적으로 수행된다는 효과의 청구항에서의 인용은 제 1 단계가 다른 단계들 중 어느 하나의 단계보다 먼저 수행되지만, 다른 단계 내에서 순서가 추가로 언급되지 않는 한, 다른 단계는 임의의 적절한 순서로 수행될 수 있음을 의미하는 것으로 간주되어야 한다. 예를 들어, “단계 A, 단계 B, 단계 C, 단계 D, 단계 E”를 인용한 청구항 요소는 A 단계가 먼저 수행되고, E 단계가 마지막에 수행되고, B, C, D 단계가 단계 A와 E 사이에서 임의의 순서로 수행될 수 있으며(하나 또는 그 초과의 단계가 단계 A 또는 단계 E와 동시에 수행되는 것을 포함), 그 순서는 여전히 청구된 공정의 문자 그대로의 범위 내에 속한다는 의미로 해석될 수 있다. 특정 단계 또는 단계의 하위 세트가 반복될 수도 있다.

또한, 명시적인 청구 언어가 개별적으로 수행된다고 인용하지 않는 한 지정된 단계는 동시에 수행될 수 있다. 예를 들어, X를 수행하는 청구된 단계와 Y를 수행하는 청구된 단계는 단일 작업 내에서 동시에 수행될 수 있으며, 결과적인 공정은 청구된 공정의 문자 그대로의 범위 내에 속할 것이다.

서로 통신하는 디바이스는 달리 명시적으로 지정되지 않는 한 서로 지속적으로 통신할 필요가 없다. 또한, 서로 통신하는 디바이스는 하나 또는 그 초과의 중개물을 통해 직접적으로 또는 간접적으로 통신할 수 있다.

공정 단계, 방법 단계, 또는 알고리즘이 순차적 또는 병렬 순서로 설명될 수 있지만, 이러한 공정, 방법 및 알고리즘은 대체 순서로 작동하도록 구성될 수 있다. 즉, 순차적으로 설명될 수 있는 단계의 시퀀스(sequence) 또는 순서(order)는 단계가 해당 순서로 수행되어야 한다는 요구 사항을 반드시 나타내는 것은 아니고, 일부 단계는 동시에 수행될 수 있다. 마찬가지로, 단계의 시퀀스나 순서가 병렬(또는 동시) 순서로 설명되면, 이러한 단계는 순차적 순서로 수행될 수 있다. 본 명세서에 설명된 공정, 방법, 또는 알고리즘의 단계는 임의의 실제적인 순서로 수행될 수 있다.

단일 디바이스 또는 물품이 설명될 때, 하나 초과의 디바이스 또는 물품이 단일 디바이스 또는 물품 대신에 사용될 수 있다는 것이 쉽게 명백해질 것이다. 유사하게, 하나 또는 그 초과의 디바이스 또는 물품이 설명되는 경우, 하나 초과의 디바이스 또는 물품 대신에 단일 디바이스 또는 물품이 사용될 수 있다는 것이 쉽게 명백해질 것이다. 디바이스의 기능 또는 특징은 그러한 기능 또는 특징을 갖는 것으로 명시적으로 설명되지 않는 하나 또는 그 초과의 다른 디바이스에 의해 대안적으로 구현될 수 있다.

위에 설명된 요지는 단지 예시로서 제공되며 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 예시되고 설명된 예시적인 실시예 및 응용을 따르지 않고, 다음의 청구범위에서 일련의 인용에 의해 그리고 이러한 인용과 동등한 구조, 기능 또는 단계에 의해 정의되는 본 개시에 포함된 본 발명의 진정한 사상 및 범위를 벗어나지 않고, 본 명세서에 설명된 요지에 대해 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있다.

Claims (20)

1. 폐수 처리 시스템으로서,
   오염된 물을 함유하는 유입물;
   (i) 입구, (ii) 생물 반응기, (iii) 내부 선택 해제기, 및 (iv) 출구를 포함하는 반응기로서,
   (i) 상기 입구는 상기 유입물을 수용하고 상기 오염된 물을 상기 생물 반응기에 공급하도록 구성되고;
   (ii) 상기 생물 반응기는 상기 오염된 물을 고체-액체 혼합물에 분산시키고, 상기 고체-액체 혼합물을 처리하여 생물학적 고체를 형성하도록 구성되고;
   (iii) 상기 내부 선택 해제기는 상기 고체-액체 혼합물로부터 상기 생물학적 고체의 제 1 부분을 유지하거나 지연시키고 상기 생물학적 고체의 제 2 부분을 포함하는 선택 해제된 고체-액체 혼합물을 출력하도록 구성되고;
   (iv) 상기 출구는 상기 선택 해제된 고체-액체 혼합물을 수용하고 상기 생물학적 고체의 제 2 부분을 포함하는 상기 선택 해제된 고체-액체 혼합물을 상기 반응기로부터 출력하도록 구성되는, 반응기;
   상기 선택 해제된 고체-액체 혼합물을 수용하고 상기 선택 해제된 고체-액체 혼합물 내 상기 생물학적 고체의 제 2 부분의 일부를 선택 해제하여 상기 생물학적 고체의 제 2 부분 중 선택 해제된 부분을 출력하도록 구성된, 입자 선택 해제기; 및
   상기 생물학적 고체의 제 2 부분의 나머지 부분을 상기 반응기에 공급하도록 구성된 반환 라인을 포함하고,
   상기 입자 선택 해제기는 밀도 기반(DB) 선택 해제기 및 입자 크기 압축성(PSC) 선택 해제기 중 적어도 하나를 포함하는, 폐수 처리 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 내부 선택 해제기는 압력 차이, 유속, 유량, 온도 차이, 및 전자기 에너지 노출 중 적어도 하나를 기반으로 상기 고체-액체 혼합물로부터 상기 생물학적 고체의 제 1 부분을 선택 해제하도록 구성되는, 폐수 처리 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 입자 선택 해제기는 고체 입자 밀도, 크기, 전단-저항, 또는 압축성 중 적어도 하나를 기반으로 상기 생물학적 고체의 제 2 부분의 일부를 선택 해제하도록 구성되는, 폐수 처리 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 시스템은 상기 고체-액체 혼합물로부터 미리 결정된 특성을 갖는 고체 입자를 분리하도록 구성된 디캔터, 정화기, 분리기, 멤브레인, 및 필터 중 적어도 하나를 더 포함하는, 폐수 처리 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 생물학적 고체는 상이한 처리 기능을 갖는 빠르게 성장하는 유기체와 느리게 성장하는 유기체를 선택하기 위한 평균 고체 체류 시간(avSRT)을 갖는 입자를 포함하고,
   상기 생물학적 고체의 제 2 부분의 상기 선택 해제된 부분에 있는 입자는 상기 평균 고체 체류 시간(avSRT)보다 낮은 고체 체류 시간(loSRT)을 갖고;
   상기 생물학적 고체의 제 2 부분 중 상기 선택 해제된 부분의 입자는 상기 평균 고체 체류 시간(avSRT)보다 높은 고체 체류 시간(hiSRT)을 갖는, 폐수 처리 시스템.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 생물학적 고체의 제 2 부분 중 상기 선택 해제된 부분은:
   80mL/g 미만의 슬러지 부피 지수; 또는
   개선된 멤브레인 플럭스 또는 감소된 멤브레인 오염
   을 포함하는 입자를 포함하는, 폐수 처리 시스템.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 선택 해제기는:
   a. 상기 생물 반응기의 반응기 인터페이스;
   b. 정화기 인터페이스;
   c. 반응기 표면;
   d. 침전 블랭킷의 표면;
   e. 정화기 주변;
   f. 유입물 또는 재순환물이 공급되는, 상기 생물 반응기의 공급 구역; 또는
   g. 오수 또는 재순환물이 출력되는 생물 반응기 또는 정화기의 배출 구역;에서 또는 그 근처에서 음압 또는 양압을 적용하도록 구성되는, 폐수 처리 시스템.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 선택 해제기는:
   하나 또는 그 초과의 슬롯형 매니폴드;
   하나 또는 그 초과의 천공형 매니폴드;
   하나 또는 그 초과의 플레이트;
   하나 또는 그 초과의 파이프; 또는
   하나 또는 그 초과의 배플을 포함하고,
   상기 파이프는 상기 반응기 또는 정화기의 주변에 또는 그 근처에 배치되고, 상기 배플은 상기 반응기 또는 상기 정화기의 주변에 슬러지를 지향시키고 분리하도록 구성되는, 폐수 처리 시스템.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 생물 반응기는 차등 유입물 캐스케이드식 어프로치를 사용하여 상기 유입물을 수용하는 공급 구역을 포함하는, 폐수 처리 시스템.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 생물학적 고체의 상기 제 1 부분과 상기 생물학적 고체의 제 2 부분의 상기 선택 해제된 부분은 상기 선택기 및 상기 선택 해제기로부터 각각 재순환 스트림으로서 상기 생물 반응기 내 적어도 2개의 상이한 위치에 공급되고; 또는
    상기 생물학적 고체의 상기 제 1 부분 및 상기 생물학적 고체의 상기 제 2 부분의 상기 선택 해제된 부분은 각각 상기 선택기 및 선택 해제기에 의해 선택 해제되어, 미생물에 의해 생산된 전자 공여체, 전자 수용체 또는 탄소 중 하나 또는 그 초과를 증가시키고 상기 생물 반응기 작동을 위한 전자 공여체, 전자 수용체 또는 탄소 요구량의 적어도 20%를 제공하는, 폐수 처리 시스템.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응기는:
    연속 유동 반응기;
    시퀀싱 회분식 반응기;
    변형된 시퀀싱 회분식 반응기;
    통합된 고정막 활성 슬러지 반응기;
    통합된 정화기를 구비한 상향류 반응기;
    통합된 디캔터를 구비한 상향류 반응기; 또는
    멤브레인 생물 반응기를 포함하는, 폐수 처리 시스템.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 선택 해제 단계는
    가시광선, 자외선 또는 적외선 포토 소스;
    열원;
    가스원; 또는
    압력 또는 혼합원을 포함하는 상기 반응기 내의 에너지를 사용하여 수행되는, 폐수 처리 시스템.
13. 폐수를 처리하기 위한 방법으로서,
    오염된 물을 함유한 유입물을 생물 반응기 및 내부 선택 해제기를 포함하는 반응기에 공급하는, 단계;
    생물 반응기에 의해, 고체-액체 혼합물 내의 오염된 물을 처리하여 생물학적 고체를 형성하는, 단계;
    상기 내부 선택 해제기에 의해, 상기 고체-액체 혼합물로부터 상기 생물학적 고체의 일부를 유지하거나 지연시키는, 단계;
    유지되지 않거나 지연되지 않은 생물학적 고체를 포함하는 선택 해제된 고체-액체 혼합물을 상기 반응기로부터 상기 입자 선택 해제기로 출력하는, 단계;
    상기 입자 선택 해제기에 의해, 상기 선택된 고체-액체 혼합물에서 유지되지 않거나 지연되지 않은 생물학적 고체의 일부를 선택 해제하여 유지되지 않거나 지연되지 않은 생물학적 고체의 선택 해제된 부분을 출력하는, 단계; 및
    상기 내부 선택 해제기로부터 상기 유지된 또는 지연된 생물학적 고체 및 상기 입자 선택 해제기로부터 상기 생물학적 고체의 제 2 부분의 일부의 나머지 부분 중 적어도 하나를 상기 생물 반응기로 반환하는, 단계를 포함하는, 방법.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 내부 선택 해제기는 압력 차이, 유속, 유량, 온도 차이, 및 전자기 에너지 노출 중 적어도 하나를 기반으로 상기 고체-액체 혼합물로부터 상기 생물학적 고체의 제 1 부분을 선택 해제하도록 구성되고,
    상기 입자 선택 해제기는 고체 입자 밀도, 크기, 전단-저항, 또는 압축성 중 적어도 하나를 기반으로 상기 생물학적 고체의 제 2 부분의 선택 해제된 부분을 선택 해제하도록 구성되는, 방법.
15. 제 13 항에 있어서,
    상기 생물학적 고체는 상이한 처리 기능을 갖는 빠르게 성장하는 유기체와 느리게 성장하는 유기체를 선택하기 위한 평균 고체 체류 시간(avSRT)을 갖는 입자를 포함하고,
    상기 생물학적 고체의 제 2 부분의 상기 선택 해제된 부분에 있는 입자는 상기 평균 고체 체류 시간(avSRT)보다 낮은 고체 체류 시간(loSRT)을 갖고;
    상기 생물학적 고체의 제 2 부분 중 상기 선택 해제된 부분의 입자는 상기 평균 고체 체류 시간(avSRT)보다 높은 고체 체류 시간(hiSRT)을 갖는, 방법.
16. 제 13 항에 있어서,
    상기 생물학적 고체의 제 2 부분 중 상기 선택 해제된 부분은:
    80mL/g 미만의 슬러지 부피 지수; 또는
    개선된 멤브레인 플럭스 또는 감소된 멤브레인 오염
    을 포함하는 입자를 포함하는, 방법.
17. 제 13 항에 있어서,
    상기 내부 선택 해제기는:
    a. 상기 생물 반응기의 반응기 인터페이스;
    b. 정화기 인터페이스;
    c. 반응기 표면;
    d. 침전 블랭킷의 표면;
    e. 정화기 주변;
    f. 유입물 또는 재순환물이 공급되는 상기 생물 반응기의 공급 구역; 또는
    g. 오수 또는 재순환물이 출력되는 상기 생물 반응기 또는 정화기의 배출 구역;에서 또는 그 근처에서 음압 또는 양압을 적용하도록 구성되는, 방법.
18. 제 13 항에 있어서,
    상기 내부 선택 해제기는:
    하나 또는 그 초과의 슬롯형 매니폴드;
    하나 또는 그 초과의 천공형 매니폴드;
    하나 또는 그 초과의 플레이트;
    하나 또는 그 초과의 파이프; 또는
    하나 또는 그 초과의 배플을 포함하고,
    상기 파이프는 상기 반응기 또는 정화기의 주변에 또는 그 근처에 배치되고, 상기 배플은 상기 반응기 또는 상기 정화기의 주변에 슬러지를 지향시키고 분리하도록 구성되는, 방법.
19. 제 13 항에 있어서,
    상기 생물 반응기는 차등 유입물 캐스케이드식 어프로치를 사용하여 상기 유입물을 수용하는 공급 구역을 포함하는, 방법.
20. 제 13 항에 있어서,
    상기 반응기는:
    연속 유동 반응기;
    시퀀싱 회분식 반응기;
    변형된 시퀀싱 회분식 반응기;
    통합된 고정막 활성 슬러지 반응기;
    통합된 정화기를 구비한 상향류 반응기;
    통합된 디캔터를 구비한 상향류 반응기; 또는
    멤브레인 생물 반응기를 포함하는, 방법.