[发明专利]改进的压载的净化系统

说明书

一般地，本发明涉及提供改进的用于处理水或废水的压载的絮凝系统的系统和方法。根据一些实施方案，方法可以包括引入包含水或废水和凝结剂的流入物；将流入物搅动或混合，造成絮体发展；引入聚合物和压载物，其中压载物具有小于1.15的长径比；将流入物搅动或混合，造成压载物移动通过流入物并且进入絮体；将絮体搅动或混合，以通过絮体之中的较小絮体的碰撞造成更大絮体形成；将流入物提供到具有底部和顶部的净化槽中，其中絮体中的压载物粒子造成絮体沉降到净化器的底部，并且从净化槽的顶部输出流出物。

相关申请

本申请要求2014年11月21日提交的名为“改进的压载的(ballasted)净化系统”的美国临时专利申请序列号62/082,941的优先权，其通过引用以其全部内容结合在此。

背景

一般地，本发明涉及改进的用于处理水或废水的净化系统。更具体地，本发明涉及改进的提供压载的絮凝系统的系统和方法。

净化是一种处理水的方法，通过移除杂质使得它清澈。一种将水净化的方法是通过絮凝，即一种其中可以通过将悬浮的物质团聚成大到足以通过重力沉降的粒子来将它从水中移除的过程。通常，絮凝是可以将液体净化的过程。可以将水或废水(例如，饮用水、废水、组合的下水道溢流水等)引入到絮凝系统中，在所述絮凝系统中凝结的沉淀物可以由于胶态废水的失稳而形成。

可以使用的凝结剂包括金属和聚合物凝结剂。金属凝结剂通常基于铁或铝。铁凝结剂可以包括但不限于，硫酸铁、硫酸亚铁、氯化铁和氯化硫酸铁。铝凝结剂可以包括但不限于，硫酸铝、氯化铝(包括聚氯化铝)和铝酸钠。也可以使用其他化学品或材料，比如但不限于藻酸钠、可溶淀粉产品、熟石灰、碳酸镁、或合成聚合物。此外，可以插入凝结剂辅剂——包括例如再循环泥。

尽管在没有搅拌的情况下粒子或沉淀物可以彼此粘到并自发地形成不规则的粒子簇或絮体(floc)(即，异向聚集或絮凝)，但也可以将水或废水混合或搅拌，由此造成剪应力并快速生成簇或絮状沉淀(即，异向聚集或絮凝)。絮凝的程度通常由速度梯度和絮凝的时间决定。通过水力混合(例如但不限于，带挡板的室、螺旋流室)、机械混合(如但是不限于搅拌，旋转或往复的刀片、桨叶、或螺旋桨)、和可以例如利用扩散空气以在流动的水中造成湍流的扩散器或栅格系统，可以向絮凝系统提供剪应力。

当将水或废水混合或搅拌时，可以形成较大且较重的絮体，其可以从水或废水中沉降下来，并且可以作为污泥被移除。净化过的水可以退出系统的顶部。为了增加絮体沉降的速度，可以在压载的絮凝过程中使用压载物(ballast)材料。

压载的絮凝(也称为高速净化)将过程稍加改变，其中，团聚的粒子(或“絮体”)可以包含压载的粒子，造成絮体下沉得更快，从而将净化过程加速。

此外，现有的压载的净化系统经常具有比较高的压载物损失率。这样的压载物的损失不仅仅增加了运行压载的净化系统的成本，而且也造成对下游加工部件的过度的磨损和/或损伤(因为这样的部件可能在处理其中带有砂或其他这样的压载物的污泥)。因此，想要的是，在压载的净化系统的运行期间减少压载物损失。

还想要的是，减少压载的净化系统所必需的尺寸。这样的尺寸上的减少可以导致更小的占地(footprint)，以及更小的资本费用和/或运行费用。例如，增加压载的净化系统的增长量(rise rate)可以允许使用更小的系统。然而，目前使用的压载物(例如，砂)在流出物中没有过量压载物损失的情况下通常不允许高于40gpm/ft²的增长量。因此，想要的是，在大于40gpm/ft²的增长量以及可接受的压载物损失的情况下运行压载的净化系统。

因此，想要的是有一种压载的絮凝系统，其中压载物材料被选择或配置为产生有效的且高效的净化。

发明概述