生物膜介質、處理系統(tǒng)以及處理方法與流程
相關申請的交叉引用
本申請要求于2014年5月21日提交的名稱為“生物膜介質處理系統(tǒng)和廢水處理方法”的美國申請?zhí)?2/001,241的優(yōu)先權權益，該申請通過引用合并于此。
本公開涉及用于采用可流動生物膜處理污水的系統(tǒng)和方法。
背景
水是對生命必不可少的重要天然資源。地球表面的大約71％被水占據(jù)。然而，地球上發(fā)現(xiàn)的水中僅2.5％被認為是淡水(即，不是鹽水或微咸水；兩者均不適合人類消費)。此外，這種淡水的98.8％包含在冰和地下水中。所有淡水中的不足0.3％可以見于地表水體諸如湖泊和河流中。污水對環(huán)境和公共衛(wèi)生是有害的。因此，在發(fā)達國家諸如美國存在有監(jiān)管污水處理和污水監(jiān)測的規(guī)章制度。在全球，在發(fā)展中國家中正在出現(xiàn)用于處理和監(jiān)測污水的類似標準。
盡管取決于水污染物的來源和性質，但污水的處理涉及一系列處理步驟，所述步驟被配置成以最大的效率和最小的生命周期成本(即，用于典型地規(guī)定為20年的預定工作壽命的資本成本和運營成本的組合)滿足特定的處理目標，或多個處理目標。污水包括但不限于再生水、飲用水、雨水、工業(yè)廢水和城市廢水。后者，即城市廢水，例如既含有顆粒物又含有溶解的有機污染物和營養(yǎng)素-主要是大量養(yǎng)料氮和磷。用廢水集中處理廠處理城市廢水涉及四個主要過程組成部分：初步處理、一級處理、二級處理和三級處理。第一過程組成部分作用是去除大的、不可生物降解的顆粒物質并且被稱為初步處理(例如，篩分和沉砂去除)。第二過程組成部分作用是去除容易沉降的有機顆粒物質和無機顆粒物質并且被稱為一級處理。一級處理利用沉淀池或初級澄清池，和溶氣浮選裝置來實現(xiàn)。
第三過程組成部分被稱作二級處理且加入了生物廢水處理過程。二級處理過程典型地包括生物學反應器或生物反應器，和液-固分離裝置過程。同時，生物反應器和液-固分離裝置過程(例如，沉淀池、溶氣浮選、或膜)去除生物可降解有機物質(溶解的和顆粒狀的)和懸浮的固體。當設計成這樣工作時，生物反應器和液-固分離裝置過程還能夠去除營養(yǎng)素(例如，氮、磷、或氮和磷)。生物反應器維持形成和維持能夠根據(jù)處理目標而生化氧化(例如，被量化為五天生化需氧量的有機污染物；bod5；氨水-氮，nh3-n)或還原(例如，亞硝酸鹽-氮，no2-n；硝酸鹽-氮，no3-n)污水流中的污染物的細菌群所需的特定環(huán)境條件。液-固分離裝置過程將生物反應器的流出物流中剩余的細菌和顆粒物質與經處理的水分離。細菌可以存在于生物絮體(即，懸浮生長)或存在于生物膜中。第四個過程組成部分是三級處理。許多三級處理過程的存在取決于處理目標并且可以包括化學增強的三級澄清(用于去除磷)、顆粒介質過濾(例如，利用砂濾器)、或高級氧化過程。在排出流出物流之前對廢水處理廠流出物的滅菌可以利用氯或紫外線來實現(xiàn)，以確定成對的滅菌備選方案并且典型地包括在三級處理的定義中。
溶解的有機化合物的生化轉化，即，以城市廢水集中處理廠為典型特征的第三過程組成部分最常見的使用懸浮生長法(即，活性污泥法的變化形式)來進行。懸浮生長法包括將污水流中的污染物(典型地為有機物質以及營養(yǎng)素氮和磷)生化轉化成生物質和其他反應副產物的微生物(如細菌)。
懸浮生長法可以被修改使得還存在生物膜。在這種情況下，所述方法進行區(qū)室劃分，且各個細菌形式被稱作懸浮生長室和生物膜室。生物膜是在各種表面上形成并且包被所述各種表面的微生物(如細菌)的薄的、通常有抗力的層。其上有生物膜生長的表面已知是底層(substratum)。生物膜典型地用于氧化可容易生物降解的有機物質(或可以容易地在生物膜中擴散的有機物質)和/或氧化或還原來自污水的含氮化合物，單獨地使用或與單一生物反應器中的懸浮生長組合使用。當與懸浮生長室結合使用時，形成用以支持生長緩慢的細菌的生長的生物膜區(qū)域，否則所述細菌不會在懸浮生長室所特有的固體滯留期以顯著的量存在于懸浮生長室中。一起使用懸浮生長室和生物膜室使得工藝滿足一個或多個處理目標，否則所述工藝將需要額外的生物反應器體積和二次沉淀池面積。由此，避免了由于增加中間貯槽和加工機械設備所需的建筑物和土地所產生的資本成本，這典型地產生了大量的成本節(jié)約。
在其他情況下，生物膜的提供和維持產生了更持久的微生物群，這最大化了污水處理效率和一致性。僅使用生物膜室的生物反應器包括滴濾池(tf)、生物轉盤(rbc)、生物活性濾器(baf)、移動床生物膜反應器(mbbr)、流化床生物膜反應器(fbbr)、顆粒污泥反應器(gsr)和膜生物膜反應器(mbfr)。利用懸浮生長室和生物膜室兩者的系統(tǒng)通常稱作集成固定膜活性污泥(ifas)法。用來處理污水的生物膜的底層包括粉末狀天然木質纖維素材料、砂(顆粒狀生物膜)、不可生物降解的細菌材料(即，顆粒污泥)，和人造材料諸如聚苯乙烯和高密度聚乙烯。
skillicorn的美國專利號7,481,934描述了當與用于污水處理的活性污泥法中的懸浮生長組合使用時充當用于生物膜生長的可生物降解吸附劑和底層兩者的洋麻纖維(一種粉末狀天然木質纖維素材料)的用途。該生物膜允許在液-固分離裝置(假設是沉淀池)中與懸浮生長物一起沉降，接收生物反應器流出物。在一些情況下，液-固分離過程由化學絮凝法(即，化學強化澄清法)輔助，并且將生物膜/懸浮生長物混合物與經處理的水分離。在其他情況下，生物膜/懸浮生長物混合物中的一些作為用于額外處理周期的接種物返回至生物反應器流入物(即，經由回流活性污泥物流)。
brown的美國專利公開號2013/0233,792和2013/0233,794描述了使用木質纖維素纖維，諸如洋麻纖維來形成含有需氧菌和厭氧菌兩者的生物膜。例如，含有需氧帶和厭氧帶兩者的生物膜可以支持氨氧化細菌(aob)在需氧帶中以及厭氧氨氧化細菌(anammox)在厭氧帶中的繁殖；因此，生物膜可以在單一生物反應器中將氨-氮轉化成氮氣，而不用再循環(huán)和提供外來碳源。生物膜允許與液-固分離裝置法中的懸浮生長物一起沉降。不進行生物膜與其他固體的分離。
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技術實現(xiàn)要素：
本文公開了一種處理系統(tǒng)，其包括：生物反應器，所述生物反應器包括適于接納具有一種或多種污染物的流入物的進口，布置在其中的可流動生物膜，和適于分配包含所述可流動生物膜的生物反應器流出物的出口；和固-固分離裝置，所述固-固分離裝置與所述生物反應器出口附接且適于接納至少一部分所述生物反應器流出物并將所述至少一部分生物反應器流出物分離成包含可流動生物膜的物流和包含殘余固體的物流，并且使所述包含所述可流動生物膜的物流返回至所述生物反應器。在一些實施方案中，生物反應器包括需氧條件、缺氧條件、厭氧條件，或其兩種或更多種的組合。在一些實施方案中，固-固分離裝置包括與生物反應器出口流體聯(lián)通的進口，用于分配包含可流動生物膜的物流的第一出口和用于分配包含殘余固體的物流的第二出口。在一些實施方案中，固-固分離裝置包括水力旋流器。
在一些實施方案中，所述處理系統(tǒng)進一步包括液-固分離裝置，所述液-固分離裝置適于接納來自水力旋流器的包括殘余固體的物流并且進一步將所述物流分離成二級流出物和底流。在一些實施方案中，所述處理系統(tǒng)進一步包括被布置成在生物反應器出口和水力旋流器之間流體聯(lián)通的液-固分離裝置，所述液-固分離裝置適于接納所述生物反應器流出物并且將所述生物反應器流出物分離成二級流出物部分和底流部分，其中所述水力旋流器適于接納并分離所述生物反應器流出物的底流部分的至少一部分。在一些這樣的實施方案中，底流被分成第一底流部分和第二底流部分，其中所述第一底流部分返回至所述生物反應器，且所述第二底流部分被引導到水力旋流器。
在處理系統(tǒng)的一些實施方案中，生物反應器流出物被分成第一生物反應器流出物和第二生物反應器流出物，其中液-固分離裝置適于接納所述第一生物反應器流出物并將所述第一生物反應器流出物分離成二級流出物部分和底流部分，并將所述底流部分引導到所述生物反應器；以及所述水力旋流器適于接納所述第二生物反應器流出物并將所述第二生物反應器流出物分離成可流動生物膜部分和殘余固體部分，并將所述可流動生物膜部分引導到所述生物反應器。
在處理系統(tǒng)的一些實施方案中，可流動生物膜包括木質纖維素粒子或生物顆粒。在處理系統(tǒng)的一些實施方案中，包括可流動生物膜的物流包括存在于被所述水力旋流器接納的所述生物反應器流出物部分中的50％-100％的所述可流動生物膜。
在處理系統(tǒng)的一些實施方案中，生物反應器是第一生物反應器，且所述系統(tǒng)進一步包括第二生物反應器，所述第二生物反應器被布置成在所述水力旋流器和所述第一生物反應器之間流體聯(lián)通并適于接納來自所述水力旋流器的所述可流動生物膜物流，所述二級生物反應器具有用于接納所述可流動生物膜物流的第一進口，用于接納第二生物反應器流入物的第二進口，和用于分配第二流出物的出口，其中所述二級流出物被引導到所述第一生物反應器。在一些這樣的實施方案中，第一和第二生物反應器流入物是不同的。在一些這樣的實施方案中，所述二級生物反應器包括需氧條件、缺氧條件、厭氧條件，或其兩種或多種的組合。在一些這樣的實施方案中，所述處理系統(tǒng)進一步包括第三生物反應器，所述第三生物反應器適于接納來自所述水力旋流器的所述包含殘余固體的物流，所述第三生物反應器具有用于接納所述包含殘余固體的物流的第一進口，用于接納第三生物反應器流入物的第二進口，和用于分配第三流出物的出口。在一些這樣的實施方案中，第三生物反應器流入物與第一和第二生物反應器流入物是不同的。
在一些實施方案中，所述處理系統(tǒng)進一步包括第二生物反應器，所述第二生物反應器適于接納來自水力旋流器的所述包含殘余固體的物流，所述第二生物反應器具有用于接納所述包含殘余固體的物流的第一進口，用于接納第二生物反應器流入物的第二進口，和用于分配第二流出物的出口。
本文還公開了一種處理污水的方法，所述方法包括：(a)向第一生物反應器添加第一流入物和可流動生物膜；(b)提供適合用于所述可流動生物膜生化轉化所述流入物中的一種或多種污染物以形成至少包含所述可流動生物膜、水和殘余固體物質的流出物的條件；(c)從所述流出物的第一部分旋流分離50％-100％的所述可流動生物膜以形成分離的可流動生物膜物流和殘余固體物流，并且使所述分離的可流動生物膜物流返回至所述第一生物反應器；以及(d)從所述流出物的第二部分分離大部分水以形成底流。
在一些實施方案中，(a)進一步包括向所述第一生物反應器添加懸浮生長物。
在一些實施方案中，所述方法以(a)，(b)，(c)，(d)的次序執(zhí)行，其中來自(c)的所述殘余固體物流是(d)中流出物的第二部分，且進一步包括處置所述底流或使所述底流接受進一步處理。
在其他實施方案中，所述方法以(a)，(b)，(d)，(c)的次序執(zhí)行，其中來自(d)的所述底流是(c)中所述流出物的第一部分，且進一步包括處置所述殘余固體物流或使所述殘余固體物流接受進一步處理。在一些這樣的實施方案中，所述方法進一步包括把所述底流分成第一底流和第二底流，并且將所述第一底流引導至所述第一生物反應器，其中所述第二底流是(c)中所述流出物的所述第一部分。
在一些實施方案中，所述方法以其中(c)和(d)同時執(zhí)行的方式執(zhí)行，并且所述方法進一步包括處置所述殘余固體物流或使所述殘余固體物流接受進一步處理；以及將所述底流引導至所述第一生物反應器。
在一些實施方案中，所述方法進一步包括將所述分離的可流動生物膜物流引導至第二生物反應器，然后使其返回至所述第一生物反應器；以及向所述第二生物反應器添加第二流入物。在一些這樣的實施方案中，所述方法進一步包括將所述殘余固體物流引導至第三生物反應器；以及向所述第三生物反應器添加第三流入物。
在一些實施方案中，所述方法進一步包括將所述殘余固體物流引導至第二生物反應器；以及向所述第二生物反應器添加第二流入物。
本發(fā)明的其他優(yōu)勢和新特征將部分地在下面的描述中提出，并且在審查了下列內容后這些其他優(yōu)勢和新特征對本領域專業(yè)技術人員來說部分地將是顯而易見的，或可以在本發(fā)明的實施中通過常規(guī)試驗來學習。
附圖簡述
圖1是本發(fā)明的處理系統(tǒng)的第一實施方案的示意圖。
圖2是本發(fā)明的處理系統(tǒng)的另一實施方案的示意圖。
圖3是本發(fā)明的處理系統(tǒng)的又另一實施方案的示意圖。
圖4是本發(fā)明的處理系統(tǒng)的又另一實施方案的示意圖。
圖5是本發(fā)明的處理系統(tǒng)的又另一實施方案的示意圖。
圖6是本發(fā)明的處理系統(tǒng)的又另一實施方案的示意圖。
具體實施方式
盡管本公開提供了對優(yōu)選實施方案的參照，但本領域技術人員將認識到可以在不背離本發(fā)明的精神和范圍的前提下在形式和細節(jié)上做出改變。將參照附圖詳細地描述各個實施方案，其中在數(shù)個視圖中類似的參考數(shù)字均代表類似的部件和組裝件。對各個實施方案的參照不限制附帶的權利要求的范圍。另外，在本說明書中給出的任何實施例不意在是限制性的，并且僅給出用于后附的權利要求的許多可能實施方案中的一些。
定義
如本文所用，術語“懸浮生長物”意指生物絮凝物，即，在水中懸浮的微生物(如細菌)的絮凝塊。細菌是活的或死的，或其組合。絮凝物與可流動生物膜比較時是開放結構，并且不含有底層。
如本文所用，術語“可流動生物膜”意指被底層支撐的生物膜，其中組合的生物膜和底層能夠與水、殘余固體以及存在的任何懸浮生長物一起移動到生物反應器中、之內和之外。生物膜底層本質上是顆粒物并且包括諸如粉末狀木質纖維素材料、砂子、不可生物降解的細菌材料、以及由例如聚苯乙烯或高密度聚乙烯形成的合成顆粒物等這樣的材料。
如本文所用，術語“液-固分離裝置”意指為從液體諸如水中基本上分離未溶解的、或懸浮的固體所采用的任何裝置。這樣的裝置包括，但不限于，膜過濾裝置、澄清(或沉降)池裝置、顆粒介質過濾裝置、溶氣浮選裝置、混凝澄清(或沉降)裝置、離心機等?！耙?固分離裝置法”是由所選擇的液-固分離裝置執(zhí)行的分離方法。
如本文所用，術語“固-固分離裝置”意指基于下面的因素為從液體或污泥物流中的其他未溶解的、或懸浮的固體基本上分離可流動生物膜所采用的任何裝置，所述因素包括但不限于，向心力、流體阻力(拖拽力)、沉降速度以及顆粒特征諸如大小、形狀和密度。這樣的裝置包括，但不限于，水力旋流器、斜板沉降器(lamellaplatesettlers)、篩網、篩子、角錐沉淀池(spitzkasten)(基于尺寸順序地分離粒子的一系列角錐)、雙錐選粒機、淘析器(立柱式)、鼓泡(發(fā)泡)室、和浮選室。在一些實施方案中，固-固分離裝置包括兩個以上這樣的裝置，其中所述裝置是相同的或不同的；例如，串聯(lián)配置的4個水力旋流器，或與鼓泡室耦聯(lián)的浮選室，等等?！肮?固分離裝置法”是由所選擇的固-固分離裝置所執(zhí)行的分離方法。
如本文所用，術語“污泥”意指懸浮在生物反應器流出物流中的壓緊的有機和無機顆粒狀物質或使用液-固或固-固分離裝置從其分離的壓緊的有機和無機顆粒物質。所述顆粒狀物質含有懸浮生長物和其他顆粒物。在一些實施方案中，污泥含有可流動生物膜。典型地，污泥被在液-固分離裝置中執(zhí)行的分離過程壓緊，在所述分離過程中懸浮生長物和其他顆粒狀物質從生物反應器流出物中分離。在一些實施方案中，一部分污泥作為進入生物反應器的流入物返回至生物反應器。在這樣的實施方案中，這部分污泥被稱作“回流活性污泥”或ras。為了在生物反應器中維持穩(wěn)定的懸浮生長塊(典型地使用穩(wěn)定的懸浮固體濃度來驗證)，一部分污泥典型地以與細菌生長的速率相當?shù)乃俾驶蚴章时惶幹谩？梢詫⒈惶幹玫奈勰嘣诒惶幹弥敖邮苓M一步的一種或多種處理諸如增稠、消化和/或脫水。污泥增稠裝置、消化裝置、脫水裝置和有時其他技術總稱為固體管理設施。污泥的廢棄部分被稱作“廢活性污泥”或was。
如本文所用，術語“廢固體”意指含有顆粒狀物質(例如，脫落的生物膜碎片)的物流，該物流直接從生物反應器流出，不具有在液-固分離裝置法中移除的顆粒狀物質，或其是從液-固分離裝置法流出的壓緊固體?！皬U固體”是不借助于回流活性污泥物流來積聚懸浮生長物的系統(tǒng)所特有的。在一些實施方案中，使廢固體接受進一步的一種或多種處理，然后進行處置。
如本文所用，術語“生物反應器流入物”意指流進生物反應器的其中存在有一種或多種污染物(換句話說，排放污染物)的水。生物反應器流入物的來源包括，但不限于，再生水、飲用水、雨水、工業(yè)廢水和城市廢水。
如本文所用，術語“生物反應器流出物”意指從生物反應器流出的已經不含有在液-固分離裝置法中移除的顆粒狀物質的水。構成生物反應器流出物流的水具有生物反應器流入物流中被細菌誘導的生化轉化過程所氧化或還原的所有或部分污染物，所述生化轉化過程由生物反應器中的一組特定環(huán)境條件(例如，溫度、ph、溶解氧濃度和懸浮固體濃度)所引起。細菌作為可流動生物膜和任選的懸浮生長物存在。
如本文所用，術語“二級流出物”意指大部分固體從中移除的生物反應器流出物，其中所述固體通過液-固分離裝置諸如沉淀池與液體分離。
如本文所用，術語“底流”意指從液-固分離裝置法流出的壓緊的懸浮固體，或污泥。在一些實施方案中，底流速率是生物反應器流出物流速減去二級流出物流速。在一些實施方案中，底流包含可流動生物膜。
如本文所用，術語“經分離的可流動生物膜”意指通過固-固分離裝置法與生物反應器流出物中的一種或多種其他固體分離的可流動生物膜。
如本文所用，術語“生物反應器排出物”意指從生物反應器直接提取固體材料(包括懸浮生長物、可流動生物膜、殘余固體和其他顆粒狀材料)用于廢棄而不是從液-固分離裝置底流經由廢活性污泥或was提取固體材料用于廢棄。取決于處理目標和廢水特征，內部排出物可以從生物反應器中的任何點提取，或如果生物反應器是分區(qū)的則從任何區(qū)帶提取。
如本文所用，術語“內部再循環(huán)”意指從特定位置(或分區(qū)生物反應器中的特定區(qū)帶)提取懸浮固體(包括懸浮生長物、可流動生物膜、殘余固體、和其他顆粒狀材料)，以及將這些懸浮的固體傳送到生物反應器內部的另一位置(或分區(qū)生物反應器中的特定區(qū)帶)。
如本文所用，術語“需氧的”意指僅在氧的存在下是有生命的、有活性或存在的。
如本文所用，術語“缺氧的”意指僅在缺少氧但基本上存在硝酸鹽-氮和/或亞硝酸鹽-氮的情況下是有生命的、有活性或存在的。
如本文所用，術語“厭氧的”意指僅在缺少氧、硝酸鹽-氮和亞硝酸鹽-氮的情況下是有生命的、有活性的或存在的。
如本文所用，術語“隔板”或“分區(qū)的”涉及生物反應器并且是指分成兩個或更多個區(qū)帶的生物反應器。區(qū)帶被定義為生物反應器內具有與另一區(qū)帶不同的條件的區(qū)域，其中所述條件選自需氧、缺氧和厭氧條件。特定的生物反應器環(huán)境條件不限于是需氧的、缺氧的或厭氧的。在一些生物反應器區(qū)帶中，環(huán)境條件在兩種或多種不同的環(huán)境條件(例如，環(huán)境條件在預定的時期內是需氧的直至氣流被終止，這導致環(huán)境成為厭氧的，直至氣流被重新接入)之間周期地交替。在一些實施方案中，區(qū)帶被物理分隔，例如，通過一個或多個隔板或隔壁。隔板包括堰墻、潛堰墻、幕布、或其他物理分隔裝置。在一些實施方案中，一個或多個隔板被放置在平行于生物反應器中污水流動的方向的位置，從而形成平行的生物反應器。在其他實施方案中，一個或多個隔板被放置在垂直于生物反應器中廢水流動的方向的位置，從而形成串聯(lián)的生物反應器。在其他實施方案中，區(qū)帶僅通過流來分隔，例如通過在生物反應器的上游部分不添加氧，在生物反應器的下游部分中添加氧。當下面提到分區(qū)生物反應器時包括這些分區(qū)的實施方案中的任一個，除非另外指明。本文所述的任何生物反應器可以是分區(qū)的生物反應器，無論其是否在特定的實施方案中已經被指明為是這樣的生物反應器。就其他分區(qū)方案而言，特定的分區(qū)方案的代表性實例不限制實施方案，除非另外指明。
如本文所用，修飾在描述本公開的實施方案中所采用的例如濃度、體積、加工時間、收率、流速、壓力和類似數(shù)值的術語“大約”是指可以例如由于如下方面所發(fā)生的數(shù)量的變化：用于制備化合物、組合物、濃縮物或使用配方的典型測量和處置步驟；由于這些步驟中的疏忽大意；通過用來執(zhí)行所述方法的起始物料或成分的制造、來源或純度的差異；和類似近似的考慮因素。術語“大約”還涵蓋由于具有特定初始濃度或混合物的材料的老化所引起不同的量，以及由于混合或加工具有特定初始濃度或混合物的材料所引起不同的量。在被術語“大約”修飾時，后附的權利要求包括這些量的等效形式。
如本文所用，在描述本公開的實施方案中采用的修飾例如，特性、可測量的量、方法、位置、值或范圍的詞“基本上”是指不以抵消預期的特性、量、方法、位置、值或范圍的方式影響整體的其所述特性、量、方法、位置、值或范圍的變化。當被術語“基本上”修飾時，后附的權利要求包括這些量、方法、位置、值或范圍的等效形式。
處理系統(tǒng)
我們在此報告了用于處理污水的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)至少包括生物反應器、可流動生物膜和固-固分離裝置。在一些實施方案中，所述系統(tǒng)進一步包括液-固分離裝置。在一些實施方案中，生物反應器支持單一條件(即，需氧、缺氧或厭氧)。在其他實施方案中，生物反應器被分區(qū)為包括兩種或更多種環(huán)境條件，包括需氧狀態(tài)、缺氧狀態(tài)和/或厭氧狀態(tài)。在一些實施方案中，固-固分離裝置適于接納直接來自生物反應器的輸出。在其中生物反應器還包括液-固分離裝置的一些實施方案中，生物反應器附接到液-固分離裝置并且固-固分離裝置適于接納來自液-固分離裝置的輸出。
在每個實施方案中，由固-固分離裝置接納的流包含可流動生物膜。所述可流動生物膜被用來通過生物反應器循環(huán)，其中所述固-固分離裝置適于將可流動生物膜與一種或多種其他的流組分分離，并且將可流動生物膜導向到生物反應器。在采用液-固分離裝置的情況下，生物反應器、液-固分離裝置和固-固分離裝置有利地以各種配置方式布置。
生物反應器流出物、液-固分離裝置底流和生物反應器排出物含有可流動生物膜。二級流出物基本上與廢水處理系統(tǒng)中存在的所有固體分離。各個分離的組分、其部分，組合的組分，或其部分返回至生物反應器流入物或直接至生物反應器用于處理污染的流入物流。剩余的組分、其部分，組合的組分、或其部分被分離并且接受進一步處理和/或使用常規(guī)技術的廢物處置過程。
我們在此進一步報告了一種用于從水中去除污染物的處理系統(tǒng)，所述水包括但不限于，再生水、飲用水、雨水、工業(yè)廢水和城市廢水。處理系統(tǒng)包括位于單級生物反應器、分區(qū)生物反應器或串聯(lián)定位的兩個或更多個單級或分區(qū)生物反應器內的可流動生物膜。在各個實施方案中，單級生物反應器具有單一環(huán)境條件(例如，需氧的、缺氧的或厭氧的)。在其他實施方案中，單級生物反應器具有通過在需氧條件、缺氧條件或厭氧條件之間交替而從一個環(huán)境條件改變到另一個環(huán)境條件的交替條件(例如，環(huán)境條件在預定操作時期內是需氧的直至氣流被終止，導致環(huán)境條件成為厭氧的，直至氣流被重新接入)。還在其他實施方案中，生物反應器是分區(qū)的；即，生物反應器具有一個或多個環(huán)境條件，它們是需氧的、缺氧的或厭氧的。還在其他實施方案中，處理系統(tǒng)包括串聯(lián)布置的多個生物反應器。
生物反應器流入物流被排放污染物污染。所述排放污染物包括，但不限于，下列中的一種或多種：顆粒狀有機物質、溶解的有機物質、含氮化合物、和含磷化合物。在一些實施方案中，對于需氧生化轉化過程所需要的溶解氧通過將壓縮空氣通過大孔口或多孔材料諸如微氣泡擴散器中的那些釋放而被加料到生物反應器中。在一個這樣的實施方案中，已知為吹風機的離心式壓縮機(在低壓下工作)壓縮通過管網被傳送到微孔擴散器或類似裝置的空氣。在氣體為空氣的情況下，微孔擴散器釋放小直徑的氣泡。由此，空氣提供充足的溶解氧以滿足需氧生物反應器或分區(qū)生物反應器的需氧區(qū)帶中的工藝要求，并且通過流到生物反應器中的空氣所施加的能量進一步提供了充分的混合并且防止生物反應器內容物的沉降。在使用期間，至生物反應器的污染流入物流被處理，以使得生物反應器流出物流包含經處理的水、可流動生物膜、和其他溶解的和顆粒狀的物質。在一些實施方案中，生物反應器流出物流包括懸浮生長物。
第一組實施方案針對處理系統(tǒng)。在所述第一組實施方案中，固-固分離裝置適于接納全部生物反應器流出物流。在各個實施方案中采用各種工藝機械、控制和監(jiān)控設備，以根據(jù)技術人員充分理解的加工原理來控制通往固-固分離裝置的生物反應器流出物流。在此第一組實施方案中，通過固-固分離裝置將可流動生物膜與剩余的顆粒狀物質分開。分離的可流動生物膜被引導到生物反應器流入物，或分區(qū)生物反應器的預定區(qū)帶，例如通過泵的作用經過工藝管道。在流過固-固分離裝置后，生物反應器流出物被引導到液-固分離裝置中，例如通過泵的作用經過工藝管道。液-固分離裝置將二級流出物與底流分開。
在一些實施方案中，二級流出物從液-固分離裝置被引導到下游單元過程用于進一步處理或被引導到泵站用于傳輸。在一些實施方案中，底流被傳送到固體管理設施。
第二組實施方案針對另一處理系統(tǒng)。在第二組實施方案中，液-固分離裝置適于接納全部生物反應器流出物。在各個實施方案中采用各種工藝機械、控制和監(jiān)控設備，以根據(jù)技術人員充分理解的加工原理來提供和控制通往液-固分離裝置的生物反應器流出物的物流。液-固分離裝置將生物反應器流出物分成二級流出物和底流。底流除了其他固體以外還包含可流動生物膜。在一些實施方案中，二級流出物被引導到下游單元過程用于進一步處理或被引導到泵站用于傳輸。
在此第二組實施方案中的一些中，第一部分底流作為回流活性污泥(或ras)回流至生物反應器流入物。第一部分底流還含有一部分可流動生物膜。在各個實施方案中采用各種工藝機械、控制和監(jiān)控設備，以根據(jù)技術人員充分理解的加工原理來控制通往生物反應器的回流活性污泥。在這樣的實施方案中，固-固分離裝置適于接納第二部分底流并且將可流動生物膜與第二部分底流分開；經分離的生物膜返回至生物反應器，并且剩余的第二部分底流包含廢活性污泥。在各個實施方案中采用各種工藝機械、控制和監(jiān)控設備，以根據(jù)技術人員充分理解的加工原理來控制通往固-固分離裝置的所述第二部分底流，并且提供和控制經分離的可流動生物膜向生物反應器流入物的回流，或向分區(qū)生物反應器的預定區(qū)帶的回流。在一些實施方案中，was被傳送到固體管理設施。
備選地，在第二組實施方案中，經分離的可流動生物膜被引導至第二生物反應器，所述第二生物反應器進一步適于被供給以二級生物反應器流入物。在這樣的實施方案中，上面討論的生物反應器被稱作第一生物反應器。在一些實施方案中，二級生物反應器流入物與第一(初級)生物反應器流入物不同。在一些實施方案中，第二生物反應器中的環(huán)境條件與第一生物反應器(或第一分區(qū)生物反應器的一個或多個區(qū)帶中存在的條件)中存在的環(huán)境條件不同。作為第二組實施方案中的進一步備選方案，was被引導到第三生物反應器，所述第三生物反應器進一步適于被供給以三級生物反應器流入物。在一些實施方案中，三級生物反應器流入物與初級和二級生物反應器流入物流不同。在一些實施方案中，第三生物反應器中的環(huán)境條件與第一和第二生物反應器(或第一和/或第二分區(qū)生物反應器的一個或多個區(qū)帶中存在的條件)中存在的條件不同。
在一個說明性實例中，第二生物反應器適于接納二級生物反應器流入物，所述二級生物反應器流入物是第二廢水物流，當處理城市廢水時，其具有與初級生物反應器流入物流相比相對高的氨-氮(例如，1,000mgn/l)和正磷(例如，200mgp/l)濃度和低的容積流率。在這樣的實施方案中，第二生物反應器接受精確的溶解氧、ph和溫度控制以促進生物膜的發(fā)展，所述生物膜含有一個或多個氧化還原帶并且為一種或多種特異性細菌類型而選擇。例如，在一些實施方案中，需要不同的氧化還原帶在需氧生物膜帶中主要形成氨氧化細菌或aob，并在厭氧生物膜帶中主要形成厭氧的氨氧化細菌或anammox。二級生物反應器適于將可流動生物膜加料至第一生物反應器流入物，或第一分區(qū)生物反應器的預定區(qū)帶以促進第一生物反應器中的全程自養(yǎng)脫氨，或分區(qū)生物反應器的第一區(qū)帶。二級生物反應器應用的其他實例容易被專業(yè)技術人員所想到。一個說明性實例是特定微生物或一組微生物(如細菌)在第二生物反應器中的生長和積聚，其中第二生物反應器包括與第一生物反應器中的環(huán)境條件基本上不同的環(huán)境條件以便系統(tǒng)地(即，連續(xù)地或分批地)將可流動生物膜中的細菌作為對存在于第一生物反應器中的特定微生物或一組微生物的群(如細菌)的補充物加料。此過程是生物強化的一個實例，生物強化的定義是根據(jù)需要添加細菌培養(yǎng)物和必要的營養(yǎng)素以加快對污染物的生物降解速率并且恢復被耗竭的細菌群體或積聚過量的特定類型的微生物(如細菌)作為過量的供應。生物強化可在實施方案中用來增加微生物群體，或儲存可流動生物膜供應以便在可流動生物膜從第一生物反應器部分地、完全地損失的情況下用充足的可流動生物膜重新注入第一生物反應器，或同時用來增加微生物群體和儲存可流動生物膜供應。
第三組實施方案針對另一處理系統(tǒng)。在第三組實施方案中，生物反應器流出物被分成第一生物反應器流出物和第二生物反應器流出物。液-固分離裝置適于接納第一生物反應器流出物。在各個實施方案中均采用各種工藝機械、控制和監(jiān)控設備，以根據(jù)技術人員充分理解的加工原理來控制第一生物反應器流出物的物流通往液-固分離裝置的流動。液-固分離裝置將第一生物反應器流出物分離成二級流出物和底流。底流除了其他固體以外還包括可流動生物膜，其中一部分底流作為回流活性污泥或ras回流至生物反應器。在各個實施方案中均采用各種工藝機械、控制和監(jiān)控設備，以控制底流向生物反應器的回流。在一些實施方案中，二級流出物被引導到下游單元過程用于進一步處理或泵站用于傳輸。
固-固分離裝置適于接納第二生物反應器流出物，第二生物反應器流出物可以從生物反應器中的任何點被排出，或如果生物反應器被分區(qū)則從預定的區(qū)帶取出。第二生物反應器流出物取出點由污水質量和一個或多個處理目標來限定。在各個實施方案中均采用各種工藝機械、控制和監(jiān)控設備，以根據(jù)技術人員充分理解的加工原理來控制第二生物反應器流出物流至固-固分離裝置的流速。固-固分離裝置將可流動生物膜與第二生物反應器流出物中懸浮的其他固體分離。經分離的可流動生物膜被傳送至生物反應器流入物或分區(qū)生物反應器的預定區(qū)帶。剩余的第二生物反應器流出物包括廢活性污泥，或was，和其他顆粒狀物質。在各個實施方案中采用各種工藝機械、控制和監(jiān)控設備，以根據(jù)技術人員充分理解的加工原理來控制經分離的可流動生物膜至生物反應器的回流。在一些實施方案中，was在處置前被傳送至固體管理設施用于進一步處理。否則，was接受最終的處置。
第三實施方案設計允許分配第一和第二生物反應器流出物，以使得was的處置量相對于ras的量容易進行調整以維持生物反應器內恒量的懸浮生長物(換句話說，活性污泥)，同時使大部分的可流動生物膜始終地回流至生物反應器。
要理解在第三組實施方案中，第二生物反應器有利地在其一些實施方案中以與第二組實施方案中相同的方式采用。因此，在這樣的實施方案中，第二生物反應器被布置在固-固分離裝置和生物反應器之間，并且適于接納從其中分離的可流動生物膜，其中第二生物反應器進一步包括如在上面第二組實施方案中所述的二級生物反應器流入物。
第三組實施方案的一些處理系統(tǒng)進一步包括第二生物反應器，所述第二生物反應器被分成兩個或更多個區(qū)帶。分區(qū)的第二生物反應器的第一區(qū)接納二級生物反應器流入物和來自固-固分離裝置的經分離的可流動生物膜兩者。分區(qū)的第二生物反應器的第二區(qū)接納來自固-固分離裝置的was物流，包括懸浮生長物和其他顆粒狀物質。以此方式，來自was的懸浮生長物被調整以促進特異性細菌，例如氨氧化細菌(或aob)的生長。在一些實施方案中，不是單個分區(qū)的生物反應器，第三組實施方案包括兩個或更多個附加的串聯(lián)布置的生物反應器。在一些實施方案中，分區(qū)的第二生物反應器的第二區(qū)中的細菌接受特異性環(huán)境條件，所述特異性環(huán)境條件使所述細菌釋放其內部存儲產物，諸如磷。因此，具有兩個或更多個區(qū)帶的分區(qū)的第二生物反應器被布置在固-固分離裝置和第一生物反應器之間，并且適于第一區(qū)用于接納經分離的可流動生物膜和適于第二區(qū)用于接納was，或從其中分離的懸浮生長物和其他顆粒狀物質。
本文所述的處理系統(tǒng)包括在本文所述的每個實施方案中一起工作的至少三種組件：生物反應器、可流動生物膜和固-固分離裝置。生物反應器和固-固分離裝置直接或間接連接，并且可流動生物膜在生物反應器和固-固分離裝置之間行進，其中使可流動生物膜反復地與生物反應器流出物或底流分離，并且使其回流到生物反應器。在一些實施方案中，兩個或更多個這樣的使用周期通過可流動生物膜來實現(xiàn)。例如，通過處理系統(tǒng)內的生物膜來實現(xiàn)約2-1,000,000,000個使用周期，或約10,000-100,000,000個周期，或約100,000-10,000,000個周期，或約1,000,000-10,000,000個使用周期。
在一些實施方案中，本文所述的處理系統(tǒng)在分批進料/排出型系統(tǒng)中使用；即，作為分批處理系統(tǒng)。要理解的是，采用可流動生物膜組分結合固-固分離裝置分離可流動生物膜并且從生物反應器廢固體流回收可流動生物膜的能力的益處對于用于處理污水的分批進料/排出過程也是有用的。然而，由于在連續(xù)處理系統(tǒng)中采用了大量的變化形式以及這樣的系統(tǒng)在多種環(huán)境中的效用，本文詳細描述了這樣的連續(xù)處理系統(tǒng)。
在本文所述的處理系統(tǒng)中采用的固-固分離裝置是在粒子分離中采用的常規(guī)固-固分離裝置，所述粒子與被進料到固-固分離裝置的物流或固-固分離裝置流入物中懸浮的其他顆粒狀物質相比具有相對窄范圍的特定屬性。在一些實施方案中，固-固分離裝置是水力旋流器，專業(yè)技術人員將理解水力旋流器的尺寸由待分離的固體的類型和量，特別是它們之間的密度差異、由于由被處理污水產生的固體類型所引起的粒徑差異和諸如選擇為可流動生物膜底層的粒度等的屬性決定。當采用不同類型的固-固分離裝置時，本領域技術人員容易想到其他實例。
在本文所述的處理系統(tǒng)中有用的可流動生物膜采用在一定的尺寸、化學性質和密度范圍內的粒子。粒子中所采用的材料-具體地，在粒子表面處所采用的材料(其是最有用的)-具有下面的一種或多種性質：可耐受生物可降解條件；在0-14的ph值范圍內是耐ph的；對預期的水污染物有耐化學性；和耐磨性。有用的粒度不特別地受限制；在一些實施方案中，粒度范圍為最大尺寸約500nm-5mm，或最大尺寸約1μm-3mm，或最大尺寸約2μm-2mm，或最大尺寸約5μm-1mm。較小的粒度為生物膜生長提供較高的表面積，但在覆蓋底層的生物膜形成之前和之后兩種情況下較難分離。在一些實施方案中，粒子基本上是球形的，而在其他實施方案中粒子是長方形的、纖維狀的、不規(guī)則形狀的、或任何其他形狀，而沒有任何限制。在一些實施方案中，縱橫比大于約25∶1，例如約50∶1-1,000,000∶1，或約100∶1-100,000∶1的纖維狀顆粒物不太有用，原因在于難以使用固-固分離裝置來分離這樣的顆粒物。
在一些實施方案中，粒子由熱塑性或熱固性合成聚合物形成。有用的聚合材料包括聚酰胺、聚酯、聚氨酯、聚烯烴、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚鹵代乙烯聚合物、聚偏二鹵代乙烯聚合物，和類似物，以及共聚物、合金、接枝或嵌段共聚物，及其共混物。在一些實施方案中，粒子由天然存在的聚合物諸如纖維素、木質纖維素和類似物或其與合成聚合物的接枝共聚物或本文列舉的共聚物形成。還在其他實施方案中，粒子是砂子，或由玻璃或陶瓷材料諸如石英玻璃、沸石、二氧化鈦、硼硅酸鹽等形成。還在其他實施方案中，粒子由金屬或其共混物或合金諸如鈦、不銹鋼和類似物以及聚合物或玻璃包覆的金屬形成。還在其他實施方案中，粒子由碳諸如炭黑或活性炭形成，或包含碳，諸如炭黑或活性炭。還在其他實施方案中，粒子是生物副產物，所述生物副產物是不溶的并且通常在污水中是不可降解的(即，顆粒)。
在一些實施方案中，粒子的密度進一步由使用者選擇為大于或小于對象液體(例如，水)的密度，以促進液體-粒子和/或粒子-粒子分離。純水在4℃的密度為1.000g/cm3，而鈦的密度為4.506g/cm3；二氧化硅的密度為約2.65g/cm3；硬質聚氯乙烯的密度為約1.30-1.45g/cm3；聚氨酯的密度范圍為約1.01-1.20g/cm3，取決于具體結構；聚苯乙烯的密度為約0.96-1.04g/em3；生物顆粒的密度為約1.00-1.05g/l；洋麻纖維的密度為約0.91-1.13g/cm3。此外，通過改變粒子本身的結構改變一些材料的固有密度。例如，在其中粒子由合成聚合物、金屬或玻璃形成的一些實施方案中，粒子合適地形成為泡沫粒子。泡沫粒子的特征為中空的內部。泡沫內部(空氣)體積與殼厚度的比率與殼材料的固有密度決定了泡沫粒子的密度。甚至在采用高密度材料，諸如石英玻璃作為殼材料的情況下，容易形成密度基本上小于1.00g/cm3的泡沫顆粒物。例如，maplewood，mn的
在一些實施方案中，可流動生物膜之間的密度差異、液體物流和剩余的未溶解的或懸浮的固體(或顆粒物)是固-固分離的基礎。在這樣的實施方案中，其中所述可流動生物膜密度小于攜帶它的液體物流的密度，固-固分離裝置將以其中可流動生物膜將隨著頂流(或頂部部分)離開固-固分離裝置的方式分離可流動生物膜。在可流動生物膜的密度大于攜帶它的液體物流的密度的情況下，固-固分離裝置將以其中可流動生物膜將隨著底流(或底部部分)離開固-固分離裝置的方式分離可流動生物膜。在每種情況下選擇顆粒物從而在所選的點處離開固-固分離裝置并結合下面給出的各個實施方案進入所選的流動物流；其變化方式是技術人員所理解的。
在一些實施方案中，在本文所述的處理系統(tǒng)中有用的可流動生物膜采用或利用具有促進將流入物污染物吸收到生物膜底層的表面上的特性的底層或載體。例如，在一個實施方案中，生物膜底層具有凈負電荷。這樣的生物膜底層利用凈正電荷吸收污染物，諸如氨。在未曝氣階段期間，生物膜底層主動地去除(吸收)凈正電荷污染物，諸如氨，因為在未曝氣條件下，生物膜中的硝化細菌(nitirifiers)，例如，aob是無活性的。然后，在需氧條件期間，凈正電荷污染物諸如氨直接被aob代謝。有利地，這減少或避免對在生物膜表面外部的液相中生物膜所施加的質量轉移限制。
在一些實施方案中，上述的生物膜底層暴露于不同的促進生物攝取被吸收的流入物污染物的環(huán)境條件。所述環(huán)境條件包括建立需氧條件、缺氧條件、或厭氧條件中的一種條件，或需氧條件、缺氧條件和厭氧條件中的多于一種條件。例如，在一個實施方案中，在厭氧階段期間，流入物污染物諸如氨，被吸收到生物膜底層上。生物膜暴露于其中可從液相獲得亞硝酸鹽的環(huán)境條件，諸如在缺氧區(qū)帶或有氧區(qū)帶中。這樣的條件促進annamox細菌的生長，因為該細菌代謝被吸收的污染物(例如，氨)和來自液相或來自生物膜內部的aob層的亞硝酸鹽。
處理方法
第四組實施方案針對處理污水的方法。在第四組實施方案中，處理污水的方法包括將可流動生物膜添加到生物反應器；在生物反應器中建立適合于可流動生物膜中的微生物(如細菌)生物轉化一種或多種污染物的條件；將連續(xù)流動的生物反應器流入物添加到生物反應器以產生生物反應器出物，所述生物反應器流出物包含可流動生物膜、被代謝的污染物和經處理的水；從生物反應器流出物中分離至少一部分可流動生物膜；以及使經分離的可流動生物膜回流到生物反應器。分離通過固-固分離裝置實現(xiàn)。在一些實施方案中，分離包括旋流分離。
在一些實施方案中，所述方法進一步包括向生物反應器添加懸浮生長物。在一些實施方案中，所述方法包括在分區(qū)生物反應器或串聯(lián)的兩個或更多個單級或分區(qū)生物反應器內部建立需氧條件、缺氧條件或厭氧條件中的一種條件，或需氧條件、缺氧條件和厭氧條件中的多于一種的條件。在一些實施方案中，所述方法進一步包括充分地攪拌生物反應器內容物以防止生物反應器內部固體的沉降或漂浮。
在一些實施方案中，在從剩余的生物反應器流出物中分離可流動生物膜后，所述方法進一步包括分離剩余的生物反應器流出物以形成二級流出物和底流。在其他實施方案中，所述方法進一步包括在分離可流動生物膜之前分離生物反應器流出物以形成二級流出物和底流。在一些這樣的實施方案中，所述方法包括將底流分離成第一底流部分和第二底流部分，使第一底流部分回流至生物反應器，將第二底流部分分離成可流動生物膜部分和剩余的固體部分，并使經分離的可流動生物膜部分回流至生物反應器。因此，在這樣的實施方案中，底流被分隔成兩段，回流活性污泥和廢活性污泥?；亓骰钚晕勰啾粋魉椭辽锓磻髁魅胛铩U活性污泥被傳送至固-固分離裝置，其中將至少一部分可流動生物膜與被標注為廢活性污泥的底流段中的其他顆粒狀物質分離，而不是與生物反應器流出物分離。經分離的可流動生物膜回流至生物反應器。
在一些實施方案中，所述方法包括將生物反應器流出物分成第一生物反應器流出物和第二生物反應器流出物，從第一生物反應器流出物分離至少一部分可流動生物膜，并使所分離的可流動生物膜回流至生物反應器，在液-固分離裝置法中將第二生物反應器流出物分離成二級流出物和底流，并使所述底流作為回流活性污泥回流至生物反應器。
在第四組實施方案中的任一個中，生物反應器是第一生物反應器，生物反應器流入物是第一生物反應器流入物，并且所述方法進一步包括在使所分離的生物膜回流至第一生物反應器之前，使所分離的可流動生物膜通過第二生物反應器，而且其中將二級生物反應器流入物添加到第二生物反應器，并且其中第二生物反應器中的條件與第一生物反應器中的條件不同。
附圖的詳細說明
圖1示出了處理系統(tǒng)100，其包括具有可流動生物膜120的生物反應器110，固-固分離裝置130和液-固分離裝置140。生物反應器110包括擴散器112、進口114和出口116。生物反應器流入物經進口114進入生物反應器110，在其中經歷需氧條件，原因在于通過擴散器112流動的空氣所產生的溶解氧?？闪鲃由锬?20在生物反應器110中均勻地分布。當生物反應器流入物在大體上從進口114朝向出口116的方向上流過生物反應器110時，存在于生物反應器流入物中的一種或多種污染物通過生化轉化過程，利用流過擴散器112、生物反應器流入物中的溶解的顆粒狀污染物和可流動生物膜120的空氣中可用的溶解氧的綜合作用，被轉化成生物質和其他反應副產物。當流入物到達出口116時，其變成生物反應器流出物。生物反應器流出物至少包含由生化轉化過程產生的顆粒狀物質，其他溶解的顆粒狀材料，經處理的水和可流動生物膜；由生化轉化產生的固體物質包括脫落的生物膜碎片，和在脫落的生物膜碎片中結合的并且在流出物流中懸浮的有機和無機顆粒狀材料。
生物反應器流出物被發(fā)送到固-固分離裝置130。在此實施方案中，固-固分離裝置130是水力旋流器；然而，本領域技術人員將理解的是，其他固-固分離裝置在本文的各種實施方案中同樣是有用的且沒有限制的。固-固分離裝置130具有第一出口132，從而引導經分離的可流動生物膜通過再引入進口134進入生物反應器110；和引導通往液-固分離裝置進口138的第二出口136。固-固分離裝置130的作用提供離的物流的輸出，所述分離物流包括第一出口132物流和第二出口136物流。第一出口132物流包括可流動生物膜120和與生物反應器流出物的剩余部分基本上分開的一部分經處理的水；第一出口132物流包括經由再引入進口134至生物反應器進口114返回至生物反應器110的可流動生物膜120。來自第二出口136的物流通過液-固分離裝置進口138行進到液-固分離裝置140。在顯示的具體實施方案中，液-固分離裝置140是沉淀池(或二級澄清池)；然而，要理解的是，在本文的各個實施方案中不受限制地采用其他液-固分離裝置。液-固分離裝置140包括堰142、二級流出物出口144和底流出口146。固-固分離裝置第二出口136物流進入液-固分離裝置140，在此重力作用于該固體物質使固體朝向液-固分離裝置140的底部沉降，形成已知為底流的壓緊固體，于是底流在液-固分離裝置出口146處離開液-固分離裝置140。生物反應器流出物通過固-固分離裝置出口136的連續(xù)流使二級流出物越過堰142并離開二級流出物出口144。離開出口144和146的二級流出物被分離用于丟棄處置或采用常規(guī)技術的后續(xù)處理。
圖2示出處理系統(tǒng)101，其類似于處理系統(tǒng)100，不同之處在于處理系統(tǒng)101被分成兩個區(qū)帶。第一區(qū)帶是缺氧區(qū)115，第二區(qū)是有氧區(qū)118。缺氧區(qū)115和有氧區(qū)118被分隔壁117分開。缺氧區(qū)115包括攪拌器119，并且其特征是缺少擴散器112。攪拌器119防止可流動生物膜120的結塊和沉降/漂浮，保持缺氧區(qū)115內的大表面積且保證通過處理系統(tǒng)至生物反應器流出物出口116的連續(xù)流動。生物反應器流入物經進口114進入生物反應器110，在此其經由通過擴散器112流入有氧區(qū)118的空氣接受需氧條件?？闪鲃由锬?20在生物反應器110中均勻地分布。當生物反應器流入物在大體上從生物反應器流入物進口114朝向生物反應器流出物出口116的方向上流過生物反應器110時，存在于生物反應器流入物中的一種或多種污染物通過生化轉化過程，利用缺氧環(huán)境，流過有氧帶118中的擴散器112、可流動生物膜120和內部再循環(huán)物流113的空氣中可用的氧的綜合作用，被轉化成生物質和其他反應副產物。內部再循環(huán)物流113傳送載有反應副產物的水，否則所述反應副產物在生物反應器流入物中是不可利用的；由此，這些反應副產物，例如，硝酸鹽/亞硝酸鹽-氮(noχ-n)，與生物反應器流入物中的有機物質反應以從污水中去除氧化的含氮化合物。當包含可流動生物膜120的生物反應器流入物到達分隔壁117時，其在分隔壁117的上方流入有氧區(qū)118中。當流入物繼續(xù)朝向生物反應器流出物出口116流動時，生物反應器流入物通過在可流動生物膜120中在需氧條件下生長的細菌的作用進一步接受生化轉化過程。
圖3示出了處理系統(tǒng)200，其包括生物反應器210、液-固分離裝置240和固-固分離裝置230。生物反應器210包括擴散器212、生物反應器流入物進口214和生物反應器流出物出口216。生物反應器流入物經由生物反應器流入物進口214進入生物反應器210，在此其通過流過擴散器212的空氣經受需氧條件。可流動生物膜220和懸浮生長物218在整個生物反應器210中基本上均勻地分布。當生物反應器流入物在大體上從生物反應器流入物進口214朝向生物反應器流出物出口216的方向上流過生物反應器210時，存在于生物反應器流入物中的一種或多種污染物通過生化轉化過程，利用流過擴散器212、懸浮生長物218和可流動生物膜220的空氣中可用的溶解氧的綜合作用，被轉化成生物質和其他反應副產物。當生物反應器流入物到達生物反應器流出物出口216時，其變成生物反應器流出物。離開生物反應器流出物出口216的生物反應器流出物至少包括由生化轉化產生的固體物質、其他溶解的顆粒狀材料、經處理的水、懸浮生長物218和可流動生物膜220。由生化轉化產生的固體物質包括脫落的生物膜碎片，懸浮生長物，流出物流中懸浮的有機和無機顆粒狀材料，以及在脫落的生物膜碎片和懸浮生長物中結合的有機和無機顆粒狀材料。
生物反應器流出物離開生物反應器流出物出口216并進入液-固分離裝置240。在此實施方案中，液-固分離裝置240是沉淀池；然而，專業(yè)技術人員要理解的是，其他分離裝置在本文中的各種實施方案中同樣是有用的且沒有限制。在液-固分離裝置240內部，重力導致脫落的生物膜碎片、懸浮生長物218和可流動生物膜220朝向液-固分離裝置240的底部沉降。壓緊的顆粒狀物質變成底流，所述底流通過液-固分離裝置出口246離開液-固分離裝置240。生物反應器流出物通過生物反應器流出物出口216的連續(xù)流使二級流出物越過堰242且離開二級流出物出口244。二級流出物出口244被分離用于丟棄或采用常規(guī)技術的其他最終處理。
液-固分離底流出口246被分成兩個物流。第一底流物流是回流活性污泥，其通過回流活性污泥進口248被引導至生物反應器。第二底流物流進入固-固分離裝置230。在此實施方案中，固-固分離裝置230是水力旋流器；然而，專業(yè)技術人員要理解的是，其他固-固分離裝置在本文中的各種實施方案中同樣是有用的且沒有限制。固-固分離裝置230具有第一出口232，其允許廢活性污泥被處置或被引導至采用常規(guī)技術的其他最終處理，如輸出物流238所表示。固-固分離裝置230還具有引導至再引入進口235的第二出口236，其使經分離的可流動生物膜返回至生物反應器210。固-固分離裝置230對來自底流出口246的底流物流的作用基于待從懸浮在正通過液-固分離裝置出口246離開液-固分離裝置240的底流中的懸浮生長物218和其他顆粒狀物質分離的可流動生物膜220的目標密度和尺寸將所述物流分成第一出口232物流和第二出口236物流。固-固分離裝置第二出口236物流含有可流動生物膜220和一部分基本上與底流的剩余部分分離的經處理的水；含有可流動生物膜220的固-固分離裝置第二出口236物流經由再引入進口235返回至生物反應器210。流過固-固分離裝置第一出口232物流的廢活性污泥被分離用于丟棄或采用常規(guī)技術的其他最終處理。
要理解的是，離開液-固分離裝置出口246的底流被引導通過回流活性污泥進口248返回至生物反應器210中的量被設定為保持預定的容積流率，但底流和回流活性污泥的體積流量的差異基于從系統(tǒng)排出的廢活性污泥的量來選擇。
在一些實施方案中，圖3的生物反應器被分隔成兩個或更多個區(qū)帶。另外，在一些實施方案中，生物反應器作為連續(xù)流攪拌釜反應器，或其串聯(lián)起作用。另外，在一些實施方案中，生物反應器作為活塞流反應器，或其串聯(lián)起作用。另外，在一些實施方案中，生物反應器作為分批處理反應器，或其串聯(lián)起作用。另外，在一些實施方案中，生物反應器經受生物反應器(或生物反應器區(qū))內部的缺氧或厭氧條件代替需氧條件。需氧生物反應器接納通過錨定在釜底部的擴散器的進氣。流過這些擴散器的空氣提供了為滿足工藝需要并且均勻地將內容物分布整個生物反應器體相液體(bulk-liquid)體積所需的溶解氧。厭氧和缺氧生物反應器需要攪拌器諸如推進器、葉輪等從而均勻地將內容物分布遍及生物反應器體相液體體積，而不用引入溶解氧，溶解氧會嚴重地抑制要求缺氧或厭氧環(huán)境的生化轉化過程。
圖4示出了處理系統(tǒng)300，其包括生物反應器310、液-固分離裝置340和固-固分離裝置330。生物反應器310包括擴散器312、生物反應器流入物進口314、第一生物反應器流出物出口316和第二生物反應器流出物出口317。生物反應器流入物經由生物反應器流入物進口314進入生物反應器310，在此其經由擴散器112經受需氧條件?？闪鲃由锬?20和懸浮生長物318基本上均勻地分布遍及生物反應器310中的體相液體中。當生物反應器流入物在基本上從生物反應器流入物進口314朝向第一生物反應器流出物出口316的方向上流過生物反應器310時，生物反應器流入物中的污染物和常量營養(yǎng)素在由流過擴散器312、可流動生物膜320和懸浮生長物318的空氣所提供的溶解氧的綜合作用下被生物轉化。當生物反應器流入物到達生物反應器流出物出口316時，其變成生物反應器流出物。離開生物反應器流出物出口316和317的生物反應器流出物至少包括由在生物反應器310中發(fā)生的生化轉化過程所產生的顆粒狀物質，其他溶解的顆粒狀材料、經處理的水、懸浮生長物318和可流動生物膜320；由在生物反應器310中發(fā)生的生化轉化過程產生的顆粒狀物質包括脫落的生物膜碎片、懸浮生長物318以及在生物反應器流出物316，317中懸浮的和在脫落的生物膜碎片和懸浮生長物中結合的有機和無機顆粒狀材料。
生物反應器流出物的第一部分離開第一生物反應器流出物出口316并進入液-固分離裝置340。此外，所示的液-固分離裝置340是沉淀池(或二級澄清器)，但用于液-固分離的其他裝置也適合使用，而沒有限制。在液-固分離裝置340內部，重力使第一部分生物反應器流出物分離成二級流出物和底流，其中底流至少包括懸浮生長物318和可流動生物膜320。底流通過液-固分離裝置出口346離開液-固分離裝置340并經由生物反應器流入物進口314返回至生物反應器310。來自第一生物反應器流出物出口316的生物反應器流出物流入液-固分離裝置340，使二級流出物越過堰342并經由二級流出物出口344離開。離開二級流出物出口344的二級流出物被分離用于丟棄或其他采用常規(guī)技術的最終處理。
生物反應器流出物的第二部分離開第二生物反應器流出物出口317并進入固-固分離裝置330。此外，在此實施方案中，固-固分離裝置330是水力旋流器；然而，專業(yè)技術人員將理解其他固-固分離裝置在本文中的各種實施方案中同樣是有用的且沒有限制。基于諸如污水質量和處理目標等的因素選擇在生物反應器中第二生物反應器流出物出口317所定位的點。在一些實施方案中，生物反應器是分區(qū)的，諸如上述實施方案中那樣，并且第二生物反應器流出物出口317基于分區(qū)的性質、污水質量和處理目標被定位在預定區(qū)帶中。固-固分離裝置330具有第一出口332和第二出口336。固-固分離裝置330的作用提供包括固-固分離裝置輸出的第一出口332，所述固-固分離裝置輸出包括大部分懸浮生長物和其他顆粒狀物質，和包括固-固分離裝置輸出的第二出口336，所述固-固分離裝置輸出包括大部分經分離的可流動生物膜320?？闪鲃由锬?20從固-固分離裝置330在第二出口336處被分配并且經由再引入進口335返回至生物反應器310。基于諸如污水質量和處理目標，選擇再引入進口335在生物反應器中定位的點。在一些實施方案中，生物反應器是分區(qū)的，比如上述實施方案中那樣，并且再引入進口335基于分區(qū)的性質、污水質量和處理目標被定位在預定區(qū)帶中。來自生物反應器流出物的第二部分的剩余材料從固-固分離裝置330在第一出口332處被分配并被分離用于丟棄或其他采用常規(guī)技術的最終處理。
在一些實施方案中，生物反應器流出物出口316和317組合成被隔斷的單一出口，其中液流在進入固-固分離裝置330和液-固分離裝置340的分隔路徑之間進行分配以便控制再循環(huán)的分離固體相對于被處置固體的量。在這種情形和雙出口情形兩者中，被處置的固體廢物的量容易控制，同時可流動生物膜320在系統(tǒng)內可靠地和可控地進行再循環(huán)。
在基本上如本文的任一個實施方案中描述的任何構造的系統(tǒng)中將可流動生物膜與其他固體分離的固-固分離裝置效率為基于在任何給定時間存留在系統(tǒng)中的粒子的數(shù)量和特定特性的約50％-99.9999％。在一些實施方案中，將可流動生物膜與其他固體分離的固-固分離裝置效率為基于在任何給定時間存留在系統(tǒng)中的粒子的數(shù)量的約60％-99.9999％，或約70％-99.999％，或約80％-99.999％或約90％-99％，或約95％-99.9％，或約98％-99.99％。在污水處理系統(tǒng)內在將可流動生物膜與其他固體材料分離中的液-固分離裝置法和固-固分離裝置的效率小于100％的結果是可流動生物膜或可流動生物膜底層必須隨時間推移而更換。更換的可流動生物膜或可流動生物膜底層被添加到系統(tǒng)以替換損失的可流動生物膜或可流動生物膜底層。在一些實施方案中，在固-固分離裝置中可流動生物膜與其他粒子分離的效率由系統(tǒng)設計者根據(jù)最佳效率、成本效益或其他標準來選擇。
在一些實施方案中，添加更換粒子以更新隨二級流出物離開系統(tǒng)的損失的可流動生物膜或從污水處理系統(tǒng)損失或分離的其他部分。影響更換可流動生物膜或可流動生物膜底層的需求的其他因素包括物理損傷、生物降解、化學降解，或另外底層的消耗。在一些實施方案中，將可流動生物膜底層以等于可流動生物膜消耗(從污水處理系統(tǒng))速率相等的速率連續(xù)添加至污水處理系統(tǒng)。在其他實施方案中，周期性地添加可流動生物膜底層，即，分批地添加。在實施方案中以不導致污水處理系統(tǒng)性能劣化的間隔進行周期性添加。以此方式，所述系統(tǒng)能夠恒定地和始終一致地滿足處理目標。還在其他實施方案中，生物反應器是第一生物反應器并使可流動生物膜底層的額外部分經受第二生物反應器中促進可流動生物膜生長的生長條件。第二生物反應器中的可流動生物膜能夠滿足污水處理系統(tǒng)處理目標。在實施方案中第二生物反應器中的可流動生物膜以等于可流動生物膜消耗速率的速率被引導到第一生物反應器(即，污水處理系統(tǒng))。
適合與上述處理系統(tǒng)結合采用的其他實施方案包括使用緊鄰一個或多個固-固分離裝置出口的下游放置的一個或多個二級生物反應器。例如，在圖1-4中所示的任一個實施方案中，生物反應器是第一生物反應器，且第二生物反應器被合適地放置成與例如圖1或2中的再引入進口134排成一行，或與圖3的再引入進口235排成一行，或與圖4的再引入進口335排成一行。通過在一個或多個固-固分離裝置出口與第一生物反應器之間加入第二生物反應器，具有與初級生物反應器流入物流不同的特性的廢物流可以被加料至第二生物反應器，所述第二生物反應器具有被獨特地建立以使特定的微生物，或一組微生物(如細菌)生長的環(huán)境條件。然后這種特定的微生物，或一組微生物(如細菌)用于處理被加料至第二生物反應器的污水物流和/或被加料至第一生物反應器的污水物流，從而實現(xiàn)否則不可能僅在第一生物反應器中實現(xiàn)的污水處理機制。在一些實施方案中，所述特定的微生物或所述組微生物(如細菌)在需氧、缺氧或厭氧環(huán)境中生長。在其他實施方案中，其要求交替的環(huán)境諸如持續(xù)預定周期的循環(huán)的需氧和厭氧條件。
在一個這樣的實施方案中，厭氧氨氧化細菌或anammox細菌可以在二級生物反應器內采用的可流動生物膜中積聚，所述二級生物反應器被放置成與如在上面第一、第二或第三實施方案中所述的污水處理系統(tǒng)排成一行。anammox細菌將不在積聚亞硝酸鹽氧化細菌或nob的污水處理系統(tǒng)中積聚，所述nob是在硝化生物膜和活性污泥過程中發(fā)現(xiàn)的常見細菌物種。本發(fā)明的一個優(yōu)勢是利用具有審慎選擇的粒徑和密度并與適宜的固-固分離裝置尺寸相結合的可流動生物膜被有用地連接以接納來自具有懸浮生長物與可流動生物膜組合的生物反應器的輸出，并且能夠將不含懸浮生長物的可流動生物膜傳送到二級生物反應器以促進特定微生物或特定組的微生物(如細菌)諸如anammox細菌的積聚。以此方式，提供了能夠處理被有機廢物和含氮化合物兩者污染的水物流的小型有效系統(tǒng)。
圖5示出了如圖4中所示的處理系統(tǒng)，添加了與再引入進口335排列成行的第二生物反應器350，所述第二生物反應器350與固-固分離裝置330第二出口336(含有經分離的可流動生物膜)和生物反應器310流體聯(lián)通，所述生物反應器310是圖5的實施方案中的第一生物反應器310。第二生物反應器350包括可流動生物膜320、攪拌器352、第一進口354、第二進口356和出口358。第二生物反應器350的特征在于基本上缺少懸浮生長物318。加工氧要求和可流動生物膜基本上均勻遍及生物反應器分布利用攪拌器/曝氣器352來實現(xiàn)。二級流入物通過第一進口354以大于、等于或小于初級生物反應器流入物通過生物反應器流入物進口314進入第一生物反應器310的速率流入至第二生物反應器中。二級流入物源是與經由生物反應器流入物進口314進入第一生物反應器310的生物反應器流入物相同的流入物源，或其是不同的流入物源?？闪鲃由锬?20經由第二進口356從固-固分離裝置330的第二出口336進入第二生物反應器350。在可流動生物膜320的存在下，二級生物反應器流入物經受需氧、缺氧、厭氧或循環(huán)條件?？闪鲃由锬?20通過曝氣器/攪拌器352基本上均勻地遍布第二生物反應器350分布。當二級生物反應器流入物在大體上從第一進口356朝向出口358的方向上流過第二生物反應器350時，按照在第二生物反應器350內支持的生化轉化過程，二級生物反應器流入物變成二級生物反應器流出物。含有可流動生物膜320的二級生物反應器流出物經由再引入進口335被再引入至第一生物反應器310。
備選地，在上面給出的圖5中，基于流入物流的性質和最終的處理目標選擇再引入進口335的位置。因此，例如，在一些實施方案中，再引入進口335被合適地布置成與生物反應器流入物進口314流體聯(lián)通，而不是與生物反應器310直接流體聯(lián)通；在本公開中采用的系統(tǒng)的范圍內，可進一步預見用于再引入進口335的各種位置。
在圖5的另一備選方案中，生物反應器310被分隔成兩個或更多個區(qū)帶，并且選擇再引入進口335的位置以基于處理目標、污水質量和可以被專業(yè)技術人員想到的其他考慮因素而流到所述區(qū)帶中的一個中。
在圖5中，第二生物反應器流入物經受根據(jù)使用者所選擇的需氧、缺氧和/或厭氧條件，或循環(huán)需氧-缺氧條件。例如，在一些實施方案中，第二生物反應器包括用來維持非常低的溶解氧濃度的擴散器和用來確保所有固體在生物反應器內基本上均勻分布的攪拌器這兩者。
圖6示出了圖5的另一備選實施方案。在圖6中，第二生物反應器351緊鄰固-固分離裝置330的下游放置，與再引入進口335排成一行，與固-固分離裝置第二出口336(其引導經分離的可流動生物膜)流體聯(lián)通，并且最終將其內容物再引導到第一生物反應器310。第二生物反應器351的內容物通過再引入進口335被引入到第一生物反應器310的點由處理目標、污水質量和可以被專業(yè)技術人員想到的其他考慮因素來決定。第二生物反應器351包括可流動生物膜320、曝氣器/攪拌器352、第一進口356、第二進口353和出口358。第二生物反應器351的特征在于缺少大量懸浮生長物318。二級生物反應器流入物源通過第一進口353以大于、等于或小于生物反應器流入物通過生物反應器流入物進口314進入第一生物反應器310的速率的速率進入。二級流入物源是與經由生物反應器流入物進口314進入生物反應器310的生物反應器流入物相同的流入物源，或其是不同的流入物源。可流動生物膜320經由第一進口356從固-固分離裝置第一出口336進入第二生物反應器351。在可流動生物膜320的存在下，二級生物反應器流入物經受需氧、缺氧和/或厭氧條件，所述可流動生物膜320基本上均勻地遍布第二生物反應器351分布。當二級生物反應器流入物在大體上從第一進口356朝向出口358的方向上流過第二生物反應器351時，通過在第二生物反應器351內支持的生化轉化過程，所述流入物變成二級生物反應器流出物。含有可流動生物膜320的二級生物反應器流出物經由再引入進口335被再引入至第一生物反應器310。
在圖6的備選實施方案中，第一生物反應器310是分區(qū)的。在這樣的實施方案中，第二生物反應器351的內容物通過再引入進口335引入至第一生物反應器310的區(qū)帶由處理目標、污水質量和專業(yè)技術人員想到的其他考慮因素來決定。
圖6進一步示出了位于固-固分離裝置330下游的第三生物反應器361，其與固-固分離裝置第二出口332流體聯(lián)通，所述固-固分離裝置第二出口332包含懸浮生長物318和其他顆粒狀材料，但基本上與可流動生物膜320分開。第三生物反應器361包含懸浮生長物318′、曝氣器/攪拌器362、第一進口364、第二進口363和出口368。懸浮生長物318′與懸浮生長物318相同，或不同，取決于第三生物反應器361內的環(huán)境條件。第三生物反應器361的特征是其中基本上沒有布置可流動生物膜。三級生物反應器流入物源以所選的速率通過第二進口363進入，所述速率大于、等于或小于初級生物反應器流入物進入第一生物反應器310的速率。流過第三生物反應器第二進口363的三級流入物源與進入第一生物反應器310的初級流入物源相同，或與進入第二生物反應器351的二級生物反應器流入物源相同，或其是與初級或二級流入物源不同的流入物源。
懸浮生長物318′從固-固分離裝置第二出口332通過第一進口364進入第三生物反應器361。在懸浮生長物的存在下，第三生物反應器流入物還經受所選的需氧、缺氧、和/或厭氧條件(例如，固定的或循環(huán)的需氧-缺氧條件)，所述懸浮生長物基本上均勻地遍及二級生物反應器361分布；因此，在一些實施方案中，在第三生物反應器361內進一步提供氧源。當三級生物反應器流入物在大體上從第一進口364朝向出口368的方向上流過第三生物反應器361時，通過在第三生物反應器361內支持的生化轉化過程，三級流入物變成三級生物反應器流出物。含有懸浮生長物318′的三級生物反應器流出物被丟棄或利用與懸浮生長物出口366連接的已知技術傳送到固體管理設施。
圖6所示的備選實施方案的一個示例應用例如可與美國專利號7,604,740中所述的過程結合使用，其中在污泥處理之前磷和鎂的選擇性釋放通過具有特征性物流來執(zhí)行，在此實施方案中，所述特征性物流由第三生物反應器361的第二進口363提供，所述第三生物反應器361富含揮發(fā)性脂肪酸。第三生物反應器進口364接納來自固-固分離裝置第二出口332的懸浮生長物，所述懸浮生長物含有懸浮生長物318、其他顆粒狀材料，并且基本上不含有可流動生物膜。在此示例實施方案中，第三生物反應器361在厭氧條件下工作，在所述條件中，作為其中的內源呼吸或代謝過程的結果，懸浮生長物318′具有被釋放到生物反應器361中的內部鎂和磷存儲儲庫。因此，經由出口368離開第三生物反應器361的輸出的特征是升高的磷和鎂濃度。在廢活性污泥出口366中剩余的過量磷和鎂可以經受將在第三生物反應器361中釋放的鎂和/或磷回收為化學營養(yǎng)素產物的方法或將所述鎂和/或磷施加至用于廢水和/或污泥處理的需要鎂和/或磷的生物廢水處理裝置的方法。在基本上如本文公開的這個和相關的系統(tǒng)中，要理解用于處理目的的需要鎂和磷的任何污水處理方法將從這種第三生物反應器的納入而受益。
專業(yè)技術人員要理解的是，其他專用系統(tǒng)及其變化形式(包括為專用處理情形而定制的其他專用生物反應器和處理系統(tǒng))容易采用結合本文所述的其他實施方案中的任一個所給出的通用原理來實施。例如，在實施方案中，多個基于可流動生物膜的生物反應器在單個處理系統(tǒng)中通過對流入物和/或流出物流的精心分隔而實現(xiàn)流體連接。在另一實例中，二級生物反應器是第二需氧生物反應器。在又另一實例中，圖5的生物反應器310是厭氧生物反應器，而二級生物反應器350是需氧生物反應器。專業(yè)技術人員可以容易地想到許多額外的實例。
本文說明性公開的發(fā)明可以在缺少本文沒有具體公開的任何要素的條件下被適當?shù)貙嵤?。盡管本發(fā)明容易做出各種改型和備選形式，但其詳情已經借助于實例顯示，并且詳細進行了描述。然而，應當理解，本發(fā)明不限于所述的具體實施方案。相反，本發(fā)明要覆蓋落在本發(fā)明的精神和范圍內的各種變型、等效形式和備選方案。另外如在此所述的本發(fā)明的各個和每一個實施方案意在單獨使用，或與本文所述的任何其他實施方案以及落在本發(fā)明的精神和范圍內的其各種變型、等效形式和備選方案組合使用。
在各個實施方案中，本發(fā)明適當?shù)匕ū疚乃龅暮透鶕?jù)權利要求所要求保護的各個要素，基本上由本文所述的和根據(jù)權利要求所要求保護的各個要素組成，或由本文所述的和根據(jù)權利要求所要求保護的各個要素組成。
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