CN106457093B - 对于溢流的侧流处理 - Google Patents

Abstract

处理废水的系统和方法。在一个实施方案中，该系统包括：流体地连接至废水源并且具有被处理的废水出口的生物反应器、连接至废水源并且具有固定膜流出物出口的固定膜生物反应器、和流体地连接至所述固定膜流出物出口的压载系统。该压载系统可以包括构造成提供被压载的流出物的压载物反应器槽和流体地连接至所述压载物反应器槽的入口的压载物材料源。该系统还可以包括旁通管线，该旁通管线具有流体地连接至废水源的入口、流体地连接至压载系统的第一出口和流体地连接至固定膜生物反应器的第二出口，该旁通管线构造成绕过固定膜生物反应器。

Description

对于溢流的侧流处理

相关申请

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2014年6月25日提交的标题为“SIDE STREAMTREATMENT FOR CSO,SSO OR STORM WATER USING FIXED FILM AND MAGNETITE BALLASTEDSYSTEMS”的美国临时申请序列号62/016,688的优先权，该申请通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本公开内容的一个或更多个方面一般地涉及水和废水处理，并且更特别地涉及使用固定膜工艺、压载沉降(ballasted settling)和溢流旁通管线的用于水和废水处理的系统和方法。

概述

提供了一种用于处理废水的系统。该系统包括生物反应器，该生物反应器流体地连接至废水源并且具有被处理的废水出口。该系统还包括固定膜生物反应器，该固定膜生物反应器连接至所述废水源并且具有固定膜流出物出口。该方法还包括流体地连接至固定膜流出物出口的压载系统，该压载系统包括构造成提供被压载的流出物的压载物反应器槽和流体地连接至所述压载物反应器槽的入口的压载物材料源。该系统还包括旁通管线，该旁通管线具有流体地连接至废水源的入口、流体地连接至压载系统的第一出口和流体地连接至固定膜生物反应器的第二出口，该旁通管线构造成绕过固定膜生物反应器。

还提供了一种用于处理废水的方法。该方法包括将来自废水源的废水引入流入物导管，测量在流入物导管中的废水的性质以提供性质测量。该方法还包括至少部分地基于性质测量将废水的至少一部分引入至生物反应器，以及将废水的至少一部分引入至固定膜生物反应器。该方法还包括至少部分地基于性质测量将废水的另外的部分引入至固定膜生物反应器以提供固定膜流出物。该方法还包括至少部分地基于性质测量将废水的至少一部分引入至压载物反应器槽，该压载物反应器槽构造成提供被压载的流出物；以及将固定膜流出物引入至压载物反应器槽。

提供了一种在废水处理系统中促进废水的处理的方法，所述废水处理系统包括连接至废水源的出口和至生物反应器的入口的导管。该方法包括提供分流器，所述分流器流体地可连接至所述废水源和所述废水处理系统的所述生物反应器的上游，所述分流器构造成导引来自所述导管的所述废水的一部分；以及提供固定膜生物反应器，所述固定膜生物反应器具有可连接至所述分流器的入口，所述固定膜生物反应器构造成接收所述废水源的溢流体积并且提供固定膜流出物。该方法还包括提供旁通管线，所述旁通管线流体地可连接至所述分流器并且构造成绕过所述固定膜反应器；以及提供压载系统，所述压载系统流体地可连接至所述固定膜流出物，所述压载系统包括：构造成提供被压载的流出物的压载物反应器槽和流体地连接至所述压载物反应器槽的入口的压载物材料源。

还提供了一种在高流量期的期间处理废水的方法。该方法包括建立第一液体回路，所述第一液体回路使待处理的液体在其中从废水源流动至第一生物反应器的入口；建立第二液体回路，所述第二液体回路使待处理的液体在其中从废水源流动至第二生物反应器和分离系统中的至少一种的入口；以及建立第三液体回路，所述第三液体回路使来自所述第二生物反应器的流出物在其中从所述第二生物反应器流动至所述第一生物反应器和所述分离系统中的至少一种。

附图说明

附图并不意图是按比例绘制。为了清楚的目的，不是每个部件都可以标记在附图中，也不是在图示对于允许本领域的普通技术人员理解本公开内容不是必要的地方都示出了本公开内容的每个实施方案的每个部件。

在附图中：

图1呈现了根据本公开内容的一个或更多个实施方案的实施固定膜工艺、侧流溢流旁路、压载沉降和压载物的回收的处理系统的示意图；

图2呈现了根据本公开内容的一个或更多个实施方案的实施固定膜工艺和侧流溢流旁路的处理系统的示意图；以及

图3呈现了根据本公开内容的一个或更多个实施方案的实施固定膜工艺、侧流溢流旁路、压载沉降和压载物的回收的处理系统的示意图。

详细描述

本公开内容涉及处理水或废水以例如降低污染物的浓度并且使得水适合于二次使用或排放至环境的系统和方法。本公开内容的一个或更多个方面涉及废水处理系统以及其操作和促进的方法。本公开内容在其应用中不限于本文中陈述的部件、系统或子系统的构造和布置的细节并且能够按各种方式被实践或被实施。

本公开内容的一个或更多个方面涉及经历升高的废水流量(wastewater flow)的废水处理系统以及其操作和促进的方法。来自潮湿天气事件例如暴雨的升高的废水体积对市政废水处理系统造成挑战。在某些情况下，来自雨水道的水可能与废水混合，这导致在潮湿天气事件期间在体积方面的大的增加。在某些实例中，在体积方面的大的增加可能对应于污染物的大的增加。当这发生时，大量过多的废水可能得不到处理并且可能被排放，这导致对江河、海湾和河口以及其他水路或水源的可能的污染。排放的未处理的废水可能超过对于各种污染物的排放限度，所述污染物例如特定的污染物，例如氮或磷。升高的废水流量可以是指高流量期，该高流量期可以是常规的或现有的废水处理系统的流量(flowcapacity)的约1.01倍或更大。升高的废水流量可以是流量方面的任何增加，例如，是常规的或现有的处理系统的流量的1.5倍、1.6倍、1.7倍、1.8倍、1.9倍、2.0倍、2.5倍、3.0倍、4.0倍、5.0倍、10.0倍或更大。

可以随着未处理的废水排放的污染物可以包括总悬浮固体(TSS)、生物活性的有机物质、微生物例如病原体或非病原体、氮和/或磷中的至少一种。被引入地表水中的在废水中的氮和磷的存在是在地表水中的培养富营养化(即，由人类活动引起的营养物富集)的主要原因。地表水是例如诸如在溪流、江河、湖泊、湿地或海洋中的水路或天然水源的水。这种富营养化的最可辨认的表现是在夏季期间发生的藻花。过度富集的慢性症状包括低的溶解氧、鱼类死亡、浑水以及合意的植物群和动物群的耗竭。另外，藻类和浊度的增多增大了对用氯消毒饮用水的需求，这进而导致较高水平的消毒副产物，该消毒副产物已被示出为增大了癌症的风险。过多的量的营养物也可能刺激可以对人类健康有害的微生物例如费氏藻属(genus Pfisteria)的微生物的活动。

全部的水体损害的显著百分比是归因于营养物相关的原因，例如，营养物、氧耗竭、藻类生长、氨、有害的藻花、生物完整性和浊度。在降低营养损害物的数目的努力中，许多排放源点已接收了对氮和磷的更严格的流出物限度。生物营养物除去系统被用于通过使用微生物从废水除去总氮和总磷。

本公开内容的一个或更多个方面包括涉及从废水除去一种或更多种污染物或用于降低来自废水的一种或更多种污染物的水平的实施方案。本公开内容的一个或更多个方面涉及废水处理系统及其操作的方法和修改的方法。

通常，待处理的水，例如废水或废水流，包含废弃物质，该废弃物质在某些实例中可以包含固体以及可溶性和不可溶性的有机和无机的材料。在排放至环境之前，此类流可能需要处理以去污或至少部分地使得废水流在已制定的管理要求或指南下对排放是良性的或至少令人满意的。例如，水可以被处理以使其氮含量降低至可接受的限度内。

提供了用于处理水或废水的系统和方法。根据一个或更多个实施方案，本公开内容涉及用于处理废水的一种或更多种系统和方法，其中待处理的废水的体积超过系统的容量。例如，在高流量期或潮湿天气情况例如高的暴雨水流量事件下，该待处理的废水的体积超过现有的处理容量。根据一个或更多个实施方案，提供分流器以使来自废水源的废水转向，避免进入生物反应器。在某些实施方案中，分流器可以使废水源转向至旁通管线，以便使废水源转向至固定膜生物反应器。在某些实施方案中，旁通管线可以构造成使废水源转向至压载系统。旁通管线可以被称作溢流管线或溢流。

在某些实施方案中，废水处理系统的起动可以包括将来自废水源的废水引入至生物反应器。传感器可以测量废水的至少一种性质。例如，传感器可以测量废水的流速或一种或更多种污染物的浓度。在某些实施方案中，通过传感器提供的测量可以触发废水源至旁通管线的引入。

在某些实施方案中，例如在溢流或高流量期的期间，传感器可以将在被处理的水流出物中的污染物浓度测量为高于某个阈值水平，并且可以作出对系统的调整。例如，废水可以被转向至旁通管线。在某些实施方案中，当传感器将在被处理的水流出物中的污染物浓度测量为在某个阈值水平或低于某个阈值水平时，将产生稳定状态，以便连续地处理废水。

该系统和方法可以包括在生物反应器中处理水或废水。该系统和方法可以包括在固定膜反应槽中处理水或废水，该固定膜反应槽也被称作固定膜生物反应器或附接的生长系统。该系统和方法还可以包括绕过生物反应器和固定膜反应槽中的至少一个。该系统和方法还可以包括处理来自生物反应器、固定膜生物反应器的流出物、或在压载沉降工艺中或压载絮凝系统中的旁路流中的至少一种。固定膜反应器可以处理可溶性颗粒(或可溶性微粒)，而压载沉降工艺或压载絮凝系统可以处理不可溶性颗粒(或不可溶性微粒)。在某些实施方案中，固定膜生物反应器和/或旁通管线可以用于适应较高流量期。

根据一个或更多个实施方案，本公开内容涉及用于处理废水的一种或更多种系统和方法。该系统可以接收来自社区的、工业的或住宅的源的废水。例如，废水可以从市政或其他大规模的污水系统递送。可选择地，废水可以，例如，从诸如食物加工厂或纸浆造纸厂(pulp and paper plant)的工厂被产生。废水可以经由该系统的上游或下游的操作被移动通过该系统。

根据一个或更多个实施方案，本公开内容涉及用于改装废水处理系统的一种或更多种系统和方法。提供了用于在废水处理系统中促进废水的处理的方法。在实施方案中，方法包括提供分流器、固定膜生物反应器、旁通管线和压载物反应器槽。

在某些实施方案中，例如在其中进行改装的某些实施方案中，提供了促进废水的处理的方法。废水处理系统可以包括连接至废水源的出口和至生物反应器的入口的导管。该方法可以包括提供分流器，该分流器流体地可连接至废水源和废水处理系统的生物反应器的上游，该分流器构造成导引来自导管的废水的一部分。该方法还可以包括提供固定膜生物反应器，该固定膜生物反应器具有可连接至分流器的入口，该固定膜生物反应器构造成接收废水源的溢流体积并且提供固定膜流出物。该方法还可以包括提供旁通管线，该旁通管线流体地可连接至分流器并且构造成绕过固定膜反应器；以及提供压载系统，该压载系统流体地可连接至固定膜流出物。该压载系统可以包括构造成提供被压载的流出物的压载物反应器槽；和流体地连接至压载物反应器槽的入口的压载物材料源。

如本文中使用的，术语“生物反应器”是具有微生物的种群的反应器，其可以包括用于分解可生物降解材料的不同类型的细菌。污染物(pollutant)或污染物(contaminant)至无害化合物的转化通常在废水穿过废水处理系统时通过微生物被促进或介导。微生物的生物质通常需要为生长或生物活动提供适当条件的环境。生物反应器可以包括可以被隔开或不隔开的多个隔室或区域。例如，生物反应器可以包括需氧的、厌氧的和/或缺氧的隔室或区域。生物反应器的另外的隔室可以包括硝化或反硝化的隔室或区域。生物反应器的大小可以取决于废水处理设备的大小。例如，生物反应器的大小可以在从约50万加仑至约1亿加仑的范围内。生物反应器可以包括串联地或并联地定位的一个或更多个反应器。

如本文中使用的，术语“固定膜生物反应器”或“固定膜反应器”是具有生物质的种群的反应器，所述生物质被固定至允许生物质接触废水中的污染物的任何支撑体或载体。例如，固定膜生物反应器可以包括，但不限于，移动床生物反应器(MBBR)、滴滤池、固定包装介质系统(stationary packing media system)，以及旋转生物接触器(rotatingbiological contactor)。当生物质在载体上生长时，生物膜形成在载体的表面上。生物膜从废水中除去污染物(pollutant)或污染物(contaminant)。废水可以被充气或充氧以支持在固定膜生物反应器中的需氧生物工艺。固定膜生物反应器的流出物可以包含约100mg/l至约500mg/l的生物固体。在某些实施方案中，固定膜流出物可以包含在约100mg/l至约200mg/l之间。充气可以在需氧区域中被供应以向系统供应氧和混合。在基于厌氧的、缺氧的或充气的缺氧的系统中，可以提供混合器或具有充气作用的混合器以维持自始至终的混合。

固定膜生物反应器可以提供包含生物固体的流出物，该生物固体常被称作泥沼(slough)，其需要在下游工艺中从被处理的流出物分离。当固定膜生物反应器具有小的占地面积时，来自工艺的流出物生物固体常常难以用经常需要大的沉降区域的常规沉降工艺来沉降。

压载系统可以包括构造成提供被压载的流出物的压载物反应器槽和流体地连接至压载物反应器槽的压载物材料源。在某些实施方案中，压载系统可以包括流体地连接至压载物反应器槽的凝结剂源。在某些实施方案中，压载系统可以包括流体地连接至压载物反应器槽的絮凝剂源。在某些实施方案中，压载系统可以包括流体地连接至压载物反应器槽的吸附剂源。压载物、和任选地另外的组分例如絮凝剂、凝结剂和/或吸附剂的添加改进了溶解的、胶体的、粒状的和微生物的固体的除去。被压载的固体的沉淀和增强的沉降性与常规澄清系统相比提供了更有效的(例如较小的和或较快的)澄清步骤，这可以允许包括生物和澄清步骤的小占地面积系统。

絮凝可以是接触和粘附的过程，据此在液体例如水或废水中的颗粒和胶体形成材料的大尺寸的簇。颗粒可以在一起成簇为絮凝物。絮凝剂可以包括通过引起在液体中的胶体和颗粒或其他悬浮颗粒聚集来促进絮凝以形成絮凝物的材料或化学品。聚合物可以用作絮凝剂。例如，可以使用丙烯酸/丙烯酰胺共聚物和改性的聚丙烯酰胺。

凝结可以是使颗粒例如胶体固体凝结的过程。凝结剂可以包括阳离子。它们可以包括可以与带负电的颗粒相互作用的阳离子例如铝、铁、钙、或镁(带正电的分子)以及减少聚集的势垒的分子。凝结剂的实例包括膨润土、聚氯化铝、聚羟基氯化铝、氯化铝、碱式氯化铝、硫酸铝、氯化铁、硫酸铁和一水硫酸亚铁。

吸附可以是使物质在液相和固相之间的界面处积聚的物理和化学过程。吸附剂可以是粉末活性炭(PAC)。PAC是有效的吸附剂，因为它是高度多孔的材料并且提供了污染物可以吸附至的大的表面积。PAC可以具有小于0.1mm的直径和在约20lb/ft³与约50lb/ft³之间的范围的表观密度。PAC可以具有通过AWWA标准规定的500的最小碘价。

根据本公开内容的某些实施方案，固定膜生物反应器可以与压载澄清器结合地使用以处理水或废水。本公开内容的系统和方法可以是特别地有利的，例如，在其中需要小的占地面积的处理设备中，诸如，例如，用于工业设备的改装设备、小流量设备或包装设备、组合固定膜工艺和活性污泥工艺的混合废水设备、以及需要硝化的污水池设备(lagoonplant)。另外，这种组合可以在不具有有效的操作员界面但需要高质量流出物的小流量系统中使用。固定膜工艺与压载沉降的组合的应用不限于给出的实例。在废水或可饮用的水的生物处理和化学处理中的许多应用是可能的。

在某些实施方案中，固定膜工艺、然后是压载絮凝工艺可以用于水或废水的生物处理以除去氮化合物例如硝酸盐、生物活性的有机物质、化学活性的有机物质和磷化合物中的至少一种。固定膜工艺可以将氨氧化成硝酸盐和/或将硝酸盐还原成氮气。然后，除溶解的、胶体的和粒状的固体之外，所产生的生物固体也可以通过压载澄清器除去。在某些实施方案中，氮化合物例如硝酸盐、BOD、COD以及磷化合物中的至少一种可以在消毒之前除去以提供可饮用的水或饮用水以将其分配至供水网。

压载絮凝系统可以包括压载物和任选地凝结剂和/或絮凝剂的添加以改进溶解的、胶体的、颗粒的和微生物的固体的除去。在某些实施方案中，压载物可以是磁性压载物。

这些被压载的固体的增强的沉降性可以提供小的澄清步骤，这可以允许包括生物和澄清步骤的小占地面积系统。在某些但非全部的实施方案中，固体(被压载的固体或无压载物的固体)至压载絮凝工艺(例如压载混合步骤)中的至少一种以及至固定膜工艺的回流可以进一步增强整体系统的可靠性。这些特征可以用于现有的废水处理设备、小流量设备或包装设备、合流下水道溢流(combined sewer overflow)(CSO)处理设备、需要小的占地面积的新设备、混合处理设备(固定膜和活性污泥)、以及需要硝化的污水池处理设备中。一个益处在于，固定膜工艺的下游的现有的澄清器使用本公开内容的系统容易地可转换成压载系统。如果压载系统使用磁性材料例如磁铁矿作为压载物，常规澄清器可以是甚至更容易地可转换的。

在本公开内容的某些实施方案中，提供了用于处理废水的系统。该系统包括固定膜反应器，该固定膜反应器流体地连接至废水源并且构造成提供固定膜流出物。固定膜生物反应器可以被采用，其可以包括一个或更多个固定膜反应器，所述一个或更多个固定膜反应器并联地或串联地使用，并且其中固定膜反应器中的一个或更多个是在给定的时间点操作的。在某些实施方案中，固定膜流出物可以包含约100mg/l至约500mg/l的生物固体。固定膜流出物可以流动至压载絮凝系统，其中凝结剂源可以流体地连接至固定膜流出物并且构造成提供被凝结的流出物。压载物源可以流体地连接至被凝结的流出物并且构造成提供被压载的流出物。在某些实施方案中，压载物源可以流体地连接至固定膜流出物或被凝结的流出物中的至少一种。压载物源可以包括粉末状压载物。压载物可以不在液体中，使得它可以以干燥的粉末形式被添加。在某些实施方案中，压载物可以通过操作员或通过机器例如通过干式进料器来添加。应理解，被流体地连接至固定膜流出物或被凝结的流出物或至系统的任何流出物或废水流的压载物源可以包括可以呈干燥(非液体)形式或粉末形式的压载物源。澄清器可以流体地连接至被压载的流出物，该澄清器包括被处理的流出物出口和被压载的固体出口并且构造成使被处理的流出物与被压载的固体部分分离。澄清器的被压载的固体出口可以流体地连接至被凝结的流出物和压载物反应器槽中的至少一个。在某些实施方案中，被压载的固体出口可以流体地连接至压载物源。

絮凝剂源可以流体地连接至压载物反应器。凝结剂、压载物、絮凝剂和吸附剂的源中的至少一种可以被在线提供至固定膜流出物流。可选择地，槽可以被使用，使得固定膜流出物流动至凝结剂槽，凝结剂从凝结剂源被添加至该凝结剂槽中。然后，被凝结的流出物可以流动至压载物槽，压载物从压载物源被添加至该压载物槽中。然后，被压载的流出物可以流动至絮凝剂槽，絮凝剂从絮凝剂源被添加至该絮凝剂槽中。然后，絮凝剂流出物可以流动至澄清器。在某些实施方案中，絮凝剂槽和絮凝剂源可以不被包括在压载絮凝系统中，并且被压载的流出物可以直接流动至澄清器。在某些实施方案中，凝结剂槽和凝结剂源可以不被包括在压载絮凝系统中。

如上所讨论的，压载物可以是磁性压载物。磁性压载物可以包括惰性材料。磁性压载物可以包括铁磁性材料。磁性压载物可以包括含铁材料。在某些实施方案中，磁性压载物可以包括氧化铁材料。例如，磁性压载物可以包括磁铁矿(Fe₃O₄)。磁性压载物可以具有允许其与生物絮凝物和化学絮凝物结合以提供增强的沉降或澄清并允许其被吸引到磁体使得其可以与生物絮凝物分离的粒度。压载物例如磁性压载物的粒度可以小于约100μm。在某些实施方案中，压载物例如磁性压载物的粒度可以小于约40μm。在实施方案中，压载物例如磁性压载物的粒度可以小于约20μm。例如，粒度可以为在约80μm至约100μm、约60μm至约80μm、约40μm至约60μm、约20μm至约40μm、或约1μm至约20μm之间。

砂压载系统常常实施较大的压载物尺寸以有效地回收压载物。砂压载物是非磁性的。砂压载系统已实施了使用清洁剂以使生物固体与砂颗粒分离。这可以是用于细菌附接的大的表面的结果，需要不只是单独的涡旋机构的剪切力以从砂颗粒表面除去生物固体，或需要解除(dissolve)辅助压载物的结合的化学键。

与需要使絮凝物围绕相对大的尺寸的砂颗粒生长的基于砂的压载物不同，磁铁矿压载物可以以小尺寸例如小于约100μm来使用，允许磁铁矿颗粒浸渍现有的絮凝物。结果可以是絮凝剂的增强的分离。被压载的流出物或絮凝剂流出物可以被导引至至少一个澄清器，其中被压载的固体，例如磁铁矿的被压载的固体，可以以大于常规重力澄清器的增大的速率通过重力被除去。被构造成提供被处理的流出物和被压载的固体部分的澄清器可以流体地连接至压载物源、被凝结的流出物和固定膜反应器中的至少一个。在某些实施方案中，澄清器的被压载的固体出口可以流体地连接至被凝结的流出物和压载物反应器槽中的至少一个。这可以允许被压载的固体的至少一部分返回至压载物反应器槽并且至压载物源，例如，连接至压载物源的压载物槽。生物固体的全部或一部分也可以从系统除去。这可以涉及利用压载回收系统或在压载回收系统之前废弃生物固体。在某些实施方案中，压载回收系统可以包括磁性分离装置，其可以允许回收磁性颗粒，这对例如砂颗粒将是不可行的。磁性颗粒的回收可以被定位在例如从澄清器的下游和磁铁矿源和/或压载物反应器的上游。在某些实施方案中，机械剪切可以用于在压载物回收之前例如在磁铁矿回收之前剪切生物固体。在某些实例中，例如重新加晶种(re-seeding)和高流量事件，沉降的生物固体的一部分可以被再循环至压载物反应器槽的前部。这些固体可以被压载或是经由磁性分离被剥离磁铁矿的固体。在某些实施方案中，例如小规模操作，可以是不必要的或不可行的是，从系统回收压载物例如磁性压载物。

在某些实施方案中，压载回收系统可以定位在澄清器的被压载的固体出口的下游。压载回收系统可以定位在压载物源和固定膜反应器中的至少一个的上游。

在某些实施方案中，磁性压载物的使用提供了超越使用其他压载物材料的优势。例如，磁选鼓可以用于以高效方式使生物固体与磁性压载物分离。任选地，机械剪切可以在分离之前使用。该工艺可以从压载物充分地除去生物固体。沉降的固体至压载物反应槽的回流进一步增强了性能和可靠性，并且允许对于可处理性和在工艺扰动(process upset)或起动中的回收的另外的灵活性。在某些实施方案中，清洁溶液在使压载物与生物固体分离中是不必要的。

本公开内容还包括旁通管线。旁通管线可以具有流体地连接至废水源的入口、流体地连接至压载系统的第一出口和流体地连接至固定膜生物反应器的第二出口。旁通管线可以构造成绕过生物反应器和固定膜生物反应器中的至少一个。

在某些实施方案中，可以使用工艺控制系统。通常，控制系统可以电连接至沿着旁通管线的阀(例如，图1的阀32、33、34、35和36)并且可以指示所述阀以打开和闭合。控制系统可以提供阀的调节以经由阀的一个或更多个来调节流速。控制系统可以指示沿着旁通管线的阀以基于构造成测量性质的传感器的使用来打开和闭合。性质可以是系统的性质。例如，性质可以是废水流速、总废水体积、总悬浮固体、总BOD、或一种或更多种污染物例如微生物的浓度。污染物可以是例如氮或磷。控制系统可以策略性地调节在旁通管线中的一个或更多个阀的打开程度。例如，在旁通管线中的阀可以被至少部分地打开以允许废水的一部分被引入至固定膜生物反应器。另外，在旁通管线中的阀可以被至少部分地打开以允许废水的一部分被引入至压载系统。在旁通管线中的阀的打开程度可以影响引入至固定膜生物反应器和至压载系统的废水的部分。废水的被转向的部分可以通过在无旁路系统存在时系统在适当位置的容量来确定。例如，阀可以被打开至这样的程度，以致流入的废水的一半被引入至生物反应器，而一半借助于分流器被引入旁路系统。此外，阀可以被打开至这样的程度，以致溢流的废水的一半借助于分流器被引入至固定膜生物反应器，而溢流的废水的一半被引入压载系统。阀的打开程度的策略管理可以导致污染物的整体改善的除去。

在某些实施方案中，废水处理系统可以是在适当位置，并且在正常条件下操作。废水处理系统可以遭遇其中系统的容量不能足够地处理废水流的时期，例如，在高流量时间段。在这些情况下，可以有益的是，用本公开内容的一个或更多个系统改装废水处理系统。例如，分流器可以被放在现有系统上的适当位置，使得分流器可以将进来的废水的一些转向至旁通管线，该旁通管线可以流体地连接至固定膜系统或反应器以及压载系统中的一个或更多个。

控制系统可以包含一个或更多个传感器。适用于本文描述的方法和系统中的传感器的非限制性实例可以包括流量计、硝酸盐浓度探针或传感器、氨浓度探针或传感器、或能够检测在处理系统内在任何点处的废水的性质的任何传感器。传感器可以定位成例如以便确定进入系统的废水的流速。在某些实施方案中，传感器可以检测或测量工艺参数并且将值报告给控制系统。控制系统可以构造成比较检测值或测量值与目标值。响应于比较的结果，控制系统可以构造成选择阀的打开程度。

在某些实施方案中，系统还可以包括测量系统。测量系统可以与控制系统通信。在某些实施方案中，测量系统可以作为控制系统的一个或更多个部件起作用。测量系统可以与处理系统中的一个或更多个传感器通信，如前面所讨论的。在各种实施方案中，测量系统可以构造成测量一个或更多个工艺参数。例如，测量系统可以构造成测量在废水源中的氮物质的水平。测量系统可以包括一个或更多个传感器。

至少部分地基于性质测量可以将废水的一部分引入至生物反应器。在某些实施方案中，至少部分地基于性质测量可以将废水的一部分引入至固定膜生物反应器。在某些实施方案中，至少部分地基于性质测量将废水的另外的部分引入至固定膜生物反应器以提供固定膜流出物。在另外的实施方案中，至少部分地基于性质测量可以将废水的至少一部分引入至压载物反应器槽。

图1中示出了用于处理废水的系统。根据本公开内容的任何前述方面，处理系统100可以包括一个或更多个处理单元操作，该一个或更多个处理单元操作可以包括一个或更多个生物反应工艺和一个或更多个固体减少和固体收集的系统或工艺。

废水源1可以筛选出废水或初级的澄清流出物。废水源可以从社区的、工业的或住宅的源接收。例如，废水可以从市政或其他大规模的污水系统递送。可选择地，废水可以例如由食物加工厂或纸浆造纸厂产生。废水可以借助于该系统的上游或下游的泵被移动通过该系统。废水源可以包含废弃物质，该废弃物质在某些实例中可以包含固体以及可溶性和不可溶性的有机和无机的材料。

废水处理系统包括废水源1，该废水源1经由生物反应器流入物导管2流体地连接至生物反应器3。生物反应器3可以是具有活性污泥以形成第一混合液的反应器。该活性污泥可以是生物絮凝物，该生物絮凝物包含能够分解生物可降解材料的微生物的种群。例如，活性污泥可以包含细菌。取决于所需的流出物，生物反应器3可以是充气的缺氧的生物反应器、需氧的生物反应器和厌氧的生物反应器中的任何。在实施方案中，生物反应器3可以是充气的缺氧区，该充气的缺氧区包括提供足以维持缺氧条件的溶解氧并且有助于生物反应器3的内容物的移动(如果需要)的充气器。任选的充气器37在图1中被示出，并且可以连接至气体源38。气体源38可以是空气、氧气或通常用于生物处理工艺中的其他气体。

废水处理系统100可以包括一个或更多个传感器28。例如，传感器28a可以定位在旁路流中。传感器28b可以定位在流入的废水流中。传感器28c可以放置在分流器41的下游。传感器28e可以定位在生物反应器3的出口处。传感器28f可以定位在澄清器5的出口处。传感器28g可以定位在澄清器20的出口处。传感器28h可以定位在固定膜生物反应器11的入口处。传感器28i可以定位在压载物反应器槽15的入口处。传感器28a-28i可以存在于系统100中。当提及传感器28时，应理解，这可以是指传感器28a-28i中的任一种或更多种。

生物传感器3可以包括传感器28d，或包括构造成测量被包含在生物反应器3中的第一混合液的质量的多个此类传感器。传感器28可以测量，例如，流速、体积、总悬浮固体、总BOD或在第一混合液中的物质例如微生物的浓度。传感器28d可以测量生物反应器3中的第一混合液例如废水中的硝酸盐和/或氨的浓度。传感器28d在图1中图示为被布置在生物反应器3内，然而，在其他实施方案中，例如，任何传感器28(或另外的传感器)可以被设置在生物反应器流入物导管2上或生物反应器流出物导管4上。在某些实施方案中，合意的是，将传感器28定位在生物反应器3中的存在生物反应器3的内容物的显著混合的位置处，以提供对在作为整体的生物反应器3内的条件的代表性测量。传感器28可以放置在单元操作的上游或下游的或在单元操作内的任何位置处。

传感器28可以与控制器31电通信或以其他方式通信以为控制器提供相应于废水源1的性质的信号。控制器31可以控制阀32、33、34、35和36的打开程度。然而，阀32、33、34、35和36中的一个或更多个可以被连接至控制器31，以避免复杂化，该连接在图1中未示出。

本文中所公开的系统的控制器31可以使用一个或更多个计算机系统来实现。计算机系统可以是，例如，通用计算机，例如基于 CORETM型处理器或 Atom^TM型处理器、Motorola 处理器、Sun 处理器、Hewlett-Packard处理器或任何其他类型的处理器或其组合的那些。可选择地，计算机系统可以包括专门编程的、特殊用途的硬件，例如，意图用于分析系统的专用集成电路(ASIC)或控制器。

计算机系统可以包括通常连接至一个或更多个存储设备的一个或更多个处理器，该一个或更多个存储设备可以包括，例如，磁盘驱动存储器、闪速存储设备、RAM存储设备或用于储存数据的其他设备中的任一种或更多种。存储器通常用于储存在处理系统和/或计算机系统的操作期间的程序和数据。包括实施本公开内容的实施方案的编程代码的软件可以被储存在计算机可读的和/或可写的非易失性记录介质上，并且然后通常被拷贝至存储器，其中该软件可以然后通过处理器来执行。计算机系统的部件可以通过互联机构来联接，该互联机构可以包括一个或更多个总线(例如，在被集成在相同设备内的部件之间)和/或网络(例如，在停留在独立的分立设备上的部件之间)。互联机构使通信(例如，数据，指令)在计算机系统的部件之间交换成为可能。计算机系统还可以包括一个或更多个输入设备，例如，传感器例如传感器28a-28i中的任何、键盘、鼠标、跟踪球、麦克风、触摸屏和一个或更多个输出设备例如打印设备、显示屏或扬声器。另外，计算机系统可以包含能够将计算机系统连接至通信网络(除了可以通过计算机系统的部件中的一个或更多个形成的网络之外或作为其替代选择)的一个或更多个界面。

根据一个或更多个实施方案，一个或更多个输入设备可以包括用于测量参数的传感器。可选择地，废水处理系统100的传感器、阀和/或泵，或这些部件的全部都可以连接至可操作地联接至计算机系统的通信网络。

控制器31可以包括一个或更多个计算机存储介质例如可读的和/或可写的非易失性的记录介质，其中可以储存定义通过一个或更多个处理器执行的程序的信号。存储介质可以例如是磁盘存储器或闪速存储器。尽管计算机系统可以是在其上可以实践各种方面的一种类型的计算机系统，但是应认识到，方面和实施方案不限于在软件中或在通用计算机系统上实施。实际上，胜于在例如通用计算机系统上实施的，控制器或部件或其分段可以可选择地作为专用系统或作为专用可编程的逻辑控制器(PLC)或在分布式控制系统中实施。另外，应认识到，一个或更多个特征或方面可以在软件、硬件或固件或其任何组合中来实施。例如，通过控制器可执行的算法的一个或更多个节段可以在单独的计算机中执行，该单独的计算机进而可以经由一个或更多个网络通信。

生物反应器流出物可以借助于生物反应器出口离开生物反应器3并且进入生物反应器流出物导管4中。生物反应器流出物可以包含被处理的废水和活性污泥。生物反应器流出物可以被导引至二次澄清器5。二次澄清器5构造成使被处理的废水6与活性污泥分离。活性污泥还可以被分离成返回的活性污泥7和废弃的活性污泥8。返回的活性污泥可以被返回至生物反应器3以进一步处理废水。废弃的活性污泥7可以被递送至系统的另一个位置以被进一步处理。被处理的废水6可以被递送至任何系统，其中它满足二次流出物浓度极限。二次流出物浓度极限可以是30mg/L的TSS和/或30mg/L的BOD。在一个实施方案中，TSS浓度可以小于10mg/L。在一个实施方案中，BOD浓度可以小于10mg/L。在一个实例中，总氮浓度可以小于3mg/L。在另一个实例中，总磷浓度可以小于1mg/L。被处理的废水6可以具有这些特性中的一种或更多种。被处理的废水6可以被递送至例如地表水或加工厂。

废水处理系统100还可以包括分流器9，该分流器9构造成使废水源1的流动从生物反应器3转向至固定膜生物反应器11。分流器9可以是阀，该阀构造成至少部分地基于来自传感器28的信号而打开和闭合。在正常的操作条件下，废水源1的一部分通过分流器9被转向成避免进入生物反应器3，至固定膜生物反应器11。固定膜生物反应器11可以是具有固定至支撑体或载体上的生物质的种群的反应器，该支撑体或载体允许生物质接触废水中的污染物。例如，固定膜生物反应器11可以包括移动床生物反应器、滴滤池、固定包装介质、以及旋转生物接触器。生物膜被形成在载体的表面上并且从废水除去污染物。取决于所需的流出物，固定膜生物反应器11可以是充气的缺氧的生物反应器、需氧的生物反应器和厌氧的生物反应器中的任何。在实施方案中，固定膜生物反应器11可以是充气的缺氧区，该充气的缺氧区包括提供足以维持缺氧条件的溶解氧并且有助于固定膜生物反应器11的内容物的移动(如果需要)的充气器。在正常的操作条件下，固定膜生物反应器11可以提供包含生物固体的流出物。在某些实施方案中，固定膜流出物可以任选地经由返回固定膜流出物导管12被导引至生物反应器3以使生物固体与废水分离。

在某些实施方案中，在其中存在废水源1的溢流体积的高流量期操作条件下，至少部分地基于来自传感器28的信号，使废水源1的另外的部分转向成避免进入生物反应器3，至固定膜生物反应器11。固定膜流出物可以经由固定膜流出物导管13被导引至压载物反应器槽15以使生物固体与废水分离。

压载系统可以包括构造成提供被压载的流出物19的压载物反应器槽15和流体地连接至压载物反应器槽15的压载物材料源17。在某些实施方案中，压载物材料可以是磁性压载物。磁性压载物可以包括惰性材料。磁性压载物可以包括铁磁性材料。磁性压载物可以包括含铁材料。在某些实施方案中，磁性压载物可以包括氧化铁材料。例如，磁性压载物可以包括磁铁矿(Fe₃O₄)。磁性压载物可以具有允许其与生物絮凝物结合以提供增强的沉降或澄清并允许其被吸引到磁体使得其可以与生物絮凝物分离的粒度。磁性压载物的粒度可以小于100μm。在某些实施方案中，磁性压载物的粒度可以小于约40μm。在实施方案中，磁性压载物的粒度可以小于约20μm。例如，粒度可以为在约80μm至约100μm、约60μm至约80μm、约40μm至约60μm、约20μm至约40μm、或约1μm至约20μm之间。本文提到的粒度可以是平均粒度。在某些实施方案中，压载物材料可以是磁铁矿。压载物可以以干燥的粉末形式被添加。在某些实施方案中，压载物材料可以通过操作员或通过机器来添加。例如，压载物材料17可以通过干式进料器来添加。

在某些实施方案中，压载物反应器槽15被流体地连接至絮凝剂源18。絮凝剂18可以包括通过引起在液体中的胶体和颗粒或其他悬浮颗粒聚集来促进絮凝以形成絮凝物的材料或化学品。絮凝剂18可以是聚合物。例如，絮凝剂18可以是丙烯酸/丙烯酰胺共聚物或改性的聚丙烯酰胺。

在某些实施方案中，压载物反应器槽15被流体地连接至凝结剂源16。凝结剂16可以包括与带负电的颗粒相互作用的阳离子和减少对聚集的势垒的分子。例如，凝结剂16可以包括铝、铁、钙、或镁。凝结剂16还可以包括膨润土、聚氯化铝、聚羟基氯化铝、氯化铝、碱式氯化铝、硫酸铝、氯化铁、硫酸铁和一水硫酸亚铁。

在某些实施方案中，压载物反应器槽15被流体地连接至吸附剂源40。吸附剂源40可以包括活性炭。例如，吸附剂40可以包括粉末活性炭。

被压载的流出物19可以从压载物反应器槽15被导引至澄清器20，例如高速澄清器。澄清器20构造成使被处理的废水部分21与被压载的固体部分29分离。被处理的废水部分21可以被递送至任何系统，其中它满足二次流出物浓度极限。二次流出物浓度极限可以是30mg/L的TSS和/或30mg/L的BOD。在一个实施方案中，TSS浓度可以小于10mg/L。在一个实施方案中，BOD浓度可以小于10mg/L。在一个实例中，总氮浓度可以小于3mg/L。在另一个实例中，总磷浓度可以小于1mg/L。被处理的废水部分21可以具有这些特性中的一种或更多种。被处理的废水部分21可以被递送至例如地表水或加工厂。被压载的固体部分29还可以被分离成废弃的被压载的固体部分23和再循环的被压载的固体部分22。在某些实施方案中，被压载的固体部分29的全部或一部分可以经由被废弃的固体出口39被丢弃。在某些实施方案中，被压载的固体部分29的全部可以经由被废弃的固体出口39被丢弃，例如，当压载物的再循环可以不是期望的或不是必要的时候。再循环的被压载的固体部分22可以被返回至压载物反应器槽15以进一步处理废水。废弃的被压载的固体部分23还可以通过压载物材料回收系统被分离成被丢弃的被压载的固体部分25和被压载的固体回收部分30。压载物材料回收系统26可以包括用于回收压载物材料的装置。压载物材料回收系统可以包括磁性分离装置。在某些实施方案中，机械剪切可以通过使用机械剪切机以用于在压载物回收之前例如在磁铁矿回收之前剪切生物固体和化学固体。例如，压载物材料回收系统26可以包括剪切磨机、水力旋流器和/或包含稀土磁体的固定阵列的转鼓。压载物材料回收系统26可以使回收的压载物材料部分30与废弃的固体部分25分离。回收的压载物材料部分30可以被导引回到压载物反应器槽15，用于进一步加工。

在某些实施方案中，在其中存在废水源1的体积的高流量期操作条件下，至少部分地基于来自传感器28的信号，使废水源1的一部分转向成避免进入生物反应器3，直接至压载系统。压载系统可以包括构造成提供被压载的流出物19的压载物反应器槽15和流体地连接至压载物反应器槽15的压载物材料源17。在某些实施方案中，压载物材料可以是磁性压载物，如贯穿本公开内容所描述的。

在某些实施方案中，压载物反应器槽15被流体地连接至絮凝剂源18。絮凝剂18可以包括通过引起在液体中的胶体和颗粒或其他悬浮颗粒聚集来促进絮凝以形成絮凝物的材料或化学品。絮凝剂18可以是聚合物。例如，絮凝剂18可以是丙烯酸/丙烯酰胺共聚物或改性的聚丙烯酰胺。

在某些实施方案中，压载物反应器槽15被流体地连接至凝结剂源16。凝结剂16可以包括与带负电的颗粒相互作用的阳离子和减少对聚集的势垒的分子。例如，凝结剂16可以包括铝、铁、钙、或镁。凝结剂16还可以包括膨润土、聚氯化铝、聚羟基氯化铝、氯化铝、碱式氯化铝、硫酸铝、氯化铁、硫酸铁和一水硫酸亚铁。

在某些实施方案中，压载物反应器槽15被流体地连接至吸附剂源40。吸附剂源40可以包括活性炭。例如，吸附剂40可以包括粉末活性炭。

被压载的流出物19可以从压载物反应器槽15被导引至高速澄清器20。高速澄清器20构造成使被处理的废水部分21与被压载的固体部分29分离。被压载的固体部分29还可以被分离成废弃的被压载的固体部分23和再循环的被压载的固体部分22。在某些实施方案中，被压载的固体部分29的全部或一部分可以经由被废弃的固体出口39被丢弃。在某些实施方案中，被压载的固体部分29的全部可以经由被废弃的固体出口39被丢弃，例如，当压载物的再循环可以不是期望的或不是必要的时候。再循环的被压载的固体部分22可以被返回至压载物反应器槽15以进一步处理废水。废弃的被压载的固体部分23还可以通过压载物材料回收系统被分离成被丢弃的被压载的固体部分25和被压载的固体回收部分30。被丢弃的被压载的固体部分25可以被丢弃，而不回收被压载的固体。压载物材料回收系统26可以包括用于回收压载物材料的装置。例如，压载物材料回收系统26可以包括剪切磨机、水力旋流器和/或包含稀土磁体的固定阵列的转鼓。压载物材料回收系统26可以使回收的压载物材料部分30与废弃的固体部分25分离。回收的压载物材料部分30可以被导引回到压载物反应器槽15，用于进一步加工。

图2中示出了在正常的操作条件下用于处理废水的系统。根据本公开内容的任何前述方面，处理系统200可以包括一个或更多个处理单元操作，该一个或更多个处理单元操作可以包括一个或更多个生物反应工艺和一个或更多个固体减少和固体收集的系统或工艺。

废水源1可以筛选出废水或初级的澄清流出物。废水源可以从社区的、工业的或住宅的源接收。例如，废水可以从市政或其他大规模的污水系统递送。可选择地，废水可以例如由食物加工厂或纸浆造纸厂产生。废水可以借助于系统的上游或下游的泵被移动通过该系统。废水源可以包含废弃物质，该废弃物质在某些实例中可以包含固体以及可溶性和不可溶性的有机和无机的材料。

废水处理系统包括废水源1，该废水源1经由生物反应器流入物导管2流体地连接至生物反应器3。生物反应器3可以是具有活性污泥以形成第一混合液的反应器。该活性污泥可以是生物絮凝物，该生物絮凝物包含能够分解生物可降解材料的微生物的种群。例如，活性污泥可以包含细菌。取决于所需的流出物，生物反应器3可以是充气的缺氧的生物反应器、需氧的生物反应器和厌氧的生物反应器中的任何。在实施方案中，生物反应器3可以是充气的缺氧区，该充气的缺氧区包括提供足以维持缺氧条件的溶解氧并且有助于生物反应器3的内容物的移动(如果需要)的充气器。任选的充气器37在图2中被示出，并且可以连接至气体源38。气体源38可以是空气。

废水处理系统200可以包括一个或更多个传感器28。在实施方案中，传感器28a可以定位在旁路流中。在另一个实施方案中，传感器28b可以定位在流入的废水流中。在另一个实施方案中，传感器28c可以放置在分流器41的下游。在另一个实施方案中，传感器28e可以定位在生物反应器3的出口处。在实施方案中，传感器28f可以定位在澄清器5的出口处。在其他实施方案中，一个或更多个传感器28a-28i可以存在于系统200中。

生物传感器3可以包括传感器28d，或包括构造成测量第一混合液的质量的多个此类传感器。传感器28可以测量例如，流速、体积、或在第一混合液中的物质浓度。传感器28可以测量生物反应器3中的第一混合液例如废水中的硝酸盐和/或氨的浓度。传感器28d在图2中图示为被布置在生物反应器3内，然而，在其他实施方案中，例如，任何传感器28(或另外的传感器)可以被设置在生物反应器流入物导管2上或生物反应器流出物导管4上。在某些实施方案中，合意的是，将传感器28定位在生物反应器3中的存在生物反应器3的内容物的显著混合的位置处，以提供在作为整体的生物反应器3内的条件的代表性测量。传感器28可以放置在单元操作的上游或下游的任何位置处。

传感器28可以与控制器31电通信或以其他方式通信以为控制器提供相应于废水源1的性质的信号。控制器31可以控制阀32、33和34的打开程度。然而，阀32、33、34、35和36中的一个或更多个可以被连接至控制器31，以避免复杂化，该连接在图2中未示出。控制器31可以是根据对图1的控制器31的描述的任何控制器。

生物反应器流出物可以借助于生物反应器出口离开生物反应器3并且进入生物反应器流出物导管4中。生物反应器流出物可以包含被处理的废水和活性污泥。生物反应器流出物可以被导引至二次澄清器5。二次澄清器5构造成使被处理的废水6与活性污泥分离。活性污泥还可以被分离成返回的活性污泥7和废弃的活性污泥8。返回的活性污泥可以被返回至生物反应器3以进一步处理废水。废弃的活性污泥7可以被递送至系统的另一个位置以被进一步处理。被处理的废水6可以被递送至例如地表水或加工厂。

废水处理系统200还可以包括分流器9，该分流器9构造成使废水源1的流动从生物反应器3转向至固定膜生物反应器11。分流器9可以是阀，该阀构造成至少部分地基于来自传感器28的信号而打开和闭合。在正常的操作条件下，废水源1的一部分通过分流器9转向成避免进入生物反应器3，至固定膜生物反应器11。固定膜生物反应器11可以是具有固定至支撑体或载体上的生物质的种群的反应器，该支撑体或载体允许生物质接触废水中的污染物。例如，固定膜生物反应器11可以包括移动床生物反应器、滴滤池、以及旋转生物接触器。生物膜被形成在载体的表面上并且从废水除去污染物。取决于所需的流出物，固定膜生物反应器11可以是充气的缺氧的生物反应器、需氧的生物反应器和厌氧的生物反应器中的任何。在实施方案中，固定膜生物反应器11可以是充气的缺氧区，该充气的缺氧区包括提供足以维持缺氧条件的溶解氧并且有助于固定膜生物反应器11的内容物的移动(如果需要)的充气器。在正常的操作条件下，固定膜生物反应器3可以提供包含生物固体的流出物。在某些实施方案中，固定膜流出物可以任选地经由返回固定膜流出物导管12被导引至生物反应器3以使生物固体与废水分离。

图3中示出了用于处理包含溢流体积的废水的系统。根据本公开内容的任何前述方面，处理系统300可以包括一个或更多个处理单元操作，该一个或更多个处理单元操作可以包括一个或更多个生物反应工艺和一个或更多个固体减少和固体收集的系统或工艺。

废水源1可以筛选出废水或初级的澄清流出物。废水源可以从社区的、工业的或住宅的源接收。例如，废水可以从市政或其他大规模的污水系统递送。可选择地，废水可以例如由食物加工厂或纸浆造纸厂产生。废水可以借助于该系统的上游或下游的泵被移动通过该系统。废水源可以包含废弃物质，该废弃物质在某些实例中可以包含固体以及可溶性和不可溶性的有机和无机的材料。

废水处理系统包括废水源1，该废水源1经由生物反应器流入物导管2流体地连接至生物反应器3。生物反应器3可以是具有活性污泥以形成第一混合液的反应器。该活性污泥可以是生物絮凝物，该生物絮凝物包含能够分解生物可降解材料的微生物的种群。例如，活性污泥可以包含细菌。取决于所需的流出物，生物反应器3可以是充气的缺氧的生物反应器、需氧的生物反应器和厌氧的生物反应器中的任何。在实施方案中，生物反应器3可以是充气的缺氧区，该充气的缺氧区包括提供足以维持缺氧条件的溶解氧并且有助于生物反应器3的内容物的移动(如果需要)的充气器。任选的充气器37在图3中被示出，并且可以连接至气体源38。气体源38可以是空气。

废水处理系统300可以包括一个或更多个传感器28。在实施方案中，传感器28a可以定位在旁路流中。在另一个实施方案中，传感器28b可以定位在流入的废水流中。在另一个实施方案中，传感器28c可以放置在分流器41的下游。在另一个实施方案中，传感器28e可以定位在生物反应器3的出口处。在实施方案中，传感器28f可以定位在澄清器5的出口处。在另一个实施方案中，传感器28g可以定位在澄清器20的出口处。在另一个实施方案中，传感器28h可以定位在固定膜生物反应器11的入口处。在另一个实施方案中，传感器28i可以定位在压载物反应器槽15的入口处。在其他实施方案中，一个或更多个传感器28a-28i可以存在于系统300中。

生物传感器3可以包括传感器28d，或包括构造成测量第一混合液的质量的多个此类传感器。传感器28可以测量例如，流速、体积、或在第一混合液中的物质浓度。传感器28可以测量生物反应器3中的第一混合液例如废水中的硝酸盐和/或氨的浓度。传感器28d在图3中图示为被布置在生物反应器3内，然而，在其他实施方案中，例如，传感器28(或另外的传感器)可以被设置在生物反应器流入物导管2上或生物反应器流出物导管4上。在某些实施方案中，合意的是，将传感器28定位在生物反应器3中的存在生物反应器3的内容物的显著混合的位置处，以提供在作为整体的生物反应器3内的条件的代表性测量。传感器28可以放置在单元操作的上游或下游的任何位置处。

传感器28可以与控制器31电通信或以其他方式通信以为控制器提供相应于废水源1的性质的信号。控制器31可以控制阀32、33和34的打开程度。然而，阀32、33、34、35和36中的一个或更多个可以被连接至控制器31，以避免复杂化，该连接在图3中未示出。控制器31可以是根据对图1的控制器31的描述的任何控制器。

生物反应器流出物可以借助于生物反应器出口离开生物反应器3并且进入生物反应器流出物导管4中。生物反应器流出物可以包含被处理的废水和活性污泥。生物反应器流出物可以被导引至二次澄清器5。二次澄清器5构造成使被处理的废水6与活性污泥分离。活性污泥还可以被分离成返回的活性污泥7和废弃的活性污泥8。返回的活性污泥可以被返回至生物反应器3以进一步处理废水。废弃的活性污泥7可以被递送至系统的另一个位置以被进一步处理。被处理的水6可以被递送至例如地表水或加工厂。

废水处理系统300还可以包括分流器9，该分流器9构造成使废水源1的流动从生物反应器3转向至固定膜生物反应器11。分流器9可以是阀，该阀构造成至少部分地基于来自传感器28的信号而打开和闭合。在正常的操作条件下，废水源1的一部分通过分流器9转向成避免进入生物反应器3，至固定膜生物反应器11。固定膜生物反应器11可以是具有固定至支撑体或载体上的生物质的种群的反应器，该支撑体或载体允许生物质接触废水中的污染物。例如，固定膜生物反应器11可以包括移动床生物反应器、滴滤池、以及旋转生物接触器。生物膜被形成在载体的表面上并且从废水除去污染物。取决于所需的流出物，固定膜生物反应器11可以是充气的缺氧的生物反应器、需氧的生物反应器和厌氧的生物反应器中的任何。在实施方案中，固定膜生物反应器11可以是充气的缺氧区，该充气的缺氧区包括提供足以维持缺氧条件的溶解氧并且有助于固定膜生物反应器11的内容物的移动(如果需要)的充气器。在正常的操作条件下，固定膜生物反应器3可以提供包含生物固体的流出物。在某些实施方案中，固定膜流出物可以任选地经由返回固定膜流出物导管12被导引至生物反应器3以使生物固体与废水分离。

在某些实施方案中，在其中存在废水源1的溢流体积的操作条件下，至少部分地基于来自传感器28的信号，使废水源1的另外的部分转向成避免进入生物反应器3，至固定膜生物反应器11。固定膜流出物可以经由固定膜流出物导管13被导引至压载物反应器槽15以使生物固体与废水分离。

压载系统可以包括构造成提供被压载的流出物19的压载物反应器槽15和流体地连接至压载物反应器槽15的压载物材料源17。在某些实施方案中，压载物材料可以是磁性压载物。磁性压载物可以包括惰性材料。磁性压载物可以包括铁磁材料。磁性压载物可以包括含铁材料。在某些实施方案中，磁性压载物可以包括氧化铁材料。例如，磁性压载物可以包括磁铁矿(Fe₃O₄)。磁性压载物可以具有允许其与生物絮凝物结合以提供增强的沉降或澄清并允许其被吸引到磁体使得其可以与生物絮凝物分离的粒度。磁性压载物的粒度可以小于约40μm。磁性压载物的粒度可以小于约20μm。在某些实施方案中，压载物材料可以是磁铁矿。压载物可以以干燥的粉末形式被添加。在某些实施方案中，压载物材料可以通过操作员或通过机器来添加。例如，压载物材料17可以通过干式进料器来添加。

在某些实施方案中，压载物反应器槽15被流体地连接至絮凝剂源18。絮凝剂18可以包括通过引起在液体中的胶体和颗粒或其他悬浮颗粒聚集来促进絮凝以形成絮凝物的材料或化学品。絮凝剂18可以是聚合物。例如，絮凝剂18可以是丙烯酸/丙烯酰胺共聚物或改性的聚丙烯酰胺。

在某些实施方案中，压载物反应器槽15被流体地连接至凝结剂源16。凝结剂16可以包括与带负电的颗粒相互作用的阳离子和减少聚集的势垒的分子。例如，凝结剂16可以包括铝、铁、钙、或镁。凝结剂16还可以包括膨润土、聚氯化铝、聚羟基氯化铝、氯化铝、碱式氯化铝、硫酸铝、氯化铁、硫酸铁和一水硫酸亚铁。

在某些实施方案中，压载物反应器槽15被流体地连接至吸附剂源40。吸附剂源40可以包括活性炭。例如，吸附剂40可以包括粉末活性炭。

被压载的流出物19可以从压载物反应器槽15被导引至澄清器20，例如高速澄清器。澄清器20构造成使被处理的废水部分21与被压载的固体部分29分离。被处理的废水部分21可以被递送至例如地表水或加工厂。被压载的固体部分29还可以被分离成废弃的被压载的固体部分23和再循环的被压载的固体部分22。在某些实施方案中，被压载的固体部分29的全部或一部分可以经由被废弃的固体出口39被丢弃。在某些实施方案中，被压载的固体部分29的全部可以经由被废弃的固体出口39被丢弃，例如，当压载物的再循环可以不是期望的或不是必要的时候。再循环的被压载的固体部分22可以被返回至压载物反应器15以进一步处理废水。废弃的被压载的固体部分23还可以被分离成被丢弃的被压载的固体部分25和被压载的固体回收部分30。被丢弃的被压载的固体部分25可以被丢弃，而不回收被压载的固体。压载物材料回收部分30可以被导引至压载物材料回收系统26。压载物材料回收系统26可以包括用于回收压载物材料的装置。压载物材料回收系统可以包括磁性分离装置。在某些实施方案中，机械剪切可以通过使用机械剪切机而用于在压载物回收之前例如在磁铁矿回收之前剪切生物固体。例如，压载物材料回收系统26可以包括剪切磨机、水力旋流器和/或包含稀土磁体的固定阵列的转鼓。压载物材料回收系统26可以使回收的压载物材料部分30与废弃的固体部分25分离。回收的压载物材料部分30可以被导引回到压载物反应器15，用于进一步加工。

本文描述的方法和系统在它们的应用方面不限于在前面的描述中或在附图中的图示中陈述的结构的细节和部件的布置。本文描述的方法和系统能够具有其它实施方案并且能够以各种方式被实践或被实施。另外，本文所用措辞和术语是为了描述目的而不应视为是限制性的。本文使用的“包括”、“包含”、“具有”、“含有”、“涉及”、“特征为”、“特征在于”及其各种变型意为涵盖随后列出的项目、其等效物以及由其后专门列出的项目组成的替代的实施方案。

在说明书和权利要求中使用序数术语例如“第一”、“第二”、“第三”及类似物来修饰要素，本身并不暗示一个要素相对于另一个的任何优先、优越或顺序或在其中方法的动作被进行的时间顺序，而是仅用作为标记以区分具有某个名称的一个要素与具有相同名称(除了使用序数术语)的另一个要素以区分要素。

本领域的技术人员将容易理解，本文所述的各种参数和构造意味着是示例性的，并且实际的参数和构造将取决于使用本公开内容的装置和方法的具体应用。本领域的技术人员将认识到或能够仅仅使用常规实验确定本文所描述的具体实施方案的许多等效物。例如，本领域的技术人员可以认识到，根据本公开内容的系统及其部件还可包括系统的网络或是水处理系统的部件。因此，应当理解，前述实施方案仅通过实施例呈现并且在随附的权利要求及其等效物的范围内，所公开的系统和方法可以除如具体描述的之外进行实践。本系统和方法涉及本文所描述的每个单独的特征、系统或方法。此外，如果这样的特征、系统或方法不是相互不一致的，则两个或更多个这样的特征、系统或方法的任何组合被包括在本公开内容的范围内。本文公开的方法的步骤可以按所示出的顺序或按替代的顺序来进行，并且该方法可以包括另外的或可选择的动作或可以在所示出的动作中的一个或更多个被省略的情况下来进行。

此外，应认识到，各种改变、修改和改进将容易被本领域技术人员想到。这样的改变、修改和改进意图作为本公开内容的一部分，并且意图在本公开内容的精神和范围内。在其他例子中，现有的设施可以被修改，以利用或包括本文描述的方法和系统的任何一个或更多个方面。因此，在某些例子中，该系统可以涉及使现有的设施连接或构造成包括处理系统或处理系统的部件，例如，使用包括挡板的方法和系统，该挡板至少部分地响应于在如本文公开的处理系统中的氮物质浓度测量被控制。因此，前述描述和附图仅仅是举例。此外，附图中的描述不将本公开内容限制到特别说明的表述。

虽然本公开内容的示例性实施方案已经公开，但是可以在其中作出许多修改、添加和删除，而不脱离如在随附权利要求中阐述的本公开内容及其等效物的精神和范围。

Claims (29)

1.一种用于处理废水的系统，包括：

生物反应器，其流体地连接至废水源并且具有被处理的废水出口；

固定膜生物反应器，其连接至所述废水源并且具有固定膜流出物出口；

压载系统，其流体地连接至所述固定膜流出物出口，所述压载系统包括：

压载物反应器槽，其构造成提供被压载的流出物；和

压载物材料源，其流体地连接至所述压载物反应器槽的入口；以及

旁通管线，其具有流体地连接至所述废水源的入口、流体地连接至所述压载系统的第一出口和流体地连接至所述固定膜生物反应器的第二出口，所述旁通管线构造成绕过所述固定膜生物反应器。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述压载物材料是磁性的。

3.如权利要求2所述的系统，其中所述压载物材料是磁铁矿。

4.如权利要求1所述的系统，所述系统还包括流体地连接至所述压载物反应器槽的入口的絮凝剂源。

5.如权利要求1所述的系统，所述系统还包括流体地连接至所述压载物反应器槽的入口的凝结剂源。

6.如权利要求1所述的系统，其中所述固定膜流出物包含100mg/l至500mg/l的生物固体。

7.如权利要求1所述的系统，所述系统还包括第一澄清器，所述第一澄清器连接至所述被处理的废水出口并且构造成提供第一被处理的流出物。

8.如权利要求7所述的系统，所述系统还包括第二澄清器，所述第二澄清器流体地连接至所述压载物反应器槽的出口，所述第二澄清器包括第二被处理的流出物出口和被压载的固体出口并且构造成将所述被压载的流出物分离成第二被处理的流出物与被压载的固体部分。

9.如权利要求1所述的系统，其中所述固定膜生物反应器包括载体，生物质被固定至所述载体上。

10.一种用于处理废水的方法，包括：

将来自废水源的废水引入至流入物导管；

测量在所述流入物导管中的所述废水的性质以提供性质测量；

至少部分地基于所述性质测量将所述废水的至少一部分引入至生物反应器；

将所述废水的至少一部分引入至固定膜生物反应器；

至少部分地基于所述性质测量将所述废水的另外的部分引入至所述固定膜生物反应器以提供固定膜流出物；

至少部分地基于所述性质测量将所述废水的至少一部分引入至压载物反应器槽，所述压载物反应器槽构造成提供被压载的流出物；以及

将所述固定膜流出物引入至所述压载物反应器槽。

11.如权利要求10所述的方法，所述方法还包括将压载物材料添加至所述压载物反应器槽。

12.如权利要求11所述的方法，其中所述压载物材料是磁性的。

13.如权利要求12所述的方法，其中所述压载物材料是磁铁矿。

14.如权利要求10所述的方法，所述方法还包括将絮凝剂添加至所述固定膜流出物以提供絮凝的流出物。

15.如权利要求10所述的方法，所述方法还包括将凝结剂添加至所述固定膜流出物以提供被凝结的流出物。

16.如权利要求10所述的方法，其中所述性质是所述废水的流速、所述废水的组分的浓度和废水体积中的一种。

17.如权利要求10所述的方法，所述方法还包括将所述被压载的流出物分离成被压载的固体部分和被处理的废水部分。

18.如权利要求17所述的方法，所述方法还包括将所述被压载的固体部分分离成回收的压载物部分和无压载物的固体部分。

19.如权利要求18所述的方法，所述方法还包括将所述回收的压载物部分添加至被凝结的流出物。

20.如权利要求10所述的方法，其中所述固定膜生物反应器包括载体，生物质被固定至所述载体上。

21.一种在废水处理系统中促进废水的处理的方法，所述废水处理系统包括连接至废水源的出口和至生物反应器的入口的导管，所述方法包括：

提供分流器，所述分流器流体地可连接至所述废水处理系统的所述生物反应器的上游和所述废水源，所述分流器构造成导引来自所述导管的所述废水的一部分；

提供固定膜生物反应器，所述固定膜生物反应器具有可连接至所述分流器的入口，所述固定膜生物反应器构造成接收所述废水源的溢流体积并且提供固定膜流出物；

提供旁通管线，所述旁通管线流体地可连接至所述分流器并且构造成绕过所述固定膜反应器；以及

提供压载系统，所述压载系统流体地可连接至所述固定膜流出物，所述压载系统包括：

压载物反应器槽，其构造成提供被压载的流出物；和

压载物材料源，其流体地连接至所述压载物反应器槽的入口。

22.如权利要求21所述的方法，所述方法还包括提供流体地可连接至所述压载系统的压载物材料源。

23.如权利要求21所述的方法，其中所述压载物材料是磁性的。

24.如权利要求23所述的方法，其中所述压载物材料是磁铁矿。

25.如权利要求21所述的方法，所述方法还包括提供流体地连接至所述压载物反应器槽的入口的絮凝剂源。

26.如权利要求21所述的方法，所述方法还包括提供流体地连接至所述压载物反应器槽的入口的凝结剂源。

27.如权利要求21所述的方法，所述方法还包括提供构造成测量所述废水的性质的传感器。

28.如权利要求27所述的方法，所述方法还包括提供控制器，所述控制器构造成至少部分地基于所测量的性质使所述废水转向。

29.一种在高流量期的期间处理废水的方法，包括：

建立第一液体回路，所述第一液体回路使待处理的液体在其中从废水源流动至第一生物反应器的入口；

建立第二液体回路，所述第二液体回路使待处理的液体在其中从废水源流动至第二生物反应器和分离系统中的至少一种的入口；以及

建立第三液体回路，所述第三液体回路使来自所述第二生物反应器的流出物在其中从所述第二生物反应器流动至所述第一生物反应器和所述分离系统中的至少一种；

其中所述分离系统是压载系统，并且所述第二生物反应器是固定膜生物反应器；

其中所述压载系统包括：

压载物反应器槽，其构造成提供被压载的流出物；和

压载物材料源，其流体地连接至所述压载物反应器槽的入口；以及

旁通管线，其具有流体地连接至所述废水源的入口、流体地连接至所述压载系统的第一出口和流体地连接至所述固定膜生物反应器的第二出口，所述旁通管线构造成绕过所述固定膜生物反应器。