JP2013513467A - 水および廃水の処理のための拡散曝気法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図2
Description
2009年12月14日に出願された、Diffusion Aeration for Water and Wastewater Treatmentというタイトルの米国仮特許出願シリアル番号第61/286,055号を参照する。その開示は参照することにより本明細書に組み込まれ、その優先権を、37 CFR 1.78(a)(4)および(5)(i)に従って、本願で主張する。
本発明は、概して廃水処理に関し、より詳細には、生物学的な廃水処理に関する。
次の米国特許は、当該技術分野の現状を表すものと確信する。
7,303,677、7,300,571、6,908,547、6,645,374、5,486,475および5,482,859。
本発明は、改善された廃水処理システムおよび方法の提供を目的とする。
N=7.4×Q×L/(W×D)
式中、
N:理論段階の数
Q:流量(m3/s)
L:流路長さ(m)
W:流路幅(m)
D:流路深さまたは間隔(m)
N=7.4×Q×L/(W×D)
式中、
N:理論段階の数
Q:流量(m3/s)
L:流路長さ(m)
W:流路幅(m)
D:流路深さまたは間隔(m)
N=7.4×Q×L/(W×D)
式中、
N:理論段階の数
Q:流量(m3/s)
L:流路長さ(m)
W:流路幅(m)
D:流路深さまたは間隔(m)
N=7.4×Q×L/(W×D)
式中、
N:理論段階の数
Q:流量(m3/s)
L:流路長さ(m)
W:流路幅(m)
D:流路深さまたは間隔(m)
ここで図1を参照する。図1は、本発明の好ましい実施形態に従って構成され機能する分散型廃水処理システムの単純化した絵図である。図1に見られるように、田舎町または村から廃水が廃水路100を通って複数の分散型で小型の低エネルギー廃水処理設備102へ供給され得る。該廃水処理設備102は、本発明の好ましい実施形態に従って構成され機能するものであり、各廃水処理設備102は、支流の廃水供給ライン104を介して廃水路100からの廃水を受け入れる。大まかに図1において理解されうるように、前記廃水処理設備102の設置面積は比較的に小さい。この廃水設備のエネルギー必要量は少ないので、光起電力パネル106から電力を得ることができる。
1.壁124に最も近い層:バイオフィルムは、大部分は好気性細菌からなり、流路を下るにつれ、アンモニアを酸化し炭酸塩を還元する独立栄養細菌が増すであろう。
2.壁124に最も近いバイオフィルム層に隣接する層:バイオフィルムは、有機物を酸化する好気性従属栄養細菌がより豊富になっているであろう。
3a.壁124からもっと遠くかつ流路の最も上流の層:廃水内の有機物の濃度が比較的高く、バイオフィルム層は、CO2または他の代替的な電子受容体を還元することによって有機物を酸化する嫌気性細菌の濃度が高くなっていることを特徴とするであろう。
3b.流路の最も下流の層:壁124から最も遠い層は、一方では水に残存している溶解有機物を用い、他方では前記第1の層において硝化によって生成された硝酸塩を用いて、脱窒を行う従属栄養細菌を含んでいるであろう。
N=7.4×Q×L/(W×D)
但し、
N:理論段階の数
Q:流量(m3/s)
L:流路長さ(m)
W:流路幅(m)
D:流路深さまたは間隔(m)
Claims (34)
- 廃水処理システムであって、
少なくとも一つの水処理経路であって、少なくとも一つの廃水導入口、該経路の内部を外気から分離する少なくとも一つの酸素透過性で水不透過性の壁、および、少なくとも一つの処理済廃水排出口を有し、前記少なくとも一つの廃水導入口から前記少なくとも一つの処理済廃水排出口へ流れる廃水の少なくとも好気性処理のために配設される水処理経路と、
前記廃水を、前記水処理経路の前記少なくとも一つの廃水導入口へ供給する、少なくとも一つの廃水供給路と、
処理済廃水を、前記少なくとも一つの水処理経路の前記少なくとも一つの処理済廃水排出口から供給する、少なくとも一つの処理済廃水路
を備えてなる廃水処理システム。 - 前記少なくとも一つの水処理経路の前記少なくとも一つの酸素透過性で水不透過性の壁がその内部表面上にバイオフィルムを支持するように配設されている、請求項1記載の廃水処理システム。
- 前記酸素透過性で水不透過性の壁の表面積の、前記経路の通水断面積に対する割合が少なくとも200:1である、先行する請求項のいずれか1項記載の廃水処理システム。
- 前記酸素透過性で水不透過性の壁の表面積の、前記経路の通水断面積に対する割合が少なくとも1000:1である、先行する請求項のいずれか1項記載の廃水処理システム。
- 前記経路の水力直径が5〜20ミリメートルである、先行する請求項のいずれか1項記載の廃水処理システム。
- 前記酸素透過性で水不透過性の壁の表面積の、前記経路の総容量に対する割合が少なくとも100:1である、先行する請求項のいずれか1項記載の廃水処理システム。
- 前記酸素透過性で水不透過性の壁の表面積の、前記経路の総容量に対する割合が少なくとも150:1である、先行する請求項のいずれか1項記載の廃水処理システム。
- 前記酸素透過性で水不透過性の壁の表面積の、前記経路の総容量に対する割合が少なくとも200:1である、先行する請求項のいずれか1項記載の廃水処理システム。
- 前記少なくとも一つの水処理経路は、そこを通る廃水の概して栓型の流れを促進するように構成され、
前記経路の長さ、幅および流路深さは、それによって構成された栓流反応器において、理論段階Nが少なくとも4となるように選択され、ここで、栓流反応器における理論段階の数は、下記式を用いて計算される、先行する請求項のいずれか1項記載の廃水処理システム。
N=7.4×Q×L/(W×D)
式中、
N:理論段階の数
Q:流量(m3/s)
L:流路長さ(m)
W:流路幅(m)
D:流路深さまたは間隔(m) - 前記少なくとも一つの水処理経路は、そこを通る廃水の概して栓型の流れを促進するように構成され、
前記経路の長さ、幅および流路深さは、それによって構成された栓流反応器において、理論段階Nが少なくとも8となるように選択され、ここで、栓流反応器における理論段階の数は、下記式を用いて計算される、先行する請求項のいずれか1項記載の廃水処理システム。
N=7.4×Q×L/(W×D)
式中、
N:理論段階の数
Q:流量(m3/s)
L:流路長さ(m)
W:流路幅(m)
D:流路深さまたは間隔(m) - 前記少なくとも一つの酸素透過性で水不透過性の壁が螺旋状に配設されて前記少なくとも一つの水処理経路を画定する、先行する請求項のいずれか1項記載の廃水処理システム。
- 前記少なくとも一つの水処理経路が、螺旋状の横断面を有する概して鉛直の空気流路を画定するように配設されている、先行する請求項のいずれか1項記載の廃水処理システム。
- 前記少なくとも一つの水処理経路が複数の積層された経路を含み、該複数の積層された経路のそれぞれは、螺旋状の横断面を有する概して鉛直の空気流路を画定するように配設されており、
該鉛直の空気流路同士は直線に並べられている、
請求項12記載の廃水処理システム。 - 前記鉛直の空気流路を通じる鉛直の空気流を提供する少なくとも一つの送風機をさらに備える、請求項12または13記載の廃水処理システム。
- 前記鉛直の空気流路の横断厚が4から20mmである請求項12から14のいずれか1項記載の廃水処理システム。
- 前記少なくとも一つの酸素透過性で水不透過性の壁が、微細孔を有するポリプロピレンおよび微細孔を有するポリオレフィンのうちの少なくとも一つを含む、先行する請求項のいずれか1項記載の廃水処理システム。
- 前記少なくとも一つの酸素透過性で水不透過性の壁が、少なくとも一つの織物層を含む、先行する請求項のいずれか1項記載の廃水処理システム。
- 廃水処理方法であって、
少なくとも一つの水処理経路であって、少なくとも一つの廃水導入口、該経路の内部を外気から分離する少なくとも一つの酸素透過性で水不透過性の壁、および、少なくとも一つの処理済廃水排出口を有し、前記少なくとも一つの廃水導入口から前記少なくとも一つの処理済廃水排出口へ流れる廃水の少なくとも好気性処理のために配設される水処理経路を提供する工程、
前記廃水を、前記水処理経路の前記少なくとも一つの廃水導入口へ供給する工程、および
処理済廃水を、前記少なくとも一つの水処理経路の前記少なくとも一つの処理済廃水排出口から供給する工程
を含む廃水処理方法。 - 前記少なくとも一つの水処理経路の前記少なくとも一つの酸素透過性で水不透過性の壁がその内部表面上にバイオフィルムを支持するように配設されている、請求項18記載の廃水処理方法。
- 前記酸素透過性で水不透過性の壁の表面積の、前記経路の通水断面積に対する割合が少なくとも200:1である、請求項18または19記載の廃水処理方法。
- 前記酸素透過性で水不透過性の壁の表面積の、前記経路の通水断面積に対する割合が少なくとも1000:1である、請求項18から20のいずれか1項記載の廃水処理方法。
- 前記経路の水力直径が5〜20ミリメートルである、請求項18から21のいずれか1項記載の廃水処理方法。
- 前記酸素透過性で水不透過性の壁の表面積の、前記経路の総容量に対する割合が少なくとも100:1である、請求項18から22のいずれか1項記載の廃水処理方法。
- 前記酸素透過性で水不透過性の壁の表面積の、前記経路の総容量に対する割合が少なくとも150:1である、請求項18から23のいずれか1項記載の廃水処理方法。
- 前記酸素透過性で水不透過性の壁の表面積の、前記経路の総容量に対する割合が少なくとも200:1である、請求項18から24のいずれか1項記載の廃水処理方法。
- 前記少なくとも一つの水処理経路を、そこを通る廃水の概して栓型の流れが促進されるように構成する工程、および
前記経路の長さ、幅および流路深さを、それによって構成された栓流反応器において、理論段階Nが少なくとも4となるように選択する工程
をさらに含み、ここで、栓流反応器における理論段階の数は、下記式を用いて計算される、請求項18から25のいずれか1項記載の廃水処理方法。
N=7.4×Q×L/(W×D)
式中、
N:理論段階の数
Q:流量(m3/s)
L:流路長さ(m)
W:流路幅(m)
D:流路深さまたは間隔(m) - 前記少なくとも一つの水処理経路を、そこを通る廃水の概して栓型の流れが促進されるように構成する工程、および
前記経路の長さ、幅および流路深さを、それによって構成された栓流反応器において、理論段階Nが少なくとも8となるように選択する工程
をさらに含み、ここで、栓流反応器における理論段階の数は、下記式を用いて計算される、請求項18から26のいずれか1項記載の廃水処理方法。
N=7.4×Q×L/(W×D)
式中、
N:理論段階の数
Q:流量(m3/s)
L:流路長さ(m)
W:流路幅(m)
D:流路深さまたは間隔(m) - 前記少なくとも一つの酸素透過性で水不透過性の壁を螺旋状に配設して前記少なくとも一つの水処理経路を画定する工程をさらに含む、請求項18から27のいずれか1項記載の廃水処理方法。
- 前記少なくとも一つの水処理経路を配設して、螺旋状の横断面を有する概して鉛直の空気流路を画定する工程をさらに含む、請求項18から28のいずれか1項記載の廃水処理方法。
- 複数の積層された水処理経路を提供する工程、
該複数の積層された水処理経路を、そのそれぞれが、螺旋状の横断面を有する概して鉛直の空気流路を画定するように配設する工程、および
前記鉛直の空気流路同士を直線に並べる工程
をさらに含む請求項29記載の廃水処理方法。 - 前記鉛直の空気流路に鉛直の空気流を提供する工程をさらに含む、請求項29または30記載の廃水処理方法。
- 前記鉛直の空気流路の横断厚が4から20mmである請求項29から31のいずれか1項記載の廃水処理方法。
- 前記少なくとも一つの酸素透過性で水不透過性の壁が、微細孔を有するポリプロピレンおよび微細孔を有するポリオレフィンのうちの少なくとも一つを含む、請求項18から32のいずれか1項記載の廃水処理方法。
- 前記少なくとも一つの酸素透過性で水不透過性の壁が、少なくとも一つの織物層を含む、請求項18から33のいずれか1項記載の廃水処理方法。
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