阳〇巧对本领域技术人员来说显而易见的，MicroSlu姑e?细胞破裂器/均化器是具 有非常高的细胞溶解效率的处理单元34的一个例子。目P，参见图5A的实施方案，溶解了存 在于WAS22中的基本上全部的细胞。本发明可选择的实施方案，例如使用超声波，电穿孔 或者机械剪切，通常将实现明显更低的细胞溶解效率。
[0053] 不管在传递到好氧处理设备14之前用于处理污泥的具体工艺如何，可W实现降 低或者消除需要脱水和/或处置的污泥体积的目标。例如在实现相对高的细胞溶解水平例 如MicroSliidge⑥细胞破裂器/均化器的处理工艺的情况中，相对少量的活化污泥可W 导入处理单元34,例如仅仅WAS22 (图5A)。因为传递到处理单元34的活化污泥中存在的 基本上全部的微生物细胞是在运种实施方案中破裂的，因此仍然需要用于RAS20的分别 的返回管线来维持设备14中的好氧处理方法。
[0054] 可选择的，在实现相对低的细胞溶解水平的处理工艺的情况中，相对大量的活化 污泥可W导入处理单元34,例如全部的WAS22加上一些或全部的RAS20 (图5B)。因为细 胞溶解效率在运种实施方案中是相对低的，如在超声波，电穿孔或者机械剪切工艺中可发 生的那样，因此TAS36(即，经处理的活化污泥）可W包含足量的存活细胞来维持该好氧处 理方法，而无需直接返回任何RAS20。目P，全部或者基本上全部的总体积的污泥（其是在液 体/固体分离设备16中分离的，即，通常称作RAS20和WAS22的两部分）将传递到处理 单元34处理，其后作为TAS36返回好氧处理系统12。只要存在于TAS36中的足够比例的 微生物细胞保持存活，则在运种实施方案中不必提供分别的RAS20返回管线。
[0055] 在处理单元34具有中等细胞溶解效率的情况中，其中一些的TAS 36包含存活细 胞，则返回到系统12的RAS 20的体积可W降低，但是不能完全用TAS 36供料代替。
[0056] 本发明的许多不同的实施方案可W是商业上可行的。通常具有低的细胞溶解效率 的污泥处理工艺也需要相应的低的能量输入。因此，在图5B的实施方案中，与图5A的实施 方案相比，即使较大总体积的活化污泥可W传递到处理单元34,该污泥处理方法的整体运 行成本也不会增加或者会增加商业上可接受的量。同样，如本发明的其他实施方案中那样， 将避免脱水污泥的需要，导致明显的成本节约。
[0057] 下面的实施例1进一步示例了使用不同的细胞处理工艺处理WAS22。 阳〇5引厌氧处理
[0059]如图6A-6C所示，在传递到好氧处理设备14之前，TAS 36可W任选的在厌氧消化 器24中进行厌氧处理。在图6A的实施方案中，厌氧消化器24位于处理单元34下游和好 氧处理设备14上游。在运种实施方案中，经厌氧消化的TAS 36直接传递到好氧处理设备 14,而无厌氧消化器24下游的脱水，固体除去或者任何其他处理步骤。任选的厌氧消化器 24可W位于处理单元34上游（图6B)，或者处理单元34的上游和下游二者（图6C)。 W60] 污泥增稠
[0061]在处理单元34中处理之前，活化污泥例如WAS 22也可W任选的进行污泥增稠。如 图8所示，可W提供增稠单元42在处理单元34上游。运样的增稠的目的是在处理单元34 中加工之前，浓缩活化污泥。污泥增稠可W在设备42中，使用重力，离屯、机，转鼓增稠器，重 力带增稠器，压带机，溶解的空气浮选或者其他装置来进行。除去的水排出到环境或者返回 到废水处理设备。在本发明的一个实施方案中，增稠单元42将WAS 22从大约1%的固含量 增稠到高达10%固含量或更高。
[0062] 碎片除去
[0063] 在WAS增稠前，也可W任选的提供碎片除去装置40在处理单元34上游（图8)。 碎片除去装置40可W包括过滤器或者一些其他分离器例如水力旋流器，用于除去活化污 泥例如WAS22中存在的任何顽固的不可降解的微粒碎片，其没有在上游过滤步骤中除去。 在本发明的一个实施方案中，碎片除去装置40也可W任选地配置来从处理流中的除去一 部分的WAS22,由此降低传递到处理单元34的WAS22体积。任何除去的碎片或者多余的 WAS22是W类似于上述常规系统的方式脱水和/或处置的。
[0064] 所用碎片除去的类型和程度将取决于进行处理的废水10的组成。一种或多种碎 片除去装置可W位于好氧处理系统12上游（例如图4)或者好氧处理系统12下游（例如 图8)，或者二者。重要的是再循环到好氧处理设备14的TAS36相对没有碎片，来避免系统 12中随时间的逐渐碎片积聚。 W65] 营养物回收
[0066] 取决于废水10构成，令人期望的是在它再循环到好氧处理系统12之前，可W从 TAS36中回收营养物或者其他化合物。如图7所示，可W任选的提供化合物回收装置38来 从TAS36中回收氮，憐，重金属或者其他化合物。例如在氮或憐的含量非常高的市政废水 的情况中，令人期望的是在再循环之前可W降低TAS36的氮或者憐含量。在TAS36进行 厌氧消化的情况中，化合物回收装置38在该处理顺序中可W位于厌氧消化器24之前或之 后。对本领域技术人员来说很显然，化合物回收装置38可W通过生物，化学或者其他手段 回收化合物。例如化合物的回收可W依靠分别或组合使用的化学沉淀，微生物或者植物的 生长（例如生物营养除去度NR)微生物或者藻类），液/固分离或者其他方法来完成。作为 具体例子，化学方法可W用于从经厌氧消化的TAS36中回收作为鸟粪石（憐酸儀锭）的憐 和氮。
[0067] 初沉污泥的处理
[0068] 对本领域技术人员来说很显然，本发明可W与现有技术的不同的方法步骤和系统 组合使用。例如如图9所示，活化污泥（例如WAS22)和初沉污泥28二者可W任选的在 WAS/PS增稠单元42A中进行增稠，随后相组合的在AS/PS处理单元34A中处理。在运种情 况中，运种方法所产生的经处理的活化的和初沉污泥（TAS/PS36A)将包括来源于初沉污泥 28的部分。可选择的，初沉污泥28可WW类似方式处理和作为分别的物质流（即，仅仅包 含经处理的初沉污泥）再循环到好氧处理系统12。上面的废水处理方案也可W任选的包括 下面的一种或多种：厌氧消化，化合物回收，污泥增稠，苛性物质处理，碎片除去或者上述其 他加工步骤。
[0069] 在具体的实施方案中，本发明可W在包括组合的处理和消化活化污泥23和初沉 污泥28的废水处理步骤中进行。目P，例如，在处理单元34中处理的污泥总量将包括活化污 泥23和/或初沉污泥28 ;进行了厌氧消化的全部量的经处理的污泥可W包括来源于活化 污泥23和/或初沉污泥28的污泥；并且在好氧处理设备14中降解的全部量的经处理的污 泥可W包括来源于活化污泥23和/或初沉污泥28的污泥。通过除去来自于初沉污泥28 的非生物可降解的物质，例如使用碎片除去装置30 (图9)，和处理初沉污泥28来增强它的 生物降解，在厌氧消化器24中没有发生非生物可降解物质的明显积聚，并且厌氧消化后不 需要脱水，能够将厌氧消化器流出物直接返回好氧处理系统12。此外，本发明包括除了活化 污泥23之外，回收自经处理的或者未处理的初沉污泥28的化合物。 阳070] 在本发明的一些实施方案中，少量WAS22可W脱水和与初沉污泥28和/或分别 的碎片一起处置，而非如上所述降解全部的WAS22。具体的，本申请人已经确定了在一些应 用中，少量WAS22会帮助脱水初沉污泥28,运体现在经脱水的污泥饼的总固体含量方面。
[0071] 污泥处理概述
[0072] -般来说，现有技术仅仅依靠好氧处理的废水处理系统不能有效实现明显降低或 者消除用于脱水的污泥体积的目标。延长污泥的通气（几周或更长）有时候在实践中采用， 但是运要求大的容器，大量的通气和长的驻留时间。类似的，厌氧和好氧处理的组合步骤 (没有补充的污泥处理）通常不能实现明显降低或者消除需要脱水的污泥体积的目标。即， 没有上游细胞溶解处理的污泥的厌氧消化不能实现足够的固体和粒度降低，来使得该好氧 处理系统能够实现基本上全部的再循环固体的整体降低。
[0073] 在申请人的发明中，来源于废水处理的污泥进行了闭环的或者基本上闭环的处 理，其包括例如（1)在处理单元34中破裂微生物细胞，来产生TAS36 ; (2)任选的在厌氧消 化器24中厌氧消化TAS36 ;和将TAS36返回好氧处理系统12,无需进一步脱水或者除去 固体。作为下面的实验实施例中证明的，申请人令人惊讶的确定了W此方式再循环的基本 上全部TAS36是在好氧处理系统12中降解的，而没有系统性能的任何降低，固体积聚或者 其他有害后果。目P，本发明提供了污泥处理，任选的厌氧消化和好氧处理的加工回路，协同 实现了与独立进行的单个加工步骤所实现相比明显更大的固体减少。此外，难W降解的化 合物可W通过污泥处理/厌氧消化/好氧处理的循环来变得更加生物可降解，而非仅仅单 个厌氧消化或者好氧处理。运种加工回路的净效应是明显更少的污泥用于脱水，和相应的 降低了污泥处理和处置的成本。明显的另外的成本节约也通过降低肥料营养物的量（其需 要加入到系统中来维持一些缺乏营养物的废水的正在进行的好氧处理）而得W实现。任选 的，类似优点可W通过除了活化污泥或者其他好氧污泥之外，分别地或者组合地加工一些 或全部的来源于废水流的初沉污泥而得W实现。
[0074] 在本发明不同的多种实施方案中，令人期望的是当废水处理方法连续的或者半连 续的随时间运行时（包括许多经处理的污泥再循环的连续周期），避免固体积聚在好氧处 理系统12中和/或多余的TSS积聚在经处理的流出物18中。运是如下来实现的：在好氧 处理设备14中降解全部或者足够大比例的经再循环的TAS36,或者好氧处理设备14与其 他方法步骤相组合，例如任选的在厌氧消化器24中的厌氧处理。如下面的实验实施例中所 示例，运可W通过确定在好氧处理设备14中微生物群落的比耗氧速率（SOUR)没有明显变 化和通过好氧处理系统12中维持相对恒定的总污泥质量种类来证实。此外，可W监控经处 理的流出物18中的TSS浓度来确保它维持在低于期望的阔值值。
[00巧]作为下面的实施例2-4中具体证实的，虽然在申请人的发明中，由于在传递到系 统12的支流供料中加入了TAS36而增加了传递到好氧处理设备14的总生物氧需求度OD) 和化学氧需求（COD)负荷，但是在经处理的流出物18中排出的VSS浓度和液体/固体分离 设备（次级澄清器）16的污泥体积指数（SVI)没有实质性增加。因此在申请人的发明中出 人意料地实现了TAS36基本上全部的好氧破坏。
[0076]此外，虽然除了支流废水10之外，申请人的发明将经处理的活化污泥TAS36传送 到好氧处理设备14用于加工，但是它不需要在好氧处理设备14中延长水力驻留时间（HRT) 来适应增加的固体负荷。例如如果氧活化的OJNO讶设备作为好氧处理设备14用于处理家 庭废水10,则该水力驻留时间（HRT)通常是大约1-4小时。如果常规的高速通气系统作为 好氧处理设备14用于处理家庭废水10,则该HRT通常是大约4-8小时。如果延长的通气 系统作为好氧处理设备14用于处理家庭废水，则该HRT可W是大约18-36小时。因为TAS 36与上述未处理的污泥相比具有增加的降解潜力，因此它可W引入设备14中，而无需改变 废水10的支流流速和所讨论的系统的HRT。
[0077] 与之相比，用于好氧处理原料（未处理的）污泥的常规的系统通常需要专用反 应器，大量通气和明显更长的驻留时间来起作用。例如依赖于原料污泥的内生呼吸的常 规系统通常使用在20°C下大约10-12天的HRT，来实现大约40-45%的挥发性固体下降率 (VSr)。通常需要35-50天量级的甚至更长的驻留/滞留时间来实现挥发性固体足够的降 低率，来满足美国法规的向量吸引降低（vectorattractionreduction)要求，运取决于污 泥的消化溫度和生物可降解能力。
[0078] 在申请人的发明中，不依赖于内生呼吸，在污泥处理单元34中的细胞溶解处理增 加了此处所述的污泥的降解潜力，W使得TAS36和/或TAS/PS36A是用于下游厌氧和/ 或好氧处理的更有效的基物。因此TAS36(例如图7)或者TAS/PS36A(例如图9)的厌氧 处理可W比原料污泥的厌氧消化快数倍来进行，并且TAS36和/或TAS/PS36A的好氧处 理可W在所讨论的废水处理系统的通常的HRT内进行（即，无需任何调节驻留时间来适应 较大的固体负荷）。因此，不管污泥处理单元34中所用的细胞溶解工艺如何，申请人的发明 是W连续或者半连续方式进行的，具有相对短的驻留时间。
[0079] 优化澄清器运行
[0080] 申请人的发明可W改进而非损害液体/固体分离设备16例如次级澄清器的运行。 澄清器性能的一个指示是污泥体积指数（SVI)。SVI是在30分钟沉降后，Ig悬浮液所占据 的体积（毫升）的度量。SVI因此是澄清器在通过沉降从液体中分离固体的效率的指示。 较高的SVI表示不太有效的沉降和因此不太有效的澄清器运行。
[0081] 许多因素会影响澄清器运行。申请人已经确定了调节根据本发明，再循环到好氧 处理系统12的TAS36的体积和/或速率在优化澄清器运行中是有效的，运出于几个原因。 从液体/固体分离设备（澄清器）16中抽出的WAS22的量（其可用于作为TAS36返回） 可W例如通过调节累的运行来改变，来从澄清器的污泥层中除去污泥而改变。
[0082] 导致固体在澄清器不太有效的沉降和因此较高的SVI的一个因素是在好氧处理 设备14产生的污泥中存在细丝状微生物例如微丝菌（Microt虹ixparvicella)。细丝状 微生物通常在缺乏营养物的条件中产生。因此食物供料（巧与微生物数量（M)之比是重要 的。增加F:M比有利于形成絮凝物，其比细丝状微生物更容易沉降。增加F:M比可W在申 请人的发明中，通过将更多的WAS22废弃到WAS处理单元34来实现。运依次导致更大体 积的TAS36,其可W再循环到上述好氧处理设备14。运种调节降低了好氧处理系统12中 的整体微生物群落，同时增加了TAS36形式的食物供料（即，生物可利用的N，P，C和其他 营养物）。净效应是"饿死"条件的减少，其有利于在液体/固体分离设备（澄清器）16中 产生细丝状微生物和更好的固体沉降特性。
[0083] 上述调节还降低了液体/固体分离设备（澄清器）16中污泥层的深度。运将增加 了污泥层顶上和澄清器溢流堪之间的距离，降低污泥层顶上的固体变成再悬浮和离开澄清 器溢流的可能性。较小的污泥层也将降低在分离设备16中的固体驻留时间，运使得污泥层 中的缺氧条件能够产生气泡（其破坏了固体的沉降）的程度最小化。
[0084] 在本发明的一些实施方案中，增加加工和作为TAS 36返回系统12的WAS 22的体 积也可W用于降低污泥老化。运也会是有益的，因为时间较短的污泥倾向于W比时间较长 的污泥更快的速率沉降。
[00化]在带有细丝状微生物的情况中，增强从分离设备16排出的WAS22的体积或者流 速导致污泥处理单元34中通过细胞溶解微生物的破坏增加。运导致细丝状微生物数量的 直接减少。
[0086] 如上所述，TAS 36包含溶解的微生物和小粒度的细胞壁和膜片段。运些片段可W 提供有效的基底用于微生物连接和絮凝，由此增加液体/固体分离设备（澄清器）16中的 固体沉降速率。
[0087] 增加再循环的TAS36的体积因此可W用于降低SVI和增加污泥层中的微生物浓 度。对于恒定质量的RAS20来说，RAS流速可W按比例降低来降低SVI。运依次可W降低 RAS20产生的水力负荷和允许系统12更有效的运行。
[0088] 对本领域技术人员来说很显然，增加WAS22向TAS36的转化和再循环到好氧处 理设备14的速率会增加与污泥处理单元34,厌氧消化器24和/或系统累运行相关的能量 成本。此外，还需要增加到好氧处理设备14的通气供料，来适应增加的TAS36体积。但 是，在大部分情况中，运样的增加的运行成本将大于通过避免脱水和处置WAS22W及营养 物补充的需要所抵消的成本。通过调节WAS22从液体/固体分离设备（澄清器）16的排 出速率，对于具体的废水处理应用，可W优化所述系统参数，来限制能量成本，同时保持有 效的澄清器运行和因此令人期望的经处理的流出物特性。例如可W手动或自动调节WAS排 出累，来将经处理的流出物18中的TSS浓度保持低于阔值量，同时作为TAS36再循环全部 或者基本上全部的WAS22。
[0089] 如上所述，对于营养物补充的需要和营养回收的机会可W根据废水10的组成和 所用的处理方法而变化。生物营养物除去度NR)污泥是作为废水处理的废副产物而产生的 微生物污泥的一个例子。通过控制高氮和憐浓度废水流例如厌氧消化器流出物的好氧，缺 氧和厌氧条件的处理阶段，BNR微生物生长和在它