专利名称：用于控制气体或化学制剂的系统和方法
技术领域：
本公开涉及流体处理领域，尤其涉及将气体和/或化学制剂引入到要处理的流体中。
背景技术：
在废水处理站的收集系统和初级澄清池、合流制污水溢流、存储槽、泻湖以及污水系统的流出物中，尤其在较暖的温度下，未处理的生活废水通常产生异味。产生异味的原因是，废水中的微生物对溶解氧的需求大大超出了溶解氧被吸收到废水中的速度。市政废水处理站处的主要气味源是初级澄清池的流出物。这是由于未处理的废水在初级澄清池中在厌氧条件下驻留I到4小时。在这些厌氧条件下，微生物将硫酸盐还原成会导致异味的硫化物。因此,当流出物从流出坝上溢出2到24英寸时，硫化氢很容易地便从溶液中剥离出来。结果，在许多市政项目中它们的初级澄清池被盖住，脱去污秽的气体并为其除去异味。此解决方案导致高昂的资金成本以及高昂的操作成本。尽管广泛地有如下认同，即废水中的缺氧是恶臭和腐蚀状态的根本原因，然而不可能提供足够的溶解氧，这是因为未处理废水中的碎屑和线状材料会迅速堵塞住传统的气体输送设备。另外，空气中的低氧含量(21%)使得不可能在25°C下将废水中的溶解氧提升到9mg每升之上。另外，传统的充气系统在剥离挥发性的令人生厌的硫化物组分方面非常有效。例如，在初步气泡充气装置的5%的氧吸收效率的特性下，初步气泡充气装置针对每I立方英尺的溶解氧产生99立方英尺的脱离气体。表面充气装置具有甚至更大的剥除硫化物的潜能。因此，这些传统的系统不能够用来不恶化气味地在未处理的生活废水中充气。为了在收集处和初级澄清池中阻止气味和腐蚀，已经发现了废水应当从大约IOmg每升的溶解氧超充氧至大约60mg每升的溶解氧或更高。广泛地存在如下误区，即(I)在未处理的市政废水中不可能达到如此高的溶解氧浓度，以及(2)如果达到这样的水平，它们将迅速地从废水的溶液中冒泡出来。高纯氧(HPO)具有大约为空气的五倍的水饱和浓度(25°C下40mg每升)。另外，HPO比较昂贵，并且经济上的考虑使得优选使用高效且具有低的每吨溶解氧的单位能量消耗的氧溶解系统。因此，美国和其它地方的大城市花费大量的金钱用于控制气味/腐蚀的化学制齐U。例如，洛杉矶郡仅在化学制剂上每年就花费将近2000万美元。加利福尼亚的奥兰治县每年花费大约250万美元用 于例如过氧化物和硝酸盐的气味控制化学制剂。一些城市将气态高纯氧注入到压力干管中，但是氧吸收的低效率显著地增加了总成本，并且会带来爆炸的危险，这是因为高纯氧气泡立即从废水中升出，并且高纯氧沿着下水道的顶部移动，并且而后当管线的等级为负时聚集在最高点。该气体空间也会提高使水移动通过系统的泵上的压头。因此，用于超充氧未处理的废水的高效率的方法和装置是有益的。充氧一直以来被认为在废水操作中具有潜在吸引力。然而,为了使充氧系统具有经济竞争力，需要在用于溶解氧的能量成本中具有同等的节省来弥补HPO供应的成本。早期的充氧系统不能达到显著的能量减少，因为相比于传统的充气系统，它们需消耗大约溶解单位氧气所需的能量的一半。市政废水处理站自身会产生异味，H2S和硫醇恐怕是罪魁祸首。气味研究辨识出，初级澄清池的流出坝是市政废水处理站的产生气味的主要来源。气味的根本原因在于未处理的废水和淤渣在缺乏D. O.(溶解氧)下在初级澄清池中的长驻留时间。现有技术中所采取的在市政废水处理站减轻这种异味的一个途径是盖住初级澄清池的坝，在那里当初级污水越过流出坝泻下时，气味从初级污水中剥除，并且在盖子的下方通过管道系统和鼓风机来提取气体。提取的气体之后必须通过腐蚀性的氯洗涤器或生物过滤器，在那里气味被氧化并毁除。这种方式的异味处理在腐蚀剂和氯的资金成本和操作成本方面是昂贵的。因为H2S的腐蚀性非常强，盖子和管道系统必须由耐腐蚀材料制成。在废水处理站减轻气味的另一个通常的途径是捕捉和处理所形成的令人生厌的气体。然而，在澄清池或坝上使用盖子也严重地阻碍了维护。另外，初级澄清池中所消耗的每磅氧1:1地转换成充气箱中的氧需求的相应减少。从而，期望在市政废水处理站和澄清池处提供有效的、成本节省的系统来移除气味。在许多城市正在进行的一项主要措施是收集、存储和处理合流制污水溢流(CSO)。这种系统大致上涉及在短时间内收集相对大容量的CS0，以及之后在数天到数星期的一段延长的时间内存储所收集的CS0，同时其在低的流动周期中通过市政废水处理站将其泵送出来。CSO的特殊性质是，其在原始的“奔流”中可能是极度污染的，BOD浓度为50至高于200mg/L。所收集的CSO要通过目前的充气系统达到这样的氧需求是非常困难的。另外，还有一些特殊的设计考虑。充气无法经济地允许D. O.提升到2到4mg/L之上。在一个大的(美国)中西部城市中，所提议的设计来将所存储的CSO保持为好氧充气系统在最频繁地发生的存储项目下消耗2000到4000kwhr/吨的溶解02。另外，仅仅压缩机每年两次以30分钟的间隔运转的电力需求费用已是过多。如果存储池接收了包含脱氧常数Ii1为O.1每日的100mg/L的BOD的CSO风暴事件流体，在这种情况中，第一天的D. O.摄取是21mg/L。由于第一天是最高速度，其建立了为所要求的氧传输系统决定尺寸的设计标准。对于100MG的存储池，系统需要大约700HP的鼓风机，以使得初步气泡充气达到此需求。因此，所期待的是提供不要求大量资金投入就能达到适合的D. O.水平的用于所收集的CSO的充气系统。废水处理泻湖通常用于工业的和集中式动物饲养的废水的处理。然而，由于这些泻湖通常是厌氧的并且产生大量的H2S,需要一百万美元来在这样的泻湖上加盖并且处理所脱离的气体以减缓气味的产生并不令人惊奇。传统上，已经设计出了充气系统来满足激活的淤渣和充气的泻湖的20到SOmg/L-hr的D.O.摄取率。一些更 先进的使用先进的细胞固定化技术的好氧处理系统能够十倍地增加生物质浓度。只有合适地设计的充氧系统可以满足在这些先进的好氧工艺中所固有的300到500mg/L-hr的异常高的氧气摄取率。期待提供这样的充氧系统。
在一些排出许可中提供了要求所处理的流出物以提升的D. 0.浓度排放到它们的接收水中的规定。传统的充气技术可以达到这样，但是其做法要求过分高的单位能量消耗，并且也在能够达到的D. 0.上有所限制。为了在25°C在水中将D. 0.从Omg/L提高到7mg/L，需要使用标准充气设备加入大约2700kwhr/吨的D. 0.。对于0. 08美元/kwhr.的电价来说，这等同于200美元/吨D.O.以上。因此，期望提供一种能够用来以能量高效的方式将流出物处理到规定水平的充气系统。在要用气体和/或化学制剂来处理流体的系统中，例如在使用溶解氧来处理废水的废水处理系统中，希望控制要处理的流体的量和用于这种处理的气体和/或化学制剂的量。大致上，这样的系统假定在稳定的条件下设计和操作。然而，在许多应用中，这些条件并不稳定。当处理靠近重力干管的废水时，例如流动通过下水道管路从而要被处理的废水的量会由于多种因素而明显地改变。因此，期望提供一种能够适应与应用有关的动力条件的通过气体和/或化学制剂来处理流体的系统和方法。
发明内容
本公开包括用于处理例如废水的流体的系统和方法。在本公开的废水处理系统的至少一个实施方案中，废水处理系统包括(1)用于接收废水并使其从中流过的废水入口，废水入口具有第一端部和第二端部，废水入口的第一端部构造成与废水源流体式连通，(2)用于使充氧后的废水从中流过和排出的废水出口，废水出口具有第一端部和第二端部，废水出口的第二端部构造成与废水源流体式连通，(3)氧源，(4)充氧器，其与氧源操作性连接，以允许来自氧源的氧引入到充氧器，充氧器包括充氧器入口、充氧器出口和容器，其中容器包括呈倒锥形地成形的部分，其构造为具有朝向更大的第二端部呈锥形的第一端部，充氧器入口操作性连接到废水入口的第二端部和容器的第一端部，充氧器出口操作性连接到废水出口的第一端部和容器的第二端部，其中当废水流动通过充氧器并且由充氧器充氧时，充氧的废水中的溶解氧的水平增加，以及(5)包括与废水入口和废水出口流体式连接的再循环通道的再循环机构，其中再循环通道构造为允许充氧的废水从中通过。在根据本公开的废水处理系统的至少一个实施方案中，再循环机构进一步包括至少一个与再循环通道操作性连接的再循环阀门，该至少一个再循环阀门能够阻止充氧的废水流动通过再循环通道。另外，再循环机构还可以包括与再循环通道连接的再循环泵，该泵能够操作来抽取充氧的废水通过再循环通道。另外，废水处理系统的一个示例性实施方案可以进一步包括与再循环机构操作性连接的控制器，该控制器能够改变通过再循环机构的充氧废水的流动。控制器还可以连接到氧源和充氧器，控制器能够改变输送到充氧器的氧的水平。在本公开的废水系统或其使用方法的至少一个实施方案中，再循环机构可以操作来提供一定量的充氧废水到充氧器。另外，再循环机构的一个示例性的实施方案是可操作来提升到充氧器中的、例如通过输送而到废水入口的废水的流速。另外，再循环机构的一个实施方案可以是可操作来提升系统的氧传输效率。在本公开的废水处理系统的至少一个实施方案中，充氧器构造成可操作来将通过充氧器入口引入到充氧器中 的废水转换为充氧过的废水，该充氧过的废水包含从下组中选择的氧水平，所述组包括至少大约lmg/L、至少大约2mg/L、至少大约4mg/L、至少大约6mg/L、至少大约8mg/L、至少大约10mg/L、至少大约20mg/L、至少大约50mg/L、至少大约IOOmg/L、至少大约150mg/L、至少大约200mg/L、至少大约250mg/L以及至少大约300mg/L的溶解氧。另外，在本公开的废水处理系统的至少一个实施方案中，充氧器构造成可操作来造成要被溶解到充氧的废水中的氧水平，其中该氧水平从下组中选择，所述的组包括至少大约25%、至少大约30%、至少大约35%、至少大约40%、至少大约45%、至少大约50%、至少大约55%、至少大约60%、至少大约65%、至少大约70%、至少大约75%、至少大约80%、至少大约85%、至少大约90%、至少大约92%、至少大约94%、至少大约96%、至少大约98%以及至少大约99%的氧。另外，在废水处理系统的至少一个实施方案中，氧源可以操作性连接到废水入口的第一端部和第二端部之间的废水入口，其中当氧供给到废水入口时，氧流动进入充氧器。在本公开的处理废水的方法的至少一个实施方案中，该方法包括如下步骤提供系统，该系统包括(1)用于接收废水并使其从中流过的废水入口，废水入口具有第一端部和第二端部，废水入口的第一端部构造成与废水源流体式连通，(2)用于使充氧后的废水从中流过和排出的废水出口，废水出口具有第一端部和第二端部，废水出口的第二端部构造成与废水源流体式连通，(3)氧源，(4)充氧器，其与氧源操作性连接，以允许来自氧源的氧引入到充氧器，充氧器包括充氧器入口、充氧器出口和容器，其中容器包括呈倒锥形地成形的部分，其构造为具有朝向更大的第二端部呈锥形的第一端部，充氧器入口操作性连接到废水入口的第二端部和容器的第一端部，充氧器出口操作性连接到废水出口的第一端部和容器的第二端部，其中当废水流动通过充氧器并且由充氧器充氧时，充氧的废水中的溶解氧的水平增加，(5)包括与废水入口和废水出口流体式连接的再循环通道的再循环机构，其中再循环通道构造为允许充氧的废水从中通过，以及(6)与充氧器和再循环机构操作性连接的控制器，该控制器能够改变通过再循环机构的充氧的废水的流动，将废水通过废水入口引入到系统中并且将来自氧源的氧引入到系统中，并且将充氧的废水从废水出口通过再循环机构再循环到废水入口。在本公开的处理废水的方法的至少一个实施方案中，该方法进一步包括如下步骤在控制器的控制下，响应于充氧的废水中存在的所测量的氧量来调节引入到充氧器中的氧量，其中控制器操作性连接到氧源、废水出口和充氧器。可选地，再循环机构还可以包括以下一个或多个(1)至少一个与再循环通道操作性连接的再循环阀门，该至少一个再循环阀门能够阻止充氧的废水流动通过再循环通道；和(2)与再循环通道连接的再循环泵，该泵可操作来抽取充氧的废水通过再循环通道。在本公开的充氧器的至少一个实施方案中，充氧器可以构造成可操作来将通过充氧器入口弓I入到充氧器中的废水转换为充氧过的废水，该充氧过的废水包括至少大约Img/L、至少大约2mg/L、至少大约4mg/L、至少大约6mg/L、至少大约8mg/L、至少大约10mg/L、至少大约20mg/L、至少大约50mg/L、至少大约100mg/L、至少大约150mg/L、至少大约200mg/L、至少大约250mg/L以及至少大约300mg/L的溶解氧。另外，充氧器可以构造成可操作来造成要被溶解到充氧的废水中的氧水平，其中该氧水平从下组中选择，所述的组包括至少大约25%、至少大约30%、至少大约35%、至少大约40%、至少大约45%、至少大约50%、至少大约55%、至少大约60%、至少大约65%、至少大约70%、至少大约75%、至少大约80%、至少大约85%、至少大约90%、至少大约92%、至少大约94%、至少大约96%、至少大约98%以及至少大约99%的氧。在本公开的处理废水的方法的至少一个实施方案中，该方法进一步包括如下步骤(1)建立到充氧器中的废水流动的期望范围，(2)通过控制器测量进入到充氧器中的废水的量，(3)通过控制器将所测量的进入到充氧器中的废水的量与期望范围相比较，以及
(4)如果控制器在比较所测量的量的步骤中判定所测量的量位于期望范围之外，控制器通过调节再循环机构的流速来调节废水到充氧器中的引入。在本公开的系统的至少一个实施方案中，该系统可以进一步包括能够测量充氧的废水中的氧水平的监控器件，该监控器件与充氧器出口连接并且操作性连接到控制器，该方法进一步包括如下步骤(1)建立充氧的废水中的氧水平的期望范围，(2)通过监控器件测量充氧的废水中的氧水平，(3)通过控制器将所测量的充氧的废水中的氧水平与期望范围相比较，以及(4)如果控制器判定所测量的充氧的废水中的氧水平位于期望范围之外，控制器调节通过废水入口进入到充氧器中的废水的量、通过再循环通道的充氧的废水的流速，和/或出口处的从充氧器流出的经处理流体的量。在本公开的系统的至少一个实施方案中，该系统可以进一步包括至少一个器件，用于收集与系统的运行相关的数据，并且包括用于由该至少一个器件所收集的数据的数据存储机构，该方法进一步包括如下步骤，即在控制器的数据存储机构中收集在系统的运行中由该至少一个器件所收集的数据。
通过参照下面的结合附图进行的本公开的多种示例性实施方案的说明，可以清楚上述实施方案和此处所包含的其它的附图、优势和公开及获得这些的方式并且更好地理解本公开，其中图1显示了根据本公开的废水处理系统的至少一个实施方案的示意图；图2显示了根据本公开的所述至少一个实施方案的应用到压力或重力干管上的用于控制气体/化学制剂的装置的至少一个实施方案的框图；图3A、图3B和图3C显示了图2所示系统的示意图；图4显示了根据本公开的至少一个实施方案的图3A、图3B、图3C和图8的装置的控制器的正视图；图5A、图5B、图5C和图显示了根据本公开的至少一个实施方案的图4所示控制器的数据示意；图6显示了根据本公开的至少一个实施方案的具有用于控制气体的装置和具有气体生成子系统的压力或重力干管系统的框图；图7显示了根据本公开的至少一个实施方案的控制用于处理流体的气体或化学制剂的方法的流程图；图8显不了根据本公开的至少一个实施方案的图2所不系统的不意性图表；和图9显示了根据本公开的至少一个实施方案的控制用于处理流体的气体或化学制剂的方法的流程图。
具体实施方式
出于促进理解本公开的原理的目的，现在将参照附图中所显示的实施方案并且使用详细的语言来进行描述。然而需要理解，这并不试图限制本公开的范围。本公开的示例性实施方案涉及允许市政废水处理设施通过容易地将废水超充氧至有效水平来抑制腐蚀性的和恶臭的化学制剂在其重力式收集系统、压力干管式下水道、初级澄清池或污水系统中的合流制污水溢流中形成的系统(或装置)和方法。尤其是，本公开的实施方案使用向下流动的气泡接触式充氧器，该气泡接触式充氧器不具有内部边缘、拐角或裂缝来使碎屑或线状物形成障碍并阻塞系统。在一个实施方案中，使用实质上类似于通过引用结合于此的本发明人的美国专利3，643，403中所公开的向下流动的气泡接触式充氧器来泵送通过它的未处理的市政废水，同时气态的O2注入到腔体中以将其超充氧到IOmg每升或更高的溶解氧。尤其是，向下流动的气泡接触式充氧器用在重力式下水道、压力干管式下水道、初级澄清池或污水系统中的合流制污水溢流中来对废水进行超充氧。根据本公开，在向下流动的气泡接触式充氧器的排出处氧完全地溶解或基本上溶解到废水中，并且之后顺着管路回到污水系统中。例如，通过使用本公开的实施方案，对于以5英尺深度流动的六英尺乘以六英尺的方形下水道，废水可以超充氧至30mg每升的溶解氧，并且在重力式下水道中流动3英里后，由于表面处的气体交换仅仅流失大约3mg每升的溶解氧。由于氧气在向下流动的气泡接触式充氧器的排出处处于溶解状态，因此一旦水返回到收集系统或泵入到初级澄清池中，没有气态的气泡会从溶液中出来。从而，一旦废水具有正的溶解氧，任何流动到超充氧部分中的硫化氢会在15到30分钟内微生物式地氧化成硫酸盐，并且在该三英里的流程中不会出现另外的硫化物产物，这是因为溶解氧会抑制任何另外的硫酸盐到硫化氢的还原。以上述方式超充氧的流动到废水处理站的最前部工程中的拦截器中的废水消除了大多数废水处理站所经历的由于流入废水中的硫化氢所导致的巨大的气味和腐蚀问题。在本公开的系统的其它应用中，在污水系统中的多个位置处也实现了优势。本公开的系统和方法的实施方案导致以较低的成本(资金投入和能量)减少了或阻止了腐蚀性的和恶臭的气体的形成。使用根据本公开的超充氧系统还具有额外的益处。例如，每磅由系统添加到污水流中的溶解氧导致在次级处理中节省I磅的溶解氧。因此实现了腐蚀控制，因为次级处理中所要求的溶解氧的净总量并未增加。使用向下流动的气泡接触式充氧器的系统的另一个显著优势是，高的溶解氧的效率不会导致从废水中的任何挥发性组分剥离的脱出气体。从而，含有高浓度硫化氢的废水可以被超充氧，而不会有通过将硫化氢从溶液中剥离来恶化气味腐蚀问题。另外，在使用该系统所创造的条件下，不需要盖住保持箱，这是因为在有毒废水的排出处没有硫化氢。使用向下流动的气泡接触式充气装置来将污水系统中的废水超充氧可将水超充氧至能阻止恶臭的和腐蚀性的气体和化学制剂形成的水平。尤其是，使用向下流动的气泡接触式充氧器允许废水超充氧至在现有技术下不可能达到的程度，这大量地减少了气体的剥离，并且类似地防止了未处理废水所特有的碎屑和线状物的阻塞。
现在参照图1，显示了本公开的废水处理系统的至少一个实施方案的示意图。如在一个示例性实施方案中所示，主污水管线12可以布置在地下。系统10可以布置在主污水管线12之上或之下。在图1的一个实施方案中，例如系统10位于平台13之上，如用于初级澄清池的情况。如果系统10用于重力式下水道，系统10的摄入处和排出处将在主污水管线12之下。第一下水道接头14和第二下水道接头16均包括孔口，并且用于允许污水流入和流出系统10。在第一下水道接头14处布置了第一阀门18，并且在第二下水道接头16处布置了第二阀门20。第一阀门18和第二阀门20可以分别通过平台13上的第一人孔盖19和第二人孔盖21来接触到。第一阀门18和第二阀门20可以是能在打开位置和关闭位置之间移动的可变阀门。当第一阀门18处于关闭位置时，将导致所有进入到第一下水道接头14的污水流动通过主污水管线12。当第一阀门18处于打开位置时，进入到第一下水道接头14的污水的一部分被允许流动通过系统入口 22。当第二阀门20处于关闭位置时，任何滞留在系统出口24中的污水都不被允许进入到主污水管线12中。当第二阀门20处于打开位置时，任何滞留在系统出口 24中的污水都被允许进入到污水管线12。在本公开的系统的至少一个示例性实施方案中，系统10包括系统入口 22、泵26、液氧箱28、蒸发器30、充氧器32、系统出口 24、液氧连接件36、氧气连接件38以及充氧器入口 34。系统入口 22在其第一端部处连接到第一阀门18，并且在其第二端部处连接到泵
26。泵26可以操作用来将污水从系统入口 22 “拉”到充氧器入口 34中。液氧箱28内盛有液氧，并且蒸发器30将液氧转换为氧气。液氧连接件36在其第一端部处连接到液氧箱28，并且在其第二端部处连接到蒸发器30。氧气连接件38在其第一端部处连接到蒸发器30，并且在其第二端部处沿着充氧器入口 34连接到氧入口 33a。充氧器入口 34在其第一端部处连接到泵26，并且在其第二端部处连接到充氧器32。备选地，氧气连接件可以连接到如现有技术中已知的氧生成系统。另外，氧气连接件38可以连接到作为氧入口 33a的附加或替代的氧入口 33b。虽然在图1所描述的一个示例性实施方案中氧入口 33b与充氧器32的锥形部分35相连，然而可以理解，氧入口 33b可以连接在充氧器32上的其它位置处，并且仍然允许流动通过充氧器的液体的充氧。在本公开的至少一个实施方案中，充氧器32为如美国专利3，643，403中所公开的形状。氧可以直接插入到充氧器32的内部区域中，也可以不直接地插入到其中。在至少一个将氧直接引入到充氧器中的备选方案中，氧通过氧入口 33a注入到充氧器入口 34中，并且之后注入到充氧器32中。然而，正如美国专利3，643，403所说明的实施方案，充氧器32包括流通面积在向下方向上均匀增加的流动腔，即包括锥形部分35。充氧器32可以包括或不包括如美国专利3，643，403所公开的动力操作推进工具。在系统10的一个实施方案的操作中，第一阀门18和第二阀门20分别处于打开位置，以允许一部分的进入到主污水管线12中的污水在第一下水道接头14处进入系统10，并且之后在第二下水道接头16处再次汇聚到主污水管线12。可操作泵26来“拉引”通过第一阀门18进入的这部分污水通过系统入口 22，并且推动这部分污水到充氧器入口 34。来自液氧箱28的液氧被允许流动(由于液氧箱28中的压力)通过液氧连接件36到蒸发器30中。在蒸发器30处，液氧被转换成氧气，并被允许流动(由于液氧箱28中的压力)通过氧气连接件38经氧入口 33到充氧器入口 34。 从氧入口 33a的点沿着充氧器入口 34到充氧器32，在氧气入口注入的氧气与流动通过充氧器入口 34的污水混合。 污水和氧气的混合物进入充氧器32。在充氧器32处，与污水混合的氧气的气泡被朝向充氧器32的底部和系统出口 24向下引导。从而,通过系统出口 24和第二阀门20在第二下水道接头16处流到主污水管线12中的污水的混合物是经“超充氧”的。在第二下水道接头16处，超充氧的混合物加入到没有被引到系统10中的这部分污水中，以将全部的流动离开系统10的污水充氧。可以理解，插入到充氧器入口 34中的氧气的来源不需要来自于液态氧。相反，相比大气具有更高的相对浓度的氧气其自身也可以使用，并且处于本公开的范围内。例如，液氧箱27、液氧连接件36、蒸发器30和氧气连接件38的组合可以由氧气箱、源自该氧气箱的连接件和氧入口 33来替代。备选地，可在氧气连接件38上连接任何已知的氧气生成机构机构，以提供氧气到充氧器32。另外可以理解，废水运输系统的每日流动模式在一整天中明显不同，并且这或许影响系统10可得到的流速。假设要求通过充氧器32的最小旁流流速来保持充氧器32的入口和排出处的临界设计速度，则期待减少操作所要求的最小流速。以前，压力干管中的流速一旦下降到充氧器32所要求的最小流速之下，系统即关闭。该作业减少了系统的操作时间，并且从而减少了系统日常的溶解氧的能力。另外，当在压力干管中不存在流动时和系统关闭时，在关闭的时刻锥体之内滞留的氧气或许需要通过可以置于锥体的进入管线上的释放阀39来放掉。这种氧气的流失进一步减少了系统10的氧气传输效率。在本公开的系统10的至少一个实施方案中，流出系统出口 24的液体可以返回到系统10的处于充氧器32的出口之前的区域。通过“再循环”充氧后的液体，维持系统10的操作所要求的来自主污水管线12的新液体的水平下降到之前所使用的水平之下。在再循环系统10的一个不例性实施方案中，系统包括在充氧器32的出口和第二阀门20之间与系统出口 24流体式连接的再循环通道302。再循环通道302的另一个端部在第一阀门18和泵26之间与系统入口 22流体式连接。再循环通道302可包括第一再循环阀门304，以及可选地包括第二再循环阀门306，每个阀门可操作为在处于关闭位置时阻止流体流动通过再循环通道302。在一个示例性的实施方案中，阀门304和306可以置于再循环通道302的相反的端部处。从而，当第二阀门20关闭且再循环阀门(304和306，如果存在的话)打开时，从系统出口 24流动出来的充氧液体将被转向到系统入口 22。系统10的其它实施方案可以具有与系统10的其它部件而不是系统入口 22相连的再循环通道302。例如，再循环通道302可以连接到系统出口 24 (如图1所示)，但是还与充氧器入口 34或充氧器32流体式连接。在系统10的一个示例性实施方案中，包含再循环通道302允许系统10在低的流动周期中运行，否则流速将要求系统10关闭。该日常操作时间中的提升可以转变成系统的日常溶氧能力的提升。另外，通过允许旁流泵在关闭之前继续运行一段时间，再循环通道302所允许的再循环可以用来进一步溶解充氧器32内的滞留氧。在至少一个实施方案中，该再循环作业进一步提升了系统10的氧气传输效率。为了提升液体通过再循环通道302的朝向系统入口 22的流动，再循环泵308也可以与再循环通道302操作性连接，以“推动”充氧液体通过再循环通道302并且朝向系统入口 22。另外，在至少一个实施方案中，系统10还可以包括第三阀门310和第四阀门312。在一个示例性实施方案中，第三 阀门310可以设在再循环通道302到系统入口 22的连接处和泵26之间。在一个示例性实施方案中，第四阀门312可以设在充氧器32的出口和系统出口 24与再循环通道302的连接处之间。第三阀门310和第四阀门312中当处于关闭位置时均可操作用来阻断流体通过其的流动。
在系统10的至少一个实施方案中，系统10还可以包括控制器400，其可操作来调节进入和离开系统10的液体的流动，以及所述液体的充氧过程。为了达到这种水平的控制，控制器400可以连接到系统10的任何可调部件，并且可操作来所述可调部件。例如，在一个示例性的实施方案中，控制器可以连接到第一阀门18和第二阀门20、泵26、氧箱28、蒸发器30、氧入口 33a和33b、充氧器32、释放阀39、第三阀门310和第四阀门312、第一再循环阀门304和第二再循环阀门306。另外，控制器400可以与如此处所描述的多种传感器(例如图2中所包括的那些)耦合(如图1中的虚线所描述的)。还可以理解，根据本公开的系统的实施方案在污水系统中的多种应用中是有用的。虽然图1的实施方案说明了用于重力干管的系统的一个示例性实施方案，系统也可以用于废水处理站、压力干管式下水道、澄清池、排放到例如河流的接收水中之前的合流制污水溢流。还可理解，本公开的系统可以用在主污水流中。本公开的一个备选实施方案直接将氧气引入到主流而不是如图1中所说明的旁流中。本公开的示例性实施方案可以导致HPO有效地溶解到未处理的污水中。充氧系统的性能当然与超充氧的传输器皿中的压力相关，在图1中该器皿包括充氧器32。例如，15psig的背压将在充氧系统中允许100%的O2吸收，同时产生大约50mg/L的排出D. 0.。45psig的背压的相应的最大排出D. 0.为150mg/L。例如，以5英尺深以3英尺/秒(让液体)流动的6英尺X6英尺的下水道具有大约10/日的再充气率(k2)。因此，如果D.O.提升到30mg/L，其可在3英里上保持86%，并且前端空间的氧气含量将仅仅上升到22. 5%的O2的最大值。通过将本公开用于初级澄清池的入流，超充氧提供了气味减少技术中的主要进步。相比于在H2S形成后气体洗除H2S或在H2S形成后收集气体，通过使用本公开的系统来阻止H2S形成的方法是对于市政和工业废水处理站的气味来说的更全面的解决方案。针对合流制污水溢流，通过使用本公开的充氧相比现有技术的充气系统显然更加具有成本效益。另外，还有一些值得注意的仅通过本公开的充氧才能够达到的设计目的。现场存储的液态氧可以用来达到出暴风雨事件的特别高的初始氧气需求。本公开的充氧使得可能在入流中提升D.O.至超过50mg/L。由于在存储池的界面处溶解的气体交换率(k2)与水和风的速度相关并且与深度呈反比，在包含超过10英尺水的静滞存储池中极少的超充氧的D.O.会流失。从而，超充氧的D.O.可以保持在溶液中，直到其被微生物群消耗。使用本公开准备了针对大型(美国)中西部城市的一个示例性的设计，其通过本公开的充氧器治理了高峰CSO流动。该设计将当CSO进入到存储池时CSO中的D. 0.提升至40mg/L。该D.O.的提升预防了 H2S的生成，这是通过提供足够的D.O.以达到微生物的需求而在两天内不需要进一步的氧气补充来实现的。如果出于某些原因具有传统充气系统的CSO存储池的D. 0.耗尽，例如由于等了太长时间才启动充气系统时所发生的那样，则H2S会积累起来。这些积累的H2S大致上是由传统的充气系统从水中剥离到空气中。然而，通过使用本公开的系统，微不足道的脱离气体的剥离潜能相应地减少了有害气 体的剥离，并且消除了氧气传输到腐烂废水中的问题。如此处之前所述，废水处理泻湖通常用于工业和集中式动物饲养的废水的处理，但是由于这些泻湖通常是厌氧的并且产生大量的H2S，花费I百万美元来在这种泻湖上加盖并且处理脱离气体以减少气味的产生并不罕见。相反，适合地设计的根据本公开的充氧系统可以提取叠盖在厌氧淤泥沉淀物之上的上层清液的旁流，加入50到100mg/L的D. O.，并且将其返回上层清液而不干扰到淤泥层。使用这种改善的技术，可以在整个上层清液中保持大于10mg/L的D. O.，具有最少的到大气中的氧流失，这是因为静滞的泻湖表面的充气速率相对较低。这种提高的D. O.浓度可以在上层清液中成功地阻止H2S形成，并且也有效地氧化了从淤泥层中低速率地进化而来的H2S。传统上，已经设计了现有技术中的充气系统来满足充气泻湖的20到80mg/L_hr的D. O.摄取速度。一些更先进的使用先进的细胞固定化技术的好氧处理系统能够十倍地增加生物质浓度。只有合适地设计的充氧系统、例如本公开的系统可以满足在这些先进的好氧工艺中所固有的300到500mg/L-hr的异常高的氧气摄取率。根据本公开的示例性系统非常有效率，因为超过90%的氧气吸收到污水流中，并且在污水排放中达到非常高的溶解氧的浓度。本公开的其它优势包括(a)当使用HPO时，溶解氮气从污水中的剥离最小；并且(b)首先对旁流进行超充氧，而非试图将整个废水流充气。有时要求50到100mg/L的过饱和来适应高的累积氧消耗。结合于本公开的HPO处理设计中的高度超充氧的旁流成比例地减少了氧传输系统的占地面积，并且允许一次性的高D.O.添加，这在重力式下水道中带来了更大的影响区域。为了令人满意地制止H2S，仅仅需要保持比在运输中所消耗的量超出数个mg/L的D. 0.。这尤其适合于重力式下水道、压力干管式下水道、初级澄清池以及合流制污水溢流中的气味/腐蚀问题。例如，重力干管式超充氧器可以由泵加压到大约40ft，以容易地并有效地将未处理的污水超充氧至大约70mg/L的D. 0.，同时仍然将D. 0.保持在溶液中。本公开的示例性实施方案也可以操作来达到废水和风暴的水运输系统中的高毒性条件下的四个重要的特征。这些特征包括(a)至少85% (例如90%)的有效的氧吸收；
(b)少于400kwhr/吨D.0.的低的单位能量消耗，以及至少少于IOOOkwhr的每吨D. 0.的能量消耗；(c)至少10mg/L的D. 0.水平的超充氧(例如50到100mg/L的D. 0.的旁流的超充氧)；以及(d)贯穿处理的溶液中的高D.O.浓度的有效保持。正如此处所阐明的，本公开在污水的处理中具有许多种应用。这些包括(a)在重力式下水道中对抗H2S的形成；(b)贯穿初级澄清池的用于气味控制的好氧条件的保持；
(c)在合流制污水溢流(CSO)存储通道和存储池中的好氧条件的保持；以及(d)在具有超出20000mg/L的挥发性悬浮固体(VSS)的混合液态悬浮固体(MLVSS)浓度的先进好氧处理中达到大于300mg/L-hr的D. 0.摄取率。现在参照图2，显示了应用到压力或重力干管的根据本公开的用于控制气体/化学制剂的装置的一个实施方案的框图。图2的系统40包括气体/化学制剂反应器42、控制器44、气体/化学制剂供给源46以及流体管线48。系统40还包括第一阀门50、第二阀门52、泵54、第一监控器件56、第二监控器件57以及第三监控器件58。图1所示系统10的示例性实施方案也可以用在系统40的作为示例性实施方案的特定实施方案中。第一阀门50是 可变位置的阀门，可操作用来在流体管线48中转移一些或全部的流体(例如废水)到反应器42中。在第一阀门50的关闭位置中，流体在流体管线48中流动而不转移到反应器42中，而在第一阀门50的完全打开的位置中，流体以流体入口 66能适应的水平转移到反应器42中。在该实施方案中，由于反应器42置于流体管线48之上，流体到反应器42中的这种转移还需要操作泵54来将流体从流体管线48移动到反应器42中。第一阀门50可以处于关闭位置和完全打开的位置之间的多种程度打开，以控制转移到反应器42中的流体的量。第二阀门52是可变位置的阀门，可以操作用来允许流体从反应器42流到流体管线48中。在第二阀门52的关闭位置中，流体仅在流体管线48中流动，并且不允许流体从反应器42进入流体管线48。在第二阀门52的完全打开的位置中，通过重力以及泵54的操作来允许流体从反应器42进入流体管线48，其中泵54将流体从流体管线48拉出并推动流体通过流体入口 66到反应器42中并且到流体出口 68。第二阀门52可以处于打开位置和完全关闭的位置之间的多种程度打开，以控制进入流体管线48的来自反应器42的处理流体的量。第二阀门52的这种控制还导致对流体保留在反应器42中的时间的量的控制，从而影响在反应器42中吸收到流体中的气体和/或化学制剂的量。另外，用于控制气体/化学制剂的装置的一个示例性实施方案还包括再循环系统的一个实施方案，例如此处所描述的和如图1和2所示的。流体的再循环可以通过关闭第二阀门52并允许通过再循环通道94的流体传输来实现，该再循环通道94将流体出口 68连接到流体入口 66。流体的再循环的控制可以通过一系列的阀门来实现，并且还可以由至少一个泵来提供动力。在一个示例性 的实施方案中，通过再循环通道94的流体传输可以由第四阀门95和可选的第五阀门96来停止。最后，通过再循环通道94的流体的流动可以通过使用再循环泵97来提升。图2所显示的是用于污水处理的压力或重力干管的应用。在一个示例性实施方案中，流动通过流体管线48的流体包括污水。当第一阀门50和第二阀门52处于其关闭位置时，不允许流体流动到反应器42中。相反，所有的流体流动通过流体管线48，使得包含在流体管线48中的流体(在此例子中为污水)是未经处理的。当第一阀门50和第二阀门52分别处于它们的打开位置且泵54被激活时，一些或全部的流体管线48中的流体(在此例子中为污水)被拉入到反应器42中，在那里，被拉入的流体被处理，并且之后被允许在第二阀门52处再次进入流体管线48。气体/化学试剂供给源46包含用于处理包含在流体管线48中的流体的气体和/或化学制剂。反应器42通过现有技术中熟知的方式将这样的气体和/或化学制剂溶解、注入、扩散或混合到流体中。在压力或重力干管的应用的例子中，气体/化学制剂供给源46包含氧气，并且反应器42包括能够将氧气溶解到拉入到反应器42中的污水中的器件。在一个实施方案中，反应器42包括具有在美国专利3，643，403中公开的形状的充氧器，并且包括流通面积在向下的方向上均匀增大的流动腔，即包括锥形部分，例如图1的锥形部分35(也见于图3B中)。反应器42可以包括或不包括如美国专利3643403所公开的动力操作的推进工具。控制器44包括用来监视和控制流体和气体和/或化学制剂的多个方面的工具，此处将更详细地解释。在此实施方案中，控制器44与气体/化学制剂供给源46和反应器42流体式连接，并且与气体/化学制剂供给源46、反应器42、第一阀门50、第二阀门52、泵54、第一监控器件56、第二监控器件57以及第三监控器件58电连接。具体地，对于流体式连接来说，控制器44通过气体/化学制剂供给线60与气体/化学制剂供给源46流体式连接。控制器44通过气体/化学制剂入口 64与反应器42流体式连接。反应器42通过流体入口66与第一阀门50流体式连接，并且通过流体出口 68与第二阀门52流体式连接。
关于控制器44与系统40中的其它器件的电连接，控制器44可以通过第一电线路62上的电控制来控制来自气体/化学制剂供给源46的气体和/或化学制剂的流动。控制器44可以分别通过第二电线路70和第三电线路72来控制气体/化学制剂到反应器42中的流动，并监控反应器42的特定参数。可以由控制器44监控的反应器42的参数的例子包括温度、压力，以及反应器42的内含物的化学构成。在一个示例性的实施方案中，控制器44通过第四电线路74和第五电线路76控制泵54的操作并收集来自泵54的信息，通过第六电线路78和第七电线路80控制第一阀门50的操作并收集来自第一阀门50的信息，通过第八电线路82和第九电线路83控制第二阀门52的操作并收集来自第二阀门52的信息，通过第十电线路84和第十一电线路86控制第一监控器件56的操作并收集来自第一监控器件56的信息，通过第十七电线路92和第十八电线路93控制第二监控器件57的操作并收集来自第二监控器件57的信息，通过第十二电线路88和第十三电线路90控制第三监控器件的操作并收集来自第三监控器件的信息。控制器可以收集或监控的来自泵54、第一阀门50、第二阀门52的信息的类型取决于泵54、第一阀门50、第二阀门52的电性能，并且可以包括电流状态、故障告知等，如现有技术中所熟知的那样。在此实施方案中，第一监控器件56测量针对流体管线48中的流动(在本实施方案中也称作压力干管流动)的数据，而第二监控器件57测量到流体入口 66中的流动(在本实施方案中也称作旁流流动)的数据。在本实施方案中，第三监控器件58测量关于流体出口 68中的温度、压力以及溶解的气体和/或化学制剂的水平的数据。另外，系统40还可以包括与再循环通道94操作性连接的再循环监控器件98a。可以由控制器44来控制再循环监控器件98a的操作控制和来自它的信息的收集，控制器44通过再循环电线路98b与监控器件98a电f禹合。可以理解，第一监控器件56、第二监控器件57、第三监控器件58和再循环监控器件98a中的每一个都可以代表多于一个器件。例如，第三监控器件58可以由压力传感器、温度传感器以及能够测量溶解的气体和/或化学制剂的水平的仪表来替代。还可理解，其它的监控器件可以作为系统40的一部分。这种额外的监控器件可以测量其它的操作参数，例如包括但不限于反应器42之中的温度和压力。在系统40中，用于控制器44到多种器件的连接的两个电线路的使用仅为控制器44和相应器件之间的双向电连接的示例性说明。本领域的技术人员可以理解，包括一个或多个电线路或甚至无线连接的多种类型的电连接可以用来实现控制器44和多种器件之间的这种双向联通。在本公开的范围内可以构思出这些替代方案。本领域技术人员还可理解，并不是每个器件都要求双向电连接，但是双向电连接有利于允许控制器44控制器件，并且收集器件所测量的数据或是表征器件状态的数据。例如，虽然或许仅须通过控制器44来控制泵54的操作，不过控制器44收集关于泵54的状态的信息是有利的，这可由泵54的电子元器件来实现。另一个例子是，虽然或许仅须收集第一监控器件56所测量的数据，不过控制器44能够发送信号到第一监控器件56以激活第一监控器件56并且保证第一监控器件56适当地操作也是有利的。图3A、图3B、图3C和图8显示了图2所示系统的示意图。具体地，图3A显示了系统40的包括流体管线48、流体入口 66、第一监控器件56、第二监控器件57以及第一阀门50的部分的示意图。图3B显示 了系统40的包括流体管线48的延长部分、流体入口 66、流体出口 68、气体/化学制剂入口 64、反应器42、第三监控器件58以及第二阀门52的部分的示意图。在此实施方案中，反应器42进一步包括用于接收从流体入口 66到扩散器件42中的流体的流体端口 100和用于接收从气体/化学制剂入口 64到反应器42中的气体/化学制剂的气体/化学制剂端口 102。图3C显示了系统40的包括流体管线48、气体/化学制剂入口 64、气体/化学制剂供给线60、控制器44以及气体/化学制剂供给源46的部分的不意图。图8显不了该系统40的这一部分的一个备选实施方案,其中第三监控器件240布置于反应器42中。在此实施方案中，第三监控器件240等效于图3B中的第三监控器件58。用于实现图2、图3A、图3B、图3C和图8中所示器件的电联通的电子元器件的实施方案结合图5A、图5B、图5C和图更详细地显示。现在参照图4，显示了图3A、图3B、图3C和图8的装置的控制器的一个实施方案的正视图。在该实施方案中，控制器44包括第一面板110和第二面板112。第一面板110包括输入/输出器件114和紧急停止器116。输入/输出器件114允许操作人员输入数据，并且查看输入的数据以及关于系统40的操作的信息。在一个实施方案中，操作人员可以查看控制器44所收集的所有数据。当由操作人员激活时，紧急停止器116停止控制器44和控制器44所连接到的系统40的多种器件的运行。第二面板112包括用于接收来自气体/化学制剂供给线60的气体和/或化学制剂的第一控制器阀门120、用于控制气体和/或化学制剂的从控制器44到气体/化学制剂管线64的流动的第二控制器阀门122，以及用于自动控制气体和/或化学制剂的由气体/化学制剂供给源46 (见图2)通过气体/化学制剂供给线60从气体/化学制剂管线64到反应器42 (见图2)的流动的第三控制器阀门124。第二面板112还包括手动的气体和/或化学制剂调节器件118，以便在作为自动调节器件的第三控制器阀门124不运行或不正常运行时控制气体和/或化学制剂的从气体/化学制剂供给源46到反应器42的流动。在此实施方案中，第三控制器阀门124、手动调节器件118以及第三控制器阀门124和手动的调节器件118的组合中的每一个作为用于控制气体和/或化学制剂到反应器42中的流动的流量计。图5A、图5B、图5C和图显示了图4的实施方案的控制器的数字示意图。图5A、图5B、图5C和图共同显示了用于系统40的电子元器件的实施方案。在此实施方案中，系统40的电子元器件使用可编程逻辑控制器(PLC)用于控制器44到系统40的多种器件的连接，用于这些器件的控制，以及用于从这些器件中收集信息。在此实施方案中，可从 Allen-Bradley 得到的模型号 Micrologixl2001769-L40AWA (见图 5C)和Micrologixl762-1F20F2(见图5D)的PCL可用于此目的。控制器44的部件和控制器44的PLC外部的器件的连接在图5C和图中说明。控制器44的大流量控制器部分在图5B中说明，而控制器44的部件的能量连接在图5A中说明。现在参照图6，显示了具有用于控制气体的装置并具有气体生成子系统的根据本公开的压力或重力干管系统的另一个实施方案的框图。系统200与图2的系统40不同，系统200添加了气体/化学制 剂生成系统202、生成的气体/化学制剂管线204、第十四电线路206、第十五电线路208以及第十六电线路210。气体/化学制剂生成系统202是用于生成用来处理流体的气体和/或化学制剂的系统。这样的系统在现有技术中是熟知的。例如，为了在压力重力干管的应用中处理废水，用来处理废水的气体是氧气。在此实施方案中，气体/化学制剂的生成系统202用来生成氧气。氧气生成系统的一个例子包括由北托纳旺达国际制氧系统公司(纽约)制造的中等尺寸的生成器。该国际制氧系统公司的制氧系统包括空气压缩器、空气烘干器、空气接收箱以及氧生成器。空气压缩器压缩空气，并且包括颗粒和聚结过滤器。压缩的和过滤的空气从空气压缩器流动到空气烘干器中，在那里空气被烘干。烘干的空气之后送入到空气接收箱。来自空气接收箱的过滤的、烘干的空气之后送入到生成器中，在那里由空气生成大致纯的氧。大致纯的氧之后可以输送到例如图6所示的气体/化学制剂供给源46的供给箱中。现在回到图6，气体/化学制剂生成系统202通过生成的气体/化学制剂管线204与气体/化学制剂供给源46流体式连通。在此实施方案中，气体/化学制剂生成系统202通过第十四电线路206和第十五电线路208电连接，以允许控制器44控制、监控气体/化学制剂生成系统和收集来自气体/化学制剂生成系统的信息。在此实施方案中，另一个电线路，也就是第十六电线路210加入到气体/化学制剂供给源46和控制器44之间，以允许监控气体/化学制剂供给源46和收集来自气体/化学制剂供给源46的信息。以此方式，系统200为闭环系统，所有的可操作器件都连接到控制器44。正如上面结合图2所讨论的，图6中的器件之间的两条线路的使用仅是器件和控制器44之间的双向联通的示例性说明。需要理解的是，希望在图2中包括控制器44和气体/化学制剂供给源46之间的双向联通，并且这被考虑为处于本公开的范围内。现在转到图2中的系统40的操作，图7显示了根据本公开的控制用于流体处理的气体或化学制剂的方法的一个实施方案的流程图。系统40的操作在步骤220开始。步骤222、224、226和228是出现在 步骤230中的接通系统40之前的初始化步骤。在步骤222中，要处理的流体(要被处理的通过流体管线48的流体流)输入到控制器44中，由控制器44监控各种参数的范围。这种数据输入可以在输入/输出器件114 (见图4)处手动进行，和/或编程到控制器44中。在其中系统40用在压力或重力干管中用于废水处理的一个实施方案中，这样的参数与其范围如下
权利要求
1.废水处理系统，包括 用于接收废水并使其从中流过的废水入口，所述废水入口具有第一端部和第二端部，所述废水入口的第一端部构造成与废水源流体式连通， 用于使充氧的废水从中流过和排出的废水出口，所述废水出口具有第一端部和第二端部，所述废水出口的第二端部构造成与所述废水源流体式连通， 氧源， 充氧器，其与所述氧源操作性连接，以允许来自氧源的氧引入到充氧器，所述充氧器包括充氧器入口、充氧器出口和容器，其中所述容器包括呈倒锥形的部分，所述呈倒锥形的部分构造为具有朝向更大的第二端部呈锥形的第一端部，所述充氧器入口操作性连接到所述废水入口的第二端部和所述容器的第一端部，所述充氧器出口操作性连接到所述废水出口的第一端部和所述容器的第二端部，其中当废水流动通过所述充氧器并且由所述充氧器充氧时，充氧的废水中的溶解氧的水平增加，以及 再循环机构，其包括与所述废水入口和所述废水出口流体式连接的再循环通道，其中所述再循环通道构造为允许充氧的废水从中通过。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述再循环机构还包括至少一个与所述再循环通道操作性连接的再循环阀门，所述至少一个再循环阀门能够阻止充氧的废水流动通过所述再循环通道。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述再循环机构还包括与所述再循环通道连接的再循环泵，所述泵能够操作以抽取充氧的废水通过所述再循环通道。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述再循环机构能够操作以提供一定量的充氧的废水到充氧器。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述再循环机构能够操作以提高到所述充氧器中的废水的流速。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述再循环机构能够操作以提升所述系统的氧气传输效率。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，还包括与所述再循环机构操作性连接的控制器，并且所述控制器能够改变通过所述再循环机构的充氧的废水的流动。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述控制器还连接到氧源和所述充氧器，所述控制器能够改变输送到所述充氧器的氧的水平。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述充氧器构造成能够操作来将通过所述充氧器入口引入到所述充氧器中的废水转换为充氧的废水，所述充氧的废水包含从下述组中选择的氧水平，所述组包括至少大约lmg/L、至少大约2mg/L、至少大约4mg/L、至少大约6mg/L、至少大约8mg/L、至少大约10mg/L、至少大约20mg/L、至少大约50mg/L、至少大约IOOmg/L、至少大约150mg/L、至少大约200mg/L、至少大约250mg/L以及至少大约300mg/L的溶解氧。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述充氧器构造成能够操作来实现要被溶解到充氧的废水中的氧水平，其中，氧量从下述组中选择，所述组包括至少大约25%、至少大约30%、至少大约35%、至少大约40%、至少大约45%、至少大约50%、至少大约55%、至少大约60%、至少大约65%、至少大约70%、至少大约75%、至少大约80%、至少大约85%、至少大约.90%、至少大约92%、至少大约94%、至少大约96%、至少大约98%以及至少大约99%的氧。
11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述氧源在所述废水入口的第一端部和第二端部之间操作性地连接到所述废水入口，其中当氧供应到所述废水入口时，氧流动进入所述充氧器。
12.废水处理系统，包括 用于接收废水并使其从中流过的废水入口，所述废水入口具有第一端部和第二端部，所述废水入口的第一端部构造成与废水源流体式连通， 用于使充氧的废水从中流过和排出的废水出口，所述废水出口具有第一端部和第二端部，所述废水出口的第二端部构造成与所述废水源流体式连通， 氧源， 充氧器，其与所述氧源操作性连接，以允许来自氧源的氧引入到充氧器，所述充氧器包括充氧器入口、充氧器出口和容器，其中所述容器包括呈倒锥形的部分，所述呈倒锥形的部分构造为具有朝向更大的第二端部呈锥形的第一端部，所述充氧器入口操作性连接到所述废水入口的第二端部和所述容器的第一端部，所述充氧器出口操作性连接到所述废水出口的第一端部和所述容器的第二端部，其中当废水流动通过所述充氧器并且由所述充氧器充氧时，充氧的废水中的溶解氧的水平增加，以及再循环机构，其包括 与所述废水入口和所述废水出口流体式连接的再循环通道，其中所述再循环通道构造为允许充氧的废水从中通过， 至少一个与所述再循环通道操作性连接的再循环阀门，所述至少一个再循环阀门能够阻止充氧的废水流动通过所述再循环通道；以及 与所述再循环通道连接的再循环泵，所述泵能够操作来抽取充氧的废水通过所述再循环通道；以及 与所述再循环机构操作性连接的控制器，所述控制器能够改变通过所述再循环机构的充氧的废水的流动。
13.用于处理废水的方法，所述方法包括如下步骤 提供系统，所述系统包括 用于接收废水并使其从中流过的废水入口，所述废水入口具有第一端部和第二端部，所述废水入口的第一端部构造成与废水源流体式连通； 用于使充氧的废水从中流过和排出的废水出口，所述废水出口具有第一端部和第二端部，所述废水出口的第二端部构造成与所述废水源流体式连通； 氧源； 充氧器，其与所述氧源操作性连接，以允许来自氧源的氧引入到充氧器，所述充氧器包括充氧器入口、充氧器出口和容器，其中所述容器包括呈倒锥形的部分，所述呈倒锥形的部分构造为具有朝向更大的第二端部呈锥形的第一端部，所述充氧器入口操作性连接到所述废水入口的第二端部和所述容器的第一端部，所述充氧器出口操作性连接到所述废水出口的第一端部和所述容器的第二端部，其中当废水流动通过所述充氧器并且由所述充氧器充氧时，充氧的废水中的溶解氧的水平增加； 再循环机构，其包括与所述废水入口和所述废水出口流体式连接的再循环通道，其中所述再循环通道构造为允许充氧的废水从中通过；以及 与所述充氧器和再循环机构操作性连接的控制器，所述控制器能够改变通过所述再循环机构的充氧的废水的流动； 通过所述废水入口将废水引入到所述系统中，并且将来自所述氧源的氧引入到所述系统中；以及 将来自所述废水出口的充氧的废水通过所述再循环机构再循环至所述废水入口。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括如下步骤 在所述控制器的控制下，响应于存在于充氧的废水中的所测量的氧的量来调节引入到所述充氧器中的氧的量，其中所述控制器操作性连接到所述氧源、所述废水出口和所述充氧器。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述再循环机构还包括至少一个与所述再循环通道操作性连接的再循环阀门，所述至少一个再循环阀门能够阻止充氧的废水流动通过所述再循环通道。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述再循环机构还包括与所述再循环通道连接的再循环泵，所述泵能够操作来抽取充氧的废水通过所述再循环通道。
17.根据权利要求13所述的方法，其中，所述充氧器构造成能够操作来将通过所述充氧器入口引入到所述充氧器中的废水转换为充氧的废水，所述充氧的废水包含从下述组中选择的氧水平，所述组包括至少大约lmg/L、至少大约2mg/L、至少大约4mg/L、至少大约6mg/L、至少大约8mg/L、至少大约10mg/L、至少大约20mg/L、至少大约50mg/L、至少大约100mg/L、至少大约150mg/L、至少大约200mg/L、至少大约250mg/L以及至少大约300mg/L的溶解氧。
18.根据权利要求13所述的方法，其中，所述充氧器构造成能够操作来实现要被溶解到充氧的废水中的氧水平，其中氧水平从下述组中选择，所述组包括至少大约25%、至少大约30%、至少大约35%、至少大约40%、至少大约45%、至少大约50%、至少大约55%、至少大约60%、至少大约65%、至少大约70%、至少大约75%、至少大约80%、至少大约85%、至少大约90%、至少大约92%、至少大约94%、至少大约96%、至少大约98%以及至少大约99%的氧。
19.根据权利要求13所述的方法，还包括如下步骤 建立到所述充氧器中的废水的流动的期望范围； 通过所述控制器测量进入到所述充氧器中的废水的量； 通过所述控制器将所测量的进入到所述充氧器中的废水的量与所述期望范围相比较；以及 如果所述控制器在比较所测量的量的步骤中判定所测量的量位于所述期望范围之外， 所述控制器通过调节所述再循环机构的流速来调节到所述充氧器中的废水的引入。
20.根据权利要求13所述的方法，其中，所述系统还包括能够测量充氧的废水中的氧水平的监控器件，所述监控器件与所述充氧器出口连接，并且操作性连接到所述控制器，所述方法还包括如下步骤 建立充氧的废水中的氧水平的期望范围； 通过所述监控器件测量充氧的废水中的氧水平； 通过所述控制器将所测量的充氧的废水中的氧水平与所述期望范围相比较；以及如果控制器判定所测量的充氧的废水中的氧水平处于所述期望范围之外，所述控制器调节通过所述废水入口进入到所述充氧器中的废水的量、通过所述再循环通道的充氧的废水的流速，和/或在出口处从所述充氧器流出的所处理的流体的量。
21.根据权利要求13所述的方法，其中，所述系统还包括至少一个器件，用于收集与系统运行相关的数据，并包括用于由所述至少一个器件所收集的数据的数据存储机构，所述方法还包括如下步骤，即在所述控制器的所述数据存储机构中收集由所述至少一个器件在系统运行期间所收集的数据。
全文摘要
用于控制气体或化学制剂的系统和方法。在一个实施方案中，系统包括用于接收废水和氧的充氧器，用来溶解、混合、扩散或浸泡氧到废水中，以及构造成增加充氧器中的流速和/或废水中的溶解氧水平的再循环机构。
文档编号C02F1/72GK103068745SQ201180039101
公开日2013年4月24日 申请日期2011年6月8日 优先权日2010年6月8日
发明者戴维·A·克里丹斯 申请人:戴维·A·克里丹斯