專利名稱：膜生物反應(yīng)器方法
膜生物反應(yīng)器方法發(fā)明的領(lǐng)域本文所描述的發(fā)明能夠普遍應(yīng)用于廢水處理系統(tǒng)，此處的廢水處理系統(tǒng)采用生物學過程作為廢水處理的一個步驟，同時在過濾的步驟中采用了一級或者多級膜。更具體地，本發(fā)明將直接改進廢水處理方法，通過使用相分離、膜過濾和再循環(huán)的控制，以提高膜過濾器操作的效率，并且能夠促進活性污泥中有機物、氮和磷的去除，還能夠在厭氧廢水處理過程中提高對固體的管理。本發(fā)明的背景自20世紀70年代初聯(lián)邦地表水排放標準問世以來，廢水處理技術(shù)已經(jīng)逐步發(fā)展，以滿足不斷擴大的環(huán)境廢物種類和總量。目前已知的活性污泥處理的常規(guī)應(yīng)用程序是有效去除有機碳,用生化需氧量(BOD)來表示，以及從各種商業(yè)、工業(yè)和市政廢水中澄清水質(zhì)并去除總懸浮固體(TSS )。此外，本領(lǐng)域中已知含有混合液懸浮固體(MLSS )的廢水選擇性經(jīng)過有氧(Ae)、厭氧(An)和缺氧(Ax)條件處理，即通過不同地處理途徑有效地去除廢水中的氮和磷(通常稱作為營養(yǎng)物去除)。在大多數(shù)情況下，降低BOD，TSS，氮和磷濃度以達到國家污染物排放消除系統(tǒng)(NPDES)所預設(shè)的水平，依據(jù)“清潔水法”的規(guī)定，允許有權(quán)限的廢水處理廠的運營商將處理過的達標的廢水排放入當?shù)氐乇硭?，如河流或湖泊。然而，許多廢水處理廠的運營商發(fā)現(xiàn)，將收集的廢水資源排放入地表水并不是對廢水回收資源的最好的利用。根據(jù)不同的經(jīng)濟、政治或環(huán)境的因素，有必要在廢水處理工業(yè)程序中增加額外的處理技術(shù)以改進傳統(tǒng)的廢水處理方法。事實上，一些州和聯(lián)邦的監(jiān)管機構(gòu)已經(jīng)開發(fā)出更多和更嚴格的廢水處理標準，如果能夠?qū)崿F(xiàn)，將使得處理后的廢水得到更加有益的利用，如重復使用(例如 ，作為灌溉水或冷卻水)和預處理用于回灌(例如,地下水含水層補給)。雖然最初是在飲用水處理中開發(fā)出來的，本領(lǐng)域已知采用膜技術(shù)經(jīng)過各種微濾、超濾和納濾技術(shù)處理廢水，以徹底清除懸浮固體和顯著減少某些病原體、膠體有機化合物以及其他的有機和無機的不溶性化合物。然而，這種細微顆粒去除技術(shù)的收益需要大量的相關(guān)成本。由于膜技術(shù)的資金成本和能源需求，膜過濾器陣列在廢水處理流程中的最佳安裝位置是位于初級和二級固體清除步驟的下游。以往，理想的是進入膜過濾器陣列的流體是低濁度(5NTU或以下)和低的懸浮固體濃度(5毫克/升或更低)，并且濁度和懸浮固體濃度隨時間的變化不大。這種安排降低了膜過濾處理步驟的能耗，減少了所需要的過濾膜的面積，同時延長了清洗膜的周期和膜系統(tǒng)的使用周期。此應(yīng)用的一個例子是Aqua-AerobicSystem公司中的AquaMB Process 。AquaMB Process .采用生物處理、二次沉淀和布介質(zhì)過濾相結(jié)合的方法來減少必須通過膜過濾系統(tǒng)去除的廢水中的固體物質(zhì)。然而，這樣的多重屏障的應(yīng)用需要足夠的物理空間，可能無法應(yīng)用于許多空間緊湊的廢水處理廠。因此，本領(lǐng)域有必要進一步發(fā)展在緊湊空間中具有較低資金成本的膜過濾程序，在增加廢水處理量的同時能夠滿足現(xiàn)有的和未來潛在的廢水處理標準。值得注意的是，現(xiàn)有的正在使用的用于廢水處理的致密膜過濾系統(tǒng)，如Aqua-Aerobic System公司的Aqua-Aerobic MBR技術(shù)。在這類系統(tǒng)中，進入膜過濾器陣列的流體中的固體濃度與初級處理生物反應(yīng)器中的固體濃度相同，并大大高于膜過濾系統(tǒng)所適應(yīng)的最佳的混合液懸浮固體(MLSS)的濃度。因此，對于任何給定的具有流體速率為1Q，至少4Q (通常是4Q-7Q)的膜生物反應(yīng)器(MBR)系統(tǒng)，可以用來從膜系統(tǒng)回收至生物反應(yīng)器。這個處理程序的結(jié)果是高的系統(tǒng)能量需求、低的膜通量(滲透物通過膜的速率)、高的膜維護成本和增加的更換膜組件間隔。因此，本領(lǐng)域需要一種膜過濾程序，其同時滿足緊湊的空間需求，具有高的膜通量和低的能耗和維護需求。美國專利號為5924108 (楊)公開了一種多相分離器,能夠應(yīng)用在生物廢水處理系統(tǒng)中，用來集中回收固體以加快和提高廢水中營養(yǎng)物質(zhì)的去除。在楊的參考文獻中所描述，相分離器設(shè)置在來自生物反應(yīng)器導管的固體回收流上，而不是放置在主處理路徑上。相分離器通常用來處理進口的MLSS濃度為4000-6000毫克/升，停留時間較短的廢水，從生物量中分離上清液(后期再行處理)，以提高氮和磷的去除效率。經(jīng)過這些處理得到的上清含有的總懸浮固體(TSS)濃度通常為20-50毫克/升。然而，這是本文描述的發(fā)明的一個特征和優(yōu)點，經(jīng)過改良的相分離器能夠使得MLSS濃度滿足進入膜過濾系統(tǒng)的要求，并降低膜的再循環(huán)率。正如本文進一步討論的改良的相分離器，是將傳統(tǒng)相分離器與其混合元件解耦而得到的，可以充當額外的MLSS控制裝置。在處理的主路徑中使用此改良的相分離器，通過代替固體凈化設(shè)備和配備小體積分離器的介質(zhì)過濾器以更低的成本節(jié)省了多重屏障系統(tǒng)所占用的空間。另外，通過減少或扣除相分離器的一個常規(guī)的營養(yǎng)物去除功能，可以大幅度增加廢水直通流量，使得系統(tǒng)能夠應(yīng)用于在較高水力負荷的情況。相分離器保留其固體分離功能，同時降低了進入膜過濾系統(tǒng)的MLSS的濃度。通過補充管道，此改良相分離器的固體回收線路根據(jù)需要可以被導向至一個或者多個的厭氧反應(yīng)器、需氧反應(yīng)器或者缺氧反應(yīng)器中，以提高去除營養(yǎng)物的能力。相分離器上游的廢水也可以被選擇性地或者組合地導入至厭氧，需氧和缺氧反應(yīng)器中，在進入相分離器之前，使得廢水中的營養(yǎng)物可以得到有效地去除。隨著這些新的改進，相分離器能夠用來處理MLSS濃度，而此功能在之前未能實現(xiàn)。

為了節(jié)省更多的空 間，降低資金成本，以及，更重要的是，提高總氮的去除，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)耗氧和缺氧反應(yīng)器可以被分段式放置于一個雙重用途的水池中，利用曝氣設(shè)備進行順序的控制。在循環(huán)的曝氣階段，條件有利于促進BOD的去除和硝化作用。在循環(huán)的缺氧階段，條件有利于促進脫硝化和BOD的去除。分段式水池基于時間循環(huán)或者基于設(shè)備控制循環(huán)(如通過DO探針)來達到一個一段時間內(nèi)具有較低氧化氮平均值的流體。此外，本文所述的發(fā)明的優(yōu)點是有效的，其中常規(guī)的序列批量式反應(yīng)器(SBR)的過程在其上游使用改良的相分離器代替分段式水池。所列舉的優(yōu)點可以來自于，在曝氣和缺氧條件下常規(guī)SBR運行順序填充、反應(yīng)、排放階段；或者來自于，在水位沒有顯著變化或者閥門能夠支持批量處理的條件下操作改良的序列批量式反應(yīng)器(MSBR)以運行填充、反應(yīng)和排放的步驟。目前描述的發(fā)明克服了當前膜處理系統(tǒng)的限制。本文中詳細描述了本發(fā)明在這方面以及其他方面的優(yōu)勢。發(fā)明概沭本發(fā)明保留了已知的膜生物反應(yīng)器技術(shù)的優(yōu)點，還提供了新的特征和優(yōu)點。在一個主要方面是，本發(fā)明通過控制進入膜腔的流體的質(zhì)量，提高了膜過濾器陣列的操作。另一方面，本發(fā)明在總體上減少了所需的再循環(huán)抽吸，從而提高膜系統(tǒng)的能量效率。在下文中，在本說明書所提及的處理反應(yīng)器，腔室，容器以及類似詞匯，它會被理解為本領(lǐng)域已知的任何一種形式隔離位置的隔離器，在此隔離器進行處理步驟。此后，說明書所提及的通道，它會被理解為本領(lǐng)域已知的任何一種物理運輸工具(如管道、槽、溝、管、閘、隧道、堰箱等)，用來將廢水從一個位置傳送到另一個位置。在另一方面，本發(fā)明描述了對美國專利號5924108 (楊)中所述類型相分離器的改進和再利用。在本文所描述的發(fā)明的范圍內(nèi)，一個從混合元件解耦得到的相分離器，能夠設(shè)計并用在處理主線上，位于初級生物處理反應(yīng)器和膜過濾腔室之間，用來控制并使MLSS濃度達到符合膜過濾的標準。以下，所有提及的相分離器被理解為傳統(tǒng)相分離器的改良版本，-即為如上所述的沒有混合元件。相對于傳統(tǒng)的澄清水池來說，相分離器具有減少尺寸和降低水力停留時間的優(yōu)點，同時，在滿足廢水處理目標的前提下，還減少了所需要的物理空間。例如，在擴展-曝氣活性污泥的處理過程后，傳統(tǒng)的第二級澄清水池的體積大小是基于需要4-8小時的水力停留時間而設(shè)計的，而一個相分離器的體積大小只需要滿足
0.4-1.0小時的水力停留時間。在另一方面，相分離器可以任選裝配本領(lǐng)域已知的堰擋板和浮渣管機或者其他碎屑收集設(shè)備。在此配置中，改良的相分離器也作為一個額外的屏障，保護下游的膜過濾器免受碎片(塑料、木材、纖維以及類似物)的破壞，以及沙礫的損壞，這些沙礫可能來自于其他MBR系統(tǒng)中已經(jīng)通過初級處理步驟。在傳統(tǒng)系統(tǒng)中的峰值水力流量和頂開式生物反應(yīng)器忽視了沙礫和碎片，沙礫和碎片最終對膜過濾器造成了影響。相分離器所增加的沙礫和碎片去除性能提供了一個關(guān)鍵的支持作用，以減少膜的維護和延長敏感膜的壽命。同樣，相分離器可以允許使用某些鎮(zhèn)流材料(如磁鐵)，用來增加生物過程，但可能干擾膜系統(tǒng)的正常操作。當這種鎮(zhèn)流材料處理特定的比重大于1.0的材料時，相分離器可以滯留鎮(zhèn)流材料，從而防止其與下游的膜系統(tǒng)接觸。

結(jié)合改良的相分離器，將厭氧、耗氧和缺氧反應(yīng)器通過一定的變化和順序設(shè)置在一個連續(xù)流處理系統(tǒng)中，從而提高營養(yǎng)物和有機物的去除率。另外，這些反應(yīng)器通過不同的安排，可以被用在常規(guī)的序列批量式反應(yīng)器中，或者在一個恒定水位的改良的序列批量式反應(yīng)器中，或者傳統(tǒng)流體-通過(flow-thixmgh)活性污泥系統(tǒng)或者厭氧過程中。因此，本發(fā)明提供了在小的物理空間中以低成本處理廢水流的膜技術(shù)，以滿足二級或三級廢水排放標準，并且提高膜通過率、降低了運營壓力、降低了維護成本，并通過減少膜系統(tǒng)暴露于沙礫和碎片提高了可靠性。附圖簡沭本發(fā)明所說明、未說明的目標、特征和優(yōu)點(有時是單個，但不排除多個)通過以下的描述和附圖將更加明顯，其中所標記的數(shù)字代表不同視圖中各種元件。

圖1是一個廢水處理流程的示意圖，該流程使用分段式的曝氣水池和相分離器，均通過液壓定位于厭氧反應(yīng)器和膜過濾器陣列之間。圖2是一個廢水處理流程的示意圖，該流程使用分段式的曝氣水池，相分離器和膜過濾器陣列，其中在排放進入?yún)捬醴磻?yīng)器之前，從相分離器返回的固體經(jīng)過缺氧反應(yīng)器處理。圖3是一個廢水處理流程的示意圖，該流程使用分段式的曝氣水池，相反應(yīng)器和膜過濾器陣列，其中在排放進入?yún)捬醴磻?yīng)器之前，從膜過濾器陣列返回的固體經(jīng)過預缺氧反應(yīng)器處理。圖4是一個典型的線性圖，表示在不同反應(yīng)器中，各種含氮化合物濃度水平隨時間的變化，所述反應(yīng)器包括分段式曝氣反應(yīng)器(SAR)，序列批量式反應(yīng)器(SBR)，或者利用周期性曝氣的恒定水平改良的序列批量式反應(yīng)器(MSBR)。圖5是一個線性圖，表示在不同反應(yīng)器中，謹慎缺氧階段和溶解氧控制的有氧階段中溶解氧濃度水平隨時間的變化，包括分段式曝氣反應(yīng)器(SAR)，序列批量式反應(yīng)器(SBR)，或者利用周期性曝氣的恒定水平改良的序列批量式反應(yīng)器(MSBR)。圖6A是一個廢水處理流程的示意圖，在第一 SBR室的反應(yīng)/填充階段和第二 SBR室的反應(yīng)//排放/再循環(huán)階段，將相分離器通過液壓定位于序列批量式反應(yīng)器和膜過濾器陣列之間。圖6B是圖6A中廢水處理流程中第二步驟的示意圖，第二 SBR室的反應(yīng)/填充階段和第一 SBR室的反應(yīng)/排放/再循環(huán)階段。圖7A是一個廢水處理流程的示意圖，該流程使用序列批量式反應(yīng)器系統(tǒng)和相分離器，在第一 SBR室的反應(yīng)/填充階段和第二 SBR室的反應(yīng)//排放/再循環(huán)階段，兩者均通過液壓定位于厭氧反應(yīng)器和膜過濾器陣列之間。圖7B是圖7A中廢水處理流程中第二步驟的示意圖，第二 SBR室的反應(yīng)/填充階段和第一 SBR室的反應(yīng)/排放/再循環(huán)階段。圖8A和8B是一個廢水處理 流程的示意圖，該流程使用傳統(tǒng)的多級排列的具有相分離器的耗氧反應(yīng)器和缺氧反應(yīng)器，耗氧反應(yīng)器和缺氧反應(yīng)器均通過液壓定位于厭氧反應(yīng)器和膜過濾器陣列之間。圖9A和9B是圖7A和7B的變型，其增加了一個缺氧反應(yīng)器用于處理來自相分離器的回收物，同時操作一個恒定水位、連續(xù)流的改良序列批量反應(yīng)器(MSBR)，通過交叉連接管道連接不同的MSBR。圖1OA和IOB是圖9A和9B的變型，其增加了一個曝氣反應(yīng)器，該反應(yīng)器接受來自膜箱中的回收物，并且通過液壓定位于MSBR反應(yīng)器和相分離器之間。圖1lA和IlB是一個含有平行MSBR反應(yīng)器的廢水處理流程的示意圖，該處理流程能夠選擇地將每個反應(yīng)器室與處理主線隔離，使其在直通系統(tǒng)中能夠暫時地進行批量處理。圖12是厭氧廢水處理過程的示意圖，該流程使用相分離器，該相分離器通過液壓定位于厭氧反應(yīng)器和膜過濾器陣列之間，此膜過濾器陣列使用來自厭氧反應(yīng)器的循環(huán)氣體用作膜精練劑(scouring agent)。優(yōu)選實施方式的詳細描述下文描述的是目前所認為的本發(fā)明所聲明的優(yōu)選實施方式或最有代表性的實施方式?？梢栽O(shè)想未來和現(xiàn)在對本發(fā)明實施方式以及優(yōu)選的實施方式進行替換和改良。本專利權(quán)利要求涵蓋了任何在功能、用途、結(jié)構(gòu)和結(jié)果方面不引起巨大的改變的替換或改進。凡在本說明書中提及的廢水的特定特征(如MLSS )濃度的數(shù)值，這個濃度旨在被理解為隨時間推移的平均濃度(在數(shù)小時或數(shù)天)，而不是一個瞬時的或偶發(fā)的濃度值。圖1是一個廢水處理流程中根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式之一的示意圖。在主要處理路徑上，該流程采用厭氧反應(yīng)器11，分段式耗氧/缺氧或曝氣反應(yīng)器12，相分離器13和一個膜過濾器14。通常情況下，篩選的去除沙粒的廢水通過進入通道20進入?yún)捬醴磻?yīng)器11，在厭氧反應(yīng)器中，通過本領(lǐng)域已知的各種非曝氣(non-aerating)混合裝置,例如Aqua-Aerobic System公司的AquaDDM 混合器,廢水與活性污泥生物質(zhì)相互作用(圖中未示出)。厭氧反應(yīng)器11促進聚磷生物體(PAO)的生長。在不存在大量的溶解氧和氧化的氮的情況下，增加生物磷的去除是可以加速完成的。厭氧反應(yīng)器11中存在的兼性菌產(chǎn)生乙酸酯和其他發(fā)酵產(chǎn)物，這些物質(zhì)可被用作被PAO利用的底物。相較于反應(yīng)器11中MLSS濃度，通過增加污泥回流線33中的MLSS濃度，未完全處理液(含有很少或不含有機碳)返回到厭氧反應(yīng)室11。增加有機碳 的濃度(等同地，可以被理解為限制污泥回流線33中稀釋液的體積)，降低了返回至厭氧反應(yīng)室11的氧化的氮的量，從而促進更純的厭氧條件。限制引入?yún)捬醴磻?yīng)室11的稀釋液的體積，也增加了實際的水力停留時間，這反過來促進非揮發(fā)性脂肪酸的有機碳發(fā)酵為揮發(fā)性脂肪酸(VFA)。這個過程的一個副產(chǎn)品是厭氧反應(yīng)室中磷的大量釋放并轉(zhuǎn)化為可溶的形式。檢測器可任選地放置以監(jiān)測厭氧反應(yīng)器11中磷的濃度，以指示在進入通道20中所存在的磷的貢獻之外，厭氧反應(yīng)器釋放并進入水池的磷濃度增加的速度。從厭氧反應(yīng)器11的流出物通過通道21被輸送到分段式曝氣反應(yīng)器12。分段式曝氣反應(yīng)器12被保持在完全混合的環(huán)境，完全混合的環(huán)境通過本領(lǐng)域已知的各種非曝氣混合裝置中的一種來實現(xiàn)，例如Aqua-Aerobic System公司的AquaDDM. 混合器。此外，分段式曝氣反應(yīng)器12配備有曝氣系統(tǒng)，優(yōu)選的是微細氣泡曝氣系統(tǒng)，比如Aqua-AerobicSystem公司的Endura 系列的曝氣系統(tǒng)之一。分段式曝氣反應(yīng)器12還經(jīng)由返回通道34接受來自于膜反應(yīng)器14的濃縮回收固體。來源于通道21和返回通道34的組合的混合液體在分段式曝氣反應(yīng)器12優(yōu)先進行處理，以達到并保持其MLSS濃度為約5，000-10, 000毫克/升。與分段式曝氣反應(yīng)器12相關(guān)的儀表和控制系統(tǒng)選擇性地在重復的時間間隔，循環(huán)打開和關(guān)閉曝氣系統(tǒng)，用以在分段式曝氣反應(yīng)器12中創(chuàng)造交替的耗氧和缺氧的條件(同時可見圖4和圖5)。在反應(yīng)器12的耗氧反應(yīng)條件下，硝化得到促進，有機碳被轉(zhuǎn)化成二氧化碳、水和額外的生物質(zhì)，同時生物質(zhì)吸收了磷，特別是通過與PAO的相互作用。在反應(yīng)器12的缺氧反應(yīng)條件下，去硝化得到促進(伴隨著MLSS濃度的增加而提高)，同時產(chǎn)生了富含磷酸鹽的混合液固體。雖然BOD5減少在需氧和缺氧條件下都有所發(fā)生，BOD5減少速率在曝氣操作階段更高。經(jīng)由通道21進入反應(yīng)器的流體需要一定的潛在的耗氧量。耗氧量由有機成份的需氧代謝(即BOD5減少)和氨氮(NH3-N)的硝化所引起。曝氣系統(tǒng)的尺寸可以滿足此耗氧量。溶解氧(DO)的濃度曲線，如圖5的曲線，通常指示了在曝氣階段溶解氧濃度增加的模式，隨后是非曝氣階段DO值的降低(接近零)。通常情況下，在每個曝氣階段的結(jié)束點，溶解氧的濃度會達到一個峰值，如圖5所示。分段式曝氣反應(yīng)器12的循環(huán)可能是基于時間或者基于事件的。優(yōu)選采用基于時間的循環(huán)，并通過規(guī)律性間隔切換曝氣系統(tǒng)打開/關(guān)閉來控制。DO曲線可以通過如下方法進行管理，提供對曝氣系統(tǒng)42的謹慎控制(打開/關(guān)閉)，或者由曝氣系統(tǒng)風箱的可變頻率驅(qū)動器(VFD)，以在需氧階段的任何給定時間達到一個特定的DO值。在曝氣階段終止后，監(jiān)測得到的溶解氧濃度消耗的速率可以用來表示反應(yīng)器12的氧吸收速率(OUR)。本領(lǐng)域已知的溶解氧的探針，氧化還原/ORP探針和類似的檢測設(shè)備可以被安裝在反應(yīng)器12上，或者通過從反應(yīng)器12的采樣流水線來追蹤DO濃度隨時間的變化。對于大多數(shù)的廢水，優(yōu)選在一小時內(nèi)循環(huán)的操作，其中循環(huán)的約75%時間在有氧條件，25%時間在缺氧條件?；谑录难h(huán)可以與溶解氧、硝酸鹽或者氨氮的濃度相聯(lián)系，這些濃度可以在反應(yīng)器12中通過使用不同探針或者對混合樣品采樣監(jiān)測得出。無論是基于事件或時間的循環(huán)，分段式曝氣反應(yīng)器對廢水處理的目標是得到通道22中的流出物，該流出物中的氧化的氮含量在一段時間內(nèi)的平均值較低。由分段式曝氣反應(yīng)器12流出的混合液體通過通道22被輸送到相分離器13。相分離器13是由傳統(tǒng)的相分離器改進而來。對相分離器13的改進包括與任何的混合裝置或曝氣裝置進行解耦連。進一步任選的改進包括添加浮渣去除設(shè)備(圖中未示出)，例如在出口堰箱的擋板和浮渣管或者本領(lǐng)域已知的類似去除設(shè)備。相分離器13創(chuàng)建了一個低能量環(huán)境，導致兩個具有不同屬性的排放物。通過通道23流入膜反應(yīng)器14的溢出上清液具有相對較低濃度的懸浮固體和可沉淀固體。在使用任選的浮渣去除設(shè)備時，上清中的浮渣、油脂和浮動碎片的含量也較低。相分離器13還具有第二排放物，通過固體返回通道33將濃縮的污泥返回至厭氧反應(yīng)器11。濃縮的污泥通常由本領(lǐng)域已知的各種的用于該目的的污泥泵之一輸送。對相分離器13的尺寸和構(gòu)造進行優(yōu)選，以去除超過70%的總懸浮固體，該懸浮固體從分段式曝氣反應(yīng)器12通過通道33進入相分離器13。對于使用本文所描述的方法處理的最典型的廢水，在通道23中并隨后引入膜反應(yīng)器14中總懸浮固體含量低于50-250毫克/升(基于相分離器13流出量,其中約70%通過通道23，30%通過通道33)。在可能利用混凝劑(如硫酸鋁)來去除多余的磷或其他化學物質(zhì)，以提高膜的通量的情況下，通過通道22引入到相分離器13前將減少負載到膜上的固體和化學物品的量。在另一個可選實施方式中，如圖2所示，固體返回通道33可以將相分離起13輸出的固體運送至缺氧反應(yīng)器17。 缺氧反應(yīng)器17被保持在一個缺氧環(huán)境，在固體經(jīng)由通道27返回至厭氧反應(yīng)器11之前，以維持額外的去硝化和降低溶解氧的作用。缺氧反應(yīng)器17也可以用來調(diào)節(jié)厭氧反應(yīng)器11的上游部分的系統(tǒng)流體的一部分。進入通道20的流體在進入?yún)捬醴磻?yīng)器11處理之前，分出的一部分經(jīng)由通道200直接轉(zhuǎn)移入缺氧反應(yīng)器17。當通道20中硝酸鹽含量較高時，適于通過通道200對流體進行轉(zhuǎn)移。在硝酸鹽含量為正常水平時，通道200通常是關(guān)閉的。膜反應(yīng)器14接受經(jīng)由通道23輸送的從相分離器13的流出物的上清液。優(yōu)選地，反應(yīng)器14的浸沒式膜過濾系統(tǒng)使用的是中空纖維膜系統(tǒng)(例如由Koch MembraneSystem公司制造的PUR0N 膜)，并且被放置于由外至內(nèi)的流動通路上。TOR0N 膜是聚醚砜，中空纖維，膜被放置于辮狀支持物上以及對每個纖維束的一個末端進行密封。從相分離器13流出物的上清液被引入到膜反應(yīng)器14的中空纖維膜的外側(cè)。通過真空泵或本領(lǐng)域其他已知裝置，在纖維膜的內(nèi)部施加真空壓力促使濾液(或滲透液)從膜外側(cè)滲入膜內(nèi)側(cè)。膜纖維的標稱孔徑大小優(yōu)選設(shè)定在約0.05微米。然而，孔徑的大小可以在用于廢水處理的微濾、超濾和納濾的全部范圍內(nèi)變化。其他膜過濾設(shè)備、泵系統(tǒng)和操作程序都是本領(lǐng)域已知的，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下是可以被替換的。在優(yōu)選的實施方式中，各纖維束的密封末端被固定在一個足樣元件(footelement)上，帶有一個中央空氣噴嘴將空氣噴射入外側(cè)纖維束的中心。噴射空氣的剪切力清洗膜表面并去除膜表面的沉積物。大大避免了其他系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)的組件淤積和堵塞情況。空氣噴射的操作程序是在膜纖維的生產(chǎn)模式中進行，可以進行連續(xù)或者間歇地操作?？梢詫δみM行周期性地回沖以去除導致膜通過速率降低的累積的表面沉積物。在膜回沖過程中，結(jié)合空氣沖洗操作，過濾滲透物通過泵以相反方向通過膜。在進入流量20低于設(shè)定容量的情況下，作為一種提高膜性能的方法，可以在有限的一段時間內(nèi)，將膜設(shè)定在松弛狀態(tài)，沒有任何正向或反向通過膜的流量。在這樣一個膜松弛模式下，相分離器13可以用類似的方法進行控制，通過膜循環(huán)功能的適當隔離使得沒有液體進入或流出水池，通過增加下溢流33中懸浮固體的濃度來達到改進性能的目的。當由于生物膜或者吸附物質(zhì)導致的膜結(jié)垢，需要定期地使用化學試劑對膜進行清洗。膜反應(yīng)器14是一個隔離懸浮固體和微生物的物理屏障，取代了常規(guī)廢水處理方法中的澄清步驟和/或過濾步 驟。在一個優(yōu)選實施方式中，通道23包括一個分配歧管，位于膜反應(yīng)器14的底部，使得流體通路是由膜纖維束的底部至頂部。通常情況下，歧管使得通過膜反應(yīng)器14整個水平面的流體均勻分布。不通過反應(yīng)器14的膜的混合液體累積固體并作為膜反應(yīng)器的滯留物被排放出來，經(jīng)由固體返回通道34回送至分段式曝氣水池12。給定膜的孔徑和通過低MLSS濃度流體得到的更高的流速，膜反應(yīng)器14中的固體總量迅速增加，并且累積在一個固體收集點(圖中未示出)，最終經(jīng)由固體返回通道34排放。在此實施方式的正常操作中，在固體返回通道33中的MLSS濃度是約1.5-2.5%的懸浮固體。由于進口通道23中的MLSS濃度較低，對于任何給定的流體Q，膜反應(yīng)器14的通常循環(huán)率只有0.5Q至2Q，而不是常規(guī)膜過濾系統(tǒng)中具有較高進水濃度的4Q至7Q。此外，進入膜反應(yīng)器14的流體的固體含量較低，結(jié)果是與10，000-20, 000毫克/升的常規(guī)值相比，從膜反應(yīng)器14排放經(jīng)由固體返回通道34的懸浮固體含量仍然保持在較低水平，約為600-1，000毫克/升，在另一個實施方式中，如圖3所示，固體返返回道34可以從膜反應(yīng)器14連通到一個預缺氧反應(yīng)器15。預缺氧反應(yīng)器15保持在一個缺氧的環(huán)境下，用以進行額外的去硝化作用，有助于去除磷的過程中的預發(fā)酵作用，以及在通過通道25返回固體至厭氧反應(yīng)器11之前對其進行脫氧作用。預缺氧反應(yīng)器15包括一個非曝氣混合裝置，例如Aqua-AerobicSystem公司的AquaDDM#混合器。預缺氧反應(yīng)器15也可以用來調(diào)節(jié)厭氧反應(yīng)器11的一部分的上游系統(tǒng)流體。通道20的進入流體在進入?yún)捬醴磻?yīng)器11處理之前，可以分出一部分并經(jīng)由通道200直接轉(zhuǎn)移到預缺氧反應(yīng)器15。在這種有選擇性的安排下，從相分離器13排放出的固體通過返回通道33被輸送至分段式曝氣反應(yīng)器12。一般情況下，相對于圖3所示的實施方式，優(yōu)先采用圖2所示的實施方式。如果進入的廢水具有較高的流入有機酸濃度，優(yōu)先選擇圖3所示的實施方式，而不是圖2所示的實施方式。如果通道23中的固體濃度是正?；蚱?，優(yōu)先采用圖2所示的實施方式，而不是圖23所示的實施方式。在另一個可選的實施方式中，分段式曝氣反應(yīng)器12可以被替換為一對序列批量式反應(yīng)器(SBRs)16。在缺少厭氧反應(yīng)器11的情況下，圖6A和6B示出了一對序列批量式反應(yīng)器16，其中每個反應(yīng)器進行三個循環(huán)階段，包括有氧階段、缺氧階段和厭氧階段。此一對序列批量式反應(yīng)器中的每個進行相反的循環(huán)，SBRl 16處于反應(yīng)/填充的模式而SBR216處于反應(yīng)/排放/再循環(huán)的模式。如同分段式曝氣反應(yīng)器12，每個序列批量式反應(yīng)器16配置曝氣系統(tǒng)42 (圖中未示出)，與分段式曝氣反應(yīng)器12的曝氣系統(tǒng)用相同的方式操作。每個SBR16的反應(yīng)階段，其操作方式與分段式曝氣反應(yīng)器12所述的耗氧、缺氧階段循環(huán)序列一致，并且增加了厭氧反應(yīng)階段以代替厭氧反應(yīng)器11的作用。當一個單獨的厭氧反應(yīng)器11希望或者允許與序列批量式反應(yīng)器エ序同時使用，如圖7A所示，當接受通過通道21 (以實線表示)輸送的來自厭氧反應(yīng)器11的流體吋，第一SBRl 16進行反應(yīng)/填充的工作模式。圖7A中從通道21至第二 SBR216的虛線表示從厭氧反應(yīng)器11至第二 SBR216的流體傳送被停止。在處理流程的同一時間，第二 SBR216正在排放流體，經(jīng)由通道26 (以實線表示)輸送至相分離器13。圖7A中從第一 SBR116至通道26的虛線表示第一 SBRl 16的流體排放被停止。如圖7A和7B所示的實施方式，固體返回通道33和34經(jīng)由通道41通過本領(lǐng)域通常知道的各種方式中的一種進行交叉連接。交聯(lián)通道41允許從相分離器13和膜反應(yīng)器14排出的固體排放物以各種比例混合，用以適當控制返回至厭氧反應(yīng)器11和序列批量式反應(yīng)器(SBRs) 16的MLSS濃度。圖8A和SB展示了一個傳統(tǒng)的多階段流通活性污泥流程，位于厭氧反應(yīng)器11和相分離器13之間，膜過濾器陣列14之前，用一個或多個單獨的耗氧反應(yīng)器18和缺氧反應(yīng)器17代替了分段式曝氣水池。為了清楚起見，在單個示意的廢水處理路徑中，相同類型的多個反應(yīng)器從最上游的反應(yīng)器(指定為“第一”或“初級”)依次安裝直至最下游的反應(yīng)器，除非另行說明位置與某個已知反應(yīng)器的位置關(guān)系。在圖8A中，來自于ニ級耗氧反應(yīng)器的流體18經(jīng)由通道28進入相分離器13。從耗氧反應(yīng)器18流出的流體中氧化的氮的濃度較低，因此從相分離器13排出經(jīng)由固體返回通道33返回至厭氧反應(yīng)器11的固體不需要通過預缺氧反應(yīng)器15的處理，預缺氧反應(yīng)器的 處理是為了使返回固體能夠達到傳統(tǒng)處理工藝所需要的狀態(tài)。ニ級缺氧反應(yīng)器17可以接受ー個額外的有機碳源，以促進去硝化作用。如果缺氧反應(yīng)器17在第一耗氧反應(yīng)器18的上游,來自第一耗氧反應(yīng)器18的氧化的氮源優(yōu)先通過再循環(huán)通道38。如果缺氧反應(yīng)器17在初級耗氧反應(yīng)器18的下游，來自厭氧池11的碳源優(yōu)先通過通道211。通道211是通過流速進行控制的，由泵、閥門或本領(lǐng)域已知的其他裝置以較低流速將流體輸送至下游的缺氧池17，優(yōu)選的流體速率約為0.2Q。圖8A所示的實施方式中，相分離器13排放的流體優(yōu)選被分份，這樣通道23含有少于30%的固體，而返回通道33含有超過70%的固體。返回通道33中的高固體濃度導致一個低的返回流體速率，優(yōu)選在0.3-0.5Q的范圍內(nèi)。下面描述的本發(fā)明的ー個根據(jù)圖8A中的配置設(shè)計的流速和固體平衡的優(yōu)選實施方式中的典型實施例。圖8A所示的實施方式，起始時，通道20的流體速率為1Q，其中TSS為200毫克/升，TKN為40毫克/升，而返回通道33的流入物速率為0.63Q，MLSS為21，000毫克/升，進入?yún)捬醭?1總流入物速率為1.63Q，MLSS約為8，200毫克/升。經(jīng)過厭氧池11的一小時的水力停留時間，通道21和211流出物的MLSS約為8，200毫克/升。流體速率為1.43Q的流體從厭氧池11經(jīng)由通道21輸送到初級缺氧反應(yīng)器17，后者還從返回通道38接受MLSS濃度為8，200毫克/升的流體速率為1.5Q的流體，總計流體速率為2.93Q的流體進入初級厭氧反應(yīng)器17和耗氧反應(yīng)器18。剰余的流體速率為0.2Q的流體經(jīng)由通道211輸送至第二缺氧反應(yīng)器17。第一缺氧反應(yīng)器17中經(jīng)過1.5小時的水力停留時間和耗氧反應(yīng)器18中的3.0小時的水力停留時間，流體速率為1.43Q的流體經(jīng)由通道28被排放至第二缺氧反應(yīng)器17，后者還接受從膜罐14經(jīng)由通道34排放出的流體速率為0.5Q的返回流體，得到的MLSS濃度為6，400毫克/升。接著在滴二缺氧反應(yīng)器17中的1.0小時的水力停留時間，通道27將速率為2.13Q，MLSS為6，400毫克/升的流體，輸送到二級耗氧反應(yīng)器18，其保留時間為1.0小時。任選地，第二缺氧反應(yīng)器排放物可以直接輸送進入相分離器13以降低處理體積。相分離器13排放物以速率為1.49Q流至膜反應(yīng)器14，其MLSS為200毫克/升，并且以速率為0.64Q，MLSS為21，000毫克/升返回至厭氧反應(yīng)器11。膜反應(yīng)器14通過通道24以濾液形式速率為IQ進行排放，并且將速率為0.5Q，MLSS為600毫克/升，經(jīng)由固體返回通道34回收至第二缺氧反應(yīng)器17。一般來說，進行上述的處理過程的操作，水力停留時間為8小時，污泥停留時間約為10-15天。在另一個實施方式中，如圖8B所示，具有0.5小時滯留時間的第三缺氧反應(yīng)器17被放置于二級耗氧反應(yīng)器18和相分離器13之間。在此實施方式中，來自膜反應(yīng)器14經(jīng)由通道34的返回流體被排放到第三缺氧反應(yīng)器17。圖SB中提出的方案，有效地限制了潛在的進入二級缺氧反應(yīng)器17的氧的含量，作為一個用來提高系統(tǒng)去硝化作用的手段。圖9A&B以及10A&B展示了改良的序列批量式反應(yīng)器(MSBR)的處理流程，其中第一和第二個MSBR反應(yīng)器19通過交替序列配置進行操作。在此操作模式下，每個MSBR反應(yīng)器19接受連續(xù)的液體流入和流出，從而獲得固定的水位。如同分段式曝氣反應(yīng)器12，每個MSBR單元19配置一個曝氣系統(tǒng)42 (圖中未示出)，與分段式曝氣反應(yīng)器12的曝氣系統(tǒng)用相同的方式工作。每個MSBR單元19的反應(yīng)階段，其操作方式與分段式曝氣反應(yīng)器12所述的耗氧、缺氧階段循環(huán)序列一致。如圖9A所示，缺氧反應(yīng)器17被加在固體返回通道33和厭氧反應(yīng)器11之間用以去除氧、減少氧化的氮(硝酸鹽和亞硝酸鹽)，以及，在MLSS經(jīng)由通道27輸入?yún)捬醴磻?yīng)器11之前，開始揮發(fā)性脂肪酸的生成。此外，第一和第二 MSBR反應(yīng)器19經(jīng)由通道290交叉連接，用來增加操作的靈活性和額外的 流量均衡性能。通道可以是打開的(實線)或關(guān)閉的(虛線)，根據(jù)需要由門、閥或者本領(lǐng)域已知的其他流量控制設(shè)備進行控制。在圖9A&B中，根據(jù)操作員的便利基于時間亦或基于探針來控制通道。圖9A和9B展示了，當特定的通道被選擇性地打開或關(guān)閉時，通過一對MSBR反應(yīng)器，定義為MSBR I和MSBR II來實現(xiàn)一個交互的流水路徑。在圖9A的流水路徑中，MSBR I處理增加了碳和其他底物(驅(qū)動營養(yǎng)物的去除)的廢水，同時MSBRII提供精處理(polishing treatment)。在圖9B中，改變通道的打開和關(guān)閉狀態(tài)，以反轉(zhuǎn)MSBRI和MSBRII的作用。圖10A&B包括了圖9A&B中的缺氧反應(yīng)器17，并且增加了一個耗氧反應(yīng)器18用以連接MSBRsl9和相分離器13。用來代替將膜反應(yīng)器14的排放物直接再循環(huán)至MSBRsl9，在進入相分離器13之前，固體返回通道34首先將排放物送入耗氧反應(yīng)器18以提供二級生物氧化步驟。利用耗氧反應(yīng)器18提供一個處理屏障，這樣使得MBSR反應(yīng)器19在恒定的液面水平下工作從而減少整個系統(tǒng)的水頭-損失。通道290在第二 MSBR (無論MSBR I或者MSBRII)的下游打開，將流體排放入耗氧反應(yīng)器18。圖1IA和IlB中的流體-通過(flow-through)處理過程的實施方式是使用一對改良的序列批量式反應(yīng)器(MSBR)19，其位置被設(shè)定在厭氧反應(yīng)器11、缺氧反應(yīng)器17和耗氧反應(yīng)器18的下游，同時在相分離器13和膜反應(yīng)器14的上游，其目的是為了將MSBR反應(yīng)器19從廢水處理主線上隔離。圖1lA說明的是ー個處理過程，其中兩個MSBR反應(yīng)器19中的第一反應(yīng)器19以連續(xù)流動模式下在處理主線上工作，而第二 MSBR反應(yīng)器19通過液壓與處理主線隔離并以批量模式工作。值得注意的是從主線隔離并以批量模式工作的MSBR，實際上以與傳統(tǒng)SBR相同的方式暫時發(fā)揮作用，使得在缺少進入系統(tǒng)廢水時，此生物學處理過程能夠進行。圖1lB說明的是上述相同處理過程的第二階段，其中第二 MSBR反應(yīng)器19以連續(xù)流動模式下在處理主線上工作，而第一 MSBR反應(yīng)器19通過液壓與處理主線隔離并以批量模式工作。本領(lǐng)域已知的流量控制設(shè)備被用來交替控制如圖1lA和圖1lB所示的處理配置。如本文所應(yīng)用，MSBR反應(yīng)器19是ー個廢水處理腔，配備有混合裝置和曝氣裝置，同時還配有控制設(shè)備以便在必要的情況下操作反應(yīng)器使其交替地在批量模式或連續(xù)模式下工作。每個MSBR反應(yīng)器能夠完成硝化和去硝化的步驟，以及改進的過濾特性，此歸結(jié)于批量、隔離處理產(chǎn)生的精處理。因此，圖11A&B所描述的MSBR的應(yīng)用在處理硝酸鹽和去除氮時更加有效果，相對于在圖9A&B中所描述的MSBR應(yīng)用而言。然而，在圖9A&B中MSBR的應(yīng)用在資金成本和運營成本方面則更加經(jīng)濟，相對于在圖1lMB中MSBR的應(yīng)用而言。該系統(tǒng)的處理主線上包括初級缺氧反應(yīng)器17，ニ級缺氧反應(yīng)器17接受由返回通道33輸送相分離器13的排放物。在圖1lA和IlB的該系統(tǒng)的ー個典型操作中，篩過的原始流體通過進入通道20進入?yún)捬醴磻?yīng)器11。厭氧反應(yīng)器11同時經(jīng)由通道27接受ニ級缺氧反應(yīng)器17的排放的流體。厭氧反應(yīng)器11的排放的流體由通道21進入初級缺氧反應(yīng)器
17。此外，循環(huán)流體經(jīng)是由返回通道38接受來自初級耗氧反應(yīng)器18的流體。通道38的流動路線可以由操作者基于實際情況進行調(diào)整。本領(lǐng)域知道，通道38作為ー個來自初級耗氧反應(yīng)器18的硝酸鹽和亞硝酸元的再循環(huán)路線。初級缺氧反應(yīng)器17降低總體硝酸鹽和亞硝酸鹽含量的能力，是與通道38流體 速度與進入通道20流體速度的比率成正比的。通道38的流體速率與進入原始流體流量速率的比率在0-100%之間變動，取決于流出物中硝酸鹽和亞硝酸鹽的水平，再結(jié)合MSBR反應(yīng)器19和ニ級缺氧反應(yīng)器17中的缺氧反應(yīng)。初級耗氧反應(yīng)器18接受來自通道27的輸入，其中排放通道(discharges)包括硝酸鹽/亞硝酸鹽的再循環(huán)通道38和排出通道28。最少兩個MSBR反應(yīng)器19將依次接受經(jīng)由通道28輸送的流體，通過隔離室的方式來進行批量處理，同時保持恒定水位。在這方面，如圖1lA和IlB的示意的過程具有液壓和設(shè)計的優(yōu)勢，歸結(jié)于流量-通過程序，以及批量式系統(tǒng)中通常具有的過程調(diào)整的優(yōu)勢。類似地，MSBR反應(yīng)器19的排放物經(jīng)由通道29序列地被排放至相分離器13。相分離器13的尺寸被設(shè)定為以產(chǎn)生高固體含量的流體，可以經(jīng)由通道33輸送超過70%懸浮固體物質(zhì)進入ニ級缺氧反應(yīng)器17。相反地，相分離器13還產(chǎn)生低固體含量的流體，其中少于30%的懸浮固體經(jīng)過通道23被引入到膜罐14。膜罐14經(jīng)由排放通道24排放滲透液。被膜反應(yīng)罐14截留的懸浮固體通過固體通道34返回至一級曝氣池的排放通道28。如圖1-3概略描述的處理流程另ー個變型如圖12所示。圖12中的處理程序是不包括曝氣步驟的厭氧系統(tǒng)。進入通道20將廢水輸入?yún)捬醴磻?yīng)器11，厭氧反應(yīng)器11可以通過批量或者連續(xù)流動模式進行操作。厭氧反應(yīng)器11的流出物經(jīng)由通道21被輸送到相分離器13。同吋，收集厭氧反應(yīng)器11處理過程中釋放的氣體(主要是甲烷)，并且由鼓風機44輸送至膜罐14。鼓風機44和氣體傳輸線51是廢水處理應(yīng)用中常規(guī)設(shè)計的厭氧氣體轉(zhuǎn)移設(shè)備，其所使用的材料和組份都是本領(lǐng)域已知的。氣體傳輸線51的終點在膜罐14處，膜罐14具有適當?shù)臄U散器或其他裝置，用于產(chǎn)生一定尺寸的氣泡，可以從膜的入口側(cè)有效地沖洗所累積的殘渣。厭氧反應(yīng)器11的流出物經(jīng)由通道21被排放至相分離器13。正如前面所述的實施方式，相分離器用來降低加載到膜罐14上的懸浮固體，以減少此膜系統(tǒng)內(nèi)的能量需求。此膜系統(tǒng)可以是浸沒式的，或者最好是模塊化支架系統(tǒng)，比如Norit’ s Airlift MBR膜技術(shù)公司所提供的膜。膜罐14的流出側(cè)，沖洗氣體通過氣體返回管線52進行回收，并回送至厭氧反應(yīng)器11以完成一個閉合回路?？梢岳斫鉃椋瑘D12中的系統(tǒng)中收集和流通氣體可以是通過其他的設(shè)備來完成的，如鼓風機，管道，閥門或本領(lǐng)域其他已知控制單元。優(yōu)選地，返回通道33和34，連同氣體返回管線52 —起，通過一個噴嘴61被共同連接到厭氧反應(yīng)器11。使用噴嘴61結(jié)合返回通道33和34以及氣體返回管線52，大大地促進了返回流與厭氧反應(yīng)器 11的內(nèi)容物的混合?？蛇x地，可以使用單獨的擴散器和補充的混合器來輸送所有再循環(huán)的流體和返回的氣體?？梢赃M一步修改圖12所示的處理方法，以提供厭氧反應(yīng)器11在恒定水位條件下以批量模式進行工作。在此變型中，兩個厭氧反應(yīng)器被平行地連接到具有合適的閥門和控制裝置的處理的主線上，這可以選擇性地將第一亦或第二厭氧反應(yīng)器11從處理主線上隔離。圖12中的實施方式是典型適用于工業(yè)強度高度變化的廢水，與處理生活污水相反。在這樣的應(yīng)用中，BOD可以在一定值之間變動，在例如3000毫克/升和30，000毫克/升之間，或者更高。TSS也可以變動，比如O毫克/升和50，000毫克/升之間，或者更高。作為通用的方法，相分離器13可以去除70%的TSS，以及所接受的經(jīng)由返回通道33輸送的來自通道21的流體的30%。相反地，相分離器13可以夠排放30%的TSS，以及通過排放通道23排出來自通道21的流體的70%。上面的描述并不意圖限制本文所用的詞語的意思或限定本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍。而且，可以預想，未來將發(fā)生對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、功能或結(jié)果所進行的不大的改變，那些非實質(zhì)性改變包括在本發(fā)明權(quán)利要求所覆蓋的范圍內(nèi)。這樣，本發(fā)明所優(yōu)選的實施方式已經(jīng)進行了解釋和描述，可以理解的是，不背離本發(fā)明權(quán)利要求的前提下可以進行改動和修飾。此外，盡管“要求保護的發(fā)明”或者“本發(fā)明”這樣的術(shù)語有時在本文中以單數(shù)形式出現(xiàn)，將被理解為存在多個所描述和聲明的發(fā)明。在隨后的權(quán)利要求中，將對本發(fā)明各種的各種特征進行詳盡地解釋。
權(quán)利要求
1.一種在以下廢水處理設(shè)備中應(yīng)用的活性污泥廢水處理方法，所述廢水處理設(shè)備在處理主線上包括厭氧反應(yīng)器，分段式曝氣反應(yīng)器，改良的相分離器和膜反應(yīng)器；所述方法包含以下步驟: 在所述的分段式曝氣反應(yīng)器中，在開放狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)之間以周期性時間間隔循環(huán)；從所述改良的相分離器排放第一廢水至所述的膜過濾器，所述第一廢水具有第一 MLSS濃度； 將來自所述改良的相分離器的第二廢水再循環(huán)至所述分段式曝氣反應(yīng)器的液壓上游位置，所述第二廢水具有第二 MLSS濃度；以及 其中，所述第一 MLSS濃度低于或等于1000毫克/升，而所述第二 MLSS濃度大于或等于 10，000MLSSo
2.根據(jù)權(quán)利要求1的所述方法，該方法進一步包括以下步驟: 從所述的膜反應(yīng)器中排出濾液；以及 將來自所述膜反應(yīng)器的滯留物再循環(huán)至所述分段式曝氣反應(yīng)器的液壓上游位置； 其中所述滯留物的流速低于所述濾液的流速的兩倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的所述方法，該方法進一步包括用細小空氣氣泡沖洗所述膜反應(yīng)器的膜的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的所述方法，該方法進一步包括用收集的來自所述厭氧反應(yīng)器的氣體沖洗所述膜反應(yīng)器膜的步驟。
5.一種在以下廢水處理設(shè)備中應(yīng)用的活性污泥廢水處理方法，所述廢水處理設(shè)備在處理主線上包括:多個序列批量式反應(yīng)器，改良的相分離器和膜反應(yīng)器；所述方法包含以下步驟: 從所述改良的相分離器排放第一廢水至所述的膜過濾器，所述第一廢水具有第一 MLSS濃度； 將來自所述改良的相分離器的第二廢水再循環(huán)至所述多個序列批量式反應(yīng)器的液壓上游位置，所述第二廢水具有第二 MLSS濃度； 其中，所述第一 MLSS濃度低于或等于1000毫克/升；所述第二 MLSS濃度大于或等于10，000MLSS。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的所述方法，該方法進一步包括以下步驟: 從所述的膜反應(yīng)器中排出濾液；以及 將來自所述膜反應(yīng)器的滯留物再循環(huán)至所述多個序列批量式反應(yīng)器的液壓上游位置； 其中所述滯留物的流速低于所述濾液的流速的兩倍。
7.一種在以下廢水處理設(shè)備中應(yīng)用的活性污泥廢水處理方法，所述廢水處理設(shè)備在處理主線上包括:多個缺氧反應(yīng)器，需氧反應(yīng)器通過液壓定位于第一個和最后一個所述缺氧反應(yīng)器之間，以及改良的相分離器和膜反應(yīng)器；所述方法包含以下步驟:從所述改良的相分離器排放第一廢水至所述的膜過濾器，所述第一廢水具有第一 MLSS濃度； 將來自所述改良的相分離器的第二廢水再循環(huán)至所述多個缺氧反應(yīng)器的液壓上游位置，所述第二廢水具有第二 MLSS濃度； 其中，所述第一 MLSS濃度低于或等于1000毫克/升；所述第二 MLSS濃度大于或等于,10，000MLSS。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的所述方法，該方法進一步包括以下步驟: 從所述的膜反應(yīng)器中排出濾液；以及 將來自所述膜反應(yīng)器的滯留物再循環(huán)至所述多個缺氧反應(yīng)器的液壓上游位置； 其中所述滯留物的流速低于所述濾液的流速的兩倍。
9.一種在以下廢水處理設(shè)備中應(yīng)用的活性污泥廢水處理方法，所述廢水處理設(shè)備在處理主線上包括:多個復合反應(yīng)器，以及改良的相分離器和膜反應(yīng)器；所述方法包含以下步驟: 從所述改良的相分離器排放第一廢水至所述的膜過濾器，所述第一廢水具有第一 MLSS濃度； 將來自所述改良的相分離器的第二廢水再循環(huán)所述多個復合反應(yīng)器的液壓上游位置，所述第二廢水具有第二 MLSS濃度； 其中，所述第一 MLSS濃度低于或等于1000毫克/升；所述第二 MLSS濃度大于或等于10，000MLSS。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的所述方法，該方法進一步包括以下步驟: 從所述的膜反應(yīng)器中排出濾液；以及 將來自所述膜反應(yīng)器的滯留物再循環(huán)至所述多個復合反應(yīng)器的液壓上游位置； 其中所述滯留物的流速低于所述濾液的流速的兩倍。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的所述方法，該方法進一步包括在批量模式下操作所述的多個復合反應(yīng)器的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的所述方法，該方法進一步包括在連續(xù)模式下操作所述的多個復合反應(yīng)器的步驟。
13.一種在以下廢水處理設(shè)備中應(yīng)用的活性污泥廢水處理方法，所述廢水處理設(shè)備在處理主線上包括:厭氧反應(yīng)器，改良的相分離器和膜反應(yīng)器；所述方法包含以下步驟: 從所述改良的相分離器排放第一廢水至所述的膜過濾器，所述第一廢水具有第一 MLSS濃度； 將來自所述改良的相分離器的第二廢水再循環(huán)至所述厭氧反應(yīng)器的液壓上游位置，所述第二廢水具有第二 MLSS濃度； 其中，所述第一 MLSS濃度低于或等于1000毫克/升；所述第二 MLSS濃度大于或等于10，000MLSS。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的所述方法，該方法進一步包括以下步驟: 從所述的膜反應(yīng)器中排出濾液；以及 將來自所述膜反應(yīng)器的滯留物再循環(huán)至所述厭氧反應(yīng)器的液壓上游位置； 其中所述滯留物的流速低于所述濾液的流速的兩倍。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的所述方法，該方法進一步包括用收集的來自所述厭氧反應(yīng)器的氣體沖洗所述膜反應(yīng)器的膜的步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的所述方法，該方法進一步包括用收集的來自所述厭氧反應(yīng)器的氣體沖洗所述膜反應(yīng)器膜的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的所述方法，該方法進一步包括如下步驟，即將所述的第二廢水、所述滯留物和所述氣體混合在一起，然后將流體返回所述厭氧反應(yīng)器。
全文摘要
本發(fā)明在廢水處理過程的主線上增加了一種改良的相分離器，利用膜過濾系統(tǒng)來提高生化需氧量(BOD)和營養(yǎng)物質(zhì)去除。此外，本文描述的處理方法和系統(tǒng)可以用于高流通的膜過濾系統(tǒng)以滿足二級和三級處理的要求。使用相分離和膜過濾技術(shù)得到可以在低流量中循環(huán)的集中返回的固體，能夠減少設(shè)備的體積和用于處理所需要的物理空間，同時能夠在不降低廢水處理效率的基礎(chǔ)上節(jié)省能耗。
文檔編號C02F3/12GK103097306SQ201080068034
公開日2013年5月8日 申請日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月14日
發(fā)明者切斯特·Q·楊, 特倫斯·K·里德 申請人:水合增氧系統(tǒng)公司