利用膜曝氣生物膜和厭氧消化池的廢水處理的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本說明書設(shè)及廢水處理。
【背景技術(shù)】
[0002] 常規(guī)的活性污泥廢水處理系統(tǒng)具有初級凈化器，其后為一個或更多個池，通過改 變鼓泡至所述池內(nèi)的空氣的含量，就可W使混合液在所述池中保持在需氧、缺氧或厭氧條 件下。離開運些池的混合液在第二凈化器中處理，或者使用膜來處理，從而形成污水和活化 污泥。其中的一些活化污泥循環(huán)至處理罐。在某些裝置中，其余的活化污泥會被增稠，并隨 后與源自主凈化器的污泥一起傳送至厭氧消化池。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]廢水處理系統(tǒng)在本說明書中描述為具有第一固-液分離單元，膜曝氣生物膜 (MABR)反應(yīng)器和厭氧消化池。流入物，例如篩選的和除砂的城市污水流經(jīng)第一固-液分離 單元，到達MABR。源自第一固-液分離單元和MABR的污泥流至厭氧消化池。MABR優(yōu)選地為 混合反應(yīng)器，其包含膜支撐生物膜和在池中的懸浮生物質(zhì)，其后為帶有污泥循環(huán)的固-液 分離單元。第一固-液分離單元優(yōu)選為微篩。廢水處理系統(tǒng)還可包含曝氣池。
[0004]在本說明書中描述了一種廢水處理工藝，其中，廢水經(jīng)處理W產(chǎn)生第一污泥和第 一污水。第一污水與膜曝氣生物膜接觸，并經(jīng)分離W形成第二污泥和第二污水。任選地，該 分離步驟可W包含膜過濾。第一污泥和第二污泥的廢棄物部分W厭氧消化的方式來處理。 第一污泥和第二污泥的廢棄物部分會將大部分的總懸浮固體和廢水的化學(xué)氧需求轉(zhuǎn)移至 厭氧消化池。
【附圖說明】
[0005] 圖1為第一廢水處理系統(tǒng)的工藝流程圖。
[0006] 圖2為第二廢水處理系統(tǒng)的工藝流程圖。
[0007] 圖3為第Ξ廢水處理系統(tǒng)的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0008] 圖1示出廢水處理系統(tǒng)10。該系統(tǒng)10具有上游處理單元12、膜曝氣生物膜反應(yīng) 器（MABR) 14和厭氧消化池16。上游處理單元12具有曝氣池18,其后為第一固-液分離裝 置20。MABR14具有處理罐22,其后為第二固-液分離裝置24?？蛇x擇地，該系統(tǒng)10還可 W具有污泥脫水單元26。
[0009] 圖2示出第二廢水處理系統(tǒng)30。第二系統(tǒng)30具有如上所列的用于系統(tǒng)10的部 件，并在上游處理單元12中具有第Ξ固-液分離裝置32。然而，不像系統(tǒng)10,第一固-液 分離裝置20位于曝氣池18的上游。第Ξ固-液分離裝置32位于曝氣池18的下游，但是 位于MABR14的上游。
[0010] 圖3示出第Ξ廢水處理系統(tǒng)70。第Ξ廢水處理系統(tǒng)70具有在上面列出的用于系 統(tǒng)10的部件，并可選地具有缺氧池19。然而，不像系統(tǒng)10,第一固-液分離裝置20位于曝 氣池18的上游。不像第二系統(tǒng)30,不存在第Ξ固-液分離裝置32。然而，將如在下文進 一步描述的，MABR14中的第二固-液分離裝置24與曝氣池18相互配合，并還可被認為是 上游處理單元12的一部分。備選地或者另外地，曝氣池18和任何的缺氧池19可被認為是 MABR14的一部分。
[0011] 合適的管道、入口和出口允許液體流至系統(tǒng)10、30和70,由其流出和在其中流動。 流入物52可W是城市污水或其它類型的原廢水。在作為預(yù)處理廢水進入系統(tǒng)10、30、70之 前，流入物52優(yōu)選經(jīng)過一個或更多個預(yù)處理步驟（未示出）。例如，流入物52可被篩選或 去砂，或者二者。篩選可W使用粗孔篩來完成，其例如具有在3至6mm的范圍中的開口。去 砂可例如在滿旋單元中完成。
[0012] 第一固-液分離單元20優(yōu)選為微篩，備選地，其稱為微篩機或者微濾器。微篩通 過使用良好地限定的孔口（典型地為薄片形式的材料）操作W阻擋顆粒。該材料可W是環(huán) 形帶、轉(zhuǎn)筒或轉(zhuǎn)盤的形式。該孔口典型地具有在10-1000微米、或者50-350微米的范圍中 的尺寸，對于非圓形的開口來說，作為相等面積的圓的直徑測得。商用示例包括Salsnes或 M2R的旋轉(zhuǎn)帶篩，Estuagua的轉(zhuǎn)盤過濾器和化ssavant Geiger的轉(zhuǎn)筒過濾器。
[0013] 用于第二固-液分離單元24的裝置類型并不是關(guān)鍵的。盡管圖1示出作為膜過 濾器的第二固-液分離裝置24,同時圖2和3示出重力沉降槽，任一種類型的裝置或者另一 合適的固-液分離裝置均可在任何系統(tǒng)10、30、70中使用。
[0014] 用于第Ξ固-液分離單元32的裝置類型也不是關(guān)鍵的。在如圖2所示的第二系 統(tǒng)30中，第Ξ固-液分離單元32為重力沉降槽。
[0015] 第一固-液分離單元20產(chǎn)生廢污泥54和篩分流入物48。廢污泥54在厭氧消化池 16中處理。篩分流入物48在任何其它的上游處理單元12或MABR14中處理。第一固-液 分離單元20還可W處理源自第二固-液分離裝置24或第Ξ固-液分離裝置32或者二者 的廢污泥。備選地，運些廢污泥中的一種或更多種可被直接發(fā)送至厭氧消化池16,或者經(jīng)過 另外的增稠池傳送至厭氧消化池16。
[0016] 當用作第一固-液分離裝置20的時候，微篩會去除至厭氧消化池16的大量微粒 和膠體化學(xué)需氧量（COD)。微篩優(yōu)選在流入其而到達厭氧消化池16的水中去除至少50%， 例如50-80%的總懸浮固體（TSS)。微篩還優(yōu)選在流入其而到達厭氧消化池16的水中去除 至少40%，例如40-80%的COD或生物需氧量度0D)。相對于常規(guī)活化污泥工藝，運提高了 厭氧消化的COD量。將COD轉(zhuǎn)移至厭氧消化池16會降低廢水處理工藝的能量消耗。微篩 還起作用W去除否則可能會干擾下游膜（無論是氣體轉(zhuǎn)移膜還是過濾膜）的廢物和纖維。
[0017] 優(yōu)選類型的微篩為旋轉(zhuǎn)帶篩（RB巧。合適的RBS單元例如可由Salsnes或M2R獲 得。該RBS可W在篩分表面的下游，但是在污泥出口的前方裝備有螺旋鉆。所述螺旋鉆允 許將污泥集中至10%或更大，或者15%或更大的TSS濃度。廢污泥處于10%或更大的TSS 濃度并且可被直接供給至厭氧消化池16,而無需預(yù)增稠。
[0018] 促凝劑58可被添加至流入物，到達第一固-液分離裝置20。特別是當使用微篩 時，促凝劑58,例如聚合物、明抓或氯化鐵幫助從流入物52去除COD和憐。促凝劑58還可 在第二固-液分離單元24上游添加至MABR14中，來精煉流入物42,例如W去除殘留的憐。
[0019] 系統(tǒng)10、30、70的曝氣池18接收流入物52或者經(jīng)篩分的流入物48和至少一種形 式的回流污泥。在第一系統(tǒng)10中，主回流污泥66由廢污泥54提取并傳送至曝氣池18。在 第二系統(tǒng)30中，主回流污泥66由通過第Ξ固-液分離裝置32形成的主污泥62提取。主 回流污泥66被傳送至曝氣池18,同時其余的主廢污泥64會被傳送至第一固-液分離單元 20。在第Ξ系統(tǒng)70中，曝氣池18接收由活性污泥38提取的回流活性污泥44。其余的廢活 性污泥46被傳送至第一固-液分離單元20?？蛇x地，主回流污泥66或者回流活性污泥44 可在流至曝氣池18之前，在第二曝氣池中曝氣，或者在不接收流入物52或者經(jīng)篩分的流入 物48的曝氣池18的區(qū)域中曝氣。
[0020] 曝氣池18優(yōu)選具有6小時或更短（例如在0. 2至3小時的范圍中）的水力保留 時間化RT)。備選地稱為固體保留時間的曝氣池18的污泥保留時間（SRT)優(yōu)選為6天或更 短，或者3天或更短。在第Ξ系統(tǒng)70中，曝氣池18和缺氧池19的組合優(yōu)選具有6小時或 更短、例如在0. 2至3小時的范圍中的HRT，W及6天或更短、或者3天或更短的SRT。
[0021] 空氣50被添加至上游處理單元12的曝氣池18。在曝氣池中，源自流入物52或經(jīng) 篩分的流入物48的膠體有機物依附至通過污泥回流提供的生物絮凝物。曝氣池18由此作 為固體接觸曝氣單元、短SRT活化污泥反應(yīng)器或者接觸穩(wěn)定單元起作用。流入物52或者經(jīng) 篩分的流入物48可W通過固體接觸曝氣或者接觸穩(wěn)定來處理。
[0022] 在第一和第二系統(tǒng)10、30中，曝氣池流出物60通過直接位于曝氣池18之后的 固-液分離單元20、32來處理。源自運種相鄰的固-液分離單元20、32的污泥提供用于循 環(huán)至曝氣池18的主回流污泥66。在第Ξ系統(tǒng)70中，曝氣池流出物60會被供給至MABR14 的處理罐22。曝氣池流出物60中的絮凝物通常并不會在處理罐22中被消化，因為存在混 合液的不顯著的氧化。然而，絮凝物會在第二固-液分離裝置24中去除。MABR14由此作 為用于相鄰的固-液分離單元的替代起作用，并且第二回流污泥44代替循環(huán)至曝氣池18 的主回流污泥。
[0023] 經(jīng)篩分的流出物48、主流出物56或者曝氣池流出物60在MABR14中進一步處理。 MABR14包含浸沒于處理罐22中的一個或更多個氣體轉(zhuǎn)移膜組件。膜組件接收空氣50并 調(diào)整用于使生物膜曝氣，該生物膜在使用時會變得依附于膜表面。在使用中，處理罐22優(yōu) 選具有膜曝氣生物膜和懸浮生物質(zhì)。上游處理單元12去除大量的碳，但是由于曝氣池18 的短SRT，其它的營養(yǎng)物質(zhì)、例如氮主要在MABR14中去除。通過由在與生物膜依附的膜中 存在的細菌，并且優(yōu)選懸浮的增殖細菌來執(zhí)行的硝化-反硝化過程的方式在MBR14中去 除氮。而在理論上，單獨的膜曝氣生物膜可W提供硝化和反硝化，使用懸浮的厭氧生物質(zhì)更 易于控制MABR，因為在運種情況中，僅需要生物膜來支撐硝化細菌。某些剩余的懸浮固體和 COD也可在MABR14中去除。
[0024] 在MABR14中，氣體、例如氧氣或空氣會被輸送經(jīng)過膜，直接到達膜支撐生 物膜，而不會產(chǎn)生氣泡。運種方法顯著地降低了氣體轉(zhuǎn)移所需要的能量。膜生物 膜反應(yīng)器最近由Martin和Nerenberg在"Themembranebiofilmreactor(MBfR) forwaterandwastewatertreatment:Principles，applications，andrecent developments"化ioresour.Technol. 2012)中進行回顧DMABR由Syron和Casey在 "Membrane-AeratedBiofilmsforHigh民ateBiotreatment：PerformanceAppraisal， EngineeringPrinciples，Scale-up，andDevelopment民equirements"(Environmental ScienceandTechnology,42(6) :1833-1844,2008)中回顧。美國專利 7, 169, 295 和 7, 294, 259描述了MABR和操作它們的方法，并通過引用將其并入本文。在示例中，膜由W絲 束使用的或者形成為織物的致密壁聚甲基戊締（PM巧中空纖維膜制得。所述膜被封裝在組 件中，從而能夠使包含氧氣的氣體通過集管供給