用于使用生物反應(yīng)器和膜過濾器處理廢物流的方法
【專利摘要】用于處理包含可生物降解有機(jī)物質(zhì)的流體含水廢物流的方法，其包括：-將所述流供給至生物反應(yīng)器中，所述生物反應(yīng)器包含含有生物質(zhì)的流體；-在基本厭氧的條件下，使所述可生物降解有機(jī)物質(zhì)與生物質(zhì)在生物反應(yīng)器中反應(yīng)；-從生物反應(yīng)器中獲取第一流并使用所述第一流作為膜過濾單元的進(jìn)料，在所述膜過濾單元中對(duì)所述進(jìn)料進(jìn)行過濾，從而形成濾出物流和滯留物流；-使所述滯留物流返回所述生物反應(yīng)器；-從所述生物反應(yīng)器中獲取第二流作為污泥處理單元的進(jìn)料，在所述污泥處理單元中，將所述第二流分成第三流和第四流，所述第三流具有比所述第二流提高的有機(jī)物質(zhì)含量，所述第四流具有比所述第二流降低的有機(jī)物質(zhì)含量。
【專利說明】用于使用生物反應(yīng)器和膜過濾器處理廢物流的方法
[0001] 本發(fā)明涉及用于處理流體含水廢物流（fluid aqueous waste stream)的方法和 適合于處理流體含水廢物流的設(shè)備。
[0002] 廢物流的生物處理使用活性生物質(zhì)（細(xì)菌）降解廢物流（例如，廢水流）中的可 生物降解污染物（可生物降解有機(jī)物質(zhì)）。
[0003] 對(duì)于所謂的厭氧處理（無氧氣），厭氧菌（其通常是本領(lǐng)域中已知的）的菌群將污 染物基本轉(zhuǎn)換為甲烷和二氧化碳，其最終成為沼氣。在厭氧的條件下，由于通常細(xì)菌僅將廢 物中的一小部分可生物降解物質(zhì)用于細(xì)菌生長(zhǎng)，因而剩余污泥（surplus sludge)(作為細(xì) 菌生長(zhǎng)的結(jié)果的新生物質(zhì)（細(xì)菌））的產(chǎn)量通常相對(duì)低。
[0004] 合適地，可生物降解有機(jī)物質(zhì)的轉(zhuǎn)換在生物反應(yīng)器中進(jìn)行，所述生物反應(yīng)器包含 含有生物質(zhì)、來自廢物流的未反應(yīng)固體和無機(jī)反應(yīng)產(chǎn)物的水性懸液（泥漿或污泥）。
[0005] 可通過過濾（例如，膜過濾）從獲自生物反應(yīng)器的流體中分離這些生物質(zhì)、未反應(yīng) 固體和顆粒無機(jī)反應(yīng)產(chǎn)物?？蓪⒛づc廢物流的生物厭氧處理的組合使用以提高來自廢水處 理過程的流出物的品質(zhì)、減少?gòu)S房占地面積（plant footprint)并增加有機(jī)負(fù)荷。f禹接到 膜分離單元的生物反應(yīng)器通常稱為膜生物反應(yīng)器。
[0006] 但是，膜生物反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷率（每時(shí)間單位每反應(yīng)器體積消化的C0D的質(zhì)量， 例如kg COD/m3天）通常受到操作和膜單元的過濾能力的限制，特別是由于適用通量和膜 污垢的強(qiáng)度。如果在太高的污泥（生物質(zhì)）濃度下進(jìn)行生物處理，這將導(dǎo)致膜表面的高濃 度極化效應(yīng)，其導(dǎo)致更高的濾餅層阻力并從而導(dǎo)致膜通量減少或高的操作壓力。另外，為了 在高固體濃度下操作，必須在膜表面施加更高的剪切應(yīng)力，其導(dǎo)致更高的操作成本。
[0007] DE 10 2004 030 482 A1涉及一種發(fā)酵廢物（特別是液體肥料）的方法，其中對(duì)獲 自生物反應(yīng)器的流進(jìn)行固液預(yù)分離步驟，其中該流的懸浮固體含量降低。僅在此之后，對(duì)剩 余的液體流進(jìn)行超濾和反滲透。被移除的固體返還到生物反應(yīng)器。
[0008] W0 2005/058764涉及用于對(duì)有機(jī)廢液進(jìn)行厭氧消化的設(shè)備。所述設(shè)備包含濃縮器 (2)，用于濃縮返回到消化罐的消化污泥（digested sludge)。用于濃縮消化污泥的濃縮器 (2)可以是任意一種，只要其能夠?qū)⑾勰喾蛛x成固體和液體以濃縮污泥即可。在一個(gè)具 體實(shí)施方案（圖2)中，所述設(shè)備還包含離心濃縮機(jī)（7)，用于處理來自消化罐的消化污泥。 在該機(jī)器中，消化污泥中的礦物成分被優(yōu)先濃縮。因此，可優(yōu)先將礦物成分從系統(tǒng)中排出， 從而防止礦物固體的積累。特別地，雖然W0 2005/058764涉及使用離心技術(shù)并提及優(yōu)先濃 縮和排放礦物含量（即，無機(jī)含量），但是明顯該文獻(xiàn)的圖2未公開用于以下方法的設(shè)備，其 中從消化罐獲得進(jìn)料，并且其中將所述進(jìn)料分離成有機(jī)物質(zhì)含量比所述進(jìn)料高的流和有機(jī) 物質(zhì)含量比第二流低的的另一流，其中后者被完全地或部分地供給至消化罐。
[0009] 在W0 2011/13092A1中，建議通過從分層生物反應(yīng)器的中部段獲取流出物來減少 膜的結(jié)垢，其中固體濃度比頂部段和底部段中的固體濃度相對(duì)較低。因此，在反應(yīng)器中保持 較高的固體濃度，同時(shí)向膜分離單元供應(yīng)較低濃度的流（過濾器進(jìn)料）。隨著時(shí)間的推移， 這可最大可能地提高每單位膜系統(tǒng)能量輸入下的膜通量率。W0 2011/13092A1還使用分離 器（例如旋流器），其中來自反應(yīng)器的流被分離成較重的固體流和含有生物質(zhì)的較輕的固 體流。含有生物質(zhì)（有機(jī)物質(zhì)）的較輕的固體流至少部分地返回到生物反應(yīng)器。因此，明 顯的是，該流具有比供給至分離器的流高的有機(jī)物質(zhì)含量。
[0010] 雖然上文引用的現(xiàn)有技術(shù)（特備是W0 2011/13092)可提供超過操作膜生物反應(yīng) 器的更常規(guī)方法的優(yōu)點(diǎn)，例如，結(jié)垢傾向降低，需要更少能量來操作過濾單元和/或膜的清 潔周期的次數(shù)減少，但是仍然需求用于在膜生物反應(yīng)器中處理廢物流的可選的或改進(jìn)的方 法和設(shè)備。
[0011] 特別地，期望具有一個(gè)或更多個(gè)以下方面的優(yōu)點(diǎn)的方法：膜生物反應(yīng)器的整體能 量消耗降低，膜污垢減少，膜壽命延長(zhǎng)，膜生物反應(yīng)器的可用性（停機(jī)以進(jìn)行清潔或替換零 件之間的時(shí)間）提高，通過膜的通量提高，生物反應(yīng)器性能提高，處理能力提高，處理效率 提高，整體資本支出（Capex)降低，整體操作費(fèi)用（Opex)降低。
[0012] 本發(fā)明的一個(gè)目的是提供這樣的可選方法或設(shè)備，特別是提供了任意本文所述優(yōu) 點(diǎn)的方法或設(shè)備。
[0013] 本發(fā)明人意識(shí)到某些固體相關(guān)參數(shù)是密切相關(guān)的。
[0014] 特別地，本發(fā)明人意識(shí)到有機(jī)物質(zhì)的特定級(jí)分與在實(shí)施用于處理包含有機(jī)物質(zhì)的 廢物流的方法時(shí)導(dǎo)致或促成問題有關(guān)，特別是與在膜過濾的過程中導(dǎo)致或促成問題有關(guān)。
[0015] 更特別地，本發(fā)明人意識(shí)到過濾器進(jìn)料中相對(duì)小的有機(jī)顆粒（例如膠體）和可溶 的有機(jī)分子在絕對(duì)值方面和/或相對(duì)于過濾器進(jìn)料中的總固體濃度方面相對(duì)低的豐度也 提供了優(yōu)點(diǎn)。
[0016] 特別地，本發(fā)明人意識(shí)到這可通過若干可選方式實(shí)現(xiàn)，其各自包括：將已在生物反 應(yīng)器中處理的流體的第一流引導(dǎo)至膜過濾單元并且將正在生物反應(yīng)器中進(jìn)行處理或已在 生物反應(yīng)器中處理的流體的第二流引導(dǎo)至污泥處理單元中，在污泥處理單元中，所述第二 流被分離成至少兩種流（第三流和第四流）。第三流通常是濃縮的污泥，其具有比第二流的 流體提高的固體含量；第四流通常是含水液體，通常具有降低的固體含量，特別地，也具有 降低的相對(duì)小的有機(jī)顆粒和可溶性有機(jī)化合物的含量。本發(fā)明人已經(jīng)意識(shí)到，通過將該第 四流（部分地或完全地）返回到生物反應(yīng)器或?qū)⒃摰谒牧鳎ú糠值鼗蛲耆兀┮龑?dǎo)至過濾 單元（通常在與第一流混合后）中，可提高過濾器進(jìn)料和/或生物反應(yīng)器中的流體的過濾 特性，從而克服了或至少緩解了一個(gè)或更多個(gè)問題（例如上文指出的）。特別地，本發(fā)明人 發(fā)現(xiàn)獲得了更容易過濾的過濾器進(jìn)料。
[0017] 因此，本發(fā)明涉及用于處理包含可生物降解有機(jī)物質(zhì)的流體含水廢物流的方法， 其包括：
[0018] -將所述含水廢物流供給至生物反應(yīng)器，所述生物反應(yīng)器包含含有生物質(zhì)的流 體；
[0019] -在基本厭氧的條件下，使所述可生物降解有機(jī)物質(zhì)與所述生物質(zhì)在所述生物反 應(yīng)器中反應(yīng)；
[0020] -從所述生物反應(yīng)器中獲取流體的第一流并使用所述第一流作為膜過濾單元的進(jìn) 料（過濾器進(jìn)料），在所述膜過濾單元中對(duì)所述進(jìn)料進(jìn)行過濾，從而形成濾出物流和滯留物 流；
[0021] -使所述滯留物流完全地或部分地返回到所述生物反應(yīng)器；
[0022] -從所述生物反應(yīng)器中獲取流體的第二流作為污泥處理單元的進(jìn)料，所述污泥處 理單元可設(shè)置在所述生物反應(yīng)器外部或整合在所述生物反應(yīng)器內(nèi)，在所述污泥處理單元 中，將流體的第二流處理并分離成第三流（其具有比所述第二流提高的有機(jī)物質(zhì)含量）和 第四流（其具有比所述第二流降低的有機(jī)物質(zhì)含量）；
[0023] -將所述第四流完全地或部分地用于所述膜過濾單元的進(jìn)料。用于所述過濾器進(jìn) 料的所述第四流（的一部分）通常與待供給至所述膜過濾單元的所述第一流混合。
[0024] 另外，本發(fā)明涉及用于處理包含可生物降解有機(jī)物質(zhì)的流體含水廢物流的方法， 其包括：
[0025] -將所述含水廢物流供給至生物反應(yīng)器中，所述生物反應(yīng)器包含含有生物質(zhì)的流 體；
[0026] -在基本厭氧的條件下，使所述可生物降解有機(jī)物質(zhì)與所述生物質(zhì)在所述生物反 應(yīng)器中反應(yīng)；
[0027] -從所述生物反應(yīng)器中獲取流體的第一流并使用所述第一流作為膜過濾單元的進(jìn) 料（過濾器進(jìn)料），在所述膜過濾單元中對(duì)所述進(jìn)料進(jìn)行過濾，從而形成濾出物流和滯留物 流；
[0028] -使所述滯留物流完全地或部分地返回所述生物反應(yīng)器；
[0029] -從所述生物反應(yīng)器中獲取流體的第二流作為污泥處理單元的進(jìn)料，所述污泥處 理單元可設(shè)置在所述生物反應(yīng)器外部或整合在所述生物反應(yīng)器內(nèi)，在所述污泥處理單元 中，將流體的第二流處理并分離成第三流（其具有比所述第二流提高的有機(jī)物質(zhì)含量）和 第四流（其具有比所述第二流降低的有機(jī)物質(zhì)含量）；以及
[0030] -將所述第四流完全地或部分地供給至所述生物反應(yīng)器。
[0031] 另外，本發(fā)明涉及適合于實(shí)施根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法的設(shè)備，其包含： 生物反應(yīng)器（5);污泥處理單元（6)，其適合于處理來自所述生物反應(yīng)器的流體進(jìn)料流（第 二流）并形成具有比所述進(jìn)料流提高的有機(jī)物質(zhì)含量的流（第三流）和具有比所述進(jìn)料流 降低的有機(jī)物質(zhì)含量的流（第四流）；以及膜過濾單元（7)，
[0032] -所述生物反應(yīng)器（5)包含流體廢物流的入口（8、8&)、流體流的出口（12、12&、 12b)和氣體出口（11);
[0033] -所述污泥處理單元（6)包含源自生物反應(yīng)器（5)的流體的入口（13)，所述入口 (13)與所述生物反應(yīng)器的流體出口（12、12a、12b)通過導(dǎo)管（2)以允許將流體從所述生物 反應(yīng)器（5)輸送到污泥處理單元（6)的方式連接；
[0034] -污泥處理單元（6)包含所述第四流的出口（14)和所述第三流的出口（15);
[0035] -膜過濾單元（7)包含流體的入口（16)，所述入口（16)與所述出口（12、12a)以 允許將來自所述生物反應(yīng)器的流體通過導(dǎo)管（1)將來自生物反應(yīng)器（5)的流體輸送到過濾 器單元（7)的方式連接；
[0036] -膜過濾單元（7)包含濾出物的出口（18)和滯留物的出口（17)，其中過濾單元 (7)的滯留物的出口（17)與再循環(huán)導(dǎo)管（9)以允許滯留物從過濾單元（7)返回所述生物反 應(yīng)器（5)的方式連接；
[0037] -污泥處理單元的第四流的出口（14)與導(dǎo)管（4、4a)以允許將所述第四流優(yōu)選在 通過流體出口（12、12a)與從生物反應(yīng)器獲得的流體混合后、作為過濾器進(jìn)料（FF)通過入 口（16)引入到所述過濾單元中的方式連接，和/或所述污泥處理單元的所述第四流的出口 (14)與導(dǎo)管（4、4b)以允許將所述第四流通過相同的入口（8)再循環(huán)到所述生物反應(yīng)器中 或通過單獨(dú)的入口（8b)再循環(huán)到所述生物反應(yīng)器中的方式連接。通常，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備 具有取出污泥的污泥出口（3b、103)。為了在生物反應(yīng)器或所述設(shè)備的另外部分中保持期望 (恒定）的生物質(zhì)濃度，這是有利的。
[0038] 在本發(fā)明的方法中，來自膜過濾單元的濾出物通常作為流出物被丟棄，或可在過 濾單元的下游以本身已知的方式進(jìn)行進(jìn)一步處理。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，從流出物中回 收甲烷。這減少了溫室氣體甲烷向大氣的排放。出于安全原因，這也是期望的。適合回收 甲烷的方法描述在PCT/NL2011/050840中。
[0039] 在有機(jī)物質(zhì)（其可包含生物物質(zhì)，例如碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)，但也可包含合 成化學(xué)品）的厭氧轉(zhuǎn)換中，通常產(chǎn)生甲烷（沼氣）。可以以本身已知的方式對(duì)甲烷進(jìn)行進(jìn)一 步處理，例如，可將其在任選純化后用作能源。
[0040] 另外，一部分有機(jī)物質(zhì)可轉(zhuǎn)換成生物質(zhì)（細(xì)菌）。在所述方法的過程中形成的生物 質(zhì)通常被稱為剩余污泥。通常完全地或部分地排放第三流。因此，避免了顆粒（特別是生 物質(zhì)）的不希望的積累?？蛇x地或附加地，可直接從生物反應(yīng)器排放。
[0041] 可在污泥處理單元下游以本身已知的方式對(duì)排放的第三流或由生物反應(yīng)器排放 的流體進(jìn)行進(jìn)一步處理。例如，可在丟棄之前對(duì)其進(jìn)行脫水。原則上，還可使第三流的一部 分返回生物反應(yīng)器。特別地，在有機(jī)物質(zhì)/生物質(zhì)在設(shè)備中的不可接受的積累可能是問題 時(shí)，將從生物反應(yīng)器排放剩余污泥（含有有機(jī)物質(zhì)/生物質(zhì)）。
[0042] 有利地，本發(fā)明提供了一種或更多種以下優(yōu)點(diǎn)：膜生物反應(yīng)器的整體能量消耗降 低，膜污垢減少，膜壽命延長(zhǎng)，膜生物反應(yīng)器的可用性（停機(jī)以進(jìn)行清潔或替換零件之間的 時(shí)間）提商，通過I旲的通量提商，生物反應(yīng)器性能提商，處理能力提商，處理效率提商，整體 Capex降低，整體Opex降低（關(guān)于能量、化學(xué)物質(zhì)）。
[0043] 通過實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法，特別可在滿意的有機(jī)負(fù)荷率（kg COD/m3天）、優(yōu)選提 高的有機(jī)負(fù)荷率下操作膜生物反應(yīng)器，同時(shí)控制膜的結(jié)垢。
[0044] 另外，與其中不在污泥處理單元中對(duì)第二流進(jìn)行處理的方法相比，所述方法還可 以有助于避免不能夠被厭氧菌降解的固體（例如無機(jī)顆粒）的積累或降低其含量。特別 地，認(rèn)為降低至少2重量％、優(yōu)選至少10重量％、特別是20重量％至90重量％、更特別是 30重量％至50重量％是可行的。
[0045] 特別地，本發(fā)明人考慮到，在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法中，向膜過濾單元供給相對(duì)小的 顆粒有機(jī)物質(zhì)和可溶有機(jī)物質(zhì)與總懸浮固體（TSS)顆粒的重量-重量比率（其可表示為g COD/g TSS)相對(duì)高的進(jìn)料，可導(dǎo)致膜污垢增加，除非采取特定措施，例如增加化學(xué)清洗和回 洗頻率或者在更高橫流速度下操作（其將提高操作成本）。
[0046] 另外，本發(fā)明人考慮到，在現(xiàn)有技術(shù)中采取的措施至少在一些情況下可有促使形 成額外的相對(duì)小尺寸的有機(jī)顆粒（例如，膠體固體）和相對(duì)大的可溶有機(jī)分子（例如，如果 存在的可溶生物聚合物）（由于高應(yīng)力以及大顆粒和細(xì)菌的崩解），從而能夠降低這樣的措 施的有利效果。相對(duì)高濃度的這樣的有機(jī)顆粒和可溶有機(jī)分子可導(dǎo)致根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備 (用于進(jìn)行所述方法）的可用性降低，或甚至膜壽命的降低（由于滲透到膜的多孔結(jié)構(gòu)中從 而可能被卡在那里）。
[0047] 特別地，本發(fā)明人考慮到，有機(jī)可溶物質(zhì)和尺寸小于20 μ m的膠體物質(zhì)的存在可 能促成不利效果，例如膜污垢。
[0048] 預(yù)期在根據(jù)本發(fā)明的方法中，可避免或至少降低這樣的不利效果。
[0049] 另外，認(rèn)為根據(jù)本發(fā)明的方法的有利之處在于降低了過濾器膜上膜堵塞或結(jié)垢的 風(fēng)險(xiǎn)或程度，如可至少部分地由過濾器膜的進(jìn)料中存在的礦物顆粒（例如，鳥糞石）造成。 [0050] 圖1和2示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備，在所述設(shè)備中可實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方 法。
[0051 ] 除非另有說明，否則本文使用的術(shù)語(yǔ)"或"定義為"和/或"。
[0052] 本文使用的術(shù)語(yǔ)"一個(gè)"或"一種"定為"至少一個(gè)/ 一種"，除非另有說明。
[0053] 當(dāng)提到單數(shù)的名詞（例如，化合物、添加劑等）時(shí)，旨在包含復(fù)數(shù)。
[0054] 本文使用的"可生物降解有機(jī)物質(zhì)"為可以在基本厭氧的條件下被反應(yīng)器中的生 物質(zhì)轉(zhuǎn)換成有機(jī)物質(zhì)，特別是生物質(zhì)或甲烷的有機(jī)物質(zhì)。
[0055] 本文中使用的"有機(jī)物質(zhì)"是在化學(xué)上可氧化的任意有機(jī)物質(zhì)，例如可通過ISO 6060:1989中描述的化學(xué)需氧量（COD)測(cè)試確定。有機(jī)物質(zhì)的含量通常以g COD表示，即氧 化所述有機(jī)物質(zhì)所消耗的氧氣克數(shù)。
[0056] 除非另有說明，否則有機(jī)物質(zhì)的含量（濃度）是每體積單位有機(jī)物質(zhì)的量，表示為 g C0D/1。
[0057] 流體中的總固體（TS)由水以外的流體成分組成。總固體中有機(jī)物質(zhì)的分?jǐn)?shù)可通 過C0D測(cè)試確定。特別地，以下"燃燒試驗(yàn)"通常也是合適的：將已知量的流體在105°C下干 燥至恒重，確定干樣品的重量。殘余重量是總固體（TS)。因此，TS測(cè)量值除了有機(jī)物質(zhì)之 外還可包含無機(jī)物質(zhì)。為了區(qū)分有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)，將樣品在550°C下燃燒，有機(jī)物質(zhì)被 燒掉，樣品殘余物由一種或更多種無機(jī)物質(zhì)組成。燃燒試驗(yàn)通常是C0D測(cè)試的實(shí)用的選擇。 流體中的"總懸浮固體"（TSS)由流體的固體部分組成，其通過如下方法獲得：使用1.6μπι 過濾器（死端過濾）過濾已知量或體積的流體，獲取滯留物，用蒸餾水洗滌所述滯留物，干 燥經(jīng)洗滌的滯留物并且確定殘余干重。因此，TSS除了有機(jī)物質(zhì)之外還可包含無機(jī)物質(zhì)。為 了區(qū)分有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)，將樣品在550°C下燃燒，全部有機(jī)物質(zhì)被燒掉，樣品殘余物由 無機(jī)物質(zhì)構(gòu)成。燃燒試驗(yàn)通常是C0D測(cè)試的實(shí)用的選擇。
[0058] 確定的體積（例如，實(shí)施所述方法的設(shè)備的單元，特別是生物反應(yīng)器）中物質(zhì)的平 均含量是物質(zhì)的總量除以所述確定的體積，例如，生物反應(yīng)器中的平均總固體含量是生物 反應(yīng)器中固體的總重量除以流體的體積。
[0059] 本文中使用術(shù)語(yǔ)"膠體"是指在17500G離心后保留在流體相中（通常顆粒小于 20 μ m)并且在過濾時(shí)無法通過0. 45 μ m過濾器的物質(zhì)。
[0060] 使用術(shù)語(yǔ)"可溶物質(zhì)"或"可溶物"是指除水以外通過0. 45 μ m過濾器作為濾液的 一部分的物質(zhì)?？扇苡袡C(jī)物含量通過測(cè)量通過〇. 45 μ m過濾器的C0D濃度來確定。
[0061] 使用術(shù)語(yǔ)"總顆粒固體"或"總顆粒"是指未落入"可溶物質(zhì)"的定義的全部固體， 艮P,粒徑為至少0. 45 μ m的固體。
[0062] 本文使用的"過濾器進(jìn)料"（圖中的FF)是在膜過濾單元中進(jìn)行過濾的流體流。其 通常包含第一流。另外，在一個(gè)有利實(shí)施方案中，其包含第四流（或第四流的一部分），在將 第四流用作過濾器進(jìn)料的一個(gè)實(shí)施方案中，所述第四流通常與第一流混合之后過濾。
[0063] 原則上，待處理廢物流可以是包含在厭氧條件下可生物降解的有機(jī)物質(zhì)的任意含 水廢物流。特別地，所述廢物流可選自：城市廢水流、工業(yè)廢水流、污水流、來自發(fā)酵工藝的 含水廢物流（例如，殘余發(fā)酵液）、含水泥漿和含水污泥。
[0064] 生物反應(yīng)器可以以本身已知的方式操作。通常，生物反應(yīng)器中的平均總懸浮固體 含量（TSS)至少在根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行處理的過程中為至少5g/l，特別為8g/l至60g/l，更特 別為8g/l至45g/l，更特別為10g/l至35g/l。特別有利的是，根據(jù)本發(fā)明的方法可在相 對(duì)高的總固體濃度，特別是在相對(duì)高的總懸浮固體濃度下進(jìn)行操作，同時(shí)保持一個(gè)或更多 個(gè)優(yōu)點(diǎn)（例如上文提到的）。優(yōu)選地，平均TSS為至少15g/l，更特別地為至少20g/l，至少 25g/l 或至少 30g/l。
[0065] 特別地，生物反應(yīng)器可以是混合反應(yīng)器。
[0066] 在一個(gè)具體實(shí)施方案中，反應(yīng)器是具有分層流體區(qū)域（或區(qū)）的反應(yīng)器（通常 為混合反應(yīng)器），其包括上部區(qū)域、中部區(qū)域和下部區(qū)域。這樣的反應(yīng)器可根據(jù)例如PCT/ US11/32293的公開內(nèi)容，其內(nèi)容通過引用并入本文，特別是圖1和[0020]至[0023]段。從 上部區(qū)域到中部區(qū)域到下部區(qū)域，固體含量定量變化（TSS含量不同）和/或定性變化（重 /輕固體的分?jǐn)?shù)不同，粗/細(xì)固體的分?jǐn)?shù)不同）。特別地，與第二區(qū)域相比，第一區(qū)域可具有 相對(duì)高濃度的重固體（高密度固體），而相對(duì)低濃度的輕固體（低密度固體）。更特別地，反 應(yīng)器被設(shè)計(jì)成滿足以下條件：相對(duì)重和相對(duì)大的固體傾向于沉積在反應(yīng)器的下部區(qū)域（底 部）。相對(duì)細(xì)或相對(duì)輕的固體傾向于漂浮到上部區(qū)域（在頂部處或接近頂部）。反應(yīng)器的 中間區(qū)域優(yōu)選地滿足以下標(biāo)準(zhǔn)中至少一條：
[0067] -中部區(qū)域中的TSS (可測(cè)量）少于至少下部區(qū)域，任選地還少于上部區(qū)域；
[0068] -反應(yīng)器中部區(qū)域中的細(xì)和/或輕固體（可測(cè)量）少于上部區(qū)域；
[0069]-反應(yīng)器中部區(qū)域中的粗和/或細(xì)固體（可測(cè)量）少于底部區(qū)域。在本實(shí)施方案 和本申請(qǐng)的一般公開的背景下，術(shù)語(yǔ)"重"和"輕"、"細(xì)"和"粗"分別為明確的比較術(shù)語(yǔ)。
[0070] 污泥處理單元可選自用于將包含固體的流體分離成固體含量降低的級(jí)分和固體 含量升高的級(jí)分的本身已知的設(shè)備。污泥處理單元可特別地選自：旋流器（特別是水力旋 流器）；螺旋沖壓機(jī)；渦旋軸向分離器；滾筒篩；沉淀器；傾析器；電脫水裝置；電滲透裝置； 電凝結(jié)裝置；以及在比第一生物反應(yīng)器低的總顆粒固體含量下操作的另外的生物反應(yīng)器。 因此，在污泥處理裝置中的處理可特別地包括將所述流分離成固體含量降低的級(jí)分和固體 含量升高的級(jí)分，所述分離選自：旋流分離（特別是水力旋流分離）；螺旋沖壓；渦旋軸向 分離；滾筒篩分離；沉淀；傾析；電脫水；電滲透；電凝結(jié)；以及在比第一生物反應(yīng)器低的總 顆粒固體含量下操作的生物反應(yīng)器（特別地在厭氧條件下）中轉(zhuǎn)換有機(jī)物質(zhì)。一個(gè)或更多 個(gè)污泥處理單元優(yōu)選地適于除去膠體物質(zhì)，特別是有機(jī)膠體物質(zhì)。
[0071] 在一個(gè)有利實(shí)施方案中，在將第二流供給至污泥處理單元之前將絮凝或凝結(jié)添 加劑添加到第二流中或添加到污泥處理單元內(nèi)，從而使所述流中的有機(jī)物質(zhì)絮凝或凝結(jié)。 在另一個(gè)有利的實(shí)施方案中，將絮凝或凝結(jié)添加劑添加到第四流中，隨后優(yōu)選地對(duì)所述第 四流實(shí)施除去絮凝/凝結(jié)顆粒的步驟。絮凝或凝結(jié)添加劑以及合適的條件本身是本領(lǐng)域 中已知的。合適的絮凝或凝結(jié)添加劑的實(shí)例是：無機(jī)金屬鹽凝結(jié)劑，例如氯化鐵；氧化物 (oxyde) /氫氧化物基凝結(jié)劑，例如石灰；以及聚合物凝結(jié)劑/絮凝劑，例如聚合電解質(zhì)。這 樣的處理特別有利于降低可溶有機(jī)物質(zhì)加小顆粒物質(zhì)的含量。優(yōu)選地，實(shí)施絮凝或凝結(jié)，從 而使有機(jī)物質(zhì)和尺寸小于20 μ m的膠體有機(jī)物質(zhì)絮凝、或形成尺寸大于20 μ m的凝結(jié)顆粒 (絮凝或凝結(jié)）。
[0072] 另外，可使用吸附劑以除去有機(jī)物質(zhì)，特別是膠體物質(zhì)。其實(shí)例是活性炭和吸附樹 月旨，例如離子交換樹脂。然后可以以本身已知的方式（例如使用轉(zhuǎn)筒篩）適當(dāng)?shù)爻フ掣搅?有機(jī)物質(zhì)的吸附劑。利用吸附劑的處理特別適于處理第四流（在污泥處理單元6中獲得） 或第二流。
[0073] 膜過濾單元可選自本領(lǐng)域中已知的膜過濾器，例如本領(lǐng)域中已知的用于處理獲自 其中添加有含水廢物流的厭氧生物反應(yīng)器的流體的那些膜過濾器。通常，過濾膜是用于微 濾的膜或用于超濾的膜?？筛鶕?jù)需要選擇孔徑?？讖降南孪蘅梢詾槔缧≈良s〇.〇1 μ m。 優(yōu)選地，孔徑在0. 03 μ m至0. 8 μ m的范圍，特別是0. 1 μ m至0. 5 μ m的范圍。特別地，膜過 濾單元可包括管狀過濾膜、（平）板過濾膜或中空纖維過濾膜。合適的膜通常是本領(lǐng)域中公 知的。特別合適的是橫流膜過濾單元。橫流膜過濾單元通常在至少〇.2m/秒的平均橫流速 度下操作。優(yōu)選地，其在5m/秒或更低的平均橫流速度下操作，特別是在0. 5m/秒至2. 5m/ 秒或更低的平均橫流速度下操作。通常使用泵、氣舉技術(shù)或這二者的組合產(chǎn)生橫流。有利 地，將生物氣體體注入到管式過濾膜中作為氣舉技術(shù)。這有利于控制膜污垢。通常，當(dāng)僅使 用氣舉技術(shù)產(chǎn)生橫流時(shí)，橫流速度為約lm/秒或更低。
[0074] 膜過濾單元包含滯留物的出口。該出口通常是包含再循環(huán)導(dǎo)管的再循環(huán)回路的一 部分，該再循環(huán)回路用于使滯留物返回生物反應(yīng)器。可在再循環(huán)回路中提供用于促進(jìn)再循 環(huán)流的氣舉。再循環(huán)回路可包含捷徑（short-cut)導(dǎo)管，用于使一部分滯留物直接返回過 濾單元，從而繞過生物反應(yīng)器。
[0075] 在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，膜過濾單元包括在其中引入過濾器進(jìn)料的膜槽，所述 膜槽包含待過濾的流體和浸在待過濾流體中的平板膜或中空纖維膜。在這種情況下，優(yōu)選 地在過濾過程中使用沼氣沖刷膜。
[0076] 在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，膜過濾單元浸在生物反應(yīng)器中。在這種情況下，第四流 通常返回到反應(yīng)器中。
[0077] 根據(jù)本發(fā)明，獲自生物反應(yīng)器的流體的一部分（第一流）繞過污泥處理單元并被 用作在膜過濾單元中過濾的進(jìn)料。因此，第一流被特征性地用作待在膜過濾單元中過濾的 進(jìn)料而沒有進(jìn)行過預(yù)分離步驟，在所述預(yù)分離中，TS含量通過移除固體而（大幅）降低。通 常，將第一流直接供給到過濾單元中，或者將第一流用水或具有比第一流更低的TS含量的 含水液體稀釋，然后引入到過濾單元中，而不進(jìn)行從所述流中除去固體的分離步驟。
[0078] 獲自生物反應(yīng)器的流體的另一部分（第二流）在污泥處理單元中進(jìn)行處理。
[0079] 將來自污泥處理單元的流中之一（第四流）返回生物反應(yīng)器或者也將其用作在膜 處理單元中過濾的進(jìn)料。
[0080] 使獲自生物反應(yīng)器的一部分流體流繞過污泥處理單元的處理、提供了優(yōu)于將獲自 生物反應(yīng)器的全部流體都在污泥處理單元中進(jìn)行處理的優(yōu)點(diǎn)，特別在于利用具有相對(duì)低容 量（因此相對(duì)小單元）的污泥處理單元可取得好的結(jié)果。
[0081] 第四流的含水量，作為（經(jīng)測(cè)定體積的）所述流的總重量的重量百分比，通常高于 生物反應(yīng)器中的流體和第一流的含水量。原則上，第四流可基本至少不含顆粒有機(jī)物質(zhì)，或 甚至基本不含任何顆粒物質(zhì)，盡管所述方法也可在依然存在大濃度的顆粒物質(zhì)、特別是顆 粒有機(jī)物質(zhì)的情況下實(shí)施。因此，第四流中的有機(jī)物質(zhì)含量通常低于反應(yīng)器中的平均有機(jī) 物質(zhì)含量和第一流中的有機(jī)物質(zhì)含量。特別地，可溶有機(jī)物質(zhì)和相對(duì)小的顆粒（例如，膠體 顆粒）的含量也降低。因此，當(dāng)?shù)谒牧髋c第一流混合時(shí)，其通?？捎米飨♂屗畯亩纬蛇^濾 器進(jìn)料，或用作生物反應(yīng)器中流體的稀釋水。因此，可在無外部稀釋水供應(yīng)的情況下適當(dāng)?shù)?實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法。預(yù)期第四流作為稀釋水的兩個(gè)用途可有助于膜過濾方面的優(yōu)點(diǎn)。 例如，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，利用第四流減少生物反應(yīng)器中的有機(jī)膠體和可溶物質(zhì)通常 也對(duì)第一流中可溶有機(jī)物質(zhì)和小顆粒有機(jī)物質(zhì)的含量具有期望的效果。如需要，通過再循 環(huán)第三流的一部分來保持反應(yīng)器中的生物質(zhì)濃度。
[0082] 若需要，對(duì)第四流進(jìn)行附加的步驟以降低第四流中膠體含量，例如，使用其上吸 附膠體的膠體吸附劑，或者如下步驟：在該步驟中使膠體利用凝結(jié)或絮凝步驟變?yōu)檩^大的 (非膠體）顆粒、后接分離步驟來降低該膠體含量。在其中第四流（的一部分）返回生物反 應(yīng)器的實(shí)施方案中，認(rèn)為在第四流中使用凝結(jié)劑或絮凝劑特別有利。預(yù)期帶入生物反應(yīng)器 中的任何（過量）絮凝劑或凝結(jié)劑可有助于降低生物反應(yīng)器中的膠體含量。還可以對(duì)第四 流進(jìn)行一種或更多種其他處理，例如電處理或臭氧處理，其有助于將有機(jī)膠體顆粒溶解成 溶解的有機(jī)物質(zhì)。
[0083] 第一流和/或第二流可有利地獲自反應(yīng)器的一部分，其中與反應(yīng)器中的平均含量 相比，TSS含量或有機(jī)可溶物質(zhì)和粒徑小于20 μ m的膠體物質(zhì)的含量相對(duì)低。
[0084] 通常選擇第一流和第二流的比率以便為過濾器進(jìn)料或生物反應(yīng)器中的流體提供 如下文中將進(jìn)一步具體描述的期望的總固體含量、期望的總懸浮固體含量、期望的總顆粒 固體含量、期望的可溶有機(jī)物質(zhì)加尺寸小于20 μ m的顆粒有機(jī)物質(zhì)含量，或者任意這些參 數(shù)的比率。
[0085] 第一流和第二流的比率（體積/體積）通常在1:2至50:1的范圍內(nèi)，特別為至少 1:1，更特別為至少4:1，例如約7:3或更高。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，所述比率為19:1或 更低。優(yōu)選比率取決于有機(jī)物質(zhì)相關(guān)參數(shù)，例如第一流中TSS或總可溶物和小顆粒（大小 〈20 μ m)含量，以及過濾器進(jìn)料中期望的有機(jī)物質(zhì)相關(guān)參數(shù)。
[0086] 在本發(fā)明的方法中，有利地將第二流分成第三流和第四流，從而獲得第四流，所述 第四流具有比第二流中可溶有機(jī)物質(zhì)加尺寸小于20 μ m的膠體有機(jī)物質(zhì)的含量低的可溶 有機(jī)物質(zhì)加尺寸小于20 μ m的膠體有機(jī)物質(zhì)的含量。所述降低可特別地在0. 1 %至90%的 范圍內(nèi)，更特別是〇. 1 %至30%的范圍內(nèi)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述降低為至少1 %，特 別是至少5%。
[0087] 這可特別地通過對(duì)第二流進(jìn)行凝結(jié)/絮凝步驟然后對(duì)所述流進(jìn)行基于尺寸的分 離步驟如過濾步驟、傾析、離心、沉淀、在水力旋流器中處理來實(shí)現(xiàn)。
[0088] 還可對(duì)第二流進(jìn)行使用電脫水或電凝結(jié)以使水分離于有機(jī)物質(zhì)的分離步驟。
[0089] 所得第四流特別適于與第一流一起用作過濾器進(jìn)料。
[0090] 通常，第四流中可溶有機(jī)物質(zhì)加尺寸小于20μπι的膠體有機(jī)物質(zhì)的含量小于12g C0D/1，特別為10g C0D/1或更低，優(yōu)選5g C0D/1或更低、更優(yōu)選小于3g C0D/1，特別地小 于lg C0D/1，更特別地小于0.5C0D g/Ι。第四流可基本不含有機(jī)物質(zhì)。在實(shí)踐中，其可能 依然包含一些可溶有機(jī)物質(zhì)加尺寸小于20 μ m的顆粒有機(jī)物質(zhì)，例如約0. Olg C0D/1或更 多，特別是約〇. lg C0D/1或更多。
[0091] 在一個(gè)有利方法中，可溶有機(jī)物質(zhì)加尺寸小于20 μ m的有機(jī)顆粒物質(zhì)的總含量比 生物反應(yīng)器中總平均懸浮固體含量降低至少2重量％，優(yōu)選至少10重量％，特別地20重 量％至90重量％。
[0092] 過濾器進(jìn)料中總懸浮固體（TSS)的基于重量的濃度通常為5g/l至50g/l，前提條 件是過濾器進(jìn)料中的TSS含量通常小于生物反應(yīng)器中的平均TSS含量。優(yōu)選地，過濾器進(jìn) 料中的TSS濃度為35g/l或更低，更優(yōu)選30g/l或更低，或25g/l或更低。特別對(duì)于側(cè)流 膜（side-stream membrane)過濾器，濃度優(yōu)選為15至25g/l。對(duì)于浸入式膜（immersed membrane)，可有利地將濃度選擇為5_15g/l。
[0093] 膜過濾單元的過濾器進(jìn)料（過濾器進(jìn)料，第一流加任選地第四流或其一部分）中 可溶有機(jī)物質(zhì)加尺寸小于20μπι的膠體有機(jī)物質(zhì)的含量?jī)?yōu)選地小于12g C0D/1，特別地小 于10g C0D/1，更特別地為5g C0D/1或更低，更特別地為lg C0D/1或更低。下限沒有特別 限制。所述含量可以為例如約〇. lg/Ι或更高。
[0094] 過濾器進(jìn)料中可溶有機(jī)物質(zhì)加尺寸小于20 μ m的膠體有機(jī)物質(zhì)的總含量（g C0D/ 1)與生物反應(yīng)器中總平均懸浮固體含量（g/1)的比率通常最大為0.40g COD/g TSS，優(yōu)選 0· lg COD/g TSS 至 0· 30g COD/g TSS，特別地 0· 5C0D/g TSS 至 0· 15C0D/g TSS。
[0095] 在一個(gè)具體實(shí)施方案中，過濾器進(jìn)料中可溶有機(jī)物質(zhì)加尺寸小于1. 6μπι的顆粒 有機(jī)物質(zhì)的含量相對(duì)低，特別地其含量小于9g C0D/1，優(yōu)選地小于4g C0D/1，特別為0.9g C0D/1或更低。認(rèn)為有機(jī)物質(zhì)的該分?jǐn)?shù)特別有助于不期望的效果，例如過濾膜的結(jié)垢。
[0096] 在一個(gè)有利方法中，前往膜單元的過濾器進(jìn)料中可溶有機(jī)物質(zhì)加尺寸小于20 μ m 的膠體有機(jī)物質(zhì)（表示為g C0D/1)與總懸浮固體（表示為g TSS/1)的重量-重量比率小 于0. 80g C0D/g TSS，特別地小于0. 50gC0D/g TSS。該比率為0或更高；在實(shí)踐中，該比率 通常為0. 001或更高，特別地為0. 005或更高。對(duì)于側(cè)流過濾膜，特別有利地是所述比率小 于0.50g C0D/g TSS或小于0.25g C0D/g TSS。對(duì)于浸入式膜，可能有利地是所述比率為 0.75g C0D/g TSS，或低于 0.5g C0D/g TSS。
[0097] 根據(jù)本發(fā)明的方法適于在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中實(shí)施。圖1示意性示出了這樣的設(shè) 備。標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)如泵、閥等未示出。根據(jù)公知常識(shí)和本文披露的信息，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠確定 何處需要或期望它們。
[0098] 所述設(shè)備包含：生物反應(yīng)器（5);污泥處理單元（6)，其適合于將來自生物反應(yīng)器 的流體流（第二流）分離成有機(jī)物質(zhì)被濃縮的流（第三流）和包含較少有機(jī)物質(zhì)的流（第 四流）；以及膜過濾單元（7)。
[0099] 所述生物反應(yīng)器可以是適合于對(duì)含水廢物流進(jìn)行厭氧處理的任意類型的生物反 應(yīng)器。所述生物反應(yīng)器包含至少一個(gè)用于流體流（用于第一流和用于第二流）的出口（12、 12a、12b)。通常還存在沼氣的出口（11)。在圖1中，還示出了流體廢物流的入口（8、8a)。 對(duì)于其他流，例如來自污泥處理單元￠)的第四流、由膜過濾單元（7)再循環(huán)的滯留物，可 使用該入口或設(shè)置單獨(dú)的入口。還設(shè)置了（沼）氣的出口（11)。沼氣可以以本身已知的方 式進(jìn)行進(jìn)一步處理（例如，燃燒、純化）。
[0100] 污泥處理單元（6)包含用于源自生物反應(yīng)器（5)的流體的入口（13)，所述入口 (13)與生物反應(yīng)器的流體的出口（12、12a、12b)通過導(dǎo)管（2)以允許將流體從生物反應(yīng)器 (5)輸送到污泥處理單元（6)的方式連接
[0101] 污泥處理單元（6)包含第四流的出口（14)和第三流的出口（15)。
[0102] 膜過濾單元（7)包含流體入口（16)，所述入口（16)與出口（12、12a)以允許將來 自生物反應(yīng)器的流體通過導(dǎo)管（1)從生物反應(yīng)器（5)將流體輸送到過濾器單元（7)的方式 連接。
[0103] 膜過濾單元（7)包含濾出物的出口（18)和滯留物的出口（17)，其中過濾單元（7) 的滯留物的出口（17)與再循環(huán)導(dǎo)管（9)以允許滯留物從過濾單元（7)返回生物反應(yīng)器（5) 的方式連接。若需要，可提供旁路（19)，通過所述旁路，滯留物可直接返回過濾單元?？墒?所有滯留物返回反應(yīng)器。但是，也可提供使滯留物的一部分再循環(huán)到第一流/過濾器進(jìn)料 中的設(shè)備。同樣，可提供丟棄滯留物的裝置。
[0104] 在圖1中，污泥處理單元的第四流的出口（14)與導(dǎo)管（4、4a)以允許將第四流優(yōu) 選在通過流體出口（12、12a)與獲自生物反應(yīng)器的流體混合后、作為過濾器進(jìn)料（FF)通過 入口（16)引入到過濾單元中的方式連接。任選地，污泥處理單元的第四流的出口（14)還 與導(dǎo)管（4、4b)以允許將第四流通過相同的入口（8)再循環(huán)到生物反應(yīng)器中或通過單獨(dú)的 入口（8b)再循環(huán)到生物反應(yīng)器中的方式連接。
[0105] 可使用來自污泥處理單元的第三流的出口（15)以從設(shè)備中丟棄第三流（3、3b)， 或者可向生物反應(yīng)器第三流提供再循環(huán)導(dǎo)管（3a)。至少在后一種情況下，如需要，生物反應(yīng) 器通常包含丟棄來自生物反應(yīng)器的內(nèi)容物（剩余污泥）的出口，以防止生物質(zhì)的不可接受 的累積。該出口未示出在圖1中。
[0106] 圖2示出了本發(fā)明的另一個(gè)設(shè)備。該設(shè)備在很大程度上與圖1中示出的設(shè)備相對(duì) 應(yīng)。在該實(shí)施方案中，污泥處理單元的第四流的出口（14)與導(dǎo)管（4、4b)以允許將第四流 通過與廢物流相同的入口（8)再循環(huán)到生物反應(yīng)器中或通過單獨(dú)的入口（8b)再循環(huán)到生 物反應(yīng)器中的方式連接。
[0107] 圖3示出了本發(fā)明的又一個(gè)設(shè)備。
[0108] 該設(shè)備還可包含另外的處理單元（未示出），例如上文所述用于凝結(jié)/絮凝處理的 單元。這樣的單元有利地設(shè)置在生物反應(yīng)器（5)和污泥處理單元（6)之間，適于允許向第 二流添加凝結(jié)劑/絮凝劑并且進(jìn)一步將如此處理的第二流供給至污泥處理單元，在污泥處 理單元中形成第三流和第四流。
[0109] 在圖1和圖2中，污泥處理單元是在生物反應(yīng)器外部的外部裝置。也可使用將污 泥處理單元整合在生物反應(yīng)器中的設(shè)備。在這樣的實(shí)施方案中，在生物反應(yīng)器中的污泥處 理單元中對(duì)生物反應(yīng)器的流體進(jìn)行分離步驟，其中將所述流體分離成第三流和第四流，其 中第四流的可溶性有機(jī)物質(zhì)和小的有機(jī)顆粒（尺寸小于20 μ m的顆粒）與總懸浮固體的重 量-重量比率，與被引入到污泥處理單元中的流體（第二流）相比降低，其中將第四流（完 全地或部分地）用于降低第一流中的可溶性有機(jī)物質(zhì)和小的有機(jī)顆粒（尺寸小于20μπι的 顆粒）與總懸浮固體的重量-重量比率。第三流（濃縮的污泥）通常被丟棄或返回生物反 應(yīng)器。第四流通常具有降低的總懸浮固體濃度。膠體和可溶（有機(jī)）物質(zhì)含量通常也降低。 有利地，將第四流完全地或部分地用于降低第一流中的總懸浮固體濃度。剩余部分通常返 回生物反應(yīng)器?？烧系缴锓磻?yīng)器中的污泥處理單元的一個(gè)實(shí)例是沉淀裝置。
[0110] 圖3示出了圖1和圖2的實(shí)施方案的組合，其中"102"表示用于使第二流到達(dá)污泥 處理單元106 (參照?qǐng)D2中的單元6)的導(dǎo)管，"103"相當(dāng)于圖2中第三流的導(dǎo)管3, "104a" 相當(dāng)于圖2中第四流的導(dǎo)管4。項(xiàng)108b和113-115分別相當(dāng)于圖2中的項(xiàng)8b和13-15。
[0111] 現(xiàn)在通過以下實(shí)施例來描述本發(fā)明
[0112] 比較例
[0113] 對(duì)于比較試驗(yàn)，持續(xù)向生物反應(yīng)器供給來自生物乙醇設(shè)備的小麥稀釜餾物。所述 生物反應(yīng)器是10-L厭氧消化器。在中溫條件（mesophilic condition) (37? ±0.5)下操 作反應(yīng)器并持續(xù)產(chǎn)生沼氣。來自反應(yīng)器的第一流被輸送到側(cè)流管式橫向流超濾膜。橫流速 度保持恒定并以過濾/回洗模式操作膜。所述膜能夠回收澄清流出物（濾出物），滯留物被 再循環(huán)到反應(yīng)器中。每日提取污泥（流2)以避免懸浮固體在反應(yīng)器中的過量積累。反應(yīng) 器以這種結(jié)構(gòu)操作4個(gè)月。
[0114] 實(shí)施例1
[0115] 基于圖2配置系統(tǒng)，其中第二流的污泥處理（單元6)包括凝結(jié)/絮凝步驟以獲得 絮凝的污泥。用過濾器（0.300_)將該污泥分離成濃縮的污泥（第三流）和液體流（第四 流）。將具有比第二流少的總懸浮固體和膠體物質(zhì)以及較低的有機(jī)物質(zhì)含量的第四流返回 到反應(yīng)器中。
[0116] 對(duì)于該試驗(yàn)，使用與參考階段相同的生物操作條件。
[0117] 在比較例和實(shí)施例1二者中，檢查標(biāo)準(zhǔn)特性和污泥過濾特性。結(jié)果示出在下表中。
[0118] 表：污泥過濾性特征
[0119]
【權(quán)利要求】
1. 一種用于處理包含可生物降解有機(jī)物質(zhì)的流體含水廢物流的方法，其包括： -將所述含水廢物流供給至生物反應(yīng)器中，所述生物反應(yīng)器包含含有生物質(zhì)的流體； -在基本厭氧的條件下，使所述可生物降解有機(jī)物質(zhì)與所述生物質(zhì)在所述生物反應(yīng)器 中反應(yīng)，從而形成甲烷； -從所述生物反應(yīng)器獲取流體的第一流并使用所述第一流作為膜過濾單元的進(jìn)料（過 濾器進(jìn)料），在所述膜過濾單元中對(duì)所述進(jìn)料進(jìn)行過濾，從而形成濾出物流和滯留物流； -將所述滯留物流完全地或部分地返回所述生物反應(yīng)器； -從所述生物反應(yīng)器獲取流體的第二流作為污泥處理單元的進(jìn)料，所述污泥處理單元 可設(shè)置在所述生物反應(yīng)器外部或整合在所述生物反應(yīng)器內(nèi)，在所述污泥處理單元中，將流 體的所述第二流分成第三流和第四流，所述第三流具有比所述第二流高的有機(jī)物質(zhì)含量， 所述第四流具有比所述第二流低的有機(jī)物質(zhì)含量； -通常在將待供給至所述膜過濾單元的所述第四流全部或其一部分與待供給至所述膜 過濾單元的所述第一流混合之后，將所述第四流完全地或部分地用作所述膜過濾單元的進(jìn) 料。
2. -種用于處理包含可生物降解有機(jī)物質(zhì)的流體含水廢物流的方法，其包括： -將所述含水廢物流供給至生物反應(yīng)器中，所述生物反應(yīng)器包含含有生物質(zhì)的流體； -在基本厭氧的條件下，使所述可生物降解有機(jī)物質(zhì)與所述生物質(zhì)在所述生物反應(yīng)器 中反應(yīng)，從而形成甲烷； -從所述生物反應(yīng)器中獲取流體的第一流并使用所述第一流作為膜過濾單元的進(jìn)料 (過濾器進(jìn)料），在所述膜過濾單元中對(duì)所述進(jìn)料進(jìn)行過濾，從而形成濾出物流和滯留物 流； -使所述滯留物流完全地或部分地返回所述生物反應(yīng)器； -從所述生物反應(yīng)器中獲取流體的第二流作為污泥處理單元的進(jìn)料，所述污泥處理單 元可設(shè)置在所述生物反應(yīng)器外部或整合在所述生物反應(yīng)器內(nèi)，在所述污泥處理單元中，將 流體的所述第二流分成第三流和第四流，所述第三流具有比所述第二流高的有機(jī)物質(zhì)含 量，所述第四流具有比所述第二流低的有機(jī)物質(zhì)含量；以及 -將所述第四流完全地或部分地供給至所述生物反應(yīng)器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中將所述第二流分成所述第三流和所述第四流， 從而獲得第四流，所述第四流具有比所述第二流中的可溶有機(jī)物質(zhì)加尺寸小于20 μ m的膠 體有機(jī)物質(zhì)的含量低的可溶有機(jī)物質(zhì)加尺寸小于20 μ m的膠體有機(jī)物質(zhì)的含量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第四流的可溶有機(jī)物質(zhì)加尺 寸小于20 μ m的膠體有機(jī)物質(zhì)的含量小于10g COD/1，優(yōu)選小于5g COD/1，特別是小于lg C0D/1。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述膜過濾單元的所述進(jìn)料（過濾器 進(jìn)料）中可溶有機(jī)物質(zhì)加尺寸小于20 μ m的膠體有機(jī)物質(zhì)的含量小于12g C0D/1，特別是 5g C0D/1或更小，更特別是lg C0D/1或更小。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述過濾器進(jìn)料中可溶有機(jī)物質(zhì)加尺 寸小于1.6μπι的膠體有機(jī)物質(zhì)的含量小于9g C0D/1，優(yōu)選地小于4g C0D/1，特別是0.9g C0D/1或更小。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述污泥處理單元包含選自以下的一 個(gè)或更多個(gè)裝置：旋流器，特別是水力旋流器；螺旋沖壓機(jī)；渦旋軸向分離器；滾筒篩；沉淀 器；傾析器；電脫水裝置；電滲透裝置；電凝結(jié)裝置；以及在比所述第一生物反應(yīng)器低的總 顆粒固體含量下操作的另外的生物反應(yīng)器。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中在將所述第二流供給至所述污泥處理 單元之前將絮凝或凝結(jié)添加劑添加到所述第二流中，或者其中將絮凝或凝結(jié)添加劑添加到 所述污泥處理單元內(nèi)，從而使所述流中的有機(jī)物質(zhì)絮凝或凝結(jié)，其中優(yōu)選地可溶有機(jī)物質(zhì) 和尺寸小于20 μ m的膠體有機(jī)物質(zhì)絮凝或凝結(jié)以形成尺寸大于20 μ m的凝結(jié)物或絮凝物， 所述凝結(jié)物或絮凝物利用分離裝置除去。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中將絮凝或凝結(jié)添加劑添加到所述第四 流中，從而使所述流中的有機(jī)物質(zhì)絮凝或凝結(jié)，其中優(yōu)選地可溶有機(jī)物質(zhì)和尺寸小于20 μ m 的膠體有機(jī)物質(zhì)絮凝或凝結(jié)以形成尺寸大于20 μ m的凝結(jié)物或絮凝物，所述凝結(jié)物或絮凝 物利用分離裝置除去。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中對(duì)所述第二流或所述第四流進(jìn)行吸 附處理，其中有機(jī)物質(zhì)，特別是可溶有機(jī)物質(zhì)和/或尺寸小于20 μ m的膠體有機(jī)物質(zhì)被吸附 劑吸附，其隨后從所述流中分離。
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中前往所述膜過濾單元的所述進(jìn)料 (過濾器進(jìn)料）中總懸浮固體的基于重量的濃度為5g/l至50g/l ;特別對(duì)于側(cè)流膜為10g/ 1至35g/l，更特別地為15g/l至25g/l ;特別對(duì)于浸入式膜為5g/l至15g/l。
12. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述過濾器進(jìn)料的可溶有機(jī)物質(zhì)加 尺寸小于20 μ m的膠體有機(jī)物質(zhì)（表不為g C0D/1)相對(duì)總懸浮固體（表不為g TSS/1)的 重量-重量比率小于0. 8,特別地小于0. 75,更特別地，分別對(duì)于側(cè)流膜為小于0. 25,對(duì)于浸 入式膜為小于0. 5。
13. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中與所述生物反應(yīng)器中的總平均懸浮 固體含量相比，進(jìn)行過濾的所述進(jìn)料中所述總懸浮固體含量降低至少2重量％，優(yōu)選至少 10重量％，特別是30重量％至50重量％。
14. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中進(jìn)行過濾的所述進(jìn)料中可溶有機(jī)物 質(zhì)加尺寸小于20 μ m的膠體有機(jī)物質(zhì)的總含量（表示為gCOD)相對(duì)所述生物反應(yīng)器中所述 總平均懸浮固體含量的比率為0. 4或更小，優(yōu)選0. 01至0. 3,特別是0. 05至0. 15。
15. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述生物反應(yīng)器是混合反應(yīng)器，所述 混合反應(yīng)器可以是具有分層流體區(qū)域的反應(yīng)器，所述分層流體區(qū)域包括上部區(qū)域、中部區(qū) 域和下部區(qū)域。
16. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述膜過濾單元是橫流膜過濾單元， 其優(yōu)選地在5m/秒或更低的平均橫流速度下操作，特別在0. 5m/秒至2. 5m/秒或更低的平 均橫流速度下操作。
17. -種適于實(shí)施根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法的設(shè)備，其包括：生物反應(yīng) 器（5);污泥處理單元（6)，所述污泥處理單元（6)適合于將來自所述生物反應(yīng)器的流體流 (第二流）分成具有比來自所述生物反應(yīng)器的所述流體流更高有機(jī)物質(zhì)含量的流（第三 流）和具有比來自所述生物反應(yīng)器的所述流體流更低有機(jī)物質(zhì)含量的流（第四流）；以及 膜過濾單元（7), -所述生物反應(yīng)器（5)包括流體廢物流的入口（8、8a)、流體流的出口（12、12a、12b)和 氣體的出口（11); -所述污泥處理單元（6)包括源自所述生物反應(yīng)器（5)的流體的入口（13)，所述入口 (13)與所述生物反應(yīng)器的所述流體出口（12、12a、12b)通過導(dǎo)管（2)連接用于將流體從所 述生物反應(yīng)器（5)輸送到所述污泥處理單元（6); -所述污泥處理單元（6)包含所述第四流的出口（14)和所述第三流的出口（15); -所述膜過濾單元（7)包含流體的入口（16)，所述入口（16)與來自所述生物反應(yīng)器的 所述流體出口（12、12a)通過導(dǎo)管（1)連接以將流體從所述生物反應(yīng)器（5)輸送到所述過 濾器單元（7); -所述膜過濾單元（7)包括濾出物的出口（18)和滯留物的出口（17)，其中所述過濾單 元（7)的所述滯留物的出口（17)與再循環(huán)導(dǎo)管（9)連接用于將所述滯留物從過濾單元（7) 返回所述生物反應(yīng)器（5); -所述第四流的出口（14)與導(dǎo)管（4、4a)連接用于將所述第四流優(yōu)選在與通過所述流 體出口（12、12a)從所述生物反應(yīng)器獲得的流體混合之后、作為過濾器進(jìn)料（FF)通過入口 (16)引入到所述過濾單元中，和/或所述第四流的出口（14)與導(dǎo)管（4、4b)連接用于使第 四流通過相同的入口（8)再循環(huán)到所述生物反應(yīng)器中，或通過單獨(dú)的入口（8b)再循環(huán)到所 述生物反應(yīng)器中。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備設(shè)置有污泥出口（3b、103)以從所述設(shè) 備提取污泥。
【文檔編號(hào)】B01D65/08GK104245601SQ201380015304
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月20日
【發(fā)明者】奧雷莉·格勒洛, 亞伯拉罕·艾薩克·韋斯皮里耶 申請(qǐng)人:威立雅水務(wù)解決方案及技術(shù)支持公司