[发明专利]在膜生物反应器中的混合液过滤性处理

说明书

 

发明领域

本说明书涉及膜生物反应器的控制和使用化学品过滤性增强剂来处理膜生物反应器中的混合液。

发明背景

以下不是承认以下描述的任何信息可作为现有技术或公知常识而引用。

膜生物反应器(MBR)将膜过滤与生物方法组合来处理废水。通常，通过将膜过滤器放置在储罐之一中或在与过程储罐连接的再循环回路中，使一个或多个生物学过程储罐与膜过滤器集成。例如，可使用膜过滤器来代替活化淤渣方法中的澄清器。将经处理的流出物(通常称为渗透物)过滤并通过膜取出。如果膜过滤器位于单独的储罐中，则保留的淤渣从膜储罐再循环返回至过程储罐，或者如果膜过滤器直接浸入过程储罐内，则简单地留在过程储罐中。因为膜过滤器不是所有的方式如澄清器一样操作，而是各种过程变化是可能的或需要的。例如，由于膜过滤器不需要生物质从混合液中沉降出来，相对于使用澄清器的过程，混合液悬浮固体浓度(MLSS)可提高。然而，混合液随时间污染膜的孔，并且处理膜污染仍为操作MBR中的主要关注。

处理膜污染的主要的考虑为膜单元必须处理的通量(每单位膜表面积的水的流动速率)。在其它过程参数中经历小的临时变化，通量通常与进料流速除以膜表面积成比例。提高通量通常提高污染，并且在MBR的临界通量之上污染可快速提高。

另一个考虑为混合液引起污染的趋势，有时称为其过滤性或污染指数。过滤性涉及各种因素，例如混合液悬浮固体浓度(MLSS)和温度。然而，通过将通量-增强化学品(FEC)加入到进料水或过程储罐中，可提高过滤性。如在美国专利号6,926,832中描述的，通过加入基于MBR的混合液体积约25-100 ppm的初始浓度，各种聚合FEC可与混合液混合。随后加入另外的聚合物，以发现提高过滤性的有效浓度，同时监测渗透物总有机碳(TOC)、化学氧需求(COD)或生物学氧需求(BOD)，以确保聚合物保持低于妨碍混合液的生物学活性的浓度。在实践中，大多数FEC的有效浓度在200-800 ppm范围。例如，Yoon等人(Desalination 191 (2006) 52-61)描述了使用200 ppm的MPE50，一种阳离子聚合FEC，得自Nalco。建立有效浓度后，需要维持剂量的FEC来补偿由于化学反应或除去废物驱动的淤渣引起的FEC的损失。特别是对于大的设备，例如市政废水处理设备，FEC对于每年的操作费用增加显著的成本。

处理污染的其它方法涉及指向膜单元的过程。这些方法包括松弛(临时除去跨膜压力)、膜反洗、气泡冲洗和化学清洁。这些方法均具有缺点，例如扰乱过滤过程(松弛、反洗、化学清洁)或消耗能量(气泡冲洗)。

使用许多MBR，例如市政废水处理设备，由于通量和过滤性随时间而变化，污染控制复杂化。例如，MBR可接受超过平均流量显著倍数的每日峰值进料流量。季节性温度变化也引起过滤性变化。因此，MBR在操作中遇到各种各样预期的污染状况。足够的膜面积来处理预期的峰值流量通常可用，但是这导致在非高峰时间期间过量的膜面积。由于膜具有与它们的表面积粗略成比例的显著的成本，选择用于预期的峰值流量的膜面积提高成本。MBR还可不时地遇到异常状况。例如，在非常冷的天气，高峰值流量可引起污染意外提高。结果是，许多MBR不时地变得不稳定。

美国专利申请公布2007/0039888 A1描述了其中当膜在操作中时考虑测量膜的阻力，可变化膜单元的操作中的一个或多个因素的方法。对于每一个因素，存在至少两个非连续的操作状态，其中之一提供提高的污染控制，另一个更经济。如果阻力超过阈值，一个或多个因素转向更加抗污染的操作状态。主要实例为改变充气频率因素，特别是从每40秒提供气泡冲洗10秒，变为每20秒提供气泡冲洗10秒。FEC的使用列举在可能响应膜阻力变化的因素的层级中。如果阻力超过上限设定点，并且已进行层级中的其它变化(关于反冲、提高反冲流速、打开备用膜系列、提高空气流速、提高充气频率因素转向)，则可加入活化淤渣过滤性增强剂。如果阻力下降低于下限设定点，并且充气频率因素已从其最大可用值下降，则可停止加入活化淤渣过滤性增强剂。虽然这一点可能有效，但是消耗大量的FEC，类似地需要大的储存和定量给料设备，并且化学品可能有时不利地影响生物反应器的操作或其流出物品质。

介绍

该部分旨在向读者介绍采用的详细说明而不是限制或限定任何权利要求。