[发明专利]为了封闭的膜系统的运行而利用在内部产生的生物气体的方法

说明书

技术领域

本说明书涉及厌氧膜生物反应器和用于运行该厌氧膜生物反应器来例如处理废水的工艺。

背景技术

以下不意味着下述全部内容为现有技术或公知常识。

在污水处理厂中，可用的单元过程中的一个可以涉及利用厌氧微生物来处理废水。即使厌氧处理箱可以开放，但在缺少添加的氧的情况下，箱中的水的主要条件可以为厌氧。厌氧微生物居于箱，并将废水中的可生物降解的材料主要转化成水和生物气体，该生物气体主要为二氧化碳和甲烷。

在膜生物反应器中，穿过膜过滤器而进行正在降解或已降解的废水的固液分离。膜过滤器可以直接浸没至处理箱中，或者可以浸没于带有来自处理箱的入口和返回至同一或另一处理箱的出口的单独的箱。膜典型地处于微细过滤或超细过滤的范围。可以由施加至膜过滤器的内侧容积的吸力将渗透物的通量(已过滤的水)吸引穿过膜。

发明内容

以下介绍旨在向读者介绍详细的公开以遵循而不是限制或限定任何权利要求。发明可以存在于包括附图的该文献的任何部分所述的装置要素或处理步骤的组合或子组合中。

 在厌氧膜生物反应器(“AnMBR”)中，废水在厌氧箱中被微生物消化或降解，且通过膜过滤的方式提供废水的固液分离。在膜过滤系统中，典型地通过将吸力泵附连至膜过滤器的内侧表面，从而产生横贯膜表面的跨膜压差(TMP)，进而获得期望的通量。在本文所述的装置和工艺中，厌氧处理箱被封闭，以允许收集通过微生物消化废水而产生的生物气体。已收集的生物气体中的一些生物气体在箱中积聚，并通过生物气体的积聚、供给废水的压力或这两者的方式将内部的箱压力维持于高于环境压力的压力。施加上述环境压力以提供驱使通量穿过膜过滤器的TMP的部分或全部。

更详细地，厌氧处理箱虽然设有用于泵送或重力供给的废水的入口和用于产物生物气体的出口，但是可增压，在该意义上，厌氧处理箱是封闭的。封闭的处理箱包括膜过滤器或连接至包括膜过滤器的外部箱。在外部膜箱的情况下，处理液体从处理箱再循环经过膜箱并返回至处理箱。一袋生物气体积聚在处理箱的顶部。生物气体被从袋获取并泵送至膜过滤器的底部以提供气泡来抑制膜污损。在外部膜箱的情况下，生物气体被从处理箱的袋获取，被泵送至膜箱中的膜过滤器的底部，在膜箱的顶部被再收集，并返回至处理箱。

当降解废水时产生生物气体并在处理箱的顶部收集生物气体。在外部膜箱的情况下，生物气体可以在膜箱自身产生，且生物气体通过气体循环的方式被引入膜箱来提供气泡。从处理箱、膜箱或这两者移除过量的生物气体。被移除的生物气体为产物，该产物能够用作例如燃烧来发电的燃料。在稳态运行中，生物气体的移除的速率大致等于生物气体的产生的速率。然而，通过暂时地或周期性地限制或停止生物气体的移除，从而如果存在生物气体，则生物气体积聚以增加处理箱和膜箱中的水表面之上的生物气体袋的压力。生物气体压力可以例如比大气压高10kPa或更多。将膜箱或包括膜的处理箱维持于高于大气压的压力，产生了跨膜压力，该跨膜压力提供或至少增加穿过膜过滤器的渗透物的通量。可以降低系统的整体能量需要。此外，利用膜箱中的充足的压力，可以不再需要附连至膜的吸力泵。

附图说明

图1是带有外部膜箱的厌氧膜生物反应器的示意图。

图2是带有浸没于处理箱中的膜过滤器的厌氧膜生物反应器的示意图。

具体实施方式

在厌氧处理中，废水中的有机物质的消化，产生从废水的表面逸出的生物气体。例如，1g COD的葡萄糖在1atm且在0℃能够产生约0.7L的生物气体(二氧化碳和甲烷)。当额外的生物气体被产生至固定的容积中时，压力增加至高于1atm。在下述工艺和装置中，所产生的生物气体中的一些在AnMBR系统中在高于环境压力的压力下被收集并维持。与AnMBR系统中的膜过滤器接触的废水保持与已收集的生物气体相连通。也在高于环境压力的压力下维持与膜过滤器接触的废水，这有助于提供所需的TMP或通量。特别地，COD输入的速率(或者能够与有机材料的分解的速率相关的另一参数)与生物气体产生的速率相关。生物气体产生的速率与以最小废水深度运行的系统中的内部压力相关，并与接触于膜过滤器的废水的压力相关。与膜过滤器接触的废水的压力于是与TMP和通量相关。这样，AnMBR系统能够利用生物产生的生物气体来产生或增强膜过滤驱动力(TMP)。产生TMP可能使用常规的膜生物反应器所需的能量的10%至20%。