[发明专利]活性炭在膜生物反应器中的使用

说明书

具有包括支撑结构的膜生物反应器(MBR)。供给单元将吸附剂如粉末活性炭(PAC)给料到MBR。将PAC在混合液中的浓度保持为200mg/L或更高。混合液连同吸附剂颗粒以至少两倍于进料流速的流速在MBR内再循环。提供空气气泡以冲洗膜，包括在至少部分渗透步骤期间。吸附剂颗粒存在于混合液中并与膜接触。可将生物增殖产品固定在PAC或其它载体上并随后加入到MBR或其它生物反应器中。

领域

本说明书涉及废水处理和膜(membrane)生物反应器。

背景

以下讨论不是认可下述信息为本领域技术人员中的常识。

已结合浸入式膜将粉末活性炭(PAC)用于饮用水处理。例如，在加拿大安达略的Sioux Lookout饮用水工厂，将PAC和凝结剂与进料水混合。将进料水在絮凝室中搅拌以在进料水中产生絮状物。随后通过浸入式膜过滤进料水。水过滤系统中PAC投料率为约25-50mg/L。

在膜系统中使用PAC的关注点包括对膜不可逆的结垢和磨损。不可逆结垢的机理并不完全已知。Isabel Londono的论文Assessment of Causes of Irreversible Foulingin Powdered Activated Carbon/ Ultrafiltration Membrane (PAC/UF) Systems(评估粉末活性炭/超滤膜(PAC/UF)系统中不可逆结垢的原因)(The University of BritishColumbia，2011)提出，结垢可能是PAC在有待通过膜吸附的水中引起其它污染物的结果。PAC的磨损度由其金值(GN)表达。用于膜水过滤的PAC选择指南推荐使用具有低GN的PAC品牌，所述低GN意味着它们的磨损度较低。

膜生物反应器(MBR)也使用浸入式膜，但运行条件与用于水过滤不同。例如，MBR中的混合液的固体含量远高于在饮用水中，且没有絮凝步骤。作为结果，浸入式膜在MBR中受到更剧烈的空气冲洗。所需的活性炭浓度也高得多，例如200mg/L或更多。因此，PAC结垢或磨损膜的可能性在MBR中比用于水过滤高得多。

国际公布号WO2009/085252—Suspended Media Granular Activated CarbonMembrane Biological Reactor System and Process(悬浮介质粒状活性炭膜生物反应器系统和方法)报道，在MBR中尝试使用粉末活性炭导致对膜显著的磨损和不可逆的结垢。发明人(William G. Conner, Oily Wastewater Reuse Technologies, 2011)的演示文稿报道，磨损引起膜预期寿命最多40%的减少。类似的，美国公布20120255903指出，尝试将PAC加入到MBR会提高污泥浓度、孔隙堵塞和膜磨损。

为了避免磨损，WO2009/085252描述了MBR，在所述MBR中使用了更大的粒状活性炭(GAC)颗粒。GAC颗粒的大小使其在混合液进入膜运行系统前可从混合液筛去。按此方式，避免了颗粒与膜接触。

简介

本说明书描述了膜生物反应器(MBR)。MBR具有带有支撑结构的膜。所述膜可为例如孔径小于0.1微米的浸吸驱动的中空纤维膜。供给单元将吸附剂颗粒，例如粉末活性炭(PAC)，给料到MBR。MBR设置为使得颗粒直接接触膜。

在本说明书描述的方法中，将吸附剂如PAC给料到MBR。吸附剂在混合液中的浓度保持为200mg/L 或更高。混合液以至少两倍于进料流速(2Q)的流速在MBR中再循环通过。通过包含支撑结构的浸入式膜取出渗透物。膜在过滤循环中运行，所述过滤循环具有通过抽吸取出渗透物的步骤和回洗或驰豫的步骤。提供空气气泡以冲洗膜，包括在至少部分渗透步骤期间。吸附剂颗粒存在于混合液中并与膜接触。