本發明專利技術在廢水處理過程的主線上增加了一種改良的相分離器，利用膜過濾系統來提高生化需氧量（BOD）和營養物質去除。此外，本文描述的處理方法和系統可以用于高流通的膜過濾系統以滿足二級和三級處理的要求。使用相分離和膜過濾技術得到可以在低流量中循環的集中返回的固體，能夠減少設備的體積和用于處理所需要的物理空間，同時能夠在不降低廢水處理效率的基礎上節省能耗。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】專利技術的領域本文所描述的專利技術能夠普遍應用于廢水處理系統，此處的廢水處理系統采用生物學過程作為廢水處理的一個步驟，同時在過濾的步驟中采用了一級或者多級膜。更具體地，本專利技術將直接改進廢水處理方法，通過使用相分離、膜過濾和再循環的控制，以提高膜過濾器操作的效率，并且能夠促進活性污泥中有機物、氮和磷的去除，還能夠在厭氧廢水處理過程中提高對固體的管理。本專利技術的背景自20世紀70年代初聯邦地表水排放標準問世以來，廢水處理技術已經逐步發展，以滿足不斷擴大的環境廢物種類和總量。目前已知的活性污泥處理的常規應用程序是有效去除有機碳,用生化需氧量(BOD)來表示，以及從各種商業、工業和市政廢水中澄清水質并去除總懸浮固體(TSS )。此外，本領域中已知含有混合液懸浮固體(MLSS )的廢水選擇性經過有氧(Ae)、厭氧(An)和缺氧(Ax)條件處理，即通過不同地處理途徑有效地去除廢水中的氮和磷(通常稱作為營養物去除)。在大多數情況下，降低BOD，TSS，氮和磷濃度以達到國家污染物排放消除系統(NPDES)所預設的水平，依據“清潔水法”的規定，允許有權限的廢水處理廠的運營商將處理過的達標的廢水排放入當地地表水，如河流或湖泊。然而，許多廢水處理廠的運營商發現，將收集的廢水資源排放入地表水并不是對廢水回收資源的最好的利用。根據不同的經濟、政治或環境的因素，有必要在廢水處理工業程序中增加額外的處理技術以改進傳統的廢水處理方法。事實上，一些州和聯邦的監管機構已經開發出更多和更嚴格的廢水處理標準，如果能夠實現，將使得處理后的廢水得到更加有益的利用，如重復使用(例如 ，作為灌溉水或冷卻水)和預處理用于回灌(例如,地下水含水層補給)。雖然最初是在飲用水處理中開發出來的，本領域已知采用膜技術經過各種微濾、超濾和納濾技術處理廢水，以徹底清除懸浮固體和顯著減少某些病原體、膠體有機化合物以及其他的有機和無機的不溶性化合物。然而，這種細微顆粒去除技術的收益需要大量的相關成本。由于膜技術的資金成本和能源需求，膜過濾器陣列在廢水處理流程中的最佳安裝位置是位于初級和二級固體清除步驟的下游。以往，理想的是進入膜過濾器陣列的流體是低濁度(5NTU或以下)和低的懸浮固體濃度(5毫克/升或更低)，并且濁度和懸浮固體濃度隨時間的變化不大。這種安排降低了膜過濾處理步驟的能耗，減少了所需要的過濾膜的面積，同時延長了清洗膜的周期和膜系統的使用周期。此應用的一個例子是Aqua-AerobicSystem公司中的AquaMB Process 。AquaMB Process .采用生物處理、二次沉淀和布介質過濾相結合的方法來減少必須通過膜過濾系統去除的廢水中的固體物質。然而，這樣的多重屏障的應用需要足夠的物理空間，可能無法應用于許多空間緊湊的廢水處理廠。因此，本領域有必要進一步發展在緊湊空間中具有較低資金成本的膜過濾程序，在增加廢水處理量的同時能夠滿足現有的和未來潛在的廢水處理標準。值得注意的是，現有的正在使用的用于廢水處理的致密膜過濾系統，如Aqua-Aerobic System公司的Aqua-Aerobic MBR技術。在這類系統中，進入膜過濾器陣列的流體中的固體濃度與初級處理生物反應器中的固體濃度相同，并大大高于膜過濾系統所適應的最佳的混合液懸浮固體(MLSS)的濃度。因此，對于任何給定的具有流體速率為1Q，至少4Q (通常是4Q-7Q)的膜生物反應器(MBR)系統，可以用來從膜系統回收至生物反應器。這個處理程序的結果是高的系統能量需求、低的膜通量(滲透物通過膜的速率)、高的膜維護成本和增加的更換膜組件間隔。因此，本領域需要一種膜過濾程序，其同時滿足緊湊的空間需求，具有高的膜通量和低的能耗和維護需求。美國專利號為5924108 (楊)公開了一種多相分離器,能夠應用在生物廢水處理系統中，用來集中回收固體以加快和提高廢水中營養物質的去除。在楊的參考文獻中所描述，相分離器設置在來自生物反應器導管的固體回收流上，而不是放置在主處理路徑上。相分離器通常用來處理進口的MLSS濃度為4000-6000毫克/升，停留時間較短的廢水，從生物量中分離上清液(后期再行處理)，以提高氮和磷的去除效率。經過這些處理得到的上清含有的總懸浮固體(TSS)濃度通常為20-50毫克/升。然而，這是本文描述的專利技術的一個特征和優點，經過改良的相分離器能夠使得MLSS濃度滿足進入膜過濾系統的要求，并降低膜的再循環率。正如本文進一步討論的改良的相分離器，是將傳統相分離器與其混合元件解耦而得到的，可以充當額外的MLSS控制裝置。在處理的主路徑中使用此改良的相分離器，通過代替固體凈化設備和配備小體積分離器的介質過濾器以更低的成本節省了多重屏障系統所占用的空間。另外，通過減少或扣除相分離器的一個常規的營養物去除功能，可以大幅度增加廢水直通流量，使得系統能夠應用于在較高水力負荷的情況。相分離器保留其固體分離功能，同時降低了進入膜過濾系統的MLSS的濃度。通過補充管道，此改良相分離器的固體回收線路根據需要可以被導向至一個或者多個的厭氧反應器、需氧反應器或者缺氧反應器中，以提高去除營養物的能力。相分離器上游的廢水也可以被選擇性地或者組合地導入至厭氧，需氧和缺氧反應器中，在進入相分離器之前，使得廢水中的營養物可以得到有效地去除。隨著這些新的改進，相分離器能夠用來處理MLSS濃度，而此功能在之前未能實現。 為了節省更多的空 間，降低資金成本，以及，更重要的是，提高總氮的去除，已經發現耗氧和缺氧反應器可以被分段式放置于一個雙重用途的水池中，利用曝氣設備進行順序的控制。在循環的曝氣階段，條件有利于促進BOD的去除和硝化作用。在循環的缺氧階段，條件有利于促進脫硝化和BOD的去除。分段式水池基于時間循環或者基于設備控制循環(如通過DO探針)來達到一個一段時間內具有較低氧化氮平均值的流體。此外，本文所述的專利技術的優點是有效的，其中常規的序列批量式反應器(SBR)的過程在其上游使用改良的相分離器代替分段式水池。所列舉的優點可以來自于，在曝氣和缺氧條件下常規SBR運行順序填充、反應、排放階段；或者來自于，在水位沒有顯著變化或者閥門能夠支持批量處理的條件下操作改良的序列批量式反應器(MSBR)以運行填充、反應和排放的步驟。目前描述的專利技術克服了當前膜處理系統的限制。本文中詳細描述了本專利技術在這方面以及其他方面的優勢。專利技術概沭本專利技術保留了已知的膜生物反應器技術的優點，還提供了新的特征和優點。在一個主要方面是，本專利技術通過控制進入膜腔的流體的質量，提高了膜過濾器陣列的操作。另一方面，本專利技術在總體上減少了所需的再循環抽吸，從而提高膜系統的能量效率。在下文中，在本說明書所提及的處理反應器，腔室，容器以及類似詞匯，它會被理解為本領域已知的任何一種形式隔離位置的隔離器，在此隔離器進行處理步驟。此后，說明書所提及的通道，它會被理解為本領域已知的任何一種物理運輸工具(如管道、槽、溝、管、閘、隧道、堰箱等)，用來將廢水從一個位置傳送到另一個位置。在另一方面，本專利技術描述了對美國專利號5924108 (楊)中所述類型相分離器的改進和再利用。在本文所描述的專利技術的范圍內，一個從混合元件解耦得到的相分離器，能夠設計并用在處理主線上，位于初級生物處理反應器和膜過濾腔本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.07.14 US 12/804,1421.一種在以下廢水處理設備中應用的活性污泥廢水處理方法，所述廢水處理設備在處理主線上包括厭氧反應器，分段式曝氣反應器，改良的相分離器和膜反應器；所述方法包含以下步驟: 在所述的分段式曝氣反應器中，在開放狀態和關閉狀態之間以周期性時間間隔循環；從所述改良的相分離器排放第一廢水至所述的膜過濾器，所述第一廢水具有第一 MLSS濃度； 將來自所述改良的相分離器的第二廢水再循環至所述分段式曝氣反應器的液壓上游位置，所述第二廢水具有第二 MLSS濃度；以及 其中，所述第一 MLSS濃度低于或等于1000毫克/升，而所述第二 MLSS濃度大于或等于 10，000MLSSo2.根據權利要求1的所述方法，該方法進一步包括以下步驟: 從所述的膜反應器中排出濾液；以及 將來自所述膜反應器的滯留物再循環至所述分段式曝氣反應器的液壓上游位置； 其中所述滯留物的流速低于所述濾液的流速的兩倍。3.根據權利要求1的所述方法，該方法進一步包括用細小空氣氣泡沖洗所述膜反應器的膜的步驟。4.根據權利要求1的所述方法，該方法進一步包括用收集的來自所述厭氧反應器的氣體沖洗所述膜反應器膜的步驟。5.一種在以下廢水處理設備中應用的活性污泥廢水處理方法，所述廢水處理設備在處理主線上包括:多個序列批量式反應器，改良的相分離器和膜反應器；所述方法包含以下步驟: 從所述改良的相分離器排放第一廢水至所述的膜過濾器，所述第一廢水具有第一 MLSS濃度； 將來自所述改良的相分離器的第二廢水再循環至所述多個序列批量式反應器的液壓上游位置，所述第二廢水具有第二 MLSS濃度； 其中，所述第一 MLSS濃度低于或等于1000毫克/升；所述第二 MLSS濃度大于或等于10，000MLSS。6.根據權利要求5的所述方法，該方法進一步包括以下步驟: 從所述的膜反應器中排出濾液；以及 將來自所述膜反應器的滯留物再循環至所述多個序列批量式反應器的液壓上游位置； 其中所述滯留物的流速低于所述濾液的流速的兩倍。7.一種在以下廢水處理設備中應用的活性污泥廢水處理方法，所述廢水處理設備在處理主線上包括:多個缺氧反應器，需氧反應器通過液壓定位于第一個和最后一個所述缺氧反應器之間，以及改良的相分離器和膜反應器；所述方法包含以下步驟:從所述改良的相分離器排放第一廢水至所述的膜過濾器，所述第一廢水具有第一 MLSS濃度； 將來自所述改良的相分離器的第二廢水再循環至所述多個缺氧反應器的液壓上游位置，所述第二廢水具有第二 MLSS濃度； 其中，所述第一 ML...
【專利技術屬性】
技術研發人員：切斯特·Q·楊，特倫斯·K·里德，
申請(專利權)人：水合增氧系統公司，
類型：
國別省市：
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