申请日2015.03.11
公开(公告)日2017.08.04
IPC分类号C02F3/20
摘要
废水通过经由微筛的水的初级处理来处理，以产生初级流出物和初级污泥。存在经由膜生物反应器(MBR)或集成固定膜活性污泥(IFAS)反应器的初级流出物的二级处理，以产生二级流出物和废活化污泥。微筛可具有250微米或更小(例如，大约150微米)的开口。在操作中，气体转移膜浸没在水中。加压空气流动到气体转移膜中。排出气体从气体转移膜取出，并且用于从浸没在水中的曝气器产生气泡。
摘要附图
权利要求书
1.一种过程，其包括以下步骤：
a)将气体转移膜浸没在水中;
b)使加压空气流动到所述气体转移膜中;
c)从所述气体转移膜取出排出气体;以及
d)由浸没在所述水中的曝气器产生包括所述排出气体的气泡，
其中所述排出气体具有大于所述曝气器上方的水的静压头的压力。
2.根据权利要求1所述的过程，其特征在于，所述排出气体供应至所述曝气器，而不增大所述排出气体的压力。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的过程，其特征在于，所述过程还包括将生物膜支承在所述气体转移膜上，并且将氧转移至所述生物膜。
4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的过程，其特征在于，所述过程还包括在所述水中提供悬浮生物质的步骤。
5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的过程，其特征在于，所述水为缺氧或有氧的。
6.一种喷洒浸没的膜支承的生物膜的过程，其中所述生物膜每200秒内0.5到20秒被喷洒至少一次，或每20秒内0.5到3秒被喷洒至少一次。
7.一种设备，其包括：
第一集管，
第二集管，
在所述集管之间延伸的多个气体转移膜，
至所述第一集管的气体入口，
来自所述第二集管的气体出口，以及
曝气器，其连接于所述气体出口并且位于所述气体转移膜之间或下方。
8.一种气体转移膜，其包括，
一条或更多条沿纵向延伸的纱线，
围绕所述纱线沿径向间隔的多个沿纵向延伸的气体转移膜，
以螺旋围绕所述气体转移膜缠绕的一条或更多条纱线。
9.一种用于处理水的过程，其包括以下步骤：
a)提供经由微筛的所述水的初级处理来产生初级流出物和初级污泥;
b)提供经由具有悬浮生物质、膜悬浮生物质或两者的过程的所述初级流出物的二级处理，以产生二级流出物和废物污泥;以及
c)以所述微筛处理所述活化污泥的一部分。
10.根据权利要求9所述的过程，其特征在于，步骤b)包括以悬浮生物质的处理。
11.根据权利要求10所述的过程，其特征在于，所述悬浮生物质包括有氧微生物，或者悬浮在保持在有氧状态下的水中。
12.根据权利要求9至权利要求11中任一项所述的过程，其特征在于，所述微筛包括旋转带。
13.根据权利要求9至权利要求12中任一项所述的过程，其特征在于，返回活化污泥再循环至所述二级处理步骤。
14.根据权利要求9至权利要求13中任一项所述的过程，其特征在于，所述过程还包括以厌氧消化器处理增稠的初级污泥的步骤。
15.根据权利要求9至权利要求14中任一项所述的过程，其特征在于，所述微筛具有250微米或更小的开口。
16.根据权利要求9至权利要求15中任一项所述的过程，其特征在于，初级处理除去所述水的化学氧需求的小于40%。
17.根据权利要求9至权利要求16中任一项所述的过程，其特征在于，初级污泥和废活化污泥以厌氧消化器处理。
18.根据权利要求9至权利要求17中任一项所述的过程，其特征在于，二级处理经由膜生物反应器(MBR)提供。
19.根据权利要求18所述的过程，其特征在于，二级处理经由不具有细筛的MBR提供。
20.根据权利要求9至权利要求17中任一项所述的过程，其特征在于，二级处理经由集成的固定膜活化污泥(IFAS)反应器提供。
21.根据权利要求9至权利要求17中任一项所述的过程，其特征在于，二级处理包括以膜曝气生物膜的处理。
22.根据权利要求21所述的过程，其特征在于，所述膜曝气生物膜浸没在所述悬浮生物质中。
23.根据权利要求21或权利要求22所述的过程，其特征在于，所述膜曝气生物膜支承在线绳上，所述线绳进一步包括增强丝。
24.根据权利要求21至权利要求23中任一项所述的过程，其特征在于，所述过程包括在不具有硝酸盐再循环的情况下操作MABR。
25.根据权利要求21至权利要求24中任一项所述的过程，其特征在于，所述过程包括以10天或更短的固体保持时间操作MABR反应器。
26.根据权利要求21至权利要求25中任一项所述的过程，其特征在于，包含所述膜曝气生物膜的水被间断地喷洒。
27.一种用于处理水的过程，其包括以下步骤：
a)提供经由微筛的所述水的初级处理来产生初级流出物和初级污泥;
b)提供经由膜生物反应器(MBR)的所述初级流出物的二级处理来产生二级流出物和活化污泥。
28.根据权利要求27所述的过程，其特征在于，所述微筛包括旋转带。
29.根据权利要求27或权利要求28所述的过程，其特征在于，废活化污泥再循环至所述微筛的上游侧。
30.根据权利要求27至权利要求29中任一项所述的过程，其特征在于，返回活化污泥再循环至所述MBR的头部。
31.根据权利要求27至权利要求30中任一项所述的过程，其特征在于，所述过程还包括使所述初级污泥增稠和以厌氧消化器处理所述增稠的初级污泥的步骤。
32.根据权利要求27至权利要求31中任一项所述的过程，其特征在于，二级处理经由不具有细筛的MBR提供。
33.根据权利要求27至权利要求32中任一项所述的过程，其特征在于，所述微筛具有250微米或更小的开口。
34.一种用于处理水的过程，其包括以下步骤：
a)提供经由微筛的所述水的初级处理来产生初级流出物和初级污泥;
b)提供经由集成固定膜活化污泥(IFAS)反应器的所述初级流出物的二级处理来产生二级流出物和废活化污泥。
35.根据权利要求34中任一项所述的过程，其特征在于，所述IFAS反应器的固定膜支承在气体可渗透膜上。
36.根据权利要求35所述的过程，其特征在于，所述气体可渗透膜为还包括增强丝的线绳的部分。
37.根据权利要求34至权利要求36中任一项所述的过程，其特征在于，所述IFAS反应器在不具有硝酸盐再循环的情况下操作。
38.根据权利要求34至权利要求37中任一项所述的过程，其特征在于，所述IFAS反应器以10天或更短的固体保持时间操作。
39.根据权利要求34至权利要求38中任一项所述的过程，其特征在于，所述微筛包括旋转带。
40.根据权利要求34至权利要求39中任一项所述的过程，其特征在于，初级处理除去所述水的化学氧需求的小于40%。
41.根据权利要求34至权利要求40中任一项所述的过程，其特征在于，废活化污泥再循环至所述微筛的上游侧。
42.根据权利要求34至权利要求41中任一项所述的过程，其特征在于，初级污泥和废活化污泥以厌氧消化器处理。
43.根据权利要求34至权利要求42中任一项所述的过程，其特征在于，所述初级污泥和废活化污泥两者由所述微筛至少部分地增稠。
44.根据权利要求34至权利要求43中任一项所述的过程，其特征在于，所述微筛具有250微米或更小的开口。
45. 一种用于改造具有有氧池的活化污泥设备的过程，其包括以下步骤：
a)将MABR单元添加至所述有氧池;以及
b)将所述有氧池操作为缺氧池。
46. MABR提供三级硝化的用途。
说明书
具有初级处理和MBR或MABR-IFAS反应器的废水处理
相关申请
本申请请求享有2014年3月21日提交的美国临时申请61/968,752;2014年11月20日提交的美国临时申请62/082,398;以及2014年3月20日提交的美国WIPO(PCT)申请US2014/031321的权益。美国临时申请61/968,752、美国临时申请62/082,398和PCT申请US2014/031321通过引用并入。
技术领域
本说明书涉及废水处理，利用微筛、膜生物反应器和膜生物膜反应器的初级处理。
背景技术
常规活性污泥废水处理系统具有初级净化器，其后接一个或更多个池，其中混合液保持在有氧、缺氧或厌氧状态下。离开这些池的混合液在第二净化器中分离来产生流出物和活化污泥。活化污泥中的一些返回至处理池。在一些设备中，活化污泥的其余部分增稠，并且接着与来自初级净化器的污泥一起发送至厌氧消化器。在一些情况中，第二净化器以膜分离单元替换，以产生膜生物反应器(MBR)。
美国公开2013/0134089 A1描述了一种废水处理过程，其使用增强的初级处理来从未经处理的废水除去悬浮固体。初级污泥以发酵器处理。初级流出物通过生物营养物去除来处理，以产生处理的流出物和废活化污泥(WAS)。WAS以厌氧消化器处理，该厌氧消化器还处理来自发酵器的污泥。
在膜生物膜反应器(MBfR)中，膜用于支承生物膜和将气体运输至生物膜。膜曝气生物膜反应器(MABR)为其中使用含氧气体的MBfR的子集。美国专利号7, 169,295描述了一种膜支承的生物膜膜反应器，其具有模块，该模块具有用于丝束中或形成为织物的细中空纤维膜。
发明内容
本说明书描述了一种废水处理过程，其中初级处理由微筛，优选旋转带筛(RBS)提供。二级处理可使用悬浮生物质、膜支承生物质或两者来提供。在优选过程中，包括之前悬浮的生物质或之前的膜支承生物质或两者的废污泥的至少一部分通过微筛处理。
在例如总悬浮固体(TSS)或化学氧需求(COD)去除方面，RBS可具有等于或好于初级净化器的性能。然而，RBS可仅占据例如常规初级净化器的占地面积的1/10。RBS可提供有机物从生物处理的转换，在实例中，导致在相比于常规膜生物反应器(MBR)时，较小的生物反应器(-38%)和较低氧要求(-25%)。此外，RBS技术提供了用于污泥处理的选择：初级固体可在单元内脱水，例如至20%到30%TSS，或者废污泥可与初级污泥一起共同增稠，例如至>10%TSS。
RBS单元在一年内以城市废水评估。三个不同的带开口尺寸(750、350和154μm)分别具有49%、66%和72%的TSS的中去除;COD去除分别为16%、30%和39%。
在一些实例中，RBS或另一微筛用于提供用于MBR的初级处理。在一些情况中，RBS与MBR一起的使用提出了优于初级净化器的益处，例如，以下中的一个或更多个：i)较小设备占地面积，ii)细筛的消除，iii)剩余固体的体积减小，以及iv)过滤膜的更好保护。
在一些实例中，RBS或另一微筛与膜曝气生物膜反应器(MABR)一起使用。在MABR中，气体转移膜用于支承固定生物膜并且使其曝气。在示例性过程中，气体转移膜支承初级曝气生物膜，可选利用缺氧层。附加的缺氧微生物提供在具有气体转移膜的池中，但这些附加的微生物并未支承在膜上。
在一些实例中，RBS(或另一微筛)或MABR，优选两者与低能量或中能量工艺流程一起使用用于城市废水处理。示例性工艺流程基于混合悬浮生长和膜曝气生物膜反应器(MABR)过程。该工艺流程可在一些情形下实现中能量(可能甚至更好，中电力)，同时使用硝化-反硝化代谢途径来除去氮，并且与由常规净化或膜过滤的固液分离相容。新工艺流程与常规活化污泥(CAS)工艺流程比较，包括利用厌氧消化和组合的热和功率产生的完全废水和污泥处理。在该实例中，新工艺流程相比于CAS工艺流程具有低30%的电力消耗和高18%的能量产生，并且总体上是中电力的。
本说明书还描述了一种气体转移膜，其可选可用于如上文所述的MABR中。气体转移膜基于"线绳"，其由多个氧扩散中空纤维和增强丝构成，并且支持生物膜的发展。在实例中，线绳由大体上纵向增强的丝构成，其可选为编织的，由沿径向间隔沿纵向延伸的气体转移膜包绕，由一层或更多层螺旋缠绕的增强丝包绕。
如上文所述的示例性新膜的性能在清洁水再曝气测试中评估，在使用合成进料溶液的250天硝化测试中评估，并且处理初级流出物。在高氨加载状态下，氧通量达到90-100gO2/d/km线绳(≈20gO2/d/m2生物膜)，而硝化速率超过16g NH4-N/d/km线绳(≈3.5g O2/d/m2生物膜)。过程在2.5小时的水力保持时间下实现99%的氨去除。
MABR可选使用布置在模块和盒中的中空纤维膜，该中空纤维膜以类似于用于MBR(例如，由GE Water & Process Technologies的ZeeWeed™ 500产品)的浸没式中空纤维过滤膜的方式配置。环境空气沿中空纤维的内腔供给，并且氧转移至在膜的外表面上生长的生物膜，而不形成气泡。在60%的氧转移效率下，MABR可使用空气作为进料实现大于6kgO2/kWh的曝气效率。MABR可用于有氧生物处理过程中，其在一些状态下，消耗为细气泡曝气四分之一的能量。
本说明书还描述了其中气体转移膜浸没在水中的过程。加压空气流动到气体转移膜中。排出气体从气体转移膜取出，并且用于从浸没在水中的曝气器单独地或与添加的环境空气一起产生气泡。排出气体具有大于曝气器上方的静水头的压力。生物膜可支承在气体转移膜上，并且氧通过气体转移膜转移至生物膜。悬浮生物质也可提供在水中。
本说明书还描述了一种用于处理水的过程和设备，其具有经由微筛的水的初级处理来产生初级流出物和初级污泥。存在经由膜生物反应器(MBR)或集成固定膜活性污泥(IFAS)反应器的初级流出物的二级处理，以产生二级流出物和废活化污泥。微筛可具有250微米或更小(例如，大约150微米)的开口。开口尺寸可由制造者指定的标称尺寸、矩形或正方形开口的长度和宽度中的较大者，或其它形状的开口的等同区域的圆的直径中的一个或更多个确定。
废污泥可与初级污泥一起共同增稠，可选通过微筛，并且发送至厌氧消化器。在MBR的情况中，不需要细筛。在IFAS的情况中，固定膜可支承在气体可渗透膜上。IFAS反应器可在不具有硝酸盐再循环的情况下且在10天或更短的固体保持时间下操作。
