申请日 20180627
公开（公告）日 20210129
IPC分类号 C02F3/00; C02F3/10; C02F3/12; C02F3/20; C02F3/30; C02F101/16
摘要
本文描述了一种混合膜曝气生物膜反应器(MABR)和活性污泥(AS)系统和方法。AS系统的至少一部分包括需氧混合液，例如在包括膜曝气生物膜模块的槽或区下游的需氧槽或区中。考虑到系统或需氧混合液的氨加载速率，例如根据昼夜循环，调节到膜曝气生物膜的空气流量。例如，在低氨载量期间，到膜支撑生物膜的空气流量可以低于平均或初始空气流量。在同一时间期间，到需氧混合液的空气流量可以保持基本恒定。任选地，在高氨载量期间，可以对膜曝气生物膜模块周围的混合液进行曝气。
权利要求书
1.用于在混合膜曝气生物膜反应器-活性污泥系统中处理废水的方法，所述方法包括以下步骤：
用膜曝气生物膜和需氧混合液处理废水；和
通过气体传递膜对所述生物膜提供氧气供应，并且对所述需氧混合液提供氧气供应，
其中根据所述系统或所述需氧混合液的氨载量调节对所述膜曝气生物膜的氧气供应。
2.根据权利要求1所述的方法，其中根据所述方法的氨载量，相对于对所述需氧混合液的氧气供应，优先调节对所述膜曝气生物膜的氧气供应。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在调节对所述膜曝气生物膜的氧气供应的时间段内，对所述需氧混合液的氧气供应基本上恒定。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述需氧混合液位于所述生物膜的下游。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中每周至少一次，或每天至少一次调节对所述膜曝气生物膜的氧气供应。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述调节包括相对于平均值或初始值，将对所述膜曝气生物膜的氧气供应降低50% -100%。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，包括根据氨载量的增加，向包括气体传递膜的区或槽中的混合液供应氧气。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，根据预定的时间表调节对所述膜曝气生物膜的氧气供应。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，根据感测值调节对所述膜曝气生物膜的氧气供应。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述感测值是氨浓度或加载速率。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中所述调节包括每天降低对所述膜曝气生物膜的氧气供应2-8小时。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其中所述调节包括在城市污水处理厂中在夜间提供松弛期。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中在系统的氨载量低于平均值的时间段期间，到膜曝气生物膜模块的空气流量低于平均空气流量，并且在系统的氨载量高于平均值的时间段期间，到膜曝气生物膜模块的空气流量高于平均空气流量。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的方法，其中所述系统包括氨、总凯氏氮(TKN)或替代物传感器，或膜曝气生物膜模块排气传感器。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的方法，其中所述系统包括氨传感器，其中所述氨传感器可位于例如所述系统的进料通道中、所述膜曝气生物膜周围的槽或区中、或所述需氧混合液中。
说明书
采用悬浮生长和膜曝气生物膜的废水处理
技术领域
本说明书涉及废水处理和膜曝气生物膜反应器。
背景技术
膜曝气生物膜模块可以安装在废水处理系统的一个或多个处理槽中以形成膜曝气生物膜反应器(MABR)。附着的生物膜在模块上形成，并通过模块的气体传递膜接收氧气。当系统还包括具有通过活性污泥(AS)方法产生的悬浮生物质的混合液时，产生混合MABR/AS系统。在MABR/AS系统中，氧化(即氨氧化，例如硝化)可以在膜曝气生物膜中和在混合液的悬浮生物质中发生。该混合系统通常比提供类似氧化量的常规AS系统更紧凑。增加膜曝气生物膜模块因此可以增加现有AS污泥系统的氧化能力，或者可以促进在现有AS系统中进行另外的过程，例如反硝化或生物除磷。
美国公开号2016/0009578A1，Membrane Assembly for Supporting a Biofilm，描述了一种用于支撑生物膜的绳。该绳具有多根纱线，包括至少一种具有中空纤维气体传递膜的纱线。模块具有封装在至少一个集管（header）中的多根绳。反应器具有浸入待处理的水的槽中的模块。空气被供应到模块并且行进通过气体传递膜的内腔。形成膜曝气生物膜，其附着到绳的外侧并且接收通过气体传递膜的氧气。
美国公开号2017/0088449A1，Wastewater Treatment with Primary Treatmentand MBR or MABR-IFAS Reactors，描述了用于处理废水的各种方法。包括气体传递膜的支撑结构浸入水中，并且通过所述膜向附着的膜曝气生物膜供应氧气。在一个实例中，将模块添加到活性污泥反应器中的处理槽。所述模块支撑硝化生物膜，所述硝化生物膜浸在所述槽中的缺氧悬浮生物质中。
国际公开号WO2016/209235A1，Floating Apparatus for Membrane BiofilmReactor and Process for Water Treatment，描述了具有多个气体传递膜的模块。该模块漂浮在水中，其中浸没在水中的膜支撑膜曝气生物膜。该模块可以被添加到常规活性污泥反应器中的处理槽。
引言
以下内容旨在向读者介绍本发明，而不限制或限定任何要求保护的发明。
在混合MABR/AS系统中，需氧混合液可以在混合液被送至二次分离装置之前，例如通过氧化残留在混合液中的氨（尽管在膜曝气生物膜和任何其它过程中氧化）净化（polish）废水。然而，在膜曝气生物膜中去除的氨不支持需氧混合液中氨氧化细菌(AOB)的生长。结果，在相同总氨去除的情况下，MABR/AS方法的需氧混合液中AOB浓度可以低于常规AS方法中的AOB浓度。在其它操作参数保持恒定的情况下，当系统的氨载量降低时，需氧混合液中AOB的浓度也可以降低，并且可用于净化废水的AOB的总数有时可以非常低。例如，城市污水处理厂中的AOB的总数可能在夜间降低。如果系统的氨载量快速增加，例如在早晨，而AOB的总数非常低，则氨可能以超过系统的氨排放限值的量穿透进入系统流出物。
在本文所述的处理废水的方法中，在混合MABR/AS系统中用膜曝气生物膜和需氧混合液处理废水。将氧气供应到生物膜和需氧混合液中。根据系统或需氧混合液的氨载量调节对膜曝气生物膜的氧气供应，任选地优选相对于对需氧混合液的氧气供应的任何调节。例如，在调节对膜曝气生物膜的氧气供应的时间段期间，对需氧混合液的氧气供应可以基本上恒定。
在一些实例中，所述调节包括当系统或需氧混合液的氨载量降低时，降低对膜曝气生物膜的氧气供应。任选地，降低对膜曝气生物膜的氧气供应可以包括在一段时间内消除对膜曝气生物膜的氧气供应。对膜曝气生物膜的氧气供应可以任选地每周降低至少一次，或每天降低至少一次，例如在城市污水处理厂中在晚上。当对氨氧化的需求低时，降低对膜曝气生物膜的氧气供应支持在这些时间期间需氧混合液中的AOB的生长。当对氨氧化的需求增加时，在需氧混合液中有AOB物质群体，并且对膜曝气生物膜的氧气供应也可以返回到初始水平。
如果对膜曝气生物膜的氧气供应降低太长时间，则膜曝气生物膜中AOB的总数也可能下降。然而，与需氧活性污泥中的悬浮生长相比，膜曝气生物膜更稳健，并且具有更长的固体停留时间(SRT)。因此，通过在低氨载量期间降低对膜曝气生物膜的氧气供应，提高了混合系统作为整体对氨载量增加的响应能力。
在一些实例中，在高氨载量期间，可以增加对膜曝气生物膜的氧气供应。任选地，增加的氧气供应可以通过打开生物膜外部的曝气器以在膜曝气生物膜周围的通常缺氧或厌氧的活性污泥中提供需氧条件来实现。这除了使周围的混合液能够硝化之外，还使生物膜的外部部分也变成需氧的。该过程可以帮助防止系统流出物氨浓度的增加，尽管它还可以例如通过抑制反硝化暂时增加工厂流出物的硝酸盐或总氮浓度。然而，由于过量的氨可能对接收系统流出物的河流或湖泊立即有害，而氮是只有在长时间段内才造成损害的营养物，因此可优选避免流出物氨浓度的暂时峰值，只要在较长时间例如一周或一个月内的平均流出物氮浓度是可接受的。此外，在低氨载量期间，通过降低对膜曝气生物膜的氧气供应，可以增加平均流出物氮浓度。
发明人 （D·C·豪韦林;J·D·爱尔兰;D·J·汤普森;J·G·彼得斯;）
