[发明专利]用于过滤和滤饼层形成的方法和系统

说明书

发明领域

本发明涉及过滤进料的方法和使用所述过滤方法的废水处理系统。所述方法利用用于过滤的滤饼，该滤饼由包含在与所述待过滤的进料具有不同组成的液体中的成分形成。本发明尤其涉及用于过滤包含不同尺寸的固体颗粒的液体的方法，其利用至少部分且优选仅由包含在所述包含不同尺寸的固体颗粒的液体中的颗粒形成的滤饼。所述滤饼的颗粒沉积在滤饼支撑物上并且所述方法包括将包含不同尺寸的固体颗粒的液体分成两部分：一部分包含一定尺寸以上的固体颗粒，一部分包含较小的颗粒，并且通过所述滤饼过滤包含较小颗粒的部分。根据本发明的优选的方面，有待过滤的所述进料为活性污泥浮层并且所述滤饼由活性污泥混合料液的絮体形成。

背景技术和本发明的目标

众所周知，在例如膜生物反应器（MBR）中进行的废水处理工艺中的过滤器受到导致通过所述过滤器的流动受限甚至没有流动的积垢和堵塞的缺点的困扰。过滤通常由包含具有非常高生产成本的膜并同时具有相当脆弱的过滤器设计的微滤或超滤提供。所述高生产成本明确要求所述膜的再生，其由反向冲洗、化学或酶清洗提供。

最新进展（见例如“与用于城市废水处理的生物反应器结合的自形成动态膜的特性（Characteristics of a Self-Forming Dynamic Membrane Coupled with a Bioreactor for Municipal Waste water Treatment）”,Environ.Sci.Technol.2002,36,5245-5251）表明粗制网状物上的生物质层改善了固液分离。在所建议的方法中，所述生物质层的厚度在过滤期间不断增长。为了控制增长，使用底部曝气不断地消散来自表面和所述生物质层的一些固体并保持所述厚度几乎不变。在所述膜上的积垢层的厚度取决于许多因素：粗泡曝气速率、过滤器模块的几何形状、污泥性能等，因此选择最佳条件是很难的；事实上，所述饼层，或者通常所述生物质层，几乎是自发形成的，因此其抑制能力(rejection capabilities)在很大程度上是不明确的。同样，膜粗泡曝气为MBR的操作成本的最大来源之一，并且膜需要化学清洗，其既昂贵又复杂。

在JP2004167393中公开了这样的废水处理系统的例子，其公开了其中通过使用安置在过滤器元件下方的扩散器使过滤器表面暴露于气泡以保持所述过滤器元件清洁的系统。

因此，在废水处理工艺中实现生物质截留的改进的方式将是有利的，尤其是更加有效的和/或可靠的过滤将是有利的。

本发明的进一步的目标是提供现有技术的替代技术。特别地，提供用压缩的生物质实现膜质量过滤的新方法解决上文提到的现有技术的问题的装置、系统和方法被视为本发明的目标。

发明内容

因此，上文所描述的目标和其它的几个目标预期通过本发明的不同方面获得，其第一个方面涉及用于过滤包含不同尺寸的固体颗粒的液体的方法。所述方法利用至少部分且优选仅由包含在包含不同尺寸的固体颗粒的液体中的颗粒形成的滤饼，并且这些固体颗粒沉积在作为多孔层的多孔构件的滤饼支撑物上形成所述滤饼。所述滤饼和支撑物允许液体流过所述滤饼以提供滤液，并且所述方法包括

-将包含不同尺寸的固体颗粒的所述液体分为两部分：包含一定尺寸以上的固体颗粒的一个部分，包含较小的颗粒的一个部分，并且

-提供包括较小颗粒的部分以朝向并通过滤饼支撑物（4）的方向朝向并通过所述滤饼（18）的流动，从而提供包含较小固体颗粒的部分的过滤。

在本上下文中，许多术语以对本领域技术人员而言常规的方式使用。但是，这些术语中的一些解释如下：

不同尺寸的固体颗粒优选用于意指尺寸从约1微米（单个细菌细胞）到1毫米以上（活性污泥絮体的聚合物，大的无机颗粒）的活性污泥混合料液的颗粒。所述“尺寸”通常以对颗粒尺寸的定义而言常规的方式使用，比如例如以传统方式如基于体积的颗粒尺寸表示的直径，其等于与所给出的颗粒体积相同的球体的直径。“颗粒”优选用于包括活性污泥絮体和其聚集物以及存在于流体中的其它固体成分。固体优选用于意指不是液体或气体的物质。

多孔优选用于意指如果应用压力差的话，允许流体通过的材料性能。

上文一定尺寸优选用于意指其沉降明显快于活性污泥浮层中的小颗粒的活性污泥混合料液中的较大颗粒。然而“一定尺寸”的限定通常并优选通过如分离技术来定义，在例如沉降和非沉降颗粒之间产生区别的地方，可预选所述限定。典型的用于所述限定的值可为10微米。