[发明专利]用于处理废水的增强膜生物反应器方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年3月31日提交的印度申请No.919/DEL/2015以及于2015年7月13日提交的美国临时专利申请No.62/191,748的优先权。这两个申请均通过引用并入本文。

背景技术

发明领域

实施方案涉及通过加入聚合物介质以及膜组件来改进膜生物反应器方法。这可能减少膜污染，改善通量，并减少处理系统的总体占地面积和成本。

背景技术

膜生物反应器(“MBR”)技术是一个完善的废水处理方法。其被接受用于市政和工业废水处理。该技术具有许多优点，包括占地面积小，有机物去除率高，很好的一致出水质量。可以在该过程中使用不同类型的聚合物膜，如平膜、中空纤维和管状膜。膜是MBR过程的核心，膜的正确操作和维护以及生物过程对于长期的可持续性能至关重要。

传统的MBR方法在有循环过程和休息及反冲洗的特定时间下运行，提供了在持续通量和跨膜压力(“TMP”)方面最佳的结果。保持一致的通量需要每操作9-10分钟有一分钟的休息期。用渗透水进行膜的反冲洗和周期性化学清洁是必不可少的。在休息期间和反冲洗过程中，来自膜组件的渗透液产生停止一段时间。因此，在运行时间内，膜系统需要进行大型化以满足生产需要。同样在一个周期的9分钟的操作中，存在通量的下降。这个过程影响系统的总体生产率和效率。定期化学清洁的要求增加了操作成本，并且使用频繁的化学品进行清洁可能会降低膜寿命。

此外，当前的MBR受到通量的限制，需要以较低的通量运行，因为通量的增加，增加了膜表面的固体负荷，因此膜被污染并因此需要频繁的清洁。此外，在9-10分钟的运行期间，我们可能看到通量的下降，这在休息期间恢复，并且逐渐地当该过程继续时通量的恢复可能不总是发生，并且系统需要化学清洁，这导致生产率的损失。

现有的膜生物反应器系统存在与混合液悬浮固体(“MLSS”)的含量有关的局限性。通常，系统在MLSS值的某个范围内给出最佳结果。特别地由于污泥中丝状细菌数量的增加，处理低MLSS条件是相当困难的。丝状细菌具有差的过滤特性，立即使膜表面污染。简单的气泡冲击可能无法清洁膜表面，随着时间的推移，它会导致在膜表面上形成厚的固体层。在常规的膜生物反应器中，当操作停止时，污泥可能被洗掉，并且用于除去某些有机化合物的微生物可能被从系统中除去。这导致进一步的系统失常和降低生产率。

当MBR过程运行良好时，它具有如上所述的限制。还有一种称为移动床生物反应器(MBBR)的方法，用于提高活性污泥的性能。这个过程通过由介质提供的庞大表面积上的附着增长来实现。这降低了水力保留时间，从而降低了反应器体积。但是在这个过程中，不能达到通过MBR过程可以达到的水的质量，并且失常工况干扰稳态条件的机会是不能完全排除的。传统的MBBR使用塑料介质，如PVC或聚丙烯，其本质上是疏水性的，水或生物质不能透过介质。所以介质的影响主要是由介质提供的表面上发生的表面现象。

发明内容

提供更高效、更高性能的MBR方法将是有帮助的。在本文提出的实施方案中，通过与非生物可降解介质进行结合，使传统的MBR方法在性能上有效，其在膜系统内保持动态和流化以增强生物过程和膜材料的性能。通常所述介质是聚合物介质。在一个实施方案中，所述介质包含交联的聚乙烯醇(PVA)球体。在另一个实施方案中，介质由交联的PVA球体组成。该方法可以在多孔结构中使用其它多孔聚合材料。这些可以是例如聚氨酯、PVDF、聚乳酸、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸酯、聚乙二醇、天然生物聚合物如藻酸盐、壳聚糖和羧甲基纤维素等，或细菌可以被培养和包封并且由于其中可用的孔径和空隙空间水和有机物质作为食物可以透过聚合物结构的其它多孔聚合物。

该介质与MBR单元一起添加在废水处理系统中。保持MBR膜之间的间隙，使得这些小球可以容易地移动并且系统中的空气流过间隙并擦洗膜表面，并且始终保持膜表面清洁。这与通常不帮助清洁膜表面的气泡的操作形成对比。所述聚合物介质在系统中保持循环，渗透液通过膜并且通过具有吸滤器的循环泵进行任意污泥去除，所述吸滤器不允许介质排出但允许污泥排出以进行过滤。过滤的母液循环回到反应器中。介质也可以通过用金属丝网笼住组件而封装在组件内，使得介质不能移动到生物反应器中膜组件外部的本体溶液中。