膜曝气生物膜反应器中的空气流量控制制造技术

本发明专利技术提供了一种用于控制到膜曝气生物膜反应器

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】膜曝气生物膜反应器中的空气流量控制


[0001]本专利技术涉及一种用于控制到膜曝气生物膜反应器
(MABR)
的膜的气体流速以便实现一个或多个工艺结果
、
特别是减少或最小化来自
MABR
的废气中的
N2O
排放，同时管理到
MABR
的混合设备的气体输送并保持经处理的流出物中的
NH4和
NO3目标的方法和设备
。

技术介绍

[0002]膜曝气生物膜反应器
(MABR)、
膜曝气生物膜
(MAB)
和膜生物膜反应器
(MBfR)
共同涉及方法和系统，其中固定的微生物群落
(
生物膜
)
由作为基底的可渗透膜负载
。
生物膜与一个相直接接触，并通过膜与另一个相间接接触
。
[0003]代谢过程的营养物同时由两个相供应
。
这产生了反扩散生物膜，与在不可渗透基底上形成的共扩散生物膜形成对比
。
这两个相可以是液体
‑
气体或液体
‑
液体
。
在
MABR
中，气相通过膜与生物膜接触
。
气相含有空气或具有可变氧气浓度
(
最高达
100
％
)
的气体混合物
。
[0004]MABR
可应用于废水的生物处理
。r/>运行的
MABR
中存在的生物膜通过与废水直接接触而接近污染物，而氧气由气相供应通过膜以使好氧过程能够发生
。
好氧过程包括含碳污染物的降解和矿化以及铵氧化为亚硝酸根
(nitrite)
和硝酸根
(nitrate)。
与生物膜接触的主体液体可以含有或可以不含有额外的悬浮生物质以补充生物膜
。
生物膜的反应
‑
扩散系统沿着与垂直于生物膜和膜的表面
(
假设理想化
、
光滑的膜和生物膜表面
)
相对应的轴产生消耗的底物和产物的浓度梯度
。
浓度梯度可导致生物膜的氧化还原和群体分层
。
这影响生物过程的性质和速率，取决于这些生物过程在生物膜
‑
液体界面与膜
‑
生物膜界面之间的位置
。
分层受到各种参数的影响，如：生物膜厚度
、
生物膜中的底物的有效扩散率
、
主体液体中的底物浓度
、
气相中的氧浓度
、
膜的氧转移特点和微生物的固有反应速率
。
导致生物膜分层的条件可能受到
MABR
的设计和操作参数的影响
。
[0005]氧化还原分层的生物膜可以同时为自养硝化生物体和异养反硝化生物体提供栖息地
。
硝化生物体生长在生物膜的底部，良好地从膜获得氧气并且缺乏有机碳
。
异养反硝化菌占据外部生物膜层，从液体获得碳底物并且缺乏氧气
。
铵扩散穿过生物膜到硝化菌生物体，在那里其被氧化为亚硝酸根和硝酸根
。
亚硝酸根和硝酸根向外扩散并在缺氧生物膜层中在反硝化过程中充当电子受体
。
[0006]一氧化二氮是生物氮循环中几个过程的副产物
。
它已被证明是在特定组条件下在硝化和反硝化过程中产生的
。
在
MABR
中，这些条件可以取决于工艺参数和生物膜内的位置而自己呈现
。
净一氧化二氮产量取决于生物质中一氧化二氮产生和消耗活动的平衡
。
一氧化二氮排放到环境中可以通过液相以溶解的一氧化二氮的形式或通过经由工艺空气的汽提发生
。
一氧化二氮是强效温室气体，并且优选将其排放最小化
。
[0007]MABR
的一种形式基于在两端密封
(pot)
的多个中空纤维膜，这些膜形成束或垫，允许气体流过
。
束
/
垫被封装入顶盖
(header)
中，形成模块
。
模块可以布置到另外的更大的单元中
。
工艺空气可以通过一系列歧管分配到模块和从模块收集
。
膜组件部分或完全浸没在液体中
。
[0008]MABR
周围的主体液体的混合对于提供具有营养物的新鲜液体供应以及最小化生物膜与液体之间的传质阻力是必要的
。
可以使用排出的工艺气体或单独的气体供应来提供混合
。
通过在位于膜下的连续气泡曝气
、
位于膜下的间歇大气泡产生器或气升泵中使用气体，气体可用于混合
。
[0009]申请人的先前公开的欧洲专利申请
EP 3582883 A1
披露了用于膜曝气模块的外壳的示例性设计，该膜曝气模块合并了可逆的低压气升泵以促进竖直水流过模块中的纤维膜以及在纤维膜之间流动
。
这些封闭式膜模块适用于膜曝气生物膜反应器
(MABR)。EP 3582883 A1
还包括对形成膜的成束纤维的阵列或模块的配置和操作的全面披露，特别是向纤维输送氧气以扩散穿过膜以由驻留的生物膜消耗，以便实现可生物降解的有机和无机废水污染物的氧化
。
[0010]废水污染物的氧化导致以上指出的一氧化二氮的产生，一氧化二氮是处理过程的成问题的副产物并且其具有显著的负面的环境影响
。
[0011]因此，本专利技术的目的是提供一种用于控制到膜曝气生物膜反应器
(MABR)
的膜的气体流速以便实现一个或多个工艺结果
、
特别是减少或最小化到环境中的
N2O
排放，同时保持废水的高效处理的方法和设备
。

技术实现思路

[0012]根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于控制来自膜曝气生物膜反应器的废气的组成的方法，该方法包括将该反应器定位在废水的储存器中；沿着至少部分由至少部分浸没在该废水中的膜限定的气体流动路径移动进料气体；使该气体的至少一种组分扩散穿过该膜到负载在该膜的液体侧上的生物膜；在该膜下游从该气体流动路径提取废气；监测该废水和
/
或该废气和
/
或该进料气体的一个或多个参数；以及基于该一个或多个参数调节向该膜的进料气体的供应以便控制该废气的组成
。
[0013]优选地，该方法包括调节向该生物膜的进料气体的供应以便控制该废气中的一氧化二氮的水平
。
[0014]优选地，该方法包括调节向该生物膜的进料气体的供应以便控制该废水中的污染物的组成
。
[0015]优选地，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种用于控制来自膜曝气生物膜反应器的废气的组成的方法，所述方法包括将所述反应器定位在废水的储存器中；沿着至少部分由至少部分浸没在所述废水中的膜限定的气体流动路径移动进料气体；使所述气体的至少一种组分扩散穿过所述膜到负载在所述膜的液体侧上的生物膜；在所述膜下游从所述气体流动路径提取废气；监测所述废水和
/
或所述废气和
/
或所述进料气体的一个或多个参数；以及基于所述一个或多个参数调节向所述膜的进料气体的供应以便控制所述废气的组成
。2.
根据权利要求1所述的方法，其包括调节向所述生物膜的进料气体的供应以便控制所述废气中的一氧化二氮的水平
。3.
根据权利要求1或2所述的方法，其包括调节向所述生物膜的进料气体的供应以便控制所述废水中的污染物的组成
。4.
根据权利要求3所述的方法，其包括调节向所述生物膜的进料气体的供应以便控制所述废水中的铵和
/
或硝酸根的水平
。5.
根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述一个或多个参数是所述废水的溶解氧和
/
或氧化还原电位和
/
或
pH
和
/
或温度和
/
或化学需氧量和
/
或总有机碳和
/
或氨浓度和
/
或二氧化氮浓度和
/
或硝酸根浓度和
/
或总氮浓度
、
生物膜厚度
、
以及所述废气中的氧转移速率和
/
或氧转移效率和
/
或氧浓度和
/
或一氧化二氮浓度
。6.
根据任一前述权利要求所述的方法，其包括混合所述废水以向所述膜上的所述生物膜提供营养物的连续供应的步骤
。7.
根据权利要求6所述的方法，其包括基于一个或多个所监测到的参数调节所述混合以便控制所述废气的组成
。8.
根据任一前述权利要求所述的方法，其包括将所述废气进料到一氧化二氮洗涤器的步骤
。9.
根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其中，所述混合通过气升混合来实现
。10.
根据权利要求9所述的方法，其包括利用单一气体供应器用于所述进料气体和所述气升混合
。11.
根据任一前述权利要求所述的方法，其包括将所述废气回收利用到所述进料气体中
。12.
根据任一前述权利要求所述的方法，其包括利用算法来处理所述一个或多个参数以便调节向所述膜的进料气体的供应
。13.
根据权利要求
12
所述的方法，其中，所述算法适于实现对所述调节向所述膜的进料气体的供应的反馈和前馈控制
。14.
根据权利要求
12
或
13
所述的方法，其中，所述算法在控制所述调节向所述膜的进料气体的供应中利用所述监测到的参数的一个或多个设定点
。15.
根据权利要求
12
至
14
中任一项所述的方法，其包括用由所述算法控制的气体流量阀调节向所述膜的进料气体的供应
。16.
根据任一前述权利要求所述的方法，其包括沿着所述气体流动路径移动作为所述进料气体的空气或氧气；使来自所述进料气体的氧气扩散穿过所述膜到所述生物膜；监测所述废水中的化学需氧量的质量和氨的水平；以及基于所述废水的化学需氧量的质量和氨的水平调节向所述膜的...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：氧膜有限公司，
类型：发明
国别省市：