包括懸浮系統(tǒng)的經(jīng)懸浮介質(zhì)膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)及方法

專(zhuān)利名稱(chēng)：包括懸浮系統(tǒng)的經(jīng)懸浮介質(zhì)膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及廢水處理系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
家庭污水及工業(yè)廢水的有效處理乃提高生活質(zhì)量與保有潔凈水的一個(gè)極為重要的方面。直至約半世紀(jì)前的標(biāo)準(zhǔn)操作，單純將廢水排放于水源諸如河川、湖泊及海洋造成的問(wèn)題明顯，生物及化學(xué)廢物對(duì)全部生命形式造成危害包括傳染病的傳播及暴露于致癌化學(xué)品。因此，廢水處理程序出現(xiàn)于自泛在的都市廢水處理設(shè)施，清潔來(lái)自人群的衛(wèi)生廢水，直至特化的工業(yè)廢水處理方法，處理來(lái)自于各種工業(yè)應(yīng)用的特定污染物。生物難處理的及生物抑制性有機(jī)及無(wú)機(jī)化合物存在于某些有待處理的工業(yè)及衛(wèi)生廢水流。多方面嘗試解決該生物難處理的及生物抑制性化合物的處理。某些類(lèi)型的已知處理包括使用粉末活性炭來(lái)吸附及隨后去除生物難處理的及生物抑制性有機(jī)化合物。然而，仍然需要處理含有生物難處理的及生物抑制性有機(jī)及無(wú)機(jī)化合物的廢水，而無(wú)使用粉末活性炭及其它現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)聯(lián)的缺點(diǎn)。發(fā)明概述根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明涉及一種處理廢水的系統(tǒng)及方法。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明涉及一種廢水處理系統(tǒng)，包括具有分離次系統(tǒng)的生物反應(yīng)器、懸浮系統(tǒng)、及膜操作系統(tǒng)。該分離次系統(tǒng)經(jīng)構(gòu)造及配置來(lái)維持吸附性材料于帶有混合液的生物反應(yīng)器。該懸浮系統(tǒng)位于該生物反應(yīng)器內(nèi)，且經(jīng)構(gòu)造及配置來(lái)維持吸附性材料與混合液呈懸浮。該膜操作系統(tǒng)位于該生物反應(yīng)器下游，且經(jīng)構(gòu)造及配置來(lái)接納得自該生物反應(yīng)器的已處理的混合液及排放膜滲透物。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,該懸浮系統(tǒng)包括氣升懸浮系統(tǒng)。該氣升懸浮系統(tǒng)可包括位于該生物反應(yīng)器內(nèi)的至少一根導(dǎo)流管，及位置及尺寸可導(dǎo)引氣體至導(dǎo)流管的入口端的具有一個(gè)或多個(gè)孔隙的氣體導(dǎo)管。可選擇地，該氣升懸浮系統(tǒng)可包括位于該生物反應(yīng)器內(nèi)的至少一個(gè)導(dǎo)流槽，及位置及尺寸可導(dǎo)引氣體至導(dǎo)流槽底部的具有一個(gè)或多個(gè)孔隙的氣體導(dǎo)管。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，該懸浮系統(tǒng)包括噴射懸浮系統(tǒng)。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，該分離次系統(tǒng)包括位于該生物反應(yīng)器的出口的網(wǎng)篩。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，該分離次系統(tǒng)包括位于該生物反應(yīng)器的出口近端的沉積區(qū)段。該沉積區(qū)段可包括其位置及尺寸來(lái)限定靜止區(qū)段的第一擋板及第二擋板，其中該吸附性材料自混合液分離且沉積入位于該生物反應(yīng)器底部的混合液內(nèi)。另外，該沉積區(qū)段可包括位于該生物反應(yīng)器的出口近端的網(wǎng)篩或堰。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明涉及一種廢水處理系統(tǒng)，其中吸附性材料源導(dǎo)入裝置與該生物反應(yīng)器連通。此外，傳感器經(jīng)構(gòu)造及配置來(lái)測(cè)定系統(tǒng)參數(shù)。另外，控制器與該傳感器電子通訊，且經(jīng)編程來(lái)基于所測(cè)得的該系統(tǒng)參數(shù)而指導(dǎo)動(dòng)作表現(xiàn)。測(cè)得的參數(shù)可為一種或多種預(yù)定化合物的濃度。該動(dòng)作可包括自該生物反應(yīng)器去除至少部分該吸附性材料，及/或添加吸附性材料至該生物反應(yīng)器。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明涉及一種用于處理廢水的廢水處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括生物反應(yīng)器，該生物反應(yīng)器具有廢水入口、混合液出口、及與該混合液出口相關(guān)聯(lián)的分離次系統(tǒng)。該系統(tǒng)也包括用于位于該生物反應(yīng)器內(nèi)的吸附性材料的懸浮系統(tǒng)，及位于該生物反應(yīng)器下游的膜操作系統(tǒng)，其具有與該混合液出口呈流體連通的入口，及已處理的流出物出口。 根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明涉及一種廢水處理方法。該方法包括將混合液導(dǎo)入生物反應(yīng)器；將吸附性材料導(dǎo)入帶有該混合液的生物反應(yīng)器；于促進(jìn)來(lái)自該混合液的污染物被吸附性材料吸附的操作條件下，使用氣體來(lái)懸浮吸附性材料于混合液；及將基本上不含吸附性材料的流出物自該生物反應(yīng)器送至膜操作系統(tǒng)，同時(shí)維持吸附性材料于該生物反應(yīng)器。又有其它方面、實(shí)施方案、及該方面及實(shí)施方案的優(yōu)點(diǎn)的細(xì)節(jié)討論如下。此外，應(yīng)該理解前文信息及后文詳細(xì)說(shuō)明部分僅供舉例說(shuō)明各個(gè)方面及實(shí)施方案的用，及意圖提供了解本申請(qǐng)所請(qǐng)方面及實(shí)施方案的本質(zhì)及特性的綜論及架構(gòu)。含括附圖以供舉例說(shuō)明及進(jìn)一步了解各個(gè)方面及實(shí)施方案，且并入此處構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分。圖式連同說(shuō)明書(shū)其余部分用來(lái)解說(shuō)本申請(qǐng)所述及所請(qǐng)方面及實(shí)施方案的原理及操作。附圖簡(jiǎn)述將以進(jìn)一步細(xì)節(jié)及參考


本發(fā)明如下，全部說(shuō)明或涉及本發(fā)明的裝置、系統(tǒng)及方法。附圖中，并未照比例繪制，各個(gè)類(lèi)似組件于各幅圖間以類(lèi)似的組件符號(hào)表示。附圖中圖I為使用生物反應(yīng)器，其含有一個(gè)或多個(gè)區(qū)段帶有吸附性材料于懸浮液的一種膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)的示意圖；圖2為一種使用吸附性材料于膜操作系統(tǒng)上游的生物反應(yīng)器用于處理廢水的系統(tǒng)的不意圖；圖3為類(lèi)似圖2所示但包括脫氮區(qū)段的系統(tǒng)的第二實(shí)施方案的示意圖；圖4為其中吸附性材料只于部分生物反應(yīng)器槽維持于懸浮液的另一實(shí)施方案的示意圖；第5圖為劃分為多個(gè)區(qū)段，其包括缺氧區(qū)段的生物反應(yīng)器的又一實(shí)施方案的示意圖；圖6為使用一列生物反應(yīng)器，其中吸附性材料只于部分生物反應(yīng)器槽維持于懸浮液的另一實(shí)施方案的不意圖；圖7及圖8為生物反應(yīng)器系統(tǒng)的實(shí)施方案，顯示用于將吸附性材料懸浮于混合液的噴射懸浮系統(tǒng)；第9圖及第10圖為生物反應(yīng)器系統(tǒng)的實(shí)施方案，顯示用于將吸附性材料懸浮于混合液的噴射懸浮系統(tǒng)，其中混合液得自已經(jīng)去除吸附性材料的來(lái)源；第11圖為另一個(gè)實(shí)施方案，顯示用于將吸附性材料懸浮于混合液的噴射懸浮系統(tǒng)，其中吸附性材料并未循環(huán)通過(guò)該噴射噴嘴；第12圖為生物反應(yīng)器的又一實(shí)施方案，顯示氣升懸浮系統(tǒng)來(lái)提供循環(huán)而維持吸附性材料于懸浮液；第13A及13B圖為顯示沉積區(qū)段的額外實(shí)施方案；
第14圖為圖表，顯示于膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)中生物馴化的各個(gè)階段，進(jìn)料COD濃度(以毫克/升表示)，及剩余流出物COD濃度(以占原先值的百分比表示)；第15圖為用于示范噴射懸浮系統(tǒng)的使用實(shí)例中所使用的該型噴射噴嘴的實(shí)施方案的示意說(shuō)明圖；第16圖為于此處另一個(gè)實(shí)例所使用的系統(tǒng)配置的示意說(shuō)明圖；第17圖為圖表，顯示使用第16圖的系統(tǒng)配置，在各個(gè)測(cè)試條件下測(cè)得的于某些噴嘴喉部下方的吸附性材料懸浮液速度及液體流速；第18圖及第19圖顯示采用于第16圖的系統(tǒng)配置中的生物反應(yīng)器實(shí)施方案的頂視圖及首1J面圖；第20圖為圖表，顯示此處使用氣升懸浮系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)例中對(duì)各型吸附性材料的磨耗呈運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的函數(shù)；第21圖顯示使用氣升懸浮系統(tǒng)的生物反應(yīng)器實(shí)施方案的頂視圖及剖面圖；第22圖為使用第21圖的氣升懸浮系統(tǒng)的流樣式的示意說(shuō)明圖；第23圖顯示使用氣升懸浮系統(tǒng)的另一種配置的生物反應(yīng)器實(shí)施方案的頂視圖及剖面圖；及第24圖及第25圖顯示使用氣升懸浮系統(tǒng)的各種配置的生物反應(yīng)器實(shí)施方案的頂視圖、側(cè)視剖面圖及端視剖面圖。發(fā)明詳述如此處使用，”生物難處理的化合物”表示廢水中當(dāng)接觸微生物時(shí)難以被生物分解的該等類(lèi)別化學(xué)需氧量(“C0D”)化合物(有機(jī)及/或無(wú)機(jī))?！鄙镫y處理的化合物”可具有各種難處理的程度，自輕度難處理至高度難處理的范圍。“生物抑制性化合物”表示廢水中抑制生物分解程序的該等化合物(有機(jī)及/或無(wú)機(jī))?！吧锊环€(wěn)定性”表示容易消化的簡(jiǎn)單有機(jī)物，諸如人類(lèi)及動(dòng)物排泄物、食物廢料，及無(wú)機(jī)物，諸如以氨及磷為主的化合物?！癈0D”或”化學(xué)需氧量”表示導(dǎo)致有機(jī)物質(zhì)氧化(分解)及無(wú)機(jī)化學(xué)品諸如氨及亞硝酸鹽氧化的化學(xué)反應(yīng)期間，水耗用氧的能力測(cè)量值。COD測(cè)量包括生物不穩(wěn)定性、生物抑制性及生物難處理的化合物?！盎旌弦簯腋」腆w”或”MLSS”表示存在于接受處理的廢水中的溶解的及懸浮的微生物及其它物質(zhì)；”混合液揮發(fā)性懸浮固體”或”MLVSS”表示MLSS中的活性微生物；及”混合液”表示廢水與MLSS的組合型混合物。如此處使用，”吸附劑”或”吸附性材料”表示粒狀活性炭包括已經(jīng)處理提供對(duì)預(yù)定化學(xué)品種類(lèi)、金屬或其它出現(xiàn)于待處理的廢水中的化合物的親和力；以粒狀鐵為主的化合物例如氧化鐵復(fù)合物；合成樹(shù)脂；及粒狀硅酸鋁復(fù)合物中的一者或多者。在描述于自系統(tǒng)的一個(gè)區(qū)段至另一個(gè)區(qū)段例如自含有懸浮吸附性材料的生物反應(yīng)器至膜操作系統(tǒng)的流出物中吸附性材料存在的上下文中，”基本上不含”或”基本上免除”一詞指限制送至膜操作系統(tǒng)的吸附性材料量于不會(huì)對(duì)其中的膜過(guò)濾程序要求的效率造成不良影響的量。例如，在某些實(shí)施方案中，”基本上不含”或”基本上免除”指于給定系統(tǒng)于生物反應(yīng)器或一個(gè)或多個(gè)生物反應(yīng)區(qū)段內(nèi)部所使用的預(yù)定量吸附性材料，達(dá)至少約80體積％ ;于額外實(shí)施方案中至少約90體積％，及又其它實(shí)施方案中至少約95體積％，及又復(fù)其它實(shí)施方案中至少約99體積％。但本領(lǐng)域技術(shù)人員基于此處教示應(yīng)該理解該百分比僅供舉例說(shuō)明的用，而可依據(jù)下列因素而改變，包括但非限于所使用的膜類(lèi)型及其防蝕性、要求的放流水質(zhì)量、在一給定系統(tǒng)所使用的預(yù)定量的吸附性材 料，及其它因素。本發(fā)明針對(duì)廢水處理系統(tǒng)及方法。如此處使用，”廢水”定義流入廢水處理系統(tǒng)的任何待處理的水，諸如地表水、地下水、及得自工業(yè)、農(nóng)業(yè)及都市來(lái)源的廢水流，其具有可生物分解材料污染物、可被細(xì)菌分解的無(wú)機(jī)物、不穩(wěn)定性有機(jī)化合物、生物難處理的化合物、及/或生物抑制性化合物。得自工業(yè)及都市來(lái)源的廢水典型地含有生物固體，及惰性物質(zhì)及有機(jī)物,包括生物抑制性及生物難處理的有機(jī)物。生物抑制性及生物難處理的有機(jī)物的實(shí)例包括合成有機(jī)化學(xué)品，諸如聚電解質(zhì)處理化學(xué)品。其它生物抑制性及生物難處理的有機(jī)物包括多氯聯(lián)苯類(lèi)、多環(huán)芳香烴類(lèi)、多氯二苯并-對(duì)-二噁英類(lèi)、及多氯二苯并呋喃類(lèi)。內(nèi)分泌干擾性化合物也屬一類(lèi)生物抑制性及生物難處理的有機(jī)物，其可能影響有機(jī)體的激素系統(tǒng)且出現(xiàn)于環(huán)境。內(nèi)分泌干擾性化合物包括烷基酚化合物，諸如用于去除油脂的壬基酚及出現(xiàn)于避孕藥的天然激素及合成類(lèi)固醇，諸如17-b-雌二醇、雌酮、睪固酮、乙炔基雌二醇。欲處理的廢水的其它實(shí)例包括高強(qiáng)度廢水；低強(qiáng)度廢水；及來(lái)自掩埋場(chǎng)的滲濾物。水也可經(jīng)處理來(lái)去除病毒。廢水中的污染物的其它實(shí)例包括阻燃劑、溶劑、穩(wěn)定劑、多氯聯(lián)苯類(lèi)(PCB) ;二噁英類(lèi)；呋喃類(lèi)；多核芳香化合物(PNA);藥物、石油；石化產(chǎn)物；石化副產(chǎn)物；纖維素；磷；磷化合物及衍生物；及農(nóng)業(yè)化學(xué)品諸如衍生自或用于制造肥料、殺蟲(chóng)劑、及除草劑的化學(xué)品。得自工業(yè)及都市來(lái)源的廢水也含有源自于水處理過(guò)程而隨后難以去除的微量組成化合物。水處理過(guò)程所導(dǎo)入的微量成分的實(shí)例包括亞硝胺類(lèi)，諸如可能自專(zhuān)有的陽(yáng)離子及陰離子樹(shù)脂釋放的N-亞硝二甲胺(NDMA)。一般而言,廢水處理設(shè)施使用多個(gè)處理階段來(lái)清潔水,讓水可安全地釋放入水體，諸如湖泊、河川、及溪流。目前，許多衛(wèi)生污水處理廠包括初步處理階段，其中使用機(jī)械裝置來(lái)去除大型對(duì)象(例如，條篩)，及使用砂石或礫石槽道來(lái)沉積砂石、礫石及石頭。某些處理系統(tǒng)也包括第一階段，此處某些脂肪、油脂及油類(lèi)漂浮至表面供撇取，及較重的固體沉積至底部，及隨后于有氧消化槽或無(wú)氧消化槽處理來(lái)消化生質(zhì)及減低生物固體含量。在初步處理及/或一次處理后，廢水送至二次生物活性污泥處理階段。廢水的生物處理廣泛實(shí)施。廢水常使用廢棄活性污泥處理，其中于處理槽內(nèi)通過(guò)細(xì)菌作用于生物固體?；钚晕勰喑绦蛏婕坝谄貧獠蹆?nèi)的需氧生物處理，典型地接著為澄清池/沉積槽。沉積的污泥循環(huán)返回曝氣槽來(lái)獲得充分混合液懸浮固體濃度來(lái)消化污染物?？捎糜谔幹眠^(guò)量生物固體例如污泥的某些替代的道包括但非限于焚化、拋棄于掩埋場(chǎng)、或若不含有毒組分則可用作為肥料。在曝氣槽內(nèi)，含氧氣體諸如空氣或純氧添加至混合液。來(lái)自空氣的氧典型由細(xì)菌用于生物氧化溶解于或攜載于廢水進(jìn)料的懸浮液。生物氧化典型為可用來(lái)自廢水去除有機(jī)污染物及其它無(wú)機(jī)化合物諸如氨及磷化合物的最低成本氧化法；且為最廣用于處理污染有可生物處理有機(jī)化合物的廢水的廢水處理系統(tǒng)。含有對(duì)抗生物分解的化學(xué)物、生物抑制性化合物及/或生物難處理的化合物的廢水可能無(wú)法通過(guò)常規(guī)簡(jiǎn)單生物廢水處理系統(tǒng)充分處理。該化合物只可于水停留于處理槽內(nèi)的停留時(shí)間被細(xì)菌作用。因水停留時(shí)間通常不足以進(jìn)行足量生物抑制性化合物及/或生物難處理的化合物的生物氧化，可能部分該頑抗的化合物未被處理或摧毀，而未改變地通過(guò)處理程序，或排放于流出物或過(guò)量殘余污泥前只經(jīng)部分處理。
來(lái)自曝氣槽的混合液流出物典型地進(jìn)入澄清池/沉積槽，在該處污泥包括濃縮的混合液懸浮固體通過(guò)重力沉積。過(guò)量生質(zhì)廢棄亦即排放至廠外處置。但基于廢水及經(jīng)濟(jì)需要，有些生物氧化系統(tǒng)使用不同的處理方法而自廢水流出物中去除固體。澄清池/沉積槽可以膜操作系統(tǒng)或其它單元操作替代，諸如可使用溶氣/誘導(dǎo)浮選裝置。來(lái)自澄清池/沉積槽、操作系統(tǒng)或溶氣浮選裝置的液態(tài)流出物或經(jīng)排放或于排放前接受進(jìn)一步處理。自混合液中移出的固體送返曝氣槽作為回送的活性污泥用于進(jìn)一步處理及以便保有適當(dāng)細(xì)菌濃度于系統(tǒng)。某些部分此種回送的活性污泥定期自此循環(huán)線路中移出以便控制細(xì)菌于混合液的濃度。在常規(guī)工業(yè)生物廢水處理廠技術(shù)的一項(xiàng)近期進(jìn)展包括添加粉末活性炭粒子至混合液。在利用粉末活性炭的生物處理法中，有機(jī)物可吸附至活性炭上且保留于處理槽內(nèi)歷經(jīng)水停留時(shí)間，其類(lèi)似污泥停留時(shí)間，因而進(jìn)行吸附處理及生物處理，導(dǎo)致某些生物抑制性或生物難處理的化合物的移除增加。該程序中，某些有機(jī)及無(wú)機(jī)化合物以物理方式吸附至粉末活性炭粒子表面。粉末活性炭由于可吸附生物抑制性或生物難處理的化合物，故已經(jīng)用于常規(guī)生物處理廠，藉此提供含較低濃度該污染物的放流水。混合液內(nèi)含括粉末活性炭提供多項(xiàng)操作效果。碳提供懸浮介質(zhì)生物處理系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，包括污染物去除增加及對(duì)擾動(dòng)狀況的耐受性增高。此外，碳允許生物抑制性或生物難處理的化合物吸附于碳表面上及暴露于生物處理歷經(jīng)比常規(guī)生物處理系統(tǒng)顯著更長(zhǎng)的時(shí)間，藉此提供類(lèi)似固定膜系統(tǒng)的效果。碳也允許某些細(xì)菌品的演化更加可消化生物抑制性有機(jī)物質(zhì)。碳連續(xù)循環(huán)返回含回送的活性污泥的曝氣槽，亦即污泥停留時(shí)間，表示細(xì)菌可作用于消化吸附于碳表面上的生物抑制性有機(jī)化合物的時(shí)間比生物處理系統(tǒng)的水停留時(shí)間更長(zhǎng)。此種方法也導(dǎo)致碳的生物再生,及比較于簡(jiǎn)單填充床碳過(guò)濾系統(tǒng)，允許碳去除顯著更大量生物抑制性或生物難處理的化合物，簡(jiǎn)單填充床碳過(guò)濾系統(tǒng)一旦于碳的吸附能力耗盡時(shí)也需要頻繁更換碳或昂貴的碳物理再生?；旌弦簝?nèi)的碳也吸附某些化合物，因而提供不含或基本上含有較低濃度無(wú)法通過(guò)常規(guī)生物氧化處理或?qū)ι锓纸馊痪哂锌剐缘幕衔锏姆帕魉?。已知的粉末活性炭系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例由西門(mén)子水技術(shù)公司(Siemens Water Technologies)以商品名” PACT ”供應(yīng)。但因生物的生長(zhǎng)及有機(jī)及無(wú)機(jī)化合物的吸附二者于粉末形式的活性炭上發(fā)生，故浪費(fèi)過(guò)量固體。此外，粉末活性炭自處理程序的排放伴以生物固體的去除，因而須連續(xù)補(bǔ)充。
逐漸增多地，衛(wèi)生廢水使用膜生物反應(yīng)器技術(shù)處理，其提供改良的放流水質(zhì)量，較小的物理足跡(每單位面積可處理的廢水較多)，對(duì)湍流的耐受性增加，處理難處理廢水的能力改良，及多項(xiàng)其它操作優(yōu)勢(shì)。例如，含有高總?cè)芙夤腆w的廢水能于常規(guī)澄清池/沉積槽遭遇沉積問(wèn)題，而要求顯著更難操作的固體分離裝置諸如溶氣浮選裝置或其它固體去除系統(tǒng)。雖然膜生物反應(yīng)器可去除澄清池/沉積槽系統(tǒng)遭遇的沉積問(wèn)題，但經(jīng)常有未出現(xiàn)于常規(guī)使用澄清池的系統(tǒng)的膜穢垢及發(fā)泡問(wèn)題。膜穢垢可能因來(lái)自于混合液懸浮固體中的生物生命形式分解結(jié)果所得胞外聚合化合物、有機(jī)物質(zhì)諸如油類(lèi)的蓄積、或經(jīng)由無(wú)機(jī)物質(zhì)的剝落結(jié)果。此外，至今膜生物反應(yīng)器未曾于商業(yè)上用于粉末活性炭的添加。曾經(jīng)使用粉末活性炭于利用膜來(lái)進(jìn)行過(guò)濾的表面水處理系統(tǒng)。但曾報(bào)告該利用膜及粉末活性炭的表面水處理系統(tǒng)有碳磨蝕膜及碳持久性堵塞及/或穢垢膜的問(wèn)題。 排放或再使用前須處理的工業(yè)廢水經(jīng)常包括油性廢水，其可能含有乳化烴類(lèi)。油性廢水可能來(lái)自于多種工業(yè)，包括鋼業(yè)及鋁業(yè)、化學(xué)加工業(yè)、汽車(chē)工業(yè)、洗衣業(yè)、及原油制造業(yè)及石油精煉業(yè)。如前文討論，某種量的未經(jīng)乳化油及其它烴類(lèi)可于一次處理程序移除，此處漂浮的油自頂上撇取。但生物二次廢水程序通常采用來(lái)自廢水去除剩余油，典型地為溶解的及乳化的油，但可能存在有某些自由態(tài)油。一次處理后典型剩余的烴類(lèi)包括潤(rùn)滑劑、切削流體、焦油、原油、柴油、汽油、煤油、噴射機(jī)燃料等。該烴類(lèi)典型于水排放入環(huán)境或水再用于工業(yè)制程前須被去除。除了政府法規(guī)及生態(tài)考慮外，剩余烴的有效去除也有利，原因在于經(jīng)適當(dāng)處理的廢水可用于多種工業(yè)制程，及免除原水處理成本，及減少法規(guī)上的排放問(wèn)題。須處理的其它類(lèi)型廢水包括得自其它工業(yè)制程，諸如藥品、多種貨品、農(nóng)產(chǎn)品(例如肥料、殺蟲(chóng)劑、除草劑)的制造及造紙以及醫(yī)療廢水的污染制程水。膜生物反應(yīng)器商業(yè)上部署用于油性/工業(yè)廢水的處理發(fā)展緩慢，主要原因在于與油及化學(xué)品穢垢膜相關(guān)聯(lián)的維護(hù)問(wèn)題。測(cè)試于膜生物反應(yīng)器(其中添加粉末活性炭至混合液)處理的工業(yè)/油性廢水指示于常規(guī)生物廢水處理系統(tǒng)包括粉末活性炭觀察得的相同處理優(yōu)點(diǎn)。也發(fā)現(xiàn)也可達(dá)成使用膜生物反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)。但有及無(wú)添加粉末活性炭的膜生物反應(yīng)器并排比較驗(yàn)證，有添加粉末活性炭的膜生物反應(yīng)器比較無(wú)添加粉末活性炭的膜生物反應(yīng)器提供處理優(yōu)勢(shì)。此外，未添加粉末活性炭的膜生物反應(yīng)器極難以操作，原因在于溶解的有機(jī)物質(zhì)及額外胞外聚合化合物穢垢膜。測(cè)試進(jìn)一步驗(yàn)證雖添加粉末活性炭提供極為有用的生物廢水處理系統(tǒng)，但碳具有對(duì)膜產(chǎn)生顯著量磨蝕及不可逆穢垢的不利效應(yīng)。此種磨蝕及不可逆穢垢顯著足以導(dǎo)致此種系統(tǒng)的操作成本極為昂貴，原因在于膜的預(yù)期使用壽命顯著縮短及膜的清潔頻率。本發(fā)明的系統(tǒng)及方法克服使用粉末活性炭的不利效應(yīng)，同時(shí)提供相同的及額外的優(yōu)點(diǎn)。參考圖1，示意顯示廢水處理系統(tǒng)100包括膜操作系統(tǒng)104上游的生物反應(yīng)器系統(tǒng)102。在某些實(shí)施方案中，生物反應(yīng)器系統(tǒng)102包括單一生物反應(yīng)器容器。在額外實(shí)施方案中，生物反應(yīng)器系統(tǒng)102包括多個(gè)生物反應(yīng)器容器、一個(gè)生物反應(yīng)器容器劃分為分開(kāi)區(qū)段、或多個(gè)生物反應(yīng)器容器其中部分或全部劃分為分開(kāi)區(qū)段。個(gè)別反應(yīng)器容器或分隔區(qū)段一般于此處稱(chēng)作為生物反應(yīng)區(qū)段。在根據(jù)本發(fā)明的廢水處理操作期間，吸附性材料連同微生物于全部生物反應(yīng)區(qū)段或生物反應(yīng)區(qū)段總數(shù)的子集維持呈懸浮。膜操作系統(tǒng)104使用此處所述分離次系統(tǒng)中的一者或多者維持基本上不含吸附性材料。流入廢水流106可自一次處理系統(tǒng)、初步篩選系統(tǒng)、或呈先前未經(jīng)處理的廢水直接串流導(dǎo)入。在額外實(shí)施方案中，流入廢水流106可為先前經(jīng)處理的廢水，例如來(lái)自一個(gè)或多個(gè)上游生物反應(yīng)器的流出物，包括但非限于有氧生物反應(yīng)器、缺氧生物反應(yīng)器、連續(xù)流反應(yīng)器、排序批次反應(yīng)器、或任何數(shù)目的可生物分解有機(jī)物及在某些實(shí)施方案中某些無(wú)機(jī)化合物的其它類(lèi)型生物處理系統(tǒng)。生物反應(yīng)器及/或某些生物反應(yīng)器區(qū)段可為各型生物反應(yīng)器，包括但非限于有氧生物反應(yīng)器、缺氧生物反應(yīng)器、連續(xù)流反應(yīng)器、排序批次反應(yīng)器、滴濾過(guò)濾器、或任何數(shù)目的可生物分解有機(jī)物及在某些實(shí)施方案中某些無(wú)機(jī)化合物的其它類(lèi)型生物處理系統(tǒng)。此外，用于此處的生物反應(yīng)器及/或某些生物反應(yīng)器區(qū)段可為適合結(jié)合懸浮系統(tǒng)而懸浮吸附性材料的任何尺寸或形狀。例如，容器可具有任一種形狀的截面積，諸如圓形、橢圓形、方形、矩形、或任何其它不規(guī)則形狀。在某些實(shí)施 方案中，容器可經(jīng)構(gòu)造或修改來(lái)促進(jìn)吸附性材料的適當(dāng)懸浮。圖2示意顯示用于制造已處理的流出物的廢水處理系統(tǒng)200的處理流程圖，該流出物具有減低濃度的生物不穩(wěn)定性、生物難處理的、生物抑制性及/或有機(jī)及無(wú)機(jī)化合物其全然對(duì)生物分解有抗性。系統(tǒng)200通常包括生物反應(yīng)器202及膜操作系統(tǒng)204。生物反應(yīng)器202包括用于接納廢水的一入口 206及用于排放已經(jīng)經(jīng)過(guò)生物處理的流出物包括混合液揮發(fā)性懸浮固體及/或混合液至膜操作系統(tǒng)204的一出口 208。生物反應(yīng)器202包括多孔236吸附性材料234的分散團(tuán)塊，及有效量的一種或多種微生物238，二者皆附著至吸附性材料及自由漂浮而與混合液中的吸附性材料分開(kāi)用來(lái)作用于混合液中的生物不穩(wěn)定性及某些生物難處理的、生物抑制性化合物。吸附性材料吸附位置，包括吸附顆?；蛄Ｗ油獗砻婕翱紫?36壁面初步用作為生物不穩(wěn)定性、生物難處理的、生物抑制性及/或有機(jī)及無(wú)機(jī)化合物其全然對(duì)生物分解有抗性的吸附位置。此外微生物238可吸附至吸附性材料的吸附位置。如此允許某些生物難處理的及/或生物抑制性化合物的優(yōu)選消化程度而無(wú)需成比例地較長(zhǎng)水停留時(shí)間及污泥停留時(shí)間，原因在于實(shí)際上有些生物難處理的及/或生物抑制性化合物保留吸附性材料上長(zhǎng)時(shí)間，該吸附性材料隔離或保留于生物反應(yīng)器。通常生物不穩(wěn)定性及某些無(wú)機(jī)物將相對(duì)快速消化，主要通過(guò)由未吸附至吸附性材料的微生物，亦即混合液中自由漂浮的微生物。有些組分包括全然對(duì)生物分解有抗性的有機(jī)物及無(wú)機(jī)物以及極為頑抗的生物難處理的及生物抑制性化合物將保留吸附在吸附性材料上，或可通過(guò)反應(yīng)器內(nèi)自由漂浮的生物材料吸附及/或吸收。最后，該無(wú)法消化的化合物將集中在吸附劑上直至需要更換吸附劑來(lái)維持流出物于吸附能力可接受的水平。當(dāng)吸附性材料留在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)時(shí)，微生物生長(zhǎng)且被保留在吸附性材料上，通常歷經(jīng)夠長(zhǎng)時(shí)間足以分解已經(jīng)集中在該吸附性材料上的該特定流入的廢水中的至少某些生物難處理的及/或生物抑制性化合物。此外，雖然不欲受理論所限，但相信微生物最終演化為成熟品帶有分解該特定流入的廢水中的難以處理的化合物所需的特殊馴化。經(jīng)歷額外時(shí)間，例如數(shù)日至數(shù)周，隨著系統(tǒng)的變馴化，其中含有某些生物難處理的及/或生物抑制性化合物的吸附性材料維持于系統(tǒng)，具有高度專(zhuān)一性的微生物變成第二代、第三代、及更高世代，藉此提高其生物分解存在于該特定流入的廢水中的特殊生物難處理的及/或生物抑制性化合物的效果。此點(diǎn)以第14圖所示殘余COD的階梯式改變作說(shuō)明，該圖顯示于添加吸附性材料的膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)的各個(gè)馴化階段，亦即階段A于吸附性材料添加前，階段B于馴化期期間，及階段C于馴化后，生物難處理的及生物抑制性化合物的進(jìn)料濃度(以毫克/升表示)及剩余流出物濃度(以占原先的百分比表示)的作圖。各流入的廢水可能缺乏出現(xiàn)于生物反應(yīng)器202的生物有利的某些營(yíng)養(yǎng)素。另外，某些流入的廢水可能具有過(guò)酸或過(guò)堿的PH值。如此，如對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然易知，磷、氮、及PH調(diào)整材料或化學(xué)品可添加來(lái)維持生物反應(yīng)器202內(nèi)的最佳營(yíng)養(yǎng)素比及pH值用于生物生命及相關(guān)活性，包括生物氧化。來(lái)自于生物反應(yīng)器202的流出物透過(guò)分離次系統(tǒng)222被導(dǎo)入膜操作系統(tǒng)204 A 口210。已經(jīng)于生物反應(yīng)器202處理的此種轉(zhuǎn)運(yùn)的混合液基本上不含吸附性材料。在膜操作系統(tǒng)204中，廢水通過(guò)一個(gè)或多個(gè)微濾膜或超濾膜， 藉此去除或減少澄清及/或第三次過(guò)濾的需要。膜滲透物亦即通過(guò)膜240的液體經(jīng)由出口 212而自膜操作系統(tǒng)204排放。膜截留物亦即來(lái)自于生物反應(yīng)器202流出物的固體包括活性污泥，則透過(guò)回送活性污泥管線214被送返生物反應(yīng)器202。來(lái)自生物反應(yīng)器202的用過(guò)的吸附性材料例如粒狀活性炭，無(wú)法再有效吸附污染物，諸如某些全然對(duì)生物分解有抗性的化合物、生物難處理的化合物及生物抑制性化合物，該吸附性材料可透過(guò)生202的混合液廢物排放埠口 216去除。廢物出口 218也可連結(jié)至回送管214來(lái)將部分或全部回送的活性污泥處置，例如控制混合液及/或培養(yǎng)濃度。污泥當(dāng)增至某一點(diǎn)時(shí)自帶有廢物活性污泥的裝置排放，在該點(diǎn)，混合液固體濃度過(guò)高因而摧毀特定膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)的操作。此外，混合液廢物排放埠口 216可用來(lái)去除部分吸附性材料，藉此去除某些部分生物難處理的化合物、生物抑制性化合物、及/或全然對(duì)生物分解有抗性的有機(jī)及無(wú)機(jī)化合物，而非來(lái)自帶有廢物活性污泥的回送活性污泥管線，結(jié)果導(dǎo)致排放物中較低濃度的該生物難處理的化合物、生物抑制性化合物、及/或全然對(duì)生物分解有抗性的有機(jī)及無(wú)機(jī)化合物，及膜生物反應(yīng)器內(nèi)更穩(wěn)定的生質(zhì)。可添加等量新制的的或再生的吸附性材料。初步篩選及/或分離系統(tǒng)220可設(shè)于生物反應(yīng)器202 A 口 206的上游。此一初步篩選及/或分離系統(tǒng)可包括溶氧浮選系統(tǒng)、粗網(wǎng)篩、或本領(lǐng)域已知的該型用于分離懸浮物質(zhì)的該及/或其它初步處理裝置。任選地，可刪除初步篩選及/或分離系統(tǒng)220，或可含括其它類(lèi)型初步處理裝置，取決于接受處理的特定廢水。為了防止至少大部分吸附性材料234進(jìn)入膜操作系統(tǒng)204及造成膜240非期望的磨蝕及/或穢垢，提供分離次系統(tǒng)222。如圖所示，圖2中，分離次系統(tǒng)222位于生物反應(yīng)器202出口近端。但在某些實(shí)施方案中，分離次系統(tǒng)222可位于生物反應(yīng)器202下游的一個(gè)分開(kāi)容器內(nèi)。任一種情況下，分離次系統(tǒng)222包括用于防止至少大部分吸附劑234與膜操作系統(tǒng)204間接觸的裝置及/或結(jié)構(gòu)。分離次系統(tǒng)222可包括篩選裝置、沉積區(qū)段、及/或其它適當(dāng)分離裝置中的一者或多者。用于本發(fā)明的某些實(shí)施方案的適當(dāng)類(lèi)型網(wǎng)篩或篩選裝置包括楔形絲網(wǎng)篩、金屬或塑料孔板、或織造織物，呈圓柱或扁平組態(tài)及排列成各種角度，包括垂直取向、水平取向、或介于其間的任何角度。在額外實(shí)施方案中，可采用活性篩選裝置，諸如轉(zhuǎn)鼓篩、振搖篩或其它移動(dòng)篩選裝置。一般而言，用于其它分離次系統(tǒng)222為篩選裝置的系統(tǒng)，網(wǎng)眼大小小于所使用的吸附性材料有效粒徑的下限。
其它類(lèi)型的分離次系統(tǒng)也可用于該分離次系統(tǒng)作為篩選裝置的替代的道或與其組合使用。例如，容后詳述，可設(shè)置沉積區(qū)段，其中吸附性材料通過(guò)重力而沉積。在其它實(shí)施方案中，或結(jié)合前述實(shí)施方案中，分離次系統(tǒng)可包括離心系統(tǒng)(例如，水力旋風(fēng)器、離心機(jī)等)、曝氣沈砂池、浮選系統(tǒng)(諸如誘導(dǎo)氣體浮選或溶氣)，或其它已知
>J-U裝直。任選地，或組合生物反應(yīng)器202出口近端的分離次系統(tǒng)222，分離次系統(tǒng)可設(shè)在生物反應(yīng)器202與膜操作系統(tǒng)204(圖中未顯示)間。此種替代 的或額外的分離次系統(tǒng)就型式及/或尺寸而言可與分離次系統(tǒng)222相同或互異。例如，在某些實(shí)施方案中，沉積區(qū)段、澄清池、水力旋風(fēng)器分離器、離心機(jī)、或其組合可設(shè)置作為生物反應(yīng)器202與膜操作系統(tǒng)204間的分開(kāi)單元操作。注意分離次系統(tǒng)222高度有效用于防止其原先尺寸的吸附性材料通過(guò)至膜操作系統(tǒng)。在某些優(yōu)選實(shí)施方案中，分離次系統(tǒng)222基本上防止全部吸附性材料234通過(guò)至膜操作系統(tǒng)204。但于系統(tǒng)200操作期間，多項(xiàng)吸附性材料的磨耗起因包括顆粒間碰撞、剪切、循環(huán)、或固定設(shè)備或移動(dòng)設(shè)備內(nèi)部的顆粒撞擊皆可能造成過(guò)小而無(wú)法有效保留于分離次系統(tǒng)222的粒子形成。為了減少對(duì)膜的傷害及吸附性材料耗損而浪費(fèi)，某些實(shí)施方案包括分離次系統(tǒng)222，該分離次系統(tǒng)222可防止基本上全部于其原先尺寸的約70%至約80%的吸附性材料234通過(guò)。可接受的原先尺寸的縮小百分比可由本領(lǐng)域技術(shù)人員例如基于經(jīng)濟(jì)評(píng)估決定。若尺寸的縮小導(dǎo)致粒子通篩選選系統(tǒng)的增加，則膜將出現(xiàn)磨蝕增加。如此，基于磨蝕與最終更換膜的成本，比較減少破損的吸附性材料相關(guān)聯(lián)的成本、及可防止遠(yuǎn)比原先吸附性材料顆粒或粒子更小的粒子通過(guò)的分離次系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的處理及操作成本，可使用成本-效益分析來(lái)判定哪一種是可接受的吸附性材料縮小百分比。此外，在某些實(shí)施方案中，期望某種程度的顆粒間碰撞、或固定設(shè)備或移動(dòng)設(shè)備內(nèi)部的顆粒撞擊來(lái)自吸附性材料外表面剝脫過(guò)量生質(zhì)。來(lái)自生物反應(yīng)器202已經(jīng)篩選或分離的混合液流出物可被泵送或通過(guò)動(dòng)力流動(dòng)(取決于該特定系統(tǒng)的設(shè)計(jì))入膜操作系統(tǒng)204。在使用外部分離次系統(tǒng)(圖中未顯示)的系統(tǒng)中，裝置優(yōu)選組配來(lái)使得自混合液分離的吸附性材料通過(guò)外部細(xì)網(wǎng)篩或分離次系統(tǒng)而通過(guò)重力落回生物反應(yīng)器202內(nèi)。吸附性材料諸如粒狀活性炭例如經(jīng)適當(dāng)預(yù)先濕潤(rùn)而形成吸附性材料漿，可于系統(tǒng)200的各點(diǎn)，例如自吸附性材料源229添加至廢水。如圖2所示，吸附性材料可導(dǎo)入一個(gè)或多個(gè)位置230a、230b、230c及230d。例如，吸附性材料可添加至初步篩選系統(tǒng)220下游進(jìn)料流(例如，位置230a)。任選地，或組合地，吸附性材料可直接添加至生物反應(yīng)器202(亦即位置230b)。在某些實(shí)施方案中，吸附性材料可透過(guò)回送活性污泥管線214(例如，位置230c)導(dǎo)入。在額外實(shí)施方案中，可能期望添加吸附性材料于初步篩選系統(tǒng)220上游(例如，位置230d)，此處經(jīng)由含括篩選允許吸附性材料通過(guò)及進(jìn)入生物反應(yīng)器202，初步篩選系統(tǒng)220特別設(shè)計(jì)用于此項(xiàng)應(yīng)用。混合液通過(guò)分離次系統(tǒng)222，及吸附性材料基本上防止進(jìn)入帶有混合液懸浮固體的膜操作系統(tǒng)204。當(dāng)吸附性材料留在系統(tǒng)中且暴露于廢水成分，包括生物難處理的化合物、生物抑制性化合物、及/或全然對(duì)生物分解有抗性的有機(jī)及無(wú)機(jī)化合物時(shí)，部分或全部吸附性材料將變成無(wú)法有效用于處理廢水成分，亦即吸附能力減低。如此導(dǎo)致較高濃度的該成分進(jìn)入膜操作系統(tǒng)204，此處其通過(guò)膜，及與膜流出物212 —起排放。此外，吸附性材料因被覆以細(xì)菌、多醣類(lèi)及/或胞外聚合物質(zhì)而變無(wú)效。此被覆層可能達(dá)阻斷孔口位置的程度，因而阻止接近生物難處理的化合物、生物抑制性化合物、及/或全然對(duì)生物分解有抗性的有機(jī)及無(wú)機(jī)化合物，及結(jié)果妨礙吸附及抑制生物分解。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，此被覆層可通過(guò)系統(tǒng)中的一項(xiàng)或多項(xiàng)機(jī)制產(chǎn)生的剪切作用而去除，諸如懸浮于混合液的吸附性材料顆粒間的碰撞或吸附性材料懸浮及/或移動(dòng)相關(guān)聯(lián)的剪切力。當(dāng)吸附性材料已經(jīng)喪失其用于減少生物難處理的化合物、生物抑制性化合物、及/或全然對(duì)生物分解有抗性的有機(jī)及無(wú)機(jī)化合物的全部或部分效果時(shí)，部分吸附性材料可經(jīng)由廢料埠口 216廢棄，例如經(jīng)由排放含有吸附性材料分散于其中的部分混合液。
如前文說(shuō)明，額外新制的或再生的吸附性材料可透過(guò)吸附性材料導(dǎo)入裝置229及/或于一個(gè)或多個(gè)適當(dāng)添加位置導(dǎo)入系統(tǒng)內(nèi)部。可監(jiān)視流入廢水及流出廢水COD化合物濃度及/或無(wú)機(jī)化合物濃度來(lái)判定何時(shí)系統(tǒng)內(nèi)的吸附性材料及其伴隨的生質(zhì)遭逢效果減低。流入COD與流出COD間的差除以流入COD濃度的作圖將顯示混合液內(nèi)吸附性材料功效的遞減損耗。同一型作圖可用來(lái)監(jiān)視系統(tǒng)的無(wú)機(jī)去除能力。自進(jìn)料流的COD去除量可提供自廢水進(jìn)料去除的生物難處理的化合物及/或生物抑制性化合物的相對(duì)量。當(dāng)系統(tǒng)操作員有了處理特定廢水的經(jīng)驗(yàn)后，將可判定何時(shí)此比值指示需要去除生物反應(yīng)器內(nèi)的部分吸附性材料而以新制的吸附性材料替代的時(shí)間點(diǎn)。系統(tǒng)對(duì)生物難處理的化合物、生物抑制性化合物、及/或全然對(duì)生物分解有抗性的有機(jī)及無(wú)機(jī)化合物要求的功效將重新獲得，例如制造符合法規(guī)要求的放流水。取樣與分析放流水有關(guān)特定有機(jī)及無(wú)機(jī)化合物濃度也可用來(lái)判定何時(shí)混合液內(nèi)的吸附性材料及其伴隨的生質(zhì)遭逢效果減低且須開(kāi)始部分更換。當(dāng)放流水的特定有機(jī)或無(wú)機(jī)化合物開(kāi)始趨近于設(shè)施允許該化合物的排放濃度時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)200的操作員可開(kāi)始更換部分吸附性材料。允許排放濃度典型地受設(shè)施的證照所限，例如美國(guó)環(huán)境保護(hù)署制定的國(guó)家污染物質(zhì)排放清除系統(tǒng)(NPDES)許可計(jì)劃決定，或于特定州或國(guó)家的類(lèi)似主管機(jī)關(guān)決定。隨著操作員以其特定廢水操作此系統(tǒng)獲得經(jīng)驗(yàn)時(shí)，將可預(yù)期何時(shí)應(yīng)開(kāi)始更換吸附性材料。當(dāng)操作員判定吸附性材料及其伴隨的生質(zhì)的功效趨近于無(wú)法達(dá)成要求的放流水的污染物濃度時(shí)，可停止經(jīng)由廢棄來(lái)自管線218的回送的活性污泥所執(zhí)行的正常廢棄過(guò)量生質(zhì)，過(guò)量生質(zhì)及伴隨的吸附性材料透過(guò)廢物埠口 216而自生物反應(yīng)器202廢棄。廢棄的材料量由維持混合液懸浮固體于該特定膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)的最佳操作范圍內(nèi)要求決定。在更換部分吸附性材料后，由操作員監(jiān)視放流水來(lái)判定是否已經(jīng)恢復(fù)要求的污染物去除效率?；诓僮鹘?jīng)驗(yàn)，視需要可作額外更換。在某些實(shí)施方案中，若有所需，系統(tǒng)及/或系統(tǒng)的個(gè)別裝置可包括控制器來(lái)監(jiān)視及調(diào)整系統(tǒng)。控制器可依期望的操作條件指導(dǎo)系統(tǒng)內(nèi)部的任何參數(shù)，該等條件例如基于有關(guān)放流水流的政府法規(guī)?？刂破骺苫谖挥谟谙到y(tǒng)或個(gè)別裝置內(nèi)部的傳感器或定時(shí)器所產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)而關(guān)聯(lián)各個(gè)潛在流量調(diào)整或調(diào)節(jié)閥門(mén)、進(jìn)料器或泵?？刂破饕部苫谖挥谟谙到y(tǒng)或個(gè)別裝置內(nèi)部的傳感器或定時(shí)器所產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)，其指示特定趨勢(shì)，例如歷經(jīng)一段預(yù)定時(shí)間系統(tǒng)的特性或性質(zhì)的向上或向下趨勢(shì)，而關(guān)聯(lián)各個(gè)潛在流量調(diào)整或調(diào)節(jié)閥門(mén)、進(jìn)料器或泵。例如，在放流水流中的傳感器可產(chǎn)生信號(hào)指示污染物濃度，諸如生物難處理的化合物、生物抑制性化合物、及/或全然對(duì)生物分解有抗性的有機(jī)及無(wú)機(jī)化合物已達(dá)預(yù)定數(shù)值或趨勢(shì)，或指示COD程度，藉此觸發(fā)控制器來(lái)自傳感器上游或下游或于傳感器執(zhí)行某些動(dòng)作。此項(xiàng)動(dòng)作可包括自生物反應(yīng)器去除吸附性材料、添加新的或已再生的吸附性材料至生物反應(yīng)器、添加不同型吸附性材料、于進(jìn)料入口或系統(tǒng)內(nèi)部任何裝置的入口調(diào)整廢水流量、將進(jìn)料入口或系統(tǒng)內(nèi)部任何裝置的入口的液流轉(zhuǎn)向至儲(chǔ)存槽、調(diào)整生物反應(yīng)器內(nèi)部的氣流、調(diào)整于生物反應(yīng)器或其它裝置內(nèi)部的停留時(shí)間，及調(diào)整于生物反應(yīng)器或其它裝置內(nèi)部的溫度及/或PH中的任一者或多者。一個(gè)或多個(gè)傳感器可用于系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)裝置或液流來(lái)提供于系統(tǒng)執(zhí)行的任一項(xiàng)或多項(xiàng)程序的狀態(tài)或狀況的指示或特性。本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的系統(tǒng)及控制器提供具有多重操作模式的多樣化單元，其可響應(yīng)于多個(gè)輸入信號(hào)來(lái)提高本發(fā)明的廢水處理系統(tǒng)的效率?？刂破骺墒褂靡粋€(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)施，該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)例如可為通用型計(jì) 算機(jī)。另外，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可包括特別經(jīng)編程的特用目的硬件，例如意圖用于水處理系統(tǒng)的特殊應(yīng)用集成電路(ASIC)或控制器。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可包括一個(gè)或多個(gè)處理器，典型地連結(jié)至一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)元件，其例如可包括硬盤(pán)內(nèi)存、快閃存儲(chǔ)元件、RAM存儲(chǔ)元件、或用于儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的其它組件中的任一者或多者。內(nèi)存典型地用于系統(tǒng)操作期間用來(lái)儲(chǔ)存程序及數(shù)據(jù)。例如，內(nèi)存可用來(lái)儲(chǔ)存參數(shù)相關(guān)歷史數(shù)據(jù)歷經(jīng)一段時(shí)間及操作數(shù)據(jù)。軟件包括實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施方案的程序代碼可儲(chǔ)存于計(jì)算機(jī)可讀及/或可寫(xiě)式非依電性記錄介質(zhì)，及然后典型地拷貝入內(nèi)存，其中其然后可通過(guò)一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行。此種程序代碼可以多種程序語(yǔ)言中的任一者或其組合寫(xiě)程序。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組件可耦接一個(gè)或多個(gè)互連機(jī)構(gòu)，其可包括例如整合于同一裝置內(nèi)部的各組件間的一個(gè)或多個(gè)總線，及/或例如駐在分開(kāi)的離散裝置的各組件間的網(wǎng)絡(luò)?；ミB機(jī)構(gòu)典型地允許通訊，例如允許數(shù)據(jù)、指令介于系統(tǒng)的各組件間交換。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)也包括一個(gè)或多個(gè)輸入裝置，例如鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、軌跡球、麥克風(fēng)、觸控面板及其它人機(jī)接口裝置，以及輸出裝置，例如打印裝置、顯示屏幕、或揚(yáng)聲器。此外，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可含有一個(gè)或多個(gè)接口其可連結(jié)該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)至一通訊網(wǎng)路，作為可通過(guò)該系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)組件形成的網(wǎng)絡(luò)的額外網(wǎng)絡(luò)或替代的道。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，一個(gè)或多個(gè)輸入裝置可包括用于測(cè)量系統(tǒng)及/或其組件的任一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的傳感器。另外，傳感器、泵、或系統(tǒng)其它組件中的一者或多者包括計(jì)量閥門(mén)或定量進(jìn)料器可連結(jié)至工作式耦接至該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一通訊網(wǎng)路。前述中的任一者或多者可耦接至另一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或組件來(lái)透過(guò)一個(gè)或多個(gè)通訊網(wǎng)路而與該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通訊。此種配置組態(tài)允許任何傳感器或信號(hào)產(chǎn)生裝置位于距離該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的顯著距離及/或允許任何傳感器位于距離任何次系統(tǒng)及/或控制器的顯著距離，同時(shí)仍然介于其間提供數(shù)據(jù)。此種通訊機(jī)制可經(jīng)由利用任何適當(dāng)技術(shù)包括但非限于利用無(wú)線通訊協(xié)議執(zhí)行。雖然該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)舉例說(shuō)明為可實(shí)施本發(fā)明的多個(gè)方面的一型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，但應(yīng)該理解本發(fā)明并未限于于軟件或舉例說(shuō)明顯示的該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上實(shí)施。確實(shí)并非于例如通用型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上實(shí)施，控制器或其組件或其小區(qū)段另外可實(shí)施為專(zhuān)用系統(tǒng)或?qū)Ｓ每删幊踢壿嬁刂破?PLC)或?qū)嵤┯诜植际娇刂葡到y(tǒng)。又復(fù)，應(yīng)該理解一個(gè)或多個(gè)本發(fā)明的特征或方面可于軟件、硬件或韌體或其任一種組合實(shí)施。例如，控制器可執(zhí)行的演繹法則的一個(gè)或多個(gè)節(jié)段可于分開(kāi)的計(jì)算機(jī)執(zhí)行，而該等計(jì)算機(jī)又可透過(guò)一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)通訊。在某些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)傳感器可含括于遍布系統(tǒng)200的位置，該等傳感器與人工操作員通訊或自動(dòng)化控制系統(tǒng)通訊來(lái)于可編程輯控制膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)中實(shí)施適當(dāng)制程修改。在一個(gè)實(shí)施方案中，系統(tǒng)200包括控制器205，其可為任何經(jīng)適當(dāng)編程的或?qū)Ｓ玫挠?jì)算機(jī)系統(tǒng)、PLC、或分布式控制系統(tǒng)。某些有機(jī)及/或無(wú)機(jī)化合物的濃度可于膜操作系統(tǒng)流出物212或來(lái)自生物反應(yīng)器202出口 208的流出物測(cè)定，如控制器205與流出物管線212及出口 208與入口 210間的中間流出物管線二者間的虛線連結(jié)指示。在另一實(shí)施方案中，揮發(fā)性有機(jī)化合物的濃度或系統(tǒng)的其它性質(zhì)或特性可于入口 201、206、或210中的一者或多者測(cè)定。制程控制裝置業(yè)界的本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的傳感器包括基于雷射感應(yīng)熒光的傳感器或適合用于原位實(shí)時(shí)監(jiān)視放流水中有機(jī)或無(wú) 機(jī)化合物的濃度或系統(tǒng)特性的任何其它傳感器。可使用的傳感器包括用于水包油測(cè)量的浸沒(méi)式傳感器其使用UV熒光用于檢測(cè)，諸如得自娣歐斯光學(xué)傳感器公司(TriOS Optical Sensors)(德國(guó)奧倫堡)的環(huán)保突光(enViix)FlU)-HC傳感器。傳感器可包括經(jīng)被覆或以其它方式經(jīng)處理來(lái)防止或限制出現(xiàn)于透鏡上的穢垢或薄膜量的透鏡。當(dāng)系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)傳感器產(chǎn)生一種或多種有機(jī)及/或無(wú)機(jī)化合物濃度超過(guò)預(yù)定濃度的信號(hào)時(shí)，控制系統(tǒng)可實(shí)施響應(yīng)動(dòng)作，諸如適當(dāng)回授動(dòng)作或前傳動(dòng)作，包括但非限于透過(guò)廢物排放埠口 216去除吸附性材料(如控制器205與廢物排放埠口 216間的虛線連結(jié)指示)；透過(guò)吸附性材料導(dǎo)入裝置229或于其它位置中的一者(如控制器205與吸附性材料導(dǎo)入裝置229間的虛線連結(jié)指示)添加新的或再生的吸附性材料；添加不同型吸附性材料；修改水停留時(shí)間；修改生物特性諸如微生物的簡(jiǎn)單碳食物或添加磷、氮及/或PH調(diào)整化學(xué)品 '及/或前述其它修改或本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然易知的修改。注意雖然控制器205及吸附性材料導(dǎo)入裝置229僅就圖2顯示，但預(yù)期該特征及多個(gè)回授及前傳能力可并入此處說(shuō)明的系統(tǒng)中的任一者。此外，控制器205可電連結(jié)至其它組件，諸如廢水進(jìn)料泵及懸浮系統(tǒng)232。在混合液經(jīng)曝氣及通過(guò)生物反應(yīng)器202中的吸附性材料處理后，已處理的混合液通過(guò)分離次系統(tǒng)222，及基本上不含吸附性材料轉(zhuǎn)運(yùn)至膜操作系統(tǒng)204。分離次系統(tǒng)222防止吸附性材料進(jìn)入膜操作系統(tǒng)204。經(jīng)由維吸附性材料于生物反應(yīng)器202，或維持于膜操作系統(tǒng)204上游，本發(fā)明的方法及系統(tǒng)減少或消除膜操作系統(tǒng)槽膜被吸附性材料穢垢及/或磨蝕的機(jī)率。膜操作系統(tǒng)204含有過(guò)濾膜240來(lái)自得自生物反應(yīng)器212的流出物過(guò)濾膜操作系統(tǒng)槽204中混合液內(nèi)的生質(zhì)及任何其它固體。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知，該膜240可為中空纖維膜或其它適當(dāng)配置組態(tài)形式，典型地極為昂貴且高度需要保護(hù)膜免于受損，俾最大化其使用壽命。在本發(fā)明的方法及系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)槽的膜壽命延長(zhǎng)，原因在于分離次系統(tǒng)222基本上減少或消除吸附性材料諸如粒狀活性炭及/或任何其它固體顆粒及粒子進(jìn)入膜操作系統(tǒng)204。出口 212轉(zhuǎn)運(yùn)來(lái)自膜操作系統(tǒng)槽204的已過(guò)濾的流出物?；厮偷幕钚晕勰喙芫€214將回送的活性污泥自膜操作系統(tǒng)槽204轉(zhuǎn)運(yùn)至生物反應(yīng)器202供進(jìn)一步用于廢水進(jìn)料流的處理。過(guò)量污泥如同常規(guī)膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)般使用廢物管線218自系統(tǒng)廢棄。
在其中生物反應(yīng)器202為有氧反應(yīng)器諸如曝氣槽及微生物為需氧微生物的系統(tǒng)中，空氣擴(kuò)散裝置或機(jī)械式混合系統(tǒng)可用于維持吸附性材料懸浮。容后詳述，本發(fā)明的多個(gè)額外實(shí)施方案包括替代性或補(bǔ)充性懸浮裝置或系統(tǒng)232來(lái)維持吸附性材料于懸浮。維持相對(duì)大型吸附性材料顆粒懸浮，比較未使用吸附性材料的先前技術(shù)系統(tǒng)或采用粉末活性炭者典型地需要顯著更多能量。然而，根據(jù)本發(fā)明使用吸附性材料顆粒的優(yōu)點(diǎn)包括提高污染物去除速率及程度，藉此減少或去除進(jìn)一步下游處理的需要，權(quán)衡效益超越操作該系統(tǒng)的能量消耗量的任何增加。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，懸浮系統(tǒng)232利用噴射混合、機(jī)械混合、噴射曝氣、粗氣泡曝氣、及其它類(lèi)型機(jī)械或空氣懸浮中的一者或多者來(lái)維持吸附性材料234于懸浮，同時(shí)減少吸附性材料234的磨耗。 在某些實(shí)施方案中，在初期的后，其中吸附性材料234在生物反應(yīng)器202內(nèi)及部分顆粒破損，吸附性材料234的部分粗糙及/或突起的表面破裂而變成粉末、細(xì)料、針狀物、或其它小型微粒，吸附性材料234通過(guò)噴射懸浮系統(tǒng)232維持于懸浮液穩(wěn)定化，因而極少或未再進(jìn)一步發(fā)生破損或尺寸的降級(jí)。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，在將吸附性材料導(dǎo)入系統(tǒng)前，材料可通過(guò)去除吸附性材料的容易破損部分前處理，藉此減少難以分離及可能磨蝕膜的細(xì)料及其它非期望的小型粒子的形成。前處理可能于例如適當(dāng)調(diào)理裝置諸如濕或干粒子滾轉(zhuǎn)器內(nèi)與預(yù)先濕潤(rùn)一起或于預(yù)先濕潤(rùn)的前進(jìn)行。吸附性材料于混合液的濃度通常取決于特定系統(tǒng)參數(shù)及欲處理的廢水、生物難處理的及/或生物抑制性有機(jī)或無(wú)機(jī)化合物的特定組合符合工廠的排放要求。測(cè)試指出使用典型工業(yè)混合液懸浮固體濃度(于所采用的特定膜生物反應(yīng)器配置的正常范圍)及吸附性材料濃度諸如粒狀活性炭約20% (占總混合液懸浮固體濃度)來(lái)操作膜生物反應(yīng)器足以去除存在于廢水進(jìn)料中的生物難處理的及/或生物抑制性化合物而未于所使用的篩選系統(tǒng)形成穢垢問(wèn)題。可添加更高濃度的吸附性材料來(lái)提供對(duì)抗制程擾動(dòng)的額外安全邊際，該等擾動(dòng)可能造成生物難處理的化合物、生物抑制性化合物、及/或全然對(duì)生物分解有抗性的有機(jī)及無(wú)機(jī)化合物的高于正常放流水濃度。注意此種額外吸附性材料將導(dǎo)致增高的篩選及/或沉積需求?；诮?jīng)驗(yàn)或否則基于視為適合該特定系統(tǒng)及方法，基于對(duì)抗制程擾動(dòng)期望的安全邊際，可以實(shí)驗(yàn)方式測(cè)定可用而仍然達(dá)成所要求的放流水質(zhì)量的最低吸附性材料濃度。本發(fā)明使用膜操作系統(tǒng)槽上游的吸附性材料來(lái)吸附有機(jī)及無(wú)機(jī)材料(生物難處理的、生物抑制性、或其它)，以及提供懸浮介質(zhì)膜生物反應(yīng)器應(yīng)用于多種不同配置組態(tài)。此夕卜，多種分離裝置也可用于維持吸附性材料于生物反應(yīng)器。本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然易知，基于廢水的個(gè)別特性及設(shè)施欲架設(shè)區(qū)域，不同系統(tǒng)將有不同經(jīng)濟(jì)效益?？刂苼?lái)產(chǎn)生最佳處理?xiàng)l件的因素包括吸附性材料類(lèi)型，包括其尺寸、形狀、硬度、比重、沉積速率、要求的空氣流速、或顆粒懸浮于混合液的其它懸浮需求，亦即維持粒狀活性炭為懸浮介質(zhì)、條篩間隔或開(kāi)口尺寸及孔洞組態(tài)、混合液中的吸附性材料濃度、混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度、混合液懸浮固體總濃度、回送的活性污泥流速除以進(jìn)入膜操作系統(tǒng)槽的混合液流速的比、水停留時(shí)間、及污泥停留時(shí)間。此種最佳化提供生物難處理的化合物、容易分解的生物需氧量化合物(BOD5)、生物抑制性化合物、全然對(duì)生物分解有抗性的有機(jī)或無(wú)機(jī)化合物、及胞外聚合物質(zhì)中的某些部分被吸附性材料諸如懸浮于混合液的粒狀活性炭吸附。本發(fā)明的裝置的另一效果提供混合液懸浮固體中的微生物可黏附的位置。該方法的此一方面產(chǎn)生混合液揮發(fā)性懸浮固體液流，比較使用類(lèi)似的水停留時(shí)間及污泥停留時(shí)間操作但未經(jīng)粒狀活性炭加強(qiáng)的膜生物反應(yīng)器，其較為穩(wěn)定且對(duì)擾動(dòng)狀況的反應(yīng)較為有彈性，且允許促進(jìn)存在于廢水中的有機(jī)物的生物降級(jí)。在上游制程擾動(dòng)結(jié)果導(dǎo)致自動(dòng)漂浮于混合液的某些可存活的微生物損耗的情況下，吸附性材料孔洞空間內(nèi)部或表面上的微生物來(lái)源用作為種菌來(lái)源。在熱震或有毒化學(xué)品沖擊系統(tǒng)的情況下，在常規(guī)系統(tǒng)將造成某些細(xì)菌死亡，而部分于孔洞空間內(nèi)部或表面上的微生物可能存活，如此比較不含吸附劑的常規(guī)系統(tǒng)，只需部分回復(fù)時(shí)間。例如，在細(xì)菌為嗜溫性的系統(tǒng)中，吸附劑可能允許于孔洞位置內(nèi)部的某些細(xì)菌于溫度升高造成的熱震情況下存活。同理，在細(xì)菌為嗜熱性的系統(tǒng)中，吸附劑可能允許于孔洞位置內(nèi)部的某些細(xì)菌于溫度減低造成的熱震 情況下存活。兩種情況下，培養(yǎng)物再馴化所需時(shí)間大為縮短。此外，在系統(tǒng)沖擊摧毀全部或部分微生物族群的情況下，吸附性材料的存在允許持續(xù)操作，其中不穩(wěn)定的、難處理的、及抑制性污染物可被吸附及同時(shí)調(diào)整微生物族群。各種效果導(dǎo)致比較常規(guī)膜生物反應(yīng)器裝置所能獲得者，混合液更快速馴化于廢水進(jìn)料、減少膜的穢垢、改良對(duì)進(jìn)料濃度及流速的耐受性、制造更快速去水的污泥，帶有更少油性質(zhì)而更易處理，及具有較低的有機(jī)及無(wú)機(jī)雜質(zhì)濃度的放流水。使用吸附劑諸如粒狀活性炭替代粉末活性炭可免除于粉末活性炭膜生物反應(yīng)器測(cè)試中已經(jīng)辨識(shí)的膜穢垢及/或磨蝕問(wèn)題。雖然使用粒狀活性炭替代粉末活性炭就重量基準(zhǔn)而言無(wú)法同等有效地使用碳，但本發(fā)明的方法及系統(tǒng)基本上防止粒狀活性炭進(jìn)入膜操作系統(tǒng)，因而減少或消除膜磨蝕及穢垢的機(jī)率。但因使用粒狀活性炭替代粉末活性炭結(jié)果導(dǎo)致對(duì)吸附效率減低的沖擊，不會(huì)顯著影響活性炭加強(qiáng)的膜生物反應(yīng)器裝置的總效率。測(cè)試指出去除某些生物抑制性化合物及/或生物難處理的化合物的主要機(jī)轉(zhuǎn)關(guān)粉末活性炭加強(qiáng)的裝置中，生物難處理的及/或生物抑制性化合物暴露于微生物的停留時(shí)間的延長(zhǎng)。吸附于吸附性材料諸如粒狀活性炭上的混合液揮發(fā)性懸浮固體中的微生物有較長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)消化該某些生物難處理的及生物抑制性化合物。用于生物分解的停留時(shí)間的延長(zhǎng)業(yè)已顯示為于膜生物反應(yīng)器放流水中，減低某些生物難處理的及生物抑制性化合物濃度的主要因素，及無(wú)需粉末活性炭的較高吸附效率來(lái)達(dá)成期望的結(jié)果。就加強(qiáng)生物難處理的化合物、生物抑制性化合物、全然對(duì)生物分解有抗性的有機(jī)及無(wú)機(jī)化合物、及胞外聚合化合物的去除方面，粒狀活性炭于碳協(xié)助膜生物反應(yīng)器的功能同等良好或更優(yōu)于粉末活性炭加強(qiáng)的膜生物反應(yīng)器。另外，因粒狀活性炭尺寸較大，故可有效過(guò)濾或以其它方式自進(jìn)入膜操作系統(tǒng)槽的混合液分離。根據(jù)本發(fā)明經(jīng)由采用粒狀活性炭，可消弭或顯著減少使用粉末活性炭時(shí)出現(xiàn)的磨蝕。雖然使用粉末活性炭粒子于膜生物反應(yīng)器已經(jīng)顯示部分前文對(duì)粒狀活性炭系統(tǒng)說(shuō)明的相同優(yōu)點(diǎn)，但膜操作系統(tǒng)槽中，來(lái)自粉末活性炭的膜磨蝕無(wú)法為人所接受，原因在于膜的使用壽命可能縮短至無(wú)法接受的程度，例如比典型膜的保證期顯著更短。因膜成本占膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)總成本的顯著部分，故其使用壽命延長(zhǎng)乃膜操作系統(tǒng)的操作成本的一項(xiàng)重要因素。圖3顯示利用生物脫氮操作的膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)300的另一個(gè)實(shí)施方案。如本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然易知，特定流入廢水所需其它特化生物或化學(xué)處理系統(tǒng)也可并入概略就圖2顯示的本發(fā)明的系統(tǒng)。圖3的實(shí)施方案類(lèi)似圖2的實(shí)施方案，但增加缺氧(低氧濃度)區(qū)段331。在此處使用缺氧區(qū)段或容器的實(shí)施方案中，單純有機(jī)碳源諸如甲醇或廢水本身的生化需氧量含量可供生物有機(jī)體耗用。廢水306導(dǎo)入缺氧區(qū)段331，其與含吸附性材料334的生物反應(yīng)器302作流體連通。缺氧區(qū)段331可包括混合器及/或曝氣裝置(圖中未顯示)。在此處實(shí)施方案中，其中使用曝氣裝置，溶氧濃度經(jīng)控制來(lái)維持缺氧條件。來(lái)自于生物反應(yīng)器302的流出物透過(guò)分離次系統(tǒng)322被導(dǎo)入膜操作系統(tǒng)304入口 310。在膜操作系統(tǒng)304中，廢水通過(guò)一張或多張微濾或超濾膜，藉此消除或 減少澄清及/或第三次過(guò)濾的需要。膜滲透物亦即通過(guò)膜340的液體經(jīng)由出口 312而自膜操作系統(tǒng)304排放。膜保留物亦即來(lái)自于生物反應(yīng)器302流出物中的固體包括活性污泥透過(guò)回送活性污泥管線314而送返缺氧區(qū)段331。來(lái)自于生物反應(yīng)器302的用過(guò)的吸附性材料可透過(guò)生物反應(yīng)器302的混合液廢物排放埠口 316移除。廢物出口 318也可連結(jié)至回送管路314來(lái)轉(zhuǎn)向部分或全部回送的活性污泥用于廢棄處置，例如控制混合液及/或培養(yǎng)物濃度?；旌弦簭U物排放埠口 316也可用于去除部分吸附性材料?？商砑拥攘啃轮频幕蛟偕奈叫圆牧?。如同于圖2所述系統(tǒng)，有多個(gè)位置吸附性材料334可添加至系統(tǒng)。在優(yōu)選實(shí)施方案中，吸附性材料于防止進(jìn)入缺氧區(qū)段331的位置330b添加。圖4為水處理系統(tǒng)400的示意說(shuō)明圖，該系統(tǒng)為圖I所示系統(tǒng)100的一個(gè)實(shí)施方案。在系統(tǒng)400，例如使用擋板壁403，生物反應(yīng)器402被劃分為或區(qū)隔為多個(gè)區(qū)段402a及402b。膜操作系統(tǒng)槽404位于生物反應(yīng)器402下游。區(qū)段402a與402b間的水流經(jīng)工程制造來(lái)提供下游方向的液流。如此可通過(guò)下列配置及/或裝置達(dá)成，包括但非限于溢流堰、沈浸式孔口、及/或多種分布式管路配置用于維持區(qū)段402a與402b間的正向分離，及將吸附性材料434只維持于區(qū)段402b的目的。該各種配置也可設(shè)計(jì)來(lái)控制區(qū)段402a與402b間的流速。并未示例顯示其它特定配置，原因在于該配置為本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知。操作期間，流入的廢水流406被導(dǎo)入生物反應(yīng)器402，及特別導(dǎo)入生物反應(yīng)器402的第一區(qū)段402a。如前文討論，本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然易知，可添加磷、氮、及pH調(diào)整材料或化學(xué)品來(lái)維持第一區(qū)段402a的生物生命及相關(guān)聯(lián)的活性，包括生物氧化的最佳營(yíng)養(yǎng)素比及PH值。第一區(qū)段402a的微生物可分解混合液懸浮固體的生物不穩(wěn)定性內(nèi)容物中的至少部分。混合液懸浮固體中的簡(jiǎn)單碳，亦即生物不穩(wěn)定性化合物用作為微生物的食物來(lái)源。廢水可于區(qū)段402a處理來(lái)基本上去除全部混合液懸浮固體的生物不穩(wěn)定性內(nèi)容物，或在某些實(shí)施方案中，可保留部分混合液懸浮固體的生物不穩(wěn)定性內(nèi)容物用于送至生物反應(yīng)區(qū)段402b。在實(shí)施方案中，其中混合液懸浮固體的生物不穩(wěn)定性內(nèi)容物于區(qū)段402a降至不足以有效支持下游微生物，實(shí)施一項(xiàng)或多項(xiàng)控制來(lái)維持微生物食物來(lái)源的有效濃度，特別于下游生物反應(yīng)區(qū)段402b。此項(xiàng)控制例如可基于廢水于上游區(qū)段402a的停留時(shí)間，將未經(jīng)處理的流入廢水滑流直接受至區(qū)段402b，控制回送的活性污泥，導(dǎo)入甲醇或微生物的其它簡(jiǎn)單碳食物來(lái)源，或于區(qū)段402a提供間歇曝氣，或于區(qū)段402b促進(jìn)健康生質(zhì)的其它方法。使用懸浮裝置432，吸附性材料434于生物反應(yīng)區(qū)段402b維持懸浮，該懸浮裝置可包括此處所述懸浮系統(tǒng)，例如圖7、8、9、10、11或12所示、此處實(shí)例的系統(tǒng)、或用于循環(huán)空氣、液體或空氣與液體的組合的任一種適當(dāng)常規(guī)裝置中的一者或多者。該常規(guī)裝置包括但非限于空氣擴(kuò)散起泡器、槳葉、混合器、表面曝氣機(jī)、液體循環(huán)泵、及本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它裝置。應(yīng)該理解雖然在某些實(shí)施方案中期望使用相對(duì)低耗能來(lái)維持吸附性材料434于懸浮的懸浮裝置432，諸如關(guān)聯(lián)圖7、8、9、10、11或12所示或?qū)嵤├?、實(shí)施例4或?qū)嵤├?所述者，但也適合使用較非有效裝置的其它實(shí)施方案，原因在于其中吸附性材料434須維持懸浮的區(qū)段402b的總體積只占生物反應(yīng)器402總體積的一部分。篩選/分離系統(tǒng)422位于區(qū)段402b來(lái)基本上防止吸附性材料434進(jìn)入膜操作系統(tǒng)404。在某些實(shí)施方案中，吸附性材料只添加于位置430b，亦即區(qū)段402b的相對(duì)應(yīng)位置。注意雖系統(tǒng)400顯示為一個(gè)基本上不含吸附劑 的生物反應(yīng)區(qū)段，及一個(gè)含吸附性材料434的區(qū)段，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解可采用更少或更多的各類(lèi)型區(qū)段。在區(qū)段402b的吸附性材料434的濃度可為例如圖I的系統(tǒng)所采用的相同濃度，或依據(jù)接受處理的廢水而定，可使用更高或更低的濃度。此外，生物反應(yīng)區(qū)段可以多種配置組態(tài)形成。例如，在棱柱形生物反應(yīng)器槽，可設(shè)置分隔壁橫過(guò)槽寬來(lái)將槽劃分為多個(gè)區(qū)段。例如于圓柱形槽中，可設(shè)置一個(gè)分隔壁成為弦，或設(shè)置多個(gè)壁例如呈半徑狀而形成兩個(gè)或多個(gè)扇區(qū)。經(jīng)由吸附性材料只在終生物反應(yīng)區(qū)段，生物不穩(wěn)定性化合物可于不含吸附性材料的上游區(qū)段處理，因而無(wú)需將吸附性材料懸浮于系統(tǒng)400的不含吸附劑區(qū)段的混合液。如此也允許發(fā)展出一種微生物群落其可生物分解至少某些生物難處理的及/或生物抑制性化合物，該等化合物無(wú)法通過(guò)存在于本系統(tǒng)上游區(qū)段的傳統(tǒng)微生物作生物分解。本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該理解可使用分開(kāi)的槽而非生物反應(yīng)器的劃分區(qū)段，如圖6示意顯示，或生物反應(yīng)器的劃分區(qū)段與分開(kāi)容器的組合來(lái)提供根據(jù)本發(fā)明的類(lèi)似系統(tǒng)400的系統(tǒng)。仍然參考圖4，來(lái)自于生物反應(yīng)區(qū)段402b的流出物透篩選選/分離系統(tǒng)422導(dǎo)入膜操作系統(tǒng)404的入口 410。在膜操作系統(tǒng)404中，廢水通過(guò)一個(gè)或多個(gè)微濾或超濾膜440，膜滲透物經(jīng)由出口 412排放，而膜保留物包括活性污泥透過(guò)回送活性污泥管線414送返生物反應(yīng)區(qū)段402a。來(lái)自于生物反應(yīng)區(qū)段402b的用過(guò)的吸附性材料可經(jīng)由混合液廢物排放埠口 416定期去除。廢物出口 418也可連結(jié)至回送活性污泥管線414來(lái)將部分或全部回送活性污泥轉(zhuǎn)向進(jìn)行廢棄處置，例如控制混合液及/或培養(yǎng)物濃度?；旌弦簭U物排放埤口 416也可用來(lái)移除部分吸附性材料?？商砑拥攘啃轮频幕蛟偕奈叫圆牧?。圖5顯示以系統(tǒng)400的類(lèi)似方式操作的系統(tǒng)500，生物反應(yīng)器502劃分為多個(gè)區(qū)段502a及502b，及包括與生物反應(yīng)器502整合的生物脫氮步驟。在本實(shí)施方案中，吸附性材料535添加例如位置530b維持于區(qū)段502b懸浮而未導(dǎo)入缺氧區(qū)段531或區(qū)段502a。來(lái)自生物反應(yīng)區(qū)段502b的流出物透篩選選/分離系統(tǒng)522導(dǎo)入膜操作系統(tǒng)504入口 510。在膜操作系統(tǒng)504中，廢水通過(guò)一個(gè)或多個(gè)微濾或超濾膜540，膜滲透物經(jīng)由出口 512排放，而膜保留物包括活性污泥透過(guò)回送活性污泥管線514送返缺氧區(qū)段531。來(lái)自于生物反應(yīng)區(qū)段502b的用過(guò)的吸附性材料可經(jīng)由混合液廢物排放埠口 516定期去除。廢物出口 518也可連結(jié)至回送活性污泥管線514來(lái)將部分或全部回送活性污泥轉(zhuǎn)向進(jìn)行廢棄處置，例如控制混合液及/或培養(yǎng)物濃度。混合液廢物排放埤口 516也可用來(lái)移除部分吸附性材料。可添加等量新制的或再生的吸附性材料。在某些操作條件下，可能需要導(dǎo)入簡(jiǎn)單有機(jī)碳源諸如甲醇至缺氧區(qū)段來(lái)協(xié)助脫氮程序。另外，原廢水的生物需氧量?jī)?nèi)容物典型地提供生物有機(jī)體耗用所需的食物來(lái)源。在額外實(shí)施方案中，缺氧區(qū)段可設(shè)于區(qū)段502b下游(圖中未顯示)或設(shè)于區(qū)段502a與502b間。任一種情況下，可能需要添加生物有機(jī)體耗用的食物來(lái)源于缺氧區(qū)段來(lái)協(xié)助脫氮程序。本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該理解可使用分開(kāi)的槽而非生物反應(yīng)器的劃分區(qū)段，如圖6示意顯示，或生物反應(yīng)器的劃分區(qū)段與分開(kāi)容器的組合來(lái)提供根據(jù)本發(fā)明的類(lèi)似系統(tǒng)500的系統(tǒng)。
圖6為廢水處理系統(tǒng)600的另一實(shí)施方案的不意說(shuō)明圖。在系統(tǒng)600,設(shè)置一列生物反應(yīng)器，包括基本上不含吸附性材料的第一生物反應(yīng)器602a，及含有可添加例如于位置630a及630b中的一者或二者的吸附性材料634懸浮液的第二生物反應(yīng)器602b。膜操作系統(tǒng)604位于生物反應(yīng)器602a及602b下游。第二生物反應(yīng)器602b包括位于區(qū)段602b的篩選/分離系統(tǒng)622來(lái)基本上防止吸附性材料進(jìn)入膜操作系統(tǒng)604。反應(yīng)器602a與602b間的水流經(jīng)工程制造來(lái)提供于下游方向的流，俾將吸附性材料只維持于區(qū)段602b，亦即防止吸附性材料自反應(yīng)器602b回流至反應(yīng)器602a，且可經(jīng)設(shè)計(jì)來(lái)控制區(qū)段602a與602b間的流速。操作期間，流入的廢水流606被導(dǎo)入生物反應(yīng)器602a。在第一生物反應(yīng)器602a的微生物可分解含于混合液懸浮固體的至少部分生物不穩(wěn)定性化合物?；旌弦簯腋」腆w內(nèi)的簡(jiǎn)單有機(jī)物用作為微生物的食物來(lái)源。經(jīng)部分處理的廢水透過(guò)導(dǎo)管607送至生物反應(yīng)器602b。來(lái)自生物反應(yīng)器602a的經(jīng)部分處理的廢水也可重力進(jìn)給至生物反應(yīng)器602b，或通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它手段輸送。廢水可于第一生物反應(yīng)器602a處理來(lái)基本上去除混合液懸浮固體的全部生物不穩(wěn)定性化合物，或在某些實(shí)施方案中，混合液懸浮固體所含的部分生物不穩(wěn)定性化合物可保留來(lái)送入第二生物反應(yīng)器602b。在其中混合液懸浮固體所含的生物不穩(wěn)定性化合物于第一生物反應(yīng)器602a降至不足以支持下游的微生物程度的實(shí)施方案中，實(shí)施一項(xiàng)或多項(xiàng)控制來(lái)維持微生物食物來(lái)源的有效濃度，例如于下游生物反應(yīng)器602b。此項(xiàng)控制例如可為基于下游生物反應(yīng)器602a中廢水的停留時(shí)間，將未經(jīng)處理的流入廢水滑流直接受至生物反應(yīng)器602b，控制回送的活性污泥，導(dǎo)入甲醇或微生物的其它簡(jiǎn)單碳食物來(lái)源，或其它適當(dāng)回送或前傳動(dòng)作。使用懸浮裝置632，吸附性材料634于生物反應(yīng)器602b維持懸浮，該懸浮裝置可包括此處所述懸浮系統(tǒng)，例如圖7、8、9、10、11或12所示、此處實(shí)例的系統(tǒng)、或用于循環(huán)空氣、液體或空氣與液體的組合的任一種適當(dāng)常規(guī)裝置中的一者或多者。該常規(guī)裝置包括但非限于空氣擴(kuò)散起泡器、槳葉、混合器、表面曝氣機(jī)、液體循環(huán)泵、及本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它裝置。應(yīng)該理解雖然在某些實(shí)施方案中期望使用相對(duì)低耗能來(lái)維持吸附性材料于懸浮的懸浮裝置632,諸如關(guān)聯(lián)圖7、8、9、10、11或12所示或?qū)嵤├?、實(shí)施例4或?qū)嵤├?所述者，但也適合使用較非有效裝置的其它實(shí)施方案，原因在于區(qū)段602b的總體積只占生物反應(yīng)器602a及602b組合總體積的一部分。篩選/分離系統(tǒng)622位于生物反應(yīng)器602b來(lái)基本上防止吸附性材料634進(jìn)入膜操作系統(tǒng)604。在某些實(shí)施方案中，吸附性材料634只添加于生物反應(yīng)器602b,例如位于導(dǎo)管607相關(guān)聯(lián)的位置630a，或直接添加至生物反應(yīng)器602b (位置630b)。在某些優(yōu)選實(shí)施方案中，導(dǎo)入生物反應(yīng)器602b的前，吸附性材料經(jīng)預(yù)先濕潤(rùn)，例如形成料漿。注意雖系統(tǒng)600顯示為一個(gè)基本上不含吸附劑的生物反應(yīng)器，及一個(gè)含吸附性材料634的生物反應(yīng)器，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解可采用更少或更多的各類(lèi)型生物反應(yīng)器、或生物反應(yīng)器區(qū)段。在生物反應(yīng)器602b的吸附性材料濃度可為例如圖I的系統(tǒng)所采用的相同濃度，或依據(jù)下列因素包括但非限于生物反應(yīng)器602b中有待處理的已經(jīng)部分處理的廢水特性而定，可使用更高的濃度。經(jīng)由吸附性材料只在終生物反應(yīng)器，生物不穩(wěn)定性化合物可在不含吸附性材料的上游生物反應(yīng)器處理。如此允許發(fā)展出 一種微生物群落其可生物分解無(wú)法通過(guò)存在于本系統(tǒng)上游區(qū)段的傳統(tǒng)微生物作生物氧化的生物難處理的化合物。本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該理解可使用生物反應(yīng)器的劃分區(qū)段而非分開(kāi)的生物反應(yīng)器，如圖4示意顯示，或生物反應(yīng)器的劃分區(qū)段與分開(kāi)反應(yīng)器的組合來(lái)提供根據(jù)本發(fā)明的類(lèi)似系統(tǒng)600的系統(tǒng)。仍然參考圖6，來(lái)自于生物反應(yīng)區(qū)段602b的流出物透篩選選/分離系統(tǒng)622導(dǎo)入膜操作系統(tǒng)604的入口 610。在膜操作系統(tǒng)604中，廢水通過(guò)一個(gè)或多個(gè)微濾或超濾膜640，膜滲透物經(jīng)由出口 612排放，而膜保留物包括活性污泥透過(guò)回送活性污泥管線614送返生物反應(yīng)區(qū)段602a。來(lái)自于生物反應(yīng)器602b的用過(guò)的吸附性材料可經(jīng)由混合液廢物排放埠口 616定期去除。廢物出口 618也可連結(jié)至回送管路614來(lái)將部分或全部回送活性污泥轉(zhuǎn)向進(jìn)行廢棄處置，例如控制混合液及/或培養(yǎng)物濃度。大致參考圖7、8、9、10及11，顯示多個(gè)替代實(shí)施方案，包括噴射懸浮系統(tǒng)，其中混合液(包括含MLVSS的MLSS)及分散于其中的吸附性材料循環(huán)通過(guò)噴射噴嘴。此項(xiàng)循環(huán)提供吸附劑與混合液的緊密混合，也提供維持吸附劑懸浮于生物反應(yīng)器的湍流。湍流可為局限的湍流，例如噴嘴孔口近端，造成噴射噴嘴送出流體的渦旋及滾動(dòng)。在圖7、8及11中，實(shí)心黑單元表示吸附性材料，而不規(guī)則線形單元表示微生物或生質(zhì)。圖7示意說(shuō)明于生物反應(yīng)器702 (為求清晰闡釋?zhuān)糠诛@示于附圖)內(nèi)部的懸浮裝置732。懸浮裝置732含有流體連結(jié)至泵748及氣體源760的噴射噴嘴744。在有氧生物反應(yīng)器702的情況下，氣體可為含氧氣體，或于無(wú)氧生物反應(yīng)器702的情況下，氣體可為無(wú)氧或基本上不合氧氣體。圖7所示配置，及于關(guān)聯(lián)第8、9及10圖說(shuō)明的某些額外實(shí)施方案中，可使用例如市售得自美國(guó)威斯康星州羅斯奇西門(mén)子水技術(shù)公司的維肯(Vari Cant)系統(tǒng)部署。其它噴射曝氣系統(tǒng)也可部署用于就圖8、9及10顯示的系統(tǒng)中的一者或多者。例如，多個(gè)系統(tǒng)包括但非限于市售得自美國(guó)愛(ài)荷華州西達(dá)瀑布弗汀公司(Fluidyne Corporation)、美國(guó)麻省阿索涅KLA系統(tǒng)公司、及美國(guó)俄亥俄州德頓混合系統(tǒng)公司(Mixing Systems Inc.)的噴射曝氣系統(tǒng)。注意雖然此處就圖7、8、9、10及11說(shuō)明的系統(tǒng)大致上顯示位于生物反應(yīng)器槽外部的泵，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解一個(gè)或多個(gè)泵可位于槽內(nèi)部。在其它實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)泵可位于高位壓力槽內(nèi)部或外部來(lái)維持正向抽取。此外，雖然此處就圖7、8、9、10及11說(shuō)明的系統(tǒng)為了舉例說(shuō)明，大致上顯示整個(gè)噴射噴嘴位于生物反應(yīng)器槽，但在某些實(shí)施方案中，部分噴射噴嘴可位于生物反應(yīng)器槽外部，而至少其出口孔口位于生物反應(yīng)器槽。噴射噴嘴744液體入口 746及出口孔口 764及泵送裝置748入口 752及出口 754的尺寸及配置允許吸附性材料及MLSS包括MLVSS通過(guò)。如此混合液包括MLSS及MLVSS與吸附性材料的混合物被抽取通過(guò)管線751，自生物反應(yīng)器702出口 750抽取入泵送裝置748入口 752。混合物經(jīng)由出口 754被泵送出泵送裝置748，通過(guò)管線755被導(dǎo)入與噴射噴嘴744整合一體或以其它方式呈流體連通的液體入口 746。同時(shí)，氣體760經(jīng)由管線761被導(dǎo)入與噴射噴嘴744整合一體或以其它方式呈流體連通的氣體入口 758，及被導(dǎo)引至混合腔室766，在該處，氣體膨脹而于噴嘴出口孔口 764方向提供動(dòng)能予混合液與分散的吸附性材料的混合液流。已膨脹的氣體、混合液及分散的吸附性材料通過(guò)于流體流動(dòng)方向有縮小截面積的喉部768，其中 速度加快而送出出口孔口764的外。氣體、液體及固體粒子的組合流強(qiáng)制進(jìn)入生物反應(yīng)器702，而于連續(xù)操作情況下，吸附性材料的固體顆粒因生物反應(yīng)器702的液體湍流而維持懸浮?，F(xiàn)在參考圖8，顯示包括噴射懸浮系統(tǒng)的生物反應(yīng)器的另一實(shí)施方案。特定言的，生物反應(yīng)器802包括噴射懸浮系統(tǒng)832，其包括噴射噴嘴844具有位于生物反應(yīng)器802用于循環(huán)有吸附性材料分散于其中的混合液的至少一個(gè)出口孔口 864。噴射噴嘴844流體連結(jié)至泵848來(lái)循環(huán)有吸附性材料分散于其中的混合液俾形成維持吸附性材料懸浮的湍流。如本領(lǐng)域技術(shù)人員了解，可導(dǎo)引與排放有吸附性材料分散于其中的混合液而無(wú)需進(jìn)氣口的任一種噴射混合機(jī)、噴灑器或其它裝置皆可用作為噴射噴嘴844。在曝氣生物反應(yīng)器802，也設(shè)有(圖中未顯示)含氧氣體源，諸如常規(guī)空氣擴(kuò)散裝置。噴射噴嘴844的液體入口 846及出口孔口 864、及泵送裝置848的入口 852及出口854其尺寸及配置組態(tài)允許吸附性材料及混合液懸浮固體包括混合液懸浮揮發(fā)性固體通過(guò)其中。如此，混合液包括MLSS及MLVSS與吸附性材料的混合物被抽取通過(guò)管線851，自生物反應(yīng)器802出口 850抽取入泵送裝置848入口 852?；旌衔锝?jīng)由出口 854被泵送出泵送裝置848，通過(guò)管線855被導(dǎo)入與噴射噴嘴844整合一體或以其它方式呈流體連通的液體入口846。噴射噴嘴844包括于流體流動(dòng)方向有縮小截面積的喉部868，其中加快混合液及吸附性材料送出出口孔口 864的速度。大致上參考圖9、10及11,顯不另一實(shí)施方案,包括噴射懸浮系統(tǒng),其中混合液及/或回送活性污泥循環(huán)通過(guò)不含吸附性材料的噴射噴嘴。此種循環(huán)提供吸附性材料及混合液于噴射噴嘴出口緊密混合，以及也提供湍流維持吸附性材料于生物反應(yīng)器內(nèi)部呈懸浮。湍流可為局限性湍流，例如在噴射噴嘴近處，造成離開(kāi)噴射噴嘴844流體的渦旋及滾轉(zhuǎn)。圖9示意顯示一種廢水處理系統(tǒng)900，包括于生物反應(yīng)器902內(nèi)部及膜操作系統(tǒng)904上游的懸浮裝置932。懸浮裝置932包括流體連通至泵948的噴射噴嘴944及壓縮氣體源960。系統(tǒng)900包括阻止至少大部分吸附性材料例如通過(guò)生物反應(yīng)器902出口 908的篩選/分離系統(tǒng)922。在某些實(shí)施方案中，混合液經(jīng)由導(dǎo)管972、970自生物反應(yīng)器902的流出物抽取入泵送裝置948的入口 952，其中導(dǎo)管972位于生物反應(yīng)器902出口 908與膜操作系統(tǒng)904的入口 910間。在額外實(shí)施方案中，回送活性污泥自來(lái)自膜操作系統(tǒng)904的導(dǎo)管914抽取入進(jìn)入泵送裝置948入口 952的管線970。在又一實(shí)施方案中，來(lái)自生物反應(yīng)器902的流出物與來(lái)自膜操作系統(tǒng)904的回送活性污泥的組合液流用作為提供循環(huán)至泵的液體。來(lái)自流出物及/或回送活性污泥的液體經(jīng)由管線955被泵送出泵送裝置948的外，且被導(dǎo)引至與噴射噴嘴944 一體成型或否則呈流體連通的液體入口。協(xié)力地，壓縮氣體960經(jīng)由管線961被導(dǎo)引至與噴射噴嘴944 一體成型或否則呈流體連通的進(jìn)氣口，及被導(dǎo)引至混合腔室966，在該處壓縮氣體膨脹及于噴嘴的出口孔口 964方向提供動(dòng)能予混合液。已膨脹的氣體及混合液于流體流方向，通過(guò)具有縮小截面積的喉部968，在喉部速度增高，及送出出口孔口 964的外。氣體與液體的組合流強(qiáng)制進(jìn)入生物反應(yīng)器902，及于連續(xù)操作情況下，吸附性材料的固體顆粒因生物反應(yīng)器902的液體湍流而維持懸浮。圖10示意顯示廢水處理系統(tǒng)的另一實(shí)施方案，其中廢水處理系統(tǒng)1000包括于生物反應(yīng)器1002內(nèi)部及膜操作系統(tǒng)1004上游的懸浮裝置1032。系 統(tǒng)1000包括篩選/分離系統(tǒng)1022，其防止至少大部分吸附性材料例如通過(guò)生物反應(yīng)器1002出口 1008。懸浮裝置包括流體連結(jié)至泵1048的噴射噴嘴1044，來(lái)循環(huán)混合液而形成維持吸附劑懸浮的湍流。在曝氣生物反應(yīng)器1002，也設(shè)置含氧氣體源(圖中未顯示)，諸如常規(guī)空氣擴(kuò)散裝置或如本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然易知的可轉(zhuǎn)送氧氣進(jìn)入混合液的任何數(shù)目的其它裝置。系統(tǒng)1000中的液流類(lèi)似前文就圖9顯示及說(shuō)明的系統(tǒng)900。如此，在某些實(shí)施方案中，混合液經(jīng)由導(dǎo)管1072、1070自生物反應(yīng)器1002的流出物抽取入泵送裝置1048的入口 1052，其中導(dǎo)管1072位于生物反應(yīng)器1002出口 1008與膜操作系統(tǒng)1004的入口 1010間。在額外實(shí)施方案中，回送活性污泥自來(lái)自膜操作系統(tǒng)1004的導(dǎo)管1014抽取入進(jìn)入泵送裝置1048入口 1052的管線1070。在又一實(shí)施方案中，來(lái)自生物反應(yīng)器1002的流出物與來(lái)自膜操作系統(tǒng)1004的回送活性污泥的組合液流用作為提供循環(huán)至泵的液體。來(lái)自流出物及/或回送活性污泥的液體經(jīng)由管線1055被泵送出泵送裝置1048的夕卜，且被導(dǎo)引至與噴射噴嘴1044—體成型或否則呈流體連通的液體入口?；旌弦河诹黧w流方向，通過(guò)具有縮小截面積的喉部1068，在喉部速度增高，及送出出口孔口 1064的外。液流強(qiáng)制進(jìn)入生物反應(yīng)器1002，及于連續(xù)操作情況下，吸附性材料的固體顆粒因生物反應(yīng)器1002的液體湍流而維持懸浮。在系統(tǒng)900及1000的某些實(shí)施方案中，可能需要設(shè)計(jì)系統(tǒng)的水力系統(tǒng)，使得流經(jīng)泵的流速等于或大于流經(jīng)系統(tǒng)的總流速，亦即通過(guò)流入物906、1006及流出物912、1012的
流速表示。圖11示意顯示于生物反應(yīng)器1102(為求清晰闡釋?zhuān)趫D中部分顯示)內(nèi)部的懸浮裝置1132。懸浮裝置1132包括流體連結(jié)至泵1148及氣體源1160的噴射噴嘴1144。在有氧生物反應(yīng)器1102的情況下，氣體可為含氧氣體；或于無(wú)氧生物反應(yīng)器1102的情況下，氣體可為無(wú)氧或基本上不含氧氣體。生物反應(yīng)器1102出口 1150包括篩選裝置1170，其防止至少大部分吸附性材料的通過(guò)。設(shè)置噴灑噴嘴1172或其它適當(dāng)裝置來(lái)自篩選裝置1170去除蓄積。噴灑噴嘴1172可導(dǎo)引氣體及/或液體來(lái)清潔篩選裝置。在某些實(shí)施方案中(圖中未顯示)，噴灑噴嘴1172可連結(jié)至泵及/或壓縮氣體源1160來(lái)提供加壓流體清潔篩選裝置1170。在額外實(shí)施方案中，可免除噴灑噴嘴1172，例如當(dāng)篩選裝置1170為活性篩選裝置，諸如旋轉(zhuǎn)篩等時(shí)，其可防止吸附性材料的蓄積。如此，基本上不含吸附性材料的混合液包括MLSS及MLVSS被抽取通過(guò)管線1151，自生物反應(yīng)器1102出口 1150抽取入泵送裝置1148入口 1152?；旌衔锝?jīng)由出口 1154被泵送出泵送裝置1148，通過(guò)管線1155被導(dǎo)入與噴射噴嘴1144整合一體或以其它方式呈流體連通的液體入口 1146。同時(shí)，壓縮氣體1160經(jīng)由管線1161被導(dǎo)入與噴射噴嘴1144整合一體或以其它方式呈流體連通的氣體入口 1158，及被導(dǎo)引至混合腔室1166，在該處，氣體膨脹而于噴嘴出口孔口 1164方向提供動(dòng)能予混合液與分散的吸附性材料的混合液流。已膨脹的氣體、混合液及分散的吸附性材料通過(guò)于流體流動(dòng)方向有縮小截面積的喉部1168，其中速度加快而送出出口孔口 1164的外。氣體及液體的組合流強(qiáng)制進(jìn)入生物反應(yīng)器1102，而于連續(xù)操作情況下，吸附性材料的固體顆粒因生物反應(yīng)器1102的液體湍流而維持懸浮。在此處所述廢水處理系統(tǒng)的某些實(shí)施方案中，系統(tǒng)包括氣升懸浮系統(tǒng)，其可包括一根或多根導(dǎo)流管或一個(gè)或多個(gè)其它配置。一根或多根導(dǎo)流管 的尺寸及形狀適合期望應(yīng)用，及容器諸如生物反應(yīng)器或其它裝置的體積適合執(zhí)行懸浮吸附性材料，維持吸附性材料懸浮，混合吸附性材料遍及整個(gè)容器，及曝氣容器環(huán)境包括需氧微生物中的一者或多者。基于放置于其中的容器尺寸及形狀，氣升懸浮系統(tǒng)可由各種尺寸及形狀組成。氣升懸浮系統(tǒng)可包括位于容器內(nèi)的一根或多根導(dǎo)流管，其中吸附性材料結(jié)合于廢水處理系統(tǒng)。如此處使用，”導(dǎo)流管”可為管子或有一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁開(kāi)口于兩端的其它結(jié)構(gòu)，該導(dǎo)流管當(dāng)設(shè)置于容器時(shí)提供流體流通道，且可包括固體粒子懸浮液，例如吸附性材料及相關(guān)固體以空氣或其它氣體懸浮于廢水或混合液的懸浮液。導(dǎo)流管可由任一種適合特殊目的的材料組成，只要其為防蝕性，在廢水處理的典型條件下可對(duì)抗廢水組分，及可耐受湍流流經(jīng)及環(huán)繞導(dǎo)流管。例如，導(dǎo)流管可由容器的相同材料制成，或可由其它更輕且更廉價(jià)的材料制成，諸如塑料，包括玻璃纖維強(qiáng)化塑料、聚氯乙烯(PVC)、或亞克力。導(dǎo)流管可預(yù)成形用于插入容器，或制造成容器的部件。如此，導(dǎo)流管可設(shè)計(jì)而翻新目前系統(tǒng)。氣升懸浮系統(tǒng)可支承于容器壁上，或可由容器底部支承，只要其允許流經(jīng)及環(huán)繞導(dǎo)流管即可。另外，氣升懸浮系統(tǒng)可由經(jīng)構(gòu)造及配置來(lái)保有及懸浮一根或多根導(dǎo)流管于容器內(nèi)部的額外結(jié)構(gòu)所支承。個(gè)別導(dǎo)流管可根據(jù)期望應(yīng)用調(diào)整尺寸及形狀，因而將吸附性材料懸浮于容器內(nèi)部及/或于預(yù)定操作時(shí)間周期以內(nèi)操作。導(dǎo)流管也可具有尺寸及形狀來(lái)提供于導(dǎo)流管內(nèi)部的期望的攪動(dòng)程度俾充分懸浮吸附性材料于容器內(nèi)部或曝氣容器環(huán)境。期望的氣升懸浮系統(tǒng)體積可由單根導(dǎo)流管或具有總體積基本上等于期望體積的多根導(dǎo)流管提供。氣升懸浮系統(tǒng)體積對(duì)容器體積的特定比可經(jīng)選擇來(lái)提供吸附性材料于導(dǎo)流管內(nèi)部的最佳懸浮。個(gè)別導(dǎo)流管可具有任何形狀的截面積，諸如圓形、橢圓形、方形、矩形、或任何不規(guī)則形狀。個(gè)別導(dǎo)流管可具有任一種總體形狀，諸如錐形、矩形及圓柱形。在一個(gè)實(shí)施方案中，導(dǎo)流管為圓柱形。導(dǎo)流管的整體尺寸諸如長(zhǎng)度、寬度、及高度可經(jīng)選擇來(lái)提供吸附性材料于容器內(nèi)部的最佳懸浮。例如，導(dǎo)流管長(zhǎng)度對(duì)導(dǎo)流管寬度或直徑的特定比經(jīng)選擇來(lái)達(dá)成吸附性材料于容器內(nèi)部的最佳懸浮。導(dǎo)流管可包括于容器內(nèi)部的兩相對(duì)側(cè)壁呈稱(chēng)作為”槽”的配置。導(dǎo)流管的一端或兩端可經(jīng)經(jīng)構(gòu)造及配置來(lái)協(xié)助吸附性材料的流進(jìn)及/或流出導(dǎo)流管。例如，在導(dǎo)流管第一端的側(cè)壁可包括一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口形成通道來(lái)允許部分位于于或接近于導(dǎo)流管第一端的容器的吸附性材料、廢水、或其它內(nèi)容物通過(guò)導(dǎo)流管側(cè)壁進(jìn)出。形成通道的開(kāi)口可具有任何形狀來(lái)允許吸附性材料有效懸浮于容器內(nèi)部。例如，開(kāi)口可為三角形、方形、半圓形或不規(guī)則形。多條通道可彼此相同及環(huán)繞導(dǎo)流管第一端均勻設(shè)置來(lái)均等分布吸附性材料流于
導(dǎo)流管。一根或多根導(dǎo)流管可位于容器內(nèi)部任何適當(dāng)位置，只要其提供吸附性材料于容器內(nèi)部充分懸浮即可。例如，單根導(dǎo)流管可能但非必要地位置相對(duì)于容器側(cè)壁取中。同理，單一容器內(nèi)的多根導(dǎo)流管可隨機(jī)定位或相對(duì)于容器側(cè)壁以一致樣式定位。單一容器內(nèi)的多根導(dǎo)流管可但非必要地體積或截面積相等。例如，單一容器包括各種高度及截面積的圓柱形、錐形及矩形導(dǎo)流管。在一個(gè)實(shí)施方案中，容器可具有第一截面積的取中定位的第一導(dǎo)流管，及多根位置相鄰于容器側(cè)壁的第二導(dǎo)流管，其中第二導(dǎo)流管各自具有小于第一截面積的第二截面積。在另一實(shí)施方案中，容器有多根相同的導(dǎo)流管。在又另一實(shí)施方案中，第一導(dǎo)流管可位于第二導(dǎo)流管內(nèi)部。在此實(shí)施方案中，導(dǎo)流管底部可彼此排齊，或可彼此偏位。在另一實(shí)施方案中，導(dǎo)流管可包括一擋板來(lái)促進(jìn)吸附性材料的懸 浮。擋板可具有適合特定導(dǎo)流管的任何尺寸及形狀。例如，擋板可為適合放置于導(dǎo)流管內(nèi)表面上的板子或置于導(dǎo)流管內(nèi)的圓柱體。在一個(gè)實(shí)施方案中，擋板可為取中定位于導(dǎo)流管內(nèi)部的實(shí)心或中空?qǐng)A柱體。在另一實(shí)施方案中，擋板可為裙邊，其位于氣升懸浮系統(tǒng)中一根或多根導(dǎo)流管的第一端或第二端。擋板可由導(dǎo)流管的相同材料或與懸浮系統(tǒng)可兼容的不同材料制成。導(dǎo)流管可位于其中的容器可具有適合聯(lián)合氣升懸浮系統(tǒng)懸浮吸附性材料的任何尺寸或形狀。例如，容器可具有任何形狀的截面積，諸如圓形、橢圓形、方形、矩形、或任何不規(guī)則形狀。在有些實(shí)施方案中，容器可經(jīng)構(gòu)造或修改來(lái)促進(jìn)吸附性材料的適當(dāng)懸浮。在某些實(shí)施方案中，容器可經(jīng)構(gòu)造或修改而包括傾斜部于容器底部來(lái)促進(jìn)吸附性材料的朝向氣升懸浮系統(tǒng)移動(dòng)。傾斜部可相對(duì)于容器底部夾角任何角度，來(lái)促進(jìn)吸附性材料的朝向氣升懸浮系統(tǒng)移動(dòng)?，F(xiàn)在參考圖12，示意顯示根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案用于維持吸附性材料懸浮于容器諸如生物反應(yīng)器1202內(nèi)部的氣升懸浮系統(tǒng)1232實(shí)例。在圖12中，圓形單元表示氣泡，小型實(shí)心單元或點(diǎn)表示吸附性材料，及不規(guī)則線性單元表示微生物或生質(zhì)。氣升懸浮系統(tǒng)1232包括一根或多根導(dǎo)流管1292，如前文說(shuō)明，其構(gòu)造、定位及尺寸可協(xié)助吸附性材料的升高及維持吸附性材料于懸浮。氣體經(jīng)由氣體導(dǎo)管1290進(jìn)入，及透過(guò)分配噴嘴或擴(kuò)散器1291而被導(dǎo)引入導(dǎo)流管1292底部。在某些其它實(shí)施方案中，氣體可透過(guò)氣體導(dǎo)管1290的孔隙而被導(dǎo)引入導(dǎo)流管1292底部，而非導(dǎo)引入或結(jié)合分配噴嘴或擴(kuò)散器1291。來(lái)自導(dǎo)管1290的氣體可以類(lèi)似粗氣泡擴(kuò)散器的方式，被導(dǎo)入位于指定位置的容器或生物反應(yīng)器1202，及用作為氧氣或其它氣體來(lái)源來(lái)養(yǎng)活黏附至吸附性材料的微生物及混合液中自吸附性材料分離的微生物，及作為用于持吸附性材料及生質(zhì)于生物反應(yīng)器1202中懸浮的升力來(lái)源。特定言的，由于氣體含于導(dǎo)流管1292故提供向上升力。當(dāng)氣泡于導(dǎo)流管內(nèi)側(cè)升高時(shí)，其造成向上流，提供管底的抽吸。此乃用于抽取混合液及吸附性材料通過(guò)管子及于槽內(nèi)升高懸浮的動(dòng)力。氣體循環(huán)提供于導(dǎo)流管內(nèi)的充分升高來(lái)維持槽內(nèi)容物充分?jǐn)噭?dòng)，使得吸附性材料的沉積變最小化或消失。此外，圖12的配置提供充分混合與懸浮，而比較其它混合及懸浮系統(tǒng)，有顯著較少能量需求。例如，使用吸附性材料的生物反應(yīng)器1202中的氣升系統(tǒng)1232所需能量低抵其它懸浮系統(tǒng)所需能量的十分的一，且可能只要能生物系統(tǒng)需要的氣體。
雖然以多根導(dǎo)流管構(gòu)造及位于氣體源近處顯示及說(shuō)明氣升懸浮系統(tǒng)1232，但可采用其它結(jié)構(gòu)，諸如于生物反應(yīng)器內(nèi)部的一個(gè)或多個(gè)槽，或產(chǎn)生前述氣升現(xiàn)象的其它適當(dāng)結(jié)構(gòu)。此外，圖12所示方向鍵僅供舉例說(shuō)明流體流遍整個(gè)系統(tǒng)的一種可能方式，及依據(jù)系統(tǒng)參數(shù)而定，包括容器的尺寸及形狀、導(dǎo)流管的尺寸、形狀及數(shù)目、及空氣流速，流體可以任一種方式流經(jīng)系統(tǒng)。圖13A及13B顯示結(jié)合沉積區(qū)段1382作為分離次系統(tǒng)的一部分的本發(fā)明的額外實(shí)施方案。在圖13A及13B中，實(shí)心黑單元表示吸附性材料，及不規(guī)則線性單元表示微生物或生質(zhì)。生物反應(yīng)器1302包括用于接納欲處理的廢水的入口 1306及流體連結(jié)至膜操作系統(tǒng)(圖中未顯示)的出口 1308。沉積區(qū)段1382例如靜止區(qū)段位于出口 1308近端，大致上由擋板1380及1381所限定，擋板的定位及尺寸可導(dǎo)引吸附性材料遠(yuǎn)離沉積區(qū)段1382。因于沉積區(qū)段1382由生物反應(yīng)器1302中的噴射曝氣或其它懸浮系統(tǒng)導(dǎo)致的湍流基本上減少，故流過(guò)擋板1380上方的液體與吸附性材料的組合混合物沉積。具有比懸浮生物固體更高密度的吸附性材料沉積，而當(dāng)其離開(kāi)沉積區(qū)段1382時(shí)通過(guò)位于 沉積區(qū)段1382外側(cè)由懸浮系統(tǒng)所引起的湍流而返回懸浮。如第13A圖所示，篩選裝置1322也設(shè)在出口 1308近處。因相鄰沉積區(qū)段1382而被篩選裝置1322阻擋的吸附劑量減至最低。在某些優(yōu)選實(shí)施方案中，篩選裝置1322位于擋板系統(tǒng)內(nèi)部，位距擋板足夠距離來(lái)確保大部分吸附性材料將于到達(dá)網(wǎng)篩的前自混合液分離/沉積。結(jié)果，篩選裝置1322將接納較少吸附劑粒子，其可能黏附至網(wǎng)篩表面且加速網(wǎng)篩的堵塞/穢垢。當(dāng)篩選系統(tǒng)組合擋板系統(tǒng)使用時(shí)，網(wǎng)篩的堵塞/穢垢將大減，網(wǎng)篩清潔頻率亦大減。但預(yù)期在某些實(shí)施方案中，篩選裝置1322可全然去除。環(huán)繞曝氣槽出口 1308使用擋板減低由懸浮裝置所提供的混合能而留下沉積區(qū)段1382不含湍流及升高的氣泡，因此于混合液送出槽的前，通過(guò)流出物洗滌器可自混合液中分離較致密的吸附劑顆粒。擋板系統(tǒng)允許緊密吸附性材料自混合液分離，而同時(shí)導(dǎo)引混合液返回曝氣槽的混合區(qū)段。也預(yù)期涵蓋生物反應(yīng)器內(nèi)部的其它沉積區(qū)段系統(tǒng)。例如，可使用前述任何網(wǎng)篩，或容后詳述，可使用堰替代篩選裝置1322。沉積區(qū)段組合經(jīng)由泵送、混合或噴射曝氣提供的剪切動(dòng)作允許已經(jīng)有過(guò)量生質(zhì)自其中剪切的吸附性材料于未混合區(qū)沉積。吸附性材料將沉積至此區(qū)底部及再進(jìn)入混合液。圖13顯示具有堰1323的沉積區(qū)段的另一實(shí)施方案。低密度生質(zhì)流經(jīng)堰1323上方而吸附劑沉積。當(dāng)吸附劑離開(kāi)靜止區(qū)時(shí)，其混合槽的已攪動(dòng)的內(nèi)容物包括混合液懸浮固體及吸附劑而再懸浮。在本發(fā)明的實(shí)施方案中，包括一種沉積區(qū)段具有吸附性材料廢物排放埠口，廢物排放埠口優(yōu)異地位于沉積區(qū)段近處。如此允許廢物吸附性材料被去除同時(shí)減少混合液的移除。本發(fā)明有用的吸附性材料包括各類(lèi)型碳，諸如活性炭。特定言的，粒狀活性炭極為有效，原因在于顆粒的大小范圍及密度可經(jīng)選擇來(lái)允許其保留于系統(tǒng)的預(yù)定部分，藉此防止其穢垢及/或磨蝕該等膜。其中粒狀活性炭未接受顯著剪切力及/或顆粒間碰撞的系統(tǒng)中，粒狀活性炭可自木頭、椰子、蔗渣、鋸木屑、泥炭、制漿廠廢料、或其它以纖維素為主的材料制造。一個(gè)適當(dāng)實(shí)例為具有標(biāo)稱(chēng)網(wǎng)眼尺寸14x35(基于美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)篩列)的梅西可(MeadWestvaco)奴恰(Nuchar)WV-B。在額外實(shí)施方案中，特別其中剪切力由泵及/或噴射噴嘴內(nèi)的湍流及/或顆粒間碰撞所提供的例，期望使用有較高硬度值的吸附性材料。例如，衍生自浙青或以煤為主的材料的粒狀活性炭為有效。在特定實(shí)施方案中，粒狀活性炭衍生自褐煤。也可提供碳材料其經(jīng)改性及/或其種類(lèi)提供對(duì)廢水中的某些化學(xué)品類(lèi)別及/或金屬的親和力。例如，在有相當(dāng)高濃度汞的廢水中，至少部分吸附性材料優(yōu)選包括浸潰以碘化鉀或硫的粒狀活性炭。其它處理及/或浸潰種類(lèi)可提供來(lái)靶定特定金屬、其它無(wú)機(jī)化合物及/或有機(jī)化合物。此外，吸附劑可為活性炭以外的材料 。例如，以鐵為主的化合物或合成樹(shù)脂可單獨(dú)或組合其它吸附性材料，例如組合粒狀活性炭而用作為吸附性材料。又復(fù)，可使用靶定某些金屬、其它無(wú)機(jī)化合物及/或有機(jī)化合物的活性炭以外的經(jīng)處理的吸附性材料。例如，在含相對(duì)高濃度鐵及/或錳的廢水中，至少部分吸附劑可包括粒狀二氧化錳過(guò)濾介質(zhì)。在含砷廢水中，至少部分吸附劑可包括粒狀氧化鐵復(fù)合物。在含鉛或重金屬的廢水中，至少部分吸附劑可包括粒狀鋁硅酸鹽復(fù)合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，吸附性材料可基于期望的比重范圍選用。為了于可接受的能量耗用/成本范圍以內(nèi)維持吸附性材料的懸浮，期望比重范圍相對(duì)接近廢水比重。另一方面，其中分離至少部分基于材料沉積的實(shí)施方案中，以較高比重為適合。大致上，在20°C水中比重優(yōu)選大于約1.05。在某些實(shí)施方案中，在20°C水中比重大于約I. 10。在某些實(shí)施方案中，比重的適當(dāng)上限于20°C水中約為2. 65。因此，選擇具有下述比重范圍的吸附性材料，該比重提供充分懸浮及因而提供與廢水及其污染物的充分接觸。此外，在某些實(shí)施方案中，比重范圍提供足夠沉積特性供隨后自廢水去除吸附性材料。在額外實(shí)施方案中，吸附性材料的比重的選擇基于維持吸附性材料于懸浮所需的能量為最小化。此外，期望的吸附性材料諸如粒狀活性炭具有下述硬度水平，該硬度可將因顆粒間碰撞及其它制程效應(yīng)造成的細(xì)料及其它微粒的形成減至最低。分離次系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)保有藉此防止其進(jìn)入膜操作系統(tǒng)的吸附性材料的尺寸經(jīng)最佳化來(lái)減少吸附性材料及細(xì)料進(jìn)入膜操作系統(tǒng)的數(shù)量。因此，本發(fā)明的方法及系統(tǒng)減少因碳顆粒或其它顆粒材料撞擊膜所造成的磨蝕及穢垢，同時(shí)仍然提供與使用吸附性材料包括活性炭相關(guān)聯(lián)的操作優(yōu)點(diǎn)。吸附性材料的適當(dāng)顆粒大小經(jīng)選擇來(lái)彌補(bǔ)所選用的篩選/分離方法，及接受處理的特定廢水的需要。在某些優(yōu)選實(shí)施方案中，吸附性材料的有效顆粒大小下限經(jīng)選擇使得其易自進(jìn)入該等膜所在的膜操作系統(tǒng)槽的混合液流中分離。大致上，吸附性材料的有效顆粒大小具有約0. 3毫米的下限，此處大于約99. 5重量％吸附性材料高于下限；優(yōu)選具有約0. 3毫米下限至約2. 4毫米上限(基于美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)篩列，對(duì)應(yīng)于篩號(hào)50至篩號(hào)8)，此處大于99. 5重量％吸附性材料落在下限至上限間；及于某些優(yōu)選實(shí)施方案中約0. 3毫米至約I. 4毫米(基于美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)篩列，對(duì)應(yīng)于篩號(hào)50至篩號(hào)14)，此處大于99. 5重量％吸附性材料落在下限至上限間。業(yè)已證實(shí)具有約0. 5毫米至約0. 6毫米的最低有效顆粒大小的粒狀活性炭容易且有效地使用適當(dāng)分離系統(tǒng)自混合液篩選，及于具有適當(dāng)密度的粒狀活性炭，此種有效尺寸也可有效維持懸浮。實(shí)施例現(xiàn)在將通過(guò)下列非限制性實(shí)施例舉例說(shuō)明本發(fā)明。實(shí)施例I測(cè)試規(guī)模可編程邏輯控制膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)(皮托(Petro) MBR測(cè)試單元得自美國(guó)威斯康星州羅斯奇西門(mén)子水技術(shù)公司)具有有個(gè) 缺氧區(qū)段的曝氣槽，容量約3，785升(I)(1,000加侖(gal))及相于市售膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)的膜操作系統(tǒng)，其經(jīng)修改來(lái)配合本發(fā)明所述粒狀活性炭的添加。楔形絲網(wǎng)篩位于自曝氣槽轉(zhuǎn)運(yùn)混合液至膜操作系統(tǒng)的泵入口。含水的基本合成進(jìn)料具有下列有機(jī)/無(wú)機(jī)物質(zhì)濃度48克/升(48盎司/立方英尺(oz/cf))乙酸鈉；16克/升(16盎司/立方英尺)乙二醇；29克/升(29盎司/立方英尺)甲醇；I. 9克/升(I. 0盎司/立方英尺)氫氧化銨；及0. 89克/升(0. 89盎司/立方英尺)磷酸。氫氧化銨及磷酸為膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)部細(xì)菌的妥當(dāng)營(yíng)養(yǎng)平衡來(lái)源。制備有高濃度生物難處理的及/或生物抑制性有機(jī)化合物的樣本廢水混合物。特定言的，樣本廢水混合物含有下列生物難處理的及/或生物抑制性有機(jī)化合物的濃度90毫克/升(0. 09盎司/立方英尺)EDTA ;30毫克/升(0. 03盎司/立方英尺)鄰苯二甲酸二正丁酯，120毫克/升(0. 12盎司/立方英尺)2，4- 二硝酚，21毫克/升(0. 021盎司/立方英尺)2，4- 二硝甲苯及75毫克/升甲基第三丁基醚。混合物進(jìn)給至缺氧槽。膜生物反應(yīng)器首先未使用粒狀活性炭操作來(lái)獲得基準(zhǔn)線值。判定于添加粒狀活性炭前，在長(zhǎng)期生物馴化使得膜生物反應(yīng)器完全馴化后，流出物中只有約92%生物難處理的及/或生物抑制性有機(jī)化學(xué)需氧量(COD)化合物被移除，如此允許約8%該化合物(以COD測(cè)量)進(jìn)入流出物。為了測(cè)定粒狀活性炭的功效，3800克(134盎司)具有標(biāo)稱(chēng)網(wǎng)眼尺寸14x35(基于美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)篩列)的梅西可奴恰WV B添加至曝氣槽，及供應(yīng)空氣至曝氣槽的鼓風(fēng)機(jī)調(diào)整至每分鐘進(jìn)給2124標(biāo)準(zhǔn)升(slm) (75scfm)至曝氣槽，供應(yīng)過(guò)量空氣來(lái)維持粒狀活性炭懸浮。添加至曝氣槽的粒狀活性炭量基單元中混合液懸浮固體的20%，測(cè)得約為5000毫克/升(5盎司/立方英尺)。在MLVSS馴化后，總膜操作系統(tǒng)流出物COD濃度低于4%，因而達(dá)成測(cè)量為COD的生物難處理的及/或生物抑制性有機(jī)化合物的大于96%去除。圖14為圖表顯示于膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)的各個(gè)生物馴化階段，生物難處理的及/或生物抑制性化合物濃度(以毫克/升表示)，及剩余流出物濃度(占原先的百分比)。特定言的，圖14顯示于添加粒狀活性炭前(階段A)、馴化周期期間(階段B)、及馴化后(階段B)，流出物濃度的比較。一旦粒狀活性炭添加至系統(tǒng)，流出物COD濃度有極為顯著的初步降低，未顯示于圖14原因在于粒狀活性炭的吸附能力在少于一日內(nèi)耗盡。然后穩(wěn)定化系統(tǒng)使得處理后剩余約6. 5%進(jìn)料C0D。如此表示一段周期時(shí)間其中碳的吸附能力被耗盡，而粒狀活性炭上的生質(zhì)開(kāi)始發(fā)揮作用而消化被測(cè)定為COD的生物抑制性化合物。細(xì)菌變成完全建立在粒狀活性炭表面上后，如使用電子顯微鏡評(píng)估證實(shí)，附著生長(zhǎng)/固定式薄膜系統(tǒng)的效果變顯著。流出物中剩余COD濃度降至低于進(jìn)料COD濃度的4%，提供用于生物難處理的及/或生物抑制性有機(jī)化合物的高度濃縮進(jìn)料大于96%的COD去除效率。使用本發(fā)明的方法及系統(tǒng)經(jīng)由將碳擋在膜操作系統(tǒng)槽的外而免除膜的堵塞及磨蝕。經(jīng)由使用較大尺寸碳顆粒，碳顆粒的篩選及/或分離變成可能。另一方面，粉末活性炭的小型粒徑妨礙其自混合液的有效過(guò)濾。實(shí)施例2實(shí)驗(yàn)室粒子懸浮液標(biāo)度測(cè)試使用2000毫升量筒進(jìn)行，量筒有轉(zhuǎn)子流量計(jì)連結(jié)至壓縮氣體源及來(lái)自轉(zhuǎn)子流量計(jì)出口的管子至到達(dá)量筒底部的管子。20克(0. 7盎司)經(jīng)徹底干燥的粒狀活性炭置于量筒。也添加室溫蒸餾水至量筒來(lái)濕潤(rùn)粒子。量筒內(nèi)容物以刮勺混合而懸浮全體內(nèi)容物及去除氣泡。
以遞增速率添加空氣至量筒內(nèi)的管子直至第一固體懸浮，及記錄氣流。遞增氣流量直至約50%固體懸浮(以留在量筒底的碳量為基準(zhǔn))，及記錄氣流。再度提高氣流量直至全部粒狀活性炭皆懸浮。記錄終氣流量。結(jié)果顯示于表I。
權(quán)利要求
1.一種用于處理廢水的廢水處理系統(tǒng)，包括 包括分離次系統(tǒng)的生物反應(yīng)器，該分離次系統(tǒng)經(jīng)構(gòu)造及配置來(lái)維持吸附性材料于帶有混合液的該生物反應(yīng)器中； 位于該生物反應(yīng)器內(nèi)的懸浮系統(tǒng)，該懸浮系統(tǒng)經(jīng)構(gòu)造及配置來(lái)維持吸附性材料與混合液呈懸?。患? 位于該生物反應(yīng)器下游的膜操作系統(tǒng)，其經(jīng)構(gòu)造及配置以接納來(lái)自該生物反應(yīng)器的已處理的混合液及排放膜滲透物。
2.如權(quán)利要求I所述的廢水處理系統(tǒng)，其中該懸浮系統(tǒng)包括氣升懸浮系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求2所述的廢水處理系統(tǒng)，其中該氣升懸浮系統(tǒng)包括位于該生物反應(yīng)器內(nèi)的至少一根導(dǎo)流管，及位置及尺寸適合導(dǎo)引氣體至導(dǎo)流管的入口端的具有一個(gè)或多個(gè)孔隙的氣體導(dǎo)管。
4.如權(quán)利要求2所述的廢水處理系統(tǒng)，其中該氣升懸浮系統(tǒng)包括位于該生物反應(yīng)器內(nèi)的至少一個(gè)導(dǎo)流槽，及位置及尺寸適合導(dǎo)引氣體至導(dǎo)流槽底部的具有一個(gè)或多個(gè)孔隙的氣體導(dǎo)管。
5.如權(quán)利要求4所述的廢水處理系統(tǒng)，其中該導(dǎo)流槽通過(guò)位于該生物反應(yīng)器內(nèi)的一對(duì)擋板形成。
6.如權(quán)利要求I所述的廢水處理系統(tǒng)，其中該懸浮系統(tǒng)包括噴射懸浮系統(tǒng)。
7.如權(quán)利要求I所述的廢水處理系統(tǒng)，其中該分離次系統(tǒng)包括位于該生物反應(yīng)器的出口的網(wǎng)篩。
8.如權(quán)利要求I所述的廢水處理系統(tǒng)，其中該分離次系統(tǒng)包括位于該生物反應(yīng)器的出口近端的沉積區(qū)段。
9.如權(quán)利要求8所述的廢水處理系統(tǒng)，其中該沉積區(qū)段包括位置及尺寸來(lái)限定靜止區(qū)段的第一擋板及第二擋板，其中該吸附性材料自混合液分離且沉積入位于該生物反應(yīng)器底部的混合液內(nèi)。
10.如權(quán)利要求8所述的廢水處理系統(tǒng)，進(jìn)一步包括位于該生物反應(yīng)器的出口近端的網(wǎng)篩。
11.如權(quán)利要求8所述的廢水處理系統(tǒng)，進(jìn)一步包括位于該生物反應(yīng)器的出口近端的堰。
12.如權(quán)利要求I所述的廢水處理系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 與該生物反應(yīng)器連通的吸附性材料源導(dǎo)入裝置； 經(jīng)構(gòu)造及配置來(lái)測(cè)定系統(tǒng)參數(shù)的傳感器；及 與該傳感器電子通訊且經(jīng)編程來(lái)基于所測(cè)得的該系統(tǒng)參數(shù)而指導(dǎo)動(dòng)作表現(xiàn)的控制器。
13.如權(quán)利要求12所述的廢水處理系統(tǒng)，其中該測(cè)量的參數(shù)為一種或多種預(yù)定化合物的濃度。
14.如權(quán)利要求12所述的廢水處理系統(tǒng)，其中該動(dòng)作包括自該生物反應(yīng)器移除至少部分 吸附性材料。
15.如權(quán)利要求12所述的廢水處理系統(tǒng)，其中該動(dòng)作包括添加吸附性材料至該生物反應(yīng)器。
16.一種用于處理廢水的廢水處理系統(tǒng),包括具有廢水入口、混合液出口、及與該混合液出口相關(guān)聯(lián)的分離次系統(tǒng)的生物反應(yīng)器； 位于該生物反應(yīng)器內(nèi)的用于吸附性材料的懸浮系統(tǒng)； 位于該生物反應(yīng)器下游的膜操作系統(tǒng)，其具有 與該混合液出口呈流體連通的入口，及 已處理的流出物出口。
17.如權(quán)利要求16所述的廢水處理系統(tǒng)，其中該懸浮系統(tǒng)包括氣升懸浮系統(tǒng)。
18.如權(quán)利要求16所述的廢水處理系統(tǒng)，其中該懸浮系統(tǒng)包括噴射懸浮系統(tǒng)。
19.一種用于處理廢水的方法，包括 將混合液導(dǎo)入生物反應(yīng)器； 將吸附性材料導(dǎo)入帶有該混合液的該生物反應(yīng)器； 在促進(jìn)來(lái)自該混合液的污染物被吸附性材料吸附的操作條件下，使用氣體來(lái)懸浮該吸附性材料于該混合液；及 將基本上不含吸附性材料的流出物自該生物反應(yīng)器送至膜操作系統(tǒng)，同時(shí)維持吸附性材料于該生物反應(yīng)器。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中該液體于該生物反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)以便促進(jìn)該吸附性材料的懸浮。
全文摘要
提供一種廢水處理系統(tǒng)，包括具有分離次系統(tǒng)的生物反應(yīng)器、懸浮系統(tǒng)、及膜操作系統(tǒng)。該分離次系統(tǒng)經(jīng)構(gòu)造及配置來(lái)維持吸附性材料于帶有混合液的生物反應(yīng)器中。該懸浮系統(tǒng)位于該生物反應(yīng)器內(nèi)且經(jīng)構(gòu)造及配置來(lái)維持吸附性材料與混合液呈懸浮。該膜操作系統(tǒng)位于該生物反應(yīng)器下游且經(jīng)構(gòu)造及配置來(lái)接納得自該生物反應(yīng)器的已處理的混合液及排放膜滲透物。
文檔編號(hào)C02F3/00GK102803145SQ201080026255
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2010年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月15日
發(fā)明者W·G·康納, M·A·阿爾-哈里, T·E·舒爾茨, M·豪德謝爾, C·L·費(fèi)爾奇, M·佩特森, S·沙法里克, C·庫(kù)利 申請(qǐng)人:沙特阿拉伯石油公司, 西門(mén)子工業(yè)公司