TW200540125A - Filtration apparatus comprising a membrane bioreactor and a treatment vessel for digesting organic materials - Google Patents

Description

200540125 九、發明說明： 【發明所屬之技考标領域】 發明領域 本發明係關於一種膜生物反應器程序組合一種先進生 5物污泥消解程序，其經由降低棄置消解後之污泥所需成本 以及減少所需資源而提供污泥消解上的顯著改良。使用於 離線處理容裔之消解經由於極低氧含量環境下操作來溶解 有機物質。消解後之程序流體轉移回該膜生物反應器。該 等程序及裝置可實質上減少污泥廢棄物之產量。 10 【先前^^标】 發明背景 生物程序用來處理受污染的水有多種形式。通常涉及 廢水流暴露於-或多種形式之可穩定或可消解該污染物之 微生物。該等微生物經選擇來就污水含量及化學環境二者 15而言可與該廢料流互補，原因在於任一種微生物皆有利於 特定環境而對變化只有有限的耐受性。例如活性污泥程序 係利用好氧絲由廢水巾去除可祕生物需氧量(B0D)。如 此通常涉及將廢水導引入含有消解作用微生物之懸浮液之 曝氣池内。P 士。此形成_種「混合液」，該混合液經過曝氣 2〇來供應氧氣給生質（bi〇mass)呼吸；生質吸收、同化、與代 謝該廢水之BOD。經過_段適當曝氣時間後，該混合液被 導引入澄清池。於該澄清池中，生質沉降，允許處理後之 廢水溢流入出口流出物流。 傳統廢水處理之一方面係充分擾動混合液，俾便加速 5 200540125 消解作用微生物與廢料物質間之接觸，廢料物質… 浴解於廢水。最佳量之擾動通常係依據經濟方面決Γ予或 非依據程序需求決定；高速授動理論上為最佳=而 動達成上的代價昂責。 〜鬲速攪 5 10 15 20 此項實務之-項例外涉及使用固定生長媒質， 物有機體被維持於固定撐體上，而非分散於懸浮此處生 情況下，需，U合來防止切變可能去除附著的生此種 長。應用固疋生長系統通常係限於可溶性非粒狀亏物生 此外此等程序受到生物揮體表面積以及廢料流擴2物； 成負載容量的限制。 ，計机擴放特性造 流化床W絲料_序與蚊生錄序 但需要增加媒f來獲得足夠表面積，需要充八、s， 媒質與其附著之生物生長的均句度，：::：維持 連續去除媒質進行再生。 要疋功去除或 全部此«統通常皆係限於— 倍增速率、最佳條件、 、 ’、在於就 生物程序有顯著變化。二用棄物產物而言不同之 性、厭氧性、及缺氧理=微生物包括好氧 為不同（且交互不-致)之=生物’全部微生物皆係以極 特定生物方養維持。程序條件也限制 生物方法之應用性。舉例言之，特殊廢水 佳生物程序需要比經濟上 / 、 間更長的固體滯留時間，且Ltr序所提供之時 應器需要滿足更大的產出量=固疋膜反應器及流體床反 C ;务明内】 6 200540125 發明概要 如此，需要有一種處理廢水之方法，該方法經由降低 棄置消解後之污泥所需成本以及減少所需資源，來提供污 泥消解上的顯著效果。提供一種提供此等效果之過濾系 5 統，該過濾系統包括一膜生物反應器組合一生物污泥離線 處理容器。該離線處理容器係經由於極低氧含量環境下操 作來溶解該有機物質，以及然後處理後之流體轉移返回該 膜生物反應器（MBR)。 • 於一第一方面，提供一種過濾一含有固體之液體之裝 10 置，該裝置包含一膜生物反應器其包含至少一個膜狀模 組，該膜狀模組包含多張多孔膜，其中該膜狀模組係組配 成於操作時，包含活性污泥之基質接觸該膜之外表面，處 理後之水係由膜之空腔去除；以及一生物污泥處理容器， 其中該生物污泥處理容器係組配來於厭氧環境下操作，其 15 中一處理流體被消解，其中至少部分消解後之處理流體被 轉移至該膜生物反應器，以及其中至少部分於該膜生物反 ^ 應器之基質被轉移至該生物污泥處理容器。 於該第一方面之一具體例，該裝置進一步包含一篩 網，其中該篩網係設置於該膜生物反應器與該生物污泥處 20 理容器間，其中該篩網係組配來去除膜生物反應器之流出 流之惰性物質。 於該第一方面之一具體例中，該篩網包含網眼具有最 大維度之平均尺寸為約200微米至約300微米。 於該第一方面之一具體例中，該裝置進一步包含一水 7 200540125 力旋流器，其中該水力旋流器係設置於該膜生物反應器與 該生物污泥處理容器間，其中該水力旋流器係組配來去除 膜生物反應器之流出流之惰性物質。 於該第一方面之一具體例中，該裝置進一步包含一水 5 力旋流器，其中該水力旋流器係設置於該篩網與該生物污 泥處理容器間，其中該水力旋流器係組配來去除膜生物反 應器之流出流之惰性物質。 於該第一方面之一具體例中，該裝置進一步包含一平 壓槽，其中該平壓槽係組配來接收來自該膜生物反應器之 10 流出流。 於該第一方面之一具體例中，該裝置進一步包含一輔 助篩網，其中該篩網包含網眼具有最大維度之平均尺寸為 約6毫米至約25毫米。 於第二方面，提供一種處理包含一可消解廢棄物之流 15 入流之方法，該方法包含於該膜生物反應器過濾一混合 液，其中該混合液係接觸多數多孔中空纖維膜外表面，以 及其中滲透液由膜内腔去除；經由通過循環迴路，循環含 有生物固體之基質至一離線容器，來由該膜生物反應器去 除生物固體，藉此維持預定濃度之生物固體於該膜生物反 20 應器内部。於該離線處理容器消解生物固體；以及導引來 自離線處理容器之流出流至該膜生物反應器，其中該流出 流包含至少部分混合液。 於第二方面之一具體例中，該去除生物固體之步驟進 一步包含將含有生物固體之基質通過水力旋流器之步驟， 8 200540125 藉此去除惰性固體，其中該水力旋流器屬於該循環迴路之 一部分。 於第二方面之一具體例中，該去除生物固體之步驟進 一步包含將含有生物固體之基質通過篩網之步驟，藉此去 5 除惰性固體，其中該篩網屬於該循環迴路之一部分。 圖式簡單說明 第1圖顯示一較佳具體例之過濾裝置組配結構之示意 圖，該過濾裝置組配結構係採用一膜生物反應器、一篩網、 一平壓槽、一水力旋流器、及一離線處理容器。 10 第2圖顯示一較佳具體例之過濾裝置組配結構之略 圖，該過濾裝置組配結構係採用一膜生物反應器、二篩網、 一水力旋流器、及一離線處理容器。 第3圖為較佳具體例採用之消解槽之示意圖。 第4圖顯示一膜模組之一具體例之示意側視圖，顯示於 15 較佳具體例之過濾裝置採用之膜生物反應器之清潔方法。 第5圖顯示用來形成於較佳具體例之過濾裝置採用之 膜生物反應器所夾帶之氣泡之，一種型別之喷射型配置之 放大示意側視圖。 第6a圖顯示於較佳具體例之過濾裝置採用之一膜生物 20 反應器經過分隔後之膜模組之示意側視圖。 第6b圖顯示第6a圖之膜束之剖面圖。 第7a圖顯示於較佳具體例之過濾裝置採用之一膜生物 反應器經過分隔後之膜模組之示意側視圖。 第7b圖顯示第7a圖之膜束之剖面圖。 9 200540125 第8a圖顯示於較佳具體例之過濾裝置採用之一膜生物 反應器經過分隔後之膜模組之示意側視圖。 第8b圖顯示第8a圖之膜束之剖面圖。 第9a圖顯示於較佳具體例之過濾裝置採用之一膜生物 反應器經過分隔後之膜模組之示意側視圖。 第％圖顯示第9a圖之膜束之剖面圖。 第10圖顯示類似第9圖之膜模組之視圖。 第11圖顯示類似第9圖之膜模組之視圖。 10 15 20 第12圖顯示採用於較佳具體例之過濾裝置之一膜生物 反應器之另一膜模組之較佳具體例之底端之剖面透視圖。 第13圖顯示第12圖之膜模組頂端之剖面透視圖。 第14圖顯示用於較佳具體例之過濾裝置之膜生物反應 器採用之中空纖維膜模組。 第15圖顯示較佳具體例之硝化/反硝化膜生物反應器 之概略佈局圖。 第16圖顯示第15圖之膜生物反應器之操作相。 第Π圖顯示第15圖之膜生物反應器之浸泡相。 弟18圖顯示第15圖之膜生物反應器之撤出相。 第19圖顯示第15圖之膜生物反應器之額外細節。 第20圖顯示可調整膜模組附近之混合液流向量之膜模 組之操作。 第21圖顯示膜生物反應器組態。 第22圖顯示美國過濾器公司之膜噴射產品之典型流程 圖0 10 200540125 第23圖顯示另一種膜生物反應器之設計。 第24圖顯示採用再度篩選器之系統。 第25A圖顯示採用單一再度篩選器之膜生物反應器，以 及第25B圖顯示具有並列篩選排列之膜生物反應器。並非如 5 同第2 5 A圖所示之系統，將混合液連同流入流循環之再度過 篩，並列篩網係設置於曝氣槽與膜槽間。混合液通過第二 篩網，進入膜槽。 第26圖顯示用於膜生物反應器之分支流缺氧反應器之 處理流程圖。 10 第27圖顯示固體減少程序/膜生物反應器配置之處理 流程圖。 第28圖顯示結合前置篩網之膜生物反應器配置之處理 流程圖。 第29A圖示意顯示於採用喷射系統之膜生物反應器之 15 混合液均勻流。 第29B圖示意顯示於未採用喷射系統之膜生物反應器 之混合液均勻流。 第30圖示意顯示固體減少處理裝置。 I：實施方式3 20 較佳實施例之詳細說明 後文說明及實施例將說明本發明之較佳具體例之細 節。熟諳技藝人士了解本發明範圍涵蓋多種本發明之變化 及修改。如此，較佳具體例之說明不可視為限制本發明之 範圍。 11 200540125 膜生物反應器程序是一種高速率程序，其可於升高之 合液懸浮固體(MLSS)濃度操作來達成有機物質之摧毀及 /肖解。組合膜生物反應器程序與先進生物污泥消解程序， 經由降低廢棄消解後污泥所需成本及減少所需資源而可提 5供污泥消解上之顯著改良。較佳具體例之裝置可大為減少 污泥廢棄物之產量達約80%或以上。較佳具體例中，污泥 係由膜生物反應器曝氣槽被泵送通過25〇微米筛網。過筛後 之固體經去除。過篩後之處理流體進入貯槽，於該處部分 處理流體流至水力旋流器分離器來去除惰性物質。惰性物 10質被去除，處理後之流體迴送至平壓槽。由該平壓槽，處 理流體或係迴送至膜生物反應器曝氣槽，或係導引至離線 處理容器。離線處理容器典型具有水力滯留時間（HRT^U 日或以下至約1個月或以上，較佳為約1〇日水力滯留時間 (HRT)。離線處理容器用來經由於極低氧環境操作來溶解有 15機物質。消解後之處理流體轉移返回膜生物反應器。 處理可提供無數優勢。例如廢水或生物污泥可以生物 學上之優化方式處理，其有助於同時使用多數生物程序， 允許具有不相一致之環境要求之多數生物程序並存於一個 單一容器。經過控制之多數生物環境可於單一容器形成而 20未混合，經由非擾動調整條件，可控制與維持個別分開生 物％境之相對比例。廢棄物可經由同時使用好氧、缺氧及 厭氧微生物砂m内加工處理。氣體可寂靜地移動 至單一容器之多重處理環境，來供給及/或去除養分及生物 副產物。廢棄物可於單一容器使用多重生物環境加工處 12 200540125 理’多重生物環境之相對比例經控制來符合於一或多個流 出流點之目標氧化-還原電位。惰性物質由内部循環之廢棄 物流去除至一處理容器。惰性物質由循環之廢棄物流被去 除’其中該等物質之尺寸係類似廢棄物消解微生物之尺寸 5 而無需排空此種微生物流。 膜生物反應器 較佳具體例之水處理系統之組成元件之一為膜生物反 應态。膜生物反應器系統組合涉及細菌之生物處理及膜分 解來處理廢水。處理後之水藉膜過濾方法而與純化作用之 10 細菌（稱作為活性污泥）分離。膜生物反應器典型採用浸沒式 中空纖維膜模組組合於分散流反應器。 膜方法可用作為污水之有效第三級處理，以及提供合 格放流水。浸沒式膜方法，此處膜模組係浸泡於大型進料 槽，濾液係經由施加至膜之濾液端之抽取而收集，以及其 15中該膜生物反應器組合生物方法及物理方法於單一階段， 該等方法精簡、有效、經濟且多樣化。 可用於較佳糸統之水處理糸統之膜生物反應器包括市 面上付自US過濾' 态哭可（USFilter Memcor)研究公司及士 1 (Zenon)環保公司之水處理系統。特佳系統包括115過濾器公 20司之曼可MBR膜生物反應器系統及吉諾公司之澤威 (ZeeWeed)MBR膜生物反應器方法，及係利用澤威5〇〇及澤 威1000系統。 澤威500系統採用之膜模組係由垂直定向於二管集箱 間之數百張膜纖維所組成。膜為具有名目孔徑〇 〇4微米之 13 200540125 力強、截、、隹。中空纖維比頂管集箱及底管集箱間之距離略為 更長，如此允許中空纖維於曝氣時移動。空氣通氣於纖維 間二氣沖洗纖維，由膜表面連續去除固體。一卡匣内排 歹J至36膜模組。澤威5〇〇系統典型係由二或二以上平行列 組成。各列包含_處理幫浦、自動_、及㈣。系統通

10 书要求下列組成元件，組成元件可㈣定列所專用，或由 夕列所分旱·槽(卡J£浸沒於該槽）；計f幫浦（用於化學品 1添加）；膜鼓風機(提供空氣來沖洗膜）；_幫浦或污泥 ’廣，真空幫浦（用於去除所夾帶的空氣）；「原位清潔」幫 ^ ; j壓脈衝或洗賴；及控制系統。依據财或應用用 迷而疋’可採用其它組成元件：喊器（用於前置過渡進 水），處理鼓風機（限用於生物處理純）；進給幫浦；混合 15

20 /亏/尼循ί衣’浦，及卡匣移除吊車或其它機構。 澤威1000超濾膜具有名目孔徑為〇 〇2微米，設計用來 由水之供應源去除懸浮固體、原蟲、細g及病毒。澤威1000 糸=係以類似習知媒質减器之模型操作，直接過渡(死端 過〜)接者為定期空氣回洗及水回洗。澤威1GGG卡ϋ係經由 將夕個tl件垂直及水平堆疊成為方塊組成。有多種卡厘組 配結構，大小由3至96個元件。澤威聊系統包含一串 ::t列係由澤威卡^、處理幫浦、管路、儀器及控制裝 、二&向脈衝幫浦、鼓風機及原位清潔裝置可由各列 進料係將各列由進給通道㈣，該進給通道係於 列之長邊行進。剔除之廢棄物收集於切間之溝 木 至溢流通道，溢流通道係沿槽縱向行進。 14 200540125 較佳具體例採用之膜生物反應器系統係利用有效且有 效率之膜清潔方法。常用之物理清潔方法包括使用液體滲 透物或氣體作回洗（反向脈衝、反向沖洗）、膜表面滌氣、以 及使用呈氣泡形式之氣體於液體内滌氣。第二類方法例如 5 述於Ishida等人之美國專利第5，192,456號，Cote等人之美國 專利第5,248,424號，Henshaw等人之美國專利第5,639,373 號，沿仍1^”等人之美國專利第5,783,083號，及21^等人之 美國專利第6,555,005號。 前述實例中，氣體通常係藉加壓鼓風機注入膜模組浸 1〇沒於其中之液體系統内部來形成氣泡。然後如此所形成之 氣泡向上行進來滌氣膜表面而去除形成於膜表面之垢積物 質。產生之切變力大部分係仰賴氣泡初速度、氣泡大小、 以及結果對氣泡所施加之力。於此種辦法移轉之流體係限 於氣體舉升機轉之效果。為了提升條氣效果，必須供給較 15大量氣體。但此種方法有若干缺點：耗用大量能量，可能 形成霧流或泡沫流，減少有效膜過濾面積，且可能摧毁膜。 此外於高濃度固體環境，氣體分佈系統逐漸被脫水固體所 阻塞或單純於氣流意外停止時氣體分佈系統被阻塞。 用於大部分管狀膜模組，膜於模組中心（縱向）具有可撓 20性，但朝向二封裝管集箱變更緊密而較少具有可撓性。當 此種核組用於含南濃度懸浮固體之環境時，固體易被捕捉 於膜束内，特別被捕捉於二管集箱附近。減少固體積聚之 方法包括當使用氣體I氣來清潔膜時，改良模組組配結構 以及改良氣體流之分佈。 15 200540125 於膜模組設計，-模組之管狀膜之封裝密度為需要考 慮之因素。如此處使用，纖維膜於膜模組之封裝密声係… 義為纖維膜所占有之封裝截面積除以_裝面積，ς = 5 10 15 20 以百分比表示。由經濟觀點’希望封裝密度儘可能增高來 降低膜触之製造成本。實際上，讀不緊輯裝=模 組之固體封裝減少。但若封裝密度過低，則膜間之摩擦效 果也將減少，結果導致膜表面之減/擦洗效率降低。如此 希望提供-種可輔助累_體的去除，同時最大化膜之封 裝密度之膜組態。膜可彼此接觸(例如於高封裝密幻，或膜 可彼此緊密關或遠距離隔開(例如於低料密度），例如业 «㈣cu毫米或以下至約1〇毫米或以上之纖維壁間ι ^種使用液體媒質以其中夾帶之氣泡來減—膜表面 之方法包括下列步驟：經由將液體媒質流過氣體來源來將 氣泡夹帶於該液體媒f;以及讓該氣泡及液體媒質順著膜 表面流動來由膜鬆脫垢積的物質，該鶴氣膜表面之方法 可用於膜生物反應器。 較佳氣泡係利用細腰管装置或其它型別之接頭來夹帶 於液體流。進—步較佳，氣泡係湘可鮮m氣體混合入 液體流來產生㈣與氣'錢合物之裝置，將氣泡炎帶或注 入液體流，此種裝置包括噴射器、喷嘴、噴頭、引出器、 注入器等。選擇性地，可利収風料裝置而於液體媒質 額外提供氣泡來源。使用夕a a“ t 、 斗p…、使用之氣體包括空氣、氧氣、氣態氣 或臭氧。務氣及/或曝氣目沾 用於條氣、消毒、以及Μ二广為最經濟。氣體氣可 及、、、二由於膜表面之化學反應來提升清 16 200540125 潔效果。除了對氣態氯所述之類似效果外，使用臭氧有額 外特色，諸如可氧化DBP前艇物以及將非可生物分解之 N〇M，s轉換成為可生物分解之溶解有機碟。 膜生物反應器採用之膜模組較佳包含多張多孔膜排列 5彼此緊密相鄰，選擇性安裝來避免其間之過度移動，以及 包括氣泡來源來由模組内部提供夾帶於液流之氣泡，因此 於使用中，液體及液體所夾帶之氣泡移動通過膜表面，來 由膜表面鬆脫垢積物質，經由讓液體流過氣體來源，將氣 體拉扯入液流内，來夾帶氣泡於液體。較佳，液體與氣泡 10 混合，然後流過膜來鬆脫垢積的物質。 膜生物反應裔之纖維之清潔方式，可經由由纖維陣列 内部，利用氣體通過膜孔隙以外之手段，均勻分佈液體流 夾帶之氣泡，經由該液體流過氣體來源，造成氣體被拉扯 入及/或混入液體内，來將氣泡夾帶於液體流，其分佈為氣 15泡實質均勻流過陣列之各模間，氣泡組合液體流，擦洗膜 表面，以及由膜模組内部去除積聚之固體。較佳注入氣泡 且氣泡混合入液體流。 較佳膜生物反應器之賤包含多孔中空纖維，纖維各端 係固定於管集箱，底管集箱形成有-或多孔，氣-液流可導 20引通過該等孔洞。孔洞可為圓形、橢圓形、或開槽形式。 «uitM«封’ Μ頂端開放，來允許餘的去除， 但於某些配置，纖維可於兩端開啟來允許由-端或兩端去 除慮液、纖維#父佳係排列戍圓柱形陣列或纖維束形式，但 也可抓用其匕組怨，例如方形、六角形、三角形、不㈣ 17 200540125 於其-式〜 5

10 膜生物反應器採用之膜模組較佳包含多數多 維膜译纖維膜係排列成彼此緊鄰，纖維膜安裝來防止= 之過度移動，纖維膜於各端㈣於—個管集箱，—個管: 成於其中:氣_導引通過孔洞，、 二D部分延伸於管集箱間來將_維分隔成 d土为隔係經由個別纖維群間之隔件形成，但也 用多孔隔件(例如_網、夾具或環_固體隔件。隔件传: 此千饤，或於纖維膜之圓柱形陣列之情況下，間隔可由陣 列中二沿徑向方向延伸，或係同心位於圓_陣列内部。 於另-形式中，纖維束設置有一中心縱向通道延伸於纖維 束介於管集箱間之長度。

膜生物反應器採用之膜模組較佳包括多孔中空膜纖維 15於縱向延伸於各端至個別封裝頭間，且於各端安裝於封裝 頭，膜纖維排列成彼此緊冑，安裝來防止其間之過度移動， 纖維係至少於其個別之封裝頭或相鄰於其封裝頭區隔成為 多纖維束，因而介於其間形成間隔，封裝頭之一具有曝氣 開口陣列形成於其中’來提供氣泡於膜模組内部，因此於 2〇使用中’乳泡通過膜纖維表面，來由膜纖維表面鬆脫垢積 物質。 纖維束可經保護，纖維之移動受到模組撐體篩網所 限，其具有垂直元件與水平元件適當隔開來提供不受約束 之流體流及氣體流流經纖維，限制於纖維之封裝端之纖維 18 200540125 移動幅度，來降低能量濃度。另外也可採用夾具或環圈來 結合纖維束。 較佳，曝氣開口之位置係重合介於區隔纖維束間所形 成的空間。較佳開口包含一或多孔洞或開槽，其可排列成 5 各種組態，例如排列成一列孔洞。較佳纖維束係位於開槽 或成列孔洞間之封裝頭。若干具體例中，較佳讓孔洞或開 槽係座落於纖維束内部，或座落於纖維束内部且相鄰於纖 維束二者。 • 較佳於液體流被饋送通過孔洞或開槽之前，氣泡被夾 10 帶或混合於液體流，但須了解於若干組態只可使用氣體。 使用之液體可為膜模組之進料。纖維及/或纖維束可於封裝 頭間彼此交叉，但較佳為未交叉。 典型地，模組内部之纖維具有封裝密度（定義如前）由約 5%或以下至約75%或以上，較佳約6、7、8、9或10%至約 15 60、65或70% ;以及更佳由約 11、12、13、14、15、16、 17、18、19或20%至約2卜 22、23、24、25、26、27、28、 ® 29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、 42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54 或55%。 20 較佳孔洞具有直徑由約0.5毫米或以下至約50毫米或 以上，更佳由約0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、 1.4或1.5至約25、30、35、40或45毫米；及最佳由約1.75、 2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5或5.0毫米至約 6、7、8、9、 10、1卜 12、13、14、15、16、17、18、19、20、2卜 22、 19 200540125 23或24毫米。於開槽或成列孔洞之情況下，開口區係選擇 相當於前述孔洞區。 典型地，纖維内徑由約〇·〇5毫米或以下至約1〇毫米或 以上，較佳由約0.10、〇· 15或0.20毫米至約3、4、5、6、7、 5 8或9毫米；及更佳由約〇·25、0.50、〇·75或1.0毫米至約1.25、 1.50、1.75、2.00或2.50毫米。纖維壁厚度係依據使用之材 料及所需強度相對於過濾效率決定。典型地，壁厚度係由 約0.01毫米或以下至約3毫米或以上，較佳由約0 02、0 〇3、 〇·〇4、0.05、0.06、0.07、〇·〇8或〇.〇9毫米至約 1·1、ι·2、1.3、 1·4 、 1·5 、 1·6 、 1·7 、 1.8 、 1.9 、 2.0 、 2·1 、 2.2 、 2.3 、 2·4 、 2·5、2·6、2·7、2·8或2·9毫米；及最佳由約〇 ι、〇 2、〇.3、 〇·4或〇·5毫米至約〇·6、0.7、〇·8、0.9或1毫米。 膜生物反應器可包括具有管線、管路、幫浦及其它裝 置來將進料導入其中之槽，包括活性污泥於槽内部，膜模 15組設置於槽内部因而浸沒於污泥，以及由纖維膜之至少一 端撤出濾液之裝置。 膜生物反應器較佳之操作方式係將進料導入槽内，施 加真二至纖維來由纖維撤出渡液，同時間歇地、週期性地 或連續地供給氣泡通過曝氣開口至模組内部，因而於使用 2〇中，氣泡移動通過膜纖維表面來由該表面上鬆脫垢積物 質。較佳於液體流饋送通過孔洞或開槽時，氣泡係夾帶於 液體流或混合於液體流。 若有所舄，可ό又置另一曝氣來源於槽内部來輔助微生 物之活性。較佳，膜模組係垂直懸浮於槽内部，可於懸浮 20 200540125 模組下方設置額外曝氣來源。另外，膜模組可水平懸吊， 或懸吊於任何其它適當位置。較佳額外曝氣來源包含一組 氣體可透性管或其它此等曝氣來源。依據通量而定，膜模 組可以有或無回洗而操作。於生物反應器之懸浮固體之高 5 混合液（約5,〇〇〇 ppm或以下至約20,000 ppm或以上）顯示可 顯著縮短停駐時間以及改良濾液品質。組合使用曝氣於劣 化有機物質以及清潔膜二者，顯示可獲得恆定濾液流，而 未顯著提高穿膜壓力，同時建立高濃度MLSS。使用分隔纖 維束，可達成較高封裝密度，而未顯著危害氣體擦洗過程。 10 如此提供較高過渡效率。 特佳具體例中，美國專利第6,555,005號所述之模組採 用於膜生物反應器。參照第4圖，膜模組5典型包含纖維膜、 管狀膜、或扁平片狀膜6於兩端7及8封裝，以及選擇性地罩 於撐體結構内部，於本例之撐體結構為篩網9。膜之一端或 15 二端可用於收集滲透液。膜模組底部有多個貫穿孔口 10於 陶器11 ’來分佈氣體與液體進料混合物通過膜表面。細腰 管裝置12等係連結至模組底部。細腰管裝置12經由入口13 進氣，混合或夾帶氣體於液體流經進料入口 14,形成氣泡， 液/氣混合物擴散入模組孔徑10。於通過分佈孔徑1〇後，所 2〇 夾f之氣泡務氣膜表面，同時連同液體流向上前進。液體 進料或氣體依據系統需求而定可為連續注入或間歇注入。 使用細腰管裳置，可形成氣泡，而無鼓風機來將系統曝氣。 細腰管裝置12可為細腰管、喷槍、喷嘴、射出器、引出器、 注入器等。 21 200540125 參照第5圖，顯示噴槍或噴嘴型裝置15之放大視圖。本 具體例中，液體被強迫通過有周圍空氣通道17之喷搶16來 產生夾帶氣體之液體流18。此種裝置允許經由調整個別之 供應閥門來獨立控制氣體及液體媒質。 5 液體常用來夾帶於進料水、廢水、或欲過濾之混合液 之氣體。泵送此種處理液體通過細腰管等，形成真空來將 氣體抽取入液體内部，或於使用鼓風機時降低氣體棑放壓 力。經由提供氣體於液體流，可實質上降低分佈孔徑1〇阻 塞的可能。 10 經由使用細腰管裝置等，可產生氣泡來滌氣膜表面， 而無需加壓氣體供應源例如鼓風機。當動態流體通過細腰 管時，可產生真空來將氣體抽取入液體流内部，而於液體 流内產生氣泡。即使仍然需要鼓風機，但使用前述程序可 降低鼓風機之排放壓力，因而降低操作成本。液相與氣相 15良好混合於細腰管，然後擴散入膜模組來滌氣該膜。當使 用噴搶型裝置來強制性混合氣體至液體媒質時，可提供額 外優點，可產生較高速之氣泡流。處理廢水時，當使用之 軋體為空氣或氧氣時，如此徹底混合可提供絕佳氧氣移 轉。若氣體係直接注入填充有液體之管路内部，則氣體將 20無法於管路壁上形成停滯氣體層，因此氣體或液體將繞流 進入模組不同部分，結果獲得不良清潔效率。氣泡流可藉 /口膜之液體流提升，結果產生大型條氣切變力。此種氣/液 矜☆方去可對正向流體移轉及曝氣提供獨立調整氣體與液 體流逮的能力。二相流體（氣/液)混合物注入空氣分佈裝置 22 200540125 之孔洞’可>肖除脫水固體的形成，因而防止孔洞逐漸被此 種脫水固體所阻塞。注入配置進—步提供有效清潔機轉， 來將清潔化學品有效導入模组深部，同時提供擦洗能來提 升化學清潔效果。此種配置组合所述可以模組組態達成之 5同封裝密度，讓纖維可使用最小量化學品有效清潔 。所述 模組組態允許模組有較高纖維封裝密度，而未顯著增加固 體的封裝。如此增加額外彈性，讓膜模組可整合於曝氣池， 或排列於分開槽。於後述配置，其優點為由於槽内保留之 化學品數量小，故可顯著節省化學品的用量；以及由於化 1〇學清潔過程可自動化，故可顯著節省勞力。減少化學品用 里有其重要性，原因在於化學品可被迴送至該生物程序， 但化學品仍然為激烈氧化劑，因而對生物程序有不良影 響。如此，任何存在於生物程序之化學負載量的減輕皆可 提供顯著優勢。 15 將氣體與液體進料混合物正向注入各個膜模組，可提 供處理流體環繞膜之均勻分佈，因而可最小化過濾期間之 進料濃度的偏極化。濃度之偏極化於大規模系統為軾大， 而用於含大量懸浮固體之處理進料。先前技術系統由於處 理流體常進入槽一端，以及處理流體移動通過模組時常濃 2〇縮’故先前技術系統之均勻度不佳。結果為某些模錤必須 處理比其它模組遠更高之濃度，結果導致操作效率;f彰。 因過濾阻力的下降，故過濾效率提升。因橫向流通過至膜 表面減少，以及氣泡及二相流產生之擾動減少，故進料端 之P且力下降。此種清潔方法可用於藉膜處理飲用水、廢水 23 200540125 等相關程序。過濾程序可藉拙取或加壓來驅動。 參照第6圖至第7圖’顯示多種區隔排列之具體例。再 度此等具體例係就圓柱形管狀膜束或纖維膜束20舉例+兒 明，但須了解也可採用其它組態。第以圖及第_顯示管 狀膜束_多辦行分㈣間22㈣直分隔成駿張薄切 片。此種纖維束之分隔將讓堆疊之固體更容易去除，而 未顯著耗損填裝密度。此種區隔可於封裝過程達成，來形 ’如第7a圖及第7b圖 成完全區隔或部分區隔。另—種形成分隔模組之方法係將 若干小型管狀膜束23封裝入各個模 10 所示 另一膜模組組態顯示於第8a圖及第讣圖。中央之無膜 區段形成-通道24,來允許更多空氣及液體的注入。然後 氣泡及液體沿管狀膜20行進，經由於頂封裝頭8之纖維陣列 送出，而由膜壁擦洗且去除固體。單一氣體或氣/液混合物 15 可注入模組内部。 第9a圖及第9b圖顯示類似第5圖之又另一且體例，但於 底陶器7有個單一中孔30來容納清潔液/氣混合物至纖維膜 20。本具體例中，纖維係相鄰於孔洞3〇展開，於離散膜束 23朝向頂陶器8收斂。大型中孔30可提供環繞纖維之較大量 20 液體流，如此改良清潔效率。 第10圖及第11圖顯示本發明之另一具體例，其具有膜 組態係類似第9a圖及第9b圖之膜組態，以及具有噴射混合 系統係類似第5圖之具體例之噴射混合系統。使用單一中孔 30允許濾液由纖維20兩端被抽取出，如第11圖所示。 24 200540125 μ > π、Ρ付圖第12圖及第13圖，模組45包含多數中空纖維 於頂封I頭47與底封裝頭48間且介於其間延 伸者封衣頭47及48分別係安裝於封裝套筒49及5〇來連結至 H (圖中未顯示）°纖維束46係由筛網51環繞，來防止 5纖維間之過度移動。 10 15 20 如第12圖所不，底封裝頭48設置有多數平行排列之開 槽里；』、礼孔52。纖維膜53係封裝成束46，來形成隔開之排 列，其具有間隔54橫向延伸於纖維束間。曝氣子⑸之位置 概略重Ό分隔空間，但通常各個空間關聯多數曝氣孔。 底封裝套筒50形成一空腔％於底陶器邮下方。氣體或 ㈣與氣體之混合物係於通過曝氣孔52進人膜陣列之前， 精_總成57(如前文說明）而被注入空腔％内部。· 吏用中使用刀^可獲得高能之擦洗氣體與液體混入 =流，特別於接近纖維束之封裝末端有高能擦洗流，如I 輔助去除於膜纖維周圍積聚之固體。 空氣較佳連續被導引入模組内部， 物活動之用，以及連續捧洗Μ Μ 4 乳Κ政生 ①先膜。另外，若干具體例中，可 使用純氧《它氣體混合物騎代空氣。料濾液夢料 :膜管腔(通過頂陶器)之抽取幫浦而由膜抽取出;或二 错重力或藉抽取幫浦而由底陶器由膜抽取出。5 可 較佳由於反應器内存在之混合液懸浮固體 二二::_於低穿_力_)條件下操 二 用較尚穿膜壓力來降低懸浮固體濃度。 私彳 土抹 膜生物反應器較佳組合厭氧程序，來輔助進—步由進 25 200540125 給π泥中去除養分。發現較佳具體例之模組系統比多種其 它系統對高MLSS更具有料性；有效空聽氣與回洗（當 使用時）可輔助生物反應器模組之有效操作與效能。 5 10 15 20 任—種適當膜生物反應器皆可用於較佳具體例之水處 理系統。膜生物反應料、統係設計成使用垂直定向之 微孔中空纖維浸沒於基質内部，來缝體騎之貯槽抽取 濾液，如第14圖所示。第14圖顯示包含四個次模組之所謂 之「苜蓿葉」之過濾單元之側視圖。於—線性「機架」之 多數此種過濾單元係浸沒於基質貯槽。 任-種適當基質皆可使用較佳具體例之方法及裝置過 濾。適當基質包括但非限於地下水、河水、飲用水、人

機物質之基質如污泥、農業溢流、工業處理水等7。雖U 水基^特別適合用於此處所述方法及穿置，伯八 、，1一 δ有其它液 體之基質也可經過濾(例如乙醇或其它化學品）。 、 所示膜生物反應器過濾單元包括遽液次歧管 顯示）及氣/液基質次歧管，其特別係接收四個次模組:了 = 及底端。各個次模組包括四個圓形配件或接收區，2頂端 接納模組之-之-端。各個次模組於結構上係由了 =各自 陶器（圖中未顯示）、底圓柱形陶器、以及連結於其間^形 中未顯不)作結構界限來牢固固定纖維。陶器固定中*邊（圖 末端，陶器也可由含樹脂材料或聚合物^成維 固定於陶器外表面。各個陶器及籠之相關聯末端係 納於各個次歧管之圓形配件之—内部。次歧管及二同破接 陶器係借助於圓形夾及Ο形封來以、、ώ駚软Α 人镇級之 來以机體緊密關係彼此耦 26 200540125 聯。籠可提供各個子模組之陶器間之結構連結。 各個次模組包括纖維垂直排列於其頂陶器與底陶器 間。纖維長度略比陶器間距更長，讓纖維可橫向移動。籠 緊密環繞次模組纖維，因此於操作時，外部纖維接觸籠， 5纖維之橫向移動係受籠所限。纖維底端之管腔係密封於底 陶裔内部’纖維頂端則未密封。換言之，纖維管腔係對頂 陶器頂面上方之濾液次歧管内部為開放。底陶器包括多數 開槽由其底面延伸至其頂面，故氣/液基質次歧管之氣泡與 液體基質之混合可向上流經底陶器來於纖維底端間排放。 1〇 濾液次歧管係連結至垂直定向之濾液撤出管，據液撤 出管又係連結至濾液歧管（圖中未顯示），該濾液歧管接收來 自一機架之全部過濾單元(例如所示苜蓿葉單元)之濾液。濾 液撤出管係與次模組頂陶器之上表面呈流體連通，故濾液 可經由慮液撤出管去除。此外，系統包括空氣管線，其提 15供空氣給氣/液基質次模組裙裾，如第14圖所示。 操作時，次模組之籠將液體基質容納於中空纖維區且 介於頂陶器與底陶器間。利用幫浦（圖中未顯示）來對濾液歧 管施加抽取，如此對次模組之濾液撤出管及纖維管腔施加 抽取。如此形成跨纖維壁之壓力差，造成濾液由基質進入 20纖維管腔内部。濾液向上流經纖維管腔進入濾液次歧管， 通過濾液撤出管，向上進入濾液歧管，收集入貯槽外側。 於過濾期間，微粒狀物質積聚於纖維外表面。當有遞 增量之微粒物質沾黏於纖維時，需要提高跨纖維壁之壓力 差來產生充分濾液流。為了維持纖維外表面之清潔，空氣 27 200540125 基質及液體基質混合於氣/液基質次楔組之裙裾，然後混合 物經由底陶器之開槽分佈於纖維束，呈含纖維束混合物而 由底陶器上表面排放。可進行連續曝氣、間歇曝氣或週期 曝氣。特佳係進行週期曝氣，其中空氣開時間與空氣關時 5 間等長，總週期時間（一次空氣開與一次空氣關週期時間） 係由約1秒或以下至約15分鐘或以上，較佳由約2、3、4、5、 6、7、8、9、10、Η、12、13或 14秒至約6、7、8、9、10、 1卜12、13或14分鐘，以及更佳由約15、20、25、30、35、 40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、 10 105、110、115 或 120秒至約 130、140、150、160、170、180、 190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、 290或300秒。上升氣泡可擦洗纖維表面（亦即由纖維表面清 潔微粒物質）。可提供其中空氣均勻氣泡尺寸提供之曝氣， 或可採用不同氣泡大小組合之曝氣，例如同時或交替提供 15 粗大氣泡或細小氣泡之曝氣。可採用規則週期或不規則週 期（其中空氣開時間及空氣關時間各異），例如可採用s字 形、三角形或其它型別之週期，其中空氣速率非以非連續 方式改變，反而係以較佳速率或變化速率以漸進方式改 變。視情況是否適合而定，可組合或改變不同週期參數。 20 於特佳具體例中’細小氣泡連續供給膜生物反應器用 於曝氣’而粗大氣泡係週期性供給用於擦洗。氣泡直徑典 型由約0.1¾米或以下至約5〇毫米或以上。直徑由約〇1毫米 至約3·0毫米且較佳由0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、 0.9或 1·〇宅米至約！ 25、ι·5〇、j 75、2 〇〇、2 25、2 5〇或2 75 28 200540125 毫米之氣泡可特別有效提供氧氣給生物反應器。直徑由約 20毫米至約50毫米，較佳約25、30或35毫米至約40毫米或 45毫米之氣泡可特別有效擦洗膜。直徑約3毫米至約20毫米 較佳約4、5、6、7、8、9或10毫米至約 11、12、13、14、 5 15、16、17、18或19毫米之氣泡通常對提供可接受之氧合 作用以及擦洗二者為較佳。 離線處理容器 較佳具體例之水處理系統之另一組成元件為一離線處 理容器。較佳具體例中，水處理系統包括一離線處理容器 10 結合一膜生物反應器呈内部循環組態使用；來自膜生物反 應器頂部之滲透液由系統被導引遠離作為處理後之流出 流，部分沉降於膜生物反應器底部之生質（污泥）係回送至離 線處理容器，因而實質提高消解程序效率。選擇性地，來 自膜生物反應器之污泥通過一或多個篩網及/或一或多個 15 水力旋流器來於其回送至離線處理容器之前，去除惰性内 容物。 離線處理容器包含單一處理容器，於該處理容器内導 入顯微氣態氣泡來於分開之層狀區段形成多達三種不同生 物環境。較佳具體例中，空氣氣泡被導入容器底部，而於 20 底部附近形成一好氧區段。由駐在好氧區段之微生物排空 氧氣，形成缺氧區向上漂移，而將缺氧區本身建立於好氧 層上方。由於好氧微生物無法忍受上方缺氧環境，故兩層 維持隔離，依據無法忍受程度而定決定其界面之銳利度。 若缺氧區段由反硝化微生物（理想上適合此種區段之微生 29 200540125 物)所寄居，則該微生物製造之氣態氣或溶氮，形成一上方 厭氧區段其實質上排空或完全排空氧氣、石肖酸鹽及亞_ 鹽；此外，於寂靜（亦即有限混合物)條件下，溶解之氮氣形 成厭氧區段與缺氧區段間之絕緣層，因而促成二區段之^ 5離4區段間之分子擴狀夠維持全部區段皆被供給: 分’儘管無機械混合，仍可防止溶解之副產物之積聚。 適合結合離線處理容器使用之氣泡產生設備述於美國 • 4利第5,316,682號，該案全文揭示以弓I用方式併入此處。 此種設備可防止不必要的擾動情況。寂靜條件可促成生物 10固體之有利覆蓋層之形成。已經過控制方式將適當氣泡導 2入包含需要交互拮抗環境之微生物組合之廢液内部可 月bV致其同時酬化；理想上，此等廢棄物消解微生物係包 括好氧變種、缺氧變種及厭氧變種。（如此處使用，「廢棄 物/肖解微生物」一詞表示可將有機廢棄物成分消解成為礦 15物產物或氣態產物之任何自養性微生物，如細菌或原蟲）。 • Μ ’離線處理容器採料個彼此環境不可相容之廢 棄物消解试生物之分開區段於單一容器内。設置於離線處 里谷自動控制某些臨界參數之裝置(例如電腦或電路），因 2而維持至少一種生物指標於目標程度。此種生物指標係根 據奴處理之廢棄物型別而選用。通常指標為氨濃度、可溶 !生肖S夂鹽/辰度、可溶性亞硝酸鹽濃度及氧化-還原電位⑹Rp) 中之至J —者。後述指標係以任意標度來測量龐大廢液之 7動勢位置。關鍵控制參數包括龐大液體之氣體(通常為空 氣)含量及擾動程度。 30 200540125 離線處理容器較佳於膜生物反應器共同用於内部循環 組態。若干具體例中，可採用額外處理裝置於循環組態， 該等額外處理裝置包括但_於澄清器、曝氣池、筛網與 分離器、化學處理裝置等。 5

10 離線處理容器較佳係組合一包括水力旋流器之去除次 系統於-内部循環組態。來自膜生物反應器頂部之滲透液 由系統被導引遠離作為處理後之流出流，攜帶有可溶性礦 物質：餘物，同時大部分或全部沉降於膜生物反應器底部 之生質（污泥）經由水力旋流器及篩網配置而被迴送至離線 處理谷器，來去除惰性内容物。使用篩網/旋流器組合來去 除惰性内容物’可實f上提高生物廢棄物消解程序之效率 (包括但絕非限於本發明之多區段系統）。 15

20 ☆，參&、第2圖’第2圖顯示較佳具體例之系統，廢料進料 ^首先迨遇_選擇性篩網12，其具有網眼大小由約6毫米或 、 勺25毫米或以上，積聚於篩網12之接收面上之大型 、=疋』被去除，如箭頭14指示。過_後之液體沿導管16 被導引至離線處理容器18，於此處讓廢料消解有機體來消 "σ生物刀解之成分。較佳廢液含有至少兩種不同形式之 ^棄物/肖解#生物’其個別需要*同之化學環境來供存活 或•八彳τ最佳效能。不同形式之微生物就其個別分解不 同里別之廢棄物而言為互補。若廢液缺乏預定形式之消解 有機肖解有機體可直接被料人離線處理容器 &起動期係依據流入流之可消解廢棄物濃度決定，於— 動功之後，當有新的流入流經由導管16而到達離線處 31 200540125 理容器18時，混合液經由導管2〇連續由離線處理容器18被 導引至膜生物反應器22，於該處進行過濾。生物固體(所謂 之「活性污泥」）由接近膜生物反應器22底部之一出口點連 續撤出，經由内部循環回路3〇而循環至離線處理容器18， 5當滲透液被連續撤出或定期撤出時，混合液被定期撤出， 或允許由接近膜生物反應器22頂部的出口點溢流，藉此維 持系統内部之適當生物固體濃度。 循環回路30包含一第一導管32，其係由膜生物反應器 22前導至一幫浦33，第一導管傳輸活性污泥至一去除次系 10 統34 ;以及一第二導管36，其係導回離線處理容器18之頭 端。去除次系統34包含篩網、選擇性之平壓槽（圖中未顯示） 及水力旋流器，次系統34設計來由生物固體迴流中去除惰 性物質及非可生物分解物質。 此種概略系統組態適合用於離線處理容器18組配來用 15 於多區段廢棄物處理，如緊接之後文說明；但由於次系統 34之一般利用性，也可採用整個習知（亦即單一區段)處理方 法。同理，多區段處理之利用性非僅限於包括去除系統之 循環組態。 若干具體例中，離線處理容器可為分支流反應器。此 20 具體例中，主廢水流並未導引至分支流反應槽。反而係與 任何頭端工作前處理步驟(諸如過篩、沙礫去除等）後，廢水 流流至膜生物反應器活性污泥槽。 參照第3圖，顯示一裝置，其形成且輔助於離線處理容 器18維修達三個區段。通常’裝置包括一氣體微粉化回路 32 200540125 及回授控制系統其可控管整個操作。 Μ粉化回路概略指示於參考號碼5〇，微粉化回路產生 微氣泡，微氣泡係以不會造成過度擾動之方式而被導引入 離線處理容器18。微粉化回路50包括微粉化器元件52，其 5將微氣泡導入流經其中之液體流。元件52較佳包括圓柱形 多孔膜，其於各端係耦接至一錐形導管。環繞該膜為同軸 殼體’該殼體相對於膜為密封，該殼體可容納升高壓力之 氣體。氣體經由密封之單向入口供給元件52之殼體。如此 被V引入錐形導管之流體同軸流經元件52之鏜孔 ，於該處 10獲得氣泡沿徑向方向滲透通過圓柱形膜之孔。 廢液藉馬達驅動幫浦56,由離線處理容器18被連續導 引通過一閥門32，且供給微粉化器52之入口。氣體來源(較 佳為空氣)58經閥門60進給微粉化器52，因而形成氣泡於通 過其中之液體。當由微粉化器52送㈣，曝氣液體被再度 15導入離線處理容器18底部。導入曝氣液體，且含有次微米 氣泡，且傳輸遍佈離線處理容器18之底部，此等情況實質 上並未出現擾動。經由採用具有平均直徑小於谈米之氣 泡，儲存電位能至少10 lbm/ft、ec2(此處lbm為磅重）或功/ 面積因數至少為10 lbf/ft(此處ibf為碌力）。較佳儲存之電位 2〇能係超過100 1bm/ft2-Sec2,以及功/面積因數係超過31碰。 只要好氧微生物及非好氧（亦即缺氧及/或厭氧)微生物 存在於混合液，則於離線處理容器18將出現二或二以上分 開之層狀化學環境。存在於寬廣多種污泥組成物之代表性 好氧種屬包括例如細菌，例如不動桿菌（Adnet〇bacter)、假 33 200540125 單胞桿菌（Pseudomonas)、動膠菌（Zoogloea)、無色桿菌 (Achromobacter)、黃桿菌（Flavobacterium)、諾卡氏菌 (Norcardia)、蛭弧菌（Bdellovibrio)、分枝桿菌 (Mycobacterium)、球衣菌（Sphaerotilus)、Baggiatoa、硫菌 5 (Thiothrix)、Lecicothrix及Geotrichum ;石肖化菌例如石肖化單 胞菌（Nitrosomonas)及硝化桿菌（Nitrobacter);及原蟲例如纖 毛蟲綱（Ciliata)、鐘蟲綱（Vorticella)、Opercularia、及

Epistylis;典型也存在有缺氧種屬包括反硝化菌例如無色桿 菌、氣桿菌（Aerobacter)、產驗菌（Alcaligenes)、芽胞桿菌 10 (Bacillus)、短桿菌（Brevibacterium)、黃桿菌、乳桿菌 (Lactobacillus)、微球菌（Micrococcus)、變形菌（Proteus)、 假單胞桿菌及螺菌（Spirillum);以及典型存在有厭氧有機體 包括梭菌屬（Clostridium spp·)、厭氧腺球菌（pept〇coccus 15 anaerobus)、雙歧桿菌屬（Bifidobacterium spp·)、脫硫弧菌屬 (Desulfovibrio spp·)、棒桿菌屬（Corynebacterium spp·)、乳 桿菌、放線菌（Actinomyces)、葡萄球菌（staphylococcus)及 大腸桿菌（Escherichia coli)。 好氧硝化菌可氧化氨氣或胺化合物（例如胺基酸）成為 亞硝酸鹽，以及最終氧化成為硝酸鹽；而缺氧反硝化菌將 20墙酸鹽還原成為亞硝酸鹽以及最終還原成為氮氣。發現同 時存在有硝化菌及反硝化菌，發現於還原大量可溶性含碳 BOD以及含氮有機物質成為氣態產物相當有用。相信可溶 性亞硝酸鹽於藉罐化读轉換成為梢酸鹽之前，大量通過好 氧區段與缺氧區段間之界面；於缺氧區段，反石肖化菌將亞 34 200540125 石肖酸鹽㈣絲I氣，料導致化學結合氮整體淨轉 為氮氣（有料_於絲環境之絲區段舰氧^ 的分離）。 又間 假設存在有全部三型微生物，第3圖顯示為區段j 5及ΠΙ的三種環境係於充分寂靜條件下發展。如前文說明，1 存在有ϋ或多型微生物若有所需可經由直接導入離 理容器18來重整。將數加侖活性污泥導人離線處理容Γ 内，通常可提供足夠之全部三類有機體之種子族群: 適當生長期之後產生各個區段。 叫在 10 佳具體例之離線處理容器通常足職行多區 «物處理，但希望添加某種程度的控制來達成對特^ 棄物組成物處理的重要目標指標程度。如前文說明，較佳 指標包括氨濃度、可溶性顧鹽濃度、可溶性亞石肖酸^ 度及ORP。此等指標通常係經由調整諸如大量液體之空 15氣3里、以及所提供之擾動程度等處理參數，來將此等指 ‘凋i至適合特定型別廢棄物組成物之極限範圍内。較 佳，藉輪送氣體對離線處理容器18之内容物所提供之擾流 不超過平均速度梯度1〇〇秒-1 ;以4〇秒·ι為佳及以⑺秒·】為最 佳仁低於此種濃度，可採用混合能之改變來控制處理條 20 件。 用於較佳具體例之目的，平均速度梯度G表示為： GKP/μν)1’2 此處Ρ為曝氣之功率需求或混合馬力，單位為呎磅/秒，^為 動態黏度，單位為磅秒/平方呎，以及V為槽體積，單位為 35 200540125 立方呎。p係表示為： P=PaVa ln(Pc/Pa) -此處Pa為大氣壓，單位為磅/平方呎，Va為於大氣壓下導入 之空氣體積，單位為立方呎/秒，及pc為空氣排放入流體該 5 點之壓力，單位為磅/平方呎，或表示為： P=35.28Qa ln((h+33.9)/33/9) 此處Qa為於大氣壓下流入流體之氣流，單位為立方吸/分 鐘，以及h為於排放點之空氣壓力，單位為水之呎數。 • 例如於無硝酸鹽存在下，若存在於排放出之流出流對 10生態有害之過量自由態氨，反應出曝氣不足。相反地’經 由於無氨氣存在下，藉溶解重金屬可能導致地下水污染之 過量自由態硝酸鹽，則反應出過度曝氣。過量氨及過量石肖 酸鹽反應出廢棄物之礦物化不完全，促成於流出流位置具 有非期望之生物活性；如此指示反硝化菌的不足或擾動過 15 度(後者條件可由ORP之分集化狹窄可證，其本身指示過度 擾動）。ORP反應出各種有機體族群的健康情況，因而維持 ® 於可接受之數值範圍内。可經由控制跨全部區段之粗平均 容器氧含量而達成。 存在有前述任一種不良條件可使用適當化學感測設備 20及/或電解感測設備以手動檢測，採行手動步驟來調整適當 麥數。特別，於限度範圍内，氣泡大小可由來源58導入微 粉化器52之數量控制，及/或藉泵送通過微粉化器52之液體 速度控制。縮小氣泡之平均直經，結果導致較大產量，增 加曝氣程度。增加平均直徑，可減少曝氣，但因氣泡較大 36 200540125 則可能增加攪動。對大部分程序而言，控制氣泡大小，允 許操作員對曝氣參度及攪動參數二者發揮充分獨立控制。 S然也可藉機械手段來提供額外攪動。

10 程序之控制條件可藉自動化裝置達成，如第3圖所示。 控制器62接受來自至少一感測器64之輸入資料，感測器產 生輸出信號，表示前文討論之指標中之至少一者之幅度。 依據控制器62之特性而定，輸出信號可為數位信號或類比 仏5虎。適當感測器於技藝界已經有明確特徵化；例如，如 同硝酸鹽之線内量測裝置，ORP及氨氣之量測之電極配置 見廣可得。各種感測器64之配置及感測器組合皆為可能； 例如離線處理容器18可裝配一組感測器，其可感測全部相 關指標；或裝配多組分開感測器，於各區垂直分開可能係 與分開區段相對應。 ' 控制器62解譯來自感測器64之信號，基於此，控制閥 I5門54及60(於本具體例為電子作動閥門），及控制幫浦兄之速 度。此外，為了更進一步控制擾流，該具體實施例包括一 紫葉授拌器總成66，其操作也藉控制器62管制；但一般不 需要攪拌器66。 控制器62可為類比（例如電壓控制）裝i，但控制器62 2〇較佳為數位電腦，以適當軟體程式化來進行分析功能及控 力月匕本具肢例中，來自感測器64之以虎藉類比至數位 轉換器而被轉換成為數位形式；而控制器62產生之數位控 制信號藉數位至類比轉換器而被轉換成信號，該信號可開 閉閥門54及60至步進裎度或可連續選擇程度。執行前文所 37 200540125 述分析功能及控制功能所需之程式化係屬於熟請技藝人士 之技巧範圍，無需經由不必要之實驗可方便地達成。 篩網 於巧泥導入離線處理容器之前，由來自膜生物反應器 5之污泥去除惰性固體物質，發現可實質上提高廢棄物消解 效率。雖然不欲受任何特定理論所限，但相信效率的增加 係由於生物濃度效率（由於去除惰性固體，結果導致再導入 污泥有較鬲微生物濃度），以及由於生物毒性降低（生物毒性 例如係來自於對根據本案之去除敏感之重金屬）。去除惰性 10物質貫質上對任何採用循環分支流之生物程序為有利，因 此本發明之此一方面可用於寬廣多種廢棄物處理用途（例 如習知分開使用或串列使用之單區段槽，或前文討論之多 區段配置）。 多種固體存在於典型廢水。小型（直徑約1微米至約25〇 15微米）有機物質包括對廢棄物處理有關鍵重要性之廢棄物 消解有機體。大型（>25〇微米）之有機物質通常表示各型垃 圾。小型無機粒子及大型無機粒子包括如砂等惰性物質。 此等固體類別中，如第2圖及第3圖所示，只希望將小型有 機物質導入離線處理容器18。 20 來自膜生物反應器曝氣槽之程序污泥流經篩網來去除 固體。固體包括毛髮、垃圾、及纖維狀物質。較佳具體例 中’來自於膜生物反應器之部分含程序污泥之混合液係於 分支流流經筛網。流經筛網之混合液之流速較佳係小於或 等於處理系統之平均設計流速。過篩殘渣玎經處理或直接 38 200540125 拋棄。篩網之網眼大小可由約〇j〇毫米或以下至約1.5毫米 或以上，較佳由約0·15或〇·20毫米至約〇 3〇、〇 35、〇 4〇、 0.45、0.55、0·60、0.65、〇·7〇、〇·75、〇.8〇、0.85、0.90、 0·95、1·〇、1·1、1·2、1.3或14毫米及例如轉鼓筛網最佳尺 5 寸為約0.25毫米（250微米）。 特佳篩網係由修博(Huber)技術公司（德國白金）出售之 羅塔麥特(ROTAMAT)膜篩網羅曼(R〇Mem)。較佳該篩網適 合用於去除纖維狀材料及毛髮；當結合膜生物反應器使用 時，可提供較高操作穩定性，結果獲得河及海出海口的 10 COD/BOD的顯著下降。羅塔麥特篩網採用覆蓋有正方筛的 篩網籃，經過該筛網籃，由内側流至外側。被保留的固體 係於監於上區旋轉期間被洗務去除，洗條至溝渠内，藉螺 桿輸运器而由通道區去除，過篩殘渣同時於密閉單元被去 水及排放。回收有機碳用於反硝化可經由於整合過薛殘渣 I5洗滌系統中洗務殘渣而變可行。較佳當採用中空纖維膜模 組系統時，羅塔麥特篩網採用〇/75毫米筛，當採用板狀模 組系統時，採用1毫米篩。 於廢水處理系統，減少固體積聚於過濾膜上為系統有 效操作所需。固體可積聚於膜纖維束上，固體難以去除， 20固體可能毀損膜。習知減少固體積聚於膜生物反應器之程 序包括於原水進入廢水處理系統前，將原水流過筛至膜生 物反應為。另一種辦法係於原污水加污泥進入廢水處理系 統刖，將該原3水加污泥流由膜生物反應器循環過篩。但 原水過篩要求過篩系統設計成可容納尖峰條件下的原水， 39 200540125 该原水典型為系統之平均設計流速的三倍或三倍以上。如 λ要求_過大來配合尖峰流量。此外，此種系、統係設計 有工作筛網及備用筛網，個別有100%設計篩網容量。於原 水進入廢水處理系統前，經由過筛原水，所產生之殘潰之 5未經/肖解有機物質含量高，要求特殊設備來將未經消解有 Μ物質由雌送至廢水處理系統。此外，於原水進入廢水 处里系ϋ過篩原污水無法去除可能自行於系統内部形成 之毛髮、垃圾或纖維狀材料，諸如再度結成索狀或再度結 成球狀的纖維狀材料。於污泥系統進入廢水處理系統之膜 1〇過慮器之前過師整個污泥系統，也需配合高流速(典型為系 統平均没计流速之四倍或四倍以上），再度要求使用大型工 作筛網以及全容量備用篩網。如此，較佳採用此種過筛系 統結合較佳具體例之過渡系統，通常更佳係採用如後文說 明之過4系統，其中來自膜生物反應器曝氣槽之處理污泥 15流經250微米篩網來去除固體，過篩後之處理流體進入平壓 槽。 車乂佳具體例之廢水處理系統通常係採用中空纖維膜過 濾為結合生物反應器，諸如結合於前述膜生物反應器，來 處理來自過濾器之處理後之流出流、亦即被過濾器拒絕材 20料或以其它方式留在生物反應器之廢污泥。生物反應器可 位於廢水處理系統之過濾器上游，或另外過濾器可於生物 反應裔或為生物反應器之一部分。後述情況下，如同膜生 物反應器，過濾器之膜係直接浸沒於生物反應器。膜生物 反應器較佳用於具有離線處理容器之循環回路。 40 200540125 欲過篩之混合液可於膜生物反應器系統由循環之混合 液流中去除。典型地，循環之混合液循環至膜生物反應器 系統之頭端，欲通過篩網之混合液可由循環混合液流去 除。欲過篩之混合液可於各種其它位置由膜生物反應器系 5統去除。過篩後之混合液流至平壓槽，過筛殘渣可接受處 理或拋棄。 篩網之網眼通常為約1.0毫米或以下，較佳0.95、0.9、 〇·85或〇·8毫米或以下，更佳0.75、0.7、0·65、0·6或0.55毫 米或以下及最佳〇·5、0.45、〇.4、0.35、0.3、0.25、0.2、0.15、 10 0.1或0·〇5毫米或以下。適用於本發明之一種篩網例如為轉 鼓篩網。篩網可用來提供過篩以及污泥稠度增高。 較佳篩網組態顯示於第1圖，其中該膜生物反應器係位 於師、’、罔上;紅。膜生物反應器可包含(但非限制性）一或多厭氧 區&、一或多缺氧區段及一或多好氧區段，可為個別區段 I5或其各種組合。欲處理之水流入流進入膜生物反應器。流 入流可於進入膜生物反應器之前，選擇性接受過筛、澄清、 消解或其它處理程序。處理後之流出流由膜生物反應器之 過遽器之滲透液端送出供後來視需要使用。由過濾器所剔 除之材料或以其它方式於膜生物反應器產生之材料組成之 20廢污泥流也由過濾器送出。 、、:分或全部含廢污泥之混合液流通過篩網。筛網去除 匕但非限於可能於生物反應器本身内部形成之毛髮、 ，截、隹狀材料，諸如再度結成索狀或再度結成球狀之 41 200540125 纖維狀材料。此種再度結成索狀或再度結成球狀之纖維狀 材料可由微細纖維狀材料製成，其可能不夠大，不足以藉 典型篩網本身去除，但可能於混合液中凝結成為大型物 質。過篩後之混合液流由篩網送出而進入平壓槽。 5 篩網網眼典型為約0.25毫米或以下至約1.0毫米或以 上。0.5毫米之篩網網眼較佳係用於當過篩殘渣將被送至離 線處理容器時，較佳使用0.5毫米之篩網網眼。當過篩混合 液時，篩網典型為部分盲孔，可減少有效篩網大小，來增 加由篩網所去除之殘渣數量。篩網可為内部饋送之轉鼓篩 10 網，其係裝配有編織線篩網或衝孔過篩媒體。篩網也可裝 配有外部之外側向内喷射桿來維持篩網媒體的清潔，以及 將飛行物轉向來連續移動固體至篩網之排放端。任何適當 之篩網皆可採用，例如有篩網網眼典型由約0.1毫米或以下 至約1.5毫米或以上，較佳約0.25毫米至約1.0毫米之精密篩 15 網，例如楔形線篩網。 殘渣流由篩網送出。殘渣流由於已經暴露於生物分 解，故已經「穩定化」。若篩網為轉鼓篩網，調整轉鼓速度 可產生液體殘渣流，其具有可生物分解固體適合混合廢污 泥流來產生單一污泥流。殘渣流進一步接受處理或直接拋 20 棄而未送返廢污泥流。舉例言之，殘渣流可經過緊壓與脫 水及棄置供填土而未接受進一步處理。若殘渣流欲拋棄而 未接受進一步處理，則篩網可裝配雙重喷灑器系統來洗滌 殘渣，減少可能被捕捉或以其它方式收集於殘渣之生質數 量，隨後由篩網排放殘渣。殘渣中排放之生質數量典型為 42 200540125 低㈣15%篩網乾重，及低於約2%廢棄物活性污泥總重。 但右干具體例中較高含量亦屬可能。若殘渣係直接棄置， 則殘邊流可$配有諸及脫水裝置，諸如I配螺桿緊塵器 ㈣篩網提供超過娜無水晴例如通過「塗覆過滤器測 式」之殘/查）彳使用裝袋系統來減少或消除與人類的接觸 及氣味。 10 15 處理程序包含將欲處理之水流至膜生物反應器系統。 欲處理之水包括來自離線處理容器之流出流。部分來自膜 生物反應$系統之混合液經去除，通過_網過篩，來由混 合液:去除固體，諸如毛髮、垃圾或纖維狀材料。混合液 可以貝冑速通過I帛網，而於廢水處n統之尖峰 流量條件下實質並未增高流速。混合液流_網之流速較 佳係大於廢水處理系統之平均設計流速。特職經筛網之 混合液流速較㈣比廢水處㈣狀平均設計流速高 105 > 110^115. 12〇,125M3〇^35.14〇M4^i5〇^ 55 7 165 17G、175、18G、185、19G、195 或200% 以上取t ’流經師網之混合液流速為廢水處理系統之平 20 均設計流速之細％至_%。此外，混合液可以實質怪 定流速通過筛網，且可連續通過篩網。 流經筛網之流速可為實質連續，原因在於筛網可基於 此等材料之平均去除數量相對 留時間，來去除混合液之毛髮生物反應仏固體滯 炙毛1"、垃圾或纖維狀材料，可刃、 受流之中斷而未顯著影響過_效能。例如可中斷流來更i 薛網或修復_，或允許檢查及_統之其它元件。若 43 200540125 干具體例中，可使用一個工作篩網以全流量操作，或二篩 網各自設計成以50%全流量操作，而未使用備用篩網。雖 然通常以一或二個工作篩網為佳，但也可採用任何適當數 目之篩網。 5 膜生物反應器之滯留物循環流典型為流入流流量（Q) 之約4至約5倍。流入流流量（Q)通常係等於廢水處理系統之 平均設計流量。若未使用篩網，則於膜生物反應器濃縮之 毛髮、垃圾或纖維狀物質（Xb)將累積至下述程度，累積之程 度係等於流入流之毛髮、垃圾或纖維狀物質濃度(Xf)乘以固 10體滯留時間（SRT)對水力滯留時間（HRT)之比。於穩態，流 入流之毛髮、垃圾或纖維狀物質質量（QxXf)係等於廢污泥 流之毛髮、垃圾或纖維狀材料之質量（QwXXb)，如此： QxXf=QwxXb ⑴ Q係等於整個膜生物反應器之體積（v)除以整個生物反 15應器之HRT°Qw為整個生物反應器之體積（V)除以整個生物 反應器之SRT。因此： (V/HRT)xXf=(V/SRT)xXb (2) 生物反應II之毛髮、垃圾或纖維狀材料之濃度⑹為·· Xb=(SRT/HRT)xXf ⑶ '〇 /於典型6小時耐及日SRT之程序，生物反應器之 毛髮、垃圾或纖維狀材料濃度⑹為流入流之毛髮、垃圾或 大材料濃度(Xf)之6G倍。篩網以⑽流速操作，以及假 P毛交垃圾或纖維狀材料皆由流中去除，原因在於 篩網網眼開口極小(例如約〇.5毫米至約1〇毫米），則進料與 44 200540125 生物反應器之毛髮、垃圾或纖維狀材料濃度間之穩態 為： μ

QxXf=QwxXb+yQxXb ⑷ 因此： 5 Xb=(SRT/(ySRT+HRT))xXf (5) 用於相同處理條件（6小時HRT及15日SRT)，以及篩網 網眼之流速為0.25Q(y=0.25)，膜生物反應器、之毛髮、S 或纖維狀材料濃度為流入流之毛髮、垃圾或纖維狀材料濃 1之3.75倍。於此等條件下使用筛網，可降低混合液之= 1〇髮垃圾或纖維狀材料之含量比較未使用篩網達約94%。 /經由使用筛網，可由混合液去除實質量之毛髮、垃圾 j纖維狀材料’而無需過筛整個進人處理廠之循環污泥流 ^整個尖峰流。典型處理薇係以6小時HRT操作，以〇.25q U速操作相，將處理每日_次之總污泥量之當量。於典 Μ 理薇，全部污泥量將過篩超過典型固體滯留時間之約 10七至約20倍，其允許篩網有許多機會捕捉混合液中之重 新結索或重新結球的纖維狀物質。 t&如則文时論，大部分纖維狀物質的消解極為緩慢，或 ^也不㈢'肖解，故若只有極小比例的混合液由反應器流 产、丨、戴、准狀物貝傾向於隨著時間的經過來積聚相對高濃 处 卜由於要求尚流速以及對應的大篩網面積，故可 …適口過4整體進料流。如此，於較佳具體例中，混合 =係μ足夠於約每12小時或以下至⑼小時或以上，較佳約 4或30小日守至約36、42、抑或“小時之一段時間，足 45 200540125 10 15 20 夠過篩等於反應器容積的容量之流速，讓混合液由反應器 流出，例如流出通過500微米篩網過篩。以此種方式操作， 可維持反應器之纖維濃度於可接受的程度，而不會過度去 除可生物分解固體。假設典型反應器的駐留時間約為3小 時，篩網只需對應進料流篩網之約5%或以下至約Ο%或以 上，較佳6、7、8、9或10%至約H、12、13或14%，且係小 於循環流篩網。雖然於若干具體例中，需要連續流出潙合 液過篩，但某些具體例中可能需要只間歇來旖出混合液。 若須間歇操作，則篩網的大小可處理較大流量。舉例言之， 若只有5 0 %時間流出混合液，則高達兩倍流迷將牛可達成與 連魏出相同時間之等於反應器容積的過遽量。筛網_ 大至向達處理較高流量兩倍的面積。其它具體例中，{能 需要採用多個筛網來過筛多數混合液流。同理，混合浪流 :於50%時間流過第—篩網，然後於其餘；⑽時間，混含浪 :轉=而流過第二篩網。經由藉此方式交替流過筛網，離 流I"師網可用於維修或清潔，同時仍然維持混合液的遠續 慮後之混合液儲存於平壓槽，於平_部分儲存多 體被送至水力旋流器來去除惰性 :先^希望讓顯'後之混合液直接送至水力旋流器， 如平壓槽；但通常較佳係、採用—或多個平壓槽 可由適當材料製造。有任—種適當組態 特佳具體例中，採用二階段式總成，且於第一階段係 而 ，真 46 200540125 經由水力旋流器而去除類似生物固體（包括廢棄物消解微 生物）大小之物質，但可有不同比重；以及於第二階段係經 由輔助過篩，可去除大小由大型粒子（例如藉習知篩網去除 之大小）至約250微米至約350微米之遠更小型的粒子。但若 5 干具體例中，可能希望免除第二階段輔助過篩裝置。發現 由於循環回路之連續性質，被測出之污泥遭遇水力旋流器 及/或任何篩網之順序並無特殊限制，此等元件或其它元件 可以任一種適當順序排列，例如： MBR>師網->離線處理容’ 10 MBR—>水力旋流>離線處理容^§ ’ MBR—>師網一^水力旋流裔->離線處理容裔’ MBR4水力旋流器篩網4離線處理容器， MBR—>篩網->水力旋流|§ ->輔助蒒網4離線處理容 器， 15 MBR—>師網一> 輔助師網一^水力旋流為~>離線處理容 器， MBR>水力旋流|§ —>師網一> 輔助師網>離線處理容 器，或 MBR—>水力旋流為>輔助師網—> 師網一>離線處理容 20 器。 如熟諳技藝人士了解可採用其它組態。若有所需可於 循環回路之任何適當點採用如廢水處理廠典型所採用之平 壓槽、幫浦、化學處理單元及其它裝置。 較佳如第2圖所示，第一階段包含並聯連結之一或多個 47 200540125 水力旋流器單元’集合以參考號瑪80表示（且以單數指示方 便呈現）。水力旋流器80係組配來去除大小類似生物固體之 小型無機固體，但該固體有不同（且通常為遠較高之）比重。 特別，水力旋流器80主要係去除比重典型大於L5 ’尺寸由 5 約1微米至約250微米之粒子。 水力旋流器典型係於一定範圍之粒徑/比重之組合操 作，但具有單元尺寸及構造所指示之尖峰效率。較佳具體 例中，最大效率理想上係出現於粒徑約50至約60微米，及 比重約2.6。藉此方式，裝置將捕捉至少若干極高密度粒 10 子，但可避免捕捉所需之生物固體，生物固體典型具有比 重為約1.02至1.05。水力旋流器80所收集之粒子藉出口管線 82輸送供拋棄。第二階段包含靜態篩網。較佳具體例中， 篩網之網眼大小為1毫米或以下，較佳由約25微米至約 600、650、700、750、800、850、900或950微米，更佳由 15 約 50、100、150 或 200微米至約 300、350、400、450 或 500 微米及最佳約250微米。因實質上全部廢棄物-可分解之生 物物質通常不大於200微米，通過篩網86，以及重新被導入 離線處理容器18。殘渣沿出口路徑88被輸送供拋棄。通常 未觀祭得有此種小型網眼大小之篩網的阻塞。可能大部分 20污泥所攜帶之固體係遠大於篩網之篩目，該等污泥攜帶之 固體單純停靠在篩網上而不會阻塞孔口；此外大型粒子的 累積也可阻止本來可能造成阻塞的小型粒子。 第2圖所示篩網/水力旋流器去除配置34不僅可去除造 成困擾之惰性固體，同時也可輔助獨立控制惰性内容物= 48 200540125 生物内容物之比。（經由改變篩網86之網眼大小及改變水力 旋流器80之滯留特性)影響此種比例之能力，可提供對混合 液沉降特性之較大控制。 採用膜生物反應器及離線處理容器之水處理設施 5 較佳具體例中，前述系統係使用活性污泥處理、以及 具有特定流入流負載、特定5日生物需氧量、及特定總懸浮 固體(TSS)之曝氣消解來安裝於廢水處理廠。沿内部循環回 路流動之迴送活性污泥（RAS)係維持於特定比例之流入流 速率’單位為加侖/分鐘(gpm)。 10 第2圖所示較佳具體例中，採用去除次系統34,該去除 次系統係由兩個直徑6吋之10度旋流器以壓降15 psig並列 操作’以及一個靜態篩網，其具有網眼大小254微米，旋流 器之溢流被導引至該靜態篩網。篩網之流出流經由導管％ 回送至離線處理容器18之頭端，積聚於路徑88上之薛網允 15許落入高於水平5度角傾斜之螺桿輸送器。螺桿輸送器被噴 灑約〇·5 gpm循環處理廠流出流，來去除殘餘生物固體及其 輸送之内容物，同時排出至大型垃圾車供拋棄用。旋流器 的底流經由導管82排放至二次旋流器洗滌器進行濃縮且排 放至相同大型垃圾車。二次旋流器洗滌器係由1〇加侖貯槽 20組成，以壓降20 Psig流速25-30 gpm循環通過直徑2吋之1〇 度旋流器。過量液體經由導管36被送返離線處理容器18之 頭端，60-80%乾燥固體之濃縮固體流被排放供拋棄。 過量生物固體係以規定之每日速率由超出正常處理流 量之篩網之出水口傳送。如第2圖所示，於規定濃度之流量 49 200540125 被送至有規定最小工作容積（以加侖表示 羯译處理 态。流入離線處理容器18之總流量被選擇可維持於。谷 間之液體容量。 、、於操作期 比較習知操作，實作本系統可產生實質之處理 該等處理效果包括_5、TSS、及混合液懸相體實質上 減少，對混合及曝氣之粗氣泡鼓風機功率需求減^^ 要求減少，惰性物質之駐留時間縮短，生物:氣 , 口歷存量择 10 加，具有類似之平均單元駐留時間，惰性物質之存量減少^ 膜生物反應器之負載量降低，由系統去除固體來維持穩能 之去除量減少，以及每MGD之功率降低。系統可濃縮固= 至60%或以上之程度，結果導致淨傳輸負擔比習知系統實 質上減低，其中典型觀察得固體濃度由約1%至2%。、 膜生物反應器之操作 較佳具體例之農置及方法需要結合膜生物反應器特別 15為硝化7反硝化膜生物反應器使用。第15圖顯示用於50,000 gpd系統之此種特定膜生物反應器組態。該組態允許快速清 潔維修方法可將清潔機轉與處理分開，去除膜處理，減少 所舄桌浦數目，以及可完全自動化。反應器包括含滲透液 幫浦及混合液幫浦之微濾區段。反應器進一步包括一具有 20研磨移轉幫浦之均勻化區段、一具有鼓風機之好氧區段、 及一具有2-3毫米旋轉篩網之缺氧區段。於好氧區段，氨氣 以所w之瑣化反應於一階段式反應而轉換成為硕酸鹽。於 缺氧或厭氧(低氧或無氧）區段，進行硝酸鹽轉換成氮氣之過 程，稱作為反梢化。 50 200540125 第16圖顯示由膜系統並列操作之正常操作模管路。第 17圖頒不排空相，其中膜池使用混合液幫浦而排空混合 液抽取官線使用自動閥門切換。抽取可逆轉於膜模組上 或位於噴射官集箱之止回閥之混合液流，止回閥於抽取下 開啟可用來防止膜模組上的逆流。第18圖顯示浸泡相，其 中來自盛裝池之經過化學處理水係使用混合液幫浦被注入 膜噴射系統。膜經過擦洗、處理、及浸泡處理水。第19圖 提仏有關膜池組態之額外細節。如本圖顯示，空氣被注入 由膜模組底部之好氧反應器所泵送之混合液内。施加真空 至膜模組、及來自混合液之膜過濾器水。濃縮後之混合液 也/益机，回送至好氧消解室。然後潔淨水經過排空且回 迗至盛裝池，對其它膜系統重複相同程序。一個膜系統經 常處於操作狀態，而另一膜系統則接受清潔。 b第20圖顯示膜模組，其中於相鄰於膜模組該區之流向 15量係經由調整流入膜模組之空氣壓力及水壓來調整。操作 時，空氣與混合液混合，於其底部注入模組内部。其速度 ^合液流速可分開調整。纖維Μ於頂滲出液抽取歧 、工過封裝’於底官集箱板有死頭端。底管集箱可於 空氣/水輸送㈣直義。底部重量施加張力至纖維。此種 張力造成膜可以較小擺動幅度移動及振動。如此膜可吸附 里’其可改良空氣的擦洗，以及延長膜壽命。頂歧 官連結至垂直空氣/水輸送管作結構支持。當线及水被泵 送入輸送管時，纖維向外彎曲遠離空氣/水輸送管。空氣造 成向上⑽水成向外流，此種流動方向將維持纖維呈 51 200540125 張緊狀態。當纖維向外移動時展開，允許環繞纖維之流體 移轉改良，鬆脫被捕捉的固體及纖雉團塊。此種辦法玎允 許可能之清潔現象，諸如纖維鬆弛或回流期間空氣的叢發 來擦洗膜及擴張膜。 5 此種適合用於都市或商業廢水過濾之系統可具有10平 方米或以下至約20平方米或以上，較佳η、12、13或14乎 方米至約15、16、17、18或19平方米過濾膜纖維表面積。 膜模組典型被組裝成管集箱，管集箱歧管共同形成次管集 箱，次管集箱歧管共同形成系統。整個總成典型係罩於/ 10個經過前置工程加工之混凝土池。採用含有少於10平方米 較佳為9、8、7、6、5平方米或以下纖維表面積之較非緊密 填裝模組來用於高固體及/或高黏度環境來改良纖維周圍 的流體移轉。膜系統典型係與主生物反應器槽分開。混合 液由生物反應器被泵送至膜系統，膜系統含有分開池。此 15種辦法具有優於將膜整合成為主生物反應器之設計之優 點：生物反應器池之幾何用於混合液之傳送為最佳化；膜 係與處理程序分開，其可改進清潔選項及維修選項；可利 用工庭勞力而非現場的組裝；於工薇内製造小型系統，可 降低成本與改良品質管制；若有所需可設計分開之生物反 2〇應器來配合均勻化。於現有工廠可進行無接縫式升級；可 使用標準設計辦法來降低成本，以及分開設計問題及效能 問題，嘴射曝氣可提供混合液之均勻分佈於反應器，允許 模組彼此並列操作，防止不均勻濃度以及可能的嚴重垢積 條件，於生物反應器之膜所在位置為優異之情況下，經由 52 200540125 早純讓底部離開池，而可利用相同設什，空氣與混合液輸 送系統也提供膜箱相對於生物反應器之位置之彈性，此點 對現有工龜的升級相當重要。 膜生物反應器之操作方法伴以去除纖維狀材料 5 較佳具體例中，提供於廢水處理系統降低毛髮、垃圾 或纖維狀物質濃度之方法，該方法包含：欲處理水流至廢 水處理系統，該廢水處理系統具有一膜過濾器；處理於廢 水處理系統之水，製造混合液以及經膜處理後之流出流； 由水處理糸統去除部分混合液，將混合液通過筛網過 10篩，來由混合液中去除毛髮、垃圾或纖維狀材料，讓混合 液通過時網之平均流速係不大於廢水處理系統之平均設計 流速之約1.0倍；以及將過筛後之混合液循環至廢水處理系 統。 / 也杈供於廢水處理系統降低毛髮 15 20 、曲 ，…久—々人Α纖維狀物貿 /辰度之方法，，亥方法包含··欲處理水流至廢水處理系統， 。亥廢水處理系統具有過濾器；處理於廢水處理系統之 水，製造混合液以及經膜處理後之流出流；由膜過遽器下 ^尾尺處理系統去除部分混合液，將混合液通過筛網過 、二二由广液中去除毛髮、垃圾或纖維狀材料，讓混合 氣U歇平均流速係^大於廢水處理系統之平均設計 心速之約1·0倍，·以及將過篩後之混合液循環至 游之廢水處理系統。 、、屬^上 等方去中’膜過濾器較佳為中空纖維。 第二部分私液可循環至廢水處理系統上游過 53 200540125 篩後之混合液可混合循環混合液流。欲通過篩網之混合液 部为可由循環混合液流中移開。廢水處理系統可產生廢污 泥，廢污泥係經由廢污泥系統而由膜去除。由過篩混合液 產生之殘渣可流至廢污泥流。由過篩混合液產生之殘渣可 5被拋棄而未經進一步生物處理。聚合物可於混合液通過篩 網之前添加至混合液，來製造呈稠厚污泥之殘渣。若干具 體例中，可接受混合液通過篩網之平均流速為廢水處理系 統之平均設計流速之約0·10至約L〇倍。但較佳混合液通過 篩網之流速可大於平均設計流速之約10倍，較佳為^、 10 i·2、L3、1·4、1.5倍或以上之流速。篩網網眼大小於若干 具體例可為約1.0毫米或以下，較佳由約〇 25毫米至約〇 75 宅米，及最佳為約0.50毫米或以下。篩網可為轉鼓篩網。 篩網可具有雙重喷灑器系統。混合液可以實質恆定流速流 經篩網。混合液可實質連續流經篩網。混合液可實質連續 15 通過篩網且以實質恆定流速通過篩網。 使用膜噴射（MemJet)技術之膜生物反應器之操作方法 膜生物反應器（MBR)於廢水處理市場逐漸普及。傳統 膜生物反應器經由將膜浸泡於生物槽内而被視為簡單緊 壓’如第21圖所示。諸如久保田（Kubota)、三菱嫘繁 2〇 (Mitsubishi Rayon)、及吉諾等公司皆出售呈此種組態之產 品。 隨著膜生物反應器的進展，工廠規模遂漸加大，在單 一計劃及需要有更多膜。由於第21圖中與膜生物反應器組 態相關聯之特有困難，美國過濾器公司首先提出膜生物反 54 200540125 應器之分開膜槽組態。第22圖顯示典型美國過濾器公司膜 贺射(MenJet)產品之典型流程圖。膜噴射係使用幫浦來將 混合液由生物槽移轉至膜槽，正向供應且分佈於膜束。此 種設計可提升膜效能，解決習知組態所遭遇之顯著操作問 5 題。 今曰市場上已經普遍接受分開膜槽組態，競爭廠商也 遵妝该原理來設計有分開膜槽之膜生物反應器方法。競爭 廠商方法之概略舉例說明顯示於第23圖。第22圖組態及第 23圖組悲間之關鍵差異在於混合液移轉機轉。膜噴射係經 H)由將混合液輸送入臈束而採用正向移轉模式。額外混合液 流藉重力而回送至生物槽（第22圖）。相反地，混合液之移轉 於競爭廠商使用之組態為被動過程（第23圖），混合液藉重力 溢流至膜槽，經被動濃度擴散過程而輸送至膜。於膜槽使 用幫浦來將額外混合液流送回生物槽。 15 於1^ 6,614,868，吉諾公司描述分支過篩法，係經由取 循裱官路中之部分混合液流至分支過篩器（第3圖之虛線）。 此種方法也舉例說明於us 6,614,868之第^圖。用於單槽 系統’於US 6,614,866被描述為取得自膜生物反應器之混合 液部分重新過篩，然後將重新過篩後之混合液回送至入口 20 (若為膜生物反應器，顯示於1^ 6,614,868之第4圖）。 由US 6,614,868之說明書及附圖（第丨一圖），該專利案所 返之分支過筛法可提供減少堆積於膜生物反應器之垃圾含 里之方法，但該方法無法保護膜免除直接接觸垃圾。舉例 言之，若人類毛髮或樹葉進入生物槽，則於被分支篩網所 55 200540125 阻擋之前將通過膜系統。因此可能於被分支篩網捕捉之前 已經對膜造成危害（例如阻塞至膜之分佈）。 最佳於膜生物反應器方法保護膜免除被垃圾或樹葉干 擾之最佳方法係於其進入膜系統之前重新過筛整個混合 5 液。但混合液進入膜系統之流速為流出流、由膜槽至生物 槽之返回混合液、及污泥廢棄物之總和，該混合液流速通 常為工廠處理容量之數倍（更典型為流出流流速之4-5倍）。 因此重新過篩容量較佳係顯著大於處理工廠流量所需的實 際容量，但此種容量加大可能被混合液之過篩流量增加（由 1〇於混合液之油及油脂含量比原污水之含量更低）所部分彌 補’習知粗大之再度過篩篩網而非精密篩網可用於原污水 之過薛。第22圖之虛線顯示當全部混合液流於進入M〇S槽 之前重新過篩時之此選項。 為了減少混合液之流至重新過篩篩網，同時保護膜避 15免受到由第一前置篩網中逃逸之人類毛髮、纖維及樹葉的 干擾，部分混合液可於進入M〇s槽之前轉向接受再度過 篩。流經再度過綿之百分比通常係占總混合液流速之 5 50%。第22圖顯示再度過篩器係位在幫浦出口，以及第24 圖顯不再度過篩器係使用來自生物槽之重力進給，再度過 0師後之混合液則送至幫浦出口。雖然並非等於前文混合液 之全體再度過篩，但於购5槽之前混合液之部分再度過 6幸可提供比較Us 6,614,868所述方法對膜有更佳保護。 膜生物反應器之垢積 、、且口刀支流污泥減少處理，可輔助經由過篩與旋流器 56 200540125 分離之生物程序。但由於固體係呈惰性材料形式及有機固 體積聚於纖維表面及孔洞，最終導致膜生物反應器之膜的 垢積。促成此項垢積之更多顯著因素之一為EPS(胞外聚合 物質）。此點係由細菌及微生物之某些菌株產生，最終將塗 5 覆於膜表面，而降低其滲透性。一種降低EPS之手段具有長 污泥壽命(SRT)。發現較長之污泥壽命，可顯著減少膜的垢 積，結果可降低膜維修成本，以及改良膜壽命。組合此等 技術之優點為可導致程序中之微生物有較長SRT，結果膜垢 積減少’整體糸統效能改良。 10 分支流缺氧反應器 第26圖提供固體減少程序/膜生物反應器配置之處理 流程圖之不意顯示流程。殘渣/旋流器固體殘餘物未顯示於 本μί王圖，而只有顯示主液流。流至分支流生物反應器之 /爪里係占工廠流量之小部分。該流係類似來自習知活性污 15泥程序之WAS。此流係來自於膜操作系統(MOS)循環流， 或來自於MOS之前之曝氣槽流出流。M〇s循環通常為較 佳，原因在於由於M〇s的脫水效果，固體含量將比曝氣槽 MLSS略冋。但某些情況下，較佺進給「m〇s前之」活性污 泥流出流，原因在於此流有較低溶氧含量，可與分支流反 2〇應恭之所需缺氧條件更加可相容。 具有固體減少系統之整合式膜生物反應器 較佳具體例中，膜生物反應器係整合固體減少系統， “提仏先進處理方法，提供多項優點，包括額外處理後之 水品質，《 μ 、及〜固體之銷毁超過80%。此種系統顯示於第27 57 200540125 圖。第28圖所示方法提供有極小型腳印之高速系統，來最 小化污泥的製造及處理。整合方法提供最佳可能的操作環 境，來用於膜生物反應器之浸沒式膜系統，俾便減少維修， 提升操作員的安全性，以及最佳化總體效能。 5 適當前置過篩乃大部分浸沒式膜生物反應器用途之重 要元素。過篩之目的並非保護膜纖維的完好，反而係為了 減少纖維狀材料於纖維束中變成糾結。纖維材料積聚於膜 模組，最終將降低模組效能，造成清潔與維修更加耗時。2 耄米孔徑筛網可極為有效去除纖維，提供流入流進入膜生 10物反應器程序前之適當前處理。殘渣較佳被收集於料斗， 及去除。筛網較佳係設計且組合成為2毫米孔徑之板狀系 統。 若有所需，流入流之均勻化，以及缺氧曝氣池可結合 於系統，可以高達12,000毫克/升或以上之混合液容積操作。 15 M〇S亦即膜生物反應器系統之心臟較佳為有一或多個 整合膜操作槽之總成。MOS為好氧程序之整合一體之一部 刀仁典型係5又计為分開池，來最佳化膜之操作環境。微 濾膜較佳係位於一或多個相同之處理槽。施加低度真空之 膜模組，可將水拉扯通過膜，以及泵送過濾後之水至次一 2〇處理步驟。連續或間歇注入混合液，較佳與空氣均勻混合 來注入各個膜模組纖維束。結果跨越膜纖維之交叉流連續 擦洗與清潔膜表面。固體、有機體、微生物、細菌及病毒 無法通過膜，而留在混合液内，最終將經由處理程序及老 化而摧毀。 58 200540125 膜系統易與主處理槽分開，來允許當進行原位清潔 (CIP)來恢復膜滲透性時，膜池可用作為清潔池。結果膜之 清潔及服務不會危害生物效能。MOS可設計有獨立操作系 統，可於低流量期間自動排程膜清潔來最佳化系統之整體 5 效能。可設置分開槽用於儲存處理後之水來進行膜維修清 潔、以及進行膜之化學清潔。 生物活性混合液由生物反應器泵送至Μ Ο S，於Μ Ο S液/ 固分離可藉此後作為MOS設計之整合式之一部分之喷射系 統達成。噴射系統有數項功能。例如空氣與導入模組底部 10 之混合液組合，當混合液向上移動通過膜表面時，可提供 膜之滌氣作用。此種通過膜表面之均勻流體流，可防止於 膜模組内部懸浮固體之偏極化及增稠。也有小量反壓，混 合液與空氣係組合於模組底部。如此輔助提供混合液與空 氣跨整個膜池的均勻分佈。形成二相系統（空氣及混合液） 15經由維持於模組底部濕潤之曝氣面，可改良模組效能，防 止此等曝氣表面之固體脫水。如此最終可維持全部模組、 以及跨MOS之整個模組陣列的均勻曝氣。 I由於各模組底部形成空氣舉升，可達成膜的擦洗。 當氣泡升高時，氣泡沿膜表面形成上升之液體交叉流，於 20正常操作期間空氣舉升而置換於膜槽底部之液體。噴射系 統之效果為其可補充於助5底部所置換之液體，最小化下 流液體樣式。單純允許循環混合液進入MOS頂部之系統， 可能無法達成均勻分佈及有效流體交叉流，結果導致膜模 組之固體的隨機偏極化。 59 200540125 喷射系統可提供由槽底部至頂部之均勻液體分佈。 第29A圖所示，全部膜皆係暴露於相同之混合液環^，且， 能一致。於非均勻環境，如第29B圖所示，膜遭遇濃=梯 結果導致不同效能。如此對正常操作及清潔效率造成負 5影響。、 本系統設計允許清潔膜就位。膜無需由操作槽移出， 置於分開槽内進行長時間浸泡與清潔。噴射系統及有狹窄 纖維束之模組設計可提供可於原位清潔膜系統之極為有效 的系統。此種方法安全，對操作者友善，且可顯著縮_ 10需清潔膜時間。習知清潔方法典型係採用分開浸泡槽，其 中每個膜架約進行24小時的浸泡時間。相反地，較佳具體 例之系統允許清潔化學品循環入纖維束，來去除纖維的有 機垢積及無機垢積。使用原位清潔法，於整個1^1〇§之全部 模組可經由自動化處理而於少於4至6小時的時間清潔。同 15時清潔全部膜之另一項效果為可於相同操作壓力於相同通 $刼作。如此導致均勻且可預測的垢積，提供操作員對膜 生物反應器操作之更高控制能力。 較佳具體例中，採用機架設計，機架設計允許高於M〇s 液面高度之滲透液分離。分離閥門可設置於至個別機架的 2〇滲透液管線及空氣管線。此外可設置空白機架插件，讓整 個機架可移動，同時系統可維持長時間操作。 有機物質、細菌、及病毒由膜系統剔除，而保留用於 生物處理。膜過濾可免除一般與被動澄清過程相關聯之澄 π态、堰、污泥迴流、及維修的需求。但若干具體例中， 200540125 可能需要結合典型用於被動澄清法之組成元件於系統。生 物系統也可於遠更高濃度之混合液懸浮固體操作 。如此確 保更有效之生物處理於低食物對微生物比之情況下操作， 而實質上減少污泥產量。 5 由於大部分與澄清器相關聯的維修及程序調整皆以膜 過濾法去除，故處理程序之操作容易自動化，且可以微處 理器控制。固體減少過程可顯著減少一膜生物反應器處理 法所產生之污泥量。採用該系統的工廠可獲得高達80%或 以上之污泥量減低，因而獲得投資成本與操作成本大減之 1〇 效果。 較佳固體減少程序顯示於第30圖。使用固體交換法， 该方法可免除典型由活性污泥處理廠所拖出或去除之生物 廢棄物污泥。此項目的可經由好氧活性污泥法與特殊控制 刀支々IL生物反應裔間之交換循環達成。交換流速係基於對 15某種用途所特定之各項因素選用，適當選擇流速可確保系 統的操作成功。於交換生物反應器，混合液由主要為好氧 菌族群轉成主要為非好氧菌族群。交換生物反應器内之氧 氣有限，好氧氣被選擇性摧毀，而讓較低產量的兼性菌來 2〇破壞剩餘的好氧菌及副產物。使用交換循環返回曝氣程 序，兼性菌有較低生長速率係於好氧程序摧毀。於較佳組 ^使用篩網及旋流器於迴流污泥管線，組成—固體分離模 組，該模組可避免垃圾、砂礫及惰性物質的積聚。 砂瑞及其它惰性物質係由處理程序經由使用固體分離 模組於來自MOS之迴流混合液管線去除。此模組係由〇·25 61 200540125 毫米之轉鼓篩網組成，該轉鼓篩網係以工廠之一倍正向流 量（Q’)之速率，連續過篩於分支流之混合液。部分迴流混合 液流（3Q)則通過精密篩網被泵送至此模組（iq)至平壓槽， 且被導引返回主處理過程。平壓槽有一分支流旋流器分離 5 器，混合液通過該分離器被泵送來去除極為細小之惰性物 質。定期將部分流(Q”）由平壓槽導引至分支流生物反應器 用於選擇處理與摧毀處理。 來自生物反應器之混合液並未如典型消解器般，較佳 並未由工廠「廢棄」。混合液較佳係由交互交換槽循環返回 10主處理程序，於該處兼性菌被好氧菌競爭，隨後於好氧處 理程序及分支流生物反應器之交替環境下分解。選擇與摧 毀間之穩態平衡係於交換槽之分支流生物程序與主處理程 序間發展，結果並未產生淨生物固體。 偶爾可採用選擇性滌氣來去除細小粒子及惰性物質的 15累積，該等物質於經由固體分離模組並未被去除。滌氣去 除50%或以下至1〇〇%或以上生物固體較佳係以丨年時間完 成。此種廢棄物量係相當於〇 〇5至〇 1〇^Tss/^B〇D之生物 產量。對目前操作固體處理系統之現有工廠而言，每年滌 乳固體之較佳量可每個月被遞增去除，因而可運用現有增 2〇稠設備或現有脫水設備。而對於使用不含固體處理系統之 私序之新设施而吕，冑年務氣固體量則較佳係以每年一次 至兩次或以上來拋棄。 可採用控制系統來維持系統於最佳效能，而與負載條 件無關。隨著負載及存量的改變，其可控制於互換生物反 62 200540125 應器之曝氣及混合，來以〇Rp探針及pH探針監控槽内之反 應器環境而達成最佳可能的效能。自動化監視與控制交換 速率及交換環境可達成生物固體減少之最佳條件。 較佳具體例之廢水處理系統可可靠地提供格外良好之 5 水品質，而極少產生污泥。嘴射浸沒式膜技術整合固體減

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20 少程序也可於兩種方法間形成協同效果。連續精密篩選混 合液，作為固體減少程序之一部分，可形成浸沒式膜系統 之最佳環境。去除垃圾及精細惰性物質，可改良混合液之 過濾能力，可改良膜之滲透能力。此種最佳化之操作環境 也可減少膜的維修，降低總能量與化學的使用，以及延長 膜壽命。如此處所述之典型系統採用喷射浸沒式膜技術與 固體減少程序，可達成如下一或多項優點··高品質流出流； BOD<5毫克/升；TSS<5毫克/升；濁度<〇·2 NTU ;固體產量 低；產生之固體減少80% ;藉微濾而提供微生物之實體障 壁，提供高速而強勁之生物程序其可於12,〇〇〇毫克/升連續 知作，整體工廠占據面積極小；曝氣容積減小；可免除澄 清器的需求；可讓現有二次處理法升級成為先進之生物養 刀去除(BNR)方法，以及較高（例如扣或⑽以上）之處理流 量；經由顯著反魏’而達成苛刻之總氮極限，經由免除 污泥增難脫水設備、鮮與錢彳t'好氧舰氧消解器、 以及任何與聚合物進料設備彳目_成本，可降低投資成本 南達娜；經由免除或減少污泥盛裝、消解或脫水的電力 需求，以及經㈣少污泥的去除及廢棄成本(只去除砂蝶、 垃圾及惰性物質）可降低操作成本；以及經峰護敏感的硝 63 200540125 化菌，可提供穩定硝化效能（即使於寒冷環境下也具有穩定 硝化效能）。 此處引述之全部參考文獻全文皆以引用方式併入此處 且構成本說明書之一部分。參考文獻中結合之公開案、及 5 專利案或專利申請案與此處說明書所含之揭示内容相反之 情況下，本說明書係凌駕於任何此等矛盾的揭示内容。 「包含」一詞為「包括」、「含有」或「其特徵為」之 同義字，該包含一詞為開放末端定義，而不排除額外之未 引述之元件、或方法步驟。 10 於說明書及申請專利範圍使用之全部表達成分量、反 應條件等之數目須了解於全部情況下皆以「約」一詞修飾。 如此除非有相反指示，否則於說明書及申請專利範圍列舉 之數值參數皆為概算，其可依據本發明所尋求之期望性質 而改變。至少但非試圖限制所申請之相當例於申請專利範 15 圍之範圍，全部數值參數須以有意義之位數以及尋常之四 捨五入辦法來解譯。 前文說明揭示若干本發明之方法及材料。本發明對方 法及材料之修改、以及製造方法及設備之變更敏感。此等 修改經由考慮本揭示及此處揭示之本發明之實務對熟諳技 20 藝人士為顯然自明。結果本發明絕非限於此處揭示之特定 具體例，反而涵蓋如隨附之申請專利範圍具體實施之於本 發明之精髓及範圍内之全部修改及變化。 L圖式簡單說明】 第1圖顯示一較佳具體例之過濾裝置組配結構之示意 64 200540125 圖，該過濾裝置組配結構将始 f广。。 、口饵你ί木用一朕生物反應器、一篩網、

一平麗、—水力旋流器、及-離線處理容器。’ 第图員示車又佳具體例之過濾裝置組配結構之略 圖，該過誠置組崎_採用—膜生物反應器、二筛網、 一水力旋流态、及一離線處理容器。 第3圖為#乂佳具體例採用之消解槽之示意圖。 第4圖顯不-膜模組之_具體例之示意側視圖，顯示於 杈佳具體例之過濾'裝置採用之膜生物反應器之清潔方法。 第5圖顯示用來形成於較佳具體例之過渡裝置採用之 膜生物反應益所夾帶之氣泡之，一種型別之喷射型配置之 放大示意側視圖。 第6a圖顯示於較佳具體例之過濾裝置採用之_膜生物 反應器經過分隔後之膜模組之示意側視圖。 第6b圖顯示第6a圖之膜束之剖面圖。 15 第7a圖顯示於較佳具體例之過濾裝置採用之一膜生物 反應器經過分隔後之膜模組之示意側視圖。 第7b圖顯示第7a圖之膜束之剖面圖。 第8a圖顯示於較佳具體例之過濾裝置採用之一膜生物 反應器經過分隔後之膜模組之示意側視圖。 20 第8b圖顯示第8a圖之膜束之剖面圖。 第9a圖顯示於較佳具體例之過濾裝置採用之一膜生物 反應器經過分隔後之膜模組之示意側視圖。 第9b圖顯示第9a圖之膜束之剖面圖。 第10圖顯示類似第9圖之膜模組之視圖。 65 200540125 弟11圖顯示類似第9圖之膜模組之視圖。 第12圖顯示採用於較佳具體例之過濾裝置之一膜生物 反應器之另一膜模組之較佳具體例之底端之剖面透視圖。 第13圖顯示第12圖之膜模組頂端之剖面透視圖。 5 第14圖顯示用於較佳具體例之過濾裝置之膜生物反應 器採用之中空纖維膜模組。 第15圖顯示較佳具體例之硝化/反硝化膜生物反應器 之概略佈局圖。 第16圖顯示第15圖之膜生物反應器之操作相。 10 第17圖顯示第15圖之膜生物反應器之浸泡相。 第18圖顯示第15圖之膜生物反應器之撤出相。 第19圖顯示第15圖之膜生物反應器之額外細節。 第20圖顯示可調整膜模組附近之混合液流向量之膜模 組之操作。 15 第21圖顯示膜生物反應器組態。 第22圖顯示美國過濾器公司之膜噴射產品之典型流程 圖。 第23圖顯示另一種膜生物反應器之設計。 第24圖顯示採用再度篩選器之系統。 20 第25A圖顯示採用單一再度篩選器之膜生物反應器，以 及第25B圖顯示具有並列篩選排列之膜生物反應器。並非如 同第25A圖所示之系統，將混合液連同流入流循環之再度過 篩，並列篩網係設置於曝氣槽與膜槽間。混合液通過第二 篩網，進入膜槽。 66 200540125 第2 6圖顯示用於膜生物反應器之分支流缺氧反應器之 處理流程圖。 第27圖顯示固體減少程序/膜生物反應器配置之處理 流程圖。 5 第28圖顯示結合前置篩網之膜生物反應器配置之處理 流程圖。 第29A圖示意顯示於採用喷射系統之膜生物反應器之 混合液均句流。 第29B圖示意顯示於未採用噴射系統之膜生物反應器 10 之混合液均勻流。 第30圖示意顯示固體減少處理裝置。 【主要元件符號說明】 5...膜模組 18···夾帶氣體之液流 6...爲平片狀膜 20...纖維膜束 7、8…兩端 21...薄切片 9...篩網 22...並列分隔空間 10...分佈孔口 23...管狀膜束 11...陶器 24...通道 12...細腰管裝置 30...中孔 13···入口 30…循環回路 14…進料入口 32...前導管 15...喷射型或喷嘴型裝置 33...幫浦 16…喷頭 34...去除次系統 17...空氣通道 36...第二導管 67 200540125 45.. .模組 46.. .中空纖維膜束 47.. .頂封裝頭 48.. .底封裝頭 49、50…封裝套筒 51.··篩網 52.. .開槽型曝氣孔 52…元件 53.. .纖維膜 54.. .空間 55…空腔 56…馬達驅動幫浦 57.. .噴射總成 50.. .微粉化器回路 58…空氣來源 60…閥門 62.. .控制器 64.. .感測器 66.. .攪拌器 18.. .離線處理容器 80…水力旋流器 82.. .出口管線、導管 34.. .篩網/水力旋流器移除配置 36.. .導管 86.. .篩網 88···出口路徑 68

Claims (1)

1. 200540125 十、申請專利範圍： 1· -種過濾-含有固體之液體之裝置，該裝置包含： 膜生物反應器，其包含至少-個膜模組，該膜模 組包3夕數多孔膜’其中該膜模組係組配成於操作時， 5 —包含活性污泥之基質係與膜外表面接觸，以及處理後 之水係由該等膜之管腔去除；以及 生物污泥處理容|§，其中該生物污泥容器係組配 來於厭氧環境操作，其中處理流體經消解，其中至少部 分消解後之流體被移轉至膜生物反應器，以及其中至少 10 較於難物反隸之基歸傳駐生物污泥處理容 器。 2·如申請專利範圍第1項之裝置，進一步包含： 一篩網，其中該篩網係設置於該膜生物反應器與該 生物污泥處理谷益間，其中該篩網係組配來去除膜生物 15 反應器之溢流中之惰性物質。 3·如申請專利範圍第2項之裝置，其中該篩網包含具有最 長維度平均大小為約200微米至約3〇〇微米之網眼。 4·如申請專利範圍第1項之裝置，進一步包含： 一水力旋流器，其中該水力旋流器係設置於該膜生 20 物反應器與該生物污泥處理容器間，其中該水力旋流器 係組配來去除於膜生物反應器之溢流中之惰性物質。 5·如申請專利範圍第2項之裝置，進一步包含： 一水力旋流器，其中該水力旋流器係設置於該篩網 與該生物污泥處理容器間，其中該水力旋流器係組配來 69 200540125 去除於膜生物反應器之溢流中之惰性物質。 6.如申請專利範圍第1項之裝置，進一步包含： 一平壓槽，其中該平壓槽係組配來接收來自膜生物 反應器之溢流。 5 7.如申請專利範圍第1項之裝置，進一步包含： 一輔助篩網，其中該篩網包含於最長維度之平均大 小由約6毫米至約25毫米之網眼。 8. —種處理包含一可消解廢棄物之流入流之方法，該方法 包含： 10 於該膜生物反應器過濾一混合液，其中該混合液係 接觸多數多孔中空纖維膜外表面，以及其中滲透液由膜 内腔去除； 經由通過循環迴路，循環含有生物固體之基質至一 離線容器，來由該膜生物反應器去除生物固體，藉此維 15 持預定濃度之生物固體於該膜生物反應器内部； 於該離線處理容器消解生物固體；以及 導引來自離線處理容器之流出流至該膜生物反應 器，其中該流出流包含至少部分混合液。 9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中該去除生物固體之 20 步驟進一步包含將含有生物固體之基質通過水力旋流 器之步驟，藉此去除惰性固體，其中該水力旋流器屬於 該循環迴路之一部分。 10. 如申請專利範圍第8項之方法，其中該去除生物固體之 步驟進一步包含將含有生物固體之基質通過篩網之步 70 200540125 驟，藉此去除惰性固體，其中該篩網屬於該循環迴路之 一部分。

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