TWI657051B - 活性碳可直接接觸薄膜而處理廢液流之系統及方法 - Google Patents

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安德里亞Ｊ 拉森
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Abstract

本發明關於一種高懸浮固體(SS)液劑(至少約10克/升)，其包含活性碳以接觸薄膜單元具有之一片或以上的薄膜，而有效率地處理廢液流以移除污染物。

Description

活性碳可直接接觸薄膜而處理廢液流之系統及方法
本申請案主張在2016年7月25日提出的美國臨時專利申請案第62/366,201號之優先權，其全部納入此處作為參考。
本發明關於處理方法及系統，尤其是從廢液流移除污染物之方法及系統。
為了從其移除有機物、固體、及任何其他的不欲污染物，廢液流通常藉許多種解決方案處理。
例如可將廢液流以活性碳接觸有效從其移除有機污染物的時間。在某些情況，為了從廢液流移除易生物降解有機物而將活性碳組合生物材料。然後必須將生成的經處理流從其移除懸浮固體。
習知之知識為懸浮固體的濃度應保持在適合接觸此種過濾系統之薄膜的程度(~8克/升)。其乃由於高固體濃度一般在操作期間造成高穿膜壓力(TMP)。當使用生物材料時，即使組合活性碳以移除有機污染物，據信 生物材料係部分由於生物材料的稠度而進一步造成穿膜壓力(TMP)快速上升。此外，薄膜直接接觸活性碳的長期操作會造成薄膜損壞。由於這些潛在問題，薄膜過濾系統一般包括在薄膜單元前從欲處理的流體/材料進一步分離固體的重力分離步驟，以減少或防止碳與薄膜接觸。在任何情形，活性碳或活性碳/生物質及添加的成分(例如：澄清劑(clarifier))之較低的懸浮固體限值會：(i)降低效率；(ii)增加費用、操作時間、及材料；以及(iii)增加處理系統之座落區域大小(footprint size)。因此，所屬技術領域需要合併活性碳與薄膜過濾系統之改良流體處理系統。
本發明之一態樣提供一種系統及方法，其經由將廢液流以至少一種粉狀活性碳及一片或以上的薄膜接觸，而更有效率地從廢液流移除有機污染物及固體。在第一態樣中揭示可將粉狀活性碳在過去不認為可行的濃度以薄膜過濾系統之薄膜接觸之系統及方法。在特定具體實施例中，在此所述的處理系統及方法中的薄膜單元之薄膜可接觸懸浮固體(在此亦稱為“SS”)濃度相當高的材料。例如該高懸浮固體濃度可為≧約12克/升，及在特定具體實施例中為≧約12至約40克/升，而不造成過度的薄膜髒污或損壞。在特定具體實施例中，該懸浮固體包含粉狀活性碳且無生物質。在其他具體實施例中，該懸浮固體包含粉狀活性碳及生物質。在此使用的術語「約」包括所述值±5%之值。
在一態樣中，據信相對於已知系統及方法為增加的懸浮固體，因選擇可與粉狀活性碳接觸而不在後續的重複使用中退化/損壞之薄膜材料而可行。尤其是本案發明人已出乎意料地發現，當接觸包含活性碳之高懸浮固體液劑時，習知薄膜材料(例如聚醚碸(PES)與聚偏二氟乙烯(PVDF)薄膜)快速降解/變形，但其他薄膜(例如陶瓷與聚四氟乙烯(PTFE)薄膜)不呈現相同的缺點。
在另一態樣中本案發明人亦已發現，當存在粉狀活性碳及生物質且被導向薄膜過濾時，特定的粉狀活性碳對生物質比例可操作薄膜過濾而無在碳/生物質系統中一般見到的問題，例如壓力/髒污問題。在特定具體實施例中，從生物反應器以預定比例提供粉狀活性碳及生物質，如約1：1至約5：1重量比。不希望受理論約束，據信粉狀活性碳在此值以當組合生物材料時，生物質對薄膜表面呈現抑制黏附性(一旦被送達)之量存在。另外，粉狀活性碳可容易地吸附生物質分泌物(細胞外高分子物質)，即一種已知的薄膜污穢物，因而維持穩定操作的TMPs。
本發明之一態樣提供一種處理方法，其包含將其中至少包含廢液流與粉狀活性碳之高懸浮固體液劑，以薄膜單元具有之一片或以上的薄膜接觸而產生濾液，其中該高懸浮固體液劑的懸浮固體濃度為至少約10克/升。
另一態樣提供一種處理方法，其包含：將其中包含定量有機污染物之定量廢液流導向其中包含粉狀活性碳之容器，而從該廢液流移除該有機污染物；及將來自該容器之第一溶離液導向以流體方式連接容器之薄膜單元，而從第一溶離液移除固體；其中懸浮固體(SS)濃度(包含第一溶離液中的活性碳)為至少10克/升。
另一態樣提供一種包含薄膜單元之處理系統，該薄膜單元包含一片或以上的薄膜以接觸高懸浮固體液劑，其包含粉狀活性碳、及包含有機污染物與懸浮固體之廢液流，其中該高懸浮固體液劑的懸浮固體濃度為至少10克/升。
另一態樣提供一種處理系統，其包含：(i)廢液流來源；(ii)以流體方式連接該廢液流來源之生物反應器，其包含粉狀活性碳及生物質，其中該生物反應器係設計成產生懸浮固體濃度為至少10克/升之高懸浮固體液劑，及其中該生物反應器中活性碳對生物質的重量比例為1：1至5：1；及(iii)包含一片或以上的薄膜之薄膜單元，其以流體方式連接該生物反應器，且係設計成接收來自該生物反應器之高懸浮固體液劑。
10‧‧‧處理系統
12‧‧‧薄膜單元
14‧‧‧薄膜
16‧‧‧高懸浮固體(SS)液劑
18‧‧‧濾液
20‧‧‧薄膜單元12之出口
22‧‧‧廢液流24之來源
24‧‧‧廢液流
26‧‧‧薄膜單元12之入口
28‧‧‧活性碳30之來源
30‧‧‧活性碳
32‧‧‧薄膜單元12之入口
34‧‧‧廢液來源22之出口
36‧‧‧容器38之入口
38‧‧‧容器
40‧‧‧容器38之出口
42‧‧‧薄膜單元12之出口
44‧‧‧吹風機
46‧‧‧氣體
48‧‧‧生物質
50‧‧‧生物質48之來源
52‧‧‧來源50之出口
54‧‧‧薄膜單元12之入口
56‧‧‧生物反應器
58‧‧‧生物反應器56之入口
60‧‧‧廢液來源22之出口
62‧‧‧吹風機
64‧‧‧氣體
66‧‧‧溶離液
68‧‧‧生物反應器56之出口
70‧‧‧薄膜單元12之入口
72‧‧‧拋光單元
74‧‧‧溶離液
76‧‧‧保留物
78‧‧‧濕氣氧化(WAO)單元
80‧‧‧溶離液
本發明基於圖式而在以下揭述中說明：第1圖為依照本發明之一態樣之系統的略示圖。
第2圖為依照本發明之另一態樣之系統的略示圖。
第3圖為依照本發明之另一態樣之系統的略示圖。
第4圖為依照本發明之又另一態樣之系統的略示圖。
第5圖為依照本發明之又另一態樣之系統的略示圖。
第6圖為依照本發明之另一態樣之系統的額外組件(拋光單元)的略示圖。
第7圖為依照本發明之另一態樣之系統的額外組件(濕氣氧化單元)的略示圖。
第8圖為顯示依照本發明之一態樣，在各種MLSS濃度值通過薄膜的最初TMP的圖表。
第9圖為顯示依照本發明之一態樣，對於固體在特定的MLSS濃度/碳：生物質比例，隨時間經過之TMP增加的圖表。
現在參考圖式，第1圖描述依照本發明之一態樣的處理系統10之第一具體實施例。系統10包含薄膜單元12(以下亦稱為「薄膜」)，其包含一片或以上的薄膜14。在薄膜單元12中，薄膜14接觸高懸浮固體(SS)液劑16。高SS液劑16至少包含定量粉狀活性碳。薄膜單元16係設計成(從高SS液劑16)產生濾液18，其可從薄膜單元14之一種或以上的出口20離開。高SS液劑16的懸浮固體濃度為至少約10克/升，及在一特別具體實施例中為約12克/升至約40克/升，及在更特別具體實施例中為約14克/升至約22克/升。
在特定具體實施例中，高SS液劑16包含廢液流，其亦在薄膜單元12中以粉狀活性碳處理，以從廢液流移除定量有機污染物。例如參考第2圖，其顯示其中具有定量有機污染物與固體(例如溶解及/或懸浮固體)之廢液流24之來源22。第2圖亦顯示，廢液流24被送到薄膜單元12之入口26，而以裝載於薄膜單元12內的粉狀活性碳處理。在一具體實施例中，系統10包括粉狀活性碳30之來源28，且定量粉狀活性碳從來源28被送到薄膜單元12之入口32(其可與入口26相同，或者為不同的入口)。粉狀活性碳30之量有效藉吸收、吸附等移除/處理被送到薄膜單元12之廢液流24中的有機污染物。視情況地，廢液流24及粉狀活性碳30在連續或定期混合下結合。然後將廢液流24以粉狀活性碳30接觸一段能有效從廢液流24移除定量有機污染物的時間。
一態樣提供在薄膜單元12內至少集中地提供高SS液劑16(至少10克/升)之量的廢液流24及粉狀活性碳30。定期或後續在以粉狀活性碳接觸廢液流24而移除至少大部分(>開始濃度之50%)的有機污染物之後，經由合適的泵等將高SS液劑16抽取通過薄膜單元12具有之一片或以上的薄膜14，而吸出懸浮固體濃度低(相對於原始廢液流24)之濾液18。
在另一具體實施例中，高SS液劑16進一步包含在加入薄膜單元16之前，已在不同的容器或反應器中接受至少以粉狀活性碳處理，而從其移除定量有機污染物之廢液流。在特定具體實施例中，至少大部分(>50重量或體積百分比)的有機污染物在加入至薄膜單元16之前藉碳處理而被移除。例如參考第3圖，系統10包含廢液來源22，其出口34以流體方式連接容器38之入口36。廢液來源22係設計成將定量廢液流24送到容器38，其被配量可有效從廢液流24移除所欲量的有機污染物之量的粉狀活性碳30。在一些具體實施例中，容器38亦以流體方式連接粉狀活性碳來源(第2圖)。在容器38內處理之後， 將包含高SS液劑16之溶離液從容器38之出口40送到薄膜單元16之入口42。然後如前所述，經由合適的泵等將高SS液劑16抽取通過薄膜單元12具有之一片或以上的薄膜14，而產生懸浮固體濃度低(相對於原始廢液流24)之濾液18。
在此所述的一具體實施例中，廢液流24可為任何欲處理以移除有機及固體污染物之流體。在特定具體實施例中，廢液流24可來自工業、農業、或地方來源。另外在特定具體實施例中，廢液流24包括可藉系統10移除之無機或有機污染物。在一具體實施例中，廢液流24可包含來自乙烯製造或精煉方法(如煉油方法)之廢液流。在特定具體實施例中，廢液流24括可生物降解污染物。
薄膜單元12可包含一種或以上的多孔性或半滲透性薄膜14(為了易於參考，亦稱為「薄膜」)。在一具體實施例中，薄膜14包含所屬技術領域已知的微濾薄膜或超濾薄膜。另外，薄膜14可具有任何適合其意圖應用之組態，如片形或中空纖維。此外，薄膜14可具有任何適合其意圖應用之孔隙度及/或滲透力。又此外，薄膜14可具有任何適合的形狀及橫切面積，例如方形、長方形、或圓柱形。在一具體實施例中，該薄膜為長方形。
在薄膜單元12內可在薄膜單元12之處理區中，以在操作期間其中被材料(例如高SS液劑16)完全浸泡的方式，安置(例如垂直)一片或以上的薄膜14。換言之應了解，在此所述的SS液劑16包含薄膜單元12中接觸薄膜14的材料，其至少包括定量粉狀活性碳30，及流體，例如廢液流24(在移除有機物之一級處理之前、同時、或之後)，或源自廢液流24之材料(例如從薄膜14排出)。在其他具體實施例中，高SS液劑16包含以下所述的生物質種群。
在特定具體實施例中，可將多片薄膜14彼此相鄰而安置，或者位於預定位置，且可但非必定安置在與其它相同的平面或彼此平行的平面。另外在特定具體實施例中，一片或以上的薄膜14可直接安裝於形成處理區之容器或分隔室。此外，一片或以上的薄膜14可被安裝於可被附接於形成處理區之容器或分隔室的移動式模組撐體。在一具體實施例中，一片或以上的薄膜14可被安裝於撐體架以利於薄膜維修及/或更換。在另一具體實施例中，任何、一部分、或全部的上述薄膜14可被配置於用以容納薄膜14且利於將材料從薄膜14輸入及輸出之對應薄膜模組內。當如此提供時，任何合適數量的模組可被提供於位於一種或以上的含進料對應容器或槽中的陣列、機架、或卡匣。此外，在一具體實施例中，薄膜單元12包含複數個薄膜單元14。
在另一態樣中，如第1圖之實例所描述，薄膜單元12可包括吹風機44以供應氣體46而沖刷薄膜14，及防止固體在其中薄膜14的表面上累積。各吹風機44可產生氣體之細微氣泡、粗氣泡、噴射流，氣體與液體之射流，及其組合。氣體46可包含氮、空氣、燃料氣體、或任何其他合適的氣體。另外，吹風機44可安置在任何合適的位置，及薄膜單元12所附帶的吹風機44可沿一片或以上的薄膜14之長度提供氣體。又一般而言，其可提供泵(未示)以產生合適的吸力而通過薄膜單元12之各薄膜14抽取流體產生濾液18。
在此所述的任何具體實施例中，薄膜單元12在操作中連續或斷續地將高SS液劑16抽取到其薄膜14。在特定具體實施例中，事先或同時將廢液流24在薄膜單元12中以粉狀活性碳材料30接觸足以從廢液流24移除定量有機污染物的時間。在一具體實施例中，將廢液流24以粉狀活性碳材料30接觸1至24小時的時間，雖然應了解本發明不受其限制。在通過薄膜14抽取流體而在薄膜14的排出側上留下高SS液劑16中的懸浮固體等時，薄膜單元12產生已滲透或穿過薄膜單元12具有之一片或以上的薄膜14之濾液18。在特定具體實施例中，濾液18包含相對於廢液流24為低之有機污染物濃度及總懸浮固體濃度。在一具體實施例中，濾液18的有機濃度程度為約50毫克/升或以下。另外在一具體實施例中，薄膜單元12可有效從廢液流24移除至少99重量百分比之懸浮固體，及在一特定具體實施例中，從廢液流24移除至少99.99重量百分比之懸浮固體。
其可提供有效從廢液流24吸附或移除定量有機材料而低於所欲或可接受程度之量的粉狀活性碳30。另外，粉狀活性碳可為任何合適的粒度。依照一態樣，在此所述的系統及方法可將高SS液劑(≧10克/升)以薄膜單元12之薄膜14接觸，而不顯著損壞薄膜14。因此在一具體實施例中，粉狀活性碳30係以有效將液劑的SS濃度變成或輔助變成≧約10克/升，在特定具體實施例中為≧約12克/升至約40克/升，及在特別具體實施例中為約14至約22克/升之量提供。
在一態樣中，粉狀活性碳30可有效移除其中的定量頑固性有機物。在此使用的頑固性有機物定義為一類相對於廢液流24中整體有機物可能為緩慢或難以生物降解之有機物。頑固性有機物之實例包括合成有機化學物。其他的頑固性有機物包括多氯化雙酚、多環芳香族烴、多氯化二苯并對戴奧辛、與多氯化二苯并呋喃。內分泌干擾化合物亦為一類頑固性有機物，其會影響生物體內的荷爾蒙系統，且在環境中發現。
在又另一具體實施例中應了解，高SS液劑16可包含定量生物種群(在此亦稱為「生物材料」或「生物質」)。生物質可以有效處理廢液流24，且將廢液流24內的定量可生物降解材料(包括非頑固性有機物)減少到所欲程度之量提供。舉例而言，可將生物質提供於第1圖所描述的裝載於薄膜單元12內的SS液劑16。為了完成之，在一具體實施例中及如第4圖所示，可從其合適的來源50對薄膜單元12提供有效量的生物質48。在一具體實施例中，來源50包含以流體方式連接薄膜單元12之一個或以上的入口54之一個或以上的出口52。在一具體實施例中，將定量廢液流24及活性碳30從各來源(如第2圖所描述)輸送，且混合薄膜單元12中的生物質48，而提供在此指定的至少約10克/升的SS濃度。
雖然在薄膜單元12內直接包括材料(活性碳 或活性碳/生物材料)提供許多益處-包括處理效率較大，且減少維修、材料、設備、成本、及時間，在又其他具體實施例中，粉狀活性碳30及生物質48可如所屬技術領域已知在生物反應器56中結合，以減少廢液流24中有機污染物之量。例如如第5圖所示而描述系統10之一具體實施例，其包含生物反應器56，其具有以流體方式連接廢液來源22之一個或以上的出口60之一個或以上的入口58，其可將定量廢液流24送到生物反應器56。應了解，其可從合適的來源對生物反應器56分別或集中地提供粉狀活性碳30。
生物反應器56係在合適條件操作一段有效減少廢液流24中定量有機污染物的時間。當必要或希望時，吹風機62亦以流體方式連接生物反應器56，以對其輸送定量氣體64而將生物質48充氣。在生物反應器56中的處理結束時，將如在此所述SS濃度為至少10克/升的包含高SS液劑16之溶離液66，從生物反應器56之一個或以上的出口68送到薄膜單元12之一個或以上的入口70。然後如前所述，將高SS液劑16在薄膜單元12內處理而產生濾液18。在此具體實施例中，包含生物質之液劑16一般指混合液劑，及SS濃度可指混合液劑之懸浮固體(MLSS)濃度。
若存在，則生物種群48可包括任何有效消化可生物降解物之合適細菌微生物種群。減少固體產生之例示性廢液流處理系統及方法揭述於美國專利第6,660,163、5,824,222、5,658,458、與5,636,755號，其均 全部納入此處作為參考。
該細菌可包含任何適合在缺氧及/或好氧條件成長之細菌或細菌組合。代表性好氧菌屬包括細菌之不動桿菌屬(Acinetobacter)、假單胞菌屬(Pseudomonas)、菌膠團(Zoogloea)、無色桿菌屬(Achromobacter)、黃桿菌屬(Flavobacterium)、土壤絲菌屬(Nocardia)、噬菌弧菌屬(Bdellovibrio)、分枝桿菌屬(Mycobacterium)、Shpaerotilus、硫黃細菌屬(Baggiatoa)、硫絲菌屬(Thiothrix)、Lecicothrix、與地絲菌屬(Geotrichum)，硝化細菌之亞硝酸菌屬(Nitrosomonas)與硝化細菌屬(Nitrobacter)，及原蟲之鞭毛蟲屬(Ciliata)、吊鐘蟲屬(Vorticella)、蓋蟲屬(Opercularia)、與累枝蟲屬(Epistylis)。代表性缺氧菌屬包括脫氮細菌之無色桿菌屬(Achromobacter)、嗜氧菌屬(Aerobacter)、產鹼桿菌屬(Alcaligenes)、芽孢杆菌屬(Bacillus)、短桿菌屬(Brevibacterium)、黃桿菌屬(Flavobacterium)、乳桿菌屬(Lactobacillus)、細球菌屬(Micrococcus)、變形桿菌屬(Proteus)、假單孢菌屬(Pseudomonas)、與螺旋菌屬(Spirillum)。例示性厭氧生物包括芽胞梭菌屬(Clostridium spp.)、厭氧消化鏈球菌(Peptococcus anaerobus)、比菲德氏菌屬(Bifidobacterium spp.)、脫硫弧菌屬(Desulfovibrio spp.)、棒狀桿菌屬(Corynebacterium spp.)、乳桿菌(Lactobacillus)、放線菌(Actinomyces)、葡萄球菌(Staphylococcus)、與大腸桿菌(Escherichia coli)。
當使用生物種群時，粉狀活性碳30與生物材 料48的組合組成大部分的SS(MLSS)濃度，且用以從廢液流24移除有機污染物(頑固性及非頑固性)。除了處理廢液流24，將活性碳30加入生物材料48顯然有許多益處。一為據信，不希望受理論約束，活性碳30輔助吸收可能對生物材料48有毒性之化合物，因而保護生物材料48。另外據信，粉狀活性碳30一旦被送到薄膜單元12則可強化薄膜表面再生，因而使其薄膜表面較不易有不欲之髒污。在一具體實施例中，生物反應器56中粉狀活性碳30對生物質48的重量比例可為約1：1至約5：1，及在一特別具體實施例中為約3：1至5：1。
應了解，粉狀活性碳30可被加入薄膜單元16或生物反應器56，及在其中與生物材料48混合。另外，粉狀活性碳30可在添加廢液流24之前、同時、或之後加入薄膜單元16或生物反應器。在一具體實施例中，生物反應器56在一個或以上的處理區中集中地或分別地包含生物質48及粉狀活性碳30。在此使用片語「處理區」表示個別處理區域。個別處理區域可被收容於具有一種或以上的分隔室之單一容器中。或者個別處理區域可被收容於分別容器中，及在分別容器中進行不同的處理。處理區(例如容器、槽、或分隔室)之大小及形狀可依照所欲應用及欲處理的廢液流體積而定，而提供所欲的停留時間。因而生物反應器56本身可包含一個或以上的容器。
如上所述，習知知識為在薄膜單元12與其接觸時，此較高固體濃度可能生成瞬時或快速之TMP增加。然而本案發明人已發現，因如在此所述將活性碳/生物 材料比例最適化及/或經由選擇薄膜材料，接觸薄膜14之懸浮固體(SS)濃度可為≧約10克/升而在薄膜單元12中不造成過度的薄膜髒污。因此在一具體實施例中，溶離液66之SS濃度為≧約10克/升，在特定具體實施例中為≧約12至約40克/升，及在特別具體實施例中為約14至約22克/升。因此，其可在反應器30中以上述比例提供活性碳30及生物材料48，而在被送到薄膜單元12之液劑中達到這些SS值。
至少一部分的溶離液66可從生物反應器56被導向薄膜單元12，因而產生懸浮固體濃度相對於溶離液66及/或廢液流24為低之經處理流(濾液18)。濾液18可被從薄膜單元12導向進一步處理(例如拋光)、丟棄(如果適當)、儲存、或運輸。
在此所述的任何具體實施例中應了解，如果適合或需要，則可提供超過一個上述組件。僅為例證，系統10可包含多個在此所述的薄膜單元、容器、生物反應器等。在特定具體實施例中，系統100包含至少2個彼此以流動串列的生物反應器。該生物反應器可為彼此相同，或可如因為包含不同的組成物而不同，如不同的生物質或生物質環境、或碳對生物質比例不同的材料。在特定具體實施例中，該生物反應器之一為可作業處理廢液流，而另一則停機以維修、清潔等。在特定具體實施例中應了解，當有多個生物反應器時，活性碳可被獨立加入各生物反應器。
在又其他具體實施例中，該粉狀活性碳及生 物質可被提供於不同的容器中。因此在一具體實施例中，例如生物反應器56不包括活性碳，而是可在生物反應器56與薄膜單元12之間裝設包含粉狀活性碳之分別容器(未示)。在任何情形(不論是在薄膜單元12內部或外部)，廢液流24可經粉狀活性碳或粉狀活性碳/生物材料處理有效減少其中定量有機污染物及/或可生物降解污染物的時間。另外，被導向或在薄膜單元12內的液劑的SS濃度將為≧約10克/升，在特定具體實施例中為≧約12至約40克/升，及在特別具體實施例中為約14至約22克/升。
依照另一態樣，在任何在此所述的具體實施例中，來自薄膜單元12之濾液(溶離液18)可從薄膜單元12被送到進一步處理步驟，如第6圖所示之拋光單元72。在一具體實施例中，被引導至拋光單元72之濾液18中的有機污染物及固體之量低於會造成拋光單元72髒污之預定值及/或量。
拋光單元72可包含任何適合從對其輸送的流體移除全部的溶解固體(TDS)及/或無機物，而製造具有所欲組成物(如TDS濃度低於合適限度者，如低於適合排放或再使用溶離液74之限度)之溶離液74的合適裝置或系統。拋光單元72之選擇並無限制。在一具體實施例中，拋光單元72可選自由奈米過濾、逆滲透、離子交換、電去電離(electrodeionization)、連續電去電離、及電透析反轉單元所組成的群組。在一特別具體實施例中，拋光單元72包含逆滲透單元，其藉逆滲透將懸浮固體從濾液18移除。在特定具體實施例中，來自薄膜單元12之溶 離液可在被送到拋光單元72之前進行任何額外的處理，如任何矽石移除、pH調整、抗垢劑添加、及在拋光單元72上游之軟化處理。
在又另一面向中應了解，參考第7圖，從薄膜單元12提供不通過薄膜14之保留物76(排出或濃縮固體部分)。此保留物76可包含生物質固體(當使用生物質時)、活性碳(有或無吸附於其上的有機物)、及/或任何合適形式的其他固體。在一具體實施例中，該活性碳包含定量消耗碳材料。在特定具體實施例中，將至少一部分的保留物76從系統10移除且送到所屬技術領域已知的濕氣氧化(WAO)單元78，以將其中的消耗碳材料再生且將生物固體(若有)及可氧化材料(例如有機物)氧化。「消耗」表示碳材料移除目標材料中進一步目標成分的能力至少已降低。應了解，亦可在附帶系統(如薄膜單元16、生物反應器)中的任何合適位置，或在系統之任何合適的流動路徑，從在此所述系統移除消耗碳及/或任何其他固體(「廢棄」)，然後送到WAO單元78或任何其他的所欲位置。
在一具體實施例中，WAO單元78包含一個或以上的專用反應器容器，其中可在氧存在下，在高溫及高壓(相對於大氣條件)條件下進行消耗碳材料之再生、及相關成分(例如有機物、無機物、及/或生物材料)之氧化。尤其是其中的成分亦可在有效進行消耗碳材料之氧化及/或再生而製造至少包括再生碳產物之溶離液80的條件下，加熱一段時間。在一具體實施例中，消耗碳之再生係在約20atm至約240atm之壓力，及在約150℃至約 373℃之溫度，將氧加入進料流或WAO單元而完成。
在特定具體實施例中，當將消耗碳材料再生時，來自WAO單元78之溶離液80(至少包含再生碳)可在情形容許下被送回薄膜單元12、容器或生物反應器，而提供所欲量的活性碳。在其他具體實施例中，溶離液80可被導向適合儲存或運輸的位置。在特定具體實施例中，溶離液80可包含漿液，其包含再活性碳材料及生物材料。在又其他具體實施例中，在此所述的系統及方法不提供WAO單元78。在此情形可將一部分或全部的保留物76脫水，然後儲存、作為廢液而運輸、及/或送到異地再生。
在此所述的系統及方法中應了解，為了利於其中任何成分之流體(例如其中的MLSS、再生碳、消耗碳、水蒸氣、冷卻流體)的引入、輸出、計時、體積、選擇、及導向，在任何在此所述的系統中可包括一種或以上的入口、路徑、出口、混合器、泵、閥、冷卻器、能量來源、流動感應器、或控制器(包含微處理器及記憶體)等。此外，所屬技術領域者熟知達到所欲結果所需的體積、流速、及其他參數。
由以下實施例更詳細了解本發明之這些及其他具體實施例的功能及優點。這些實施例的本質意圖為例證性，且不視為限制本發明之範圍。
[實施例]
一般而言，由於可能髒污/高TMP，MBR(薄膜生物反應器)應用之MLSS不超過10克/升。測試顯示， 20及甚至28克/升之MLSS可以可接受的TMP及髒污速率操作。參考第8圖，第8圖描述該通量如所預期對最初TMP的影響強烈。然而出乎意料地發現，儘管將MLSS濃度增為習知MLSS濃度之4倍，由於固體濃度造成的最初TMP變化不顯著。
參考第9圖，將MRB各以所示的4種固體/C：B比例條件操作4-8週。這些值由左至右為：7/2、20/1.5、28/2.5、與22/4。計算各週之髒污(TMP增加)且用以產生圖式。長條表示每週的平均TMP增加，而鬚線顯示最大值及最小值。MBR係以20 LMH操作。該測試支持碳與生物質的混合物之髒污速率遠比生物質單獨所預期為低的結論，即使是12-40克/升總固體。事實上，在某些條件，MLSS濃度越高則髒污速率越低，其為出乎意料的。
現已在此顯示及揭述本發明之各種具體實施例，顯然此具體實施例僅為了舉例而提供。其可進行許多改變、變化、及取代而不背離本發明。因而意圖為本發明僅受所附申請專利範圍之精神及範圍限制。

Claims (36)

  1. 一種處理方法，其包含：將其中至少包含廢液流與粉狀活性碳之高懸浮固體液劑，以薄膜單元具有之一片以上的薄膜接觸而產生濾液，其中該高懸浮固體液劑的懸浮固體濃度為至少約10克/升，該懸浮固體液劑進一步包含定量的生物材料，且該活性碳對該生物材料的重量比例為1：1至5：1。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包含將包含有機污染物與懸浮固體之廢液流送到該薄膜單元。
  3. 如請求項1之處理方法，其中該懸浮固體濃度為12克/升至40克/升。
  4. 如請求項1之處理方法，其中該活性碳對該生物材料的重量比例為3：1至4：1。
  5. 如請求項1之處理方法，其進一步包含將該濾液從一片以上的薄膜送到拋光單元。
  6. 如請求項5之處理方法，其中該拋光單元包含逆滲透單元。
  7. 如請求項1之處理方法，其中該廢液流來自精煉製程。
  8. 如請求項1之處理方法，其中該一片以上的薄膜包含陶瓷材料。
  9. 如請求項8之處理方法，其中該陶瓷材料包含金屬氧化物材料。
  10. 如請求項1之處理方法，其中該一片以上的薄膜包含聚四氟乙烯(PTFE)。
  11. 如請求項1之處理方法，其中該方法進一步包含從該廢液流移除有機污染物，其中該移除係將該廢液流以定量粉狀活性碳接觸一段有效從該廢液流移除大部分的有機污染物的時間而完成。
  12. 如請求項11之處理方法，其中該大部分的污染物在該薄膜單元內從該廢液流移除。
  13. 如請求項12之處理方法，其中該移除有機污染物係在該薄膜單元上游的包含粉狀活性碳之容器中完成，其中該方法進一步包含將溶離液從該容器送到該薄膜單元，及其中來自該容器之溶離液包含高懸浮固體液劑。
  14. 如請求項13之處理方法，其中該容器中進一步包含生物材料。
  15. 如請求項1之處理方法，其進一步包含將來自該薄膜單元之定量消耗活性碳在濕氣氧化單元中再生。
  16. 一種處理方法，其包含：將其中包含定量有機污染物之定量廢液流導向其中包含粉狀活性碳之容器，而從該廢液流移除該有機污染物；及將來自該容器之第一溶離液導向以流體方式連接該容器之薄膜單元，而從該第一溶離液移除固體；其中在該第一溶離液中，包含該粉狀活性碳的懸浮固體(SS)濃度為至少10克/升，該懸浮固體液劑進一步包含定量的生物材料，且該活性碳對該生物材料的重量比例為1：1至5：1。
  17. 一種處理系統，其包含：薄膜單元，其包含一片以上的薄膜以接觸高懸浮固體液劑，該高懸浮固體液劑包含粉狀活性碳、及包含有機污染物與懸浮固體之廢液流，其中該高懸浮固體液劑的懸浮固體濃度為至少10克/升，該懸浮固體液劑進一步包含定量的生物材料，且該活性碳對該生物材料的重量比例為1：1至5：1。
  18. 如請求項17之處理系統，其中該懸浮固體濃度為12克/升至40克/升。
  19. 如請求項17之處理系統，其中該粉狀活性碳對該生物材料的重量比例為3：1至4：1。
  20. 如請求項17之處理系統，其進一步包含在該薄膜單元下游且以流體方式與其連接的拋光單元，其中該拋光單元係設計成進一步減少來自該薄膜單元之濾液中的定量無機材料。
  21. 如請求項20之處理系統，其中該拋光單元包含逆滲透單元。
  22. 如請求項17之處理系統，其中該廢液流為精煉製程廢液流。
  23. 如請求項17之處理系統，其中該一片以上的薄膜包含陶瓷材料。
  24. 如請求項23之處理系統，其中該陶瓷材料包含金屬氧化物材料。
  25. 如請求項24之處理系統，其中該金屬氧化物包含氧化鋁。
  26. 如請求項17之處理系統，其中該一片以上的薄膜包含聚四氟乙烯(PTFE)。
  27. 如請求項17之處理系統，其中該系統包含連接該薄膜單元之粉狀活性碳來源。
  28. 如請求項17之處理系統，其中該系統包含在該薄膜單元上游的容器，該容器包含定量粉狀活性碳。
  29. 如請求項17之處理系統，其中該系統包含在該薄膜單元上游的生物反應器，該生物反應器包含定量粉狀活性碳及生物材料，該生物反應器係設計成從該廢液流移除定量有機污染物，及將包含高懸浮固體液劑之溶離液送到該薄膜單元。
  30. 一種處理系統，其包含：廢液流來源；生物反應器，其包含粉狀活性碳及生物質，並以流體方式連接該廢液流來源，其中該生物反應器係設計成產生懸浮固體濃度為至少10克/升之高懸浮固體液劑，及其中該生物反應器中該粉狀活性碳對該生物質的重量比例為1：1至5：1；及薄膜單元，其包含一片以上的薄膜，並以流體方式連接該生物反應器，且係設計成接收來自該生物反應器之高懸浮固體液劑。
  31. 如請求項30之處理系統，其進一步包含在該薄膜單元下游且以流體方式與其連接的拋光單元。
  32. 如請求項31之處理系統，其中該拋光單元選自由奈米過濾、逆滲透、離子交換、電去電離(electrodeionization)、連續電去電離、及電透析反轉(electrodialysis reversal)單元所組成的群組。
  33. 如請求項30之處理系統，其中該高懸浮固體液劑的懸浮固體(MLSS)濃度為12-40克/升。
  34. 如請求項33之處理系統，其中該高懸浮固體液劑的該懸浮固體(MLSS)濃度為14-22克/升。
  35. 如請求項30之處理系統，其中該粉狀活性碳對該生物質的重量比例為3：1至4：1。
  36. 如請求項30之處理系統，其進一步包含以流體方式連接該薄膜單元，以將從其而來的定量消耗碳再生之濕氣氧化單元。
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