АНАЭРОБНЫЙ МЕМБРАННЫЙ БИОРЕАКТОР ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОТОКА ОТХОДОВ

1. Способ обработки потока отходов, содержащего анаэробно биоразлагаемые компоненты, в котором осуществляют:
a. подачу потока отходов, содержащих анаэробно биоразлагаемые компоненты, в анаэробный реактор;
b. обеспечивают реакцию биоразлагаемых компонентов с анаэробной биомассой в анаэробном реакторе для снижения количества биоразлагаемых твердых веществ и получения в процессе биогаза и биомассы;
с. расслоение перемешиваемого раствора в анаэробном реакторе путем формирования первой нижней зоны перемешиваемого раствора, причем перемешиваемый раствор в первой нижней зоне перемешиваемого раствора включает относительно высокую концентрацию твердых веществ, и формирования второй зоны перемешиваемого раствора над первой нижней зоной перемешиваемого раствора, причем перемешиваемый раствор во второй зоне включает концентрацию твердых веществ, значительно меньшую, чем концентрация твердых веществ в перемешиваемом растворе в первой нижней зоне перемешиваемого раствора;
d. направление перемешиваемого раствора из второй зоны перемешиваемого раствора в анаэробном реакторе в аппарат мембранного разделения и разделение перемешиваемого раствора на проходящий поток и на концентратный поток, насыщенный биомассой;
е. рециркуляцию, по меньшей мере, части концентратного потока в анаэробный реактор и смешивание концентратного потока с перемешиваемым раствором в реакторе;
f. направление перемешиваемого раствора и твердых веществ из первой нижней зоны перемешиваемого раствора в сепаратор твердых веществ и разделение перемешиваемого раствора и твердых веществ из первой нижней зоны перемешиваемого раствора на поток более тяжелых веществ и на поток более легких веществ, содержащий биомассу; и
g. рециркуляцию, по меньшей мере, части потока более легких твердых веществ, содержащего биомассу, из сепаратора твердых веществ в анаэробный реактор и смешивание потока более легких веществ с перемешиваемым раствором в анаэробном реакторе.
2. Способ по п.1, в котором обеспечивают перемешивание в первой нижней зоне перемешиваемого раствора и смешивание там перемешиваемого раствора и твердых веществ; и поддерживают перемешиваемый раствор во второй зоне в неперемешиваемом состоянии, причем перемешивающее действие во второй зоне является значительно меньшим, чем перемешивающее действие в первой нижней зоне перемешиваемого раствора.
3. Способ по п.1, в котором осуществляют формирование третьей зоны перемешиваемого раствора над второй зоной перемешиваемого раствора; причем и первую, и третью зоны перемешиваемого раствора смешивают с относительно тяжелыми твердыми веществами, находящимися в первой зоне перемешиваемого раствора, и с относительно легкими твердыми веществами, находящимися в третьей зоне перемешиваемого раствора.
4. Способ по п.1, в котором сепаратор твердых веществ включает в себя гидроциклон.
5. Способ по п.1, в котором в течение заданных интервалов времени и аппарат мембранного разделения, и сепаратор твердых веществ эксплуатируют одновременно, причем существует одно течение перемешиваемого раствора из анаэробного реактора в аппарат мембранного разделения и другое течение перемешиваемого раствора из анаэробного реактора в сепаратор твердых веществ, при этом два течения являются независимыми друг от друга.
6. Способ по п.3, в котором вторая зона перемешиваемого раствора является неперемешиваемой, причем концентрация твердых веществ внутри второй зоны перемешиваемого раствора является меньшей, чем концентрация твердых веществ в первой или третьей зонах перемешиваемого раствора.
7. Способ по п.1, в котором биоразлагаемые компоненты включают в себя биоразлагаемые твердые вещества, причем обеспечивают реакцию биоразлагаемых твердых веществ с анаэробной биомассой в анаэробном реакторе для снижения количества биоразлагаемых твердых веществ.
8. Способ по п.2, в котором расслоение перемешиваемого раствора включает формирование третьей зоны перемешиваемого раствора над второй зоной перемешиваемого раствора, где перемешиваемый раствор в третьей зоне перемешиваемого раствора включает концентрацию твердых веществ, большую, чем концентрация твердых веществ во второй зоне перемешиваемого раствора.
9. Способ по п.8, в котором обеспечивают перемешивание в третьей зоне перемешиваемого раствора и смешивание там перемешиваемого раствора и твердых веществ.
10. Способ по п.9, в котором направляют более тяжелые твердые вещества из сепаратора твердых веществ в аппарат обезвоживания, обезвоживающий тяжелые твердые вещества.
11. Способ по п.9, в котором существует одна или более мешалок, расположенных в первой нижней зоне перемешиваемого раствора, и одна или более мешалок, расположенных в третьей зоне перемешиваемого раствора.
12. Способ по п.9, в котором отсутствуют мешалки, расположенные во второй зоне перемешиваемого раствора, при этом концентрация твердых веществ перемешиваемого раствора во второй зоне перемешиваемого раствора является меньшей, чем концентрация твердых веществ в первой и третьей зонах перемешиваемого раствора, так что засорение мембран, образующих часть аппарата мембранного разделения, снижается, ресурсная характеристика мембраны улучшается и срок службы мембраны увеличивается путем минимизации частоты циклов очистки на месте, поддерживая при этом значительную концентрацию летучих суспендированных веществ перемешиваемого раствора внутри реактора.
13. Способ по п.1, в котором поток отходов включает растворимую и нерастворимую COD, при этом обеспечивают реакцию растворимой и нерастворимой COD с анаэробной биомассой в анаэробном реакторе для снижения количества растворимой и нерастворимой COD.
14. Анаэробный мембранный биореактор для анаэробного биоразложения компонентов в потоке отходов, содержащий:
a. анаэробный реактор, имеющий впуск для направления потока отходов, содержащего анаэробно биоразлагаемые компоненты, в анаэробный реактор, приводя к реакции биоразлагаемых компонентов с анаэробной биомассой в реакторе для снижения количества биоразлагаемых компонентов и получения биомассы и биогаза в анаэробном реакторе;
b. одну или более первых мешалок для обеспечения перемешивающего действия в нижней части анаэробного реактора и перемешивания перемешиваемого раствора и относительно тяжелых твердых веществ на дне анаэробного реактора;
с. одну или более вторых мешалок для обеспечения перемешивающего действия в верхней части анаэробного реактора и перемешивания перемешиваемого раствора и относительно легких твердых веществ в верхней части анаэробного реактора так, что перемешиваемый раствор в промежуточной части анаэробного реактора включает относительно более низкую концентрацию твердых веществ и биомассы;
d. первый насос для перекачивания перемешиваемого раствора из промежуточной части анаэробного реактора в аппарат мембранного разделения и разделения перемешиваемого раствора на проникающий поток и концентратный поток, насыщенный биомассой;
e. первую рециркуляционную линию для рециркуляции концентратного потока в анаэробный реактор и смешивания концентратного потока с перемешиваемым раствором в анаэробном реакторе;
f. второй насос для перекачивания перемешиваемого раствора и, по меньшей мере, какого-то количества относительно тяжелых твердых веществ из донной части анаэробного реактора в сепаратор твердых веществ и разделения относительно тяжелых твердых веществ на два потока: первый поток, включающий относительно тяжелые твердые вещества, и второй поток, включающий относительно легкие твердые вещества; и
g. вторую рециркуляционную линию для рециркуляции, по меньшей мере, части второго потока в анаэробный реактор и смешивания второго потока с перемешиваемым раствором в анаэробном реакторе.
15. Анаэробный мембранный биореактор по п.14, в котором анаэробный мембранный реактор эксплуатируют для расслоения перемешиваемого раствора на, по меньшей мере, три зоны в анаэробном реакторе: нижнюю зону, где перемешиваемый раствор включает относительно тяжелые твердые вещества, верхнюю зону, где перемешиваемый раствор включает относительно легкие твердые вещества, и промежуточную зону в анаэробном реакторе между нижней и верхней зонами, и где перемешиваемый раствор включает концентрацию твердых веществ, которая является значительно меньшей, чем концентрация твердых веществ в перемешиваемом растворе в нижней зоне.
16. Анаэробный мембранный биореактор по п.15, включающий линию подачи перемешиваемого раствора для направления перемешиваемого раствора из анаэробного реактора в аппарат мембранного разделения, причем линия перемешиваемого раствора является подключенной к анаэробному реактору так, что перемешиваемый раствор из промежуточной зоны, в противоположность нижней и верхней зонам, перекачивают в линию подачи перемешиваемого раствора и направляют в аппарат мембранного разделения.
17. Анаэробный мембранный биореактор по п.14, также содержащий:
a. линию подачи перемешиваемого раствора, присоединенную между анаэробным биореактором и аппаратом мембранного разделения для направления перемешиваемого раствора из анаэробного реактора в аппарат мембранного разделения;
b. линию подачи перемешиваемого раствора, присоединенную к анаэробному реактору так, что большая часть перемешиваемого раствора, направляемая в аппарат мембранного разделения, поступает из промежуточной части анаэробного реактора;
с. линию подачи перемешиваемого раствора и твердых веществ, функционально связанную между анаэробным реактором и сепаратором твердых веществ; и
d. линию подачи перемешиваемого раствора и твердых веществ, присоединенную к нижней части анаэробного реактора так, что перемешиваемый раствор и твердые вещества, подаваемые в сепаратор твердых веществ, поступают из нижней части анаэробного реактора.