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      一種通過泥水分離回流強化反硝化除磷的膜生物反應(yīng)器污水處理方法及設(shè)備的制作方法

      文檔序號:4821477閱讀:606來源:國知局
      專利名稱:一種通過泥水分離回流強化反硝化除磷的膜生物反應(yīng)器污水處理方法及設(shè)備的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明屬于污水生物處理技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種通過泥水分離回流強化反硝化除磷的膜生物反應(yīng)器污水處理方法及設(shè)備。
      背景技術(shù)
      隨著人類生活水平的不斷提高和工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展,帶來越 來越嚴(yán)重的水質(zhì)污染問題。目前,污水生物脫氮主要是通過硝化反硝化過程來實現(xiàn)的,而生物除磷則主要通過聚磷菌(Phosphorus Accumulating Organism,簡稱PA0)過量攝磷和排泥來實現(xiàn)。其反應(yīng)過程主要是厭氧釋磷和好氧(缺氧)吸磷兩個過程,即在厭氧條件下PAOs降解體內(nèi)的聚磷顆粒(poly-P)產(chǎn)生能量,釋放出磷酸鹽,同時吸收水中的有機物,并將其轉(zhuǎn)化為聚¢-羥基鏈烷酸鹽(PHAs)貯存于細(xì)胞內(nèi);好氧或缺氧條件下,PAOs氧化分解體內(nèi)PHAs,合成糖原,同時過量吸收水中的磷酸鹽合成聚磷酸鹽,從而達到去除水中磷的目的。盡管A2/0、UCT等傳統(tǒng)的生物脫氮除磷工藝兼顧了除磷和脫氮作用,但由于存在碳源供求的矛盾和泥齡控制的問題,除磷過程和脫氮過程相互制約,實際的運行效果并不理想。近年來,國內(nèi)外有不少學(xué)者對一體化生物脫氮除磷技術(shù)進行了深入的研究并卻得了一些成果,如同步硝化反硝化、短程反硝化、反硝化除磷等。反硝化脫氮除磷技術(shù)是現(xiàn)階段污水生物處理技術(shù)研究的熱點問題。傳統(tǒng)的生物除磷技術(shù)認(rèn)為由于反硝化細(xì)菌與聚磷菌進行碳源的競爭,從而影響聚磷菌對污水中磷的吸收。然而目前的研究表明自然界中存在著另一類反硝化除磷菌,即反硝化除磷菌(Denitrifying phosphate Removal Bacteria, DPB),這種細(xì)菌的發(fā)現(xiàn)很好地解決了傳統(tǒng)生物脫氮除磷所存在的問題。反硝化除磷菌在缺氧條件下能夠以硝酸鹽和亞硝酸鹽作為最終電子受體,實現(xiàn)水中磷的過量吸收。反硝化除磷突破了傳統(tǒng)生物除磷工藝中厭氧釋磷、好氧吸磷的機理,化解了反硝化菌和聚磷菌之間的矛盾。從而可以利用兼性厭氧反硝化菌在缺氧環(huán)境下以硝酸鹽作為電子受體,在過量吸磷的同時實現(xiàn)反硝化脫氮。近年來,國內(nèi)外對污泥的反硝化除磷機理和污泥特性進行了大量研究,如Hu J Y等人認(rèn)為PAOs應(yīng)該分為三類一類只能以氧作為電子受體,第二類可以氧或N03_-N作為電子受體,第三類能以氧、N03_-N或N02_-N作為電子受體;Kuba等研究發(fā)現(xiàn)厭氧/缺氧馴化的聚磷菌缺氧吸磷速率基本等于好氧吸磷速率,在此基礎(chǔ)上Wachteister等提出用缺氧吸磷速率與好氧吸磷速率的比值表征DPB占PAOs的相對百分比;哈爾濱工業(yè)大學(xué)彭永臻教授通過序批次實驗對A2/0污泥的反硝化除磷特性進行了研究;張超等對不同溶解氧濃度下的污泥的釋磷能力和吸磷能力也進行了研究。目前,反硝化除磷現(xiàn)象廣泛存在于傳統(tǒng)活性污泥法工藝,例如厭氧/缺氧/好氧(A2/0)工藝,序批式反應(yīng)器(SBR)、BCFS工藝、D印hanox工藝等,這些工藝由于采用重力式固液分離,由此帶來一系列問題由于二沉池固液分離效率不高,反應(yīng)器內(nèi)的微生物難以維持較高的濃度,致使處理裝置容積負(fù)荷低、占地面積大;處理出水的水質(zhì)不夠理想且不穩(wěn)定;傳氧效率低,能耗高;過剩污泥產(chǎn)量大;管理操作復(fù)雜等。為了提高反應(yīng)器處理效率,近年來國內(nèi)外進行了大量的研究,所做的努力集中于一是通過投加生物載體以提高生物反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度;二是用高效膜分離技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)生物處理中的二沉池,以提高固液分離效率。作為一種新型高效的污水處理技術(shù),膜生物反應(yīng)器日益受到各國研究者的關(guān)注。與傳統(tǒng)生物處理技術(shù)相比,MBR工藝具有出水水質(zhì)好、出水可直接回用、設(shè)備占地面積小、便于自控、活性污泥濃度高和剩余活性污泥產(chǎn)量低等優(yōu)點,正日益受到國內(nèi)外水處理技術(shù)研究者的關(guān)注。經(jīng)過幾十年的發(fā)展,MBR已在城市污水和工業(yè)廢水的處理與回用方面成為一種很有吸引力和競爭力的 選擇,并被視為“最佳實用技術(shù)”。污水處理中的膜生物反應(yīng)器(MBR)是指將膜分離技術(shù)中的超、微濾膜組件與污水生物處理工程中的生物反應(yīng)器相互結(jié)合而成的一個新系統(tǒng),它把膜分離技術(shù)與生物處理技術(shù)的優(yōu)點結(jié)合起來,以超、微濾膜組件代替了傳統(tǒng)生物處理系統(tǒng)的二沉池,從而得到高效的固液分離效果。MBR工藝是將現(xiàn)代膜分離技術(shù)與生物處理技術(shù)有機結(jié)合起來的一種新型高效污水處理及回用工藝,對有機物以及氨氮擁有較好的處理效果,又因其特有的高污泥濃度和生物種群多樣性的特征,在提高生物脫氮除磷效率方面具有較大潛力。MBR脫氮除磷工藝與傳統(tǒng)脫氮除磷工藝相比雖然發(fā)展時間較短,但它可以通過膜的截留作用,使硝化菌長期停留在好氧池內(nèi),在不增加池容的前提下延長了污泥齡,既滿足了硝化菌的生長,又減少了硝化菌的流失。同時,在MBR中還發(fā)現(xiàn)存在反硝化聚磷菌,在脫氮的同時也能有效地去除磷。因此,盡管現(xiàn)有的MBR在脫氮除磷上還無法達到最佳效果,但其具有足夠的潛力去發(fā)展以便運用到實際的污水處理中。MBR脫氮除磷工藝可分為單一形式的MBR工藝和組合形式的MBR工藝兩大類。單一形式的MBR工藝具有結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小、活性污泥濃度高等優(yōu)點,但對氮、磷的去除率并不高,自身脫氮率僅為409^60%,在除磷方面效果也不是很理想,很難滿足愈來愈嚴(yán)格的排放要求,而組合形式的MBR工藝由于處理效果較好,目前應(yīng)用比較普遍,具有很好的發(fā)展前景及拓展空間。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明的目的在于提出一種通過泥水分離回流強化反硝化除磷的膜生物反應(yīng)器工藝污水處理方法及設(shè)備。本發(fā)明提出的一種通過泥水分離回流強化反硝化除磷的膜生物反應(yīng)器污水處理方法,具體步驟如下
      部分污水由高壓水箱I進入?yún)捬醭?中,首先進行厭氧反應(yīng),污水中有機物作為厭氧釋磷的碳源,另一部分污水直接進入中間泥水分離器4,污水中的有機物作為反硝化的碳源;二者實現(xiàn)該發(fā)明工藝的多點進水,進入?yún)捬醭?和進入中間泥水分離器4的污水流量比為3r4l ;厭氧池2內(nèi)污水進入缺氧池3中,缺氧池3主要進行反硝化脫氮反應(yīng),之后污水進入到好氧池5,控制好氧池5內(nèi)溶解氧濃度為2 4mg/L,不進行曝氣,溶解氧來源為膜池6的混合液回流中所帶的溶解氧;污水最后流入到膜池6中,膜池6底部設(shè)有微孔曝氣裝置,進行曝氣,曝氣強度為3 4m3/(m2膜面積 h),實現(xiàn)硝化反應(yīng),去除污水中的氨氮,并分解有機污染物;最后處理后的水由抽吸泵10從膜池中抽出,通過膜池中的膜過濾出水;為滿足反應(yīng)器的脫氮功能,設(shè)有回流泵7,首先混合液由膜池6回流至好氧池5,使溶解氧濃度有所降低,回流混合液量與進水流量比(R1)為1:2-2:1,然后將好氧池5的混合液回流至中間泥水分離器4,控制回流混合液量與進水流量比(R1)為1:2-2: 1,經(jīng)中間泥水分離器4泥水分離后,上清液回流至缺氧池3,污泥回流至厭氧池2。本發(fā)明提出的通過泥水分離回流強化反硝化除磷的膜生物反應(yīng)器污水處理設(shè)備,由高位水箱I、厭氧池2、缺氧池3、中間泥水分離器4、好氧池5、膜池6、內(nèi)回流泵7、空壓機8、抽吸泵10以及液位控制儀11組成,其中厭氧池2和缺氧池3連接,高壓水箱I底部一側(cè)出水口分別通過管道連接厭氧池2頂部一側(cè)進水口和中間泥水分離器4下部一側(cè)進水口,中間泥水分離器4底部通過管道和內(nèi)回流泵7連接厭氧池2頂部的進泥口,中間泥水分離器4頂部一側(cè)出水口通過管道連接缺氧池3,缺氧池3頂部一側(cè)出水口通過管道連接好氧池5下部一側(cè)進水口,膜池6底部連接有空壓機8,膜池6上部通過真空壓力表9、抽吸泵10和管道進行出水;膜池6和好氧池5之間設(shè)有液位控制儀11 ;好氧池5頂部出水口通過管道連接中間沉淀池4下部一側(cè)進水口。本發(fā)明中,所述厭氧池2和缺氧池3內(nèi)均設(shè)有攪拌器攪拌,防止污泥沉淀。本發(fā)明的特征及優(yōu)點在于
      (I)本工藝將膜生物反應(yīng)器與脫氮除磷活性污泥工藝有機結(jié)合,兼具兩種工藝的優(yōu)點。既能穩(wěn)定的達到脫氮除磷效果,又具有污水處理能力大,剩余污泥少等優(yōu)點。(2)本工藝可實現(xiàn)多點進水,同時可避免傳統(tǒng)活性污泥工藝在多點進水運行模式下運行造成的污染物去除效果下降的問題。(3)本工藝對內(nèi)回流的混合液進行了泥水分離,泥水分離后的污泥回流至厭氧池,減少混合液中的溶解氧和硝酸鹽對厭氧池污泥厭氧釋磷的影響。上清液回流至缺氧池,也可以減少溶解氧對缺氧池反硝化的影響,并將大部分的硝酸鹽回流至缺氧池,保證工藝反硝化脫氮能力。(4)將傳統(tǒng)活性污泥工藝的污泥回流與混合液回流合二為一,減少污泥回流的動力消耗。


      圖I為本發(fā)明工藝原理及工藝流程示意圖。圖2為本發(fā)明工藝的泥水分離器裝置圖。圖中標(biāo)號I為高位水箱,2為.厭氧池,3為.缺氧池,4為中間泥水分離器,5為好氧池,6為膜池,7為內(nèi)回流泵,8為空壓機,9為真空壓力表,10為抽吸泵,11為液位控制儀,12為分段進水,13為好氧池回流液,14為上清液消化液回流,15為污泥回流,16為導(dǎo)流板,17為泥水分離區(qū),18為污泥沉降區(qū)。
      具體實施例方式下面通過進一步說明本發(fā)明的實施方式。實施例I :本發(fā)明設(shè)備如圖I所示,主要由厭氧池、缺氧池、好氧池、膜池、中間泥水分離池及其他附屬裝置組成。具體組成為高壓水箱I、厭氧池2、缺氧池3、中間泥水分離池4、好氧池5、膜池6、內(nèi)回流泵7、空壓機8、真空壓力表9、抽吸泵10和液位控制儀11組成。該反應(yīng)器的具體運行流程為部分污水由高位水箱I進入到厭氧池2中,首先進行厭氧反應(yīng),污水中有機物作為厭氧釋磷的碳源,其中另一部分污水直接進入到中間泥水分離器4,污水中的有機物作為反硝化的碳源。污水流經(jīng)厭氧池2進入到缺氧池3中,缺氧池3主要進行反硝化脫氮反應(yīng),厭氧和缺氧的每個反應(yīng)池均設(shè)有攪拌器攪拌,防止污泥沉淀;之后污水進入到好氧池5,此好氧池5不進行曝氣,主要溶解氧來源為膜池的混合液回流中所帶的溶解氧;污水最后流入到膜池6中,膜池6底部設(shè)有微孔曝氣裝置,進行曝氣,進行硝化反應(yīng),去除污水中的氨氮,并分解有機污染物;最后處理后的水由抽吸泵10從膜中抽出,膜過濾出水。為滿足反應(yīng)器的脫氮功能,內(nèi)設(shè)有回流,首先混合液由膜池6回流至好氧池5,使溶解氧濃度有所降低,然后將好氧池5的混合液回流至中間泥水分離器4,經(jīng)中間泥水分離器4泥水分離后,上清液回流至缺氧池3,污泥回流至厭氧池2。將上述工藝應(yīng)用于處理我國南方某市政污水的處理。本工藝運行參數(shù)為水力停留時間為llh,污泥齡為25 30d,厭氧池2,缺氧池3和好氧池5的容積比例為2:4:5,污泥濃度3000mg/L左右,進水流量60L/h。對于較低進水有機污染物的情況下,即進水COD為100"200mg/L時,中試系統(tǒng)對COD、NH4+_N和TN和TP的去除率分別可以達到85%、80%、53%和85%,平均出水COD、NH:-N和TN和TP分別為29、3. 7、12. I和0. 31mg/L,出水水質(zhì)能夠穩(wěn)定達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002) —級A標(biāo)準(zhǔn)。通過對反應(yīng)器 污泥活性實驗發(fā)現(xiàn),工藝系統(tǒng)污泥反硝化速率為1.6 HigNO3--N/(g MLSS *h),最大釋磷速率為I. 8 mgTP/(g MLSS *h),最大好氧吸磷速率為I. 38 mgTP/(g MLSS h),最大缺氧吸磷速率為0. 55 mgTP/ (g MLSS h),工藝反硝化除磷能力占總除磷能力的39. 7%,工藝實現(xiàn)了良好的反硝化除磷效果。實施例2 :將實施例I所述設(shè)備和工藝應(yīng)用于較高的市政污水處理中試研究,具體參數(shù)為水力停留時間為llh,污泥齡為25 30d,厭氧池,缺氧池和好氧池的容積比為2:4:5,污泥濃度3000mg/L左右,進水流量60L/h。在進水COD為20(T300mg/L時,中試系統(tǒng)對C0D、NH4+-N和TN和TP的去除率分別可以達到89%、90%、65%和85%,平均出水C0D、NH4+_N和TN和TP分別為25mg/L、l. 8mg/L,9. 4和0. 25mg/L,出水水質(zhì)能夠穩(wěn)定達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002) —級A標(biāo)準(zhǔn)。通過對反應(yīng)器污泥活性實驗發(fā)現(xiàn),工藝系統(tǒng)污泥反硝化速率為5. 25 mgN03_-N/(g MLSS h),最大釋磷速率為I. 18 mgTP/(gMLSS h),最大好氧吸磷速率為0. 75 mgTP/ (g MLSS h),最大缺氧吸磷速率為0. 34 mgTP/(g MLSS h),工藝反硝化除磷能力占總除磷能力的44. 8%,具有良好的反硝化除磷效果。
      權(quán)利要求
      1.一種通過泥水分離回流強化反硝化除磷的膜生物反應(yīng)器污水處理方法,其特征在于具體步驟如下 部分污水由高壓水箱(I)進入?yún)捬醭?2)中,首先進行厭氧反應(yīng),污水中有機物作為厭氧釋磷的碳源,另一部分污水直接進入中間泥水分離器(4),污水中的有機物作為反硝化的碳源;二者實現(xiàn)多點進水,進入?yún)捬醭?2)和進入中間泥水分離器(4)的污水流量比為3:廣4:1 ;厭氧池(2)內(nèi)污水進入缺氧池(3)中,缺氧池(3)主要進行反硝化脫氮反應(yīng),之后污水進入到好氧池(5),控制好氧池(5)內(nèi)溶解氧濃度為2 4mg/L,不進行曝氣,溶解氧來源為膜池¢)的混合液回流中所帶的溶解氧;污水最后流入到膜池¢)中,膜池(6)底部設(shè)有微孔曝氣裝置,進行曝氣,曝氣強度為3 4m3/ (m2膜面積 h),實現(xiàn)硝化反應(yīng),去除污水中的氨氮,并分解有機污染物;最后處理后的水由抽吸泵(10)從膜池¢)中抽出,通過膜池中的膜過濾出水;為滿足反應(yīng)器的脫氮功能,設(shè)有回流泵(7),首先混合液由膜池(6)回流至好氧池(5),使溶解氧濃度有所降低,回流混合液量與進水流量比R1為1:2-2:1,然后將好氧池(5)的混合液回流至中間泥水分離器(4),控制回流混合液量與進水流量比R1為1:2-2:1,經(jīng)中間泥水分離器(4)泥水分離后,上清液回流至缺氧池(3),污泥回流至厭氧池⑵。
      2.一種如權(quán)利要求I所述的通過泥水分離回流強化反硝化除磷的膜生物反應(yīng)器污水處理方法使用的處理設(shè)備,其特征在于由高位水箱(I)、厭氧池(2)、缺氧池(3)、中間泥水分離器(4)、好氧池(5)、膜池(6)、內(nèi)回流泵(7)、空壓機(8)、抽吸泵(10)以及液位控制儀(11)組成,其中厭氧池⑵和缺氧池⑶連接,高壓水箱⑴底部一側(cè)出水口分別通過管道連接厭氧池(2)頂部一側(cè)進水口和中間泥水分離器(4)下部一側(cè)進水口,中間泥水分離器⑷底部通過管道和內(nèi)回流泵(7)連接厭氧池⑵頂部的進泥口,中間泥水分離器⑷頂部一側(cè)出水口通過管道連接缺氧池(3),缺氧池(3)頂部一側(cè)出水口通過管道連接好氧池(5)下部一側(cè)進水口,膜池(6)底部連接有空壓機(8),膜池(6)上部通過真空壓力表(9)、抽吸泵(10)和管道進行出水;膜池(6)和好氧池(5)之間設(shè)有液位控制儀(11);好氧池(5)頂部出水口通過管道連接中間沉淀池(4)下部一側(cè)進水口。
      3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備,其特征在于所述厭氧池(2)和缺氧池(3)內(nèi)均設(shè)有攪拌器。
      全文摘要
      本發(fā)明涉及一種通過泥水分離回流強化反硝化除磷的膜生物反應(yīng)器污水處理方法及設(shè)備。部分污水由高壓水箱進入?yún)捬醭刂?,另一部分污水直接進入中間泥水分離器,厭氧池內(nèi)污水進入缺氧池中,之后污水進入到好氧池,不進行曝氣,污水最后流入到膜池中,膜池底部設(shè)有微孔曝氣裝置,進行曝氣,最后處理后的水由抽吸泵從膜池中抽出,通過膜池中的膜過濾出水;為滿足反應(yīng)器的脫氮功能,首先混合液由膜池回流至好氧池,然后將好氧池的混合液回流至中間泥水分離器,經(jīng)中間泥水分離器泥水分離后,上清液回流至缺氧池,污泥回流至厭氧池。本發(fā)明可應(yīng)用于低C/N、C/P比城市污水的處理。通過對中間泥水分離器的設(shè)置,既能實現(xiàn)多點進水,又能減少溶解氧對厭氧池和缺氧池的干擾,實現(xiàn)工藝穩(wěn)定高效脫氮除磷性能,并強化工藝反硝化除磷性能。
      文檔編號C02F3/30GK102653423SQ20121010986
      公開日2012年9月5日 申請日期2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月16日
      發(fā)明者司書鵬, 歐陽琛, 王榮昌 申請人:同濟大學(xué)
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