申请日2017.07.10
公开(公告)日2017.10.24
IPC分类号C02F3/30; C02F101/38
摘要
本发明提供无泡曝气生物反应器同步硝化反硝化的污水处理装置，该处理装置包括有原水水箱、进水泵、调节阀、流量计、无泡曝气膜生物反应器、气体流量计Ⅰ、压力表空压机、疏水性中空纤维膜组件、循环泵。同时提供利用无泡曝气生物反应器同步硝化反硝化的污水处理装置的处理方法。有益效果是该方法使工艺硝化和反硝化过程在两个不同的反应器内进行或者在同一反应器内顺次进行,同时降低能耗和物耗。在曝气压力为0.04MPa时，获得了74.67%的TN去除率，在曝气压力仅为0.06MPa时，COD去除率可达到93%，并且在C/N比值接近于6的情况下，硝化效率达到99.24%，反硝化效率为83.75%，TN去除率达到85.42%，除此之外COD去除率始终维持在80%以上。
权利要求书
1.一种无泡曝气生物反应器同步硝化反硝化的污水处理装置，其特征是：该处理装置包括有原水水箱(1)、进水泵(2)、调节阀(3)、流量计(4)、无泡曝气膜生物反应器(5)、气体流量计Ⅰ(6)、压力表(7)、空压机(8)、疏水性中空纤维膜组件(9)、循环泵(16);所述原水水箱(1)通过进水泵(2)、调节阀(3)、流量计(4)与无泡曝气膜生物反应器(5)相连接，污水经过无泡曝气膜生物反应器(5)处理之后由出水口(15)以溢流方式流出，反应器采用推流运行方式;设在无泡曝气膜生物反应器(5)内的中空纤维膜组件(9)的一端与空压机(8)通过气管路连接，管路上设置气体流量计Ⅰ(6)、压力表(7)，中空纤维膜组件(9)的另一端通过气管路及控制阀(10)与气体流量计Ⅱ(11)连接，监测通过组件(9)未利用的气体流量，气体流量计(6)、(11)的差值可视为曝气量;在无泡曝气膜生物反应器(5)一侧从下往上设置取样口Ⅰ(12)、取样口Ⅱ(13)、取样口Ⅲ(14)，同时在这一侧上端设有出水口(15)，无泡曝气膜生物反应器(5)底部与接近出水口(15)下部的反应器(5)一侧通过水管路连通，在所述水管路上部设有循环泵(16)形成实现同步硝化反硝化脱氮的污水处理装置，空压机(8)和控制阀(10)用于调节组件(9)的曝气压力，循环泵(16)用于疏水性微孔膜无泡曝气膜生物反应器(5)的启动挂膜。
2.根据权利要求1所述无泡曝气生物反应器同步硝化反硝化的污水处理装置，其特征是：所述中空纤维膜组件(9)的膜材质为聚丙烯，其膜孔径为0.01-0.03μm。
3.一种利用无泡曝气生物反应器同步硝化反硝化的污水处理装置的处理方法，该方法包括以下步骤：
1)打开原水箱1上的阀门，将污水通过进水泵(2)由原水箱(1)抽入到疏水性微孔膜无泡曝气生物反应器净化系统中，配水由反应器(5)下部流入;
2)打开空压机(8)和循环泵(16)，空压机(8)通过无泡形式向反应器膜组件9的膜腔中曝气，氧气由膜内部向外部扩散形成一定浓度差，为反应器(5)中微生物新陈代谢提供氧气，循环泵(16)使所述反应器5内的污泥在初期阶段处于悬浮状态，有利于膜微生物的附着，提高挂膜效率;
3)挂膜完成后，关闭循环泵(16)，调节进水泵蠕动泵转钮改变进水泵(2)转速，以推流方式(污水从反应器5底端进入，沿着水流方向到达出水口15)继续运行，完成同步硝化反硝化过程，所述实现同步硝化反硝化脱氮的具体参数如下：曝气压力为1/2～2/3泡点压力(泡点为0.07MPa)，气体膜通量为80-120m3/(m2·h)，疏水性微孔膜丝供氧范围为0-150mm，反应器(5)中DO值为0.5～1.1mg/L，进水COD负荷0.85～2.02kg/(m3·d)、进水C/N比为6、pH 7.5～8.5、温度20℃～30℃条件下，进水HRT为12h，同步硝化反硝化率最佳，硝化效率为94.03%，反硝化效率为85.40%，TN的去除率为80.63%，有机物去除率最高达83.80%;
4)将出水管连接所述反应器(5)顶端，以溢流方式进入产水箱排出;
5)中空纤维膜组件(9)的另一端通过气管路及控制阀(10)与气体流量计Ⅱ(11)连接，监测通过组件(9)未利用的剩余气体流量。
4.根据权利要求3所述的处理方法，其特征是：疏水性中空纤维膜表面的生物膜完成全部的硝化，硝化过程产生的NO3-N一部分被生物膜上的反硝化菌利用转化为N2，使剩余的NO3-N通过主体料液中的反硝化菌的作用得到去除。
说明书
无泡曝气生物反应器同步硝化反硝化的污水处理装置及处理方法
技术领域
本发明涉及污水生物处理技术领域，尤其涉及一种无泡曝气生物反应器同步硝化反硝化的污水处理装置及处理方法。
背景技术
疏水性微孔膜无泡曝气膜生物反应器是膜生物反应器的一种类型，该反应器是一种通过向疏水性微孔中空纤维膜腔体内充氧，氧气和污染物在附着其上的生物膜内呈现异向传质，通过生物膜、主体料液中微生物的新陈代谢消耗溶解氧并使污水中的污染物得到降解的一种污水处理技术。疏水性微孔膜无泡曝气膜生物反应器去除污染物的过程可分为以下四步：首先，水体中的污染物与水流中的厌氧菌反应，使得一部分磷酸盐被吸收、含氮有机物降解为氨氮;第二，降解后的污染物随水流与生物膜碰撞接触，在浓度差驱动下，向生物膜界面扩散，同时氧气由疏水性微孔膜腔内向外部扩散;第三，生物膜内的好氧菌或兼氧菌通过新陈代谢将污染物进一步降解为硝酸盐NO3-、亚硝酸盐NO2-等;第四，二次降解后的污染物随水流再次进入厌氧区，转化后的硝酸盐、亚硝酸盐被还原成N2，达到除氮效果。该反应器缺氧与厌氧环境的共存使得反硝化聚磷菌得以富集，使反应器在脱氮的同时具有除磷功能。
疏水性微孔膜无泡曝气避免了传统生物处理曝气时污水中易挥发性及有毒有害的恶臭物质(如烃及芳香烃类、硫化物、含氮化合物及含氧有机物)随气泡进入大气而对环境造成污染，同时不会由于表面活性剂的存在而产生泡沫。通过微孔供氧，传氧效率得到极大的提高，几乎能达到100%，运行费用也随之降低。同时，气液两相以疏水性微孔膜作为分界，曝气系统的控制可以更加灵活方便。生物脱氮是从废水中去除氮素污染的较为经济有效的方法之一,一般包括硝化过程和反硝化过程。硝化过程是由硝化菌将氨氮转化为NO2-和NO3-。反硝化过程是在无氧或低氧条件下,NO2-和NO3-被微生物还原转化为N2,反应过程中需要有机碳作为碳源和能源。传统脱氮工艺与新型脱氮工艺,负责脱氮的微生物均主要为硝化菌和反硝化菌。在实际应用中,因两种菌体生长环境的差异,一般是将硝化过程和反硝化过程分步序列进行,如传统的A/O,A2/O工艺,存在工艺冗长,污水处理构筑物占地面积大,投资和运行费用高等诸多弊端。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种无泡曝气生物反应器同步硝化反硝化的污水处理装置，实现利用疏水性微孔膜无泡曝气膜生物反应器同步硝化反硝化对污水的脱氮处理。该装置强化生物脱氮技术，提高系统稳定性;
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供无泡曝气生物反应器同步硝化反硝化的污水处理装置，其中：该处理装置包括有原水水箱、进水泵、调节阀、流量计，无泡曝气膜生物反应器、气体流量计Ⅰ、压力表空压机、疏水性中空纤维膜组件、循环泵;所述原水水箱通过进水泵、调节阀、流量计与无泡曝气膜生物反应器相连接，污水经过无泡曝气膜生物反应器处理之后由出水口以溢流方式流出，反应器采用推流运行方式;设在无泡曝气膜生物反应器内的中空纤维膜组件的一端与空压机通过气管路连接，管路上设置气体流量计Ⅰ、压力表，中空纤维膜组件的另一端通过气管路及控制阀与气体流量计Ⅱ连接，监测通过组件未利用的剩余气体流量，流量计Ⅱ的差值可视为曝气量，无泡曝气膜生物反应器一侧从下往上取样口Ⅰ、取样口Ⅱ、取样口Ⅲ，同时在这一侧上端设有出水口，无泡曝气膜生物反应器底部与接近出水口下部的反应器一侧通过水管路连通，在所述水管路上部设有循环泵形成实现同步硝化反硝化脱氮的污水处理装置，空压机和控制阀用于调节组件的曝气压力，循环泵用于疏水性微孔膜无泡曝气膜生物反应器的启动挂膜。
同时提供一种利用无泡曝气生物反应器同步硝化反硝化的污水处理装置的处理方法。
本发明的效果在于该无泡曝气生物反应器同步硝化反硝化的装置和方法克服传统工艺硝化和反硝化过程在两个不同的反应器内进行或者在同一反应器内顺次进行的不足,同时降低能耗和物耗。可以减少反硝化反应设备、节省基建费用;反硝化过程产生的碱可部分中和硝化过程产生的酸,能有效地维持反应器中pH相对稳定，减少碱液的投加。在曝气过程中空气(或纯氧)以极小的气泡甚至无泡的形式进入水体中,获得较高的氧利用率，甚至达到100%，并且曝气过程不产生肉眼可见的气泡，避免了采用传统曝气时污水中易挥发性及有毒有害物质随气泡逸出，进入大气对环境造成污染。同时，在曝气压力为0.04MPa时，获得了74.67%的TN去除率，此时硝化与反硝化过程的动力学基本达到平衡，此过程中除氮率高，不会产生一氧化氮等氮氧化物，减少了空气污染。此外，在曝气压力仅为0.06MPa时，COD去除率可达到93%，并且在C/N比值接近于6的情况下，硝化效率达到99.24%，反硝化效率为83.75%，TN去除率达到85.42%，COD去除率始终维持在80%以上，因此可用于生活污水的脱氮和除碳，装置流程简单，易于操作，能耗较低，是一种新型的污水处理装置。
