申请日2009.02.03
公开(公告)日2010.08.04
IPC分类号C02F3/12; C02F3/10
摘要
本发明公开了一种污水脱氮控制方法及反应装置、生物膜组件、反应器。该生物膜组件包括集水器及软性载体，该集水器的壁上具有多个小孔，该软性载体填充于该多个小孔中，并且填充的松紧程度以水能够通过毛细管作用顺利流进该集水器为宜。本发明以软性纤维作为生物膜载体制成生物膜组件，将该生物膜组件置于水槽中构成生物膜反应器，根据不同温度条件下硝化菌和反硝化菌完成脱氮过程的硝化反硝化时间来控制DO值。反应器内的硝化反硝化菌通过全程硝化反硝化及同步硝化反硝化机理去除生活污水中的氮。本发明的特点是处理效率高，水力停留时间短，能耗低;不需沉淀装置，可节省成本;适用于家庭、小区或工厂等的生活污水及类似水质的污水脱氮处理。
权利要求书
1.一种去除污水中氮的生物膜组件，其特征在于，该生物膜组件包括集水器及软性载体，该集水器的壁上具有多个过滤小孔，该软性载体填充于该多个过滤小孔中，并且填充的松紧程度以水能够通过毛细管作用顺利流进该集水器为宜。
2.根据权利要求1所述的去除污水中氮的生物膜组件，其特征在于，该软性载体为软性纤维，并且该软性纤维选用棉线、合成纤维或其两者的混纺线。
3.根据权利要求2所述的去除污水中氮的生物膜组件，其特征在于，该软性纤维直径为0.5mm-2mm。
4.根据权利要求1所述的去除污水中氮的生物膜组件，其特征在于，该多个过滤小孔的直径为0.2cm-1cm，各孔之间的中心距为2cm-5cm。
5.一种制备权利要求1所述的去除污水中氮的生物膜组件的方法，其特征在于，在集水器的壁上均匀地打上多个过滤小孔，将软性载体填充于该集水器的壁上的过滤小孔中，并且填堵松紧程度以水能够通过毛细管作用顺利流进筒内为宜。
6.一种去除污水中氮的反应器，其特征在于，包括权利要求1所述的生物膜组件及一反应槽，该生物膜组件置于该反应槽中。
7.一种去除污水中氮的控制反应装置，其特征在于，包括：
权利要求1所述的生物膜组件;
一反应槽，该生物膜组件设置于该反应槽中;
一回流装置，使得在反应周期内经过软性载体进入集水器的水经由外部管路重新返回反应槽中;
一曝气装置，对该反应槽中的污水进行曝气，为生物膜内好氧细菌提供充足的氧气;
一控制系统，一端与一计算机连接，另一端与该回流装置及该曝气装置连接，以对该回流装置及该曝气装置的启动及运行时间进行控制。
8.根据权利要求7所述的去除污水中氮的生物膜组件的控制反应装置，其特征在于：
所述回流装置由该生物膜组件上方的出水管通过一第一泵接通至该生物膜组件下方的回流管;
所述曝气装置，包括一曝气管，置于生物膜正下方，该曝气管通过一空压机与一DO仪连接，并且，该DO仪连接一DO/温度监测仪，DO/温度在线测定仪能够快速准确的读出反应周期内每一时刻的DO值和温度值，该DO/温度监测仪置于反应器内的一角;
其中，该曝气装置通过该DO仪与该控制系统连接。
9.根据权利要求7所述的去除污水中氮的生物膜组件的控制反应装置，其特征在于，该回流装置接通一排水装置，在反应周期结束后，经过软性载体进入集水器的水流由排水装置抽出排放。
10.一种污水生物脱氮的控制方法，利用权利要求7的去除污水中氮的控制反应装置，其特征在于，该控制方法包括步骤：
一曝气步骤，通过曝气装置，对该反应槽中的污水进行曝气，为生物膜内好氧细菌提供充足的氧气;
一回流步骤，通过回流装置，使得在反应周期内经过该生物膜组件的软性载体脱氮过滤进入集水器的水经由外部管路重新返回反应槽中;
一控制步骤，通过控制系统，根据反应槽内溶解氧升降斜率来确定当前温度条件下的硝化反硝化反应的时间，对该曝气步骤及该回流步骤的启动及运行时间进行控制。
11.根据权利要求10所述的污水生物脱氮的控制方法，其特征在于，还包括一排水步骤，在反应周期结束后，经过软性载体进入集水器的水流由排水装置抽出排放。
12.根据权利要求10所述的污水生物脱氮的控制方法，其特征在于，包括：该控制步骤包括：
步骤1：设置低限DO值;
步骤2：启动控制系统及曝气装置，运行一第一预定时间后，如果DO≥低限DO值时，曝气装置停，启动回流装置，如果DO≤低限DO值时，曝气装置继续运行一第二预定时间后，再次与低限DO进行比较，直到符合DO≥低限DO后再启动回流装置;缺氧回流该第一预定时间后，如果DO≤低限DO值时，停止回流装置，启动曝气装置，如果DO≥低限DO值时，回流装置继续运行该第二预定时间后再次与低限DO进行比较，直到符合DO≤低限DO，并且，在此过程内，控制系统根据反应槽内溶解氧升降斜率来确定当前温度条件下硝化反硝化反应进行的时间，该硝化反硝化反应进行的时间各减去之前的曝气时间和缺氧回流时间，确定反应阶段内的曝气时间T1和缺氧时间T2;
步骤3：反应阶段内，当T1<5时，T1为5min，T2时间为115min;当T1>115时，T1为115min，T2为5min，当5 步骤4：根据进水水质及预期的排放标准的不同，来决定是否继续进行下一阶段的处理，其中，以步骤3中DO曲线升降斜率来确定当前温度条件下，下一反应周期硝化反硝化反应进行的时间，判断过程同步骤3，直至反应出水符合所需排放标准或完成限定反应时间。 说明书 污水脱氮方法、反应装置、反应器、生物膜组件及制法 技术领域 本发明涉及水处理技术，尤其涉及污水中氮的去除方法和生物膜反应装置及其反应器与生物膜组件。 背景技术 随着人类活动的不断增加，环境资源的不断改变，含氮污水排放急剧增加，废水中氮营养物质对环境所造成的影响也逐渐引起人们的注意。据2007中国环境状况公报统计，全国地表水污染依然严重，七大水系总体为中度污染，湖泊富营养化问题突出主要污染指标为总氮和总磷。在监测的26个湖(库)中，重度富营养的2个，占7.7%;中度富营养的3个，占11.5%;轻度富营养的9个，占34.6%。我国虽然在不断的新建污水处理厂，到2007年底，城市污水处理率是58%，而农村污水处理率只有4%，农村污水排放量在污水总排放量中所占的比例越来越大。由于部分地区管道敷设成本高昂，处理设施的缺乏，大量的生活污水和某些兴起的工业废水随意排放，饮水和生活环境的恶化已经成为不容忽视的问题。 目前含氮污水的处理技术可分为物理法、化学法、物理化学法和生物脱氮法，其中物理法主要指氨氮的吹脱法，由于该法应用受限制，一般只用作高浓度氨氮废水的预处理，故不能被广泛使用;而化学法与物理化学法(如离子交换法、加氯氧化法、吸附法、合成消化法等)由于运行成本高，对环境易造成二次污染，故实际运用中也受到一定的限制。污水生物脱氮技术是70年代在美国和南非等国的水处理专家们在化学、催化和生物方法研究的基础上提出的一种经济有效的处理技术，该技术由于处理过程可靠，处理成本低，操作管理方便等优点而被广泛使用。目前应用较广的生物脱氮工艺有传统活性污泥法、A2/O、A/O工艺、氧化沟脱氮工艺、SBR工艺、MBR工艺等。但是以上工艺的主要缺点是由于硝化反应和反硝化反应的进行需要两个独立的反应器，硝化反应进行较慢，反应器占地面积大，反应时间长，脱氮反硝化需要外加碳源等;MBR虽然较好地克服了以上问题，但是膜污染不但影响了膜的稳定运行，也加快膜的更换频率，严重影响了膜分离工艺的经济性。SBBR工艺是在SBR的基础上把反应器中的活性污泥变成带有载体的生物膜，兼具序批式工艺和生物膜法的优点，通过厌氧、缺氧、好氧等不同工序的控制，在一个反应器内完成脱氮除磷的过程，实现污水处理一体化。其主要优点有，占地面积小，处理效率高，处理能力大且运行稳定，剩余污泥量少等。 目前在SBBR中主要应用的填料有塑料、陶瓷、粒状活性炭等，如国内专利CN2600437填料选用2-8mm的均匀陶粒或塑料颗粒，是反应器具有悬浮固体SS的额外优点;CN1927739选用中空渔网状聚丙烯外壳和装于壳内空心竹节和聚乙烯塑料丝状物，但上以上填料的主要缺点就是生物膜过滤性较差，老化的生物更新较慢，影响了生物膜净化性能充分发挥。 一般的SBBR在线控制主要是根据经验值，在一定条件下(原水水质、温度、pH等)进行部分实验后，设定一系列的控制值或控制范围，如DO、ORP和pH等，然后将上述值输入控制器中，通过比较设定值和测量值之间的差值，推测实际的污水所需要的反应条件如国内专利CN1837092，日本专利JPA1994091294、JPA1994238294、JPA1997174084。这种控制方法由于设定的控制值或控制范围有限，不能快速适应进水水质的变化，不易于准确的控制;同时，此类控制方法只适用于与实验所取经验值同种或类似水质的污水，适用范围局限性较大。 发明内容 本发明的目的在于提供一种成本低廉、微生物附着性能高、兼备过滤器作用的生物膜组件。 本发明的另一目的在于提供一种上述生物膜组件的制备方法。 本发明的又一目的在于提供一种利用该生物膜组件的去除污水中氮的反应器。 本发明的又一目的在于提供一种去除污水中氮的控制反应装置。 本发明的再一目的在于提供一种利用上述控制反应装置的污水生物脱氮的控制方法。 为实现上述目的，本发明提供一种去除污水中氮的生物膜组件，该生物膜组件包括集水器及软性载体，该集水器的壁上具有多个过滤小孔，该软性载体填充于该多个过滤小孔中，并且填充的松紧程度以水能够通过毛细管作用顺利流进该集水器为宜。 其中，该软性载体为软性纤维，并且该软性纤维选用棉线、合成纤维或其两者的混纺线。 其中，该软性纤维直径为0.5mm-2mm。 其中，该多个过滤小孔的直径为0.2cm-1cm，各孔之间的中心距为2cm-5cm。 其中，该集水器上还具有一出水管。 而且，为实现上述目的，本发明提供一种制备上述的去除污水中氮的生物膜组件的方法为在集水器的壁上均匀地打上多个过滤小孔，将软性载体填充于该集水器的壁上的过滤小孔中，并且填堵松紧程度以水能够通过毛细管作用顺利流进筒内为宜。 而且，为实现上述目的，本发明提供一种去除污水中氮的反应器，包括上述的生物膜组件及一反应槽，该生物膜组件置于该反应槽中。 其中，生物膜组件的体积占水槽体积的1/3至1/2。 而且，为实现上述目的，本发明提供一种去除污水中氮的控制反应装置，包括：上述的生物膜组件;一反应槽，该生物膜组件设置于该反应槽中;一回流装置，使得在反应周期内经过软性载体进入集水器的水经由外部管路重新返回反应槽中;一曝气装置，对该反应槽中的污水进行曝气，为生物膜内好氧细菌提供充足的氧气;一控制系统，一端与一计算机连接，另一端与该回流装置及该曝气装置连接，以对该回流装置及该曝气装置的启动及运行时间进行控制。 其中，所述回流装置由该生物膜组件上方的出水管a通过一第一泵P1接通至该生物膜组件下方的回流管b;所述曝气装置，包括一曝气管，置于生物膜正下方，该曝气管通过一空压机与一DO仪连接，并且，该DO仪连接一DO/温度监测仪，DO/温度在线测定仪能够快速准确的读出反应周期内每一时刻的DO和温度值，该DO/温度监测仪置于反应器内的一角;并且，该曝气装置通过该DO仪与该控制系统连接。 其中，还包括一循环装置，与该控制系统连接，使得在反应周期内反应槽中的水经由反应槽的外部管路循环返回至反应槽中。 其中，所述循环装置由该反应槽一侧的第一循环管经一第二泵接通至反应槽另一侧上方的第二循环管，使得反应槽中的水流经第一循环管回流至反应槽另一侧上方的第二循环管。 其中，还包括四个曝气头，分别置于生物膜下反应器四角，所述曝气头均与所述空压机相接。 其中，该回流装置接通一排水装置，在反应周期结束后，经过软性载体进入集水器的水流由排水装置抽出排放。 而且，为实现上述目的，本发明提供一种污水生物脱氮的控制方法，利用上述去除污水中氮的控制反应装置，该控制方法包括步骤：一曝气步骤，通过曝气装置，对该反应槽中的污水进行曝气，为生物膜内好氧细菌提供充足的氧气;一回流步骤，通过回流装置，使得在反应周期内经过该生物膜组件的软性载体脱氮过滤进入集水器的水经由外部管路重新返回反应槽中;一控制步骤，通过控制系统，根据反应槽内溶解氧升降斜率来确定当前温度条件下的硝化反硝化反应的时间，对该曝气步骤及该回流步骤的启动及运行时间进行控制; 其中，还包括一排水步骤，在反应周期结束后，经过软性载体进入集水器的水流由排水装置抽出排放。 其中，该控制步骤包括：步骤1：设置低限DO值;步骤2：启动控制系统及曝气装置，运行一第一预定时间后，如果DO≥低限DO值时，曝气装置停，启动回流装置，如果DO≤低限DO值时，曝气装置继续运行一第二预定时间后，再次与低限DO进行比较，直到符合DO≥低限DO后再启动回流装置;缺氧回流该第一预定时间后，如果DO≤低限DO值时，停止回流装置，启动曝气装置，如果DO≥低限DO值时，回流装置继续运行该第二预定时间后再次与低限DO进行比较，直到符合DO≤低限DO，并且，在此过程内，控制系统根据反应槽内溶解氧升降斜率来确定当前温度条件下硝化反硝化反应进行的时间，该硝化反硝化反应进行的时间各减去之前的曝气时间和缺氧回流时间，确定反应阶段内的曝气时间T1和缺氧时间T2;步骤3：反应阶段内，当T1<5时，T1为5min，T2时间为115min;当T1>115时，T1为115min，T2为5min，当5 本发明的优点： (1)生物膜组件制作简单、成本低廉，可兼作出水过滤器; (2)软性纤维填料生物附着量大、生物膜在水流剪切作用下更新较快，生物膜与生物膜载体兼具过滤作用，无需另外设置沉淀时间。 (3)水力停留时间短，减少动力消耗; (4)反应器出水水质好，工艺紧凑，占地面积小，可节省处理成本; (5)运行管理方便，控制可自行操作。 (6)采用控制脱氮过程的硝化反硝化时间，极大的节约了能耗和反应时间。
