申请日2019.12.10
公开(公告)日2020.03.24
IPC分类号C02F9/14; C02F103/20; C02F101/30; C02F101/16
摘要
一种基于序批式膜生物反应的废水处理方法及废水处理系统，该处理方法包括将待处理废水进行磁混凝反应后得到第一废水;将第一废水经过进行生物脱氮反应达标后，即完成所述废水处理。本发明提出的磁混凝装置特别是能够针对高含固率、高浓度的废水预处理方法创新，磁种投加有效改善絮体结构及密度，提高絮体沉淀性能，强化混凝的处理效果;本发明采用的磁混凝方法，可以有效地降低高含固率、高浓度废水的悬浮固体含量、COD浓度和总磷浓度，降低了后续生物处理单元的负荷。
权利要求书
1.一种废水处理方法，其特征在于，包括：
将待处理废水进行磁混凝反应后得到第一废水;
将第一废水经过进行短程生物脱氮反应达标后，即完成所述废水处理。
2.根据权利要求1所述的废水处理方法，其特征在于，
所述磁混凝反应步骤具体包括：
向废水中加入絮凝剂、助凝剂搅拌后静置沉淀得到所述第一废水。
3.根据权利要求2所述的废水处理方法，其特征在于，
所述絮凝剂的添加量为1至6g/L;
所述助凝剂的添加量为1至8mg/L;
所述絮凝剂包括聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁中的至少一种;
所述助凝剂包括聚丙烯酰胺、活化硅酸、石灰中的至少一种;
所述静置沉淀时间为10至30分钟;
所述搅拌采用的方法包括向废水中加入磁种;
其中，所述磁种的添加量为0.5至2g/L;
其中，所述磁种包括磁铁矿。
4.根据权利要求1所述的废水处理方法，其特征在于，
所述短程生物脱氮反应的反应温度为25至35℃;
所述短程生物脱氮反应的pH为7.2至8.0;
所述短程生物脱氮反应中污泥的浓度为6至10g/L，污泥中的氮负荷为0.25至0.7kgN/(m3d);
所述短程生物脱氮反应包括：将第一废水经生物反应器短程反硝化反应、短程硝化反应过滤后得到达标废水。
5.根据权利要求4所述的废水处理方法，其特征在于，
所述短程硝化反应过程中曝气;
其中，所述曝气流量为0.5至10L/分钟;
当所述第一废水的氧化还原电极值小于-5时，判定短程反硝化反应完成;
当所述第一废水的pH连续检测曲线出现氨谷点后停止曝气。
6.根据权利要求1所述的废水处理方法，其特征在于，
所述废水包括禽畜养殖废水、垃圾渗滤液;
所述废水的化学需氧量为5000至15000mg/L，生化需氧量为2500至8400mg/L，NH4+-N为400至2000mg/L;
所述短程生物脱氮反应是在序批式膜生物反应器中实现的;
所述第二废水采用序批式的方法进入序批式膜生物反应器;
所述磁混凝反应是在磁混凝装置中实现的;
所述废水采用序批式的方法进入磁混凝装置。
7.一种废水处理系统，用于执行如权利要求1至6任一项所述的废水处理方法，其特征在于，包括：
磁混凝装置，待处理废水在其内发生磁混凝反应得到第一废水;以及
序批式膜生物反应装置，用于将第一废水进行短程生物脱氮反应后得到达标废水。
8.根据权利要求7所述的废水处理系统，其特征在于，
所述序批式膜生物反应装置包括：
反应器，其内进行短程生物脱氮反应;
膜分离单元，将短程生物脱氮反应后的第二废水分离;以及
实时控制单元，用于实时监测反应器内的氧化还原电位值、pH值和溶解氧量并根据检测值控制反应进行或停止。
9.根据权利要求8所述的废水处理系统，其特征在于，
所述实时控制单元包括探头、集成电路箱和数字触控板;
所述探头包括ORP探头、pH探头、溶解氧探头;
所述反应器上设有第二搅拌单元;
所述膜分离单元上设有用于减轻膜污染的膜曝气泵;
所述膜曝气泵的曝气流量为5至15L/分钟，输入流量为0.3至1L/分钟;
所述膜分离单元设置在反应器的内侧壁;
所述膜分离单元包括膜组件。
10.根据权利要求7所述的废水处理系统，其特征在于，
所述序批式膜生物反应装置还包括用于第一废水进入反应器的进水单元;
所述序批式膜生物反应装置还包括用于反应器曝气的曝气单元;
所述序批式膜生物反应装置还包括用于储存达标废水的出水箱，所述出水箱与序批式膜生物反应器的出水口连接;
所述的进水单元包括进水泵;
所述的曝气单元包括曝气泵、气体流量计和曝气砂盘;所述曝气砂盘设置在反应器内部;
所述废水处理系统还包括用于实现序批式膜生物反应装置内批次进水的调节水箱，所述调节水箱与磁混凝装置和序批式膜生物反应装置连接;
所述废水处理系统还包括用于储存废水的进水箱，所述进水箱与磁混凝装置进水口连接;
所述磁混凝装置内设有第一搅拌单元。
说明书
基于序批式膜生物反应的废水处理方法及废水处理系统
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，尤其涉及一种基于序批式膜生物反应的废水处理方法及废水处理系统。
背景技术
畜禽养殖废水具有高氨氮、低碳氮比、高悬浮物、成分复杂等特点，治理难度较大，处理不当会恶化环境甚至危害人体健康。
畜禽养殖废水包括猪尿、猪粪、饲料末、猪舍冲洗水以及生产用水等，其中饲料末和猪粪等固体污染物使得废水的总固体含量(TS)和悬浮固体含量(SS)高达数千甚至上万。这些固体物质在生化处理系统中很难被降解，且干扰生化处理过程，所以有必要在废水进入生化处理单元之前尽可能地分离出废水中的固体物质。
在畜禽养殖废水生物处理单元中，生物全程脱氮是目前采用的污水处理主流脱氮方法。在处理高氨氮、低碳氮比废水的过程中，硝化和反硝化过程所需的氧气和碳源均会产生较高的运行成本。而短程生物脱氮工艺相对全程生物脱氮工艺而言，理论上可节省25%的曝气量，40%的外部碳源，并减少40%的生物增量。研究表明，在SBR(序批式反应器)反应器中，NH4+-N(氨氮)、NO2--N(亚氮)和NO3--N(硝氮)的浓度与ORP(氧化还原电位)、DO(溶解氧)和pH实时检测曲线的变化规律具有很好的相关性。由于ORP和pH实时曲线重现性和稳定性较高，在废水生物脱氮工艺运行过程中通常采用ORP曲线上的“硝酸盐膝点”与pH曲线上的“硝酸盐顶点”来指示体系发生完全反硝化;而采用pH曲线上的“氨谷点”来指示体系亚硝化反应的结束，从而及时停止曝气促成NO2--N的累积。
上述研究中，虽然生物处理单元利用短程脱氮可达到良好的脱氮效果，但是由于进水存在较高浓度的悬浮物，影响生物处理工艺效率，导致COD(化学需氧量)去除不达标，出水水质不稳定等诸多问题。因此针对高浓度废水预处理去除较高浓度的悬浮物，以提高废水生物处理负荷，达到稳定的出水水质要求，开发一种畜禽养殖废水固液高效分离和生物工艺相结合的组合处理工艺是必要的。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的之一在于提出一种基于序批式膜生物反应的废水处理方法及废水处理系统，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。
为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种基于序批式膜生物反应的废水处理方法，包括：
将待处理废水进行磁混凝反应后得到第一废水;
将第一废水经过进行短程生物脱氮反应达标后，即完成所述废水处理。
作为本发明的另一个方面，还提供了一种废水处理系统，包括：
磁混凝装置，待处理废水在其内发生磁混凝反应得到第一废水;以及
序批式膜生物反应装置，用于将第一废水进行短程生物脱氮反应后得到达标废水。
基于上述技术方案可知，本发明的基于序批式膜生物反应的废水处理方法及废水处理系统相对于现有技术至少具有以下优势之一：
1、本发明提出的磁混凝装置特别是能够针对高含固率、高浓度的废水预处理方法创新，磁种投加有效改善絮体结构及密度，提高絮体沉淀性能，强化混凝的处理效果;
2、本发明采用的磁混凝方法，可以有效地降低高含固率、高浓度废水的悬浮固体含量、COD浓度和总磷浓度，降低了后续生物处理单元的负荷;
3、SMBR(序批式膜生物反应器)采用序批式pH探头在线监测好氧阶段氨氧化反应进程，利用pH单位时间变化值判定亚硝酸盐最大积累时间(dpH/dt=0)，优化曝气时间以节约曝气量降低污水处理成本比;
4、本发明采用ORP探头在线监测缺氧阶段反硝化反应进程，利用ORP的单位时间变化值作为反亚硝化进程的判断依据(dORP/dt<设定值)，节约反应时间，提高处理负荷，降低污水处理成本。（发明人魏源送;陈彦霖;陈梅雪;隋倩雯;郁达伟）
