專利名稱：一種強(qiáng)化反硝化除磷的序批式膜生物反應(yīng)器工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及污水處理及中水回用技術(shù)，特別涉及膜生物反應(yīng)器工藝針對低COD、高氨氮含磷廢水的同步脫氮除磷功能實(shí)現(xiàn)的方法。
背景技術(shù)：
我國是世界上13個貧水國之一，為節(jié)約寶貴的水資源，中水回用是有效途徑之一。氮磷含量高的再生污水回用于工業(yè)冷卻水、工業(yè)生產(chǎn)用水或市政雜用水時將造成以下主要危害使受納水體富營養(yǎng)化；導(dǎo)致輸水管道、用水設(shè)備繁殖生物垢，從而造成堵塞或影響效率；增加消毒劑用量，提高制水成本的同時，降低水質(zhì)安全性。在《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中對城鎮(zhèn)污水二級處理廠出水水質(zhì)提出了磷酸鹽≤0.5mg/L，氨氮≤5mg/L的嚴(yán)格要求。
以傳統(tǒng)脫氮除磷理論為基礎(chǔ)的污水處理工藝需要同時涉及硝化、反硝化以及釋磷和放磷多個生化過程，因此在實(shí)際應(yīng)用中很難同時兼顧脫氮和除磷，存在基質(zhì)競爭、回流污泥中硝酸鹽對厭氧釋磷的抑制等弊端，因而工藝流程復(fù)雜、能耗高、不易操作，以二沉池上清液作為出水水質(zhì)較差，不能實(shí)現(xiàn)中水回用。而南非開普敦大學(xué)提出的UCT及MUCT工藝將污泥回流至缺氧池，有效地阻止了硝酸鹽進(jìn)入?yún)捬醭囟绊憛捬醐h(huán)境中釋磷過程，為脫氮除磷的深入研究提供了方向。
反硝化除磷技術(shù)是指利用反硝化聚磷菌以NO3-為電子受體，通過“一碳兩用”方式實(shí)現(xiàn)反硝化脫氮和除磷作用，分別節(jié)省50％和30％的COD與氧的消耗量，相應(yīng)減少剩余污泥量50％，還可以避免COD單一轉(zhuǎn)化為CO2，使釋放到大氣的CO2量明顯降低。，被譽(yù)為可持續(xù)的污水處理技術(shù)。
國內(nèi)外的研究證明，將膜過濾和生物降解有機(jī)結(jié)合的膜生物反應(yīng)器工藝是一種高效、實(shí)用的污水處理和中水回用技術(shù)，但是膜生物反應(yīng)器脫氮除磷能力不足，無法滿足日益嚴(yán)格的水質(zhì)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種使膜生物反應(yīng)器具有脫氮除磷功能的方法，用該方法設(shè)計(jì)及建造膜生物反應(yīng)器，將使其不僅具有膜生物反應(yīng)器所有優(yōu)點(diǎn)，而且實(shí)現(xiàn)不需外投碳源和硝酸鹽的反硝化除磷，能夠充分有效去除氮磷污染物質(zhì)，同時降低能耗、節(jié)約成本、操作簡單、易于實(shí)現(xiàn)。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述使膜生物反應(yīng)器具有脫氮除磷功能的技術(shù)方案是將一個厭/缺氧反應(yīng)器和一個膜生物反應(yīng)器串聯(lián)起來，兩反應(yīng)器由時間控制器控制同時運(yùn)行，厭/缺氧反應(yīng)器中增設(shè)攪拌機(jī)，保證活性污泥維持懸浮狀態(tài)。利用液位控制器和時間控制器控制進(jìn)水提升泵等設(shè)備的開停方式和運(yùn)行時間，實(shí)現(xiàn)厭氧和缺氧環(huán)境的交替；在膜生物反應(yīng)器中通過時間控制器控制鼓風(fēng)機(jī)、出水抽吸泵和污泥泵等設(shè)備的開停方式和運(yùn)行時間，實(shí)現(xiàn)好氧和缺氧環(huán)境的交替循環(huán)。
在厭/缺氧反應(yīng)器中，提升泵以大流量進(jìn)水，在盡量短的時間內(nèi)，使厭/缺氧反應(yīng)器水位恢復(fù)至最高水位，由液位控制器控制提升泵停止。即提升泵的開泵由時間繼電器控制，而停止是由液位控制器控制。厭氧條件下聚磷菌利用進(jìn)水COD完成儲存PHB和釋磷；同時在膜生物反應(yīng)器中，好氧鼓風(fēng)曝氣階段，由倒傘型中氣泡曝氣器產(chǎn)生氣泡，在充分?jǐn)_動膜絲、減緩膜污染的同時，向膜生物反應(yīng)器中活性污泥提供充足的氧，使其處于好氧狀態(tài)，從而異養(yǎng)菌降解有機(jī)污染物質(zhì)，硝化細(xì)菌將氨氮氧化為硝酸鹽，為缺氧階段提供充足的電子受體，聚磷菌以氧作為第二電子受體將對余磷進(jìn)行吸收。鼓風(fēng)機(jī)停止曝氣時，抽吸泵停止，攪拌機(jī)開動，保證活性污泥處于懸浮狀態(tài)，膜生物反應(yīng)器內(nèi)泥水混合均勻。此時導(dǎo)流污泥泵和回流污泥泵開動，在盡量短的時間內(nèi)，富含PHB的聚磷污泥與富含硝酸鹽的硝化污泥混合液分別在兩個反應(yīng)器相互混合，除氮聚磷菌以硝酸鹽作為電子受體對磷進(jìn)行過量吸收，無須外加碳源就能使硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮?dú)庖莩?，同步完成反硝化脫氮和過量吸磷作用。缺氧吸磷完成后，導(dǎo)流污泥泵開動，使富含聚磷的聚磷污泥由膜生物反應(yīng)器轉(zhuǎn)移至厭/缺氧反應(yīng)器中進(jìn)行厭氧釋磷貯存PHB，通過時間控制器控制，鼓風(fēng)機(jī)重新開啟，使膜生物反應(yīng)器重新進(jìn)入好氧狀態(tài)。
膜生物反應(yīng)器含磷剩余污泥由氣提泵定期排至污泥濃縮池，使其濃縮、減容，上清液返回調(diào)節(jié)池進(jìn)行再處理。鼓風(fēng)機(jī)曝氣階段，只需打開支路上閥門，污泥就可以實(shí)現(xiàn)氣提，不另外消耗電能。
本發(fā)明的效果和益處是工藝流程簡單，實(shí)現(xiàn)了完全自控操作管理方便，兩個反應(yīng)器的設(shè)置以及節(jié)省了一套回流系統(tǒng)，簡化了MUCT工藝；以反硝化聚磷菌聚磷的除磷方式，降低了耗氧量和污泥產(chǎn)量；采用膜過濾出水水質(zhì)安全可靠，滿足中水回用水質(zhì)要求，適用于低碳高氮磷的城市污水處理。


圖1是強(qiáng)化反硝化除磷的序批式膜生物反應(yīng)器工藝平面布置圖。
圖中1調(diào)節(jié)池，2厭/缺氧反應(yīng)器，3鼓風(fēng)機(jī)，4濃縮池，5膜組件，6膜生物反應(yīng)器，7污泥回流泵，8污泥導(dǎo)流泵，9出水抽吸泵。
圖2是強(qiáng)化反硝化除磷的序批式膜生物反應(yīng)器工藝立面布置圖(A-A’剖面)。
圖中1調(diào)節(jié)池，2厭/缺氧反應(yīng)器，10、提升泵，11、攪拌機(jī)(厭/缺氧反應(yīng)器)。
圖3是強(qiáng)化反硝化除磷的序批式膜生物反應(yīng)器工藝立面布置圖(B-B’剖面)。
圖中3鼓風(fēng)機(jī)，4濃縮池，5膜組件，6膜生物反應(yīng)器，9出水抽吸泵，12倒傘型中氣泡曝氣器，13真空表，14閥門，15氣提泵，16攪拌機(jī)(MBR)。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)說明本發(fā)明方法及裝置的最佳實(shí)施例。
實(shí)施例本工藝適合處理C/N比在6∶1左右的低碳高氨氮，TP為9～15mg/L生活污水，此時設(shè)定時間繼電器周期為3小時。若C/N比低于6∶1，則延長循環(huán)周期或提高回流比。
攪拌機(jī)11常開。提升泵10、抽吸泵9和鼓風(fēng)機(jī)3同步啟動，此階段厭/缺氧池2進(jìn)水，在盡量短的時間內(nèi)，使反應(yīng)池2水位恢復(fù)到最高水位，此為厭氧階段；同時膜生物反應(yīng)器6出水，膜生物反應(yīng)器6水位下降。2小時后，由時間繼電器控制，抽吸泵9和鼓風(fēng)機(jī)3停止運(yùn)行，與此同時，污泥導(dǎo)流泵8與污泥回流泵7同步啟動，在盡量短的時間內(nèi)，污泥導(dǎo)流泵8將厭氧后的泥水混合液由厭/缺氧反應(yīng)器2轉(zhuǎn)移至膜生物反應(yīng)器6中；污泥回流泵7將富含硝酸鹽的泥水混合液由膜生物反應(yīng)器6轉(zhuǎn)移至厭/缺氧反應(yīng)器2中。污泥轉(zhuǎn)移完成后，攪拌機(jī)16由時間繼電器控制開啟，使膜生物反應(yīng)器6中污泥處于懸浮狀態(tài)。1小時后，攪拌機(jī)16由時間繼電器控制停止，污泥回流泵7重新開啟，短時間內(nèi)將泥水混合液由膜生物反應(yīng)器6轉(zhuǎn)移至厭/缺氧反應(yīng)器2中。提升泵10、抽吸泵9和鼓風(fēng)機(jī)3再啟動，完成一個循環(huán)周期。鼓風(fēng)機(jī)曝氣時，定期打開閥門14，含磷剩余污泥由氣提泵15排至污泥濃縮池4，污泥在池底濃縮，上清液返回調(diào)節(jié)池1再處理。本發(fā)明自控系統(tǒng)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，可使膜生物反應(yīng)器具有極佳的脫氮除磷能力。
權(quán)利要求
1.一種強(qiáng)化反硝化除磷的序批式膜生物反應(yīng)器工藝，其特征在于a)由調(diào)節(jié)池(1)、厭/缺氧反應(yīng)器(2)、膜生物反應(yīng)器(6)、和污泥濃縮池(4)四個池體組成；b)提升泵(10)、抽吸泵(9)和鼓風(fēng)機(jī)(3)同步啟動，厭/缺氧反應(yīng)器(2)進(jìn)水、攪拌、厭氧釋磷，膜生物反應(yīng)器(6)曝氣、出水、硝化、除碳；c)時間繼電器控制，抽吸泵(9)和鼓風(fēng)機(jī)(3)停止的同時污泥導(dǎo)流泵(8)與污泥回流泵(7)啟動，厭/缺氧反應(yīng)器(2)和膜生物反應(yīng)器(6)缺氧條件下反硝化除磷；d)工藝周期運(yùn)行，厭/缺氧反應(yīng)器(2)厭氧、缺氧環(huán)境交替，序批式膜生物反應(yīng)器(6)缺氧、好氧交替；e)含磷剩余污泥由氣提泵(15)排至污泥濃縮池(4)濃縮，上清液返回調(diào)節(jié)池(1)再處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強(qiáng)化反硝化除磷的序批式膜生物反應(yīng)器工藝，其特征為膜生物反應(yīng)器(6)內(nèi)膜組件(5)采用外壓型聚乙烯中空纖維膜，膜孔徑為0.1μm，由抽吸泵(9)作用出水，真空表(13)檢測出水操作壓力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強(qiáng)化反硝化除磷的序批式膜生物反應(yīng)器工藝，其特征為膜生物反應(yīng)器(6)底部設(shè)有倒傘形中氣泡曝氣器(12)，由鼓風(fēng)機(jī)(3)曝氣。
全文摘要
一種強(qiáng)化反硝化除磷的序批式膜生物反應(yīng)器工藝，屬于環(huán)境工程中污水處理及中水回用技術(shù)領(lǐng)域。其特征是串聯(lián)厭/缺氧反應(yīng)器和序批式膜生物反應(yīng)器，厭/缺氧反應(yīng)器厭氧條件下聚磷菌利用進(jìn)水COD完成儲存PHB和釋磷，膜生物反應(yīng)器好氧硝化、降解有機(jī)物的同時出水；然后通過污泥導(dǎo)流和硝化液回流使富含PHB的聚磷污泥與富含硝酸鹽的硝化液在兩反應(yīng)器混合，除氮聚磷菌以硝酸鹽作為電子受體過量吸磷，實(shí)現(xiàn)無須外加碳源和硝酸鹽的同步脫氮除磷。本發(fā)明的效果和益處是該工藝避免了傳統(tǒng)脫氮除磷工藝中基質(zhì)競爭等弊端，減小能源消耗、降低運(yùn)行費(fèi)用；膜過濾出水水質(zhì)安全可靠，可達(dá)中水回用水質(zhì)要求；流程簡單、自控操作、管理方便，適用于低碳高氮磷城市污水處理。
文檔編號C02F3/10GK101062807SQ20071001145
公開日2007年10月31日 申請日期2007年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月25日
發(fā)明者張捍民, 楊鳳林, 張 杰, 肖景霓 申請人:大連理工大學(xué)