一種處理高氨氮廢水的裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種處理高氨氮廢水的裝置及方法，尤其涉及一種利用A/0工藝和膜 處理技術處理高氨氮廢水的裝置和方法。
【背景技術】
[0002] 隨著我國水污染日益嚴重，污水排放標準將不斷收緊，傳統(tǒng)污水生物處理工藝的 處理效率亟待提高。1989年，YamamotoK等發(fā)表首篇浸沒式MBR的研宄以后，浸沒式MBR 與外置式MBR相比，因省略了循環(huán)泵而降低了能耗、占地緊湊等優(yōu)點，逐步在研宄和工程應 用中受到重視（YamamotoK，HiasaH，TalatM，etal.l989.Direct solid liquid separation using holllowfibe membranes in activated sludge aeration tanks)〇 1998 年， Hellinga C等利用氨氧化菌世代時間短于硝化菌，選擇合適的污泥停留時間（SRT)淘 汰硝化菌而保留氨氧化菌，從而在單個反應器中首先實現(xiàn)了的亞硝化-反亞硝化過程， 即氨氮被氧化成亞硝氮后直接被還原成氮氣（Hellinga C，Schellen AAJC，Mulder JW， van LoosdrechtMCM，Heijen，JJ，1998. The SHARON Process ：an innovative method for nitrogen removal from ammonium-rich wastewater. Water Sci.Technol. 37,135-142)〇 這在實際運行中，特別是對高氨氮、低碳氮比廢水的處理過程中，將大幅減少好氧段內氨氮 氧化成硝氮所需的供氧量以及兼氧段內硝氮還原成氮氣所需外部碳源，從而節(jié)約運行成 本，提高脫氮效率。研宄表明，該工藝相對傳統(tǒng)的全程硝化-反硝化最多可節(jié)省25%的曝氣 量，40%的外部碳源，并減少40%的生物增量。這引起世界各國學者的持續(xù)關注，后續(xù)的研 宄工作旨在拓寬亞硝化一反亞硝化的應用范圍或降低其對運行條件的要求，尋求在傳統(tǒng)生 物處理設施中快速實現(xiàn)短程脫氮的控制策略，以及傳統(tǒng)生物處理工藝與MBR的優(yōu)化結合。 彭永臻等通過對短程脫氮積累的長期研宄，發(fā)明了快速實現(xiàn)SBR短程深度脫氮的方法，并 搭建了缺氧/好氧SBR+厭氧氨氧化+好氧SBR工藝處理低C/N生活污水深度脫氮的裝置； 黃霞等發(fā)明了兩級A/0 MBR脫氮除磷裝置，處理生活污水達到回用標準。此外，自動控制系 統(tǒng)也逐步應用于污水處理工藝以方便管理，節(jié)省人力。G. Andreottola等在采用在線控制小 試SBR裝置處理工業(yè)廢水，氨氮去除率穩(wěn)定達到99% ;秦德韜等以0RP、pH等作為參數(shù)建立 實施控制SBR系統(tǒng)，優(yōu)化曝氣時間實現(xiàn)SBR處理畜禽養(yǎng)殖廢水短程脫氮。
[0003] 然而對于處理高氨氮、低C/N廢水，上述研宄中各種組合工藝雖然可取得良好的 脫氮效果，但仍存在COD去除不達標、工藝流程復雜或者較高的污泥濃度（10000mg/L以上） 造成了出水沉淀時間較長，出水水質不穩(wěn)定等諸多問題。因此，開發(fā)出一種利用A/0工藝和 膜分離技術處理高氨氮廢水的裝置及方法迫在眉睫。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的一個目的是提供一種處理高氨氮廢水的裝置及方法，該方法將傳統(tǒng)A/0 工藝與平板膜分離技術進行優(yōu)化組合，并且建立實時控制系統(tǒng)，用于處理高氨氮、高C0D、低 碳氮比廢水。膜分離技術的引入使得傳統(tǒng)A/0工藝能夠在較高污泥濃度的條件下，實現(xiàn)高 效的泥水分離，獲得穩(wěn)定的出水水質，同時，該發(fā)明采用pH、DO(溶解氧）及ORP(氧化還原 電位）電極對反應器進行連續(xù)監(jiān)測建立自控系統(tǒng)，并通過序批式進水，連續(xù)出水的控制策 略，實現(xiàn)了A/0MBR反應器與實時控制系統(tǒng)的優(yōu)化結合，簡化系統(tǒng)運行控制策略，提高反應 器處理效率。
[0005] 本發(fā)明提供的一種處理高氨氮廢水的裝置，它包括進水系統(tǒng)、反應系統(tǒng)、曝氣系 統(tǒng)、碳源投加系統(tǒng)和出水系統(tǒng)；
[0006] 所述反應系統(tǒng)包括一反應器，所述反應器為一容器，被分隔成三部分，依次為缺氧 池、好氧池和膜分離池，所述缺氧池的上方設有攪拌器，所述缺氧池與所述好氧池之間設有 溢流堰，所述好氧池的底部與所述膜分離池的底部連通，所述膜分離池內設有膜組件和液 位計，所述好氧池和所述膜分離池的底部設有回流管，通過回流泵將廢水回流至所述缺氧 池內；
[0007] 所述進水系統(tǒng)包括一原水箱，所述原水箱內的廢水通過進水泵被輸送至所述缺氧 池內；
[0008] 所述曝氣系統(tǒng)包括空壓機、氣體流量計和曝氣器，所述曝氣器置于所述好氧池 中；
[0009] 所述碳源投加系統(tǒng)包括一碳源儲箱，所述碳源儲箱中的碳源通過碳源投加泵被輸 送至所述缺氧池內；
[0010] 所述出水系統(tǒng)包括一產水箱，所述膜組件的出水口通過出水泵與所述產水箱連 接。
[0011] 本發(fā)明裝置在運行過程中，首先，將活性污泥接種至所述缺氧池和所述好氧池中； 待處理的高氨氮廢水儲存于所述原水箱中，在所述進水泵的作用下，所述高氨氮廢水被輸 送至所述缺氧池內，通過溢流堰流至所述好氧池內；在所述缺氧池內，在碳源的作用下，廢 水中的硝態(tài)氮被還原為亞硝態(tài)氮，亞硝態(tài)氮被還原為氮氣（反硝化過程）；同時，開啟所述 曝氣系統(tǒng)，在所述好氧池內，所述高氨氮廢水中的氨態(tài)氮和有機物被氧化，所述氨態(tài)氮被氧 化為亞硝態(tài)氮，亞硝態(tài)氮被氧化為硝態(tài)氮，關閉所述曝氣系統(tǒng)（硝化過程）；
[0012] 上述兼氧和好氧過程結束之后，由于好氧池和所述膜分離池底部是連通的，一部 分廢水經過膜分離系統(tǒng)后，被進一步凈化，通過所述出水泵被排至所述產水箱內，所述膜分 離池中的膜組件不僅可以截留所述反應器中的微生物，使反應器中的活性污泥濃度大大增 加，使降解污水的生化反應進行得更迅速更徹底；另一方面，由于膜的高過濾精度，保證了 出水的清澈透明，另一部分廢水通過所述回流管在所述回流泵的作用下回流至所述缺氧池 內，由于所述缺氧池處于充滿狀態(tài)，等量的經反硝化的廢水流至所述好氧池內進行硝化，繼 續(xù)分成兩部分進行循環(huán)處理。
[0013] 上述裝置中，所述裝置還包括一實時控制系統(tǒng)，所述實施控制系統(tǒng)包括探頭、集成 電路箱和數(shù)字觸控板；所述探頭包括PH探頭、ORP探頭和溶解氧DO探頭，均與所述集成電 路箱連接，所述集成電路箱與所述數(shù)字觸控板連接；所述ORP探頭探頭置于所述缺氧池內， 所述PH探頭和溶解氧探頭置于所述好氧池內；
[0014] 通過所述集成電路箱和所述數(shù)字觸控板，記錄和計算所述pH探頭、所述ORP探頭 和所述溶解氧DO探頭的實時監(jiān)測數(shù)據，從而根據設定的程序控制進出水泵、碳源投加泵、 曝氣系統(tǒng)及攪拌器的啟停，實時控制各反應單元的交替進行。
[0015] 上述裝置中，在所述缺氧池的底端設有一回流液進水口，所述混合液通過所述回 流液進水口回流至所述缺氧池內，通過此設置可以使所述缺氧池內經反硝化的廢水溢流至 所述好氧池內，與待處理的廢水混合，進一步發(fā)生硝化，以除去廢水中的氨態(tài)氮和有機物；
[0016] 所述膜組件置于所述膜分離池的側壁處，以避免阻礙所述反應器上方的攪拌器的 運行，避免所述反應器及所述攪拌器的損壞；所述膜組件為板框式膜組件，所述板框式膜組 件包括1~2個膜單元，每個所述膜單元由兩片膜組成；所述膜的材質為聚偏氟乙烯，孔徑 < 0.1 ym ;每個所述膜元件的有效面積為0. 5m2;所述膜組件的內部還設有曝氣器，依次與 另一空壓機和另一氣體流量計連接，為所述膜曝氣，降低所述膜的污染，延長所述膜的使用 壽命。
[0017] 上述裝置中，所述曝氣系統(tǒng)中，所述曝氣器具體可置于所述好氧池的底部，以充分 曝氣。
[0018] 本發(fā)明進一步提供了一種利用上述裝置處理高氨氮廢水的方法，包括如下步驟：
[0019] 接種活性污泥至所述缺氧池和所述好氧池內，整個所述缺氧池充滿所述活性污 泥，開啟所述攪拌器，重復下述步驟（1)-步驟（3):
[0020] (1)進水階段：開啟所述進水泵，采用序批式進水，按照設計處理量，待處理的所 述高氨氮廢水被輸入所述缺氧池內，經過所述溢流堰流至所述好氧池內；
[0021] (2)兼氧階段和好氧階段：在所述缺氧池內，在碳源的作用下，廢水中的硝態(tài)氮被 還原為亞硝態(tài)氮，亞硝態(tài)氮被還原為氮氣；開啟所述曝氣系統(tǒng)，在所述好氧池內，所述高氨 氮廢水中的氨態(tài)氮和有機物被氧化，所述氨態(tài)氮被氧化為亞硝態(tài)氮，亞硝態(tài)氮被氧化為硝 態(tài)氮，關閉所述曝氣系統(tǒng)；
[0022] (3)排水和回流階段：在所述膜分離池內，設計處理量的經硝化的所述廢水經過 所述膜組件中的膜的過濾后被排出；在所述缺氧池和所述膜分離池內，小于3倍設計處理 量的廢水回流至所述缺氧池內；在所述缺氧池內，等量的經反硝化的廢水通過所述溢流堰 流至所述好氧池內。
[0023] 上述方法中，所述實時控制系統(tǒng)全程開啟，監(jiān)測所述高氨氮廢水中的氧化還原電 極電位、pH值和溶解氧的大?。?br>[0024] 所述膜組件中的曝氣器全程開啟，曝氣流量可為5~15L/min，具體可為10~ 15L/min、10L/min 或 15L/min〇
[0025] 上述方法中，所述接種的活性污泥的濃度可為5000mg/L~5500mg/L，具體可為 5500mg