申请日2015.02.10
公开(公告)日2015.05.27
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种生物铁法与厌氧MBR法相结合的污水处理装置及方法，方法包括步骤一：生物铁污泥的驯化;步骤二：由进水池(1)经进水泵(2)将污水泵入厌氧膜生物反应器(3)并与驯化好的生物铁污泥混合;步骤三：定期检测厌氧膜生物反应器(3)中的铁含量;步骤四：微滤膜组件(6)的出水口通过抽吸泵(4)将净化后的水泵入出水池(5)。本发明提供的一种生物铁法与厌氧MBR法相结合的污水处理装置及方法，膜组件不易污染，出水质量好，处理净化污水时间短，生物铁污泥使用寿命长，处理污水成本低，适合广泛推广应用。
权利要求书
1.一种生物铁法与厌氧MBR法相结合的污水处理装置，其特征在于：包括：进水池(1)的出水口与进水泵(2)的进水口相连，所述进水泵(2)的出水口与厌氧膜生物反应器(3)的进水口相连，所述厌氧膜生物反应器(3)的顶端还分别与生物铁添加装置的进水口、气体收集装置(19)、气体流量计(7)的进气口、温度传感器(16)、氧化还原电位传感器(17)、pH传感器(18)和液位控制器(15)相连，所述厌氧膜生物反应器(3)的出水口与抽吸泵(4)的进水口相连，所述抽吸泵(4)的出水口与出水池(5)的进水口相连;所述生物铁添加装置包括生物铁絮凝剂溶解池(10)，所述生物铁絮凝剂溶解池(10)通过动力闸阀(11)与生物铁絮凝剂投加池(12)相连，所述生物铁絮凝剂投加池(12)的出水口与投加泵(13)的进水口相连，所述投加泵(13)的出水口与所述厌氧膜生物反应器(3)的进水口相连;所述厌氧膜生物反应器(3)内设置有微滤膜组件(6)，所述气体流量计(7)的出气口与真空隔膜泵(8)的进气口相连，所述真空隔膜泵(8)的出气口与膜面冲刷装置(9)的进气口相连，所述膜面冲刷装置(9)的出气口正对所述微滤膜组件(6)的下方，所述膜面冲刷装置(9)嵌入所述厌氧膜生物反应器(3)的底端;所述进水池(1)和生物铁絮凝剂溶解池(10)内均设置有机械搅拌装置(14)。
2.一种生物铁法与厌氧MBR法相结合的污水处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：生物铁污泥的驯化;
步骤二：由进水池(1)经进水泵(2)将污水泵入厌氧膜生物反应器(3)并与驯化好的生物铁污泥混合，保证厌氧膜生物反应器(3)内温度为25℃~35℃、氧化还原电位小于-300mV、pH值为6.5~7.5;气体流量计(7)收集厌氧膜生物反应器(3)产生的部分气体，并通过真空隔膜泵(8)导入膜面冲刷装置(9)，膜面冲刷装置(9)的出气口正对微滤膜组件(6)的正下方，膜面冲刷装置(9)的出气对微滤膜组件(6)的膜面进行曝气冲刷，避免污染物附着在膜面上从而影响微滤膜组件(6)过滤污水效果;气体收集装置(4)用来收集厌氧膜生物反应器(3)产生的多余的二氧化碳和甲烷气体;
步骤三：定期检测厌氧膜生物反应器(3)中的铁含量，当铁流失时开启动力闸阀(11)、投加泵(13)和位于生物铁絮凝剂溶解池(10)内的机械搅拌装置(14)，将生物铁絮凝剂从生物铁絮凝剂溶解池(10)流入生物铁絮凝剂投加池(12)，再流入厌氧膜生物反应器(3);
步骤四：微滤膜组件(6)的出水口通过抽吸泵(4)将净化后的水泵入出水池(5)。
3.根据权利要求2所述的生物铁法与厌氧MBR法相结合的污水处理方法，其特征在于：步骤一中生物铁污泥的驯化方法包括厌氧污泥的培养和生物铁污泥的培养;厌氧污泥的培养方法为：取污水处理厂沉淀池的污泥，将其放入实验室的广口瓶中，在厌氧的条件下培养数周，待好氧污泥全部转化成厌氧污泥时，厌氧污泥的培养完成;生物铁污泥的培养方法为：取培养好的厌氧污泥，加入污水适量，驯化至少1周后，将配制好的生物铁絮凝剂加入厌氧污泥中再驯化至少2周后，，将厌氧污泥加入厌氧膜生物反应器(3)中，再连续驯化至少3周后，待厌氧膜生物反应器(3)的COD去除率及出水含铁量稳定后，生物铁污泥培养完成，厌氧膜生物反应器(3)可正式启动;污泥浓度在4~7 g/L。
4.根据权利要求3所述的生物铁法与厌氧MBR法相结合的污水处理方法，其特征在于：配制好的生物铁絮凝剂的铁含量为污泥质量的4~7%;当定期检测厌氧膜生物反应器(3)中的铁含量流失时，开启投加泵(13)向厌氧膜生物反应器(3)中添加浓度为污泥质量的4~7%的生物铁絮凝剂。
5.根据权利要求2所述的生物铁法与厌氧MBR法相结合的污水处理方法，其特征在于：厌氧膜生物反应器(3)中设置有液位控制器(15)，当厌氧膜生物反应器(3)中的液位高于设定液面时，进水泵(2)停止输水;当厌氧膜生物反应器(3)中的液位低于设定液面时，进水泵(2)持续输水，保证厌氧膜生物反应器(3)的进水出水的协调稳定。
6.根据权利要求2所述的生物铁法与厌氧MBR法相结合的污水处理方法，其特征在于：步骤二中的微滤膜组件(6)采用平板膜组或中空纤维膜组，微滤膜组件(6)的膜材料为聚偏氟乙烯、聚丙烯或聚醚砜，孔径为0.1~0.45μm。
7.根据权利要求2所述的生物铁法与厌氧MBR法相结合的污水处理方法，其特征在于：生物铁絮凝剂包括硫酸亚铁、氯化铁、聚合氯化铁或氢氧化铁。
8.根据权利要求2或4所述的生物铁法与厌氧MBR法相结合的污水处理方法，其特征在于：定期检测厌氧膜生物反应器(3)中的铁含量为每周检测一次。
9.根据权利要求2所述的生物铁法与厌氧MBR法相结合的污水处理方法，其特征在于：膜面曝气装置(9)的曝气冲刷速率为5~10L/m2·h。
10.根据权利要求2所述的生物铁法与厌氧MBR法相结合的污水处理方法，其特征在于：厌氧膜生物反应器(3)净水的时间为每次5~8 h;生物铁污泥在厌氧膜生物反应器(3)的使用时间大于100d。
说明书
生物铁法与厌氧MBR法相结合的污水处理装置及方法
技术领域
本发明涉及一种生物铁法与厌氧MBR法相结合的污水处理装置及方法，属于污水处理技术领域。
背景技术
膜生物反应器(MBR)工艺作为一种新型的污水处理工艺，被广泛地进行研究。其中一体式的厌氧膜生物反应器(AnMBR)工艺由于其处理污水出水水质良好、污泥浓度高、装置结构紧凑、管理操作方便、污泥停留时间延长(即生物铁污泥使用时间长)、剩余污泥产量少等优点，越来越受到人们的关注。但是目前AnMBR工艺和其他所有MBR工艺正面临着一个共同的问题：膜污染，膜污染问题仍是影响该技术推广应用的关键所在。目前人们尝试过一些方法，投加铝盐或沸石粉末、投加活性炭粉末、加装射流曝气装置、反冲洗、改变运行条件等来减轻膜生物反应器中膜污染的问题，可是并未得到很好的解决。
一个新的名词“生物铁法”，也逐渐为人们所采纳。生物铁法技术原理基于： 利用铁的物理、化学性质以及铁与生物的共同效应，使微生物絮体和铁系絮凝剂协同凝聚，形成了絮体粗大、结构紧密的团状活性污泥，具有良好的吸附絮凝作用，可以进一步提高处理效率;从生物角度来看，在生物氧化中通过Fe3+ 、Fe2+氧化还原反应进行电子传递作用对生物氧化和生物絮凝作用起了很大的促进作用。由此可见，生物铁与活性污泥结合形成的生物铁活性污泥具有很好的吸附絮凝作用和强化生物作用。
将生物铁法与AnMBR工艺有效地结合起来是一种突破性的尝试，生物铁法的吸附絮凝作用能增强膜的过滤性能，在一定程度上减轻了膜污染，同时由于生物铁污泥的强化生物作用也使得整个处理系统的处理效果大大提高。因此，将生物铁法与AnMBR工艺相结合的处理方法具有很好的应用前景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种生物铁法与AnMBR法相结合的污水处理装置，该装置结构紧凑、管理操作方便，出水质量好，膜组件不易污染;进一步地提供一种生物铁法与AnMBR法相结合的污水处理方法，该方法过滤污水效果好，膜组件不易污染，过滤污水速度快;更进一步地，提供一种生物铁污泥的驯化方法，经此法驯化的生物铁污泥吸附絮凝作用强，使用时间长，成本低，出水质量好;更进一步地，提供一种厌氧膜生物反应器液位可控的生物铁法与厌氧MBR法相结合的污水处理方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种生物铁法与厌氧MBR法相结合的污水处理装置，其特征在于：包括：进水池的出水口与进水泵的进水口相连，所述进水泵的出水口与厌氧膜生物反应器的进水口相连，所述厌氧膜生物反应器的顶端还分别与生物铁添加装置的进水口、气体收集装置、气体流量计的进气口、温度传感器、氧化还原电位传感器、pH传感器和液位控制器相连，所述厌氧膜生物反应器的出水口与抽吸泵的进水口相连，所述抽吸泵的出水口与出水池的进水口相连;所述生物铁添加装置包括生物铁絮凝剂溶解池，所述生物铁絮凝剂溶解池通过动力闸阀与生物铁絮凝剂投加池相连，所述生物铁絮凝剂投加池的出水口与投加泵的进水口相连，所述投加泵的出水口与所述厌氧膜生物反应器的进水口相连;所述厌氧膜生物反应器内设置有微滤膜组件，所述气体流量计的出气口与真空隔膜泵的进气口相连，所述真空隔膜泵的出气口与膜面冲刷装置的进气口相连，所述膜面冲刷装置的出气口正对所述微滤膜组件的下方，所述膜面冲刷装置嵌入所述厌氧膜生物反应器的底端;所述进水池和生物铁絮凝剂溶解池内均设置有机械搅拌装置。
进水池和厌氧膜生物反应器通过进水泵以短管相连;厌氧膜生物反应器通过抽吸泵出水与出水池以短管相连。厌氧膜生物反应器上端通过短管与气体收集装置相连，厌氧膜生物反应器上端通过气体流量计以短管与真空隔膜泵相连，真空隔膜泵连接的膜面冲刷装置嵌入厌氧膜生物反应器底端，对膜组件进行曝气冲刷，这样形成了一个简单的气体循环系统;生物铁絮凝剂投加池通过动力闸阀以短管相连，经投加泵向厌氧膜生物反应器中投加生物铁絮凝剂。
一种生物铁法与厌氧MBR法相结合的污水处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：生物铁污泥的驯化;
步骤二：由进水池经进水泵将污水泵入厌氧膜生物反应器并与驯化好的生物铁污泥混合，保证厌氧膜生物反应器内温度为25℃~35℃、氧化还原电位小于-300mV、pH值为6.5~7.5;气体流量计收集厌氧膜生物反应器产生的部分气体，并通过真空隔膜泵导入膜面冲刷装置，膜面冲刷装置的出气口正对微滤膜组件的正下方，膜面冲刷装置的出气对微滤膜组件的膜面进行曝气冲刷，避免污染物附着在膜面上从而影响微滤膜组件过滤污水效果;气体收集装置用来收集厌氧膜生物反应器产生的多余的二氧化碳和甲烷气体;
步骤三：定期检测厌氧膜生物反应器中的铁含量，当铁流失时开启动力闸阀、投加泵和位于生物铁絮凝剂溶解池内的机械搅拌装置，将生物铁絮凝剂从生物铁絮凝剂溶解池流入生物铁絮凝剂投加池，再流入厌氧膜生物反应器;
步骤四：微滤膜组件的出水口通过抽吸泵将净化后的水泵入出水池。
步骤一中生物铁污泥的驯化方法包括厌氧污泥的培养和生物铁污泥的培养;厌氧污泥的培养方法为：取污水处理厂沉淀池的污泥，将其放入实验室的广口瓶中，在厌氧的条件下培养数周，待好氧污泥全部转化成厌氧污泥时，厌氧污泥的培养完成;生物铁污泥的培养方法为：取培养好的厌氧污泥，加入污水适量，驯化至少1周后，将配制好的生物铁絮凝剂加入厌氧污泥中再驯化至少2周后，将厌氧污泥加入厌氧膜生物反应器中，再连续驯化至少3周后，待厌氧膜生物反应器的COD去除率及出水含铁量稳定后，生物铁污泥培养完成，厌氧膜生物反应器可正式启动;污泥浓度在4~7 g/L。
上述所说的污水适量是根据污泥浓度调节的进水量，这里取2-4L。
本发明中的污泥质量为污泥的湿重。
配制好的生物铁絮凝剂的铁含量为污泥质量的4~7%;当定期检测厌氧膜生物反应器中的铁含量流失时，开启投加泵向厌氧膜生物反应器中添加浓度为污泥质量的4~7%的生物铁絮凝剂。
厌氧膜生物反应器中设置有液位控制器，当厌氧膜生物反应器中的液位高于设定液面时，进水泵停止输水;当厌氧膜生物反应器中的液位低于设定液面时，进水泵持续输水，保证厌氧膜生物反应器的进水出水的协调稳定。
步骤二中的微滤膜组件采用平板膜组或中空纤维膜组，微滤膜组件的膜材料为聚偏氟乙烯、聚丙烯或聚醚砜，孔径为0.1~0.45μm。
生物铁絮凝剂包括硫酸亚铁、氯化铁、聚合氯化铁或氢氧化铁。
定期检测厌氧膜生物反应器中的铁含量为每周检测一次。
膜面曝气装置的曝气冲刷速率为5~10L/m2·h。
厌氧膜生物反应器净水的时间为每次5~8 h;生物铁污泥在厌氧膜生物反应器的使用时间大于100d。
本发明的整个工艺流程：
污水进入到进水池，通过进水泵向厌氧膜生物反应器中输水，厌氧膜生物反应器中设有了一个液位控制器，当厌氧膜生物反应器中的液位高于某个界面的时候，进水泵就会停止输水;当厌氧膜生物反应器中的液位低于于某个界面的时候，进水泵就会继续输水，这样可以保证进水出水的协调稳定。随之污水进入到厌氧膜生物反应器中与驯化好的生物铁污泥混合，由于生物铁絮凝剂的吸附絮凝作用使得污泥的颗粒变大，表面积增大，吸附分解更多的有机物，同时生物铁的强化生物作用将污水中的一些难降解物质进一步处理，然后在抽吸泵的负压条件下，混合液通过微孔滤膜，大颗粒的物质被阻挡在膜的外侧，部分小颗粒物质透过滤膜随着水流通过抽吸泵进行出水。
其中，生物铁絮凝剂首先在生物铁絮凝剂溶解池中溶解，然后再经过生物铁絮凝剂投加池通过投加泵向厌氧膜生物反应器中的厌氧污泥中缓慢投加，使得厌氧膜生物反应器中铁的含量为污泥质量的4%~7%，进而驯化成生物铁污泥。本发明会存在“铁流失”，所以需要定期检测厌氧膜生物反应器中的铁含量。可定为每周检测一次，按照铁的含量为污泥质量的4%~7%的比例，向厌氧膜生物反应器中补充生物铁絮凝体。
本发明的生物铁污泥为结构紧密，性能良好的生物铁-厌氧污泥。
本发明的污水可为我们日常排放的生活污水。
本发明解决了膜生物反应器所共同面临的一个难题：膜污染严重。并且由于生物铁的吸附絮凝作用，使得厌氧污泥的过滤性能更加良好，膜对厌氧污泥的截留作用更加完善，整个系统的抗冲击负荷能力得到增强。本发明采用膜分离技术，将主要处理工艺集成后发明的一体化处理系统，加上生物铁法的强化絮凝作用和生物化学处理效果，形成了一套更为高效的污水处理系统，一定程度上减缓了膜污染，提升系统抗冲击负荷能力，进一步提高了出水效果，出水水质也变得更为稳定。
本发明提供的一种生物铁法与厌氧MBR法相结合的污水处理装置及方法，装置的设置，实现了将生物铁法与厌氧膜生物反应器法相结合来净水，该装置结构紧凑、管理操作方便，出水质量好，膜组件不易污染;本发明将生物铁法与厌氧膜生物反应器法结合后，生物铁絮凝剂的吸附絮凝作用使得厌氧污泥的颗粒变大，表面积增大，吸附分解更多的有机物，同时生物铁絮凝剂还具有强化生物作用，将污水中的一些难降解物质进一步处理絮凝在厌氧污泥上，在生物铁絮凝剂的两种上述作用下，将污水中的小颗粒，难降解的污染物均吸附在厌氧污泥上，使得厌氧污泥的团块变大，过滤性能更加良好，膜对厌氧污泥的截留作用更加完善，使膜组件的抗冲击负荷能力得到增强且不易污染(因为小颗粒和难降解的污染物已吸附在膜组件的膜面上，污染膜组件，膜组件处理能力降低，且难以再生膜组件);本发明生物铁污泥的驯化方法简单，驯化后的生物铁污泥使用寿命长，出水质量好，处理净化污水时间短，成本低;液位控制器的设置，保证厌氧膜生物反应器的进水出水的协调稳定。本发明提供的一种生物铁法与厌氧MBR法相结合的污水处理装置及方法，膜组件不易污染，出水质量好，处理净化污水时间短，生物铁污泥使用寿命长，处理污水成本低，适合广泛推广应用。