申请日2013.08.28
公开(公告)日2015.07.08
IPC分类号C02F9/14; C02F1/44; C02F1/56
摘要
本发明提供了一种污水脱氮除磷深度处理方法，所述方法主要包括预处理、藻类膜生物反应器处理、斜板沉淀池处理和膜滤处理。污水首先进行预处理，然后进入藻类膜生物反应器，对污水进行高效脱氮除磷，随后进入斜板沉淀池，使悬浮物得到沉淀，以防对后续的膜滤造成堵塞，最后污水通过膜组件过滤，滤液储备在透过液水池中以便进行再利用。该方法集生物法、物理法和化学法于一体，具有高效脱氮除磷和去除污水中污染物质，并且整个方法结构简单，管理维护方便，运行成本低廉，无臭气和二次污染的产生，出水水质可以达到国家一级A标准，可以进行回用，提高水资源利用效率。
权利要求书
1.一种污水脱氮除磷深度处理方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)污水的预处理：污水首先在预处理池中沉淀去除大颗粒悬浮物和细小无机物;
(2)藻类膜生物反应处理：经过预处理后的污水进入藻类膜生物反应器，通过藻类的光合作用，把污水中的氮、磷转化为藻类的机体或以沉淀的形式排出;
所述的藻类膜生物反应器是分成3～8段，串联使用，池中放有载体，接种水藻，使载体上形成藻类生物膜;所述的藻类膜生物反应处理的光强度为不少于2200lux;
所述的藻类膜生物反应处理采用的藻种为蛋白核小球藻、水华鱼腥藻、鞘藻、斜生栅藻、阿氏颤藻和水网藻中的任一种或它们的组合物;
(3)斜板沉淀处理：经过藻类生物反应处理过的污水进入斜板沉淀池，去除悬浮物;
(4)膜过滤处理：从斜板沉淀池出来的水经过膜组件的过滤，从膜组件出来的水质达到国家一级A标准;
所述的污水的预处理和斜板沉淀处理工序加入1～5ppm的絮凝剂，静置絮凝沉淀2～4h;所述的絮凝剂为聚丙烯酰胺，分子量为600万～1200万;
所述的膜组件采用滤膜孔径为8～10μm的管式聚偏氟乙烯滤膜组件，或滤膜孔径为8～10μm管式聚酰胺滤膜组件，或滤膜孔径为20～25μm的管式二氧化硅微滤膜组件;这些膜组件能够截留溶液中的砂砾、淤泥和黏土颗粒，也能够截留贾第虫、隐孢子虫、藻类和一些细菌。
说明书
一种污水脱氮除磷深度处理方法
技术领域
本发明涉及污水处理领域，是一种利用藻类生物膜进行污水脱氮除磷深度处理方法。
背景技术
随着人口增长和经济发展，人类对水的需求量不断增多，同时科技的进步又使得其活动区域不断延伸，导致环境污染的广度、深度逐步加大，尤其湖泊水体的富营养化现象已成为一个全球性的环境问题，而氮磷等元素的过度排入水体是造成水体富营养化的关键因素。因此，寻求一种新型高效的脱氮除磷方法是我国水环境保护与治理中面临的重要问题。目前，生物脱氮除磷常规方法主要有SBR、A2/O、氧化沟等。但这些脱氮除磷方法由于碳源、泥龄、硝酸盐等问题，使得其对N和P同时去除效果不佳、处理效果不稳定，难以满足水质排放标准，净化后的水体仍含有大量营养元素，也可造成水体富营养化。藻类是湖泊中常见生物，其具有特殊的代谢方式，自1957年Oswald等提出可以利用微型藻类作为生物系统代替活性污泥进行污水处理以来，藻类生物脱氮除磷技术受到人们越来越多的重视，其利用方式主要包括悬浮藻类系统、固定化藻类系统和藻类生物膜系统，悬浮藻类系统具有藻水难于分离的缺点，固定化藻类系统运行成本高而难于推广，因此，众多学者对藻类生物膜脱氮除磷进行了研究。Karen Loveland等研发的ATS工艺利用固着有蓝藻、丝状藻类以及细菌等的藻类膜达到净化污水的目的;Jing Shi和Michael Melkonian等人利用小球藻和栅藻形成双层藻类生物膜系统进行污水处理实验研究;N.C. Boelee等利用藻类膜技术作为市政污水的后处理工艺，并对处理效果进行了研究。国内学者对藻类膜技术研究相对较少，马沛明等在实验室条件下研究了以巨颤藻占优势的藻类生物膜对污水处理效果进行了研究，其结果均表明藻类膜具有良好的脱氮除磷效果。因此，本发明以自然水体中常见藻种，结合斜板沉淀和膜过滤方法，为污水脱氮除磷提供技术支持。
发明内容
本发明的目的是公开一种成本低廉、适用性广、出水水质好且能达到高效脱氮除磷目的的污水深度处理方法。
技术方案：本发明的污水脱氮除磷深度处理方法主要包括以下方法步骤：
(1)污水的预处理：污水首先在预处理池里进行预处理，沉淀去除大颗粒悬浮物和细小无机物，目的主要是均衡水量和水质，并去除水中大颗粒漂浮物和沉砂，以减少后续方法的负荷并降低对后续设备的不良影响。
(2)藻类膜生物反应处理：经过预处理后的污水进入藻类膜生物反应器，通过藻类的光合作用，把污水中的氮、磷转化为藻类的机体或以沉淀的形式排出;利用其进行污水处理可有效去除污水中的N、P营养物质，有效的避免了二次污染。这是一种低成本高效脱氮除磷的污水处理技术。
(3)斜板沉淀处理：经过藻类膜生物反应处理过的污水进入斜板沉淀池，进入斜板沉淀池的水流为上流式，上流式水流在斜板中由于“浅池作用”，悬浮物被沉积下来，通过池底的污泥收集系统统一排走。
(4)膜过滤处理：从斜板沉淀池出来的水经过膜组件的过滤，从膜组件出来的水质达到国家一级A标准，可直接排入江河，也可以进行回用。
本发明所述的污水的预处理和斜板沉淀处理工序加入1～5ppm的絮凝剂，静置絮凝沉淀2～4h;所述的絮凝剂为聚丙烯酸钠，分子量为600万～1200万。
聚丙烯酰胺是水溶性高分子聚合物，具有优良的絮凝性，因此，污水的预处理和斜板沉淀处理工序加入1～5ppm的絮凝剂，加快悬浮物的絮凝沉淀，加入絮凝剂后需要静置2～4h，使悬浮物和细小颗粒成分絮凝沉淀。聚丙烯酰胺的分子量越高，其絮凝性越好，同样的絮凝效果，聚丙烯酰胺的分子量越大，用量越少，但随着分子量的增加，其溶解于水就越慢，使用就不方便，因此选择600～1200万的分子量。
本发明所述的藻类膜生物反应处理采用的藻种为蛋白核小球藻、水华鱼腥藻、鞘藻、斜生栅藻、阿氏颤藻和水网藻中的任一种或它们的组合物;所述的藻类生物反应器是分成3～8段，串联相连通，池中放有塑料弹性载体，并接种上述水藻，使载体上形成藻类生物膜。
本发明的污水脱氮除磷深度处理过程是连续进行的，为了使没有太阳光照下或阴雨天仍然能够稳定运行，可使用人照光源，污水脱氮除磷深度处理过程需要的光强度不小于2200lux，可使出水水质达标。
本发明所述的膜过滤处理采用的是有机或无机管式微滤膜。
蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)：属于绿藻门，色球藻目，小球藻属，含有蛋白核。常见的小球藻细胞呈椭圆型，直径为3—5μm左右，繁殖快，营养价值和经济价值高，可用于制作各类天然保健品，是富营养化水体的主要藻种之一。
水华鱼腥藻(Anabaena flos-aquae)：属于蓝藻门，蓝藻目，念珠藻科的一属，鱼腥藻种的一种，形状呈细丝状，会散发出独特的“鱼腥味”。整条藻丝有直形、弯曲以及无规则曲线等形式，可以单独存在，或缠绕成群体，具有良好的侵附能力，是我国富营养化水体的主要藻种之一。
鞘藻(Oedogonium sp.)：属于绿藻门，鞘藻目，可细分为枝鞘藻属、鞘藻属和毛鞘藻属，藻体呈丝状分枝或不分枝，可悬浮于水面或侵附在其他物体表面，主要分布在温带和亚热带地区，是我国湖泊、水库富营养化的优势藻种之一。
水网藻(Hydrodictyon reticulatum)：属于绿藻门，所具有的囊状网是由圆柱形或宽卵形的细胞彼此以两端连接而组成，网眼多为五边形或六边形。幼小时具有一个蛋白核，一个细胞核，色素体为片状;长大后具有多个蛋白核，多个细胞核，色素体为网状。细胞呈圆柱形，鲜黄绿色，宽可达200μm，长可达1cm。广泛分布于富含有机物的静止的浅水里，如湖湾、池塘、沟渠、小水洼等，易对鱼苗造成危害。
斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)：属于绿藻门，由2、4或8个细胞组成，各细胞排列在一条直线上，或略作交互排列。细胞为纺锤形，两端尖细，两侧细胞的游离面有时凹入，有时隆起，细胞壁平滑。一般地，细胞宽3～9μm，长10～21μm。为极为常见的浮游种类，细胞内含蛋白质为42%左右，容易大量培养，可作家畜饲料的补充来源。
阿氏颤藻(Oscillatoria agardhii)：属于蓝藻门，颤藻属，植物体单生或多条，丝体直走或弯曲，末端常较细，常聚集呈束状或皮状，多漂浮于水体表面。细胞呈方形，宽4～6μm，长2.5～4μm，细胞横壁两侧具颗粒，内含物具伪空泡，末端细胞有时为帽状体。常见于淡水水体，如井边、潮湿土表、岩石表面、稻田、沟渠、池塘、湖泊、沼泽、溪河以及海边等。
本发明在藻类膜生物反应器中种植上述六种水藻中的任一种或多种组合物，使聚氯乙烯弹性载体上形成藻类生物膜，通过藻类膜的光合作用，吸收污水中的氮、磷等营养元素，转化为藻体自身的组织，当藻类膜长到一定程度，随载体一起取出，避免了悬浮藻类难以收集的困难，之后重新进行挂膜。
所述的藻类膜生物反应器分成3～8段，段与段之间相连通，污水从第一段流过第二段，再流过第三段……，以这样的方式，从最后一段出来的水进入斜板沉淀池。因此第一段中的水藻得到的营养物质最多，生长得也比较快，第二段次之，这样经过多段水藻的作用，污水中的氮、磷元素完全或基本耗尽。每段水藻得到的营养物质的量是不同的，它们的生长情况肯定不相同，根据它们生长情况的差异，及时补充，可以实现污水的连续化生物处理。
微滤膜是孔径在0.1～75μm的膜材料，能够截留溶液中的砂砾、淤泥、黏土等颗粒和贾第虫、隐抱子虫、藻类和一些细菌等。微滤膜广泛应用于污水的过滤处理。常用的有机微滤膜有混合纤维酯微孔滤膜、硝酸纤维素滤膜、聚偏氟乙烯滤膜、醋酸纤维素滤膜、再生纤维素滤膜、聚酰胺滤膜、聚四氟乙烯滤膜以及聚氯乙烯滤膜等;无机微滤膜有陶瓷微滤膜、氧化铝微滤膜、玻璃微滤膜、二氧化硅微滤膜和金属微滤膜等。管式微滤膜处理效率高，本发明采用管式微滤膜。
本发明产生的积极效果：
1.结构简单，易于维护管理。本发明主要是以藻类膜生物反应器作为主体结构，利用藻类形成藻类生物膜，达到脱氮除磷的目的，其出水进入斜板沉淀池，使脱落的藻类膜得到沉淀，防止阻塞膜组件，延长膜组件的使用寿命，减少了膜组件污染。
2.不会造成二次污染，运行成本低廉。本发明只需在藻类膜形成阶段提供基本的营养物质，在处理阶段不需要提供额外的化学药品，同时藻类可以选取常见的具有高效脱氮除磷的藻种即可，对环境要求少，只需能够满足藻类的一般生长，降低了脱氮除磷的成本，同时不会对环境产生化学药品等二次污染，维护方便。
3.适应性广，出水水质高，可进行回用。本发明主要是利用藻类具有特殊的代谢方式，它可利用光能和无机物合成自身的原生质，利用其进行污水处理可有效去除污水中的N、P营养物质，达到脱氮除磷的目的，适用于所有对藻类无毒害作用的污水，适用性广;另外，本发明的出水为膜透过液，出水水质高，可进行回用。