申请日2012.09.24
公开(公告)日2014.03.26
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种利用颗粒污泥与动态膜结合处理废水的方法：采用动态膜生物反应系统进行，通过动态膜将污泥截留在动态膜生物反应器内高效降解污染物，同时在反应器内投加高分子有机物帮助反应器内的污泥颗粒化;透过动态膜的污泥经沉淀池沉淀后回流到反应器内，以维持反应器内稳定的颗粒污泥性能;本发明动态膜生物处理反应系统的结构简单，易操作管理，利用本发明处理废水的方法可以获得10g/L以上的污泥浓度，处理负荷高，克服颗粒污泥和动态膜单独技术的缺陷，污泥不流失，并连续运行，能够实现去除有机物和脱氮功能。
权利要求书
1.一种利用颗粒污泥与动态膜结合处理废水的方法，所述方法采用动态 膜生物反应系统进行，所述动态膜生物反应系统由动态膜生物反应器和沉淀 池串联构成，所述动态膜生物反应器两端分别设有进水口和出水口，所述动 态膜生物反应器底部设有微孔曝气器和污泥回流入口，所述微孔曝气器通过 管路与鼓风机连通，所述进水口通过进水泵与废水池连通，所述出水口处设 有出水管，所述出水管靠近动态膜生物反应器一端设有动态膜，所述动态膜 通过法兰固定于出水管壁上，所述出水管另一端与沉淀池连通，所述沉淀池 顶部设有排水口、底部最低处设有污泥回流出口，所述污泥回流出口与污泥 回流入口通过污泥回流泵连通;废水处理方法为：启动进水泵，将废水池中 的废水泵入动态膜生物反应器内至废水量为反应器有效容积的1/2时停止进 水，所述废水COD值为600～5000mg/L、氨氮浓度为30～1000mg/L、pH 7.5～11.0，将污泥浓度为3.5g/L污泥的絮体污泥接种至动态膜生物反应器，开 启鼓风机曝气，使污泥与废水混合液的溶解氧DO值不低于3mg/L;当反应 器内废水COD值低于200mg/L时，开启进水泵，控制废水流量为0.21L/h、 水力停留时间为2d;当沉淀池的排水口开始排水时，开启污泥回流泵并且控 制污泥回流泵运行时间为每隔2h运行10min，流量为0.5L/h;所述动态膜生 物反应器启动1～3天后投加一次高分子有机物a，然后每隔3～8天投加一次， 每次投加的高分子有机物a与接种的絮体污泥质量比为0.01～0.05:1;每天监 测排水口出水的COD值，调节进水流量和水力停留时间，使出水COD值小 于100mg/L、氨氮浓度小于15mg/L时，废水达标排放;所述高分子有机物a 为聚丙烯酰胺或壳聚糖。
2.如权利要求1所述利用颗粒污泥与动态膜结合处理废水的方法，其特 征在于所述动态膜为尼龙网，网孔孔径为40～200目。
3.如权利要求1所述利用颗粒污泥与动态膜结合处理废水的方法，其特 征在于所述沉淀池的上半部分为方形池，下半部分为倒锥形池。
4.如权利要求1所述利用颗粒污泥与动态膜结合处理废水的方法，其特 征在于所述絮体污泥接种至动态膜生物反应器前还包括：将絮体污泥与高分 子有机物b混合，100rpm搅拌2min后接种至动态膜生物反应器;所述高分 子有机物b与絮体污泥质量比为0.03:1;所述高分子有机物b为聚丙烯酰胺 或壳聚糖。
5.如权利要求1所述利用颗粒污泥与动态膜结合处理废水的方法，其特 征在于所述絮体污泥为活性污泥、厌氧污泥或剩余污泥中的一种或两种以上 的混合，所述剩余污泥为城市污水处理厂或工业废水处理厂排出来的多余生 物污泥。
6.如权利要求1所述利用颗粒污泥与动态膜结合处理废水的方法，其特 征在于所述动态膜生物反应器启动2天后投加一次高分子有机物a，然后每 隔3天投加一次，每次投加的高分子有机物a与接种的絮体污泥质量比为 0.01～0.05:1，所述高分子有机物a为聚丙烯酰胺。
说明书
一种利用颗粒污泥与动态膜结合处理废水的方法
(一)技术领域
本发明涉及一种颗粒污泥与动态膜组合处理废水的方法，可去除有机 物、氮等多种污染物，适用于处理工业废水和城市污水。
(二)背景技术
动态膜生物反应器(Dynamic Membrane Bioreaetor，DMBR)是利用运 行过程中在网膜表面形成的污泥层，将污泥截留在反应器内从而实现 净化污水的一种工艺。该工艺具有膜生物反应器(MBR)的优点，无需 常规污水生物处理工艺的沉淀池和污泥回流系统，同时大幅降低了膜 组件的造价，膜污染更容易得到有效控制。动态膜制备简单，所使用 的基膜一般为廉价易得的无纺布，筛网等，当微生物及其代谢产物在 基膜上沉积成膜时就形成了动态膜。动态膜生物反应器具有设备简单 、操作简便、处理效果较好、费用较低等优点，其缺点是膜阻力上升 速度快，过滤周期短，膜污染物不易被清洗去除，且出水水质不够稳 定。从结构上，动态膜可分为滤饼屡、凝胶层和膜基质。凝胶层与膜 基质的结合比较强，有较好的截留能力;滤饼层主要由污泥絮团组成 ，结构松散，与底层的结合强度很弱。动态膜的形成及其性能受很多 因素的影响，如曝气强度，错流流速，出水水头，污泥浓度以及进水 水质等，所以动态膜的成膜时间长也是其缺点之一。
在动态膜生物反应器中，生物污泥对污染物去除起主要作用。通过对 国内外动态膜生物反应器的应用经验总结发现，出水水质不稳定是该 技术发展受阻的重要因素。出水水质不稳定主要包括浊度的变化比较 大，容易出现污泥流失的情况，而污泥的流失则会导致反应器内污泥 浓度下降，处理性能降低。
好氧颗粒污泥技术是在一定反应器内和操作条件下通过絮体污泥培 养为一定粒径的污泥颗粒并实现处理污水的生物技术。该技术研究主 要是在间歇式运行的序批式活性污泥反应器中进行，有时需要在培养 过程中添加污泥载体。有研究指出，在间歇式运行的反应器中，较短 的水力停留时间及较大的水流剪切作用有助于形成好氧颗粒污泥，沉 淀时间是影响好氧颗粒菌落的主要因素。
好氧颗粒污泥反应器可采用不同接种污泥，包括絮状活性污泥和厌氧 颗粒污泥。直接采用厌氧颗粒污泥进行驯化的方法简便且成功率高; 而以普通絮状活性污泥为接种污泥，启动时间长，控制难度较大。有 研究者以厌氧颗粒污泥为接种污泥在SBR反应器中培养出好氧颗粒污泥 ，而以普通活性污泥为接种污泥未获成功。显然，好氧颗粒污泥存在 培养困难、启动速度慢的缺陷，而且一般应用于间歇式工艺中。
为了能够解决颗粒污泥和动态膜各自的缺陷，并实现优势互补，本项 目拟将动态膜技术引入颗粒污泥处理技术中，形成一种新型的动态膜 与颗粒污泥的组合工艺技术。
动态膜技术与颗粒污泥组合技术，利用动态膜对颗粒物的截留作用， 能够有效保证反应器中的生物量，并实现连续运行;利用颗粒污泥大 的颗粒粒径更能有效地被截留在动态膜反应器内，避免污泥流失，实 现稳定运行。此外，由于颗粒污泥具有较大的粒径，对氧的穿透具有 适当的抵制作用，即使颗粒外部有一定的氧浓度，内部仍然会形成缺 氧的微环境，颗粒污泥可以创造不同的环境，使硝化细菌和反硝化细 菌具备各自适合的空间，能够同时发挥作用，有利于同时硝化和反硝 化的进行。因而，颗粒污泥—动态膜组合工艺在去除废水中的有机物 和硝化反硝脱氮方面具有巨大的潜力。
(三)发明内容
本发明目的是提供一种将动态膜与活性污泥结合处理废水的方法，解 决现有动态膜技术污泥流失、处理不稳定和颗粒污泥启动慢且一般只 能间歇式运行的问题，实现高效处理污水的新生物处理技术。
本发明采用的技术方案是：
一种利用颗粒污泥与动态膜结合处理废水的方法，所述方法采用动态 膜生物反应系统进行，通过动态膜将污泥截留在动态膜生物反应器内 高效降解污染物，同时在反应器内投加高分子有机物帮助反应器内的 污泥颗粒化;透过动态膜的污泥经沉淀池沉淀后回流到反应器内，以 维持反应器内稳定的颗粒污泥性能，所述动态膜生物反应系统由动态 膜生物反应器和沉淀池串联构成，所述动态膜生物反应器两端分别设 有进水口和出水口，所述动态膜生物反应器底部设有微孔曝气器和污 泥回流入口，所述微孔曝气器通过管路与鼓风机连通，所述进水口通 过进水泵与废水池连通，所述出水口处设有出水管，所述出水管靠近 动态膜生物反应器一端设有动态膜，所述动态膜通过法兰固定于出水 管壁上，所述出水管另一端与沉淀池连通，所述沉淀池顶部设有排水 口、底部最低处设有污泥回流出口，所述污泥回流出口与污泥回流入 口通过污泥回流泵连通;所述废水处理方法为：启动进水泵，将废水 池中的废水泵入动态膜生物反应器内至废水量为反应器有效容积的1/ 2时停止进水，所述废水COD值为 600~5000mg/L、氨氮浓度为 30~1 000 mg/L、pH 7.5~11.0，将污泥浓度为3.5g/L反应器容积的絮体污 泥接种至动态膜生物反应器，开启鼓风机曝气，使污泥与废水混合液 的溶解氧DO值不低于3mg/L;当反应器内废水COD值低于200mg/L时，开 启进水泵，控制废水流量为0.21L/h、水力停留时间为2d;当沉淀池的 排水口开始排水时，开启污泥回流泵并且控制污泥回流泵运行时间为 每隔2h运行10min，流量为0.5L/h;所述动态膜生物反应器启动1~3天 后投加一次高分子有机物a，然后每隔3~8天投加一次，每次投加的高 分子有机物a与接种的絮体污泥质量比为0.01~ 0.05:1;每天监测排 水口出 水的COD值，调节进水流量和水力停留时间，使出水COD值小于100mg/ L、氨氮浓度小于15 mg/L时，废水达标排放;所述高分子有机物a为 聚丙烯酰胺、壳聚糖或有机胺盐，优选聚丙烯酰胺(PAM)。
进一步，所述动态膜为尼龙网，网孔孔径为40~200目，动态膜可以用 网状材料构建而成，材质为有机高分子材料如尼龙等、无机材料如陶 瓷等和金属材料如不锈钢等，筛网设置在装置中上部，采用柔性连接 ，便于更换筛网及维护。所述的动态膜的有效过水面积为0.01~0.05m 2/(m3.d)。
进一步，所述沉淀池的上半部分为方形池，下半部分为倒锥形池，沉 淀下来的污泥回流到反应器。
进一步，所述的絮体污泥接种到生物反应器之前还包括混入高分子有 机物如聚丙烯酰胺、壳聚糖、有机胺盐等，通过连续运行使得絮体污 泥在该反应器内形成颗粒污泥，所述高分子有机物投加方式为：将絮 体污泥与高分子有机物b混合，100rpm搅拌2min后接种至动态膜生物反 应器，所述高分子有机物b与絮体污泥质量比为0.03:1，所述高分子有 机物b为聚丙烯酰胺或壳聚糖，优选聚丙烯酰胺。
进一步，所述絮体污泥为纯菌种、活性污泥、厌氧污泥或剩余污泥中 的一种或两种以上的混合，所述剩余污泥为城市污水处理厂或工业废 水处理厂排出来的多余生物污泥。
进一步，优选所述动态膜生物反应器运行过程中间歇补充高分子有机 物的方法为，动态膜生物反应器启动2天后投加一次高分子有机物a， 然后每隔3~5天投加一次，每次投加的高分子有机物a与接种的絮体污 泥质量比为0.01~0.05:1，所述高分子有机物a为聚丙烯酰胺或壳聚糖 ，优选聚丙烯酰胺。
所述的动态膜生物反应器内部可设置导引水上下流的导流筒，所述导 流筒外壁与反应器内壁构成回流腔，以强化污泥、水的流态，微孔曝 气器 设置在导流筒底部。
所述的沉淀池根据水处理规模可采用斜板沉淀池、竖流式沉淀和辐流 式沉淀池。
所述高分子有机物a和高分子有机物b均为高分子有机物，为便于区分 不同步骤所加入的高分子有机物量不同而命名，字母本身没有含义。
本发明方法获得颗粒污泥浓度达到10g/L以上，而现有技术中关于活性 污泥好氧生物处理的污泥浓度有：韩彪, 张萍, 张维维, 李骋, 胡雅兰, 王启明, 鄢恒宇. 厌氧-好氧-物化工艺处理淀粉废水的工 程实例. 环境科学与技术, 2010,33(12): 25-27;张立秋, 黄桂 强, 石云峰, 肖桃生. 生化法处理变性淀粉废水工程实例. 工业 用水与废水, 2005, 36(3): 71-72;廖鑫凯, 李清彪, 陈文谋, 邓旭, 卢英华, 何宁. 多阶段曝气SBR法处理淀粉废水. 水处理 技术, 2005,31(10):48-51，现有技术所获得的污泥浓度在2~5g/L。
与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：本发明动态膜生物 处理反应系统的结构简单，易操作管理，利用本发明处理废水的方法 可以获得10g/L以上的污泥浓度(现有活性污泥好氧生物处理技术的污 泥浓度一般在2~5g/L)，处理负荷高，克服颗粒污泥和动态膜单独技 术的缺陷，污泥不流失，并连续运行，出水COD和氨氮分别小于100mg /L和15mg/L，COD和氨氮去除率分别达到了85%和90%以上，能够实现去 除有机物和脱氮功能。