申请日2008.12.25
公开(公告)日2010.12.08
IPC分类号C02F9/14; C02F1/66; C02F3/30
摘要
本发明属于环境保护、污水处理技术与设备领域，具体涉及一种用于污水短程脱氮的膜曝气生物膜工艺及其装置，主要是利用曝气膜表面生长的氨氧化菌生物膜完成氨氮的亚硝化，并将氨氮的氧化控制在亚硝化阶段;然后利用反硝化生物膜完成短程脱氮的过程。高氨氮废水pH调节后经进水泵加入膜曝气生物膜反应器中，然后再流入反硝化生物膜反应器内，同时利用混合液循环泵实现系统内混合液与生物膜的充分接触。稳定运行时，系统内混合液溶解氧控制在0.1mg/L以下。本发明具有工艺简捷、脱氮效率高且稳定、抗冲击负荷能力强、能耗低、运行成本低、污泥产量少等特点。
权利要求书
1.一种用于污水短程脱氮的膜曝气生物膜工艺，其特征在于具体步骤如下：
①对膜曝气生物膜反应器(3)和反硝化生物膜反应器(8)分别进行污泥接种;
②通过缓冲溶液池(15)内缓冲液调节进水池(1)内含氨氮污水的pH值，控制含氨氮污水的pH值为7.5-8.3;
③将步骤②所得污水通过进水泵(2)泵入膜曝气生物膜反应器(3)内，与经反硝化生物膜反应器(8)出来的污水通过混合液循环泵(10)重新回到膜曝气生物反应器(3)的混合，曝气膜(4)表面会生长微生物生物膜，起到亚硝化作用，压力调节阀(7)控制空压机(5)的氧气加入量，调节膜曝气生物膜反应器(3)内的溶解氧浓度，使混合液的溶解氧控制在0.1mg/L以下，混合液在膜曝气生物膜反应器(3)内的水力停留时间为4-12小时;
④从膜曝气生物膜反应器(3)出来的混合液进入沉淀池(16)，部分进入反硝化生物膜反应器(8)，控制回流比为50%-200%，在反硝化生物膜反应器(8)内的生物膜载体(9)表面生长有反硝化生物膜，完成亚硝酸盐和硝酸盐的反硝化过程，经反硝化生物膜反应器(8)出来的污水通过混合液循环泵(10)重新回到膜曝气生物反应器(3)，出水由出水管(11)排放。
2.根据权利要求1所述的用于污水短程脱氮的膜曝气生物膜工艺，其特征在于所述含氨氮污水的碳氮比为5以下，悬浮固体SS小于20mg/L。
3.根据权利要求1所述的用于污水短程脱氮的膜曝气生物膜工艺，其特征在于所述反硝化生物膜载体(9)采用塑料组合填料、弹性填料、无纺布、纤维填料或者其它生物膜载体中任一种。
4.根据权利要求1所述的用于污水短程脱氮的膜曝气生物膜工艺，其特征在于所述缓冲溶液采用碳酸氢钠或碳酸钠中的一至两种。
5.一种用于污水短程脱氮的膜曝气生物膜控制装置，由进水池(1)、膜曝气生物膜反应器(3)、空压机(5)、压力表(6)、反硝化生物膜反应器(8)、混合液循环泵(10)及其连接管路组成，其特征在于膜曝气生物膜反应器(3)内设有曝气膜(4)，反硝化生物膜反应器(8)内设有反硝化生物膜载体(9)，进水池(1)依次通过进水泵(2)、混合液循环泵(10)和管道连接膜曝气生物膜反应器(3)底部进水口，膜曝气生物膜反应器(3)底部通过管道和阀门连接压力表(6)、空压机(5)，膜曝气生物膜反应器(3)顶部连接压力调节阀(7)，膜曝气生物膜反应器(3)顶部出水口通过管道连接沉淀池(16)，沉淀池(16)顶部设有出水管(11)，沉淀池(16)一侧通过管道连接反硝化生物膜反应器(8)顶部，反硝化生物膜反应器(8)底部通过管道连接混合液循环泵(10)，缓冲溶液池(15)一侧下部通过电磁阀(14)和管道连接进水池(1)顶部，沉淀池(16)分别 连接pH计(12)和溶解氧仪(13)。
6.根据权利要求5所述的用于污水短程脱氮的膜曝气生物膜控制装置，其特征在于所述曝气膜(4)采用中空纤维曝气膜或者管式无机曝气膜。
说明书
一种用于污水短程脱氮的膜曝气生物膜工艺及装置
技术领域
本发明属于环境保护、水处理技术与设备技术领域，具体涉及一种用于污水脱氮处理的膜曝气生物膜处理工艺及其装置。
背景技术
传统的污水脱氮工艺是通过硝化和反硝化两段过程来实现的，分别由硝化菌和反硝化菌在不同的反应器中(空间上分段)，或者同一个反应器中不同时间段内，通过好氧和厌氧环境的交替进而实现氮的去除。传统硝化反硝化脱氮工艺的主要缺点是：工艺流程较长，需要混合液回流，运行能耗较大，产生的污泥量较大，占地面积大，基建投资高，若反硝化阶段碳源不足，还需要投加额外的碳源有机物。因此，开发高效低耗的生物脱氮新工艺成为当今污水处理领域的研究热点之一。
短程硝化脱氮利用将氨氮氧化控制在亚硝化阶段然后直接进行反硝化脱氮的原理，可大幅度缩短脱氮的工艺流程，而且省去了亚硝酸盐氧化成硝酸盐所需的能耗，产生的污泥量也很少，可大幅度降低污水处理的运行成本，因此，短程脱氮成为污水脱氮处理的一种新型高效低耗途径。目前，短程脱氮工艺多为两段式，即第一段完成亚硝化，即将氨氮氧化为亚硝酸盐;第二段为反硝化或者厌氧氨氧化，实现氮的去除。两段式短程硝化工艺，仍然存在工艺流程长、运行和处理效果不稳定、操控管理复杂等问题。
近年来，随着膜曝气生物膜研究的逐渐深入，许多研究证实膜曝气生物膜反应器具有良好的污水硝化性能，而且经常伴有部分亚硝化(即亚硝酸盐积累)现象的产生。但是对于膜曝气生物膜部分亚硝化过程的启动及控制尚不明确，因此难以达到稳定的亚硝化性能，而且产生的亚硝酸盐在浓度较高时容易造成对微生物活性的抑制作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种污水短程脱氮的膜曝气生物膜处理工艺与装置。
本发明提出的一种用于污水短程脱氮的膜曝气生物膜工艺，具体步骤如下：
①对膜曝气生物膜反应器3和反硝化生物膜反应器8分别进行污泥接种，膜曝气生物膜反应器3接种硝化污泥，闭路循环20-30小时;反硝化生物膜反应器8接种反硝化污泥，闭路循环20-30小时;
②通过缓冲溶液池15内缓冲液调节进水池1内含氨氮污水的pH值，控制含氨氮污水的pH值为7.5-8.3;
③将步骤②所得污水通过进水泵2泵入膜曝气生物膜反应器3内，与经反硝化生物膜反应器8出来的污水通过混合液循环泵10重新回到膜曝气生物反应器3的混合，曝气膜4表面会生长微生物生物膜，起到亚硝化作用，压力调节阀7控制空压机5的氧气加入量，调节膜曝气生物膜反应器3内的溶解氧浓度，使混合液的溶解氧控制在0.1mg/L以下，混合液在膜曝气生物膜反应器3内的水力停留时间为4-12小时;
④从膜曝气生物膜反应器3出来的混合液进入沉淀池16，部分进入反硝化生物膜反应器8，控制回流比为50%-200%，在反硝化生物膜反应器8内的生物膜载体9表面生长有反硝化生物膜，完成亚硝酸盐和硝酸盐的反硝化过程，经反硝化生物膜反应器8出来的污水通过混合液循环泵10重新回到膜曝气生物反应器3，出水由出水管11排放。
本发明中，所述含氨氮污水的碳氮比为5以下，悬浮固体SS小于20mg/L。
本发明中，所述反硝化生物膜载体9可采用塑料组合填料、弹性填料、无纺布、纤维填料或者其它生物膜载体中任一种。
本发明中，所述缓冲溶液采用碳酸氢钠(NaHCO3)或碳酸钠(Na2CO3)中的一至两种。
本发明的有益效果在于：
1.本发明的污水短程脱氮的膜曝气生物膜处理工艺在一个系统内实现了亚硝化和反硝化(即短程脱氮)过程，实现亚硝化过程的氨氧化菌主要集中生长在曝气膜表面，并以生物膜的形式稳定存在于反应器内，实现反硝化过程的反硝化细菌主要集中生长在反硝化区的生物膜载体表面，不同生理代谢特征的菌群分区明确，有利于各类菌群分别发挥各自的代谢优势，避免了不同菌群之间的底物竞争，从而脱氮效率较高。
2.本发明中采用无泡膜曝气方式对氨氧化菌进行供氧，氧气直接透过曝气膜供给微生物，氧传质效率高，而且氧气几乎全部被氨氧化菌消耗，氧利用效率高。而且膜曝气所需能耗很低，大大降低了供氧所需的能耗，进而可大幅度降低污水处理的运行成本。
3.本发明中在设有亚硝化区的同时设有反硝化区，利用反硝化菌将产生的亚硝酸盐转化为氮气去除，从而可以有效避免反应器内亚硝酸盐的积累及过高浓度的亚硝酸盐对微生物的代谢活性的抑制作用，保证了氨氧化菌和反硝化菌的高代谢活性。这就保证了整个系统较高的短程脱氮效率。
4.本发明内设有混合液循环系统，另一方面还可以有效控制生物膜表面的水动力学特性，控制生物膜的生长及厚度;一方面可以保证混合液中基质与生物膜的充分接触，使整个系统接近完全混合状态，提高系统抗击冲击负荷的能力。
本发明具有工艺简捷、脱氮效率高且稳定、抗冲击负荷能力强、能耗低、运行成本低、污泥产量少等特点。可广泛应用于畜禽养殖废水、屠宰废水、垃圾渗滤液、污水处理厂污泥消化上清液、焦化废水等高氨氮废水的脱氮处理。本发明的污水短程脱氮的膜曝气生物膜处理工艺的主要特征是通过膜曝气生物膜实现稳定的亚硝化，通过反硝化生物膜实现短程脱氮。本发明在避免亚硝酸盐积累的同时，实现污水短程脱氮，降低了亚硝酸盐积累对微生物的毒害作用。本发明中膜曝气系统的氧传质效率高，供氧能耗低，可大幅度降低运行成本。本发明工艺流程简捷，脱氮效率高而且运行稳定。