申请日2018.05.29
公开(公告)日2018.10.12
IPC分类号C02F3/12; C02F3/30; C02F9/14; C02F101/16; C02F101/10
摘要
本发明公开了一种脱氮除磷耦合处理器及其处理污水的方法，本发明的处理污水的方法，包括如下步骤：(1)测定污水中的氨氮含量;(2)按污水中的氨氮含量投加一定比例的亚硝态氮;(3)投加缓冲液调节污水中的pH值;(4)调节好的污水进入反应器中进行厌氧氨氧化处理;(5)在反应器中投入化学药剂，去除废水中的磷及细小悬浮物和乳化油类物质;(6)污水经过搅拌和静置后，达到排放标准后排出反应器。本发明结构简单，稳定高效，污水处理效率高，有利于厌氧氨氧化菌的富集，生物脱氮和化学除磷结合，有效抑制膜污染。
翻译权利要求书
1.一种脱氮除磷耦合处理污水的反应器，其特征在于：所述反应器为Anammox-MBR反应器，所述的Anammox-MBR反应器由Anammox生物反应器和膜组件组成，所述的Anammox生物反应器内设置有浓度为1-3g MLVSS/L的活性污泥。
2.根据权利要求1所述的脱氮除磷耦合处理污水的反应器，其特征在于：所述Anammox生物反应器内的温度维持在20-40℃，pH维持在6-9，溶解氧维持在0-0.5mg/L，水力停留时间维持在4-10小时;所述膜组件为中空纤维膜组件，Anammox生物反应器和膜组件的组合方式为一体式。
3.根据权利要求1所述的脱氮除磷耦合处理污水的反应器，其特征在于：所述膜组件中膜的材质为聚氯乙烯膜，膜孔径为0.2μm，单支膜组件面积为20m2，pH范围为6-9，工作水温为20-40℃，最大抽吸压力为1.0bar，产水通量为20L/m2;所述的搅拌采用水力搅拌方式，搅拌时间为0.2-0.5小时，静置时间为0.5-2小时。
4.采用如权利要求1至3任一所述脱氮除磷耦合处理污水的反应器处理污水的方法，包括如下步骤：
(1)测定污水中的氨氮含量;
(2)按污水中的氨氮含量比投加足量的亚硝态氮;
(3)投加缓冲液调节污水中的pH值;
(4)调节好的污水进入反应器中进行厌氧氨氧化处理;
(5)在反应器中投入化学药剂，去除废水中的磷及细小悬浮物和乳化油类物质;
(6)污水经过搅拌和静置后，达到排放标准后排出反应器。
5.如权利要求4所述的处理污水的方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述污水氨氮含量在15-50mg/L，总磷含量1-5mg/L;所述的氨氮含量比为1：1.32。
6.如权利要求4所述处理污水的方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述的缓冲液为碳酸钠溶液，调节pH值为7-8。
7.如权利要求4所述处理污水的方法，其特征在于：在步骤(5)中，所述的混凝剂为铁系除磷剂或铝系除磷剂中的一种或两种的组合，所述的铁系除磷剂为三氯化铁，所述的铝系除磷剂为硫酸铝或聚合氯化铝。
8.如权利要求4所述处理污水的方法，其特征在于：在步骤(4)中，所述的反应器为Anammox-MBR反应器，所述的Anammox-MBR反应器由Anammox生物反应器和膜组件组成，所述的Anammox生物反应器内设置有浓度为1-3gMLVSS/L的活性污泥。
9.如权利要求8所述处理污水的方法，其特征在于：在步骤(4)中，所述的Anammox生物反应器内的温度维持在20-40℃，pH维持在6-9，溶解氧维持在0-0.5mg/L，水力停留时间维持在4-10小时;所述的膜组件为中空纤维膜组件。
10.如权利要求9所述处理污水的方法，其特征在于：在步骤(4)中，所述的膜组件中膜的材质为聚氯乙烯膜，膜孔径为0.2μm，单支膜组件面积为20m2，pH范围为6-9，工作水温为20-40℃，最大抽吸压力为1.0bar，产水通量为20L/m2;所述的搅拌采用水力搅拌方式，搅拌时间为0.2-0.5小时，静置时间为0.5-2小时。
说明书
脱氮除磷耦合处理污水的反应器及其处理污水的方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种脱氮除磷耦合处理污水的反应器及其处理污水的方法。
背景技术
污水脱氮除磷一直是水处理领域研究的热点，由于水中氮磷含量过高会引起严重的水体富营养化问题，我国相继出台多种政策，提高污水的排放标准。对氮磷的去除也更加严格。
传统的生物脱氮除磷工艺往往需要额外投加有机碳源和曝气操作，相应的增加了基建费用和运营成本，且出水水质逐渐难以满足日益提高的排放标准。厌氧氨氧化(Anammox)的发现突破了传统硝化反硝化反应较为繁琐的电子传递过程。它是一种以NO2--N为电子受体，NH4+-N为电子供体，依靠无机碳源自养，最终产生N2的生化反应。这一发现使得厌氧氨氧化迅速成为生物脱氮的主要工艺，其总氮去除率理论上能达到80%以上，是近几年来备受关注的一种新型生物脱氮反应。但是，厌氧氨氧化菌生长缓慢(世代周期约11d)，对环境条件敏感，造成了厌氧氨氧化反应器启动时间过长，从而严重制约了厌氧氨氧化技术的工程应用。因此本次发明中将膜生物反应器(MBR)工艺与厌氧氨氧化(Anammox)技术耦合(Anammox-MBR)能够克服目前厌氧氨氧化存在的技术难题，并且还能强化脱氮效果，从而达到提高出水水质的目的。其原理为Anammox-MBR耦合工艺中的膜生物反应器能将微生物截留在反应器内，实现水力停留时间和污泥停留时间的完全分离。利用膜的截留能力，有利于生长缓慢、倍增时间长的厌氧氨氧化菌的增值，从而最大限度的发挥厌氧氨氧化高效的脱氮能力。故Anammox-MBR工艺在污水脱氮方面能够获得较好的脱氮效果。
但由于厌氧氨氧化反应自身不具备除磷效果，且氮、磷的去除在碳源、泥龄等方面存在着矛盾：生物脱氮所需的污泥泥龄较长，而生物除磷则要求系统泥龄较短以便排出较多剩余污泥。由此可见，氮、磷同时去除的生物过程较为复杂，单纯地依靠生物法很难实现高效稳定的脱氮除磷效果。因此，向传统生物处理反应器内投加化学除磷药剂来强化去除污染物成为了同步脱氮除磷研究的热点。然而，在厌氧氨氧化脱氮过程中耦合化学除磷尚属空白。本次设计发明中采用的化学药剂铁盐与铝盐等既可以作为良好的除磷药剂，又可以作为高效的混凝药剂。通过向反应器中投加铁盐、铝盐等药剂，既可以有效去除污水中的磷，又可以充分发挥混凝剂的电性中和及吸附架桥作用，去除微生物代谢过程中产生的有机物和胶体物质，减轻MBR反应器中的膜污染，从而实现Anammox-MBR反应器经济、持续、稳定的运行。
发明内容
鉴于现有技术的缺陷和本设计发明的技术优点，本发明提供了一种污水处理效率高的脱氮除磷耦合处理污水的反应器及其处理污水的方法。
为实现上述技术目的，本发明提供了如下技术方案：本发明的一种脱氮除磷耦合处理污水的反应器，所述的反应器为Anammox-MBR反应器，所述的Anammox-MBR反应器由Anammox生物反应器和膜组件组成，所述的Anammox生物反应器内设置有浓度为1-3gMLVSS/L的活性污泥。
进一步地，所述的Anammox生物反应器内的温度维持在20-40℃，pH维持在6-9，溶解氧维持在0-0.5mg/L，水力停留时间维持在4-10小时;所述的膜组件为中空纤维膜组件，Anammox生物反应器和膜组件的组合方式为一体式。
进一步地，所述的膜组件中膜的材质为聚氯乙烯膜，膜孔径为0.2μm，单支膜组件面积为20m2，pH范围为6-9，工作水温为20-40℃，最大抽吸压力为1.0bar，产水通量为20L/m2;所述的搅拌采用水力搅拌方式，搅拌时间为0.2-0.5小时，静置时间为0.5-2小时。经搅拌和静置后，膜组件通过泵抽吸实现反应器的出水。
本发明的一种脱氮除磷耦合处理器处理污水的方法，包括如下步骤：
(1)测试污水中的氨氮含量;
(2)按污水中的氨氮含量比投加足量的亚硝态氮;
(3)投加缓冲溶液调节污水中的pH值;
(4)调节好的污水进入反应器中进行处理;
(5)在反应器中投入化学药剂，去除废水中的磷及细小悬浮物和乳化油类物质;
(6)污水经过搅拌和静置后，达到排放标准后排出反应器。
进一步地，在步骤(1)中，所述的污水氨氮含量在15-50mg/L，总磷含量1-5mg/L。
进一步地，所述的氨氮与亚硝态氮含量比为1：1.32。
更进一步地，在步骤(3)中，所述的缓冲溶液为碳酸钠溶液，调节pH值为7-8。
进一步地，在步骤(5)中，所述的化学药剂为铁系除磷剂或铝系除磷剂中的一种或两种的组合，所述的铁系除磷剂为三氯化铁，所述的铝系除磷剂为硫酸铝或聚合氯化铝。
进一步地，在步骤(4)中，所述的反应器为Anammox-MBR反应器，所述的Anammox-MBR反应器由Anammox生物反应器和膜组件组成，所述的Anammox生物反应器内设置有浓度为1-3g MLVSS/L的活性污泥。
更进一步地，在步骤(4)中，所述的Anammox生物反应器内的温度维持在20-40℃，pH维持在6-9，溶解氧维持在0-0.5mg/L，水力停留时间维持在4-10小时。
进一步地，所述的膜组件为中空纤维膜组件。
进一步地，在步骤(4)中，所述的膜组件中膜的材质为聚氯乙烯膜，膜孔径为0.2μm，单支膜组件面积为20m2，pH范围为6-9，工作水温为20-40℃，最大抽吸压力为1.0bar，产水通量为20L/m2。
更进一步地，所述的搅拌采用水力搅拌方式，搅拌时间为0.2-0.5小时，静置时间为0.5-2小时。
本发明脱氮除磷耦合处理污水的反应器，所述的反应器为Anammox-MBR反应器，所述的Anammox-MBR反应器由Anammox生物反应器和膜组件组成，所述的Anammox生物反应器内设置有浓度为1-3g MLVSS/L的活性污泥。
进一步地，所述的Anammox生物反应器内的温度维持在20-40℃，pH维持在6-9，溶解氧维持在0-0.5mg/L，水力停留时间维持在4-10小时;所述的膜组件为中空纤维膜组件，Anammox生物反应器和膜组件的组合方式为一体式。
进一步地，所述的膜组件中膜的材质为聚氯乙烯膜，膜孔径为0.2μm，单支膜组件面积为20m2，pH范围为6-9，工作水温为20-40℃，最大抽吸压力为1.0bar，产水通量为20L/m2;所述的搅拌采用水力搅拌方式，搅拌时间为0.2-0.5小时，静置时间为0.5-2小时。
本发明的有益效果：
本发明结构简单，稳定高效，污水处理效率高，有利于厌氧氨氧化菌的富集，生物脱氮和化学除磷结合，有效抑制膜污染。可以达到《污水综合排放标准》GB8978-1996的一级标准。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明通过向反应器中投加铁系除磷剂与铝系除磷剂，利用铁系除磷剂与铝系除磷剂作为混凝剂的电性中和和吸附架桥作用，可以有效去除微生物代谢过程中产生的溶解性有机物和胶体物质，减缓膜污染情况，实现Anammox-MBR反应器持续、经济、稳定的运行。
(2)铁系与铝系除磷剂既可以作为良好的除磷药剂，又可以作为高效的混凝药剂。
(3)在Anammox工艺和MBR技术结合形成Anammox-MBR反应器内投加既有除磷效果又有混凝效果的铁系除磷剂或铝系除磷剂(以下简成混凝剂)。利用Anammox菌的生物脱氮作用耦合除混凝剂的化学除磷作用，实现生活污水快速脱氮除磷以及去除部分有机物的目的，并且在混凝剂的絮凝沉淀作用下，减少膜表面的沉积的污泥量，使污泥结构松散，有效降低膜污染的程度。
(4)有利于厌氧氨氧化菌的富集。厌氧氨氧化菌倍增时间长，生长缓慢，细胞产率极低，对环境敏感，所以富集厌氧氨氧化菌较困难。MBR反应器利用膜的截留能力，有利于生长缓慢倍增时间长的微生物的增值。所以将Anammox工艺和MBR技术结合，有利于厌氧氨氧化菌的富集。
(5)生物脱氮和化学除磷结合。传统的生物脱氮除磷工艺利用脱氮菌和除磷菌脱氮除磷，但是脱氮菌与除磷菌污泥龄不同的矛盾无法避免。本工艺将生物脱氮和化学除磷结合，可以有效的解决了污泥龄不同的矛盾，并提高了反应器脱氮除磷的能力。
(6)有效抑制膜污染。向反应器中投加混凝剂，通过混凝剂的电性中和和吸附架桥作用，可以有效去除微生物代谢产生的胶体和溶解性有机物质，增大Anammox污泥的粒径，减缓膜污染。