申请日2020.05.18
公开(公告)日2020.08.04
IPC分类号C02F3/28; C02F3/30; C02F9/14; C02F101/10
摘要
本发明的采用AnMBR膜的高浓度废水处理系统，包括待处理污水依次流经的鸟粪石沉淀池、水解酸化池、厌氧池、AnMBR池、高负荷脱氮池、低负荷脱氮池和反硝化脱氮池，特征在于：还包括Mg2+投加装置、碱度投加装置、第二水泵、第三水泵和控制装置，Mg2+投加装置向鸟粪石沉淀池中加入镁源，AnMBR池中设置有第一AnMBR膜和气泵，反硝化脱氮池中设置有第二AnMBR膜。本发明的高浓度废水处理系统的处理工艺，使用短程硝化厌氧氨氧化的系统节省了曝气量、能源和碳源，实现了磷源以及碳源的回收，AnMBR池4中产生的生物气用来AnMBR膜反冲以及反硝化脱氮池7中的碳源，实现能量多级循环利用。
权利要求书
1.一种采用AnMBR膜的高浓度废水处理系统，包括待处理污水依次流经的鸟粪石沉淀池(1)、水解酸化池(2)、厌氧池(3)、AnMBR池(4)、高负荷脱氮池(5)、低负荷脱氮池(6)和反硝化脱氮池(7)，鸟粪石沉淀池上设置有污水进管，鸟粪沉淀池、水解酸化池、厌氧池的上部均开设有用于污水流入下一反应池的开孔，高负荷脱氮池、低负荷脱氮池的上部均开设有用于污水流入下一反应池的开孔;其特征在于：还包括Mg2+投加装置(8)、碱度投加装置(14)、第二水泵(18)、第三水泵(19)和控制装置(9)，Mg2+投加装置经镁盐补充进水管向鸟粪石沉淀池中加入镁源，碱度投加装置经碱度补充进水管向鸟粪石沉淀池和高负荷脱氮池中加入碱性物质;所述AnMBR池中设置有第一AnMBR膜(15)和气泵(13)，第一AnMBR膜将大分子物质截留在AnMBR池中，第一AnMBR膜过滤后的出水经第二水泵抽至高负荷脱氮池(5)中，所述气泵的进气口位于AnMBR池内部空腔的上端，气泵的出气口位于第一AnMBR膜的下方;所述第二水泵的进水口与第一AnMBR膜之间的管路上设置有压力检测器(12)，控制装置根据压力传感器所检测的压力值大小对气泵的曝气量进行控制;
所述高负荷脱氮池(5)和低负荷脱氮池(6)中均设置有曝气管，曝气管上设置有气体流量计(10)，高负荷脱氮池和低负荷脱氮池中均设置有溶解氧测定仪(11)，控制装置根据溶解氧测定仪测得的溶解氧数值来控制曝气管路的曝气量;所述反硝化脱氮池(7)中设置有第二AnMBR膜(17)，反硝化脱氮池中经第二AnMBR膜过滤后的出水经第三水泵(19)抽出。
2.根据权利要求1所述的采用AnMBR膜的高浓度废水处理系统，其特征在于：所述鸟粪石沉淀池(1)、水解酸化池(2)、厌氧池(3)、AnMBR池(4)、高负荷脱氮池(5)、低负荷脱氮池(6)和反硝化脱氮池(7)中均设置有搅拌装置，所述鸟粪石沉淀池、高负荷脱氮池和低负荷脱氮池中均填充有用于污泥附着的填料，填料固定于填料架上;鸟粪石沉淀池中设置有沉淀物排出管，厌氧池和AnMBR池中均设置有气体回收装置。
3.一种基于权利要求2所述的采用AnMBR膜的高浓度废水处理系统的处理工艺，其特征在于，通过以下步骤来实现：
a).沉淀反应，污水经污水进管从鸟粪石沉淀池的底部流入，通过对污水中磷浓度的检测，经Mg2+投加装置向鸟粪石沉淀池中加入镁离子浓度大于磷浓度的Mg离子溶液，并通过碱度投加装置向鸟粪石沉淀池中投加碱液维持其处于碱性环境，使得污水中的氨氮、磷和投加的镁离子按1:1:1来反应生成鸟粪石沉淀，生成的鸟粪石沉淀经沉淀物排出管排出，污水经上部开孔流入水解酸化池;
b).水解酸化反应，水解酸化池的厌氧环境适合水解酸化中各种菌的生长，水解酸化菌将流入污水中的大分子有机物降解为小分子物质，增加了废水的可生化性，为后续厌氧消化产甲烷提供基质;水解酸化完的污水经上部开孔流入厌氧池;
c).厌氧反应，厌氧池的缺氧环境适合甲烷菌的生长，甲烷菌将污水中的小分子有机物质转化为生物气，生物气经气体回收装置回收并输送至反硝化脱氮池中，以作为反硝化反应的碳源;经厌氧反应后的污水经上部开孔流入AnMBR池;
d). AnMBR膜过滤，AnMBR池的缺氧环境也有利于甲烷菌的生长，甲烷菌将污水中的有机质转换为生物气，气泵通过将顶部的生物气抽至第一AnMBR膜的下方来实现对其反冲洗;污水经第一AnMBR膜的过滤，诸如胶体、有机物的大分子物质被截留在AnMBR池中，增加厌氧反应速率;经第一AnMBR膜过滤后的污水经第二水泵抽至高负荷脱氮池中;
控制装置通过压力检测器来检测第一AnMBR膜的抽水压力，当抽水压力超过设定值上限时，则增加气泵的曝气量，以实现对第一AnMBR膜的冲洗，当抽水压力低于设定值下限时，则停止气泵的曝气;
e).短程硝化厌氧氨氧化，在污水流经高负荷脱氮池和低负荷脱氮池的过程中，分别进行高负荷和低负荷的短程硝化和厌氧氨氧化，池中污泥中的亚硝化菌将部分氨氮转化为亚硝氮，剩余的氨氮和亚硝氮在厌氧氨氧化菌的作用下反应生成氮气;
高负荷脱氮池和低负荷脱氮池中的溶解氧不高于0.2mg/L的缺氧环境，适合亚硝化菌和厌氧氨氧化菌的生长;当控制装置经溶解氧测定仪检测到高负荷脱氮池和低负荷脱氮池中的溶解氧低于0.2mg/L时，则增加对相应脱氮池的曝气量，当控制装置经溶解氧测定仪检测到高负荷脱氮池和低负荷脱氮池中的溶解氧高于0.2mg/L时，则降低相应脱氮池的曝气量;经短程硝化和厌氧氨氧化处理
f).反硝化脱氮和AnMBR膜过滤，进入反硝化脱氮池中的污水在反硝化菌的作用下，以厌氧池产生的生物气为电子供体来源，将污水中的硝酸盐还原为亚硝酸盐;第二AnMBR膜实现对污水的进一步过滤，过滤后的污水经第三水泵抽出。
4.根据权利要求3所述的采用AnMBR膜的高浓度废水处理系统的处理工艺，其特征在于：所述鸟粪石沉淀池(1)中的溶解氧维持在8.5～9.0mg/L的范围内，鸟粪石沉淀池中的pH在7.5～8.0之间。
5.根据权利要求3所述的采用AnMBR膜的高浓度废水处理系统的处理工艺，其特征在于：所述第一AnMBR膜(15)和第二AnMBR膜(16)的中孔纤维膜的孔径为0.01～0.1μm。
6.根据权利要求3所述的采用AnMBR膜的高浓度废水处理系统的处理工艺，其特征在于：所述Mg2+投加装置(8)投加的物质为Mg(OH)2溶液，所述碱度投加装置(14)向鸟粪石沉淀池(1)和高负荷脱氮池(5)中加入的碱液为碳酸氢钠溶液。
说明书
一种采用AnMBR膜的高浓度废水处理系统及工艺
技术领域
本发明涉及一种高浓度废水处理系统及工艺，更具体的说，尤其涉及一种采用AnMBR膜的高浓度废水处理系统及工艺。
背景技术
高铁集便器废水、化粪池清掏物、垃圾填埋场渗滤液、畜禽养殖废水等高浓度废水，一直没有合适的处理方法，使用传统污水处理方法存在工艺复杂、成本高、产生二次污染、药剂加入量多等问题，不适合高浓度污水处理。短程硝化厌氧氨氧化工艺较传统硝化反硝化工艺曝气量减少了60%，不需要投加额外的碳源，碱度投加也减少了50%。这类高浓度废水COD、氨氮、磷含量都很高，实现资源回收利用是有可能的。鸟粪石沉淀法可以很好地回收污水中的磷，需要投加的镁源成本低。厌氧膜生物反应器(AnMBR)是近年来兴起的一种废水生物处理装置，它是一种将污水的生物处理技术和膜过滤技术结合在一起的新型技术，可以用来截留有机物、产生生物燃气，反应速率快、效率高、剩余污泥量少、出水悬浮物低，有较好的脱氮脱磷效果，并且管理方便，占地面积小，易于实现自动化控制。近年来厌氧氨氧化菌培养成功的案例越来越多，符合高浓度污水处理需求。
发明内容
本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种采用AnMBR膜的高浓度废水处理系统及工艺。
本发明的采用AnMBR膜的高浓度废水处理系统，包括待处理污水依次流经的鸟粪石沉淀池、水解酸化池、厌氧池、AnMBR池、高负荷脱氮池、低负荷脱氮池和反硝化脱氮池，鸟粪石沉淀池上设置有污水进管，鸟粪沉淀池、水解酸化池、厌氧池的上部均开设有用于污水流入下一反应池的开孔，高负荷脱氮池、低负荷脱氮池的上部均开设有用于污水流入下一反应池的开孔;其特征在于：还包括Mg2+投加装置、碱度投加装置、第二水泵、第三水泵和控制装置，Mg2+投加装置经镁盐补充进水管向鸟粪石沉淀池中加入镁源，碱度投加装置经碱度补充进水管向鸟粪石沉淀池和高负荷脱氮池中加入碱性物质;所述AnMBR池中设置有第一AnMBR膜和气泵，第一AnMBR膜将大分子物质截留在AnMBR池中，第一AnMBR膜过滤后的出水经第二水泵抽至高负荷脱氮池中，所述气泵的进气口位于AnMBR池内部空腔的上端，气泵的出气口位于第一AnMBR膜的下方;所述第二水泵的进水口与第一AnMBR膜之间的管路上设置有压力检测器，控制装置根据压力传感器所检测的压力值大小对气泵的曝气量进行控制;
所述高负荷脱氮池和低负荷脱氮池中均设置有曝气管，曝气管上设置有气体流量计，高负荷脱氮池和低负荷脱氮池中均设置有溶解氧测定仪，控制装置根据溶解氧测定仪测得的溶解氧数值来控制曝气管路的曝气量;所述反硝化脱氮池中设置有第二AnMBR膜，反硝化脱氮池中经第二AnMBR膜过滤后的出水经第三水泵抽出。
本发明的采用AnMBR膜的高浓度废水处理系统，所述鸟粪石沉淀池、水解酸化池、厌氧池、AnMBR池、高负荷脱氮池、低负荷脱氮池和反硝化脱氮池中均设置有搅拌装置，所述鸟粪石沉淀池、高负荷脱氮池和低负荷脱氮池中均填充有用于污泥附着的填料，填料固定于填料架上;鸟粪石沉淀池中设置有沉淀物排出管，厌氧池和AnMBR池中均设置有气体回收装置。
本发明的采用AnMBR膜的高浓度废水处理系统的处理工艺，其特征在于，通过以下步骤来实现：
a).沉淀反应，污水经污水进管从鸟粪石沉淀池的底部流入，通过对污水中磷浓度的检测，经Mg2+投加装置向鸟粪石沉淀池中加入镁离子浓度大于磷浓度的Mg离子溶液，并通过碱度投加装置向鸟粪石沉淀池中投加碱液维持其处于碱性环境，使得污水中的氨氮、磷和投加的镁离子按1:1:1来反应生成鸟粪石沉淀，生成的鸟粪石沉淀经沉淀物排出管排出，污水经上部开孔流入水解酸化池;
b).水解酸化反应，水解酸化池的厌氧环境适合水解酸化中各种菌的生长，水解酸化菌将流入污水中的大分子有机物降解为小分子物质，增加了废水的可生化性，为后续厌氧消化产甲烷提供基质;水解酸化完的污水经上部开孔流入厌氧池;
c).厌氧反应，厌氧池的缺氧环境适合甲烷菌的生长，甲烷菌将污水中的小分子有机物质转化为生物气，生物气经气体回收装置回收并输送至反硝化脱氮池中，以作为反硝化反应的碳源;经厌氧反应后的污水经上部开孔流入AnMBR池;
d). AnMBR膜过滤，AnMBR池的缺氧环境也有利于甲烷菌的生长，甲烷菌将污水中的有机质转换为生物气，气泵通过将顶部的生物气抽至第一AnMBR膜的下方来实现对其反冲洗;污水经第一AnMBR膜的过滤，诸如胶体、有机物的大分子物质被截留在AnMBR池中，增加厌氧反应速率;经第一AnMBR膜过滤后的污水经第二水泵抽至高负荷脱氮池中;
控制装置通过压力检测器来检测第一AnMBR膜的抽水压力，当抽水压力超过设定值上限时，则增加气泵的曝气量，以实现对第一AnMBR膜的冲洗，当抽水压力低于设定值下限时，则停止气泵的曝气;
e).短程硝化厌氧氨氧化，在污水流经高负荷脱氮池和低负荷脱氮池的过程中，分别进行高负荷和低负荷的短程硝化和厌氧氨氧化，池中污泥中的亚硝化菌将部分氨氮转化为亚硝氮，剩余的氨氮和亚硝氮在厌氧氨氧化菌的作用下反应生成氮气;
高负荷脱氮池和低负荷脱氮池中的溶解氧不高于0.2mg/L的缺氧环境，适合亚硝化菌和厌氧氨氧化菌的生长;当控制装置经溶解氧测定仪检测到高负荷脱氮池和低负荷脱氮池中的溶解氧低于0.2mg/L时，则增加对相应脱氮池的曝气量，当控制装置经溶解氧测定仪检测到高负荷脱氮池和低负荷脱氮池中的溶解氧高于0.2mg/L时，则降低相应脱氮池的曝气量;经短程硝化和厌氧氨氧化处理
f).反硝化脱氮和AnMBR膜过滤，进入反硝化脱氮池中的污水在反硝化菌的作用下，以厌氧池产生的生物气为电子供体来源，将污水中的硝酸盐还原为亚硝酸盐;第二AnMBR膜实现对污水的进一步过滤，过滤后的污水经第三水泵抽出。
本发明的采用AnMBR膜的高浓度废水处理系统的处理工艺，所述鸟粪石沉淀池中的溶解氧维持在8.5～9.0mg/L的范围内，鸟粪石沉淀池中的pH在7.5～8.0之间。
本发明的采用AnMBR膜的高浓度废水处理系统的处理工艺，所述第一AnMBR膜和第二AnMBR膜的中孔纤维膜的孔径为0.01～0.1μm。
本发明的采用AnMBR膜的高浓度废水处理系统的处理工艺，所述Mg2+投加装置投加的物质为Mg(OH)2溶液，所述碱度投加装置向鸟粪石沉淀池和高负荷脱氮池中加入的碱液为碳酸氢钠溶液。
本发明的有益效果是：本发明的高浓度废水处理系统的处理工艺，待处理污水中的氨氮、磷与添加的镁离子在鸟粪石沉淀池按1:1:1反应生成鸟粪石沉淀，污水中的大分子物质在水解酸化池中转化为小分子物质，在厌氧池和AnMBR池中经甲烷菌转化为生物气，产生的生物气一部分用来对AnMBR膜进行冲洗，一部分作为反硝化脱氮反应的碳源;污水在高负荷和低负荷脱氮池中进行一段式短程硝化厌氧氨氧化系统，将水中的氨氮转化为氮气去除，最后污水再次经AnMBR膜过滤后排出。可见，本发明的高浓度废水处理系统的处理工艺，使用短程硝化厌氧氨氧化的系统节省了曝气量、能源和碳源，实现了磷源以及碳源的回收，AnMBR池4中产生的生物气用来AnMBR膜反冲以及反硝化脱氮池7中的碳源，实现能量多级循环利用。（发明人戚伟康;刘丽芳;施棋）