申请日2021.05.26
公开（公告）日2021.09.17
IPC分类号C02F9/14; C02F101/34; C02F101/10; C02F101/16; C02F101/30
摘要
本发明涉及污水处理技术领域，具体公开了一种高油脂富磷污水的处理系统与方法。所述处理系统包括格栅、调节池、隔油池和强化处理单元；其中，强化处理单元分为阳极水处理区和阴极水处理区。阳极水处理区和阴极水处理区分别设置有微生物电池的阳极与阴极，其中，阳极采用镀镁复合金属纤维碳毡，阴极采用由大量中空导电膜丝组成的膜曝气构件。中空导电膜丝由导电膜形成，中空导电膜丝的外表面依次包裹亲水碳布、微生物载体和疏油膜。本发明将膜曝气水处理技术与微生物燃料电池技术相融合，实现对污水有机物的强化降解、硝化反硝化与高效磷回收。
权利要求书
1.一种高油脂富磷污水处理系统，其特征在于，包括格栅、调节池、隔油池和强化处理单元；
所述格栅用于去除污水中的固体杂质；
所述调节池用于对污水进行均质处理；
所述隔油池用于对污水中的油脂进行收集与去除；
所述强化处理单元分为阳极水处理区和阴极水处理区：
所述阳极水处理区设有镀镁复合金属纤维碳毡，作为微生物电池的阳极；
所述阴极水处理区设有膜曝气构件，作为微生物电池的阴极；
所述膜曝气构件由大量中空导电膜丝构成，所述中空导电膜丝由导电膜制成，中空导电膜丝的外表面依次包裹亲水碳布、微生物载体和疏油膜。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述导电膜为Cu-NWs导电微滤膜，或多壁碳纳米管改性PVDF膜。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微生物载体为镀有镁层或镶有镁丝的碳毡或碳布。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述中空导电膜丝的内径为1.8～2mm，形成中空导电膜丝的导电膜的厚度为120～150μm，所述微生物载体的厚度为0.5～2mm。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述微生物载体上负载有硝化菌、亚硝化菌和反硝化菌。
6.一种高油脂富磷污水处理方法，其特征在于，利用权利要求1～5任一项所述的系统对高油脂富磷污水进行处理；
所述处理方法具体为：首先将高油脂富磷污水经过格栅除杂后输入调节池进行均质处理，然后将污水输入三级隔油池中对污水中的油脂进行收集，之后将污水输入强化处理单元中进行降解有机物、脱氮、脱磷处理及进一步的脱油处理；
在强化处理单元的阳极水处理区，因微生物电池的电场作用，表面带有负电荷的污泥絮体吸附至表面富集正离子的阳极，促进污泥沉淀，大大减少污泥絮体、胶体或微小颗粒物向阴极膜表面移动的速率，降低阳极膜表面污染物的附着速率，减缓膜污染；
在强化处理单元的阴极水处理区，通过微生物电池的作用，使污水中的氮和磷经过硝化反应、反硝化反应和磷沉淀反应实现氮和磷的脱除。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，污水中的磷被沉淀为结晶状的MgNH4PO4·6H2O。
说明书
一种高油脂富磷污水的处理系统与方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种高油脂富磷污水的处理系统与方法。
背景技术
市场经济的强大推动下，餐饮业得以蓬勃发展，根据国家统计局数据库可知，餐饮业法人企业数从2015年2.6万个增至2019年3万个,营业额从2015年的4864亿元增加至2019年的6557亿元。但是，由此造成的污水问题也越来越严重，已经对已有的污水处理系统和生态环境造成了严重冲击。如果，不能够有效处理餐饮污水，势必会因为环保问题阻碍餐饮业的发展，污水处理问题将有可能成为餐饮业发展的瓶颈，阻碍经济发展。
不同于普通生活污水，餐饮污水的污染物具有较高的复杂性，有机物含量高，主要包括食物纤维、淀粉以及动植物油脂和丰富的氮磷等营养物质等。其中，占据最多的就是脂肪类和植物油。污水含油量在10mg/L以上的情况，进入生物处理构筑物，会对活性污泥和生物膜的正常代谢造成消极影响。而且，污水中的污染物主要以胶体形态存在，动植物油和悬浮物的混合物易于凝结黏附到水体构筑物，破坏水处理工艺。因此，油脂去除是餐饮废水处理的重点和难点。
营养物磷也富集在污水当中，磷被认为是产生水体富营养化的最主要因素，除磷在控制水体富营养化方面更有实际意义。同时，磷既是重要的化工原料，也是农作物生长的必要元素。磷矿属于不可再生资源，由于用途广泛，产量相对较低，其目前属于稀缺资源。在污水处理过程中，很有必要进行技术攻关回收污水中的磷元素。
肉品加工厂污水，食品加工业污水和餐饮业污水相似都有含油量高、含磷量高以及可生物降解有机物浓度高的特点。针对这样的污水特点，有必要研发出一种融合膜曝气水处理技术、微生物燃料电池技术优点，可处理高油脂富磷污水(养殖场污水，食品加工工厂污水、餐饮业污水)的分散式一体化污水处理设备。
设备不是简单线性机械的把各技术要素集成拼装，而是根据两种技术的技术特征进行改良叠加融合，可以在一体化设备内使各技术单元形成互补，最大发挥各技术单元要素优点并形成优势叠加效应。回收高油脂富磷污水的有机能为电能，并利用电能提高除油，回收磷效率的复合型污水处理技术。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种高油脂富磷污水的处理系统与方法。
为了实现本发明目的，本发明的技术方案如下：
第一方面，本发明提供了一种高油脂富磷污水处理系统，包括格栅、调节池、隔油池和强化处理单元；
所述格栅用于去除污水中的固体杂质；
所述调节池用于对污水进行均质处理；
所述隔油池用于对污水中的油脂进行收集与去除(除油效率约70％)；
所述强化处理单元分为阳极水处理区和阴极水处理区；
所述阳极水处理区设有镀镁复合金属纤维碳毡，作为微生物电池的阳极；
所述阴极水处理区设有膜曝气构件，作为微生物电池的阴极，通过电路与微生物电池的阳极相连；
所述膜曝气构件由大量中空导电膜丝构成，所述中空导电膜丝由导电膜制成，中空导电膜丝的外表面依次包裹亲水碳布、微生物载体和疏油膜。
作为优选，所述导电膜为Cu-NWs导电微滤膜，或多壁碳纳米管改性PVDF膜。
作为优选，所述微生物载体为镀有镁层或镶有镁丝的碳毡或碳布。
碳毡或碳布的导电性能好、吸附性能好、亲水性好，而且是孔径均匀的多孔性高效吸附材料、两面均相同，适用于微生物燃料电池电极的气体扩散层，并可作为微生物的生长或负载的基底。且具有质轻柔韧、比热容小、绝热性好、耐烧蚀、抗腐蚀等优异性能。
本发明所使用的碳毡：空隙>90％，含碳量≥99％，厚度为5～10mm，电阻率小于15mΩcm2。
作为优选，所述中空导电膜丝的内径为1.8～2mm，形成中空导电膜丝的导电膜的厚度为120～150μm，所述微生物载体的厚度为0.5～2mm。
进一步地，所述微生物载体上负载有硝化菌、亚硝化菌和反硝化菌。
本发明中，所述疏油膜采用现有技术中常规的具有疏油性质的膜材料即可。例如，可采用CN109847598A、CN108579447A等专利公开文献中所公开的疏油材料作为疏油膜。
第二方面，本发明提供一种高油脂富磷污水处理方法，利用前述系统对高油脂富磷污水进行处理；
所述处理方法具体为：首先将高油脂富磷污水经过格栅除杂后输入调节池进行均质处理，然后将污水输入三级隔油池中对污水中的油脂进行收集，之后将污水输入强化处理单元中进行降解有机物、脱氮、脱磷处理及进一步的脱油处理；
在强化处理单元的阳极水处理区，因微生物电池的电场作用，表面带有负电荷的污泥絮体吸附至表面富集正离子的阳极，促进污泥沉淀，大大减少污泥絮体、胶体或微小颗粒物向阴极膜表面移动的速率，降低阳极膜表面污染物的附着速率，减缓膜污染；
在强化处理单元的阴极水处理区，通过微生物电池的作用，使污水中的氮和磷经过硝化反应、反硝化反应和磷沉淀反应实现氮和磷的脱除。
进一步，污水中的磷被沉淀为结晶状的MgNH4PO4·6H2O。
本发明涉及到的原料或试剂均为普通市售产品，涉及到的操作如无特殊说明均为本领域常规操作。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可以相互组合，得到具体实施方式。
本发明的有益效果在于：
本发明将膜曝气水处理技术与微生物燃料电池技术融合，实现对污水有机物的强化降解、硝化反硝化与高效磷回收。本发明所述处理系统可应用于高油脂富磷污水的处理，例如肉类加工基地污水，养殖场污水，食品加工业污水、餐饮业污水等。
（发明人：朱龙海;于再基）