公布日：2023.10.17
申请日：2023.07.31
分类号：C02F3/30(2023.01)I;C02F3/28(2023.01)I;C02F3/12(2023.01)I;C02F1/44(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本发明提供了一种基于MABR-AnMBR-铁/硫自养反硝化系统的氨氮废水的脱氮处理方法，该系统包括依次连通的MABR反应池、AnMBR反应室和铁/硫自养反硝化池；该方法包括废水在MABR池中，通过无泡曝气所带来的溶解氧，将废水中部分氨氮转化为亚硝态氮，将氨氮与亚硝态氮的比例控制在一定范围内；处理废水进入AnMBR反应室，去除废水中的氨氮与亚硝态氮，处理后的废水经过外置膜组件过滤进入铁/硫自养反硝化池，实现废水中总氮的去除。本发明不仅能低能耗高效的脱氮，还可以简单控制短程硝化过程，同时通过使用N2及氮氧化物混合气体对AnMBR外置膜组件进行曝气，降低膜污染，提高运行稳定性和装置的安全性。
权利要求书
1.一种基于MABR-AnMBR-铁/硫自养反硝化系统的氨氮废水的脱氮处理方法，其特征在于，采用MABR-AnMBR-铁/硫自养反硝化系统进行的氨氮废水的脱氮处理；所述MABR-AnMBR-铁/硫自养反硝化系统包括依次连通的MABR反应池、AnMBR反应室和-铁/硫自养反硝化池；所述MABR反应池的内部设有与外部曝气装置连通的生物膜组件，且曝气装置的曝气口与生物膜组件的膜丝端口连通；所述AnMBR反应室包括厌氧反应室、氮气曝气的外置膜组件和气体分离循环装置；所述厌氧反应室的内部设有三相分离器，上部设有出气口；厌氧反应室的出水口与外置膜组件壳体上设置的进水口连通；所述出气口与气体分离循环装置的气体进口连通，气体分离循环装置的气体出口与膜组件的曝气口连通；所述铁/硫自养反硝化池的进水口与AnMBR反应室的外置膜组件的出水口连接，铁/硫自养反硝化池设有排水口；脱氮处理方法，包括以下步骤：(1)将初始废水泵入MABR反应池底部，通过外部曝气装置对膜组件进行氧气曝气，通过曝气将部分氨氮转化成亚硝态氮，控制氨氮与亚硝态氮的比例，获得处理后的废水I；(2)废水I泵入AnMBR反应室中将废水中的氨氮与亚硝态氮去除，得到废水II和甲烷、氮气混合气体，生成的甲烷、氮气混合气体进入气体分离装置进行分离，分离后的甲烷回收，氮气混合气体用于外置膜组件的曝气气体；(3)将步骤(2)废水II进入外置膜组件过滤，得到过滤后的废水和厌氧液；厌氧液回流至厌氧反应室。(4)将步骤(3)中过滤后的废水通入铁/硫自养反硝化池，进行亚硝态氮的进一步去除，处理后的废水排出系统。
2.如权利要求1所述的MABR-AnMBR-铁/硫自养反硝化脱氮处理系统，其特征在于，所述外部曝气装置的进气管处设有调节阀和压力传感器；所述MABR反应池内设有溶解氧仪；所述MABR反应池与AnMBR反应室之间设有提升泵。
3.如权利要求1所述的MABR-AnMBR-铁/硫自养反硝化脱氮处理系统，其特征在于，所述外置膜组件的排水管通过回流管路与MABR反应池的出水管连通，回流管路上设有提升泵。
4.如权利要求1所述的MABR-AnMBR-铁/硫自养反硝化脱氮处理系统，其特征在于，所述气体分离循环装置包括气体循环泵和气体分离装置；气体循环泵的进口与厌氧反应室的出气口连通，且连通的管路上设有循环风机；气体循环泵的出口与气体分离装置进口连通；气体分离装置的出口与外置膜组件的曝气口连通。
5.如权利要求1所述的脱氮处理的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述初始废水为氨氮废水，氨氮废水为总氮浓度＜1000mg/L，氨氮浓度＜900mg/L，COD浓度＜2000mg/L，COD/TN为1～2:1的低碳氮比废水。
6.如权利要求1所述的脱氮处理的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述MABR反应池中的膜曝气生物膜组件曝气压力为10-20kPa，溶解氧控制在0.8-1.5mg/L，氨氮负荷为6～8kgNm-2d-1，曝气方式为无泡曝气。
7.如权利要求1所述的脱氮处理的方法，其特征在于，步骤(2)中，泵入厌氧反应室中的废水的亚硝酸盐氮与氨氮比值为1.0-1.6，压力为10-20kPa，污泥浓度为6000～8000mg/L，脱氮负荷为0.6～0.8kgTNm-3d-1。
8.如权利要求1所述的脱氮处理的方法，其特征在于，步骤(4)中，铁/硫自养反硝化池内复合填料的填充料为60～80％，复合填料由硫磺、铁粉和多孔塑料悬浮材料组成，其中铁粉与硫磺投加比例为1:1.5～1:2.5，占复合填料的30％～40％，反硝化负荷为0.3～0.5kg/m3·d。
发明内容
本发明提供了一种MABR-AnMBR-铁/硫自养反硝化系统及氨氮废水的脱氮处理方法，该方法可以低能耗高效的脱氮，还可以将短程硝化过程运行过程简单化。
具体技术方案如下：
本发明提供了一种基于MABR-AnMBR-铁/硫自养反硝化系统的氨氮废水的脱氮处理方法，采用MABR-AnMBR-铁/硫自养反硝化系统进行的氨氮废水的脱氮处理；
所述MABR-AnMBR-铁/硫自养反硝化系统包括依次连通的MABR反应池、AnMBR反应室和铁/硫自养反硝化池；所述MABR反应池的内部设有与外部曝气装置连通的生物膜组件，且曝气装置的曝气口与生物膜组件的膜丝端口连通；
所述AnMBR反应室包括厌氧反应室、氮气混合气体曝气的外置膜组件和气体分离循环装置；所述厌氧反应室的内部设有三相分离器，上部设有出气口；厌氧反应室的出水口与外置膜组件壳体上设置的进水口连通；所述出气口与气体分离循环装置的气体进口连通，气体分离循环装置的气体出口与膜组件的曝气口连通；
所述铁/硫自养反硝化池的进水口与AnMBR反应室的外置膜组件的出水口连接，铁/硫自养反硝化池设有排水口；
脱氮处理方法，包括以下步骤：
(1)将初始废水泵入MABR反应池底部，通过外部曝气装置对膜组件进行氧气曝气，通过曝气将部分氨氮转化成亚硝态氮，控制氨氮与亚硝态氮的比例，获得处理后的废水I；
(2)废水I泵入AnMBR反应室中将废水中的氨氮与亚硝态氮去除，得到废水II和甲烷、氮气混合气体，生成的甲烷、氮气混合气体进入气体分离装置进行分离，分离后的甲烷回收，氮气混合气体用于外置膜组件的曝气气体；
(3)将步骤(2)废水II进入外置膜组件过滤，得到过滤后的废水和厌氧液；过滤后的废水排出系统，厌氧液回流至厌氧反应室。
(4)将步骤(3)中过滤后的废水通入铁/硫自养反硝化池，进行亚硝态氮的进一步去除，处理后的废水排出系统。
上文所述MABR全称为膜曝气生物反应器，(文中简写为MABR)，AnMBR全称为厌氧膜生物反应器(文中简写为AnMBR)。
本发明中，初始废水首先通过水泵泵入MABR反应池，通过外部曝气装置对膜组件进行氧气曝气所带来的溶解氧，与MABR反应池内存在亚硝化细菌，将废水中的部分氨氮转化为亚硝态氮，实现短程硝化，并严格控制废水中氨氮与亚硝态氮的比例，经过反应后的废水通过水泵泵入厌氧反应室，厌氧反应室的膜组件为外置式，厌氧反应室内设有三相分离器，外部设有用于泄压的安全阀，废水中的氨氮和亚硝态氮通过反应池中的厌氧氨氧化细菌的作用下去除，去除中生成的CH4、N2和NO2混合气体，通过收集后由循环风机送入CH4分离装置进行分离，分离后的CH4回收，混合气体用作外置MBR膜组件曝气，在厌氧反应室中去除氨氮与亚硝态氮的废水经过外置膜组件过滤，部分未通过过滤的废水通过水泵提升回流至厌氧反应室底部，进行循环，通过过滤的废水通入铁/硫自养反硝化池，进行亚硝态氮的进一步去除，处理后的废水经过排水口排出。
通常曝气装置设置于膜组件下方，本发明曝气装置的曝气口设置于膜组件内部，通过风机对膜组件内部的膜丝进行曝气，曝气生成的气体直接与膜丝接触，且曝气为无泡气体形式，相比于传统曝气，能够极大的提高反应池中亚硝化细菌对溶解氧的利用率，空气通过生物膜向废水扩散，废水中的污染物向生物膜内部扩散，对水中的部分氨氮进行转化，同时可以根据压力传感器示数，通过调节阀调节对曝气量进行调节，避免溶解氧过高，破坏水中氨氮与亚硝态氮的比例。
进一步地，所述外部曝气装置的进气管处设有调节阀和压力传感器；所述MABR反应池内设有溶解氧仪；所述MABR反应池与AnMBR反应室之间设有提升泵。
进一步地，所述外置膜组件的排水管通过回流管路与MABR反应池的出水管连通，回流管路上设有提升泵。
进一步地，所述气体分离循环装置包括气体循环泵和气体分离装置；气体循环泵的进口与厌氧反应室的出气口连通，且连通的管路上设有循环风机；气体循环泵的出口与气体分离装置进口连通；气体分离装置的出口与外置膜组件的曝气口连通。
进一步地，步骤(1)中，所述初始废水为氨氮废水，总氮浓度＜1000mg/L，氨氮浓度＜900mg/L，COD浓度＜2000mg/L，COD/TN为1～2:1的低碳氮比废水进行处理。
进一步地，步骤(1)中，所述MABR反应池中的膜曝气生物膜组件为聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜，孔径0.02～0.2μm，曝气压力为10～20kPa，DO控制在0.8～1.5mg/L，具体可通过自动控制柜和风机控制，当短程硝化工艺中DO>1.5mg/L时，曝气装置自动停止，当DO
（发明人：李荧;张翠翠;马敏杰;蔡潇彦;龚云娇）