CN101289254B - 一种增强脱氮效果的膜生物反应器污水处理工艺 - Google Patents

一种增强脱氮效果的膜生物反应器污水处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种增强脱氮效果的膜生物反应器污水处理工艺，它包括以下步骤：原水进入反应器的缺氧区；通过泵将缺氧区内的混合液送入反应器的同步硝化反硝化区进行同步硝化反硝化反应；将同步硝化反硝化区内的混合液一部分通过第一溢流口送入在其内设置有膜组件的反应器膜区，一部分混合液通过带有流量计的虹吸管回流至反应器的兼性区；反应器的膜区中的混合液一部分被膜组件过滤净化后排放，一部分通过第二溢流口回流进入反应器的兼性区；进入兼性区的混合液在该区释放溶解氧，然后通过兼性区上设置的第三溢流口进入所述的缺氧区进行反硝化反应。本发明的有益效果是：提高了总氮去除率并提高了反硝化效率、节省了能源。

Description

一种增强脱氮效果的膜生物反应器污水处理工艺
技术领域
本发明专利涉及一种用于污水处理的膜生物反应器工艺，尤其是一种具备脱除总氮作用的膜生物反应器污水处理工艺。
背景技术
膜生物反应器(membrane bioreactor，MBR)脱氮工艺是一种将膜生物反应器(MBR)与好氧硝化缺氧反硝化过程结合起来的工艺，这种工艺通常在好氧段中加入膜组件，保证硝化菌的生长，达到硝化的目的，并在好氧段之前设置一个缺氧段，好氧段中的污泥混合液回流至此，与在此段进入的原水混合，利用原水中的有机物作为碳源和电子供体，达到缺氧反硝化的目的。但是现有的工艺在运行时往往会出现一些缺陷，比如：第一，直接将好氧区混合液回流至缺氧区，缺氧区进水口处的溶解氧容易偏高，使缺氧环境受到破坏。第二，将MBR好氧池中NO3 -反硝化为N2时需要原水中较多的有机物作为电子供体，因此在缺氧段中，作为碳源的有机物容易成为反硝化的限制因素，影响污水中总氮(TN)的去除率。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种增强脱氮效果的膜生物反应器污水处理工艺，采用这种工艺能够提高反应器各个区域的运行质量，提高反硝化过程中有机物的利用效率，减少反硝化所需的碳源，增强反硝化作用，提高总氮的去除率，提高出水水质，并且减少反硝化所需的水力停留时间以及反硝化池容积，同时，能够节省污泥回流时所需要的电力能源。
本发明的一种增强脱氮效果的膜生物反应器污水处理工艺，它包括以下步骤：
(1)原水进入反应器的缺氧区，通过搅拌使所述的缺氧区内的混合液混合均匀；
(2)通过泵将所述的缺氧区内的混合液送入反应器的同步硝化反硝化区进行同步硝化反硝化反应，混合液水力停留时间为4h-5h之间，并且通过微曝气管曝气，使该区内的溶解氧保持在0.7mg/L-1.0mg/L之间；
(3)将所述的同步硝化反硝化区内的混合液一部分通过第一溢流口送入在其内设置有膜组件的反应器膜区，在该区发生硝化反应与去除有机物的生化反应，一部分混合液通过带有流量计的虹吸管回流至反应器的兼性区，回流液与反应器膜区净水出水的体积比在100％-300％之间；
(4)所述反应器的膜区中的混合液一部分被所述的膜组件过滤净化后排放，一部分通过第二溢流口回流进入反应器的兼性区，回流液与反应器膜区净水出水的体积比在100％-300％之间；
(5)进入所述的兼性区的混合液在该区释放溶解氧，然后通过所述的兼性区上设置的第三溢流口进入所述的缺氧区进行反硝化反应；
(6)重复所述的(1)-(5)步骤。
本发明的有益效果是：第一，同步硝化反硝化区内，生成的亚硝酸盐氮和硝酸盐氮可在此进行一部分反硝化，回流至缺氧区可使反硝化进行的更加完全，提高总氮去除率，同时，同步硝化反硝化反应也经常伴随着短程硝化反应，因此其流向缺氧区的回流液能够更为有效地利用原水中的碳源，提高反硝化效率。第二，缺氧区的混合液一部分由同步硝化反硝化区回流而来，减少了反硝化的压力，减少了反硝化的水力停留时间，减少了反硝化池的尺寸。第三，同步硝化反硝化区、膜区和兼性区上的溢流口可使混合液依靠重力流动完成设计的工艺流程，节省了水泵，节省了能源。第四，同步硝化反硝化区向兼性区的回流依靠一个虹吸管完成，节省了水泵，节省了能源。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图；
图2是本发明所用的反应器的轴视图，其中，兼性区和缺氧区被透视，同步硝化反硝化区和膜区未被透视，缺氧区和同步硝化反硝化区被打开一角以更清晰地表示其中的部件；
图3是图2所示的反应器的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作以详细描述。
如图1所示本发明的一种增强脱氮效果的膜生物反应器污水处理工艺，它包括以下步骤：原水进入反应器的缺氧区B，通过搅拌使所述的缺氧区B内的混合液混合均匀；通过泵将所述缺氧区B内的混合液送入反应器的同步硝化反硝化区C，该区混合液水力停留时间设置在4h-5h之间，通过微曝气管曝气，使该区内的溶解氧保持在0.7mg/L-1.0mg/L之间；将所述的同步硝化反硝化区C内的混合液一部分通过第一溢流口6送入在其内设置有膜组件的反应器膜区D，另一部分混合液通过带有流量计的虹吸管回流至反应器的兼性区A，回流液与反应器膜区D净水出水的体积比(回流比)在100％-300％之间；所述的反应器的膜区D中的混合液一部分被所述的膜组件过滤净化后作为净水出水排放，一部分通过第二溢流口8回流进入反应器的兼性区A，回流液与反应器膜区D净水出水的体积比(回流比)在100％-300％之间；进入所述的兼性区A的混合液在该区释放溶解氧，然后通过所述的兼性区A上设置的第三溢流口9进入所述的缺氧区B进行反硝化反应；重复上述步骤。
如图2-3所示的步骤(1)一(5)中所用的反应器可以包括设置在池体内的同步硝化反硝化区C、膜区D，它还包括呈L形设置的兼性区A、一个侧壁与所述的兼性区A的L形横向部位外侧壁相连的缺氧区B，所述膜区D的一个侧壁与所述的兼性区A呈L形的内侧壁相连，同步硝化反硝化区C的一个侧壁与所述膜区D的一个侧壁相连、另一个侧壁与所述的缺氧区B和兼性区A的一个侧壁相连。在所述的兼性区A和缺氧区B内分别装有搅拌桨1，在所述的膜区D内装有膜组件4，在所述的缺氧区B内装有水泵7，在所述的同步硝化反硝化区C内装有微曝气管2，在所述的同步硝化反硝化区C和兼性区A之间连接有带有流量计的虹吸管3。在所述的同步硝化反硝化区C、膜区D、兼性区A依次由高至低分别开有在各区对角线两端设置的第一、二、三溢流口6、8、9，所述的膜区D与兼性区A相连的溢流口8上装有插板以利于调节其回流比。在所述的兼性区A内优选装有开有流道的隔板5以利于液体受到打击散氧。
本反应器的工作流程为：
原水进入缺氧区B，向从膜区D和同步硝化反硝化区C流入兼性区A的回流液提供碳源，发生反硝化反应，缺氧区B设置搅拌桨1，使该区混合液混合均匀。之后混合液由水泵7进入同步硝化反硝化区C，该区通过微曝气管2曝气，在此发生同步硝化反硝化反应以及经常伴随发生的短程硝化反应。之后一部分混合液经过虹吸管3回流至兼性区A，此为回流1，该回流液与反应器膜区净水出水的体积比在100％-300％之间，另一部分混合液通过第一溢流口6进入膜区D，膜区D设置膜组件4，该区发生硝化反应与去除有机物的生化反应。之后混合液一部分被膜过滤净化后作为出水排放，一部分通过第二溢流口8回流进入兼性区A，此为回流2，该回流液与反应器膜区净水出水的体积比在100％-300％之间，兼性区A由于装有开有流道的隔板5，有利于液体受到打击散氧，混合液中的溶解氧下降，使通过其上第三溢流口9进入缺氧区B的混合液不至于由于过高的溶解氧而影响反硝化反应，兼性区A设置搅拌桨1，使该区混合液混合均匀。同步硝化反硝化区C、膜区D、兼性区A中进水口与出水口分别设置在各区域对角线的两端，以防止发生短流现象。整个工艺分为两个循环，分别是缺氧区B，同步硝化反硝化区C，兼性区A，缺氧区B的循环和缺氧区B区，同步硝化反硝化区C，膜区D，兼性区A，缺氧区B的循环。四个区域液位由高到低顺序是：同步硝化反硝化区C，膜区D，兼性区A，缺氧区B。
实施例1
原水为市政污水，反应器污泥浓度约11000mg/L。原水进入反应器的缺氧区，通过搅拌使所述的缺氧区内的混合液混合均匀；通过泵将所述缺氧区内的混合液送入反应器同步硝化反硝化区，该区混合液水力停留时间为4.5h，通过微曝气管曝气，使该区内的溶解氧保持在0.7mg/L-0.8mg/L之间；将所述的同步硝化反硝化区内的混合液一部分通过第一溢流口送入在其内设置有膜组件的反应器的膜区，所述的膜区溶解氧浓度在2.5mg/L-3.0mg/L之间，另一部分混合液通过带有流量计的虹吸管回流至反应器的兼性区，该回流液与反应器膜区净水出水的体积比为200％；所述的反应器的膜区中的混合液一部分被所述的膜组件过滤净化后排放，一部分通过第二溢流口回流进入反应器的兼性区，该回流液与反应器膜区净水出水的体积比为200％；进入所述兼性区的混合液流经开有流道的隔板，然后通过所述的兼性区上设置的第三溢流口进入所述的缺氧区，所述缺氧区的溶解氧浓度低于0.3mg/L；重复上述步骤。
经检测：进水原水总氮(TN)在50mg/L-60mg/L时，出水总氮(TN)维持在6mg/L-9mg/L之间，总氮平均去除率达到86％。
实施例2
原水为市政污水，反应器污泥浓度约11000mg/L。原水进入反应器的缺氧区，通过搅拌使所述的缺氧区内的混合液混合均匀；通过泵将所述缺氧区内的混合液送入反应器同步硝化反硝化区，该区混合液水力停留时间为4h，通过微曝气管曝气，使该区内的溶解氧保持在0.8mg/L-1.0mg/L之间；将所述的同步硝化反硝化区内的混合液一部分通过第一溢流口送入在其内设置有膜组件的反应器的膜区，所述的膜区溶解氧浓度在2.5mg/L-3.0mg/L之间，另一部分混合液通过带有流量计的虹吸管回流至反应器的兼性区，该回流液与反应器膜区净水出水的体积比为100％；所述的反应器的膜区中的混合液一部分被所述的膜组件过滤净化后排放，一部分通过第二溢流口回流进入反应器的兼性区，该回流液与反应器膜区净水出水的体积比为100％；进入所述兼性区的混合液流经开有流道的隔板，然后通过所述的兼性区上设置的第三溢流口进入所述的缺氧区，所述缺氧区的溶解氧浓度低于0.3mg/L；重复上述步骤。
经检测：进水原水总氮(TN)在50mg/L-60mg/L时，出水总氮(TN)维持在6mg/L-9mg/L之间，总氮平均去除率达到86％。
实施例3
原水为市政污水，反应器污泥浓度约11000mg/L。原水进入反应器的缺氧区，通过搅拌使所述的缺氧区内的混合液混合均匀；通过泵将所述缺氧区内的混合液送入反应器同步硝化反硝化区，该区混合液水力停留时间为5h，通过微曝气管曝气，使该区内的溶解氧保持在0.8mg/L-0.9mg/L之间：将所述的同步硝化反硝化区内的混合液一部分通过第一溢流口送入在其内设置有膜组件的反应器的膜区，所述的膜区溶解氧浓度在2.5mg/L-3.0mg/L之间，另一部分混合液通过带有流量计的虹吸管回流至反应器的兼性区，该回流液与反应器膜区净水出水的体积比为300％；所述的反应器的膜区中的混合液一部分被所述的膜组件过滤净化后排放，一部分通过第二溢流口回流进入反应器的兼性区，该回流液与反应器膜区净水出水的体积比为300％；进入所述兼性区的混合液流经开有流道的隔板，然后通过所述的兼性区上设置的第三溢流口进入所述的缺氧区，所述缺氧区的溶解氧浓度低于0.3mg/L；重复上述步骤。
经检测：进水原水总氮(TN)在50mg/L-60mg/L时，出水总氮(TN)维持在6mg/L-9mg/L之间，总氮平均去除率达到86％。

Claims (3)

1.一种增强脱氮效果的膜生物反应器污水处理工艺，其特征在于它包括以下步骤：
(1)原水进入反应器的缺氧区，通过搅拌使所述的缺氧区内的混合液混合均匀；
(2)通过泵将所述的缺氧区内的混合液送入反应器的同步硝化反硝化区进行同步硝化反硝化反应，混合液停留时间为4h-5h之间，并且通过微曝气管曝气，使该区内的溶解氧保持在0.7mg/L-1.0mg/L之间；
(3)将所述的同步硝化反硝化区内的混合液一部分通过第一溢流口送入在其内设置有膜组件的反应器的膜区，在该区发生硝化反应与去除有机物的生化反应，一部分混合液通过带有流量计的虹吸管回流至反应器的兼性区，回流液与反应器膜区净水出水的体积比在100％-300％之间；
(4)所述的反应器的膜区中的混合液一部分被所述的膜组件过滤净化后排放，一部分通过第二溢流口回流进入反应器的兼性区，回流液与反应器膜区净水出水的体积比在100％-300％之间；
(5)进入所述的兼性区的混合液在该区释放溶解氧，然后通过所述的兼性区上设置的第三溢流口进入所述的缺氧区进行反硝化反应；
(6)重复所述的(1)-(5)步骤。
2.根据权利要求1所述的一种增强脱氮效果的膜生物反应器污水处理工艺，其特征在于：所述的(1)-(5)步骤中的反应器包括设置在池体内的同步硝化反硝化区、膜区、呈L形设置的兼性区、与所述的兼性区L形中的横向部位外侧壁相连的缺氧区，所述膜区的一个侧壁与所述兼性区呈L形的内侧壁相连，同步硝化反硝化区的一个侧壁与所述膜区的一个侧壁相连、另一个侧壁与所述缺氧区和兼性区的一个侧壁相连，在所述的兼性区和缺氧区内分别装有搅拌桨，在所述的膜区内装有膜组件，在所述的缺氧区内装有水泵，在所述的同步硝化反硝化区内装有微曝气管，在所述的同步硝化反硝化区和兼性区之间连接有带有流量计的虹吸管，在所述的同步硝化反硝化区、膜区、兼性区依次由高至低分别开有在各区对角线两端设置的溢流口，所述的膜区与兼性区相连的溢流口上装有插板。
3.根据权利要求2所述的一种增强脱氮效果的膜生物反应器污水处理工艺，其特征在于：在所述的反应器的兼性区内装有开有流道的隔板。
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