CN101580299B - 用膜曝气方式进行污水脱氮反硝化处理的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用膜曝气方式进行污水脱氮反硝化处理的方法及装置。用膜曝气方式进行污水脱氮反硝化处理的方法包括步骤：首先、将气体碳源输送给膜；其次、通过膜腔体供给作为反硝化的气体碳源，在保持气体分压低于泡点的情况下采用膜曝气方式进行污水脱氮反硝化处理。本发明的装置包括入水部、出水部、通过膜曝气进行污水脱氮反硝化处理部和添加气体碳源工作部，其中入水部与通过膜曝气进行污水脱氮反硝化处理部连接，通过膜曝气进行污水脱氮反硝化处理部分别与出水部和添加气体碳源工作部连接。本发明能很好的增大外加气体碳源在水中的传递效率,减小气泡直径,延长气泡在水中的停留时间,大大提高气体的利用率，具有很高的工程应用价值。

Description

用膜曝气方式进行污水脱氮反硝化处理的方法及装置

技术领域

本发明技术方案属于生活污水和工业废水处理领域，具体涉及一种污水脱氮反硝化处理方法及系统。

背景技术

目前膜曝气虽然在污水处理中有些应用，然而仍限于在供氧、萃取、生物载体和出水过滤等几方面。现有技术中采用膜曝气供氧时，氧气可以肉眼不可见的气泡形式扩散进人水相，相对传统曝气方式氧的传递效率大大提高。传统的曝气方式由于其曝气头的孔径大，导致产生的气泡较大，当用于向水体中传递气体碳源时，气体碳源在水中的传递效率低，实际利用率不高。

发明内容

为了解决现有技术中传统的曝气方式存在的由于其曝气头的孔径大，导致产生的气泡较大，气体在水中的传递效率低，实际利用率不高这一技术问题，本发明提供了一种污水脱氮反硝化处理方法，所述污水脱氮反硝化处理方法包括步骤：第一步、将气体碳源输送到膜腔体中；第二步、通过膜腔体供给作为反硝化的气体碳源，在保持膜腔体中气体分压低于泡点的情况下采用膜曝气方式进行污水脱氮反硝化处理。

根据本发明的一优选技术方案：所述第一步中的膜为透气性致密膜、微孔膜或透气性织物。

根据本发明的一优选技术方案：所述透气性致密膜为硅橡胶膜。

根据本发明的一优选技术方案：所述微孔膜为疏水性聚合物膜或陶瓷膜。

根据本发明的一优选技术方案：所述第一步中的气体碳源为甲烷、乙烷、乙炔、石油气、天然气。

根据本发明的一优选技术方案：所述第二步中通过膜腔体供给作为反硝化的气体碳源，在保持膜腔体中气体压力低于泡点（一般为0.1～6.0个大气压）的环境下采用膜曝气方式进行污水脱氮反硝化处理。

本发明还提供了一种污水脱氮反硝化处理系统，所述污水脱氮反硝化处理系统包括入水部、出水部、通过膜曝气进行污水脱氮反硝化处理部和添加气体碳源工作部，其中所述入水部与所述通过膜曝气进行污水脱氮反硝化处理部连接，所述通过膜曝气进行污水脱氮反硝化处理部分别与所述出水部和所述添加气体碳源工作部连接。

根据本发明的一优选技术方案：所述通过膜曝气进行污水脱氮反硝化处理部为反应池，所述反应池内安装有第一膜组件、第二膜组件和动力构件；其中，所述第一膜组件为膜曝气组件，其与所述添加气体碳源工作部连通，所述第二膜组件与所述出水部连通。

根据本发明的一优选技术方案：所述动力构件为循环泵，所述第一膜组件为透气性致密膜、微孔膜或透气性织物，所述第二膜组件为透气性致密膜、微孔膜或透气性织物。

根据本发明的一优选技术方案：所述入水部包括：进水泵、液体流量计和液位计，其中，所述进水泵分别与所述液体流量计和所述液位计连接；所述出水部包括：负压表、液体流量计和抽吸泵，其中，所述负压表与所述液体流量计和所述抽吸泵依次连接；所述添加气体碳源工作部包括：进气口、气体流量计和气体压力表，其中，所述进气口与所述气体流量计和所述气体压力表依次连接。

本发明技术方案提供了一种通过添加甲烷、乙烷、乙炔、石油气、天然气等气体碳源进行膜曝气的污水脱氮反硝化处理方法及系统，充分利用了膜良好的曝气性能和其良好的生物载体性能，采用透气性致密膜(如硅橡胶膜)、微孔膜(如疏水性聚合物膜)或者透气性织物,通过膜腔体供氧,在保持气体分压低于泡点的情况下,可实现向生物反应器的无泡曝气，并且以膜为载体生长高生物活性的生物膜,在生物膜上完成反硝化。

本发明采用膜供给甲烷、乙烷、乙炔、石油气、天然气等和氧气或空气的混合气体，由于传递的气体通过膜丝的微孔进入水体，形成的气泡直径非常小，比表面积大，极大地提高了传质效率,气体利用率理论上可接近100%。本发明中用于气体传质的膜也通常在膜/液界面为生物膜提供附着生长的支撑载体，附着生长有生物膜的膜与气体碳源接触紧密,气体在界面上直接传递并在生物膜内被利用，在这样的生物膜里,从膜渗透出来的气体和通过生物膜的主体料液中的污染底物以相反的方向流动，使得气体能尽可能多的被用作反硝化。

附图说明

图1.本发明污水脱氮反硝化处理方法及系统中污水脱氮反硝化处理系统结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明技术方案进行详细说明：

请参阅图1本发明污水脱氮反硝化处理方法及系统中污水脱氮反硝化处理系统结构示意图。如图中所示：所述污水脱氮反硝化处理系统包括入水部、出水部、通过膜曝气进行污水脱氮反硝化处理部和添加气体碳源工作部，其中所述入水部与所述通过膜曝气进行污水脱氮反硝化处理部连接，所述通过膜曝气进行污水脱氮反硝化处理部分别与所述出水部和所述添加气体碳源工作部连接。

在本发明的优选技术方案中，所述通过膜曝气进行污水脱氮反硝化处理部为反应池，所述反应池内安装有第一膜组件、第二膜组件和动力构件；其中，所述第一膜组件为膜曝气组件，其与所述添加气体碳源工作部连通，所述第二膜组件与所述出水部连通，其中，所述动力构件为循环泵，所述第一膜组件为透气性致密膜、微孔膜或透气性织物，所述第二膜组件为透气性致密膜、微孔膜或透气性织物。

在本发明的优选技术方案中，所述入水部包括：进水泵、液体流量计和液位计，其中，所述进水泵分别与所述液体流量计和所述液位计连接；所述出水部包括：负压表、液体流量计和抽吸泵，其中，所述负压表与所述液体流量计和所述抽吸泵依次连接；所述添加气体碳源工作部包括：进气口、气体流量计和气体压力表，其中，所述进气口与所述气体流量计和所述气体压力表依次连接。

为了解决现有技术中存在的传统的曝气方式由于其曝气头的孔径大，导致产生的气泡较大，气体在水中的传递效率低，实际利用率不高这一技术问题，本发明提供了一种污水脱氮反硝化处理方法，所述污水脱氮反硝化处理方法包括步骤：第一步、将气体碳源输送给膜；第二步、通过膜腔体供给作为反硝化的气体碳源，在保持气体分压低于泡点的情况下采用膜曝气方式进行污水脱氮反硝化处理。

在本发明的优选技术方案中，所述第一步中的膜为透气性致密膜、微孔膜或透气性织物，其中，所述透气性致密膜为硅橡胶膜或中空纤维膜；所述微孔膜为疏水性聚合物膜或陶瓷膜，所述第一步中的气体碳源为甲烷、乙烷、乙炔、石油气、天然气。

在本发明的优选技术方案中，所述第二步中通过膜腔体供给作为反硝化的气体碳源，在保持膜腔体中气体压力低于泡点压力（依据具体的膜材料和膜孔径大小等因素而定，如0.1微米孔径的亲水性微滤膜的泡点为0.8～1.5个大气压）的环境下采用膜曝气方式进行污水脱氮反硝化处理。

在以下的实施方案中，所述气体碳源采用主要成分为甲烷的气体，甲烷等有机气体能被反硝化细菌利用，作为反硝化碳源实现脱氮。在好氧条件下反硝化细菌与部分微生物进行协同作用，部分微生物利用氧将甲烷氧化为甲醇，反硝化细菌再利用甲醇进行反硝化实现脱氮，在缺氧情况下某些反硝化菌能利用甲烷作反硝化碳源进行反硝化。

经好氧硝化处理的污水在进水泵1的作用下进入所述甲烷为反硝化碳源的膜生物反应池15中，液体流量计2用于计量和对进水量进行微调，液位计3用于控制反应池15中的液位，若所述反应池15中液位超过预定值，将关闭所述进水泵1，当液位低于预定值，则开启所述进水泵1。其中，第一膜组件4用于向反应池15中导入甲烷气体或甲烷含量较高的混合气体（如甲烷和氧气的混合气体或天然气，以下说明以甲烷和氧气的混合气体为例），第二膜组件用于出水；由于所述膜生物反应池15内进行微泡曝气或无泡曝气，水体的循环效果较差，因此在所述膜生物反应池15配套设置有循环泵6，所述循环泵6的设置不仅有利于进水的均匀分布，同时有利于提高膜曝气的传质效果。甲烷和氧气的混合气体由第一膜组件4进入，其中，氧气由第一进气口11进入，甲烷气由第二进气口12进入，气量通过所述气体流量计13调节，所述第一气压表14用于测定气压。所述第二气压表7用于测定甲烷气和氧气混合后的气压，出水部通过抽吸泵10的抽吸作用进行，出水量通过液体流量计9调节，负压表8用于测定膜组件出水过程中的抽吸负压。

在上述污水脱氮反硝化处理过程中，所述膜生物反应池在运行过程中,对液相流速在不同阶段有不同的要求。运行前期,即挂膜阶段,液相流速不宜过高，以保持污泥不静沉的最小流速为宜,否则生物膜受到较大的剪切力而很难生长，正常运行期间,为减小液相边界层厚度,加快底物的传递速率,同时控制生物膜的过度积累,应保持较高的液相流速，以不至于使生物膜脱落的最大流速为宜。

本发明技术方案的有益效果在于：通过添加甲烷、乙烷、乙炔、石油气、天然气等气体碳源进行膜曝气的污水脱氮反硝化处理方法及系统，充分利用了膜良好的曝气性能和其良好的生物载体性能，采用透气性致密膜(如硅橡胶膜)、微孔膜(如疏水性聚合物膜，可选择作亲水化处理)或者透气性织物,通过膜腔体供反硝化气体碳源,在保持气体分压低于泡点的情况下,可实现向生物反应器的无泡曝气，并且以膜为载体生长高生物活性的生物膜,在生物膜上完成反硝化。

本发明采用膜供给气体碳源，由于传递的气体通过膜丝的微孔进入水体，形成的气泡直径非常小，比表面积大，因此提高了接触时间,极大地提高了传质效率,气体利用率理论上可接近100%，本发明中用于气体传质的膜也通常在膜/液界面为生物膜提供附着生长的支撑载体，附着生长有生物膜的膜与气体碳源接触紧密,气体在界面上直接传递并在生物膜内被利用，在这样的生物膜里,从膜腔扩散出来的气体和通过生物膜的主体料液中的污染底物以相反的方向流动，使得气体能尽可能多的被用作反硝化。

以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种用膜曝气方式进行污水脱氮反硝化处理的方法，其特征在于：所述用膜曝气方式进行污水脱氮反硝化处理的方法包括步骤：

A:将气体碳源输送到膜腔体中；

B:通过膜腔体供给作为反硝化的气体碳源，在保持膜腔体中气体分压低于泡点的情况下采用膜曝气方式进行污水脱氮反硝化处理；所述膜为0.1微米孔径的亲水性微滤膜，所述泡点为0.8个大气压。

2.根据权利要求1所述用膜曝气方式进行污水脱氮反硝化处理的方法，其特征在于：所述步骤A中的气体碳源为甲烷、乙烷、石油气、天然气。

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