CN105948246A - 一种不分区的膜生物污水处理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种不分区的膜生物污水处理方法，包括以下工艺步骤：通过曝气控制使反应容器内溶解氧浓度为0～1.5mg/L，整个反应容器维持在兼氧环境下。本发明还公开了一种不分区的膜生物污水处理系统，包括反应容器、膜分离系统、产水系统和曝气系统，所述膜分离系统置于所述反应容器内，所述产水系统与所述膜分离系统连通用于抽出膜分离系统中的滤液，所述曝气系统用于对所述反应容器以及所述膜分离系统曝气；所述曝气系统被配置成能使反应容器内溶解氧浓度为0～1.5mg/L，整个反应容器维持在兼氧环境下。本发明的不分区的膜生物污水处理方法及系统仅仅存在兼氧区，便于控制且溶解氧消耗量低。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种不分区的膜生物污水处理方法及系统。
背景技术
常规生化污水处理方法，为提高污水生化性、保证脱氮除磷的效果，反应系统内必须分布多种溶解氧环境，以实现大分子有机物分解为小分子有机物(厌氧环境下)、排泥除磷(厌氧环境下释放磷—好氧环境下聚合磷)、硝化(好氧环境)与反硝化(兼性厌氧/缺氧环境)脱氮等反应，达到降解污染物的效果。该方法的流程如图1所示。
常规生化污水处理方法污染物降解过程如下：
C10H19O3N+CO2+SO4→R-COOH+CH4+NH3+H2S+H2O(厌氧段产生臭味)
C10H19O3N+NO3-→CO2+N2+H2O(缺氧段)
C10H19O3N+O2→CO2+NO3-+H2O(好氧段)
NH3+O2→NO3-+H2O(好氧段)
上述反应式C10H19O3N用于指代所有有机物，可以理解的，有机物还可以是其他分子结构。
常规生化污水处理方法所需的溶解氧处于多种状态且相互之间存在界限，即在同一反应系统内，存在不同的溶解氧环境的区域，如图4所示。
常规的MBR膜生物反应器污水处理方法的流程如图2所示，也一样存在不同的溶解氧环境的区域。
常规生化污水处理方法和常规的MBR膜生物反应器污水处理方法在实际应用中,各段分别在不同构筑物或不同区域内实现，工艺过程繁杂，而且不同段常需单独配套系统装置，控制点多、能耗高、维护困难，从而导致运行效果不稳定。
公开号为CN101885538B的发明专利公开了一种不排泥除磷膜生物反应器工艺，该不排泥除磷膜生物反应器工艺利用曝气控制，使得膜生物反应器内形成好氧-兼氧-厌氧的环境，磷在厌氧区被微生物释放出来后，在系统中的磷酸盐还原菌的作用下，转化为磷化氢释放，并经曝气系统吹脱进入大气，实现了不排泥除磷。但该技术方案仍需要控制反应器内溶解氧环境，使其溶解氧状态分为好氧——兼氧——厌氧等两或三甚至更多区域，为了实现好氧吸磷——厌氧释磷的过程，由于在同一区域内难以既存在好氧又存在厌氧，其除磷所必须的两个反应过程要在多个溶解氧区完成。为严格实现该过程，其溶解氧消耗量仍偏大且控制点不好操作。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种不分区的膜生物污水处理方法及系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种不分区的膜生物污水处理方法，包括以下工艺步骤：通过曝气控制使反应容器内溶解氧浓度为0～1.5mg/L，整个反应容器维持在兼氧环境下。
其中膜分离系统区域溶解氧浓度低于1.5mg/L，其他区域溶解氧浓度低于0.5mg/L，所述膜分离系统区域的溶解氧浓度高于其他区域的溶解氧浓度。
污染物磷的降解过程如下：
有机物+磷酸盐+兼性微生物→微生物细胞(有机磷)
微生物细胞(有机磷)+兼性微生物→P2H4/PH3
污染物氮的主要降解过程如下：
1/2NH4 +(氨氮)+1/2H2O+1/4O2+兼性微生物→1/2NO2 -+2e+3H+
1/2NH4 +(氨氮)+1/2NO2 -+兼性微生物→1/2N2+H2O。
随着进水中氮浓度发生变化，反应系统中氮的降解过程还伴随着短程硝化反硝化等反应。
本发明还公开了一种不分区的膜生物污水处理系统，包括反应容器、膜分离系统、产水系统和曝气系统，所述膜分离系统置于所述反应容器内，所述产水系统与所述膜分离系统连通用于抽出膜分离系统中的滤液，所述曝气系统用于对所述反应容器以及所述膜分离系统曝气；所述曝气系统被配置成能使反应容器内溶解氧浓度为0～1.5mg/L，整个反应容器维持在兼氧环境下。
其中膜分离系统区域溶解氧浓度低于1.5mg/L，其他区域溶解氧浓度低于0.5mg/L，所述膜分离系统区域的溶解氧浓度高于其他区域的溶解氧浓度。
所述膜分离系统选用微滤膜或超滤膜。
所述曝气系统使用微孔曝气或穿孔曝气或二者组合。
所述曝气系统通过将曝气量集中分布于膜分离系统区域实现对所述膜分离系统的冲刷。
可通过增加膜区附近曝气穿孔管的孔洞数量或增加孔径将曝气量集中分布于膜分离系统区域。
也可通过增加膜区附近的微孔曝气盘的数量将曝气量集中分布于膜分离系统区域。
与现有技术相比较，本发明的不分区的膜生物污水处理方法及系统仅仅存在兼氧区，便于控制且溶解氧消耗量低。在膜分离系统区域溶解氧浓度略高只是为了冲刷。
附图说明
图1为常规生化污水处理方法流程图；
图2为常规的MBR膜生物反应器污水处理方法流程图；
图3为本发明的不分区的膜生物污水处理方法的流程图；
图4为常规生化污水处理方法的溶解氧要求；
图5为本发明的不分区的膜生物污水处理方法的溶解氧要求；
图6为本发明的不分区的膜生物污水处理系统可选的穿孔曝气结构管示意图；
图7为本发明的不分区的膜生物污水处理系统可选的微孔曝气结构示意图；
图8为本发明的不分区的膜生物污水处理系统实施例一的结构示意图；
图9为本发明的不分区的膜生物污水处理系统实施例二的结构示意图；
图10为本发明的不分区的膜生物污水处理系统实施例三的结构示意图。
具体实施方式
本发明的不分区的膜生物污水处理方法通过曝气控制使反应容器内溶解氧浓度为0～1.5mg/L，整个反应容器维持在兼氧环境下。优选的，其中膜分离系统区域溶解氧浓度低于1.5mg/L，其他区域溶解氧浓度低于0.5mg/L，所述膜分离系统区域的溶解氧浓度为保证冲刷强度而高于其他区域的溶解氧浓度。尽管膜区区域与其他区域的溶解氧浓度存在一定的差异，但整个反应系统一直维持在兼氧环境下，本发明的不分区的膜生物污水处理系统为兼氧膜生物反应器FMBR。本发明的不分区的膜生物污水处理方法的流程请参见图3所示。
本发明的不分区的膜生物污水处理方法的溶解氧要求如图5所示，在兼氧环境下，好氧微生物、兼氧微生物和厌氧微生物共存于同一反应区内，其中大多为兼氧微生物，形成特性微生物。在特性微生物作用下，污水中大分子污染物被分解为小分子，进一步被气化；污染物中磷不以聚集在污泥中的形式排出，而是被气化为磷化氢或联膦形式排出；污染物中的氮不仅仅通过硝化反硝化或短程硝化反硝化作用降解，还在厌氧氨氧化菌(红菌)作用下被气化而被分解；活性污泥的新陈代谢在特性微生物作用下实现了自我循环，死去的微生物(即有机剩余污泥)作为或者微生物(即活性污泥)的营养源，不排出反应容器，即整个反应过程有机剩余污泥零排放。
本发明的不分区的膜生物污水处理方法污染物主要降解过程：
有机物+磷酸盐+兼性微生物→微生物细胞(有机磷)
微生物细胞(有机磷)+兼性微生物→P2H4/PH3
1/2NH4 +(氨氮)+1/2H2O+1/4O2+兼性微生物→1/2NO2 -+2e+3H+
1/2NH4 +(氨氮)+1/2NO2 -+兼性微生物→1/2N2+H2O
下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例一：如图8所示，本实施例的不分区的膜生物污水处理系统采用一体化的膜技术污水处理器，包括反应容器7、膜分离系统、产水系统和曝气系统，反应容器7内未使用隔板区开，膜分离系统选用超滤膜组件8，产水系统使用产水泵9抽吸，曝气系统采用鼓风机及曝气管路进行曝气。生活污水进入反应容器7后，通过鼓风机控制曝气供氧，其中膜组件8下方用如图6所示的穿孔曝气结构曝气，其他区域采用如图7所示的微孔曝气盘曝气，使处理器内形成了兼氧的反应区。膜区附近溶解氧浓度0.8～1.2mg/L，其他区域溶解氧浓度为0.3～0.4mg/L，再经培养出的高浓度特性微生物的高效降解作用，污染物质被分解去除，最后通过置于反应区的超滤膜组件过滤出水，运行过程中有机剩余污泥零排放。
实施例二：如图9所示，本实施例的不分区的膜生物污水处理系统采用一体化膜技术污水处理器，包括反应容器10、膜分离系统、产水系统和曝气系统。所述反应容器10内用隔板11分隔开，形成两或三或多个反应区；膜分离系统采用超滤膜组件12；产水系统使用产水泵13抽吸；曝气系统采用鼓风机及曝气管路进行曝气。生活污水进入处理器后，通过鼓风机对整个反应区供氧或分别采用相近似曝气量的多个鼓风机对各个反应区曝气，采用用如图6所示的穿孔曝气结构曝气，其中膜组件8下方穿孔管的孔洞单位面积内的数量大于其他区域，使处理器内形成了兼氧的反应区，膜区附近溶解氧浓度0.9～1.4mg/L，其他区域溶解氧浓度为0.2～0.5mg/L，再经培养出的高浓度特性微生物的高效降解作用，污染物质被分解去除，最后通过置于反应区的超滤膜组件过滤出水，运行过程中有机剩余污泥零排放。
实施例三：如图10所示，本实施例的不分区的膜生物污水处理系统采用一体化膜技术污水处理器，包括反应容器、膜分离系统、产水系统和曝气系统。所述反应容器采用土建池构造，包括反应池14和反应池15两个反应池，反应池之间用管道相连，反应池14进水，反应池15出水；膜分离系统采用超滤膜组件16，超滤膜组件16单独放置在反应池15内；产水系统使用产水泵17抽吸；曝气系统采用鼓风机及曝气管路进行曝气。生活污水进入反应系统后，通过一台鼓风机对两个反应池曝气或分别采用2台相近似曝气量的风机对各个反应池曝气，采用用如图7所示的微孔曝气结构曝气，其中膜组件8下方微孔曝气盘的数量大于其他区域的，使处理系统内形成了兼氧的反应区，其中膜组件所在的反应池溶解氧浓度0.9～1.3mg/L；其他反应池溶解氧浓度为0.2～0.5mg/L，两个反应区的溶解氧环境都在兼氧区范围内，再经培养出的高浓度特性微生物的高效降解作用，污染物质被分解去除，最后通过置于反应区的超滤膜组件过滤出水，运行过程中有机剩余污泥零排放。
Claims (8)
1.一种不分区的膜生物污水处理方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：通过曝气控制使反应容器内溶解氧浓度为0～1.5mg/L，整个反应容器维持在兼氧环境下。
2.根据权利要求1所述的不分区的膜生物污水处理方法，其特征在于：其中膜分离系统区域溶解氧浓度低于1.5mg/L，其他区域溶解氧浓度低于0.5mg/L，所述膜分离系统区域的溶解氧浓度高于其他区域的溶解氧浓度。
3.一种不分区的膜生物污水处理系统，其特征在于：包括反应容器、膜分离系统、产水系统和曝气系统，所述膜分离系统置于所述反应容器内，所述产水系统与所述膜分离系统连通用于抽出膜分离系统中的滤液，所述曝气系统用于对所述反应容器以及所述膜分离系统曝气；所述曝气系统被配置成能使反应容器内溶解氧浓度为0～1.5mg/L，整个反应容器维持在兼氧环境下。
4.根据权利要求3所述的不分区的膜生物污水处理系统，其特征在于：其中膜分离系统区域溶解氧浓度低于1.5mg/L，其他区域溶解氧浓度低于0.5mg/L，所述膜分离系统区域的溶解氧浓度高于其他区域的溶解氧浓度。
5.根据权利要求3所述的不分区的膜生物污水处理系统，其特征在于：所述膜分离系统选用微滤膜或超滤膜，所述曝气系统使用微孔曝气或穿孔曝气或二者组合。
6.根据权利要求4所述的不分区的膜生物污水处理系统，其特征在于：所述曝气系统通过将曝气量集中分布于膜分离系统区域实现对所述膜分离系统的冲刷。
7.根据权利要求5所述的不分区的膜生物污水处理系统，其特征在于：通过增加膜区附近曝气穿孔管的孔洞数量或增加孔径将曝气量集中分布于膜分离系统区域。
8.根据权利要求5所述的不分区的膜生物污水处理系统，其特征在于：通过增加膜区附近的微孔曝气盘的数量将曝气量集中分布于膜分离系统区域。
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