CN108298684A - 一种一体式往复运动式厌氧mbr培养厌氧氨氧化菌的装置和方法 - Google Patents

一种一体式往复运动式厌氧mbr培养厌氧氨氧化菌的装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种一体式往复运动式厌氧MBR培养厌氧氨氧化菌的装置以及使用所述的装置进行一体式往复运动式厌氧MBR培养厌氧氨氧化菌的方法。本发明将厌氧MBR反应器与厌氧氨氧化污泥的培养相结合，并填加了悬浮填料，通过振动使污泥与基质较好接触，同时膜组件将污泥高效截留，周围的悬浮填料使污泥较好的附着，形成生物膜，在培养厌氧氨氧化污泥的同时解决了污泥流失问题，缩短厌氧氨氧化污泥培养驯化时间，减缓了膜组件的堵塞和浓差极化现象，提升了膜的通量，大大缩短了启动时间，能够长期稳定运行。

Description

一种一体式往复运动式厌氧MBR培养厌氧氨氧化菌的装置和 方法
技术领域
本发明属于厌氧法污水处理用污泥培养领域，具体涉及一种一体式往复运动式厌氧MBR培养厌氧氨氧化菌的装置和方法。
背景技术
目前，在污水处理领域中，尤其对于氮含量高的污水，传统生物脱氮通常采用的是硝化/反硝化脱氮工艺，该工艺具有流程较长，占地面积大，基建投资高等缺点。厌氧氨氧化技术与传统硝化/反硝化脱氮工艺相比，具有能耗低、产泥量少、无需外加碳源等优点。
厌氧氨氧化工艺是厌氧反应，不需曝气，是自养反应，不需碳源，因而节约能源和碳源是其很大的优势。厌氧氨氧化技术使用厌氧氨氧化菌，厌氧氨氧化菌是一类细菌，属于浮霉菌门，为自养型细菌，广泛存在于海洋、湖泊、湿地、厌氧水体等自然环境中。在厌氧环境中，厌氧氨氧化菌以CO2为碳源，以NO2 -为电子受体，NH4 +为电子供体，将铵离子(NH4 +)用亚硝酸根(NO2 -)氧化为氮气N2，厌氧氨氧化反应是将NO2 --N和NH4 +-N永久性脱离生态系统的有效途径。然而，由于厌氧氨氧化菌是一类生长缓慢的微生物，世代周期长，对光和氧气等敏感，且污泥容易流失，造成厌氧氨氧化反应启动缓慢，因而在厌氧氨氧化污泥培养过程中将污泥有效截留是所属技术领域中一项重要的研究内容。
为了使污泥有效截留，很多启动方法采用使污泥形成颗粒或生物膜的方式，这样有利于厌氧氨氧化系统更快速地启动。目前厌氧MBR技术很多应用于污泥厌氧发酵产甲烷，由于其可营造一个厌氧的环境，因而也适合厌氧氨氧化污泥的培养，一些研究报道采用厌氧MBR培养厌氧氨氧化污泥，有的采用将膜组件外置的形式，有的采用在膜组件中间增加搅拌浆的形式，能够较快速启动了厌氧氨氧化系统，说明将厌氧MBR同厌氧氨氧化污泥的培养相结合是可行的方法。但是现有技术中的上述膜组件的污染控制形式不够有效导致膜污染问题较为严重，容易膜过滤孔道堵塞，并没有有效解决膜的长期稳定运行问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种一体式往复运动式厌氧MBR培养厌氧氨氧化菌的装置和方法。本发明提高了污泥的截留效果，防止了膜组件的堵塞和浓差极化，提升了膜的通量，大大缩短了启动时间，能够长期稳定运行。
本发明的第一方面公开了一种一体式往复运动式厌氧MBR培养厌氧氨氧化菌的装置，其技术方案如下。
一种一体式往复运动式厌氧MBR培养厌氧氨氧化菌的装置，包括膜池6、MBR膜组器4、振动组器、温控系统以及悬浮填料5；
其中，所述的膜池6底部连接进水管1，膜池的上部设置集气孔8，所述的膜组器4置于膜池6内部，通过产水管连接产水泵9；
所述的振动组器与膜组器4连接，使得膜组件在膜池内往复运动；
所述的温控系统包括温控装置12和与温控装置12连接的加热棒11；其中，所述的加热棒11置于膜池内液面以下，温控装置12控制加热棒的加热温度。
优选地，所述的膜组器包括位于上部的轴承7和位于下部的膜组件。
优选地，所述的膜组件为微滤膜、超滤膜、动态膜或者其组合。
优选地，所述的悬浮填料位于膜池内的水中，其密度大于水的密度。其中，所述的悬浮填料在进水管的进水带动下，能够水中运动。
优选地，所述的振动组器能够实现膜组件的竖直、水平或摇摆运动。
优选地，所述的振动组器包括变频电动机3，变频电动机通过曲柄2与连杆10连接，连杆10与膜组件4连接。
本发明的第二方面公开了一种一体式往复运动式厌氧MBR培养厌氧氨氧化菌的方法，其技术方案如下。
一种使用上述的装置一体式往复运动式厌氧MBR培养厌氧氨氧化菌的方法，包括如下步骤：
步骤(1)，选择接种污泥并放入膜池内，其中所述的接种污泥为50％的硝化反硝化污泥和50％厌氧颗粒污泥的混合物；
步骤(2)，从进水管将进水基质通入到膜池中；
步骤(3)，在厌氧环境下，使污泥与基质充分接触进行厌氧反应，污泥附着在悬浮填料上，在水中运动；膜池内采用加热棒11和温控装置12控制温度为30-35℃，经过往复运动的膜组件过滤的产水通过产水泵排出；厌氧反应产生氮气通过集气孔排出。
优选地，所述步骤(2)中的进水基质浓度为：NH4+-N为50-65mg/L，NO2 --N为55-70mg/L，pH为7-8.5，步骤(3)中污泥浓度控制在6-10g/L；
优选地，步骤(2)中进水方式为是连续的，停留时间HRT为6-8h。
优选地，步骤(2)中进水方式为间歇进水，在进水后振动6-7h排出，一天运行3-4个周期。
本发明具备显著的技术进步，取得了显著的技术效果。
本发明的装置和方法中，厌氧氨氧化系统的启动时间控制在65-90d，污泥由黑色变为红色，总氮去除率为55％-80％，NH4 +-N去除率为45％-90％，NO2 --N去除率为55％-90％。
本发明采用MBR膜组件对厌氧氨氧化污泥进行截留，显著减少了厌氧氨氧化污泥的流失，上述的截留有利于厌氧氨氧化污泥培养，缩短了启动时间。
本发明采用机械振动的方式培养，缓解了膜面浓差极化现象，有效提升了厌氧MBR的运行通量，装置运行效果稳定，不容易出现堵塞等问题，延长了装置运行的时间，提高了运行可靠性。
本发明在在膜组件周围填加密度大于水的悬浮填料，使其在水下浮动，有利于厌氧氨氧化污泥的附着，形成生物膜，起到进一步截留污泥的作用。同时，悬浮填料可以使反应器内一部分污泥附着在填料上，在截留污泥方面可以减轻膜组件的负担，减缓膜组件的堵塞。本发明中，悬浮填料可以海绵填料或塑料与海绵复合填料。
综上，本发明创造性地将厌氧MBR反应器与厌氧氨氧化污泥的培养相结合，并填加了悬浮填料，通过振动使污泥与基质较好接触，同时膜组件将污泥高效截留，周围的悬浮填料使污泥较好的附着，形成生物膜，在培养厌氧氨氧化污泥的同时解决了污泥流失问题，将污泥有效截留，缩短厌氧氨氧化污泥培养驯化时间，减缓了膜组件的堵塞和浓差极化现象，提升了膜的通量，大大缩短了启动时间，能够长期稳定运行。
附图说明
图1为本发明的一种一体式往复运动式厌氧MBR培养厌氧氨氧化菌的装置的结构示意图。
图1中，相应的附图标记表示的是：1-进水管，2-曲柄，3-变频电机，4-MBR膜组器，5-悬浮填料，6-膜池，7-轴承，8-集气孔，9-产水泵，10-连杆，11-加热棒，12-温控装置。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步说明。
实施例1
一种一体式往复运动式厌氧MBR培养厌氧氨氧化菌的装置，包括膜池6、MBR膜组器4、振动组器、温控系统以及悬浮填料5；其中，所述的膜池6底部连接进水管1，膜池的上部设置集气孔8，所述的膜组器4置于膜池6内部，通过产水管连接产水泵9；所述的振动组器与膜组器4连接，使得膜组件在膜池内往复运动；所述的温控系统包括温控装置12和与温控装置12连接的加热棒11；其中，所述的加热棒11置于膜池内液面以下，温控装置12控制加热棒的加热温度。
所述的膜组器包括位于上部的轴承7和位于下部的膜片；膜组件为微滤膜。所述的悬浮填料位于膜池内的水中，其密度大于水的密度。其中，所述的悬浮填料在进水管的进水带动下，能够水中运动。所述的振动组器能够实现膜组件的竖直、水平或摇摆运动，所述的振动组器包括变频电动机3，变频电动机通过曲柄2与连杆10连接，连杆10与膜组件4连接。
实施例2
一种应用实施例1的装置进行一体式往复运动式厌氧MBR培养厌氧氨氧化菌的方法，包括如下步骤：
步骤(1)，选择接种污泥并放入膜池内，其中所述的接种污泥为50％的硝化反硝化污泥和50％厌氧颗粒污泥的混合物；
步骤(2)，从进水管将进水基质通入到膜池中；进水基质浓度为：NH4 +-N为50mg/L，NO2 --N为55mg/L，pH为7；
步骤(3)，在厌氧环境下，使污泥与基质充分接触进行厌氧反应，污泥浓度控制在6g/L污泥附着在悬浮填料上，在水中运动；膜池内采用加热棒11和温控装置12控制温度为30℃，经过往复运动的膜组件过滤的产水通过产水泵排出；厌氧反应产生氮气通过集气孔排出。步骤(2)中进水方式为是连续的，停留时间HRT为7h。
实施例3
一种应用实施例1的装置进行一体式往复运动式厌氧MBR培养厌氧氨氧化菌的方法，包括如下步骤：
步骤(1)，选择接种污泥并放入膜池内，其中所述的接种污泥为50％的硝化反硝化污泥和50％厌氧颗粒污泥的混合物；
步骤(2)，从进水管将进水基质通入到膜池中；进水基质浓度为：NH4 +-N为65mg/L，NO2 --N为70mg/L，pH为8.5；
步骤(3)，在厌氧环境下，使污泥与基质充分接触进行厌氧反应，污泥浓度控制在10g/L污泥附着在悬浮填料上，污泥附着在悬浮填料上，在水中运动；膜池内采用加热棒11和温控装置12控制温度为35℃，经过往复运动的膜组件过滤的产水通过产水泵排出；厌氧反应产生氮气通过集气孔排出；
步骤(2)中进水方式为间歇进水，在进水后振动7h排出，一天运行3个周期。
经过检测，实施例2-3中，厌氧氨氧化系统的启动65-90天后，污泥由黑色变为红色，总氮去除率为55％-80％，NH4 +-N去除率为45％-90％，NO2 --N去除率为55％-90％。
需要指出的是，上述实施例仅仅是本发明优选的特定的实施方式，并不构成对本发明的限制，任何落入本发明权利要求的特征或者等同特征构成的本发明的保护范围内的实施方式均构成侵犯本发明的专利权。

Claims (9)

1.一种一体式往复运动式厌氧MBR培养厌氧氨氧化菌的装置，其特征在于，包括膜池(6)、MBR膜组器(4)、振动组器、温控系统以及悬浮填料(5)；
其中，所述的膜池(6)底部连接进水管(1)，膜池的上部设置集气孔(8)，所述的膜组器(4)置于膜池内部，通过产水管连接产水泵(9)；
所述的振动组器与膜组器连接，使得膜组件在膜池内往复运动；
所述的温控系统包括温控装置(12)和与温控装置连接的加热棒(11)；其中，所述的加热棒置于膜池内液面以下，温控装置控制加热棒的加热温度。
2.根据权利要求1所述的一种一体式往复运动式厌氧MBR培养厌氧氨氧化菌的装置，其特征在于，所述的膜组器包括位于上部的轴承(7)和位于下部的膜组件。
3.根据权利要求2所述的一种一体式往复运动式厌氧MBR培养厌氧氨氧化菌的装置，其特征在于，所述的膜组件为微滤膜、超滤膜、动态膜或者其组合。
4.根据权利要求1所述的一种一体式往复运动式厌氧MBR培养厌氧氨氧化菌的装置，其特征在于，所述的悬浮填料位于膜池内的水中，其密度大于水的密度。
5.根据权利要求1所述的一种一体式往复运动式厌氧MBR培养厌氧氨氧化菌的装置，其特征在于，所述的振动组器能够实现膜组件的竖直、水平或摇摆运动。
6.根据权利要求1所述的一种一体式往复运动式厌氧MBR培养厌氧氨氧化菌的装置，其特征在于，所述的振动组器包括变频电动机(3)，变频电动机通过曲柄(2)与连杆(10)连接，连杆(10)与膜组器(4)连接。
7.一种使用权利要求1-6任意一项所述的装置进行一体式往复运动式厌氧MBR培养厌氧氨氧化菌的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)，选择接种污泥并放入膜池(6)内，其中所述的接种污泥为50％的硝化反硝化污泥和50％厌氧颗粒污泥的混合物；
步骤(2)，从进水管(1)将进水基质通入到膜池(6)中；
步骤(3)，在厌氧环境下，使污泥与基质充分接触进行厌氧反应，污泥附着在悬浮填料(5)上，在水中运动；所述的膜池(6)内采用加热棒(11)和温控装置(12)控制温度为30-35℃，经过往复运动的膜组件过滤的产水通过产水泵排出；厌氧反应产生的氮气通过集气孔(8)排出。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的进水基质浓度为：NH4 +-N为50-65mg/L，NO2--N为55-70mg/L，pH为7-8.5；步骤(3)中污泥浓度控制在6-10g/L。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(2)中进水方式为是连续的，停留时间HRT为6-8h；或者，步骤(2)中进水方式为间歇进水，在进水后振动6-7h排出，一天运行3-4个周期。
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