CN108911134B - 一种生活污水的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种生活污水的处理方法，首先将生活污水经格栅和沉沙进行初步处理，将生活污水中的大颗粒固体物去除，初步处理后的生活污水进入膜生物反应器中进行厌氧‑好氧循环处理；在好氧处理过程中，微生物将污水中的氮氧化成亚硝酸盐或硝酸盐，在厌氧条件下，微生物中的反硝化细菌还原硝酸盐，释放出分子态氮或一氧化二氮，本发明的膜生物反应器中装填有含有醌基的中空纤维膜，醌基在微生物脱氮过程中，可以作为电子转移载体介入反硝化过程，参与并促进硝酸盐(亚硝酸盐)的还原过程，提高厌氧条件下反硝化的速率，从而达到高效脱氮的目的。

Description

一种生活污水的处理方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，特别涉及一种生活污水的处理方法。
背景技术
生活污水是居民日常生活中排出的废水，主要来源于居住建筑和公共建筑，如住宅、机关、学校、医院、商店、公共场所及工业企业卫生间等。生活污水所含的污染物主要是有机物(如蛋白质、碳水化合物、脂肪、尿素、氨氮等)和大量病原微生物(如寄生虫卵和肠道传染病毒等)。常规的生化处理工艺可以有效降低污水的COD、BOD和SS，但对污水中同时存在的N一般仅能去除10％～20％，大量含氮的污水排入水体，是许多重要水源地、江河、湖泊污染和富营养化的原因之一。
常规好氧处理工艺过程中，微生物将污水中的氮氧化成亚硝酸盐或硝酸盐，并未排出水体。在缺氧条件下，反硝化细菌还原硝酸盐，释放出分子态氮(N2)或一氧化二氮(N2O)，可脱除水体中的氮，称为反硝化过程，这个过程利用NO2 -和NO3 -为呼吸作用的最终电子受体，把硝酸还原成氮(N2)。
基于以上原理，近年来国内外学者不断致力于生物法脱氮工艺的研究，典型代表有A/O，A2/O，UCT，五段Bardenpho，Phostrip等。这些工艺利用好氧-兼氧(缺氧)的联合运行方式，在缺氧过程中，利用反硝化细菌脱除氮，减少了污水中氮的排放，但现有工艺仍存在着诸多弊端，许多工艺的革新单从工程的角度改变参数，缺少对系统内生物因素的深入研究，未能从微生物的角度调控工艺，且上述工艺对污水中氮的脱除率仅能达到55～60％，脱氮率仍然较低。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供一种脱氮率高、操作简单的生活污水的处理方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种生活污水的处理方法，包括以下步骤：
将生活污水依次经格栅和沉沙进行初步处理；
初步处理后的生活污水进入膜生物反应器中进行厌氧-好氧循环处理；所述膜生物反应器中装填有含有醌基的中空纤维膜。
优选的，含有醌基的中空纤维膜的在膜生物反应器中的运行通量大于等于10L/(m2·h)，膜平均孔径为0.1微米。
优选的，所述膜生物反应器中的污泥浓度为4～6g/L。
优选的，所述厌氧-好氧循环处理过程中单次厌氧处理的时间为50～70min。
优选的，所述厌氧处理的氧化还原电位为-50～0mv。
根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述厌氧-好氧循环处理过程中单次好氧处理的时间为20～40min。
优选的，所述好氧处理的溶氧量为1～3mg/L。
优选的，所述初步处理后的废水在膜生物反应器中的水力停留时间为4～6h。
本发明提供了一种生活污水的处理方法，首先将生活污水经格栅和沉沙进行初步处理，将生活污水中的大颗粒固体物去除，初步处理后的生活污水进入膜生物反应器中进行厌氧-好氧循环处理；在好氧处理过程中，微生物将污水中的氮氧化成亚硝酸盐或硝酸盐，在厌氧条件下，微生物中的反硝化细菌还原硝酸盐或亚硝酸盐，释放出分子态氮(N2)或一氧化二氮(N2O)，本发明的膜生物反应器中装填有含有醌基的中空纤维膜，醌基在微生物脱氮过程中，可以作为电子转移载体介入反硝化过程，参与并促进硝酸盐(亚硝酸盐)的还原过程，提高厌氧条件下反硝化的速率，从而达到高效脱氮的目的，实现去除COD和脱氮同时完成的目的。实施例结果表明，使用本发明提供的方法对生活污水进行处理，出水中COD含量小于20mg/L，总氮含量小于5mg/L，悬浮物总颗粒(SS)为0。
附图说明
图1为本发明实施例提供的生活污水处理流程示意图；
图1中：1-格栅；2-沉砂池；3-膜生物反应器；4-含有醌基的中空纤维膜；5-搅拌装置；6-曝气装置；7-泵。
具体实施方式
本发明提供了一种生活污水的处理方法，包括以下步骤：
将生活污水依次经格栅和沉沙进行初步处理；
初步处理后的生活污水进入膜生物反应器中进行厌氧-好氧循环处理；所述膜生物反应器中装填有含有醌基的中空纤维膜。
本发明将生活污水依次经格栅和沉沙进行初步处理。本发明对生活污水的来源没有特殊要求，日常生活中排出的、来源于居住建筑和公共建筑，如住宅、机关、学校、医院、商店、公共场所及工业企业卫生间等的废水都可以使用本发明的方法进行处理；在本发明的具体实施例中，所述生活废水的COD值优选为大于200mg/L，总氮含量优选为大于30mg/L，悬浮物总颗粒(SS)含量优选为大于50mg/L。
本发明对沉沙和格栅处理的具体方法没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的方法进行沉沙和格栅处理即可。本发明通过沉沙处理将污水中可以用重力去除的大颗粒固体去除；通过格栅处理将悬浮在污水中的大颗粒固体拦截。
初步处理完成后，本发明将初步处理后的生活污水进入膜生物反应器中进行厌氧-好氧循环处理；所述膜生物反应器中装填有含有醌基的中空纤维膜。本发明所述的膜生物反应器为厌氧-好氧一体化膜生物反应器(AOMBR)，所述AOMBR中装填有含有醌基的中空纤维膜，且AOMBR中央装有搅拌装置，用于在厌氧处理过程中进行搅拌；底部有曝气装置，用于在好氧处理过程中进行曝气以提供氧气。本发明优选通过泵实现生活污水的流通。
在本发明中，所述膜生物反应器中装填有含有醌基的中空纤维膜；所述含有醌基的中空纤维膜的通量优选大于等于10L/(m2·h)，更优选为10～15L/(m2·h)；所述含有醌基的中空纤维膜中醌基化合物的质量分数优选大于5％，更优选为10％～15％；所述含有醌基的中空纤维膜的平均孔径优选为0.1微米。在本发明的具体实施例中，面积为1m2的膜丝1h能够过滤至少10L废水，本发明优选根据生活污水的处理量确定中空纤维膜的总面积；本发明对含有醌基的中空纤维膜的来源没有特殊要求，在本发明的具体实施例中，优选参照专利号为ZL201610019907.1或ZL201510975517.7的专利中公布的方案进行制备。本发明对所述含有醌基的中空纤维膜的装填方法没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的方法进行装填即可。
本发明对所述初步处理后的生活污水的在膜生物反应器中的进水速率没有特殊要求，在本发明的具体实施例中，可根据污水处理量及进水管截面积等因素确定具体的进水速率。
在本发明中，所述膜生物反应器中的污泥浓度优选为7～8g/L，更优选为7.5g/L。本发明对所述污泥的种类没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的污水处理用污泥即可。
在本发明中，所述初步处理后的生活污水进入膜生物反应器后先进行厌氧处理再进行好氧处理，依次循环。在本发明中，所述厌氧-好氧循环处理过程中单次厌氧处理的时间优选为50～70min，更优选为60min；所述厌氧处理的氧化还原电位优选为-50～0mv，更优选为-40～-30mv；本发明优选在搅拌条件下进行厌氧处理，所述搅拌的转速优选小于等于5转/min，更优选为3～4转/min，本发明通过搅拌使污泥悬浮在水中，与带有醌基的中空纤维膜充分接触，避免污泥沉积造成反应效率降低，本发明优选在膜生物反应器中设置水力搅拌器，为避免搅拌过程碰触到中空纤维膜，本发明优选将中空纤维膜装填在膜生物反应器的四周，将水力搅拌器设置在膜生物反应器中央。
在本发明中，所述中空纤维膜中含有醌基，醌基在微生物脱氮过程中，可以作为电子转移载体介入反硝化过程，参与并促进硝酸盐(亚硝酸盐)的还原过程，加速厌氧处理过程中反硝化过程的速率，从而达到高效脱氮的目的，本发明通过厌氧处理将生活污水中的硝态氮高效还原为氮气，同时对生活污水中的有机物进行降解，将废水中的大分子量的有机物分解成较小分子量的有机物，降低生活污水的COD值。
在本发明中，所述单次好氧处理的时间优选为20～40min，更优选为30min；所述好氧处理的溶氧量优选为1～3mg/L，更优选为2mg/L。本发明优选通过曝气对好氧处理提供氧气，曝气过程可以使污水发生搅动，因而好氧处理过程无需进行搅拌，本发明优选在膜生物反应器底部设置曝气装置，本发明对所述曝气装置没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的曝气装置，能够为好氧处理提供氧气即可。在好氧处理过程中，生活污水中的氨态氮被氧化为硝态氮或亚硝态氮，同时将生活污水中的小分子量有机物分解为无机物，进一步降低生活污水的COD值。
在本发明中，所述初步处理后的生活污水在膜生物反应器中的水力停留时间优选为4～6h，更优选为5h；在该水力停留时间内，所述厌氧-好氧循环处理循环大于2个周期。
在本发明的具体实施例中，优选首先将初步处理后的生活污水进入膜生物反应器中进行厌氧处理，厌氧处理过程中关闭曝气装置，开启搅拌装置，厌氧处理50～70min后关闭搅拌装置，开启曝气装置，进行好氧处理20～40min，然后再进行厌氧处理，依次类推，直至初步处理后的生活污水在膜生物反应器中的水力停留时间达到4～6h后将处理后的污水排出。本发明优选在好氧处理阶段进行出水，好氧处理阶段的曝气处理可以搅动膜丝，出水时污泥不易粘附在膜丝表面，厌氧处理阶段膜丝的搅动力度不足，出水时会造成污泥粘附在膜丝表面，造成膜丝的污染，影响出水速率。
本发明的水处理过程示意图如图1所示，生活污水流经沉砂池1和格栅2进行初步处理，初步处理后的生活污水进入膜生物反应器(AOMBR)3中进行厌氧-好氧循环处理，膜生物反应器中装填含有醌基的中空纤维膜4，厌氧处理过程中开启搅拌装置5，关闭曝气装置6，好氧处理过程中关闭搅拌装置5，开启曝气装置6，循环处理后达标的污水通过抽吸泵引到污水处理系统排放口进行排放，本发明对膜生物反应器中污泥的处理方法没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的方法进行处理即可，在本发明的具体实施例中，优选定时排泥以确保水处理效果。
下面结合实施例对本发明提供的生活污水的处理方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
生活污水中COD的初始含量为400mg/L，总氮初始含量为40mg/L，SS初始含量为200mg/L；
生活污水经格栅和沉沙进行初步处理；
初步处理后的生活污水进入厌氧-好氧一体化膜生物反应器(以下简称AOMBR)中进行厌氧-好氧循环处理，反应器内装填的膜丝为含有醌基的中空纤维膜；
AOMBR反应器中的污泥浓度为4g/L；AOMBR按以下参数运行：厌氧处理过程不曝气、水力搅拌60min，氧化还原电位为-50mv；然后进行好氧处理30min，好氧处理过程曝气，不搅拌，溶氧控制在3mg/L，好氧处理过程通过膜丝出水；水力停留时间HRT为5h，然后废水达标排放。
对处理后的生活污水中的COD值、总氮含量和SS含量进行检测，所得结果见表1；
表1生活污水处理前后的水质变化
Figure BDA0001733516250000061
根据表1中的数据可以看出，未经处理的生活污水中COD、总氮和SS含量都较高，经AOMBR处理后，出水中的COD含量小于20mg/L，总氮含量小于5mg/L，其中SS完全被去除，可以看出，本发明提供的生活污水的处理方法脱氮率能够达到87.5％左右，达到了高效脱氮的目的，取得了氨氮和COD同时去除的效果。
实施例2
生活污水中COD的初始含量为320mg/L，氨氮初始含量为62mg/L，SS初始含量为85mg/L；
生活污水经格栅和沉沙进行初步处理；
初步处理后的生活污水进入厌氧-好氧一体化膜生物反应器(以下简称AOMBR)，反应器内装填的膜丝为含有醌基的中空纤维膜；
AOMBR反应器中的污泥浓度为6g/L；AOMBR按以下参数运行：厌氧处理过程不曝气、水力搅拌60min，氧化还原电位为-20mv；然后进行好氧处理30min，好氧处理过程曝气，不搅拌，溶氧控制在2.5mg/L，好氧处理过程通过膜丝出水；水力停留时间HRT为5.5h，然后废水达标排放。
对处理后的生活污水中的COD值、总氮含量和SS含量进行检测，所得结果见表2；
表2生活污水处理前后的水质变化
Figure BDA0001733516250000062
Figure BDA0001733516250000071
根据表2中的数据可以看出，处理后的生活污水中的COD含量小于20mg/L，总氮含量小于5mg/L，其中SS完全被去除，可以看出，本发明提供的生活污水的处理方法脱氮率能够达到91.9％左右，达到了高效脱氮的目的，取得了氨氮和COD同时去除的效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种生活污水的处理方法，通过以下步骤进行处理：
将生活污水依次经格栅和沉沙进行初步处理；
初步处理后的生活污水进入膜生物反应器中进行厌氧-好氧循环处理；所述膜生物反应器中装填有含有醌基的中空纤维膜；所述膜生物反应器为厌氧-好氧一体化膜生物反应器；所述含有醌基的中空纤维膜中醌基化合物的质量分数大于5%；所述厌氧-好氧循环处理过程中单次厌氧处理的时间为50~70min，单次好氧处理的时间为20~40min；所述含有醌基的中空纤维膜在膜生物反应器中的运行通量大于等于10L/(m2·h)，膜平均孔径为0.1微米；所述膜生物反应器中的污泥浓度为4~6g/L；所述厌氧处理的氧化还原电位为-50~0mv；所述好氧处理的溶氧量为1~3mg/L；所述初步处理后的生活污水在膜生物反应器中的水力停留时间为4~6h；所述厌氧处理在搅拌条件下进行，所述搅拌的转速小于等于5转/min；通过曝气对好氧处理提供氧气，好氧处理过程无需进行搅拌；所述生活污水的COD值大于200mg/L，总氮含量大于30mg/L，悬浮物总颗粒含量大于50mg/L。
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