CN109485150B - 一种管式膜结合后置缺氧内源反硝化深度脱氮除磷的装置 - Google Patents

一种管式膜结合后置缺氧内源反硝化深度脱氮除磷的装置 Download PDF

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Abstract

一种管式膜结合后置缺氧内源反硝化深度脱氮除磷的装置，属于污水生物处理技术领域。生活污水首先由原水箱进入AOA反应器的厌氧段，厌氧段中的聚糖菌和聚磷菌充分吸收原水中的外碳源，转化合成为内碳源(PHA)储存于胞内，同时聚磷菌进行厌氧释磷；随后混合液推流进入好氧段，进行硝化反应，同时活性污泥中的聚磷菌进行好氧吸磷，完成磷的吸收；然后混合液推流进入缺氧段，硝氮被聚磷菌、聚糖菌利用实现内源反硝化；最后混合液推流进入管式膜系统进行泥水分离，滤出水作为最终出水排放，滤后污泥回流到AOA反应器厌氧区和缺氧区。本发明将缺氧段后置，充分利用内碳源进行反硝化脱氮，管式膜系统解决了回流污泥量大、泥水分离困难等问题。

Description

一种管式膜结合后置缺氧内源反硝化深度脱氮除磷的装置
技术领域
本发明涉及连续流一种管式膜结合后置缺氧内源反硝化深度脱氮除磷的装置，属于污水处理领域。
背景技术
传统的厌氧缺氧好氧工艺处理生活污水时，硝化菌在好氧条件下进行硝化反应，即氨氮被氧化为亚硝、硝氮，缺氧条件下反硝化菌利用生活污水中的碳源进行反硝化作用，即亚硝、硝氮被还原为氮气，进而去除生活污水中的氮。生物除磷则是通过厌氧释磷、好氧吸磷交替，通过排放含磷污泥来实现磷的去除。由于聚磷菌和反硝化菌碳源的竞争，需要投加外碳源，大大增加了污水处理的成本，因此，寻找新型低能耗的脱氮除磷工艺迫在眉睫。
后置缺氧内源反硝化工艺为实现城市污水深度脱氮除磷提供了新的思路。通过调节“厌氧/好氧/缺氧”区的容积，强化污泥内碳源的储存能力，将外碳源转化为内碳源储存在胞内，减少了碳源在好氧曝气中的无效消耗，提高碳源利用率。在无外加碳源的情况下，实现了低C/N比生活污水的深度脱氮除磷，并且有效防止循环混合液对厌氧及缺氧区的干扰，增强了系统稳定性。
后置缺氧反硝化工艺脱氮效率受内源反硝化速率的影响，为提高反硝化速率需提高污泥浓度，可采用双回流系统。然而，双回流流量增加会加重二沉池水力负荷，在特定情况下应用受限。
管式膜是在压力的作用下的一种物理分离过程，原液会在膜的内测或外侧产生流动，这样小分子物质就会穿透膜，而大分子物质就会被截留在另一侧，这样就能够将水中的杂质去除，使其达到净水的目的。其有以下特点：膜通量大，过滤速率高，可保持较高出水量；机械强度大，冲刷力强，易清洗。其与后置缺氧反硝化工艺结合后，回流污泥浓度高，水力负荷小；进出水错流处理增强了传质流速，回流液还可充分混和缺氧段，提高内源反硝化速率；
因此，将管式膜与后置缺氧内源反硝化结合在一起，既实现了污水脱氮除磷，又可实现高效的泥水分离，达到深度脱氮除磷的目的。
发明内容
针对传统脱氮除磷碳源浪费及泥水分离困难等问题。本发明提供了一种管式膜结合后置缺氧内源反硝化深度脱氮除磷的装置，通过厌氧-好氧-缺氧的运行方式，强化聚磷菌、聚糖菌的内源反硝化功能，提高了碳源利用率，通过后接管式膜，增强了泥水分离效果，从而实现了高效低耗深度脱氮除磷。
该装置主要包括顺序连接的城市污水原水箱(1)、生化反应器(2)、管式膜(3)。处理流程如下：首先生活污水由原水箱进入生化反应器的厌氧段，厌氧段中的聚糖菌和聚磷菌充分吸收原水中的外碳源，转化合成为内碳源(PHA) 储存于胞内，同时聚磷菌进行厌氧释磷；随后混合液推流进入好氧段，进行硝化作用，同时活性污泥中的聚磷菌进行好氧吸磷，完成磷的吸收；然后混合液推流进入缺氧段，硝酸盐氮被聚磷菌、聚糖菌利用实现内源反硝化；最后混合液推流进入管式膜进行泥水分离，滤出水作为最终出水排放，滤后污泥回流到生化反应器厌氧区和缺氧区。本发明将缺氧段后置，将外碳源转化为内碳源储存在胞内，且充分利用内碳源。管式膜增大回流污泥浓度，提高泥水分离效率，是一种高效、低能耗的新型污水脱氮除磷工艺。
一种管式膜结合后置缺氧内源反硝化深度脱氮除磷的装置，其特征在于：包括顺序连接的城市污水原水箱(1)、AOA反应器(2)、管式膜系统(3)；城市污水原水箱(1)包括溢流管(1.1)和放空管(1.2)；城市污水原水箱(1)通过进水管(2.1)和进水泵(2.2)与AOA反应器相连；AOA反应器包括8个格室，按水流方向，共分为两格厌氧段、两格好氧段、三格缺氧段，各个格室通过按水流方向上下交错的水孔连接；好氧段(2.4)采用气泵(2.7)、曝气管(2.8) 和曝气头(2.9)持续曝气；AOA反应器(2)除了好氧段(2.4)，每格均设有搅拌器(2.6)；AOA反应器(2)通过第二进水管(3.1)和第二进水泵(3.2)与管式膜系统(3)连接；管式膜系统中通过污泥回流管(3.3)和回流泵(3.4)连接AOA反应器(2)的厌氧段(2.3)，以及AOA反应器(2)的缺氧段(2.5)，管式膜系统(3)设有出水管(3.5)。
应用所述装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
接种城市污水厂全程硝化反硝化污泥于AOA反应器(2)中，使接种后的污泥浓度在3000-4000mg/L；温度控制在25℃，pH为7.2-7.6；系统厌氧体积 (2.3)：好氧体积(2.4)：缺氧体积(2.5)＝2：2：3；AOA系统整体水力停留时间为12h；好氧段(2.4)溶解氧浓度为1.5-2mg/L；管式膜反应器回流到AOA 反应器厌氧段污泥回流比100％，管式膜系统回流到AOA反应器缺氧段污泥回流比100％；通过排泥使污泥龄为16天。
将城市生活污水加入城市污水原水箱(1)，生活污水通过进水管(2.1) 和进水泵(2.2)进入生化反应器(2)厌氧区(2.3)，在厌氧区(2.3)聚糖菌和聚磷菌充分吸收原水中的外碳源，转化合成为内碳源(PHA)储存于胞内，同时聚磷菌还进行厌氧释磷；随后混合液推流进入好氧区(2.4)，进行硝化反应，同时活性污泥中的聚磷菌进行好氧吸磷，完成磷的吸收；然后混合液推流进入缺氧区(2.5)，硝氮被聚磷菌、聚糖菌利用实现内源反硝化；最后混合液推流进入管式膜(3)进行泥水分离，滤出水作为最终出水排放，滤后污泥回流到AOA反应器(2)的厌氧区(2.3)以及缺氧区(2.5)。
管式膜膜通量为45-50L/m2·h，保证膜通量在此范围内，如果膜通量变小，则钠对膜进行清洗。
每天检测进出水的COD，氨氮、硝态氮、和磷的浓度，分析系统运行状况。实时调控AOA反应器各区水力停留时间，使生化反应器的有机物、总氮与总磷去除率分别达到80％以上，90％以上，90％以上。
一种管式膜结合后置缺氧内源反硝化深度脱氮除磷的装置，具有以下优点：
(1)本发明将后置缺氧内源反硝化和管式膜结合，可达到深度脱氮除磷效果，运行简单，控制方便。
(2)后置缺氧内源反硝化强化了污泥内碳源的储存能力，提高了内碳源的使用效率，并且有效防止循环混合液对厌氧及缺氧区的干扰，增强了系统稳定性。
(3)管式膜和传统膜处理相比，易清洗，使用寿命长。无需氧气消耗，且无好氧区回流，防止了循环混合液携氧对厌氧与缺氧区产生干扰，增强了系统稳定性。管式膜回流污泥浓度大，水力负荷小。
此外，管式膜可提高污水处理效率，有效防止出水悬浮污泥的流失。
(4)管式膜与后置缺氧内源反硝化结合充分发挥两者优点，后置缺氧内源反硝化充分利用内碳源实现高效脱氮除磷；管式膜回流实现高效泥水分离，提高了应用范围。
附图说明
图1为本发明管式膜结合后置缺氧内源反硝化深度脱氮除磷的装置结构示意图。
图1中：1为原水水箱，2为生化反应器，3为管式膜，1.1为原水水箱溢流管，1.2为原水水箱放空管，2.1为进水管，2.2为进水泵，2.3为厌氧段，2.4 为好氧段，2.5为缺氧段，2.6为搅拌器，2.7为曝气头，2.8为曝气管，2.9为曝气头，3.1为第二进水，3.2为第二进水泵，3.3为污泥回流管，3.4为污泥回流管， 3.5为出水管。
具体实施方式
一种管式膜结合后置缺氧内源反硝化深度脱氮除磷的装置，其特征在于：包括顺序连接的城市污水原水箱(1)、生化反应器(2)、管式膜(3)；城市污水原水箱(1)包括溢流管(1.1)和放空管(1.2)；城市污水原水箱(1)通过进水管(2.1)和进水泵(2.2)与生化反应器相连；生化反应器包括8个格室，按水流方向，共分为两格厌氧段、两格好氧段、三格缺氧段，各个格室通过按水流方向上下交错的水孔连接；好氧段(2.4)采用气泵(2.7)和曝气管(2.8)、曝气头(2.9)持续曝气；生化反应器(2)除了好氧段(2.4)，每格均设有搅拌器(2.6)；生化反应器(2)通过第二进水管(3.1)和第二进水泵(3.2)与管式膜(3)连接；管式膜中污泥通过污泥回流管(3.3)和回流泵(3.4)回流至生化反应器(2) 的厌氧段(2.3)和缺氧段(2.5)，滤后水经出水管(3.5)流出。
以北京某高校家属区化粪池废水为处理对象，具体水质如下:COD浓度为 150-300mg/L，NH4 +-N浓度为40-70mg/L，NO3 --N浓度为0-1mg/L，NO2 --N浓度小于0.5mg/L，磷为5-10mg/L。试验系统如图1所示，生化反应器有效容积 48L，均分为8格，每格有效容积6L，反应器均采用有机玻璃制成。
具体操作如下：
接种城市污水厂全程硝化反硝化污泥于AOA反应器(2)中，使接种后的污泥浓度在3000-4000mg/L；温度控制在25℃，pH为7.2-7.6；系统厌氧体积 (2.3)：好氧体积(2.4)：缺氧体积(2.5)＝2：2：3；AOA系统整体水力停留时间为12h；好氧段(2.4)溶解氧浓度为1.5-2mg/L；管式膜系统回流到AOA 反应器厌氧段污泥回流比100％，管式膜系统回流到AOA反应器缺氧段污泥回流比100％；通过排泥使污泥龄为16天。
将城市生活污水加入城市污水原水箱(1)，生活污水通过进水管(2.1) 和进水泵(2.2)进入生化反应器(2)厌氧区(2.3)，在厌氧区(2.3)聚糖菌和聚磷菌充分吸收原水中的外碳源，转化合成为内碳源(PHA)储存于胞内，同时聚磷菌还进行厌氧释磷；随后混合液推流进入好氧区(2.4)，进行硝化反应，同时活性污泥中的聚磷菌进行好氧吸磷，完成磷的吸收；然后混合液推流进入缺氧区(2.5)，硝氮被聚磷菌、聚糖菌利用实现内源反硝化；最后混合液推流进入管式膜(3)进行泥水分离，滤出水作为最终出水排放，滤后污泥回流到AOA反应器(2)的厌氧区(2.3)和缺氧区(2.5)。
管式膜膜通量为45-50L/m2·h，保证膜通量在此范围内，如果膜通量变小，则用次氯酸钠对膜进行清洗。
每天检测进出水的COD，氨氮、硝态氮、和磷的浓度，分析系统运行状况。实时调控AOA反应器各区水力停留时间，使生化反应器的有机物、总氮与总磷去除率分别达到80％，90％，90％以上。
试验结果表明：运行稳定后，反应器出水COD浓度为30-40mg/L，NH4 +-N 浓度为0-3mg/L，NO 3 --N浓度小于0.5mg/L，NO2 --N浓度小于0.5mg/L，磷浓度小于0.5mg/L，满足城镇污水国家以及A排放标准。

Claims (1)

1.一种管式膜结合后置缺氧内源反硝化深度脱氮除磷的方法，所用装置包括顺序连接的城市污水原水箱（1）、AOA 反应器（2）、管式膜系统（3）；城市污水原水箱（1）包括溢流管（1.1）和放空管（1.2）；城市污水原水箱（1）通过进水管（2.1）和进水泵（2.2）与 AOA 反应器相连；AOA 反应器包括 7 个格室，按水流方向，共分为两格厌氧段、两格好氧段、三格缺氧段，各个格室通过按水流方向上下交错的水孔连接；好氧段（2.4）采用气泵（2.7）、曝气管（2.8）和曝气头（2.9）持续曝气；AOA 反应器（2）除了好氧段（2.4），每格均设有搅拌器（2.6）；AOA 反应器（2）通过第二进水管（3.1）和第二进水泵（3.2）与管式膜系统（3）连接；管式膜系统中通过污泥回流管（3.3）和回流泵（3.4）连接 AOA 反应器（2）的厌氧段（2.3），以及 AOA 反应器（2）的缺氧段（2.5），管式膜系统（3）设有出水管（3.5）；
其特征在于，所述方法包括以下步骤：
1）接种城市污水厂全程硝化反硝化污泥于 AOA 反应器（2）中，使接种后的污泥浓度在3000-4000 mg/L；温度控制在 25 ℃，pH 为 7.2-7.6；系统厌氧段体积：好氧段体积：缺氧段体积= 2：2：3；AOA 反应器整体水力停留时间为 12 h；好氧段（2.4）溶解氧浓度为 1.5-2mg/L；管式膜系统回流到 AOA 反应器厌氧段污泥回流比为 100%，管式膜系统回流到 AOA反应器缺氧段污泥回流比为 100%；通过排泥使污泥龄为 16 天；
2）将城市生活污水加入城市污水原水箱（1），城市生活污水通过进水管（2.1）和进水泵（2.2）进入 AOA反应器（2）的厌氧段，在厌氧段（2.3）聚糖菌和聚磷菌充分吸收原水中的外碳源，转化合成为内碳源储存于胞内，同时聚磷菌还进行厌氧释磷；随后混合液推流进入好氧段，进行硝化反应，同时活性污泥中的聚磷菌进行好氧吸磷，完成磷的吸收；然后混合液推流进入缺氧段（2.5），硝氮被聚磷菌、聚糖菌利用实现内源反硝化；最后混合液推流进入管式膜系统（3）进行泥水分离，滤出水作为最终出水排放，滤后污泥回流到 AOA反应器（2）的厌氧段（2.3）和缺氧段（2.5）；
3）管式膜膜通量为 45-50L/m2·h，保证膜通量在此范围内，如果膜通量变小，则对膜进行清洗；
4）每天检测进出水的 COD、氨氮、硝态氮和磷的浓度，实时调控 AOA 反应器各段水力停留时间，使AOA反应器（2）的有机物、总氮与总磷去除率分别达到 80%以上，90%以上，90%以上。
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