CN109607786A

CN109607786A - 一种组合式厌氧氨氧化-厌氧-膜生物反应器污水处理装置及方法

Info

Publication number: CN109607786A
Application number: CN201811571871.3A
Authority: CN
Inventors: 赵兵; 王业翔; 王晓林
Original assignee: Jinan Shangfang Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Jinan Shangfang Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2019-04-12

Abstract

本发明公开了一种组合式厌氧氨氧化‑厌氧‑膜生物反应器污水处理装置与方法，所述包括进水调节系统、原水泵、厌氧氨氧化反应器、厌氧反应器、反硝化液回流系统、曝气系统、膜生物反应器和抽吸泵。本发明厌氧氨氧化、厌氧与膜生物反应器联用，通过厌氧氨氧化、厌氧反应与膜生物反应器协同体系降解氨氮和有机物，最大程度发挥厌氧与好氧微生物的降解作用，降低MBR系统处理负荷，同时利用膜的截留作用达到高效泥水分离，运行成本低、处理效果好，可用于化工废水的处理，亦可用于垃圾渗滤液及典型城市污水处理，对高氨氮与高有机物废水处理达标排放具有重要意义。

Description

一种组合式厌氧氨氧化-厌氧-膜生物反应器污水处理装置及方法

技术领域

本发明涉及一种组合式厌氧氨氧化-厌氧-膜生物反应器污水处理装置及方法，属于污水生物处理技术领域。

背景技术

水体富营养化问题的加剧和未达标水的不合理排放加重了水环境污染，在对饮用水水源造成潜在污染的同时，大大损害了人类的身体健康安全与经济的快速发展。随着人民生活水平的提高和对水质健康的日益关注，污水处理成为国民经济发展的重要战略目标，先进的污水处理工艺不断被研发和应用于污水的深度处理。作为饮用水的潜在来源之一，污水处理的程度和深度时刻影响着水环境的变化和给水处理工艺的革新。在污水的主流处理工艺中，生物处理方法因工艺简单、处理效果好和经济效益明显等优势被广泛用于全国的污水处理厂。传统的生物脱氮工艺在处理高浓度氨氮废水和低C/N比废水中存在占地大、能耗高、脱氮效率低和需添加大量有机碳源等不足，因此新型高效、低能耗脱氮技术的开发在水污染控制领域具有重要的研究价值。专利CN105461178B公开了一种两级短程硝化/厌氧氨氧化污水处理系统，达到了同步脱氮除磷效果，但该工艺流程复杂，且对进水中有机物处理效果不佳。专利CN105366889B公开了一种无需外加碳源的城镇污水脱氮除磷系统，该工艺将传统的化学/生物絮凝池与厌氧氨氧化工艺结合，避免了水质变动条件下厌氧氨氧化工艺运行的不稳定性，同时减少了碳源的添加，但厌氧反应中生成的硝酸盐未能得到有效处理。专利CN20585625U公开了一种复合式污水处理装置，改工艺将厌氧MBR、好氧MBR和纳滤工艺相结合，实现了污水的高效处理，但运行成本较高且操作流程复杂。专利CN103224284B公开了一种一体式MBR膜生物反应器，实现了氨氮的高效去除，但该工艺不适用于高有机物废水的处理。作为一种新型的污水生物处理技术，厌氧氨氧化技术在不需要添加有机碳源的情况下，就可利用自养型厌氧氨氧化细菌的作用，以铵盐为电子供体，以二氧化碳或碳酸盐为电子受体，通过复杂的生物化学作用将原水中的氨氮转化为氮气去除。但厌氧氨氧化技术也存在一定分缺陷，在反应中需要消耗大量的亚硝酸盐并生成一定量的硝酸盐，这就决定了厌氧氨氧化工艺不适合作为终端处理技术，通常需要后续处理工艺以降低生成的硝酸盐含量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种组合式厌氧氨氧化-厌氧-膜生物反应器污水处理装置与方法。

为解决这一技术问题，本发明提供了一种组合式厌氧氨氧化-厌氧-膜生物反应器污水处理装置，包括进水调节系统、原水泵、厌氧氨氧化反应器、厌氧反应器、反硝化液回流系统、曝气系统、膜生物反应器和抽吸泵，所述进水调节系统包括原水箱、pH控制器和温度控制器，pH控制器和温度控制器设置在原水箱内、控制高氨氮、高有机物废水在最佳pH和温度范围；所述厌氧氨氧化反应器内部设有厌氧氨氧化污泥，底部与进水调节系统连接，上部设有三相分离器，顶部设有排气口，顶部一侧设有出水口；所述出水口与厌氧反应器连接，所述厌氧反应器底部通过反硝化液回流管路连接到厌氧氨氧化反应器下部，其上部通过管路与膜生物反应器连接，所述膜生物反应器底部设有曝气系统；所述曝气系统包括曝气泵和曝气头，所述曝气头设置在膜生物反应器底部，所述曝气系统外部通过管路连接有抽吸泵；所述进水管路上设有原水泵，调节后的污水通过原水泵打入厌氧氨氧化反应器内，同时进水与反硝化系统回流液混合，完成氨氮去除；出水进入厌氧反应器，在完成反硝化的同时降低进水中有机物浓度；经两级预处理后的出水进入膜生物反应器，进一步降低残留的氨氮与有机物，实现高氨氮与高有机物废水的高效处理。

所述厌氧反应器中设有折板和搅拌器，所述的折板为90～150°异波折板。

所述的膜生物反应器由缺氧段、好氧段和超滤膜池组成，好氧段好氧池末端混合液回流至缺氧段，好氧池末端连接超滤膜池；所述超滤膜池内设有超滤膜。

所述的超滤膜池采用PVDF中空纤维膜，膜丝平均孔径为0.15～0.22μm。

所述的抽吸泵的抽吸压力20～80kPa。

本发明还提供了一种厌氧氨氧化-厌氧-膜生物反应器污水处理方法，包括如下内容：

1)进水调节系统中的污水通过温度控制器将温度控制在20～40℃范围；通过pH控制器将pH值控制在6.2～8.5范围；

2)调节后的污水通过原水泵打入厌氧氨氧化反应器主体，污泥停留时间SRT为8～35d，水力停留时间HRT为0.3～0.7d；

3)进水与反硝化液回流系统的含亚硝酸盐的反硝化回流液混合，通过厌氧氨氧化反应器的细菌的生物降解作用，降低氨氮的含量，同步产生一定量的硝酸盐；氮气经三相分离器分离后通过排气口排出系统外；

4)脱氮的出水通过出水口进入厌氧反应器，水力停留时间HRT为10～15d、污泥停留时间SRT为18～30d，完成有机物脱碳和部分反硝化生成氮气，提供厌氧氨氧化反应所需的亚硝酸盐；

5)反应后的出水进入膜生物反应器，缺氧池中水力停留时间HRT为0.3～0.9h，好氧段好氧池中水力停留时间HRT为8～20h，通过生物降解与超滤膜分离作用，降低有机物和氨氮含量，降低膜反应器负荷，延长过滤周期，实现高效泥水分离，同时经硝化和反硝化作用去除总氮。

所述的厌氧反应器中反硝化液回流比为40％～80％。

所述的好氧段好氧池末端混合液回流至缺氧段，回流比为100％～300％。

所述的曝气系统为MBR膜池提供氧气并增加膜丝扰动性，降低膜污染，曝气强度为0.1～0.4m³/h。

有益效果：本发明厌氧氨氧化、厌氧与膜生物反应器联用，通过厌氧氨氧化、厌氧反应与膜生物反应器协同体系降解氨氮和有机物，最大程度发挥厌氧与好氧微生物的降解作用，降低MBR系统处理负荷，同时利用膜的截留作用达到高效泥水分离，运行成本低、处理效果好，可用于化工废水的处理，亦可用于垃圾渗滤液及典型城市污水处理，对高氨氮与高有机物废水处理达标排放具有重要的指导意义。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：1进水调节系统、2温度控制器、3pH控制器、4原水泵、5厌氧氨氧化反应器、6三相分离器、7排气口、8出水口、9厌氧反应器、10反硝化液回流管路、11曝气泵、12曝气头、13超滤膜、14抽吸泵。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做具体描述。

图1所示为本发明的结构示意图。

本发明提供了一种组合式厌氧氨氧化-厌氧-膜生物反应器污水处理装置，包括进水调节系统1、原水泵4、厌氧氨氧化反应器5、厌氧反应器9、反硝化液回流系统10、曝气系统、膜生物反应器和抽吸泵14。

所述进水调节系统1包括原水箱、pH控制器3和温度控制器2，pH控制器3和温度控制器2设置在原水箱内、控制高氨氮、高有机物废水在最佳pH和温度范围。

所述厌氧氨氧化反应器5内部设有厌氧氨氧化污泥，底部与进水调节系统1连接，上部设有三相分离器6，顶部设有排气口7，顶部一侧设有出水口8，所述出水口8与厌氧反应器9连接。

所述厌氧反应器9底部通过反硝化液回流管路10连接到厌氧氨氧化反应器5下部，其上部通过管路与膜生物反应器连接，所述膜生物反应器底部设有曝气系统。

所述曝气系统包括曝气泵11和曝气头12，所述曝气头12设置在膜生物反应器底部，所述曝气系统外部通过管路连接有抽吸泵14。

所述进水管路上设有原水泵4，调节后的污水通过原水泵4打入厌氧氨氧化反应器5内，同时进水与反硝化系统回流液混合，完成氨氮去除；出水进入厌氧反应器9，在完成反硝化的同时降低进水中有机物浓度；经两级预处理后的出水进入膜生物反应器，进一步降低残留的氨氮与有机物，实现高氨氮与高有机物废水的高效处理。

进一步地，所述厌氧反应器9中设有折板和搅拌器，所述的折板为90～150°异波折板，以提高厌氧转化效率同时提高水力停留时间。

进一步地，所述的膜生物反应器由缺氧段、好氧段和超滤膜池组成，好氧段好氧池末端混合液回流至缺氧段，好氧池末端连接超滤膜池；所述超滤膜池内设有超滤膜13。

进一步地，所述的超滤膜池采用PVDF中空纤维膜，膜丝平均孔径为0.15～0.22μm。

进一步地，所述的抽吸泵14的抽吸压力20～80kPa。

本发明还提供了一种厌氧氨氧化-厌氧-膜生物反应器污水处理方法，进水水质特征为COD浓度5000～12000mg/L、氨氮浓度2500～4000mg/L。

具体包括如下内容：

1)进水调节系统1中的污水通过温度控制器2将温度控制在20～40℃范围；通过pH控制器3将pH值控制在6.2～8.5范围；

2)调节后的污水通过原水泵4打入厌氧氨氧化反应器5主体，污泥停留时间SRT为8～35d、溶解氧DO浓度为0.1～1.0mg/L、污泥浓度为2.8～12.5g/L、氧化还原电位ORP为-150～40mV和水力停留时间HRT为0.3～0.7d；

3)进水与反硝化液回流系统10的含亚硝酸盐的反硝化回流液混合，通过厌氧氨氧化反应器5的细菌的生物降解作用，降低氨氮的含量，同步产生一定量的硝酸盐；氮气经三相分离器6分离后通过排气口7排出系统外；

4)脱氮的出水通过出水口8进入厌氧反应器9，水力停留时间HRT为10～15d、污泥停留时间SRT为18～30d、污泥浓度为6～12g/L，完成有机物脱碳和部分反硝化生成氮气，提供厌氧氨氧化反应所需的亚硝酸盐；

5)反应后的出水进入膜生物反应器，缺氧池中水力停留时间HRT为0.3～0.9h、溶解氧DO为0.1～0.8mg/L、污泥浓度为2～5g/L；好氧段好氧池中水力停留时间HRT为8～20h、溶解氧DO为2.0～4.0mg/L、污泥浓度为2～6g/L，通过生物降解与超滤膜分离作用，降低有机物和氨氮含量，降低膜反应器负荷，延长过滤周期，实现高效泥水分离，同时经硝化和反硝化作用去除总氮。曝气系统不仅增加了反应器内水流的紊动性，大大降低膜污染速率；于此同时，可提高进水含氧量，促进微生物的快速繁殖，很大程度上提高了有机物降解速率，提升出水水质。当进水水质变动时，可动态的调整曝气量，确保出水水质达标排放。

进一步地，所述的厌氧反应器9中反硝化液回流比为40％～80％。

进一步地，所述的好氧段好氧池末端混合液回流至缺氧段，回流比为100％～300％。

进一步地，所述的曝气系统为MBR膜池提供氧气并增加膜丝扰动性，降低膜污染，曝气强度为0.1～0.4m³/h。

实施例一

工艺处理进水水质特征：COD浓度6000～8000mg/L、氨氮浓度3000～4000mg/L原水。

各工艺参数：pH控制器和温度控制器分别调节进水pH 6.5和温度30℃；厌氧氨氧化反应器中污泥停留时间SRT为9d、溶解氧DO浓度为0.1mg/L、污泥浓度为4.0g/L、氧化还原电位ORP为-50mV和水力停留时间HRT为0.6d；厌氧反应器中折板为120°异波折板；厌氧反应器中水力停留时间HRT为10d、污泥停留时间SRT为16d、污泥浓度为8g/L、反硝化液回流比为40％；膜生物反应器缺氧段水力停留时间HRT为0.4h、溶解氧DO为0.2mg/L、污泥浓度为3.5g/L；好氧段水力停留时间HRT为15h、溶解氧DO为2.0mg/L、污泥浓度为4g/L；好氧段好氧池末端混合液回流至缺氧段回流比为150％；MBR膜池采用平均孔径为0.20μm PVDF中空纤维膜、曝气系统曝气强度为0.2m³/h、抽吸压力为50kPa。

处理效果：高浓度氨氮与有机物原水经厌氧氨氧化-厌氧-膜生物反应器处理后，COD去除率75％以上，氨氮去除率78％以上。见表1。

表1反应器净水效能评价

实施例二

工艺处理进水水质特征：COD浓度5000～6500mg/L、氨氮浓度2500～2800mg/L原水。

各工艺参数：pH控制器和温度控制器分别调节进水pH 6.5和温度25℃；厌氧氨氧化反应器中污泥停留时间SRT为10d、溶解氧DO浓度为0.2mg/L、污泥浓度为4.5g/L、氧化还原电位ORP为10mV和水力停留时间HRT为0.4d；厌氧反应器中折板为120°异波折板；厌氧反应器中水力停留时间HRT为12d、污泥停留时间SRT为18d、污泥浓度为9g/L、反硝化液回流比为40％；膜生物反应器缺氧段水力停留时间HRT为0.5h、溶解氧DO为0.1mg/L、污泥浓度为2.5g/L；好氧段水力停留时间HRT为12h、溶解氧DO为2.0mg/L、污泥浓度为4g/L；好氧段好氧池末端混合液回流至缺氧段回流比为100％；MBR膜池采用平均孔径为0.15μm PVDF中空纤维膜、曝气系统曝气强度为0.3m³/h、抽吸压力为40kPa。

处理效果：高浓度氨氮与有机物原水经厌氧氨氧化-厌氧-膜生物反应器处理后，COD去除率85％以上，氨氮去除率82％以上。见表2。

表2反应器净水效能评价

实施例三

工艺处理进水水质特征：COD浓度5000～8000mg/L、氨氮浓度2500～3500mg/L原水。

各工艺参数：pH控制器和温度控制器分别调节进水pH 7.2和温度30℃；厌氧氨氧化反应器中污泥停留时间SRT为15d、溶解氧DO浓度为0.1mg/L、污泥浓度为6g/L、氧化还原电位ORP为30mV和水力停留时间HRT为0.6d；厌氧反应器中折板为90°异波折板；厌氧反应器中水力停留时间HRT为16d、污泥停留时间SRT为20d、污泥浓度为12g/L、反硝化液回流比为60％；膜生物反应器缺氧段水力停留时间HRT为0.7h、溶解氧DO为0.2mg/L、污泥浓度为3.6g/L；好氧段水力停留时间HRT为16h、溶解氧DO为4.0mg/L、污泥浓度为5g/L；好氧段好氧池末端混合液回流至缺氧段回流比为300％；MBR膜池采用平均孔径为0.22μm PVDF中空纤维膜、曝气系统曝气强度为0.4m³/h、抽吸压力为30kPa。

处理效果：高浓度氨氮与有机物原水经厌氧氨氧化-厌氧-膜生物反应器处理后，COD去除率95％以上，氨氮去除率94％以上。见表3。

表3反应器净水效能评价

本发明的优势：

1)反硝化液回流节省了40％的亚硝酸盐投加，降低运行费用与能耗，工艺流程简单，经济效益好；2)缩短反应时间，减少反应器容积，系统处理负荷大，占地少，降低基建投资；3)利用膜生物反应器实现高效泥水分离，实现反应器水力停留时间和污泥龄完全分离，保障出水效果的同时维持系统内较高的活性污泥量，提高出水水质；4)厌氧氨氧化与厌氧两级处理，实现有机物和氨氮的逐级降解，降低了膜生物反应器的处理负荷，有利于硝化菌的繁殖；5)污泥产量低，自动化程度高。

本发明厌氧氨氧化、厌氧与膜生物反应器联用，通过厌氧氨氧化、厌氧反应与膜生物反应器协同体系降解氨氮和有机物，最大程度发挥厌氧与好氧微生物的降解作用，降低MBR系统处理负荷，同时利用膜的截留作用达到高效泥水分离，运行成本低、处理效果好，可用于化工废水的处理，亦可用于垃圾渗滤液及典型城市污水处理，对高氨氮与高有机物废水处理达标排放具有重要的指导意义。

本发明上述实施方案，只是举例说明，不是仅有的，所有在本发明范围内或等同本发明的范围内的改变均被本发明包围。

Claims

1.一种组合式厌氧氨氧化-厌氧-膜生物反应器污水处理装置，其特征在于：包括进水调节系统(1)、原水泵(4)、厌氧氨氧化反应器(5)、厌氧反应器(9)、反硝化液回流系统(10)、曝气系统、膜生物反应器和抽吸泵(14)，所述进水调节系统(1)包括原水箱、pH控制器(3)和温度控制器(2)，pH控制器(3)和温度控制器(2)设置在原水箱内、控制高氨氮、高有机物废水在最佳pH和温度范围；所述厌氧氨氧化反应器(5)内部设有厌氧氨氧化污泥，底部与进水调节系统(1)连接，上部设有三相分离器(6)，顶部设有排气口(7)，顶部一侧设有出水口(8)；

所述出水口(8)与厌氧反应器(9)连接，所述厌氧反应器(9)底部通过反硝化液回流管路(10)连接到厌氧氨氧化反应器(5)下部，其上部通过管路与膜生物反应器连接，所述膜生物反应器底部设有曝气系统；所述曝气系统包括曝气泵(11)和曝气头(12)，所述曝气头(12)设置在膜生物反应器底部，曝气系统外部通过管路连接有抽吸泵(14)；

所述进水管路上设有原水泵(4)，调节后的污水通过原水泵(4)打入厌氧氨氧化反应器(5)内，同时进水与反硝化系统回流液混合，完成氨氮去除；出水进入厌氧反应器(9)，在完成反硝化的同时降低进水中有机物浓度；经两级预处理后的出水进入膜生物反应器，进一步降低残留的氨氮与有机物，实现高氨氮与高有机物废水的高效处理。

2.根据权利要求1所述的组合式厌氧氨氧化-厌氧-膜生物反应器污水处理装置，其特征在于：所述厌氧反应器(9)中设有折板和搅拌器，所述的折板为90～150°异波折板。

3.根据权利要求1所述的组合式厌氧氨氧化-厌氧-膜生物反应器污水处理装置，其特征在于：所述的膜生物反应器由缺氧段、好氧段和超滤膜池组成，好氧段好氧池末端混合液回流至缺氧段，好氧池末端连接超滤膜池；所述超滤膜池内设有超滤膜(13)。

4.根据权利要求3所述的组合式厌氧氨氧化-厌氧-膜生物反应器污水处理装置，其特征在于：所述的超滤膜池采用PVDF中空纤维膜，膜丝平均孔径为0.15～0.22μm。

5.根据权利要求1-4任一项所述的组合式厌氧氨氧化-厌氧-膜生物反应器污水处理装置，其特征在于：所述的抽吸泵(14)的抽吸压力20～80kPa。

6.一种利用权利要求1-5任一项所述的组合式厌氧氨氧化-厌氧-膜生物反应器污水处理装置的处理方法，其特征在于，包括如下内容：

1)进水调节系统1中的污水通过温度控制器(2)将温度控制在20～40℃范围；通过pH控制器(3)将pH值控制在6.2～8.5范围；

2)调节后的污水通过原水泵(4)打入厌氧氨氧化反应器(5)主体，污泥停留时间SRT为8～35d，水力停留时间HRT为0.3～0.7d；

3)进水与反硝化液回流系统10的含亚硝酸盐的反硝化回流液混合，通过厌氧氨氧化反应器(5)的细菌的生物降解作用，降低氨氮的含量，同步产生一定量的硝酸盐；氮气经三相分离器(6)分离后通过排气口(7)排出系统外；

4)脱氮的出水通过出水口(8)进入厌氧反应器(9)，水力停留时间HRT为10～15d、污泥停留时间SRT为18～30d，完成有机物脱碳和部分反硝化生成氮气，提供厌氧氨氧化反应所需的亚硝酸盐；

7.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于：所述的厌氧反应器(9)中反硝化液回流比为40％～80％。

8.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于：所述的好氧段好氧池末端混合液回流至缺氧段，回流比为100％～300％。

9.根据权利要求6-8所述的处理方法，其特征在于：所述的曝气系统为MBR膜池提供氧气并增加膜丝扰动性，降低膜污染，曝气强度为0.1～0.4m³/h。