CN111018260A - 一种废水处理耦合系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废水处理耦合系统，其包括混凝气浮装置和膜生物膜反应装置，混凝气浮装置包括溶气罐和与溶气罐的进口连通的加压泵；具有进水口和出水口的气浮池，气浮池的进水口与所述溶气罐的出水口连通，气浮池的进水口与所述溶气罐的出水口之间串接有减压阀；膜生物膜反应装置包括具有进水口和出水口的反应容器，所述反应容器的进水口与所述气浮池的出水口连通；设置在所述反应容器内的气体分离膜和位于所述气体分离膜外侧的生物膜，且所述气体分离膜具有内腔；与所述气体分离膜的内腔连通的进气组件和泄气组件。该废水处理耦合系统可以实现垃圾转运站渗滤液的深度处理，其具有碳氮磷去除率高、且出水水质可以达到再回用的水质标准等特点。

Description

一种废水处理耦合系统

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，更具体地说，涉及一种废水处理耦合系统。

背景技术

随着我国人口的不断增加，经济的快速发展，人们的生活水平大幅提高，社会生产和生活所产生的垃圾日益增多。根据我国垃圾处理“无害化、减量化、资源化”的原则，大批量的垃圾末端处理系统应运而生，而垃圾转运站是连接垃圾产生源和末端处理系统的重要枢纽。由于需要对中转垃圾进行压缩转运，导致大量垃圾压缩渗滤液产生，垃圾转运站渗滤液具有污染物浓度高、成分复杂、水质波动以及水量变化大等特点，若未经有效处理而直接排放，不仅破坏河流生态环境，更危害人类身体健康。因此，实现垃圾转运站渗滤液的高效处理，避免其对自然环境和人类生活造成严峻的威胁，已成为当务之急。

现有技术中对垃圾压缩渗滤液的处理一般存在碳氮磷等污染物去除效果低以及出水水质难以达到再回用的水质标准等方面的缺陷。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种废水处理耦合系统，该废水处理耦合系统可以实现垃圾转运站渗滤液的深度处理，其具有碳氮磷去除率高、且出水水质可以达到再回用的水质标准等特点。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种废水处理耦合系统，包括混凝气浮装置和膜生物膜反应装置，

所述混凝气浮装置包括：

溶气罐和与所述溶气罐的进口连通的加压泵；

具有进水口和出水口的气浮池，所述气浮池的进水口与所述溶气罐的出水口连通，且所述气浮池的进水口与所述溶气罐的出水口之间串接有减压阀；

所述膜生物膜反应装置包括：

具有进水口和出水口的反应容器，所述反应容器的进水口与所述气浮池的出水口连通；

设置在所述反应容器内的气体分离膜和位于所述气体分离膜外侧的生物膜，且所述气体分离膜具有内腔；

与所述气体分离膜的内腔连通的进气组件和泄气组件。

优选地，上述废水处理耦合系统中，所述混凝气浮装置还包括用于向废水中加药剂的加药部件，所述加药部件设置在所述加压泵上游。

优选地，上述废水处理耦合系统中，所述混凝气浮装置还包括与所述溶气罐的排气口连通的排气阀。

优选地，上述废水处理耦合系统中，所述混凝气浮装置还包括设置在所述气浮池顶部的刮渣部件。

优选地，上述废水处理耦合系统中，所述混凝气浮装置还包括位于所述气浮池底部的集水池，所述气浮池内的水能够进入所述集水池中且所述集水池的出水口与所述反应容器的进水口连通。

优选地，上述废水处理耦合系统中，所述反应容器的进水口和泄气组件位于所述反应容器的上端和下端中的一端，所述反应容器的出水口和进气组件位于所述反应容器的上端和下端中的另一端。

优选地，上述废水处理耦合系统中，所述膜生物膜反应装置中，从所述反应容器的进水口进入所述反应容器的废水从反应容器底端流向反应器顶端至排出；

所述进气组件与所述气体分离膜的顶端连通，所述泄气组件与所述气体分离膜的底端连通。

优选地，上述废水处理耦合系统中，所述气体分离膜由下至上呈螺旋状分布在所述反应容器内，所述生物膜沿着所述气体分离膜的延伸方向分布。

优选地，上述废水处理耦合系统中，所述生物膜贴合所述气体分离膜的外壁设置，由所述生物膜靠近所述气体分离膜的外壁的一侧至背离所述气体分离膜的外壁的一侧，所述生物膜依次为好氧层、缺氧层和厌氧层。

优选地，上述废水处理耦合系统中，所述进气组件包括依次串接的曝气泵、稳压阀和气体流量计。

应用上述实施例提供的废水处理耦合系统时，先利用混凝气浮装置对垃圾转运站渗滤液进行预处理，然后利用膜生物膜反应装置对预处理后的垃圾转运站渗滤液进行深度处理。混凝气浮装置对垃圾转运站渗滤液进行预处理时，首先废水原液经加压泵进入溶气罐内，加压泵同时将空气泵入溶气罐，待溶气罐内达到饱和状态后，减压阀开启以使溶气罐内突然降压，溶气罐内的废水和废水内的微小气泡进入气浮池内，此时高度分散的微小气泡作为载体粘附废水中污染物，在气浮池内的水面实现固液和液液分离，排渣后的污水进入容器反应器内。如此通过预处理后垃圾转运站渗滤液中所含有重金属离子以及其它有毒有害物的浓度降低到膜生物膜反应装置可以顺利进行的范围。

膜生物膜反应装置对污水进行深度处理时，污水进入到反应容器中，同时空气或氧气在进气组件的作用下进入气体分离膜的内腔中，废水与位于气体分离膜外侧的生物膜接触，在供氧压力驱动下氧气通过吸附-溶解扩散方式透过气体分离膜流动到生物膜，以使生物膜充分消除废水中的碳氮磷，最终气体分离膜外侧的生物膜完成脱氮除磷去碳，处理完毕的水经反应容器的出水口排出反应容器，同时气体分离膜中的尾气经泄气组件排出。最终完成垃圾转运站渗滤液的深度处理。

应用本发明提供的废水处理耦合系统对垃圾转运站渗滤液依次进行预处理和深度处理，预处理可以去除重金属离子以及其它有毒有害物，深度处理可以去除碳氮磷。本发明提供的废水处理耦合系统具有碳氮磷去除率高、系统能耗低、操作灵活并且出水水质可以达到再回用的水质标准等特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的废水处理耦合系统的结构示意图。

在图1中：

1-加压泵、2-溶气罐、3-排气阀、4-减压阀、5-气浮池、6-刮渣部件、7-集水池、8-输水管、9-反应容器、10-气体分离膜、11-生物膜、12-曝气泵、13-稳压阀、14-气体流量计、15-泄压阀、16-出水管。

具体实施方式

本发明的目的在于提供一种废水处理耦合系统，该废水处理耦合系统可以实现垃圾转运站渗滤液的深度处理，其具有碳氮磷去除率高、且出水水质可以达到再回用的水质标准等特点。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”和“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定方位、以特定的方位构成和操作，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参阅图1，本发明提供的废水处理耦合系统主要用于处理垃圾转运站渗滤液。该废水处理耦合系统包括混凝气浮装置和膜生物膜反应装置。

其中，混凝气浮装置包括溶气罐2、加压泵1、气浮池5和减压阀4。加压泵1与溶气罐2的进口连通，加压泵1用于将废水和空气压入溶气罐2中。气浮池5具有进水口和出水口，气浮池5的进水口与溶气罐2的出水口连通，并且气浮池5的进水口与溶气罐2的出水口之间串接有减压阀4。

膜生物膜反应装置包括反应容器9、气体分离膜、生物膜11、进气组件和泄气组件。反应容器9具有进水口和出水口，并且反应容器9的进水口与气浮池5的出水口连通，即从气浮池5流出的水可以进入反应容器9内。气体分离膜设置在反应容器9内，并且气体分离膜具有内腔，二氧化碳、氮气等其它气体不能穿过气体分离膜，氧气可以穿过气体分离膜。生物膜11位于气体分离膜的外侧，即生物膜11生长在气体分离膜上，生物膜11上具有菌群。进气组件和泄气组件均与气体分离膜的内腔连通，氧气或空气经进气组件进入气体分离膜的内腔，最终从泄气组件排出。

应用上述实施例提供的废水处理耦合系统时，先利用混凝气浮装置对垃圾转运站渗滤液进行预处理，然后利用膜生物膜反应装置对预处理后的垃圾转运站渗滤液进行深度处理。混凝气浮装置对垃圾转运站渗滤液进行预处理时，首先废水原液经加压泵1进入溶气罐2内，加压泵1同时将空气泵入溶气罐2，待溶气罐2内达到饱和状态后，减压阀4开启以使溶气罐2内突然降压，溶气罐2内的废水和废水内的微小气泡进入气浮池5内，此时高度分散的微小气泡作为载体粘附废水中污染物，在气浮池5内的水面实现固液和液液分离，排渣后的污水进入容器反应器内。如此通过预处理后垃圾转运站渗滤液中所含有重金属离子以及其它有毒有害物的浓度降低到膜生物膜反应装置可以顺利进行的范围。

膜生物膜反应装置对污水进行深度处理时，污水进入到反应容器9中，同时空气或氧气在进气组件的作用下进入气体分离膜的内腔中，废水与位于气体分离膜外侧的生物膜11接触，在供氧压力驱动下氧气通过吸附-溶解扩散方式透过气体分离膜流动到生物膜11，以使生物膜11充分消除废水中的碳氮磷，最终气体分离膜外侧的生物膜11完成脱氮除磷去碳，处理完毕的水经反应容器9的出水口排出反应容器9，同时气体分离膜中的尾气经泄气组件排出。最终完成垃圾转运站渗滤液的深度处理。

应用本发明提供的废水处理耦合系统对垃圾转运站渗滤液依次进行预处理和深度处理。本发明提供的废水处理耦合系统具有碳氮磷去除率高、系统能耗低、操作灵活并且出水水质可以达到再回用的水质标准等特点。

为了便于向污水中加药剂，该混凝气浮装置还包括用于向废水中加药剂的加药部件。加药部件设置在加压泵1上游，即在废水进入溶气罐2前向废水内加药剂。

当然，加药部件还可以设置在加压泵1下游，在此不作限定。

在一具体实施例中，混凝气浮装置还包括与溶气罐2的排气口连通的排气阀3，以及时排出溶气罐2内的气体。优选地，溶气罐2的排气口和进口均位于溶气罐2的顶端，容器罐的出口位于溶气罐2的底端。溶气罐2的进口可以通过三通与废水储存箱和空气连通。

为了及时排出浮出气浮池5说明的污染物，上述混凝气浮装置还包括设置在气浮池5顶部的刮渣部件6，利用刮渣部件6及时刮离气浮池5顶部的污染物渣。

另外，混凝气浮装置还包括位于气浮池5底部的集水池7，气浮池5内的水能够进入集水池7中，集水池7的出水口与反应容器9的进水口连通。即气浮池5的出水口与反应容器9的进水口间接通过集水池7连通。如此可以防止携带污染物的微小气泡进入到反应容器9中。

集水池7的出水口与反应容器9的进水口之间连接有输水管8。气浮池5与集水池7之间还可以设置过滤网，在此不作限定。

进一步地，反应容器9的进水口和泄气组件均位于反应容器9的上端和下端中的一端，反应容器9的出水口和进气组件均位于反应容器9的上端和下端中的另一端连接。即反应容器9的进水口和泄气组件可以均位于反应容器9的下端，反应容器9的出水口和进气组件可以均位于反应容器9的上端。或者，反应容器9的进水口和泄气组件可以均位于反应容器9的上端，反应容器9的出水口和进气组件可以均位于反应容器9的下端。如此设置，废水的流向和气体的流向一个从上至下且另一从下至上。比如，当反应容器9的进水口和泄气组件均位于反应容器9的下端，反应容器9的出水口和进气组件均位于反应容器9的上端时，废水从反应容器9的下端流向上端，空气或氧气从反应容器9的上端流向下端。

在另一具体实施例中，膜生物膜反应装置中，从反应容器9的进水口进入反应容器9的废水从反应容器9底端流向反应器顶端至排出。进气组件与气体分离膜的顶端连通，泄气组件与所述气体分离膜的底端连通，以使废水沿着生物膜11的延伸方向流动，即进入反应容器9的废水的流向与进入气体分离膜内腔的气体的流向相反。

为了进一步延长生物膜11与废水的反应时间，上述气体分离膜由下至上呈螺旋状分布在反应容器9内，并且生物膜11沿着气体分离膜的延伸方向分布。即生物膜11也由下至上呈螺旋状分布。如此，生物膜11的总长度较长，其可以含有更多的菌群，可大大提高微生物污染物去除能力。

当然，气体分离膜和生物膜11也由上至下沿竖直面延伸，在此不作限定。

进一步地，生物膜11贴合气体分离膜的外壁设置，由生物膜11靠近气体分离膜的外壁的一侧至背离气体分离膜的外壁的一侧，生物膜11依次为好氧层、缺氧层和厌氧层。即生物膜11附在气体分离膜的外壁上，生物膜11为废水提供脱氮除磷除碳的主要场所，氧气进入气体分离膜的内腔，在供氧压力驱动下氧气通过吸附-溶解扩散方式透过气体分离膜流动到生物膜11，并向生物膜11远离气体分离膜的一侧扩散，形成由高到低的氧浓度分层。同时，废水中的有机底物传递方向与氧气传输方向相反，在浓差驱动和生物膜11吸附作用下从液相临界-生物膜11层扩散至生物膜11内部，形成由高到低的有机质浓度梯度；在生物膜11相中，由于氧气与有机质的异向传质，导致氧气和污染物浓度梯度刚好相反，在生物膜11内形成了独特的分层结构，出现不同的功能区，导致由生物膜11靠近气体分离膜的外壁的一侧至背离气体分离膜的外壁的一侧，生物膜11依次为好氧层、缺氧层和厌氧层。

厌氧层氧气浓度几乎为零而有机质浓度最大，菌系主要由厌氧发酵菌、产氢产乙酸菌以及产甲烷菌组成，该菌群主要负责有机物的水解酸化，将结构复杂、分子量大、可生化学差的有机物分解成短链物质，利于其向生物膜11内部扩散。缺氧层区域氧气含量较低，堆积了从好氧层扩散来的硝酸盐及亚硝酸盐等氧化物，菌系主要由反硝化细菌组成，该菌群以厌氧层水解酸化产生的小分子物质为碳源，将硝酸盐和亚硝酸盐还原为氮气等。好氧层氧气浓度最高，而有机底物浓度较低，菌系主要为世代周期较长的硝化细菌和异养好氧菌，该菌群主要负责氨氮和易降解有机物的氧化分解。此外，由于生物膜11独特的分层结构，即氧气浓度梯度与有机质浓度梯度相反，进而污泥产率低，从而实现有效的污泥减量。

在一具体实施例中，进气组件包括曝气泵12和气体流量计14，以便于控制进入气体分离膜内的氧气或空气。

进一步地，进气组件还包括串接于曝气泵12和气体流量计14之间的稳压阀13，以通过稳压阀13稳定进气压力。

优选地，泄气组件可以包括泄压阀15，泄压阀15串接在泄气管路上。

进一步地，反应容器9的壁上开设有与气体分离膜的泄气端连通的通气孔，泄压阀15位于反应容器9外侧。气体分离膜内的尾气直接经通气孔排出反应容器9，进而经泄压阀15排出。当然，尾气也可以直接排至反应容器9内部，在此不作限定。

具体地，反应容器9可以为圆柱形。反应容器9可以为玻璃容器，具体可为有机玻璃容器。

为了便于控制进水流量，还可以设置与反应容器9的进水口连接的进水蠕动泵。

同样地，为了便于控制出水流量，还可以设置与反应容器9的出水口连接的出水蠕动泵。反应容器9的出水口设置出水管16，出水蠕动泵直接设置在出水管16上即可。通过进水蠕动泵和/或出水蠕动泵，控制进出水流量，可以进而控制高盐废水在反应容器9内的停留时间。

发明人还进行了试验，具体如下：

采用某小区的垃圾转运站渗滤液，在整个运行过程中，保持各溶气罐2、气浮池5和反应容器9内的水温为20-30℃。实验结果显示：BOD去除率可达到90.3±3.1％，COD去除率可达到89.7±2.9％，氨氮去处率可达91.4±2.3％，磷的去除率可达89.6±3.3％，均较传统混凝气浮工艺提高20％。

需要说明的是，膜生物膜反应装置在使用前，需要在气体分离膜表面进行挂膜，形成生物膜11。可以采用二次循环挂膜法进行挂膜：首先配置与垃圾转运站渗滤液营养物质成分相似的营养液，将接种污泥与配制好的营养液按照一定的比例混合均匀后加入反应容器9内。控制反映系统内供氧压力、液相流速，每隔12h添加一次营养液，共添加6次营养液。待活性污泥松散的吸附在气体分离膜表面后，将反应器内的沉降污泥和水全部排出。然后进行第二次挂膜：保持氨氮浓度、液相流速、供氧压力不变的情况下，增加COD的浓度，再添加一定体积的活性污泥，每隔12h添加一次营养液，共添加12次，目的是使气体分离膜表面吸附活性更强的微生物，生物膜11逐渐变化且致密。经过至少10天的循环挂膜后，若曝气膜表面观察到一层厚度均匀且呈黄褐色的生物膜11，则说明挂膜成功。

进一步地，膜生物膜反应装置在使用前需要在对生物膜进行驯化培养：初次附着在气体分离膜表面的生物膜具有不成熟的生态系统，极易受外界因素影响，本发明采用逐步添加垃圾转运站渗滤液的方式进行驯化培养，并监控水质去除效果，第一阶段，进水为垃圾转运站渗滤液与无盐度配水的混合液，盐度为1％；第二阶段，垃圾转运站渗滤液的比例逐渐提高，直到反应系统盐度达到3％；第三阶段，采用100％垃圾转运站渗滤液作为进水。三个阶段的污染物浓度与垃圾转运站渗滤液营养盐浓度相同。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种废水处理耦合系统，其特征在于，包括混凝气浮装置和膜生物膜反应装置，

所述混凝气浮装置包括：

溶气罐(2)和与所述溶气罐(2)的进口连通的加压泵(1)；

具有进水口和出水口的气浮池(5)，所述气浮池(5)的进水口与所述溶气罐(2)的出水口连通，且所述气浮池(5)的进水口与所述溶气罐(2)的出水口之间串接有减压阀(4)；

所述膜生物膜反应装置包括：

具有进水口和出水口的反应容器(9)，所述反应容器(9)的进水口与所述气浮池(5)的出水口连通；

设置在所述反应容器(9)内的气体分离膜和位于所述气体分离膜外侧的生物膜(11)，且所述气体分离膜具有内腔；

与所述气体分离膜的内腔连通的进气组件和泄气组件。

2.根据权利要求1所述的废水处理耦合系统，其特征在于，所述混凝气浮装置还包括用于向废水中加药剂的加药部件，所述加药部件设置在所述加压泵(1)上游。

3.根据权利要求1所述的废水处理耦合系统，其特征在于，所述混凝气浮装置还包括与所述溶气罐(2)的排气口连通的排气阀(3)。

4.根据权利要求1所述的废水处理耦合系统，其特征在于，所述混凝气浮装置还包括设置在所述气浮池(5)顶部的刮渣部件(6)。

5.根据权利要求1所述的废水处理耦合系统，其特征在于，所述混凝气浮装置还包括位于所述气浮池(5)底部的集水池(7)，所述气浮池(5)内的水能够进入所述集水池(7)中且所述集水池(7)的出水口与所述反应容器(9)的进水口连通。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的废水处理耦合系统，其特征在于，所述反应容器(9)的进水口和泄气组件位于所述反应容器(9)的上端和下端中的一端，所述反应容器(9)的出水口和进气组件位于所述反应容器(9)的上端和下端中的另一端。

7.根据权利要求6所述的废水处理耦合系统，其特征在于，所述膜生物膜反应装置中，从所述反应容器(9)的进水口进入所述反应容器(9)的废水从反应容器(9)底端流向反应器顶端至排出；

所述进气组件与所述气体分离膜的顶端连通，所述泄气组件与所述气体分离膜的底端连通。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的废水处理耦合系统，其特征在于，所述气体分离膜由下至上呈螺旋状分布在所述反应容器(9)内，所述生物膜(11)沿着所述气体分离膜的延伸方向分布。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的废水处理耦合系统，其特征在于，所述生物膜(11)贴合所述气体分离膜的外壁设置，由所述生物膜(11)靠近所述气体分离膜的外壁的一侧至背离所述气体分离膜的外壁的一侧，所述生物膜(11)依次为好氧层、缺氧层和厌氧层。

10.根据权利要求1-5中任一项所述的废水处理耦合系统，其特征在于，所述进气组件包括依次串接的曝气泵(12)、稳压阀(13)和气体流量计(14)。

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