CN111825214A - 一体式af-of-mbr海水养殖废水处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种一体式AF‑OF‑MBR海水养殖废水处理系统，该系统包括生物反应器，所述的生物反应器具有缺氧槽和好氧槽两个腔室、两个腔室之间设置有挡板，两个腔室的底部相互连通；所述的缺氧槽和好养槽内均设置有微生物载体，所述的微生物载体分别悬挂在缺氧槽和好氧槽中，且缺氧槽和好氧槽中微生物载体的比重为0.8‑1.0；所述的缺氧槽的一侧连接有进水通道，好氧槽的一侧设置有出水通道、好氧槽内还设置有膜组件；所述的好氧槽的底部设置有曝气装置，所述的缺氧槽和好氧槽两个腔室之间还设置有内循环管。有效解决了养殖废水处理方法处理效果一般、处理效率低下，且处理成本较高、所需场地大的问题。

Description

一体式AF-OF-MBR海水养殖废水处理系统
技术领域
本发明涉及海水养殖废水处理系统技术领域，具体的涉及一种一体式AF-OF-MBR(AF:anoxic biofilter缺氧生物滤池；OF:Oxic biofilter好氧生物滤池；MBR：Membranebioreactor膜生物反应器；AF-OF-MBR：耦合缺氧好氧生物滤池的膜生物反应器)海水养殖废水处理系统。
背景技术
如今，沿海地区的海水养殖业蓬勃发展，迫切需要处理越来越多的海水养殖废水。含盐废水的处理过程可归纳为物理化学和生物处理方法。由于物理化学方法成本高及对生态系统有潜在危害，生物法更适合于海水养殖废水处理技术的推广。由于海水养殖废水的盐度效应和传统污水处理厂(WWTPs)的限制，迫切需要选择一种处理海水养殖废水的技术。
海水养殖废水，其主要的污染成分有：有机物；氮(包括无机氮(氨氮，硝氮)与有机氮)；磷。如果不进行有效的去除，将会严重的对海水环境造成污染；在各种生物过程中，生物膜生物反应器(BF-MBR)不仅具有MBR工艺的优点，具有占地面积小，颗粒分离效率高，污泥产率低等特点，还与生物膜结合。生物膜可以通过高生物量密度和丰富的生物相来改善污染物去除，这有利于生物膜的长期稳定生长，并为需要的硝化作用等微生物创造良好的环境。通过机械冲洗和混合液的生化修饰，可以延长生长时间并减轻膜污染。BF-MBR被提出用于提高污染物去除性能和膜污染控制。
基于此，设计了一种与缺氧生物滤池和厌氧生物滤池(AF-OF-MBR)一体化的新型膜生物反应器，提高了脱氮性能并减少膜污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结合缺氧生物膜、好氧生物膜及膜过滤一体化的海水养殖废水处理系统，从而解决上述养殖废水处理方法处理效果一般、处理效率低下，且处理成本较高、所需场地大的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种一体式AF-OF-MBR海水养殖废水处理系统，该系统包括生物反应器，所述的生物反应器具有缺氧槽和好氧槽两个腔室、两个腔室之间设置有挡板以减少缺氧槽和好氧槽的混合，两个腔室的底部相互连通；所述的缺氧槽和好养槽内均设置有微生物载体，所述的微生物载体分别悬挂在缺氧槽和好氧槽中，且缺氧槽和好氧槽中微生物载体的比重为0.8-1.0(0.8-1.0比较接近水体的比重，从流体力学的角度有利于污泥混合液与生物载体表面的接触从而提高其附着率)；所述的缺氧槽的一侧连接有进水通道，好氧槽的一侧设置有出水通道、好氧槽内还设置有膜组件；所述的好氧槽的底部设置有曝气装置，所述的缺氧槽和好氧槽两个腔室之间还设置有内循环管。
采用上述结构的一体式AF-OF-MBR海水养殖废水处理系统，含盐废水先将过装有微生物填料的缺氧池，水向下流动，经过缺氧池处理后，由底部流入同样装有微生物填料的好氧槽。在好氧槽内，由曝气装置对池内进行曝气，水由好氧槽从底部向上流，流经好氧生物填料，并经过膜组件的水即为净化水而排出。该过程处理方式简单，占地面积小，成本低。
优选的，所述的好氧槽和缺氧槽之间的挡板下方设置有倾斜的隔板，且自腔室的底部逐渐向上倾斜、且上部的倾斜端与挡板不接触；采用该结构及特定倾斜方向的隔板可以更好的隔开耗氧和缺氧水环境，不会发生逆流现象，同时还能够保证水体的流通。
优选的，所述的微生物载体为纤维束弹性填料，活性炭纤维带，聚合纤维，聚乙烯半软性填料或者改型软性填料等固定式填料，或者是上述的填料组合；这些载体具有抵抗外界环境变化冲击(如盐度变化)的能力等优点；本申请的弹性填料等的组成是由有机物或者是活性炭，性能惰性，比表面积大、也具有吸附能力强的优势。
优选的，所述的系统还包括设置于好氧槽内的温度调控装置，该装置的设置可以使其水温保持在25℃左右(25摄氏度左右是微生物代谢的最佳温度，有利于污染物的去除)。
优选的，所述的系统还包括设置于好氧槽内的水位(液位)感应器，可以时刻监测水位的高低，为整个系统提供更加理想的处理效果。
优选的，所述的进水管道上设有进水流量计和进水泵，所述的液位传感器、进水流量计和进水泵均与液位传感控制系统电连接，实现对膜生物反应器内水位实时监测和控制进水量。
优选的，所述的膜组件为超滤膜，采用中空纤维膜或平板式滤膜，孔径为0.001-0.1μm，悬挂于好氧槽中。当膜污染变得严重(跨膜压力(TMP)>30kPa)时，对膜进行物理洗涤然后在室温下将膜浸入0.3wt％次氯酸钠中5小时从而恢复膜通量；该膜组件的设置可以进一步的净化水体，保证水体排出满足排放要求。
生物反应器所用的微生物载体包括不局限于纤维束弹性填料，活性炭纤维带及或聚合纤维组合填料，聚乙烯半软性填料以及改型软性填料等固定式填料。微生物载体分别悬挂在缺氧槽和好氧槽中，比重约为0.8-1.0。
优选的，所述的好氧槽和缺氧槽靠近底部的位置还设置有搅拌器19，实现对水体的不断搅拌，使得污染物充分的与载体接触，实现更好的净化效果。
本发明还提供一种利用上述系统处理废水的方法，具体的步骤包括：
(1)首先将待处理含盐废水由防腐蚀水泵打入装有微生物填料的缺氧池内，水向下流动，经过缺氧池处理后，由底部挡板与隔板形成的缺口流入同样装有微生物填料的好氧槽；
(2)在好氧槽内，由曝气装置对池内进行曝气，通过溶解氧探头实时监测溶解氧值，使溶解氧保持在2-5mg/L，以动态控制溶解氧曝气量；
(3)水由好氧槽从底部向上流，流经好氧槽内的生物填料，并经过滤膜的水即为净化水而排出；系统设置有污泥水流系统，污泥从上部两侧回流进入缺氧池；膜生物反应器下部设置有排泥管。
优选的，所述的好氧槽内还设置有膜组件，所述的膜组件为超滤膜，采用中空纤维膜或平板式滤膜，孔径为0.001-0.1μm，悬挂于好氧槽中。当膜污染变得严重(跨膜压力(TMP)>30kPa)时，对膜进行物理洗涤然后在室温下将膜浸入0.3wt％次氯酸钠中5小时从而恢复膜通量。
优选的，步骤(1)所述的含盐废水的含盐浓度范围为3-60g/L；这是我们之前实验的范围，我们采取的0g/L-3g/L-12g/L-21g/L-30g/L-60g/L,0-30g/L是采取盐度缓慢梯度上升，逐步驯化微生物的耐盐能力。30g/L-60g/L的盐度变化是为了研究在盐度大幅度变化下，反应器系统对环境变化的抗冲击性能。
本发明的优点和有益效果：
1.生物滤池是投加固定式生物载体的反应单元，因此AF-OF-MBR属于BF-MBR(生物膜膜生物反应器)的一种。本发明的系统可以有效的增强反应器系统对有毒环境(如盐度，抗生素浓度，重金属)的耐冲击性，降低膜组件的膜污染速率，降低膜组件的冲洗频率，减少相应带来的经济成本。
2.本发明的好氧槽溶解氧范围为：2-5mg/L，是好氧微生物生存的溶解氧范围，保持这个范围有利于好氧微生物的正常新陈代谢以及污染物的去除；太低，不利于好氧微生物的生存；太高，会导致缺氧槽的溶解氧浓度偏高，不利于维持缺氧的环境。
3.本发明在好氧池和缺氧池之间设置了内循环管道，对两个槽体内的悬浮液进行循环，这样可以有效的进一步净化水体，实现对海水的彻底净化。
4.本发明的内循环管也叫污泥悬浮液内循环系统，这个内循环系统的作用在于：在缺氧/好氧生物反应器脱氮过程中，好氧条件下硝化菌将氨氮氧化为硝态氮，缺氧条件下反硝化菌将硝酸盐异化还原成气态氮，从水中除去。由于缺氧区反硝化需要大量碳源，因此一般缺氧区都放置在生物处理的前端(进水端)，但是进水中多为氨氮，少有硝态氮，无法进行发硝化，因此需要内回流，在污水微生物法脱氮中起到重要的促进作用。
附图说明
图1本发明的AF-OF-MBR海水养殖废水处理系统结构示意图(内循环管上置)。
图2本发明的AF-OF-MBR海水养殖废水处理系统结构示意图(内循环管下置)。如图所示：1.缺氧槽，2.好氧槽，3.挡板，4.微生物载体，5.进水通道，6.出水通道，7.膜组件，8.曝气装置，9.内循环管，10.隔板，11.温度调控装置，12.水位(液位)感应器，13.进水流量计，14.进水泵，15.出水泵，16.空气泵，17.导气管，18.曝气头，19.搅拌器。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图进一步详细描述本发明，但本发明不仅仅局限于以下实施例。
实施例1
如附图1所示：本发明的一体式AF-OF-MBR海水养殖废水处理系统，该系统包括生物反应器，所述的生物反应器具有缺氧槽1和好氧槽2两个腔室、两个腔室之间设置有挡板3以减少缺氧槽和好氧槽的混合，两个腔室的底部相互连通；所述的缺氧槽和好养槽内均设置有微生物载体4，所述的微生物载体分别悬挂在缺氧槽和好氧槽中，且缺氧槽和好氧槽中微生物载体的比重为0.8-1.0；所述的缺氧槽的一侧连接有进水通道5，好氧槽的一侧设置有出水通道6、好氧槽内还设置有膜组件7；所述的好氧槽的底部设置有曝气装置8，所述的缺氧槽和好氧槽之间还设置有内循环管9(位于腔室的上方)、内循环管道9内介质的流向为从好氧槽至缺氧槽。采用上述结构的一体式AF-OF-MBR海水养殖废水处理系统，含盐废水先将过装有微生物填料的缺氧池，水向下流动，经过缺氧池处理后，由底部流入同样装有微生物填料的好氧槽。在好氧槽内，由曝气装置对池内进行曝气，水由好氧槽从底部向上流，流经好氧生物填料，并经过滤膜的水即为净化水而排出。该过程处理方式简单，占地面积小，成本低。
如附图1所示，所述的好氧槽和缺氧槽之间的挡板下方设置有倾斜的隔板10，且自缺氧槽的底部逐渐向上倾斜、且倾斜端与挡板不接触；采用该结构及特定倾斜方向的隔板可以更好的隔开耗氧和缺氧水环境，同时还能够保证水体的流通。
本发明所述的微生物载体为纤维束弹性填料，活性炭纤维带，聚合纤维，聚乙烯半软性填料或者改型软性填料等固定式填料，或者是上述的填料组合；这些载体具有抵抗外界环境变化冲击(如盐度变化)的能力等优点；本申请的弹性填料等他的组成是由有机物或者是活性炭，性能惰性，比表面积大也具有吸附能力强的优势。
本发明所述的系统中的膜组件为超滤膜，采用中空纤维膜或平板式滤膜，孔径为0.001-0.1μm，悬挂于好氧槽中。当膜污染变得严重(跨膜压力(TMP)>30kPa)时，对膜进行物理洗涤然后在室温下将膜浸入0.3wt％次氯酸钠中5小时从而恢复膜通量。
本发明生物反应器所用的微生物载体包括不局限于纤维束弹性填料，活性炭纤维带及或聚合纤维组合填料，聚乙烯半软性填料以及改型软性填料等固定式填料。微生物载体分别悬挂在缺氧槽和好氧槽中，比重约为0.8-1.0。
实施例2
如附图2所示，其中的内循环管道位于腔室的下方，所述的系统还包括设置于好氧槽内的温度调控装置11，该装置的设置可以使其水温保持在25℃左右。
如附图2所示，所述的系统还包括设置于好氧槽内的水位(液位)感应器12，可以时刻监测水位的高低，为整个系统提供更加理想的处理效果。
如附图2所示，所述的进水管道上设有进水流量计13和进水泵14，所述的液位传感器、进水流量计和进水泵均与液位传感控制系统电连接，实现对膜生物反应器内水位实时监测和控制进水量。
如附图2所示，所述的好氧槽和缺氧槽靠近底部的位置还设置有搅拌器19，实现对水体的不断搅拌，使得污染物充分的与载体接触，实现更好的净化效果。
其它同实施例1。
本发明的出水管道上设置有出水泵15；进水泵和出水泵以及内循环管上均设置为泵，可以采用蠕动泵实现介质的动力源。
本发明的曝气装置包括空气泵16，空气泵与延伸至好氧槽内的导气管连通17，导气管上连接曝气头18，从而实现对好氧池内的曝气。
实施例3
纤维束弹性填料由缠绕有聚偏氟乙烯(PVDF)纤维束的绳索组成。缺氧槽中载体的外径修剪为大约70mm，好氧槽中的外径修剪为大约100mm；将纤维束载体分别在缺氧槽和好氧槽中切成18和25cm左右的长度。两个纤维束载体分别悬挂在缺氧槽和好氧槽中，各放两组纤维束弹性填料，比重约为0.93。超滤膜组件由聚丙烯中空纤维模块组成，有效膜面积为0.35m2，孔径为0.01μm。
具体的操作步骤：
(1)首先将待处理含盐废水由防腐蚀水泵打入装有微生物填料的缺氧池内，水向下流动，经过缺氧池处理后，由底部挡板与隔板形成的缺口流入同样装有微生物填料的好氧槽；
(2)在好氧槽内，由曝气装置对池内进行曝气，通过溶解氧探头实时监测溶解氧值，使溶解氧保持在2-5mg/L，以动态控制溶解氧曝气量；
(3)水由好氧槽从底部向上流，流经好氧槽内的生物填料，并经过滤膜的水即为净化水而排出；系统设置有泥水混合液内循环系统，泥水混合液从上部两侧回流进入缺氧池；膜生物反应器下部设置有排泥管。
系统的运行参数:水力停留时间HRT＝18h，污泥龄SRT120天，内循环比150％(这个是污泥悬浮液内循环，即图里面的内循环，内循环流速是进水流速的1.5倍确定即内循环比150％)，膜通量2.857L/m2h，缺氧池溶解氧含量(DO)0.5(±0.5)mg/L，好氧槽溶解氧含量(DO)2.7(±0.5)mg/L，温度25℃时该系统处理海水养殖废水配水进水水质指标COD(化学需氧量)120-150mg/L，氨氮7.5-9.2mg/L，硝酸盐氮3.3-3.8mg/L，总氮10.8-13mg/L，处理效果如下表1所示。
表1实施例1的处理结果
Figure BDA0002186316340000071
注：上表1中的各个参数为去除率。

Claims (10)

1.一种一体式AF-OF-MBR海水养殖废水处理系统，其特征在于：该系统包括生物反应器，所述的生物反应器具有缺氧槽和好氧槽两个腔室、两个腔室之间设置有挡板以减少缺氧槽和好氧槽的混合，两个腔室的底部相互连通；所述的缺氧槽和好养槽内均设置有微生物载体，所述的微生物载体分别悬挂在缺氧槽和好氧槽中，且缺氧槽和好氧槽中微生物载体的比重为0.8-1.0；所述的缺氧槽的一侧连接有进水通道，好氧槽的一侧设置有出水通道、好氧槽内还设置有膜组件；所述的好氧槽的底部设置有曝气装置，所述的缺氧槽和好氧槽两个腔室之间还设置有内循环管。
2.根据权利要求1所述的一体式AF-OF-MBR海水养殖废水处理系统，其特征在于：所述的好氧槽和缺氧槽之间的挡板下方设置有倾斜的隔板，且自腔室的底部逐渐向上倾斜、且上部的倾斜端与挡板不接触。
3.根据权利要求1所述的一体式AF-OF-MBR海水养殖废水处理系统，其特征在于：所述的微生物载体为纤维束弹性填料，活性炭纤维带，聚合纤维，聚乙烯半软性填料或者改型软性填料中的一种，或者是上述的填料的组合。
4.根据权利要求1所述的一体式AF-OF-MBR海水养殖废水处理系统，其特征在于：所述的系统还包括设置于好氧槽内的温度调控装置，该装置的设置可以使其水温保持在25℃左右。
5.根据权利要求1所述的一体式AF-OF-MBR海水养殖废水处理系统，其特征在于：所述的系统还包括设置于好氧槽内的水位感应器，用以时刻监测水位的高低。
6.根据权利要求1所述的一体式AF-OF-MBR海水养殖废水处理系统，其特征在于：所述的进水管道上设有进水流量计和进水泵，所述的液位传感器、进水流量计和进水泵均与液位传感控制系统电连接，以实现对膜生物反应器内水位实时监测和控制进水量。
7.根据权利要求1所述的一体式AF-OF-MBR海水养殖废水处理系统，其特征在于：所述的膜组件为超滤膜，采用中空纤维膜或平板式滤膜，孔径为0.001-0.1μm，悬挂于好氧槽中；所述的好氧槽和缺氧槽靠近底部的位置还设置有搅拌器。
8.根据权利要求1所述的一体式AF-OF-MBR海水养殖废水处理系统处理废水的方法，其特征在于：具体的步骤包括：
(1)首先将待处理含盐废水由防腐蚀水泵打入装有微生物填料的缺氧池内，水向下流动，经过缺氧池处理后，由底部挡板与隔板形成的缺口流入同样装有微生物填料的好氧槽；
(2)在好氧槽内，由曝气装置对池内进行曝气，通过溶解氧探头实时监测溶解氧值，使溶解氧保持在2-5mg/L，以动态控制溶解氧曝气量；
(3)水由好氧槽从底部向上流，流经好氧槽内的生物填料，并经过滤膜的水即为净化水而排出；系统设置有污泥水流系统，污泥从上部两侧回流进入缺氧池；膜生物反应器下部设置有排泥管。
9.根据权利要求8所述的一体式AF-OF-MBR海水养殖废水处理系统处理废水的方法，其特征在于：所述的好氧槽总会给你还设置有膜组件，所述的膜组件为超滤膜，采用中空纤维膜或平板式滤膜，孔径为0.001-0.1μm，悬挂于好氧槽中。
10.根据权利要求8所述的一体式AF-OF-MBR海水养殖废水处理系统处理废水的方法，其特征在于：步骤(1)所述的含盐废水的含盐浓度范围为3-60g/L。
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