CN112390471B - 一种具有脱氮除磷功能的动态膜反应器及运行方法 - Google Patents
一种具有脱氮除磷功能的动态膜反应器及运行方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112390471B CN112390471B CN202011286700.3A CN202011286700A CN112390471B CN 112390471 B CN112390471 B CN 112390471B CN 202011286700 A CN202011286700 A CN 202011286700A CN 112390471 B CN112390471 B CN 112390471B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- dynamic membrane
- dephosphorization
- filter screen
- porous filter
- membrane reactor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 105
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 36
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 36
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 24
- 238000005273 aeration Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000011001 backwashing Methods 0.000 claims abstract description 16
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims abstract description 12
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 claims abstract description 11
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims abstract description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 19
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 238000009941 weaving Methods 0.000 claims description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 7
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 5
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 5
- 241000589517 Pseudomonas aeruginosa Species 0.000 claims description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 claims description 3
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 claims description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 claims description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 7
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009297 electrocoagulation Methods 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000001546 nitrifying effect Effects 0.000 description 1
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/005—Combined electrochemical biological processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/463—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrocoagulation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
- B01D61/18—Apparatus therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
- B01D61/22—Controlling or regulating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
- B01D65/02—Membrane cleaning or sterilisation ; Membrane regeneration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/30—Polyalkenyl halides
- B01D71/301—Polyvinylchloride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
- C02F3/302—Nitrification and denitrification treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
- C02F3/308—Biological phosphorus removal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2321/00—Details relating to membrane cleaning, regeneration, sterilization or to the prevention of fouling
- B01D2321/04—Backflushing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/105—Phosphorus compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/46—Apparatus for electrochemical processes
- C02F2201/461—Electrolysis apparatus
- C02F2201/46105—Details relating to the electrolytic devices
- C02F2201/4612—Controlling or monitoring
- C02F2201/46125—Electrical variables
- C02F2201/4613—Inversing polarity
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/46—Apparatus for electrochemical processes
- C02F2201/461—Electrolysis apparatus
- C02F2201/46105—Details relating to the electrolytic devices
- C02F2201/4612—Controlling or monitoring
- C02F2201/46125—Electrical variables
- C02F2201/4614—Current
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/03—Pressure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/06—Controlling or monitoring parameters in water treatment pH
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/22—O2
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/42—Liquid level
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2303/00—Specific treatment goals
- C02F2303/16—Regeneration of sorbents, filters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/02—Aerobic processes
- C02F3/12—Activated sludge processes
- C02F3/1236—Particular type of activated sludge installations
- C02F3/1268—Membrane bioreactor systems
- C02F3/1273—Submerged membrane bioreactors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
- C02F3/302—Nitrification and denitrification treatment
- C02F3/305—Nitrification and denitrification treatment characterised by the denitrification
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Abstract
本发明提供了一种具有脱氮除磷功能的动态膜反应器及运行方法，涉及废水处理技术和生物能源领域，包括生物处理系统、动态膜负载系统和自动化系统三部分。该动态膜反应器的运行方法包括以下步骤：(1)动态膜形成前将除磷多孔过滤网作为阴极，导电精密过滤网作为阳极，在一定恒定电流密度、水力停留时间、通量下，同时往动态膜反应器中接种好氧反硝化细菌。(2)动态膜形成后将除磷多孔过滤网作为阳极，导电精密过滤网作为阴极，一定恒定电流密度下，阳极处开始间歇曝气。(3)跨膜压差超过一定范围时，在一定恒定电流密度下，进行水力反冲洗。该动态膜反应器将电絮凝与动态膜技术结合，强化生物絮凝行为，实现高效脱氮除磷。
Description
技术领域
本发明属于废水处理技术和生物能源领域，具体涉及一种具有脱氮除磷功能的动态膜反应器及运行方法。
背景技术
国家城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002对城市污水处理厂出水中氮、磷指标都做出了严格限定，污水处理在完成有机物降解和悬浮物去除的同时，既需要除磷又需要脱氮，因此工艺选择应综合考虑除磷脱氮要求，兼顾二者功能，协调二者矛盾。传统工艺的除磷脱氮效果并不理想。因此，研究一种新型脱氮除磷方法迫在眉睫。
污水除磷方法分为化学除磷方法和生物除磷方法两种。化学除磷需人为外加化学除磷剂，运行成本增加无法避免，且剩余污泥处理处置成本昂贵。与此同时，目前所采用的生物处理工艺，污水在经过生物生化处理后，常常需要增设固液分离工艺。沉淀法和膜分离法是常见的现行分离工艺。沉淀进行固液分离，污水处理的过程较长，占地面积大，一定程度上限制了其被推广应用，而当采用膜分离技术进行固液分离，传统分离膜造价昂贵，且往往伴随着膜污染。动态膜是指通过反应池中混合液或预涂剂在基网表面形成的泥饼，即为新膜。动态膜技术除具备传统膜生物反应器的优点，还具有膜通量大、反冲洗方便的特点，使其成为一种可能克服传统膜技术不足的潜在技术。
金属电极作为电解反应的阳极，电解后产生活性金属离子，伴随着一系列氧化还原反应，金属离子与水体中氢氧根生成高效絮凝剂。此外，有些金属离子还可以作为微生物生长所必需的微量元素，对微生物生长起到促进作用，增强微生物活性和丰富度等，同时对动态膜的形成，运行也会产生一定影响。主要的脱氮形式为阴极产生的氢气可以作为反硝化细菌的电子供体，而阳极产生的氧气可以作为硝化细菌的电子受体，从而实现了同步硝化反硝化。
中国专利CN102874978A公开了一种阴极负载自生动态膜生物反应器，由生物处理系统、阴极负载系统和自动控制系统三部分构成。通过电絮凝技术与动态膜过滤技术相结合，一方面电絮凝产生的金属离子可强化生物絮凝行为，提高混合液可滤性；另一方面通过阴极负载动态膜，利用阴极析氢反应生成的微小气泡，改变动态膜孔隙率，以达到延长动态膜的稳定运行周期的目的。但该发明仅对动态膜反应器做了改进，未进行脱氮除磷方面的研究。
因此，本发明相较与现有技术而言，对动态膜进一步地处理，同时接种好氧反硝化细菌，实现高效脱氮除磷，拥有诸多优势，具有较大应用前景。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种具有脱氮除磷功能的动态膜反应器，通过电絮凝技术与动态膜过滤技术相结合，一方面电絮凝产生的金属离子可强化生物絮凝行为，提高过滤性能；另一方面通过钛网上负载动态膜，实现动态膜的稳定运行，同时解决脱氮除磷的难题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明提供了一种具有脱氮除磷功能的动态膜反应器，包括生物处理系统、动态膜负载系统和自动化系统。
进一步地，所述生物处理系统包括进水泵、曝气泵、曝气管、动态膜组件、抽吸泵、出水管，其中曝气泵与曝气管相连，曝气管位于动态膜组件正下方，通过抽吸泵得到实验出水。
进一步地，所述动态膜组件包括除磷多孔过滤网和导电精密过滤网，动态膜组件体积占反应器体积的5％-15％。
进一步地，所述动态膜组件包括位于内层的两层除磷多孔过滤网与位于外层的两层导电精密过滤网，除磷多孔过滤网与其相邻的导电精密过滤网之间的间距为5mm-10mm，两个除磷多孔过滤网的间距为10mm-20mm，两个除磷多孔过滤网中间还存在绝缘体隔板作为支撑架。
进一步地，所述动态膜组件基材为聚氯乙烯材质，除磷多孔过滤网材料为铁丝或铝丝，孔径大小为1cm-5cm；导电精密过滤网由钛网作为基材通过斜纹编织方式形成，钛网孔径大小为5um-10um。
进一步地，所述除磷多孔过滤网中，钛板作为外部框架，外部框架占除磷多孔过滤网面积比为5％-20％，内部由铁丝或铝丝通过斜纹编织方式形成，电极的导线与外部框架直接相连。
进一步地，所述动态膜负载系统连于外接电源，包括直流稳压电源、负载接口。
进一步地，所述自动化系统包括液位控制器，控制时间继电器及压力传感器，液位控制器输出液位信号，调节进水量，控制时间继电器与直流稳压电源相连，控制电絮凝运行时间，电脑检测压力传感器数据，控制反冲洗系统运行时间。
本发明还提供了上述动态膜反应器的运行方法，包括以下步骤：
(1)动态膜形成前将除磷多孔过滤网作为阴极，导电精密过滤网作为阳极，设置恒定电流密度、水力停留时间、通量参数。
(2)动态膜形成后采用除磷多孔过滤网作为阳极，导电精密过滤网作为阴极，在一定恒定电流密度、水力停留时间、通量下，同时往动态膜反应器中接种好氧反硝化细菌。
(3)跨膜压差超过一定数值时，在一定恒定电流密度下，进行水力反冲洗。
进一步地，所述步骤(1)中恒定电流密度为0-2A/m2，水力停留时间为6-9h，通量设置为20-200LMH。
进一步地，所述步骤(1)中动态膜反应器中废水C/N＝3-5，溶解氧为2-3mg/L，pH为6-9，活性污泥浓度为2-5g MLSS/L。
进一步地，所述步骤(1)中接种的好氧反硝化细菌为铜绿假单胞菌SD-1，接种方法为每次接种量为总体积的1％，每3天接种一次，接种3-6次，接种菌液OD值为1-2。
进一步地，所述步骤(2)中恒定电流密度为2-2.5A/m2，动态膜形成条件为跨膜压差达到0.02MPa-0.05MPa以及出水浊度小于2NTU，此时动态膜形成至反冲洗前为反应器的一个运行周期。
进一步地，所述步骤(3)中反冲洗条件为跨膜压差超过0.03MPa时，在恒定电流密度2-2.5mA/cm2下，保持反冲洗流量在100-137.90kPa下清洗1-5min。
本发明所取得的技术效果是：
1.运行过程主要由计算机控制，自动化程度高。
2.电絮凝与动态膜技术结合，实现高效脱氮除磷。
3.自生动态膜可以延长膜的清洗周期，有利于经济成本的降低。
4.接种铜绿假单胞菌SD-1，可实现同步硝化反硝化。
附图说明
图1为本发明电极中间的隔板主视结构示意图。
图2为本发明除磷多孔过滤网结构示意图。
图3为本发明动态膜组件结构示意图。
图4为本发明具有脱氮除磷功能的动态膜反应器结构示意图。
图中所述文字标注表示为：1、进水口；2、不锈钢丝；3、铁网；4、钛板；5、出水管；6、压力传感器；7、除磷多孔过滤网；8、导电精密过滤网；9、隔板；10、液位控制器；11、控制时间继电器；12、直流稳压电源；13、进水管；14、进水泵；15、抽吸泵；16、动态膜组件；17、曝气管；18、曝气泵；19、负载接口。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。
如图1-图4所示，本发明的具体结构为：为实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种具有脱氮除磷功能的动态膜反应器，包括生物处理系统、动态膜负载系统和自动化系统。生物处理系统包括进水泵14、曝气管17、动态膜组件16、出水管5，曝气泵18与曝气管17相连，曝气管17位于动态膜组件16正下方，通过抽吸泵15得到实验出水。动态膜组件16中除磷多孔过滤网7，钛板4作为外部框架，内部是由铁丝通过斜纹编织方式形成的铁网3，电极的导线与外部框架直接相连，两个电极中间还存在绝缘体隔板9作为支撑架，动态膜组件16中导电精密过滤网8由钛网作为基材通过斜纹编织方式形成。动态膜负载系统连于外接电源，包括直流稳压电源12、负载接口19。自动化系统包括液位控制器10，控制时间继电器11及压力传感器6，液位控制器10输出液位信号，调节进水量，控制时间继电器11与直流稳压电源12相连，控制电絮凝运行时间，电脑检测压力传感器6数据，控制反冲洗系统运行时间。
进一步地，动态膜组件体积占反应器体积的5％-15％。
进一步地，除磷多孔过滤网与其相邻的导电精密过滤网之间的间距为5mm-10mm，两个除磷多孔过滤网的间距为10mm-20mm，两个除磷多孔过滤网中间还存在绝缘体隔板作为支撑架。
进一步地，动态膜组件基材为聚氯乙烯材质，除磷多孔过滤网材料为铁丝或铝丝，孔径大小为1cm-5cm；导电精密过滤网由钛网作为基材通过斜纹编织方式形成，钛网孔径大小为5um-10um。
进一步地，除磷多孔过滤网中，外部框架占除磷多孔过滤网面积比为5％-20％，内部是由铁丝通过斜纹编织方式形成的铁网。
一种具有脱氮除磷功能的动态膜反应器的运行方法，包括以下步骤：
(1)动态膜形成前将除磷多孔过滤网作为阴极，导电精密过滤网作为阳极，设置恒定电流密度、水力停留时间、通量参数。
(2)动态膜形成后采用除磷多孔过滤网作为阳极，导电精密过滤网作为阴极，在一定恒定电流密度、水力停留时间、通量下，同时往动态膜反应器中接种好氧反硝化细菌。
(3)跨膜压差超过一定数值时，在一定恒定电流密度下，进行水力反冲洗。
根据上述运行方法，给出如下实施例：
实施例1
具有脱氮除磷功能的动态膜反应器，包括生物处理系统、动态膜负载系统和自动化系统；生物处理系统包括进水泵、曝气管、动态膜组件、出水管，曝气泵与曝气管相连，曝气管位于动态膜组件正下方，通过抽吸泵得到实验出水；动态膜负载系统连于外接电源，包括直流稳压电源、负载接口；自动化系统包括液位控制器，控制时间继电器及压力传感器，液位控制器输出液位信号，调节进水量，控制时间继电器与直流稳压电源相连，控制电絮凝运行时间，电脑检测压力传感器数据，控制反冲洗系统运行时间。其中，动态膜组件体积占反应器体积的8％；除磷多孔过滤网与导电精密过滤网之间的间距为5mm，内层的电极间距10mm；除磷多孔过滤网的材料为铁丝，孔径大小为1cm，钛板作为外部框架，外部框架占比10％；导电精密过滤网的钛网孔径为6um。
上述具有脱氮除磷功能的动态膜反应器及运行方法包括以下步骤：
(1)动态膜形成前将除磷多孔过滤网作为阴极，导电精密过滤网作为阳极，恒定电流密度为1A/m2，水力停留时间为6h，通量设置为40LMH，废水C/N＝5，溶解氧为2mg/L，pH为7.0，活性污泥浓度为2g MLSS/L；同时往反应器中接种好氧反硝化细菌，好氧反硝化细菌为铜绿假单胞菌SD-1；接种方法为每次接种量为总体积的1％，每3天接种一次，接种4次，接种菌液OD值为1。
(2)当跨膜压差达到0.03MPa以及出水浊度小于2NTU时，即认为动态膜已经形成；动态膜形成后采用除磷多孔过滤网作为阳极，导电精密过滤网作为阴极，恒定电流密度为2A/m2，并在阳极处开始进行间歇曝气；
(3)跨膜压差大幅增大，且出水水质指标波动较大，当TMP超过0.03MPa时，需要进行反冲洗，反冲洗时，在恒定电流密度2mA/cm2下，进行水力反冲洗，反冲洗流量保持在100kPa下清洗2min。
对比例1
与实施例1的区别仅在于，动态膜反应器中不含除磷多孔过滤网和导电精密过滤网，无外接电源。
对比例2
与实施例1的区别仅在于，未接种好氧反硝化细菌。
性能测试
分别考察实施例1及对比例1-2中进出水水质情况以及动态膜的运行情况。
表1进出水水质情况
表2动态膜运行情况
由表1和表2可知，具有脱氮除磷功能的动态膜反应器的脱氮除磷效果明显优于对比例，实施例1中动态膜反应器对氮的去除率达到76.6％，对磷的去除率高达98.5％，其中，实施例1反应器的脱氮除磷效果最优，具有较大应用前景。
最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (9)
1.一种具有脱氮除磷功能的动态膜反应器的运行方法，其特征在于：所述动态模反应器包括生物处理系统、动态膜负载系统和自动化系统；所述生物处理系统包括进水泵、曝气泵、曝气管、动态膜组件、抽吸泵、出水管；其中曝气泵与曝气管相连，曝气管位于动态膜组件正下方，通过抽吸泵得到实验出水；所述动态膜负载系统连于外接电源，包括直流稳压电源、负载接口；所述自动化系统包括液位控制器，控制时间继电器及压力传感器；其中液位控制器输出液位信号，调节进水量，时间继电器与直流稳压电源相连，控制电絮凝运行时间，电脑检测压力传感器数据，控制反冲洗系统运行时间；
所述的运行方法，包括以下步骤：
(1)动态膜形成前将除磷多孔过滤网作为阴极，导电精密过滤网作为阳极，在一定恒定电流密度、水力停留时间、通量下，同时往动态膜反应器中接种好氧反硝化细菌；
(2)动态膜形成后将除磷多孔过滤网作为阳极，导电精密过滤网作为阴极，一定恒定电流密度下，阳极处开始间歇曝气，活性污泥发挥污染物去除效果，阴极附近有氢气产生，形成有效缺氧环境；
(3)跨膜压差超过一定范围时，在一定恒定电流密度下，进行水力反冲洗。
2.根据权利要求1所述的具有脱氮除磷功能的动态膜反应器的运行方法，其特征在于：动态膜组件包括除磷多孔过滤网和导电精密过滤网，动态膜组件体积占反应器体积的5％-15％。
3.根据权利要求2所述的具有脱氮除磷功能的动态膜反应器的运行方法，其特征在于：动态膜组件包括位于内层的两层除磷多孔过滤网与位于外层的两层导电精密过滤网，所述除磷多孔过滤网与其相邻的导电精密过滤网之间的间距为5mm-10mm，两个除磷多孔过滤网的间距为10mm-20mm，两个除磷多孔过滤网中间还存在绝缘体隔板作为支撑架。
4.根据权利要求3所述的具有脱氮除磷功能的动态膜反应器的运行方法，其特征在于：动态膜组件基材为聚氯乙烯材质，除磷多孔过滤网的外部框架为钛板，外部框架占除磷多孔过滤网面积比为5％-20％，内部由铁丝或铝丝通过斜纹编织方式形成，孔径大小为1cm-5cm，电极的导线与外部框架直接相连；导电精密过滤网由钛网作为基材通过斜纹编织方式形成，钛网孔径大小为5um-10um。
5.根据权利要求1所述的具有脱氮除磷功能的动态膜反应器的运行方法，其特征在于：步骤(1)中恒定电流密度为0-2A/m2，水力停留时间为6-9h，通量设置为20-200LMH；步骤(2)中恒定电流密度为2-2.5A/m2。
6.根据权利要求1所述的具有脱氮除磷功能的动态膜反应器的运行方法，其特征在于：步骤(2)中动态膜形成条件为跨膜压差达到0.02MPa-0.05MPa以及出水浊度小于2NTU，此时动态膜形成至反冲洗前为反应器的一个运行周期。
7.根据权利要求1所述的具有脱氮除磷功能的动态膜反应器的运行方法，其特征在于：步骤(3)中反冲洗条件为跨膜压差超过0.03MPa时，在恒定电流密度2-2.5mA/cm2下，保持反冲洗流量在100-137.90kPa下清洗1-5min。
8.根据权利要求1所述的具有脱氮除磷功能的动态膜反应器的运行方法，其特征在于：步骤(1)中动态膜反应器中废水C/N＝3-5，溶解氧为2-3mg/L，pH为6-9，活性污泥浓度为2-5g MLSS/L。
9.根据权利要求1所述的具有脱氮除磷功能的动态膜反应器的运行方法，其特征在于：步骤(1)中接种的好氧反硝化细菌为铜绿假单胞菌SD-1，接种方法为每次接种量为总体积的1％，每3天接种一次，接种3-6次，接种菌液OD值为1-2。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011286700.3A CN112390471B (zh) | 2020-11-17 | 2020-11-17 | 一种具有脱氮除磷功能的动态膜反应器及运行方法 |
| US17/343,743 US11795079B2 (en) | 2020-11-17 | 2021-06-10 | Dynamic membrane reactor with function of nitrogen and phosphorus removal and operation method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011286700.3A CN112390471B (zh) | 2020-11-17 | 2020-11-17 | 一种具有脱氮除磷功能的动态膜反应器及运行方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112390471A CN112390471A (zh) | 2021-02-23 |
| CN112390471B true CN112390471B (zh) | 2023-01-06 |
Family
ID=74605871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011286700.3A Active CN112390471B (zh) | 2020-11-17 | 2020-11-17 | 一种具有脱氮除磷功能的动态膜反应器及运行方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11795079B2 (zh) |
| CN (1) | CN112390471B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023128887A1 (en) * | 2021-12-28 | 2023-07-06 | Yildiz Tekni̇k Üni̇versi̇tesi̇ | Anaerobic bioreactor system |
| CN114873871A (zh) * | 2022-06-16 | 2022-08-09 | 杭州晓水环保技术有限公司 | 一种适用于小规模生活污水处理装置的微生物电过滤设备及使用方法 |
| CN115321712A (zh) * | 2022-08-31 | 2022-11-11 | 上海市农业科学院 | 一种养殖废水处理方法以及养殖废弃物利用方法 |
| CN115745151B (zh) * | 2022-12-06 | 2024-03-26 | 福瑞莱环保科技（深圳）股份有限公司 | 一种基于动态生物滤膜的固液分离工艺 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000051894A (ja) * | 1998-08-07 | 2000-02-22 | Sanyo Electric Co Ltd | 汚水処理装置 |
| CN101857307B (zh) * | 2010-06-17 | 2011-07-27 | 同济大学 | 一体式生物强化活性炭动态膜同步脱氮除磷工艺 |
| CN102874978A (zh) | 2012-09-24 | 2013-01-16 | 东北电力大学 | 一种阴极负载自生动态膜生物反应器 |
| CN102976482B (zh) * | 2012-12-24 | 2014-11-26 | 东北大学 | 一种原位电凝聚膜生物反应器及处理污水的方法 |
| CN203235339U (zh) * | 2013-04-27 | 2013-10-16 | 同济大学 | 一种带真空抽吸清洗设备的自生动态膜过滤组件 |
| CN104745507B (zh) * | 2015-03-20 | 2018-01-09 | 华中农业大学 | 一株低温好氧反硝化菌及其应用 |
| TR201705589A2 (tr) * | 2017-04-14 | 2017-09-21 | Hasan Kalyoncu Ueniversitesi | Teksti̇l endüstri̇si̇ atiksularinin aritilmasinda kullanilan kesi̇kli̇ havalandirilmali di̇nami̇k membran bi̇yoreaktör |
| CN108217917B (zh) * | 2018-01-24 | 2020-10-16 | 中国科学院生态环境研究中心 | 电化学膜生物污水处理器 |
| CN108706829B (zh) * | 2018-06-01 | 2021-04-13 | 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 | 一种一体化脱氮除磷的自生动态膜污水处理装置及工艺 |
| CN109231675A (zh) * | 2018-10-15 | 2019-01-18 | 西安建筑科技大学 | 一种基于太阳能的电絮凝膜生物反应池及其操作方法 |
| CN109354161B (zh) * | 2018-11-13 | 2020-11-03 | 同济大学 | 用于污水处理的电化学耦合动态膜组件和反应器及其应用 |
-
2020
- 2020-11-17 CN CN202011286700.3A patent/CN112390471B/zh active Active
-
2021
- 2021-06-10 US US17/343,743 patent/US11795079B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20220153617A1 (en) | 2022-05-19 |
| CN112390471A (zh) | 2021-02-23 |
| US11795079B2 (en) | 2023-10-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112390471B (zh) | 一种具有脱氮除磷功能的动态膜反应器及运行方法 | |
| CN204675965U (zh) | 高含盐明胶废水的处理装置 | |
| CN101857309A (zh) | 一种电化学生物联合脱氮反应器 | |
| CN210656331U (zh) | 一种耦合微生物燃料电池和电芬顿系统的污水处理装置 | |
| CN110078333A (zh) | 一种电极耦合平板膜的厌氧电化学污泥处理装置 | |
| WO2012137992A1 (ko) | 유기물 함유 폐수로부터 전기에너지를 생산하는 미생물 연료전지 | |
| CN109020070A (zh) | 抗氧化剂生产废水的处理方法 | |
| CN209307163U (zh) | 一种基于mabr的一体化污水处理设备 | |
| CN117585802A (zh) | 一种发酵类抗生素制药废水处理、氨氮回收和产氢方法 | |
| CN108217917A (zh) | 电化学膜生物污水处理器 | |
| CN108059250B (zh) | 电场强化膜生物污水处理器 | |
| CN111370725A (zh) | 一种基于生物动态膜的mfc系统及强化产电方法 | |
| CN210505741U (zh) | 一种膜生物反应器及污水处理系统 | |
| CN110451636A (zh) | 一种膜生物反应器、污水处理系统及处理方法 | |
| Nakhate et al. | Process validation of integrated bioelectrochemical and membrane reactor for synchronous bioenergy extraction and sustainable wastewater treatment at a semi-pilot scale | |
| CN102060419A (zh) | 一种印染废水处理工艺 | |
| CN115093082A (zh) | 一种垃圾渗滤液与dtro浓缩液的废水处理工艺及装置 | |
| CN111498980B (zh) | 一种防膜污染MFC-AnMBR耦合装置 | |
| CN204454823U (zh) | 一种高浓度有机废水处理装置 | |
| CN203960004U (zh) | 一种油墨废水铁碳处理设备 | |
| CN113716680A (zh) | 一种电化学耦合硫自养反硝化系统垃圾渗滤液深度脱氮装置及方法 | |
| KR100481445B1 (ko) | 하폐수 처리 장치 | |
| CN207143029U (zh) | 一种高效印染废水处理装备系统 | |
| CN105174660A (zh) | 一种a/o法城市生活污水处理工艺 | |
| CN116282495B (zh) | 一种老窑水电化学处理装置及其应用以及工艺 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |