CN113845224A - 一种适用于低碳氮比污水治理的工艺方法 - Google Patents

一种适用于低碳氮比污水治理的工艺方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于低碳氮比污水治理的工艺方法，包括膜系统、供气系统、进出水系统和监测系统，基于氨氧化菌(AOB)、亚硝酸盐氧化菌(NOB)、厌氧氨氧化菌(ANAMMOX bacteria)和反硝化菌等功能微生物合理的生态位分布，建立部分短程硝化‑厌氧氨氧化膜曝气生物膜反应器(PN/A MABR)，提升MABR生物膜中的关键功能菌的协同脱氮性能。本发明公布的PN/A MABR具有工艺简单操作方便，能耗低、污泥产量低等优点，可替代传统生物脱氮工艺的好氧池、缺氧池和厌氧池部分功能，减少构筑物数量和面积。

Description

一种适用于低碳氮比污水治理的工艺方法
技术领域
本发明涉及污水处理领域，具体为一种适用于低碳氮比污水治理的工艺方法。
背景技术
我国城镇污水处理厂的污水呈现低碳氮比特征，处理工艺多采用A2/O工艺，该工艺存在工艺流程复杂、能耗物耗高、脱氮效果差、运行操作不方便等问题，容易造成出水不达标，致使氮、磷、有机物等污染物进入受纳水体引起水体富营养化。因此亟需一种适用于低碳氮比的污水处理系统和方法解决上述问题。
部分短程硝化-厌氧氨氧化膜曝气生物膜反应器(PN/A MABR)通过为生长在中空纤维膜组件的氨氧化菌、厌氧氨氧化菌和反硝化菌等提供必备的生存空间和氧气，形成由内到外好氧、缺氧和厌氧的微环境，促使功能微生物协同脱氮。该工艺主要利用溶解氧和污水基质在生物膜中的异向传质特征，增加传质效率，促使各类功能微生物在相应生态位发挥独特作用。
发明内容
本发明提供一种适用于低碳氮比污水处理的工艺方法，本发明操作简单，可简化传统污水处理工艺，减少构筑物面积，降低污水处理厂运行成本。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种适用于低碳氮比污水处理的系统方法，包括：
一种适用于低碳氮比污水治理的工艺方法，其工艺流程为进水→预处理系统→PN/A MABR处理系统→沉淀过滤系统→出水，所述PN/A MABR处理系统的处理方法是利用MABR工艺技术有机融合AOB、ANAMMOX bacteria等功能微生物的优势，形成PN/A MABR处理技术；所述PN/A MABR处理系统，其主要包括进出水系统、循环系统、MABR膜系统、供气系统和监测系统；经过预处理后的污水通过自流或泵入其MABR膜系统，通过供气系统给膜系统供氧，通过循环装置实现污水在膜系统内的循环流动，经过净化后的污水通过沉淀过滤系统处理后排出；其中所述PN/A MABR处理系统内有MABR膜系统，MABR膜系统内有集成膜块，集成膜块的进气端通过压力表、气体调节阀和流量计连接供气设备，集成膜块的末端与排气阀连接；所述进出水系统主要由进水箱、出水箱、进水泵、进出水口和相应管件构成；所述循环系统主要由循环装置组成，其包括循环泵、推流器等。
所述PN/A MABR处理系统还包括了水质、pH、温度和溶解氧等监测调节系统。
所述集成模块中有MABR膜组件，所述膜组件中有MABR膜，所述MABR膜为中空纤维式和平板式及多种形式的气体透过性膜，所述膜系统包括MABR集成模块一个以上，所述MABR集成模块包括MABR膜组件一个以上，所述MABR膜组件包括MABR膜一个以上。
所述MABR膜系统中的集成膜块一端连接供气系统，另一端连接尾气调节阀，控制供气通路开合。
所述供气系统主要通过气体管路连接供气设备、调节阀、气体流量计、压力表和相应管路构成，空气经过空气压缩设备增压后进入气体管路，通过调控压力和流量后进入集成膜块。
所述进出水系统是通过进水泵将污水泵入到MABR膜系统中，或采取自流的方式使污水进入MABR膜系统，经过净化后的污水通过出水管溢流出MABR膜系统。
所述循环系统是利用循环装置实现污水在MABR膜系统内的循环流动，增强传质效率。
所述监测调节系统是利用多功能参数仪监测MABR膜系统内污水的水质、pH值、温度和溶解氧，通过酸碱调节反应器的pH值，通过调节进气压力和流量调控溶解氧，通过检测水质随时了解系统运行情况。
一种适用于低碳氮比污水治理的工艺方法，包括以下步骤：
1)挂膜：取城镇污水处理厂的活性污泥于MABR膜系统中，连续低压曝气，定期投加营养；
2)接种厌氧氨氧化菌：活性污泥在MABR膜外表面挂膜之后，当MABR处理系统中亚硝酸盐显著积累时，接种厌氧氨氧化活性污泥，连续进水并进行驯化；
3)系统运行：根据水质和环境条件优化PN/A MABR处理系统主要运行参数，实现总氮和其它污染物的最佳去处效果。
所述的一种适用于低碳氮比污水治理的工艺方法中低压曝气压力为0-0.1MPa。
所述的一种适用于低碳氮比污水治理的工艺方法中处理的对象是经过预处理之后碳氮比小于等于4(C/N≤4)的污水。
该技术与现有技术相比，本发明优势在于：将部分短程硝化-厌氧氨氧化工艺耦合于膜曝气生物膜反应器，能够有效降低处理氮素过程中的有机物消耗。PN/A MABR处理系统中的氨氧化菌将氨氮部分转化到亚硝酸盐，然后污水中的氨氮和转化的亚硝酸盐被厌氧氨氧化菌转化为氮气，此过程不需要有机物，也不需要曝气，因此相较传统工艺还可以降低曝气成本。功能菌(氨氧化菌、厌氧氨氧化菌和反硝化菌等)在MABR生物膜中根据溶解氧浓度梯度拥有自己的生态位，通过菌群关系建立联系，实现协同脱氮功能。本发明通过一个装置系统即实现传统污水处理厂好氧、缺氧、厌氧的功能并实现有机融合，因此可以有效减少构筑物数量和污水处理厂用地面积。
附图说明
附图1为本发明一种适用于低碳氮比的PN/A MABR处理系统结构示意图。
附图2为本发明PN/A MABR处理系统集成膜中MABR膜组件结构示意图。
图中：1、进水箱；2、进水泵；3、循环泵；4、供气设备；5、调节阀；6、流量计；7、压力表；8、集成膜块；9、MABR膜系统；10、出水管；11、MABR膜组件。
具体实施方式
结合附图1对本发明的一种适用于低碳氮比污水治理的工艺及方法作进一步描述：
图1中系统流程为：污水通过进水泵2从进水箱1泵入到MABR膜系统9中，MABR膜组件11根据设计需要组装成集成膜块8，集成模块8安装在MABR膜系统9内，供气设备4向MABR膜系统9供气，通过调节阀5和排气阀调节MABR膜系统9内的供气压力和流量，循环泵3实现污水在MABR膜系统9内的循环流动，经过净化后的污水通过出水管10流出。
PN/A MABR处理系统内有MABR膜系统，MABR膜系统内有集成膜块，集成膜块的进气端通过压力表、气体调节阀和流量计连接供气设备，集成膜块的末端与排气阀连接；所述进出水系统主要由进水箱、出水箱、进水泵、进出水口和相应管件构成；所述循环系统主要由循环装置组成，其包括循环泵、推流器等。
MABR膜系统中的集成模块一端连接供气系统，另一端连接尾气调节阀，控制供气通路开合。
供气系统主要通过气体管路连接供气设备、调节阀、气体流量计、压力表和相应管路构成，空气经过空气压缩设备增压后进入气体管路，通过调控压力和流量后进入集成膜块。
进出水系统是通过进水泵将污水泵入到MABR膜系统中，或采取自流的方式使污水进入MABR膜系统，经过净化后的污水通过出水管溢流出MABR膜系统。
循环系统是利用循环装置实现污水在MABR膜系统内的循环流动，增强传质效率。
监测调节系统是利用多功能参数仪监测MABR膜系统内污水的水质、pH值、温度和溶解氧，通过酸碱调节反应器的pH值，通过调节进气压力和流量调控溶解氧，通过检测水质随时了解系统运行情况。
低压曝气压力设定为0-0.1MPa。
处理的对象是经过预处理之后碳氮比小于等于4(C/N≤4)的污水。
处理方法可采用升流式运行方式，进水口在PN/A MABR处理系统下方，出水口在PN/A MABR处理系统上方，位于循环水口之上；也可采用平流式方式、折流式以及下流式等方式，实现污水在系统内的均匀流动。
部分短程硝化-厌氧氨氧化低碳脱氮工艺主要是氨氧化菌利用溶解氧将污水中的氨氮部分转化到亚硝酸盐，然后厌氧氨氧化菌在厌氧环境中，将氨氮和亚硝氮直接生成氮气。膜曝气生物膜系统中溶解氧和污水中微生物可降解的基质异向通过生物膜，提高传质效率。
一种适用于低碳氮比污水治理的工艺及方法，包括以下步骤：
1)挂膜：取城镇污水处理厂的活性污泥于MABR膜系统中，连续低压曝气，定期投加营养，运行挂膜。
2)接种厌氧氨氧化菌：观察活性污泥在膜外表面挂膜之后，检测计算亚硝酸盐积累率显著提高，且处于厌氧环境，接种厌氧氨氧化活性污泥，开启循环系统，厌氧氨氧化菌与其它功能菌较快建立联系后，调控水质，连续进水，培养驯化厌氧氨氧化功能菌群。
PN/A MABR处理系统内部设置进出水口、MABR膜组件、压力表、调节阀、流量计、循环水口和出水口，污水处理系统内悬挂有中空纤维膜组件，在膜丝一端通过压力表、空气调节阀和流量计连接空气压缩机。
处理系统进水通过进水泵或自流进水PN/A MABR处理系统；处理系统出水采用自然溢出方式流出。
处理系统通过内置或外置循环泵或利用推流器实现污水内循环。
实施例1：试验装置系统包括进水箱1、进水泵2、循环泵3、供气设备4、调节阀5、流量计6、压力表7、集成膜块8、MABR膜系统9和出水管10，MABR膜系统9内安装一组集成膜块8，集成膜块8内包含MABR膜组件11和排气阀，集成膜块8连接供气设备4及其附属设施，开启供气设备4；取城镇污水处理厂曝气池的活性污泥，投加到MABR膜系统9中，采用定期添加氨氮、COD的方式，持续运行，使微生物负载在MABR膜表面；检测计算MABR膜系统9中亚硝酸盐积累率和溶解氧，接种厌氧氨氧化活性污泥，开启循环泵3，促使厌氧氨氧化菌与其它功能菌较快建立联系，并进行驯化富集。污水处理过程中，通过pH计和溶解氧探头从MABR处理池上方开口进行监测，检测出水水质，出水检测结果为总氮去除率最高达到94.87％，有机物去除率达到91.0％。
实施例2：在低脱氮比污水处理池中植入5个MABR模块；按上述步骤实施，逐渐调整进水为污水，进水碳氮比小于1，氨氮去除效率可达90.81％以上，氮处理负荷247.15mg N/(L·d)。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种适用于低碳氮比污水治理的工艺方法，其特征在于：工艺流程为进水→预处理系统→PN/A MABR处理系统→沉淀过滤系统→出水，其中所述PN/AMABR处理系统的处理过程是经过预处理后的污水通过自流或泵入其MABR膜系统，通过供气系统给膜系统供氧，通过循环装置实现污水在膜系统内的循环流动，经过净化后的污水通过沉淀过滤系统处理后排出；所述PN/A MABR处理系统的处理方法是利用MABR工艺技术有机融合AOB、ANAMMOXbacteria等功能微生物的优势，形成PN/A MABR处理技术；包括以下步骤：
1)挂膜：取城镇污水处理厂的活性污泥于MABR膜系统中，连续低压曝气，定期投加营养；
2)接种厌氧氨氧化菌：活性污泥在MABR膜外表面挂膜之后，当MABR处理系统中亚硝酸盐显著积累时，接种厌氧氨氧化活性污泥，连续进水并进行驯化；
3)系统运行：根据水质和环境条件优化PN/A MABR处理系统主要运行参数，实现总氮和其它污染物的最佳去处效果。
2.根据权利要求1所述的一种适用于低碳氮比污水治理的工艺方法，其特征在于：所述低压曝气压力为0-0.1MPa。
3.根据权利要求1所述的一种适用于低碳氮比污水治理的工艺方法，其特征在于：所述其工艺方法处理的对象是经过预处理系统之后碳氮比小于等于4(C/N≤4)的污水。
4.根据权利要求1所述的一种适用于低碳氮比污水治理的工艺方法，其特征在于：所述其工艺方法的PN/A MABR处理系统主要包括进出水系统、循环系统、MABR膜系统、供气系统和监测系统；所述MABR膜系统内有集成膜块，集成膜块的进气端通过压力表、气体调节阀和流量计连接供气设备，集成膜块的末端与排气阀连接；所述集成膜块中有MABR膜组件，所述膜组件中有MABR膜，所述MABR膜为中空纤维式和平板式及多种形式的气体透过性膜。
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