CN114105301B - 一种缺氧mbr强化内源反硝化实现低c/n污水高效脱氮的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种缺氧MBR强化内源反硝化实现低C/N污水高效脱氮的装置和方法，属于污水生物处理领域。所述装置主要包括原水水箱、MBR反应器、出水水箱、原位膜清洗和控制系统组成。所述MBR反应器分为厌氧段、好氧段、缺氧段，其中，缺氧段设置膜组件；所述方法为首先通过聚磷菌、聚糖菌在厌氧条件下强化合成内碳源并进行厌氧释磷，之后在好氧条件下进行硝化反应生成NO3 ‑‑N，缺氧条件下发生内源反硝化反应将NO3 ‑‑N还原为N2。缺氧MBR强化内源反硝化与传统硝化反硝化相比对于外碳源的利用率更高，污泥产率更低的同时出水水质更好。并且，引入原位膜清洗和控制系统利用PLC控制系统控制柔性膜清洁装置实施对平板陶瓷膜的原位物理清洗，有效减缓了膜污染问题。
Description
技术领域
本发明涉及的一种缺氧MBR强化内源反硝化实现低C/N污水高效脱氮的装置和方法，属于污水生物处理领域，是一种基于膜生物反应器污水脱氮的装置和方法。
背景技术
污水中氮素等物质排放至自然水体易引发严重的富营养化造成环境污染，因此实现污水深度脱氮具有十分重要的现实意义。传统的生物脱氮技术利用硝化菌以O2为电子受体，NH4 +-N为电子供体，将NH4 +-N氧化为NO3 --N；反硝化菌以NO3 --N为电子受体，碳源为电子供体，将NO3 --N还原为N2，从而实现水体中氮素的有效去除。但是大量的曝气和碳源的需求严重增加了污水处理厂污水的处理成本和污泥处理难度，低能耗污水处理新技术成为时代发展的需求。
内源反硝化技术通过聚磷菌、聚糖菌在厌氧条件下强化合成内碳源，有效提高了碳源的利用率，与传统生物脱氮技术相比节省能耗，降低污泥产率，有望进一步推广和应用。
膜生物反应器能够有效保留反应器内较高的污泥浓度并耦合系统长污泥龄发生污泥发酵实现低C/N污水脱氮。同时，获得更好的出水水质，并且能够有效解决沉淀池存在污泥上浮难以实现固液分离的问题，占地面积更小。
发明内容
本发明在此基础上提供了一种缺氧MBR强化内源反硝化实现低C/N污水高效脱氮的装置和方法。通过厌氧/好氧/缺氧的运行方式实现低C/N污水脱氮。其中，膜生物反应器中引入原位膜清洗和控制系统实施对平板陶瓷膜的原位物理清洗，减缓了膜污染和膜通量下降的风险，避免了复杂的反冲洗系统，有效降低了化学清洗频率。
本发明的技术原理为通过聚磷菌、聚糖菌在厌氧条件下利用原水中有机物强化合成内碳源，硝化菌在好氧条件下利用原水中NH4 +-N进行硝化反应生成NO3 --N，最后，在缺氧条件下聚磷菌、聚糖菌利用储存的内碳源发生内源反硝化将NO3 --N还原为N2实现低C/N污水脱氮。
一种缺氧MBR强化内源反硝化实现低C/N污水高效脱氮的装置，其特征在于：原水水箱(1)、MBR反应器(2)、出水水箱(3)、以及原位膜清洗和控制系统(4)；所述原水水箱(1)通过进水泵(5)与MBR反应器(2)相连接；MBR反应器(2)包括三个格室，分别为厌氧段(6)、好氧段(7)、缺氧段(8)，其中，缺氧段(8)设置膜组件。各个格室通过穿孔连接；MBR反应器(2)出水由抽吸水泵(9)经过平板陶瓷膜(10)过滤后流入出水水箱(3)；
所述MBR反应器(2)包括三个格室，分别为厌氧段(6)、好氧段(7)、缺氧段(8)，其中，缺氧段(8)设置膜组件。好氧段(7)设有pH仪(11)、DO仪(12)，曝气通过气泵(13)、曝气盘(14)、空气流量计(15)共同控制；厌氧段(6)设有搅拌桨(16)；缺氧段(8)部分污泥通过污泥回流泵(17)回流至厌氧段(6)；
原位膜清洗和控制系统(4)包括PLC控制系统(18)和柔性膜清洗装置(19)。
本实施例中，采用的平板陶瓷膜，清水通量为200L/(m2·h)，孔径为0.1μm。
本发明还提供一种缺氧MBR强化内源反硝化实现低C/N污水高效脱氮的方法，其具体操作步骤如下：
1)系统启动：首先在MBR反应器(2)中接种剩余污泥浓度达到5000-6000mg/L。污泥回流比为100％。MBR反应器(2)长60cm，宽20cm，高为40cm，厌氧段(6)体积：好氧段(7)体积：缺氧段(8)体积为1:1:1；系统水力停留时间为18h，通过控制长污泥龄100-120d维持反应器内较高的污泥浓度8000-10000mg/L。好氧段DO由DO仪(12)在线监测，气泵(13)、曝气盘(14)、空气流量计(15)共同控制空气流量在1-2mg/L。
2)运行阶段：污水从原水水箱(1)通过进水泵(5)进入MBR反应器(2)。首先在厌氧段(6)通过聚磷菌、聚糖菌在厌氧条件下强化合成内碳源，之后进入好氧段(7)进行硝化反应生成NO3 --N，缺氧段(8)发生内源反硝化反应将NO3 --N还原为N2。缺氧段(8)中污泥回流至厌氧段(6)污泥回流比为100％。当系统中COD去除率达到90％以上，NH4 +-N、TN去除率达到85％以上，并维持五天以上认为系统成功启动运行。
缺氧段(8)中柔性膜清洗装置(19)由PLC控制系统(18)控制对平板陶瓷膜(10)实施原位清洗减少膜污染及膜通量下降风险。当平板陶瓷膜运行过程中跨膜压差达到60KPa时，将膜组件取出进行离线化学清洗。
一种缺氧MBR强化内源反硝化实现低C/N污水高效脱氮的装置和方法，具有以下的优势：
1)利用膜生物反应器的高效分离截流作用保留了反应器中较高的生物量，使系统具有更高的污泥浓度，耐冲击负荷能力强，并且有效节省了沉淀池的占地空间。
2)引入原位膜清洗和控制系统(4)利用PLC控制系统(18)控制柔性膜清洁装置(19)实施对平板陶瓷膜的原位物理清洗，减缓了膜污染和膜通量下降的风险，避免了复杂的反冲洗系统，有效降低了化学清洗频率。
3)缺氧MBR强化内源反硝化实现低C/N污水脱氮对于外碳源的利用率更高，碳源需求量更低，污泥产率更低，出水水质更好。
附图说明
图1是本发明实施例的装置示意图。
图1中：1——原水水箱、2——MBR反应器、3——出水水箱、4——原位膜清洗和控制系统、5——进水泵、6——厌氧段、7——好氧段、8——缺氧段、9——抽吸水泵、10——平板陶瓷膜、11——pH仪、12——DO仪、13——气泵、14——曝气盘、15——空气流量计、16——搅拌桨、17——污泥回流泵、18——PLC控制系统、19——柔性膜清洗装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方案：
一种缺氧MBR强化内源反硝化实现低C/N污水高效脱氮的装置，其特征在于：原水水箱(1)、MBR反应器(2)、出水水箱(3)、以及原位膜清洗和控制系统(4)；所述原水水箱(1)通过进水泵(5)与MBR反应器(2)相连接；MBR反应器(2)包括三个格室，分别为厌氧段(6)、好氧段(7)、缺氧段(8)，其中，缺氧段(8)设置膜组件。各个格室通过穿孔连接；MBR反应器(2)出水由抽吸水泵(9)经过平板陶瓷膜(10)过滤后流入出水水箱(3)；
所述MBR反应器(2)包括三个格室，分别为厌氧段(6)、好氧段(7)、缺氧段(8)，其中，缺氧段(8)设置膜组件。好氧段(7)设有pH仪(11)、DO仪(12)，曝气通过气泵(13)、曝气盘(14)、空气流量计(15)共同控制；厌氧段(6)设有搅拌桨(16)；缺氧段(8)部分污泥通过污泥回流泵(17)回流至厌氧段(6)；
原位膜清洗和控制系统(4)包括PLC控制系统(18)和柔性膜清洗装置(19)。
本实施例中，采用的平板陶瓷膜，清水通量为200L/(m2·h)，孔径为0.1μm。
本发明还提供一种缺氧MBR强化内源反硝化实现低C/N污水高效脱氮的方法，其具体操作步骤如下：
1)系统启动：首先在MBR反应器(2)中接种剩余污泥浓度达到5000-6000mg/L。污泥回流比为100％。MBR反应器(2)长60cm，宽20cm，高为40cm，厌氧段(6)体积：好氧段(7)体积：缺氧段(8)体积为1:1:1；系统水力停留时间为18h，通过控制长污泥龄100d维持反应器内较高的污泥浓度5000-6000mg/L。温度为室温。好氧段DO由DO仪(12)在线监测，气泵(13)、曝气盘(14)、空气流量计(15)共同控制空气流量在1-2mg/L。
2)运行阶段：污水从原水水箱(1)通过进水泵(5)进入MBR反应器(2)。首先在厌氧段(6)通过聚磷菌、聚糖菌在厌氧条件下强化合成内碳源，之后进入好氧段(7)进行硝化反应生成NO3 --N，缺氧段(8)发生内源反硝化反应将NO3 --N还原为N2。缺氧段(8)中污泥回流至厌氧段(6)污泥回流比为100％。当系统中COD去除率达到90％以上，NH4 +-N、TN去除率达到85％以上，并维持五天以上认为系统成功启动运行。
缺氧段(8)中柔性膜清洗装置(19)由PLC控制系统(18)控制对平板陶瓷膜(10)实施原位清洗减少膜污染及膜通量下降风险。当平板陶瓷膜运行过程中跨膜压差达到60KPa时，将膜组件取出进行离线化学清洗。
运行期间具体水质如下：COD浓度为165-260mg/L，NH4 +-N浓度为45-80mg/L，NO2 --N浓度≤1mg/L，NO3 --N浓度≤2mg/L，进水pH为7.1-7.9。
实验结果表明，运行稳定后经MBR工艺出水的COD去除率达到90％，NH4 +-N、TN去除率达到85％，SS≤1mg/L。以上是本发明的具体实施例，便于该技术领域的技术人员能更好的理解和应用本发明，但本发明的实施并不限于此，因此，该技术领域的技术人员对本发明所做的简单改进都在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种缺氧MBR强化内源反硝化实现低C/N污水高效脱氮的方法，该方法所用装置为原水水箱(1)、MBR反应器(2)、出水水箱(3)、以及原位膜清洗和控制系统(4)；所述原水水箱(1)通过进水泵(5)与MBR反应器(2)相连接；MBR反应器(2)包括三个格室，分别为厌氧段(6)、好氧段(7)、缺氧段(8)，其中，缺氧段(8)设置膜组件；各个格室通过穿孔连接；MBR反应器(2)出水由抽吸水泵(9)经过平板陶瓷膜(10)过滤后流入出水水箱(3)；
好氧段(7)设有pH仪(11)、DO仪(12)，曝气通过气泵(13)、曝气盘(14)、空气流量计(15)共同控制；厌氧段(6)设有搅拌桨(16)；缺氧段(8)部分污泥通过污泥回流泵(17)回流至厌氧段(6)，污泥回流比为100％；
原位膜清洗和控制系统(4)包括PLC控制系统(18)和柔性膜清洗装置(19)；
采用的平板陶瓷膜，清水通量为200L/(m2·h)，孔径为0.1μm；
其特征在于，所述方法具体操作步骤如下：
1)系统启动：首先在MBR反应器(2)中接种剩余污泥浓度达到5000-6000mg/L；污泥回流比为100％；MBR反应器(2)长60cm，宽20cm，高为40cm，其中厌氧段(6)体积：好氧段(7)体积：缺氧段(8)体积为1:1:1；系统水力停留时间为18h，通过控制长污泥龄100-120d维持MBR反应器(2)内污泥浓度8000-10000mg/L；好氧段DO由DO仪(12)在线监测，气泵(13)、曝气盘(14)、空气流量计(15)共同控制溶解氧在1-2mg/L；
2)运行阶段：污水从原水水箱(1)通过进水泵(5)进入MBR反应器(2)；首先在厌氧段(6)通过聚磷菌、聚糖菌在厌氧条件下强化合成内碳源，之后进入好氧段(7)进行硝化反应生成NO3 --N，缺氧段(8)发生内源反硝化反应将NO3 --N还原为N2；缺氧段(8)中污泥回流至厌氧段(6)污泥回流比为100％；当系统中COD去除率达到90％以上，且NH4 +-N、TN去除率达到85％以上，并维持五天以上认为系统成功启动运行；
缺氧段(8)中柔性膜清洗装置(19)由PLC控制系统(18)控制对平板陶瓷膜(10)实施原位清洗减少膜污染及膜通量下降风险；当平板陶瓷膜运行过程中跨膜压差达到60KPa以上时，将膜组件取出进行离线化学清洗。
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2021
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