CN202099115U - 膜生物反应器实现短程硝化的装置 - Google Patents

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杨岸明
甘一萍
常江
张树军
彭永臻
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Abstract

本实用新型公开了一种膜生物反应器实现短程硝化的装置，设有缺氧池、好氧池及由曝气头和鼓风机组成的曝气装置、膜池及由水泵和管道组成的膜池回流装置，在好氧池中设有在线溶解氧计，在曝气装置里，曝气头和鼓风机之间设有可控电动阀门，并设有曝气控制器，曝气控制器与所述可控电动阀门进行开闭控制连接，与在线溶解氧浓度计进行信号连接；还设有回流控制器及回流液布水器，回流控制器与所述可控流量回流水泵进行流量控制连接，与在线溶解氧浓度计进行信号连接。本实用新型适用于城市污水处理厂及其它诸如养殖废水、味精废水、焦化废水等含氮有机工业废水的处理，能在达到更好的污水处理效果的基础上，实现降低曝气能耗及外加碳源的投加。

Description

膜生物反应器实现短程硝化的装置
技术领域
本实用新型涉及一种生化法污水生物处理技术，具体是在膜生物反应器中实现和控制短程硝化的方法，适用于城市污水处理厂及其它诸如养殖废水、味精废水、焦化废水等含氮有机工业废水的处理。
背景技术
由于淡水资源的短缺和水体富营养化的不断扩大，加剧了水资源的短缺，城市污水厂的排放标准不断提高。为了从根本上解决水资源问题，达到水的可持续利用，提出全部污水再生处理后达到地表IV类水质标准的水战略。污水深度处理后用作再生水已经是大势所趋。膜生物反应器MBR(Membrane Bio-Reactor)是20世纪末发展起来的最新废水资源再生利用技术，是膜分离技术和生物技术的有机结合。用超滤膜或微滤膜分离技术取代传统活性污泥法的二沉池和常规过滤单元，水力停留时间HRT和泥龄STR完全分离，与传统的污水生物处理技术相比，MBR出水水质良好，抗冲击负荷能力强，污泥产量小，占地面积小等优点。但控制膜污染的膜擦洗空气气量大，溶解氧DO高，不易实现短程硝化。
传统生物脱氮通过硝化将NH4 +-N转化为NO3 --N，再通过反硝化将NO3 --N转化为氮气从水中逸出。在硝化阶段，NH4 +-N被转化成NO3 --N是由两类独立的细菌完成的两个不同反应，首先由亚硝化菌Nitrosomonas将NH4 +-N转化为NO2 --N，然后由硝化菌Nitrobacter将NO2 --N转化为NO3 --N。传统生物脱氮过程中硝化的最终产物是NO3 --N，反硝化以NO3 --N为电子受体。
对于反硝化菌而言，无论是亚硝酸盐还是硝酸盐均可以作为最终受氢体，因而整个生物脱氮过程，也可经NH4 +-N→NO2 --N→N2这样的“简捷”途径完成，即短程生物脱氮工艺。与全程脱氮比较，短程脱氮具有如下优势：节省25％供氧量；节约40％反硝化碳源；减少污泥生成量；缩短反应时间，反应器容积相应减少30％～40％。
膜生物反应器工艺为了控制膜污染，膜单元曝气量较大，气水比一般大于15，膜池混合液回流到前端的缺氧段，造成缺氧段的DO的升高，由于反硝化要求在无DO或低DO下进行，缺氧段的高DO影响了反硝化反应的进行。对于好氧处理单元，一般没有控制DO，生物脱氮技术均为全程硝化，不能实现稳定高效的短程硝化，而由于全程硝化不仅好氧曝气量大，要求反应器具有更大的有效容积，反硝化要求可生化COD/TKN即化学需氧量/总凯氏氮＞4.0，而我国生活污水一般COD/TKN均低于4.0，尤其对于含NH4 +-N高的工业废水，C/N更低。所以全程硝化脱氮效率很低。对于稳定的短程硝化而言，COD/TKN＞2.4就可以实现高效脱氮，所以短程硝化脱氮技术不仅可以节省运行费用电费，而且可以节省为提高出水水质在反硝化过程中投加外碳源的费用。膜生物反应器的缺点主要是能耗高，运行成本高，将短程硝化与膜生物反应器结合，可以降低能耗，而膜生物反应器中实现短程生物脱氮鲜见报道。
城市污水厂含氮量难于达标的主要原因在于反硝化碳源不足，进水的低碳氮比低。短程硝化脱氮技术与传统的全程硝化反应比较，可以节省40％的有机碳源。因而，如果在MBR的好氧处理系统中实现短程硝化，将NH4 +-N氧化为NO2 --N后，通过内回流到系统的缺氧段，一方面回流液中DO较低，对缺氧反硝化的影响较小，另一方面可以大大减少反硝化所需碳源，从而实现高效的反硝化。在不必外加碳源的条件下，提高污水处理厂出水水质，减轻污水再生回用的深度处理费用。可见，在MBR反应器中实现和控制短程硝化的装置是具有理论和现实意义，市场应用前景广阔。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提出了一种膜生物反应器实现短程硝化的装置。该装置及工艺能在达到更好的污水处理效果的基础上，实现降低曝气能耗及外加碳源的投加。
本实用新型的目的是通过以下的技术方案来实现的：
膜生物反应器实现短程硝化的装置，设有缺氧池、好氧池及由曝气头和鼓风机组成的曝气装置、膜池及由水泵和管道组成的膜池回流装置，其特征是：在好氧池中设有在线溶解氧计，在曝气装置里，曝气头和鼓风机之间设有可控电动阀门，并设有曝气控制器，该曝气控制器与所述可控电动阀门进行开闭控制连接，与在线溶解氧浓度计进行信号连接；膜池回流装置里的水泵为可控流量水泵，还设有回流控制器及回流液布水器，回流控制器与所述可控流量回流水泵进行流量控制连接，与在线溶解氧浓度计进行信号连接。
传统的好氧池曝气极易造成溶解氧过高，而实现短程硝化的控制条件之一是低溶解氧，该装置的主要优点是通过将膜池回流液回流至好氧池，达到减少好氧池曝气量，维持好氧池的低溶解氧水平。由于膜池混合液携带大量的溶解氧，回流至缺氧区会破坏反硝化的条件，造成反硝化不完全。而将其通过布水器回流至好氧池，经布水器的切割作用，将大气泡切割为小气泡，为好氧池提供溶解氧。该工艺既解决了回流缺氧池造成溶解氧高的问题，又降低了曝气量。同时，膜池回流液控制系统不仅可以节约曝气量，而且极易控制曝气池在低溶解氧水平。为亚硝化菌Nitrosomonas创造有利的生长条件，不断淘洗硝化菌Nitrobacter，从而在膜生物反应器中实现短程硝化。
为了避免好氧池溶解氧太低，影响硝化速率，同时在好氧池设置曝气设备，如果膜池回流液控制系统不能维持溶解氧水平高于设定的下限，控制器自动启动曝气设备，以维持好氧池的溶解氧在设定范围内。
膜池混合液的溶解氧回流至好氧池，不仅避免了溶解氧对缺氧反硝化的影响，而且利用携带的溶解氧对好氧池进行曝气。膜池的混合液溶解氧为大气泡，曝气效率低下，回流液经过布水器切割作用，将大气泡切割为中、小气泡，提高了曝气效率。
本实用新型的目的是不经任何物化预处理，在MBR反应器中，通过改进膜池混合液回流方式，控制回流比即回流量，增设回流布水器，控制好氧池溶解氧，实现高亚硝酸累积率的短程生物硝化，从而节省大量的反硝化碳源。而且可以节约曝气能耗，在提高出水水质的基础上实现节能降耗。该实用新型根据溶解氧的变化调整回流比，通过有效的溶解氧控制，阻止NOB的大量生长而实现短程硝化。该实用新型不仅解决现有工艺的矛盾，而且具有工艺流程简单、适应水质和水量的波动、运行灵活、操作简单的特点。可大幅度的降低建设和运行费用。
附图说明
图1是本实用新型的膜生物反应器实现短程硝化的设备的结构示意图。
本实用新型产品的外形并不受此图的限制，仅外形改变也属于本实用新型的保护范围。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进上步的说明：实施例1：参见附图，膜生物反应器实现短程硝化的装置，设有缺氧池1、好氧池2及由曝气头4和鼓风机42组成的曝气装置、膜池8及由水泵31和管道组成的膜池回流装置，其特征是：在好氧池中设有在线溶解氧计7，在曝气装置里，曝气头和鼓风机之间设有可控电动阀门41，并设有曝气控制器6，该曝气控制器与所述可控电动阀门进行开闭控制连接，与在线溶解氧浓度计进行信号连接；膜池回流装置里的水泵为可控流量回流水泵，还设有回流控制器5及回流液布水器3，回流控制器与所述可控流量回流水泵进行流量控制连接，与在线溶解氧浓度计进行信号连接。
具体操作：污水取自北京市高碑店城市污水处理厂的初沉池出水，为典型的城市污水处理厂进水。原水月均水质：COD 317mg/l；NH4 +-N 53.8mg/l；TP 5.92mg/l；pH 7.52。每两天取样分析一次，试验中采用的分析方法均是国家环保局发布的标准方法。
首先，在反应器接种活性污泥，接种后的污泥浓度MLSS分别为4000mg/L。启动反应器。然后接通回流控制器和曝气控制器电源，进行参数设定，好氧池中溶解氧浓度的上限a1为2mg/L，下限值a2为0.5mg/L；回流控制器提取溶解氧浓度信号时间间隔T1为5min；膜池回流比的上限值c1为3，下限值c2为1.5；每次回流比每次调节值±c0为0.1；电动阀开度的上限b1为90％，下限值b2为50％；单次电动阀的动作角度±N2为2％；曝气控制器提取溶解氧浓度信号时间间隔T2为5min，DO低于设定下限b1的时间T3为10min。启动进水泵开始进水，进水量为50L/d，同时启动系统内回流泵，将好氧池硝化液回流至缺氧段，进行反硝化，回流比为3。反应器连续运行6个月。试验结果表明：系统的NH4 +-N的去除率在80％～95％左右，出水NH4 +-N低于2mg/L。在运行5个月后，系统NO2 --N累积率达到75％～85％。出水NOx --N低于6mg/L，在无外加碳源的情况下，出水TN低于mg/L。出水水质满足城市污水处理厂污染物排放标准：GB18918-2002。在节省了外碳源投加的基础上，实现了出水水质的提高。好氧曝气系统利用膜池回流液中携带的DO进行曝气，控制了好氧池的低DO，实现了短程硝化，同时有节省了曝气量。本实施例的装置与工艺与传统工艺对比可节省25％供氧量；节约40％反硝化碳源；缩短反应时间，反应器容积相应减少30％～40％。
以上仅是本专利的1个具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利的保护范围。

Claims (1)

1.一种膜生物反应器实现短程硝化的装置，设有缺氧池(1)、好氧池(2)及由曝气头(4)和鼓风机(42)组成的曝气装置、膜池(8)及由水泵(31)和管道组成的膜池回流装置，其特征是：在好氧池中设有在线溶解氧计(7)，在曝气装置里，曝气头和鼓风机之间设有可控电动阀门(41)，并设有曝气控制器(6)，该曝气控制器与所述可控电动阀门进行开闭控制连接，与在线溶解氧浓度计进行信号连接；膜池回流装置里的水泵为可控流量回流水泵，还设有回流控制器(5)及回流液布水器(3)，回流控制器与所述可控流量回流水泵进行流量控制连接，与在线溶解氧浓度计进行信号连接。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108726818A (zh) * 2018-08-13 2018-11-02 湖南北控威保特环境科技股份有限公司 一种一体化mbr污水处理装置及其处理方法
CN114291891A (zh) * 2021-12-27 2022-04-08 图方便（苏州）环保科技有限公司 一种基于mbr膜生物反应器的污水处理方法

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