CN203238088U - 一种去除污水中内分泌干扰物的好氧硝化生物膜—膜生物反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于污水生物处理技术领域，具体涉及一种去除污水中内分泌干扰物的好氧硝化生物膜—膜生物反应器的污水处理方法及设备。本装置主要由曝气池和其他附属装置组成。含有氨氮和内分泌干扰物的污水进入曝气池，池内生物膜载体表面附着有硝化生物膜，生物膜与含氨氮的废水发生硝化反应去除氨氮，并在硝化过程中与内分泌干扰物发生共代谢作用，强化去除有机污染物，最后膜过滤出水。本装置可以作为污水处理厂中去除内分泌干扰物的处理单元，在低浓度有机碳源条件下，对内分泌干扰物具有稳定和高效的去除效果，并且运行成本和能耗费用低廉。
Description
技术领域
本实用新型属于污水生物处理技术领域，具体涉及一种去除污水中内分泌干扰物的好氧硝化生物膜—膜生物反应器。
背景技术
内分泌干扰物是影响污水回用安全性的微量污染物中的一种。内分泌干扰物（Endocrine Disrupting Chemicals，简称EDCs）是一种能干扰维持生物体中稳定环境、生殖、发育和行为的内生荷尔蒙的合成、分泌、传输、结合、动作、和排除的外源性物质。人类、家畜和野生动物暴露于可与内分泌系统作用的环境内分泌干扰物中时会受到负面的健康影响，包括邻苯二甲酸酯类、类固醇雌激素、有机氧化物和有机金属化合物等。污水中内分泌干扰物的去除过程主要是通过吸附和生物降解来实现的。由于很多EDCs的logKow（辛醇-水分配系数）较高，亲脂性很强，容易吸附在沉积物和污泥中，所以在污泥和沉积物中，这类EDCs的检出浓度经常比水体中的浓度高出一个数量级。近年来，国内外对EDCs的生物降解和转化进行了大量研究。目前，较多研究支持EDCs与硝化细菌发生共代谢转化的理论。Clara等人发现具有硝化池的污水厂可以得到更高的雌激素去除效率；Roh等人指出硝化污泥对双酚A的去除率能达到80%以上；Shi等人研究发现硝化细菌不仅可以与碳氢化合物等物质发生共代谢作用，而且对EDCs具有一定的降解能力。这些研究成果表明，有针对性的驯化硝化污泥去除EDCs，可以有效地获得较高去除率。
污水中内分泌干扰物的去除工艺包括：物理法，如活性炭吸附、膜截留等；化学高级氧化法和生物降解法等。物理方法和化学高级氧化法虽然具有一定的去除率，但是成本较高、占地面积大、运行复杂，同时可能伴有有毒有害的副产物产生，在传统污水处理厂中的应用并不是很普遍。所以，生物降解工艺是将EDCs从污水中去除的相对最为安全彻底的方式。生物降解工艺包括传统活性污泥法，序批式反应器（SBR），厌氧/缺氧/好氧工艺（A2/O），生物滤池等。这些工艺由于采用重力式固液分离，带来了一系列问题：由于二沉池固液分离效率不高，反应器内的微生物难以维持较高的浓度，致使处理装置容积负荷低、占地面积大；处理出水的水质不够理想且不稳定；传氧效率低，能耗高；过剩污泥产量大；管理操作复杂等。为了提高反应器处理效率，近年来国内外进行了大量的研究，所做的努力集中在：一是通过投加生物载体以提高生物反应器内的污泥浓度；二是用高效膜分离技术代替传统生物处理中的二沉池，以提高固液分离效率。作为一种新型高效的污水处理技术，膜生物反应器（MBR）日益受到各国研究者的关注。与传统生物处理技术相比，MBR工艺具有出水水质好、出水可直接回用、设备占地面积小、便于自控、活性污泥浓度高和剩余活性污泥产量低等优点，经过几十年的发展，MBR 已在城市污水和部分特殊废水的处理与回用方面逐渐成为一种更具吸引力和竞争力的选择。
对于影响回用水安全性的EDCs，MBR具有众多特点也使其在处理EDCs方面具有很大潜力。MBR是将膜分离技术中所用的超滤、微滤膜组件与污水生物处理过程中的微生物结合而成的新系统。膜组件对活性污泥的截留作用能够得到高效的固液分离效果，从而取代传统生物处理系统的二沉池。这样不但节省占地面积，还能有效提高污泥浓度。较高的污泥浓度能加快生化反应速率，具有的长污泥龄使微生物相更加丰富，世代时间较长的硝化菌能够长期停留在好氧池内，既满足了硝化菌的生长，又由于膜截留作用减少了硝化菌的流失。这些均使其具有去除EDCs的潜力。另外，MBR的剩余污泥产量低于传统活性污泥工艺，这样可以减少或避免随剩余污泥排出的EDCs造成的二次污染。
MBR工艺可以分为单一形式的MBR工艺和组合形式的MBR工艺两大类。单一形式的MBR工艺具有结构简单，占地面积小等优点，但是其存在的诸多问题也不容忽视。单一形式的MBR为了减缓膜污染的问题，需要加大曝气强度以冲刷膜表面，增加了曝气方面的能耗；膜污染后的清洗需要额外配备配药和加药的电动设备，增加了污水厂运行的能耗；耐冲击负荷的能力较差，特别是在原水水质经常波动的情况下，膜组件会因为水质的突然恶化，发生堵塞。对比以上几点，组合形式的MBR工艺更加科学和灵活，处理效果优异，具有良好的发展前景和拓展空间。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种去除污水中内分泌干扰物的好氧硝化生物膜-膜生物反应器。
本实用新型提出的去除污水中内分泌干扰物的好氧硝化生物膜—膜生物反应器，由进水池1、进水泵2、空压机3、曝气盘4、气体流量计5、膜组件6、真空压力表7、出水泵8、液位自控系统9、曝气池10和无纺布载体11，其中：进水池1通过进水泵2和管道连接曝气池10上部进水口，曝气池10底部设有曝气盘4，曝气池10内设有无纺布载体11和膜组件6，空压机3通过气体流量计5连接曝气盘4，膜组件6通过真空压力表7和管道连接出水泵8，进行出水；进水池1和曝气池10分别连接液位自控系统9。
本实用新型中，所述无纺布载体11设置于载体支架12上。
本实用新型的运行流程为：含有内分泌干扰物的高铵污水经由进水池，进入曝气池。曝气池底部设有微孔曝气盘，进行曝气，溶解氧浓度保持在6~8 mg/L。池内无纺布载体表面附着有硝化生物膜，生物膜与含铵废水发生硝化反应去除氨态氮，并在硝化过程中与内分泌干扰物发生共代谢作用，去除有机污染物。最后经过处理的水由出水蠕动泵从膜中抽出，膜过滤出水。
本实用新型发明的有益效果在于：
（1）本装置将膜生物反应器与生物膜工艺有机结合，既具有占地面积小、处理污水能力强、剩余污泥少等优点，又有效提升了耐冲击负荷的能力，得到更加稳定的出水效果。
（2）本装置所用生物膜载体可以采用无纺布、弹性塑料填料、活性碳颗粒等多孔材料或者比表面积较大的材料，这样有利于硝化菌的附着和富集生长。
（3）本装置中硝化菌群大部分以生物膜的形式附着在多孔生物膜载体上，池内混合液中污泥浓度接近零，极大地减缓了膜污染的问题，甚至在低通量的情况下几乎没有膜污染现象出现。池底曝气装置的功能主要是为微生物提供氧气，不需要另外提供气相剪切力冲刷膜组件。所以本装置能降低曝气方面的能耗和运行能耗。
（4）本装置中所用生物膜为自养硝化生物膜，能够在进水含有机碳源很低的情况下，保证硝化效果，同时达到较高的EDCs去除率。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型工艺的无纺布载体示意图。
图中标号：1.进水池，2.进水泵，3.空压机，4.曝气盘，5.气体流量计，6.膜组件，7.真空压力表，8.出水泵，9.液位自控系统，10.曝气池，无纺布载体,12.载体支架。a为含有内分泌干扰物的进水，b为膜过滤出水。
具体实施方式
下面通过实例结合附图进一步说明本实用新型。
实施例1：如图1和图2所示，本装置由曝气池10和其他附属装置组成，主要包括：进水池1、进水泵2、空压机3、曝气盘4、气体流量计5、膜组件6、真空压力表7、出水泵8、液位自控系统9、曝气池10和无纺布载体11。进水池1通过进水泵2和管道连接到曝气池10上部进水口，曝气池10底部设有曝气盘4，空压机3通过气体流量计5连接曝气盘4向曝气池10内供应氧气，曝气池10内设有无纺布载体11和膜组件6，无纺布载体11为生物膜生长载体，膜组建6用于过滤处理后的污水，实现固液分离，膜组件6通过真空压力表7和管道连接到出水泵8；进水池1和曝气池10分别连接有液位自控系统9，用于控制池内液位的变化。本装置已应用于处理含有不同浓度双酚A污水的小试研究。本装置运行参数为：水力停留时间为24h，污泥龄为25~30d，污泥浓度约为4000mg/L，进水流量0.25L/h，进水NH4 +-N约为100mg/L。对于较低双酚A进水浓度的情况下，即进水双酚A浓度为67.1 μg/L，系统对双酚A的去除率达到99.9%，NH4 +-N的去除率达到99.5%， NH4 +-N和双酚A平均出水浓度为分别为：0.50mg/L和0.052 μg/L，进水NH4 +-N全部转化为NO3 --N。出水水质中NH4 +-N能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。对于较高双酚A进水浓度的情况下，即进水双酚A浓度667.1 μg/L，系统对双酚A的去除率为94.6%，NH4 +-N的去除率为89.5%，NH4 +-N和双酚A平均出水浓度为分别为： 2.1 mg/L和36.05 μg/L。
实施例2：也应用本装置对含有雌激素EE2的污水进行了小试研究。工艺运行参数为：水力停留时间为24h，污泥龄为15 d，污泥浓度约为4000 mg/L，进水流量0.25L/h，进水NH 4 + -N约为90mg/L。对于较低雌激素EE2进水浓度的情况下，即进水中EE2的浓度为50 μg/L时，系统对EE2的去除率达到96%，NH 4 + -N的去除率达到98.5 %，NH 4 + -N和EE2平均出水浓度为分别为：1.35mg/L和2μg/L，进水NH 4 + -N全部转化为NO3 --N。出水水质中NH 4 + -N能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。对于较高EE2进水浓度的情况下，即进水EE2浓度300 μg/L，系统对EE2的去除率为83.3%，NH 4 + -N的去除率为91%，NH 4 + -N和EE2平均出水浓度为分别为： 8.1 mg/L和50 μg/L。
Claims (2)
1.一种去除污水中内分泌干扰物的好氧硝化生物膜—膜生物反应器，由进水池(1)、进水泵(2)、空压机(3)、曝气盘(4)、气体流量计(5)、膜组件(6)、真空压力表(7)、出水泵(8)、液位自控系统(9)、曝气池(10)和无纺布载体(11)，其特征在于：进水池(1)通过进水泵(2)和管道连接曝气池(10)上部进水口，曝气池(10)底部设有曝气盘(4)，曝气池(10)内设有无纺布载体(11)和膜组件(6)，空压机(3)通过气体流量计(5)连接曝气盘(4)，膜组件(6)通过真空压力表(7)和管道连接出水泵(8)，进行出水；进水池(1)和曝气池(10)分别连接液位自控系统(9)。
2.根据权利要求1所述的去除污水中内分泌干扰物的好氧硝化生物膜—膜生物反应器，其特征在于所述无纺布载体(11)设置于载体支架(12)上。
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