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CN104386817B - 一种强化泥水分离厌/缺氧-膜生物反应器脱氮除磷工艺 - Google Patents

一种强化泥水分离厌/缺氧-膜生物反应器脱氮除磷工艺 Download PDF

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Abstract

一种强化泥水分离厌/缺氧-膜生物反应器脱氮除磷工艺，属于环境污水的脱氮除磷工艺。其特征是采用内置三相分离器的厌/缺氧反应器与膜生物反应器构成双污泥系统，以强化脱氮除磷功能。首先污水进入厌/缺氧反应器，在厌氧条件下进行释磷，同时污水经过三相分离器进行泥水分离，上清液自流至膜生物反应器进行好氧硝化；硝化结束后把硝化液循环进入厌/缺氧反应器进行反硝化除磷，同时厌/缺氧反应器的上清液循环至好氧膜生物反应器，循环结束后进行同步进水和膜过滤排水，最后排出富磷污泥实现除磷。本发明实现了聚磷菌和硝化菌的有效分离，强化了反硝化除磷效能，节省碳源和运行费用，工艺流程简单、操作方便。

Description

一种强化泥水分离厌/缺氧-膜生物反应器脱氮除磷工艺
技术领域
本发明涉及一种对环境污水的脱氮除磷工艺，特别是一种强化泥水分离厌/缺氧-膜生物反应器脱氮除磷工艺。
背景技术
随着社会的快速发展，人们在生活与生产中产生的富含氮磷的废水与日俱增，排入水体，导致水体的富营养化，产生严重的环境问题。另一方面，随着生活质量的提高，人们对环境的要求也在不断地提高，二者之间的矛盾逐渐突出。污水排放标准的日趋严格是目前普遍的发展趋势和迫切要求，以控制富营养化为目的的氮、磷去除已成为污水处理的主要目标。
传统的生物脱氮技术主要依赖硝化菌以及反硝化菌，而除磷主要依赖于聚磷菌，脱氮过程和除磷过程都需要消耗碳源。传统的污水处理工艺兼具有一定的脱氮和除磷作用，传统的污水处理工艺有A2/O、改良A2/O、UCT和SBR，但由于在脱氮和除磷过程微生物存在碳源竞争和泥龄差异的矛盾，在同一个环境系统中除磷和脱氮的条件的相互制约，实际运行难以满足日益提高的水质要求。
由于单污泥系统中聚磷菌、反硝化菌、硝化菌等共存于同一活性污泥,不可避免地存在着硝化菌和除磷菌之间的泥龄矛盾以及反硝化菌和聚磷菌对有机物（碳源）的竞争,使除磷和硝化互相干扰，导致脱氮除磷效率难以进一步提高。尽管一些工艺的变形能够在一定程度上弥补单污泥系统某一方面的不足，但是在工程实践中难以满足日益提高的水质要求。为了弥补单污泥系统的不足，双污泥反硝化除磷系统应运而生。双污泥系统是将硝化细菌和反硝化聚磷菌独立于两个的反应器中生长，通过管路将两个反应器连接，以实现硝化液的循环。最后通过富磷污泥的排除实现除磷。双污泥系统创造了两类微生物各自良好的生长环境，提高了脱氮除磷效果，双污泥系统的泥水分离效果不佳常常会影响出水的水质，同时双污泥系统存在着反应器数目多、管路复杂、操作繁琐等弊端。
发明内容
技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种强化泥水分离厌/缺氧-膜生物反应器脱氮除磷工艺，解决现有工艺的泥水分离效果不佳、反应器数目多、管路复杂、操作繁琐的问题。
技术方案：实现本发明目的的一种强化泥水分离厌/缺氧-膜生物反应器脱氮除磷工艺，包括使用调节池、厌/缺氧反应器、好氧膜生物反应器、污泥浓缩池，采取序批式的运行方式，同步进行进水和好氧膜生物反应器膜过滤排水，通过厌/缺氧反应器富磷污泥的排出实现除磷；
整个工艺流程包括：进水/厌氧释磷和好氧膜生物反应器膜过滤排水阶段、好氧硝化和缺氧反硝化除磷双循环阶段以及厌/缺氧反应器和好氧膜生物反应器排泥三个阶段；三个阶段包括6个过程，即厌氧释磷过程、好氧膜生物反应器排水过程、硝化过程、反硝化除磷过程、厌/缺氧反应器排泥过程和好氧膜生物反应器排泥过程，其中厌氧释磷过程和好氧膜生物反应器排水过程同步进行，好氧硝化过程和缺氧反硝化除磷过程同步进行，厌/缺氧反应器排泥过程和好氧膜生物反应器排泥过程同步进行；
所述的进水/厌氧释磷和好氧膜生物反应器膜过滤排水阶段：进水泵将调节池内的污水从底部泵入厌/缺氧反应器内进行厌氧释磷；同时，厌/缺氧反应器内由于底部进水的向上推流与承托作用，使上部经过三相分离器进一步泥水分离的上清液溢出自流进入好氧膜生物反应器；通过好氧膜生物反应器内置膜组件，利用循环出水泵抽吸作用，通过循环阀门的关闭、排水阀门的开启实现系统的向外过滤排水；
所述的好氧硝化和缺氧反硝化除磷双循环阶段包括：好氧硝化循环和缺氧反硝化除磷循环两个过程，两个过程同步进行；
所述的好氧硝化循环过程：包括打开鼓风机，厌/缺氧反应器内混合液通过三相分离器实现泥水分离，经过循环出水溢流堰自流进入好氧膜生物反应器，进行好氧硝化和降解有机物；
所述的缺氧反硝化除磷循环过程：包括打开循环阀门，由循环排水泵把好氧膜生物反应器中的混合液通过好氧膜生物反应器膜组件过滤循环至厌/缺氧反应器内进行缺氧反硝化吸磷；
所述的厌/缺氧反应器和好氧膜生物反应器排泥阶段：通过厌/缺氧反应器排泥阀门和好氧膜生物反应器排泥阀门的开启利用静水压力分别把厌/缺氧反应器内的含磷污泥和好氧膜生物反应器内的剩余污泥排至污泥浓缩池内进行浓缩处理。
有益效果：本发明通过在厌/缺氧反应器内设置三相分离器，在好氧膜生物反应器内设置膜组件，采取厌氧上清液溢流出水和好氧硝化液过滤出水同步循环的运行方式，实现了在两个反应器内好氧硝化和缺氧反硝化除磷过程分别同步进行。利用在厌/缺氧反应器内设置三相分离器实现泥水高效分离，省去了传统工艺中泥水分离单元，增强了系统运行的稳定性；在好氧池内设置膜组件实现了好氧池内泥水几乎完全分离的效果，使硝化细菌和聚磷菌分别截留在好氧膜生物反应器和厌/缺氧反应器内，有效避免了不同微生物之间的相互影响和对基质的竞争，保障了不同微生物在各自的系统中良好生长环境，强化了硝化效果和反硝化除磷效能；进水和膜过滤出水同步进行，好氧硝化和缺氧反硝化除磷同步进行，缩短了运行周期，提高了系统处理效率。
该工艺在厌/缺氧反应器内设置三相分离器代替传统的沉淀方法，提高了泥水分离效率节省了时间，降低了运行时间，同时应用三相分离器避免了传统工艺泥水分离效果不佳的弊端，提高系统运行的稳定性，节省动力。在好氧膜生物反应器内设置膜组件由于曝气的冲刷作用使得膜不易堵塞，使用周期大大延长。由于系统是从好氧膜生物反应器出水，同时膜稳定高效的分离效果能够保证出水水质，同时为在厌\缺氧反应器内同步进水提供了条件。该工艺能够实现高效泥水分离，就为双污泥系统的运行提供了保障，将硝化细菌和聚磷菌分在各自的系统中生长的环境条件，有效解决了除磷和脱氮过程中对碳源竞争的矛盾和泥龄矛盾，实现了一碳两用，节省了碳源，强化了低碳源污水的反硝化除磷效能。其工艺具有流程简单、运行周期短、生物浓度高、占地面积小、出水水质好、操作管理方便等优点。对污水处理新工艺的开发和现有污水处理厂的升级改造具有重要指导意义。
将三相分离器应用于厌/缺氧池来实现泥水分离，同时利用膜的截留作用实现泥水分离，创造了两种微生物各自生长的环境，有效解决了泥水分离的问题，保障了出水水质问题，较双污泥系统而言，该工艺反应器数目较少，管路较为简单，操作管理更为方便。
附图说明
图1是本发明的强化泥水分离厌/缺氧-膜生物反应器脱氮除磷工艺流程图。
图中：1、调节池；2、厌/缺氧反应器；3、好氧膜生物反应器；4、污泥浓缩池；5、循环排水泵；6、鼓风机；7、三相分离器；8、溢流堰；9、排水阀门；10、循环阀门；11、厌/缺氧反应器排泥阀门；12、好氧膜生物反应器排泥阀门；13、好氧膜生物反应器膜组件；14、进水泵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的描述：
本发明强化泥水分离厌/缺氧-膜生物反应器脱氮除磷工艺处理污水，采用调节池（1）、厌/缺氧反应器（2）、好氧膜生物反应器（3）、污泥浓缩池（4）。在厌/缺氧反应器（2）中置有三相分离器（7）用于泥水分离，在好膜生物反应器（3）内置有膜组件（13），用于硝化液的循环和系统膜过滤出水；在好氧膜生物反应器内通过鼓风机（6）曝气对膜面进行冲洗以控制膜污染，同时曝气还起到对微生物供氧的作用。通过厌/缺氧反应器排泥阀门（11）、好氧膜生物反应器排泥阀门（12）的开闭来调控排泥以实现磷的去除，并进行污泥浓缩处理。
采用序批式的运行方式，依次进行进水/厌氧释磷和好氧膜生物反应器膜过滤排水阶段、好氧硝化和缺氧反硝化除磷双循环阶段及厌/缺氧反应器和好氧膜生物反应器排泥三个阶段，三个阶段包括6个过程，即厌氧释磷过程、好氧膜生物反应器排水过程、硝化过程、反硝化除磷过程、厌/缺氧反应器排泥过程和好氧膜生物反应器排泥过程，其中厌氧释磷过程和好氧膜生物反应器排水过程同步进行，好氧硝化过程和缺氧反硝化除磷过程同步进行，厌/缺氧反应器排泥过程和好氧膜生物反应器排泥过程同步进行，三个阶段为一个运行周期。
具体运行过程：
进水/厌氧释磷和好氧膜生物反应器膜过滤排水阶段：通过进水泵（14）将调节池（1）内的污水从底部泵入厌/缺氧反应器（2）内进行厌氧释磷并吸收利用进水中的有机物，储存为下一阶段缺氧反硝化吸磷所需的碳源；同时，厌/缺氧反应器（2）内由于底部进水的向上推流与承托作用，使上部经过三相分离器进一步泥水分离的上清液溢出自流入好氧膜生物反应器（3）；通过好氧膜生物反应器内置膜组件由循环排水泵（5）实现系统的向外过滤排水；
好氧硝化和缺氧反硝化除磷双循环阶段：该阶段包括两个生物反应，即好氧硝化和缺氧反硝化除磷，分别在好氧膜生物反应器与厌/缺氧反应器内进行，两个过程同步进行。
①好氧硝化循环过程：包括启动鼓风机(6)，启动循环排水泵(5)，打开循环阀门(10)，由三相分离器（7）把厌/缺氧反应器（2）内的泥水分离，上清液通过厌/缺氧反应器循环出水溢流堰（8）靠重力自流至好氧膜生物反应器（3）进行好氧硝化和有机物分解；
②缺氧反硝化除磷过程：包括打开循环阀门（10），由循环排水泵（5）把好氧膜生物反应器(3)中的活性污泥上清液通过好氧膜生物反应器膜组件(13)循环至厌/缺氧反应器(2)内进行缺氧反硝化吸磷。
厌/缺氧反应器和好氧膜生物反应器排泥阶段：厌/缺氧反应器排泥阀门（11）和好氧膜生物反应器排泥阀门（12）的开启利用静水压力分别把厌/缺氧反应器（2）内的含磷污泥和好氧膜生物反应器（3）内的剩余污泥排至污泥浓缩池(4)内进行浓缩处理。
该工艺采用序批式的运行方式，污水首先进入厌/缺氧反应器进行厌氧释磷和小分子有机物的吸收，污水从厌/缺氧反应器底部进入，在进水的向上推流作用下，上清液开始溢流进入好氧膜生物反应器，同时好氧膜生物反应器通过膜组件进行过滤出水；进水/厌氧释磷结束后开始硝化和反硝化除磷双循环阶段，通过循环排水泵把好氧膜生物反应器内的硝化液回流至厌/缺氧反应器进行反硝化吸磷，同时厌/缺氧反应器内混合液在三相分离器的分离作用下实现泥水分离，上清液自流至好氧膜生物反应器进行硝化反应，在好氧膜生物反应器内通过鼓风机曝气对微生物供氧，曝气还起到对膜面进行冲洗以控制膜污染的作用；最后打开厌/缺氧反应器排泥阀门和好氧膜生物反应器排泥阀门利用静水压力分别把厌/缺氧膜反应器内的含磷污泥和好氧膜生物反应器内的剩余污泥排至污泥浓缩池内进行浓缩处理。排泥结束后进入下一个周期。整个运行周期为4-8h，其中进水/厌氧释磷/排水1-2h，好氧硝化和反硝化除磷双循环2-4h，排泥0.2-1.0h。

Claims (1)

1.一种强化泥水分离厌/缺氧-膜生物反应器脱氮除磷工艺，包括调节池（1）、厌/缺氧反应器（2）、好氧膜生物反应器（3）、污泥浓缩池（4），采取序批式的运行方式，同步进行进水和好氧膜生物反应器膜过滤排水，通过厌/缺氧反应器富磷污泥的排出实现除磷；
其特征在于：采用内置三相分离器的厌/缺氧反应器与膜生物反应器构成双污泥系统，以强化脱氮除磷功能；整个工艺流程包括：进水/厌氧释磷和好氧膜生物反应器膜过滤排水阶段、好氧硝化和缺氧反硝化除磷双循环阶段以及厌/缺氧反应器和好氧膜生物反应器排泥三个阶段；三个阶段包括6个过程，即厌氧释磷过程、好氧膜生物反应器排水过程、硝化过程、反硝化除磷过程、厌/缺氧反应器排泥过程和好氧膜生物反应器排泥过程，其中厌氧释磷过程和好氧膜生物反应器排水过程同步进行，硝化过程和反硝化除磷过程同步进行，厌/缺氧反应器排泥过程和好氧膜生物反应器排泥过程同步进行；
所述的进水/厌氧释磷和好氧膜生物反应器膜过滤排水阶段是通过进水泵（14）将调节池（1）内的污水从底部泵入厌/缺氧反应器（2）内进行厌氧释磷；同时厌/缺氧反应器（2）内由于底部进水的向上推流与承托作用，使上部经过三相分离器进一步泥水分离的上清液溢出自流入好氧膜生物反应器（3）；并通过好氧膜生物反应器中的膜组件（13）实现过滤出水；
所述的好氧硝化和缺氧反硝化除磷双循环阶段包括：好氧硝化循环和缺氧反硝化除磷循环两个过程，两个过程同步进行；
所述的好氧硝化循环过程：厌/缺氧反应器内的混合液通过三相分离器（7）实现厌/缺氧反应器（2）泥水分离，经过溢流堰（8）自流进入好氧膜生物反应器（3），进行好氧硝化和降解有机物；
所述的缺氧反硝化除磷循环过程：包括打开循环阀门（10），由循环排水泵(5)把好氧膜生物反应器(3)中的混合液通过膜组件（13）过滤实现泥水分离并循环至厌/缺氧反应器（2）内进行缺氧反硝化吸磷；
所述的厌/缺氧反应器和好氧膜生物反应器排泥阶段是通过开启厌/缺氧反应器排泥阀门（11）和好氧膜生物反应器排泥阀门（12）分别把厌/缺氧反应器（2）内的含磷污泥和好氧膜生物反应器（3）内的剩余污泥排至污泥浓缩池（4）内进行浓缩处理。
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