CN110092551B - 一种陶瓷膜污水脱氮除磷再生利用的控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种陶瓷膜污水脱氮除磷再生利用的控制方法及系统。本工艺集成了污水处理的短程硝化反硝化、厌氧氨氧化、陶瓷平板膜分离、活性氧化铝吸附除磷技术，实现污水深度处理技术，出水可以实现再生利用。通过短程硝化反硝化，厌氧氨氧化技术实现深度脱氮，节约了脱氮投加碳源的成本，降低了曝气能耗。采用陶瓷膜分析技术有效实现了系统中优势微生物菌群的富集与强化，采用活性氧化铝，吸附污水中剩余的总磷，可以达到出水总磷浓度小于0.05mg/L。较通过投加聚合氯化铝盐，使污水中的磷生成磷酸铝污泥去除的加药处理技术减少了化学污泥的产生以及加药对生态环境的影响，同时又节约了污水处理成本增加。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种陶瓷膜污水脱氮除磷再生利用的控制方法及系统。
背景技术
目前，随着人口的持续增长和人们生活水平的不断提高，生活污水人均排放量持续增加，加之洗涤剂的普遍使用，城市污水中氮磷含量较高，排入水体后使受纳水体中氮、磷含量增加，进而会导致水体富营养化，破坏水体环境，影响供水水质。同时水资源的短缺也对社会经济发展带了制约。如何能够同时去除污水中的氮、磷等营养元素，并且实现污水的再生利用一直是环保技术研究的热点。目前采用AAO工艺进行同步脱氮除磷，但是由于除磷微生物和脱氮微生物的特性矛盾，通常除磷和脱氮效果都不是很好，并且为了达到污水再生利用，后续还需要增加污水深度处理单元，导致污水处理工艺流程较常，投资和运行成本较高。如何提高脱氮除磷效果，实现污水的再生利用，降低污水处理能耗，缩短工艺流程一直是污水处理的研究方向。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种陶瓷膜污水脱氮除磷再生利用的控制方法及系统，解决脱氮除磷效果差、污水处理能耗高级工艺复杂的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种陶瓷膜污水脱氮除磷再生利用的控制方法，包括如下步骤：
S1：将污水去除部分有机物，得到一级污水；
S2：对一级污水进行反硝化脱除总氮处理，得到二级污水
S3：将二级污水进行分流处理，一部分进行除总氮，另一部分进行亚硝化反应后回流进行除总氮处理，得到三级污水；
S4：将三级污水进一步去除有机物再次进行反硝化脱除总氮和亚硝化反应处理，得到四级污水；
S5：将四级污水进行去除有机物和除磷反应后进行进一步去除有机物，得到最终可利用水；
所述步骤S5中采用活性铝吸磷大量吸收磷，进行生物除磷。
进一步，所述步骤S1中，污水在生化池中进行反应，所述生化池溶解氧控制在小于0.5mg/L，水力停留时间控制在1h-2h。
进一步，所述步骤S2中，溶解氧控制在0.5-1.0mg/L，水力停留时间控制在2-3h。
进一步，所述步骤S3中，分流比例为1:1，进行除总氮的解氧控制在1.0～2.0mg/L，水力停留时间控制在1～2h，进行亚硝化反应的溶解氧控制在1.0～1.5mg/L，水力停留时间控制在1h。
进一步，所述步骤S4中，进一步去除有机物时的溶解氧控制在0.5～1.0mg/L，水力停留时间控制在1h。
进一步，所述步骤S5中，在去除有机物时进行曝气和排泥处理。
进一步，所述步骤S5中，除磷反应时的溶解氧控制在2.0mg/L以上，水力停留时间1.5h，回流到缺氧池的回流比控制在100％，污泥浓度控制在8000～12000mg/L。
本发明提供一种陶瓷膜污水脱氮除磷再生利用的系统，包括依次连通的厌氧池、反硝化脱氮池、厌氧氨氧化池、缺氧池和好氧池，所述好氧池内设置有陶瓷膜组件，所述陶瓷膜组件与活性氧化铝吸附塔通过陶瓷膜自吸泵连通，所述活性氧化铝吸附塔连通设置有出水池，所述厌氧氨氧化池连通设置有亚硝化反应池，所述亚硝化反应池与所述反硝化脱氮池连通，所述反硝化脱氮池通过回流泵与所述厌氧池连通，所述缺氧池通过回流泵与所述反硝化脱氮池连通，所述好氧池通过回流泵与所述缺氧池连通。
进一步，还包括加药桶，所述加药桶通过加药泵与所述陶瓷膜组件连通。
进一步，还包括鼓风机，所述鼓风机的排风口与所述好氧池内部连通。
进一步，还包括排泥泵，所述排泥泵的排泥口与所述好氧池的底部连通。
进一步，所述出水池与所述陶瓷膜组件通过反洗泵连通。
本发明提供一种污水脱氮除磷再生利用的控制方法，包括如下步骤：
S1：将污水去除部分有机物，得到一级污水；
S2：对一级污水进行反硝化脱除总氮处理，得到二级污水
S3：将二级污水进行分流处理，一部分进行除总氮，另一部分进行亚硝化反应后回流进行除总氮处理，得到三级污水；
S4：将三级污水进一步去除有机物再次进行反硝化脱除总氮和亚硝化反应处理，得到四级污水；
S5：将四级污水进行去除有机物和除磷反应后进行进一步去除有机物，得到最终可利用水；
所述步骤S5中采用活性铝吸磷大量吸收磷，进行生物除磷。这样，本工艺采用了吸附除磷，采用活性氧化铝，吸附污水中剩余的总磷，可以达到出水总磷浓度小于0.05mg/L。传统除磷采用化学除磷，即通过投加聚合氯化铝盐，使污水中的磷生成磷酸铝污泥去除，化学除磷最大的问题是容易产生大量的化学污泥，处理这些化学污泥又造成了污水处理成本增加。同时生物系统中投加除磷药剂，对生物系统也会造成一些影响。
本发明提供一种陶瓷膜污水脱氮除磷再生利用的系统，包括依次连通的厌氧池、反硝化脱氮池、厌氧氨氧化池、缺氧池和好氧池，所述好氧池内设置有陶瓷膜组件，所述陶瓷膜组件与所述活性氧化铝吸附塔通过陶瓷膜自吸泵连通，所述活性氧化铝吸附塔连通设置有出水池，所述厌氧氨氧化池连通设置有亚硝化反应池，所述亚硝化反应池与所述反硝化脱氮池连通，所述反硝化脱氮池通过回流泵与所述厌氧池连通，所述缺氧池通过回流泵与所述反硝化脱氮池连通，所述好氧池通过回流泵与所述缺氧池连通。这样，本系统采用了吸附除磷，采用活性氧化铝，吸附污水中剩余的总磷，可以达到出水总磷浓度小于0.05mg/L。传统除磷采用化学除磷，即通过投加聚合氯化铝盐，使污水中的磷生成磷酸铝污泥去除，化学除磷最大的问题是容易产生大量的化学污泥，处理这些化学污泥又造成了污水处理成本增加。同时生物系统中投加除磷药剂，对生物系统也会造成一些影响。
附图说明
图1为本发明一种陶瓷膜污水脱氮除磷再生利用的控制方法流程示意图；
图2为本发明一种陶瓷膜污水脱氮除磷再生利用的系统结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、厌氧池，2、反硝化脱氮池，3、厌氧氨氧化池，4、亚硝化反应池，5、缺氧池，6、好氧池，7、活性氧化铝吸附塔，8、陶瓷膜组件，9、陶瓷膜自吸泵，10、出水池，11、反洗泵，12、加药桶，13、加药泵，14、回流泵，15、排泥泵，16、鼓风机。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“中心”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-图2所示，本发明提供一种陶瓷膜污水脱氮除磷再生利用的控制方法，包括如下步骤：
S1：将污水去除部分有机物，得到一级污水；
S2：对一级污水进行反硝化脱除总氮处理，得到二级污水
S3：将二级污水进行分流处理，一部分进行除总氮，另一部分进行亚硝化反应后回流进行除总氮处理，得到三级污水；
S4：将三级污水进一步去除有机物再次进行反硝化脱除总氮和亚硝化反应处理，得到四级污水；
S5：将四级污水进行去除有机物和除磷反应后进行进一步去除有机物，得到最终可利用水；
所述步骤S5中采用活性铝吸磷大量吸收磷，进行生物除磷。这样，本工艺采用了吸附除磷，采用活性氧化铝，吸附污水中剩余的总磷，可以达到出水总磷浓度小于0.05mg/L。传统除磷采用化学除磷，即通过投加聚合氯化铝盐，使污水中的磷生成磷酸铝污泥去除，化学除磷最大的问题是容易产生大量的化学污泥，处理这些化学污泥又造成了污水处理成本增加。同时生物系统中投加除磷药剂，对生物系统也会造成一些影响。
实施例：
如图1-图2所示，污水首先进入厌氧池1，在厌氧池1内进行噬磷微生物利用污水中的有机物释放体内磷，去除部分有机物，然后污水进入反硝化脱氮池2，在此，进行反硝化脱除总氮，然后50％的污水进入厌氧氨氧化池3，50％的污水进入亚硝化反应池4，在厌氧氨氧化池3发生厌氧氨氧化反应去除总氮，在亚硝化反应池4发生亚硝化反应，把污水中氨氮转变成亚硝酸盐；然后污水进入厌氧氨氧化池3，经过厌氧氨氧化池3反应后，出水进入缺氧池5，在此进一步去除剩余有机物，剩余有机物中有机氮转变为氨氮，氨氮在亚硝化细菌作用下变成亚硝酸盐氮，经回流泵14回流到反硝化脱氮池2发生短程反硝化反应，污水经过缺氧池5后进入好氧池6，在此进一步去除剩余有机物，同时聚磷菌大量吸收磷，进行生物除磷，污水采用自吸泵通过陶瓷膜组件8进入活性氧化铝吸附塔7，在好氧池6中污水采用回流泵14回流至缺氧池5，充分利用好氧池6中的溶解氧去除缺氧池5中的有机物。污水经过活氧氧化铝吸附塔后进入出水池10。出水池10连接反洗泵11，主要是清洗陶瓷膜组件8；在加药桶12中储存不同药剂，一般为次氯酸钠，采用加药泵13定期清洗陶瓷膜组件8。好氧池6中的污泥定期通过污泥泵排出，以去除污水中的磷。好氧池6中采用鼓风机16进行曝气，以供好氧微生物进行生物反应。同时对陶瓷膜表面污染物进行清扫。
一种基于陶瓷平板膜污水同步脱氮除磷处理系统及控制方法，步骤如下：
污水首先进入厌氧池1生化池，生化池溶解氧控制在小于0.5mg/L，与厌氧氨氧化池3回流回来的硝酸盐氮以污水中有机物为碳源，进行反硝化变成氮气脱氮，同时污水中的有机氮转变为氨氮，含有氨氮的污水经过厌氧池1后进入反硝化脱氮池2，在反硝化脱氮池2中主要与厌氧氨氧化池3中回流产生的亚硝酸盐发生厌氧氨氧化作用，使亚硝酸盐变成氮气。同时达到去除氨氮和总氮的目的。污水进入亚硝化反应池4，亚硝化反应池4的功能主要是脱氧段，把从缺氧池5回流回来的含有溶解氧的回流液中的分子态氧脱出，然后回流到厌氧池1。
系统总共分六部分，第一部分，厌氧除磷，同时去除部分有机物COD，把有机氮变成氨氮，第二部分，主要进行反硝化脱氮，同时发生部分厌氧氨氧化反应，氨氮和亚硝酸盐发生反应生成氮气，脱出总氮。第三部分主要进行厌氧氨氧化反应脱除总氮，第四部分，主要通过微曝气进行氨氮的亚硝酸化，同时出水进入第三部分；第五部分进一步硝化反应，进行搅拌，利用第六格回流的溶解氧。同时从缺氧池回流到第一部分，在第六部分设置陶瓷平板膜，进行泥水分离。
经过陶瓷膜分离后的污水经过自吸泵后进入填装有活性氧化铝的吸附塔，对污水中的剩余磷进行吸附处理。
经过以上环节处理后，污水中的有机物、氮、磷都得到有效去除，污水进入储水槽。设置反洗泵11，从储水槽定期抽水反洗陶瓷膜，保持陶瓷膜的稳定通量。
经过一段时间运行后，陶瓷膜会发生膜堵塞，造成陶瓷膜跨膜压差增大，这时就需要进行药剂清洗，以恢复膜通量。
好氧池6定期排放污泥，以脱除在好氧池6活性污泥吸附的大量的磷，进行生物除磷。
主要控制参数：
厌氧池1：溶解氧控制在小于0.5mg/L。水力停留时间控制在1h～2h，从反硝化脱氮池2回流的污泥回流比控制在100％。
反硝化脱氮池2，溶解氧控制在0.5～1.0mg/L，水力停留时间控制在2～3h，从厌氧氨氧化池3回流污泥控制在100～200％。
厌氧氨氧化池3，反硝化脱氮池2进水50％，溶解氧控制在1.0～2.0mg/L，水力停留时间控制在1～2h，从第四格回流污泥控制在100～200％。
亚硝化反应池4：反硝化脱氮池2进水50％，溶解氧控制在1.0～1.5mg/L，水力停留时间控制在1h，
缺氧池5：溶解氧控制在0.5～1.0mg/L，水力停留时间控制在1h，回流至第二格回流比在200～400％。
好氧池6：溶解氧控制在2.0mg/L以上，水力停留时间1.5h。回流到第五格的回流比控制在100％，污泥浓度控制在8000～12000mg/L。
生化部分每一格的主要功能：
厌氧池1：厌氧释放磷，同时去除部分COD，有机氮变成氨氮。
反硝化脱氮池2：反硝化脱氮，把从缺氧池回流回来的硝酸盐反硝化为氮气；
厌氧氨氧化池3：厌氧氨氧化反应：污水中氨氮与回流回来的亚硝酸盐发生反应，脱除总氮。
亚硝化反应池4：氨氮亚硝酸化反应，污水中的氨氮在亚硝酸细菌作用下，转变成亚硝酸盐。
缺氧池5：进一步去除剩余有机物，剩余有机物中有机氮转变为氨氮，氨氮在亚硝化细菌作用下变成亚硝酸盐氮，回流到第二格发生短程反硝化反应。
好氧池6：进一步去除剩余有机物，同时聚磷菌大量吸收磷，进行生物除磷。
基于一种同步脱氮除磷的污水处理系统。除磷原理主要通过污水生物除磷和吸附除磷，生物除磷主要是在厌氧池1中聚磷菌释放磷，在好氧池6中大量吸收磷，通过排除污泥达到除磷目的，但是生物除磷有限，尤其是在与脱氮同步进行过程中，因此，本工艺采用了吸附除磷，采用活性氧化铝，吸附污水中剩余的总磷，可以达到出水总磷浓度小于0.05mg/L。传统除磷采用化学除磷，即通过投加聚合氯化铝盐，使污水中的磷生成磷酸铝污泥去除，化学除磷最大的问题是容易产生大量的化学污泥，处理这些化学污泥又造成了污水处理成本增加。同时生物系统中投加除磷药剂，对生物系统也会造成一些影响。
本工艺在除磷的同时同步进行了短程硝化反硝化和厌氧氨氧化脱氮，通过生化池不同分格，造成不同的微生物环境，生长不同的微生物菌群，产生了短程硝化和反硝化，和厌氧氨氧化的脱氮过程。节约了脱氮投加碳源的成本，降低了曝气能耗。
主要通过控制系统中的溶解氧，发生短程硝化和反硝化以及厌氧氨氧化脱除总氮，整体降低了系统的能耗。
采用陶瓷平板膜系统，富集了系统的污泥量，提高了系统的处理效率，是传统污水处理生物量的3-4倍，可以使污水处理系统占地面积缩小一倍。同时陶瓷膜较有机膜寿命比较长，同时强度高，抗污染。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (9)
1.一种陶瓷膜污水脱氮除磷再生利用的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：污水进入厌氧池，微生物利用污水中的有机物释放体内磷，去除部分有机物，得到一级污水；
S2：一级污水进入反硝化脱氮池，对一级污水进行反硝化脱除总氮处理，得到二级污水；
S3：将二级污水进行分流处理，一部分进行除总氮，另一部分进行亚硝化反应后进行除总氮处理，得到三级污水；具体的二级污水中50％的污水进入厌氧氨氧化池，50％的污水进入亚硝化反应池，其中在厌氧氨氧化池发生厌氧氨氧化反应去除总氮；在亚硝化反应池发生亚硝化反应，把污水中氨氮转变成亚硝酸盐，然后污水再进入厌氧氨氧化池，经过厌氧氨氧化池反应后，得到三级污水；
S4：将三级污水进入缺氧池进一步去除有机物，在此剩余有机物中有机氮转变为氨氮，氨氮在亚硝化细菌作用下变成亚硝酸盐氮；污水经过缺氧池后，得到四级污水；
S5：将四级污水进入好氧池，在此进一步去除剩余有机物，同时聚磷菌大量吸收磷，进行生物除磷，污水采用自吸泵通过陶瓷膜组件进入活性氧化铝吸附塔，污水经过活性氧化铝吸附塔后进入出水池；
其中，所述反硝化脱氮池通过回流泵与厌氧池连通，所述缺氧池通过回流泵与所述反硝化脱氮池连通，反硝化反应池的功能主要是脱氧段，把从缺氧池回流回来的含有溶解氧的回流液中的分子态氧脱除，然后回流到厌氧池；所述好氧池通过回流泵与所述缺氧池连通，充分利用好氧池中的溶解氧去除缺氧池中的有机物。
2.根据权利要求1所述的陶瓷膜污水脱氮除磷再生利用的控制方法，其特征在于：所述步骤S1中，污水在厌氧池中进行反应，所述厌氧池溶解氧控制在小于0.5mg/L，水力停留时间控制在1h-2h。
3.根据权利要求1所述的陶瓷膜污水脱氮除磷再生利用的控制方法，其特征在于：所述步骤S2中，溶解氧控制在0.5-1.0mg/L，水力停留时间控制在2-3h。
4.根据权利要求1所述的陶瓷膜污水脱氮除磷再生利用的控制方法，其特征在于：所述步骤S4中，进一步去除有机物时的溶解氧控制在0.5～1.0mg/L，水力停留时间控制在1h。
5.根据权利要求1所述的陶瓷膜污水脱氮除磷再生利用的控制方法，其特征在于：所述步骤S5中，在去除有机物时进行曝气和排泥处理。
6.根据权利要求1所述的陶瓷膜污水脱氮除磷再生利用的控制方法，其特征在于：所述步骤S5中，除磷反应时的溶解氧控制在2.0mg/L以上，水力停留时间1.5h，回流到缺氧池的回流比控制在100％，污泥浓度控制在8000～12000mg/L。
7.一种陶瓷膜污水脱氮除磷再生利用的系统，其特征在于：包括依次连通的厌氧池(1)、反硝化脱氮池(2)、厌氧氨氧化池(3)、缺氧池(5)和好氧池(6)，所述好氧池(6)内设置有陶瓷膜组件(8)，所述陶瓷膜组件(8)与活性氧化铝吸附塔(7)通过陶瓷膜自吸泵(9)连通，所述活性氧化铝吸附塔(7)连通设置有出水池(10)，所述厌氧氨氧化池(3)连通设置有亚硝化反应池(4)，所述亚硝化反应池(4)与所述反硝化脱氮池(2)连通，所述反硝化脱氮池(2)通过回流泵(14)与所述厌氧池(1)连通，所述缺氧池(5)通过回流泵(14)与所述反硝化脱氮池(2)连通，所述好氧池(6)通过回流泵(14)与所述缺氧池(5)连通。
8.根据权利要求7所述的陶瓷膜污水脱氮除磷再生利用的系统，其特征在于：还包括加药桶(12)、鼓风机(16)和排泥泵(15)，所述加药桶(12)通过加药泵(13)与所述陶瓷膜组件(8)连通；所述鼓风机(16)的排风口与所述好氧池(6)内部连通，所述排泥泵(15)的排泥口与所述好氧池(6)的底部连通。
9.根据权利要求7所述的陶瓷膜污水脱氮除磷再生利用的系统，其特征在于：所述出水池(10)与所述陶瓷膜组件(8)通过反洗泵(11)连通。
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