CN107324606A - 一种回用富铁剩余污泥除磷膜生物反应器污水处理***及处理方法 - Google Patents

一种回用富铁剩余污泥除磷膜生物反应器污水处理***及处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种回用富铁剩余污泥除磷膜生物反应器污水处理***及处理方法，其中回用富铁剩余污泥除磷膜生物反应器污水处理***是在调节池与膜生物反应器之间设置一前置吸附池，所述前置吸附池内置有富铁剩余污泥。所述富铁剩余污泥为铁盐协同强化除磷的膜生物反应器好氧池定期排出的富铁剩余污泥。本发明提高膜生物反应器除磷效果的方法，是将富铁剩余污泥通过缺氧生物释磷和强化解吸附处理后前置，结合膜生物反应器成为一个污水处理***，以实现剩余污泥的回收再利用、减少后续膜生物反应器的处理负荷、降低铁盐的投加量、降低运行成本。

Description

一种回用富铁剩余污泥除磷膜生物反应器污水处理***及处 理方法
技术领域
本发明涉及一种回用富铁剩余污泥除磷膜生物反应器污水处理***及处理方法，属于污水处理除磷技术领域。
背景技术
膜生物反应器(Membrane Bioreactor)以膜组件代替传统生物处理中的二沉池，在生物反应器中保持较高的污泥浓度，提高生物处理有机负荷，并通过保持低污泥负荷减少剩余污泥的产生。另外因其生物量高、食微比低和出水水质好且稳定，近年在市政污水处理以及中水回用方面受到广泛的关注。随着膜组件价格的降低，膜生物反应器技术的日趋成熟，逐渐受到国内外各新建污水处理厂的青睐。然而，由于膜生物反应器较长的污泥龄决定其很难达到较高的除磷效果，导致出水水质达不到高排放标准以及再生回用的要求。比较常见的方法就是通过投加化学除磷药剂进行同步化学除磷，常用的有铁盐和铝盐。亚铁盐相对于铁盐经济性更好但混凝效果更差；聚合物的效果较好，但价格比较昂贵；三价铁盐作为高性价比的絮凝剂被众多污水处理单位所青睐。通过投加一定浓度的铁盐可以达到较高的除磷效果，且仍可以保持膜生物反应器对有机物以及氮元素的高效去除，另外有研究还指出一定浓度的铁盐投加可以减缓膜污染进程。
一定浓度的铁盐投加进入膜生物反应器后，就会产生铁的各种化学形态，如：水铁矿(am-FeOOH)、水合氧化铁(HFO)、无定型氢氧化铁(AFO)及其他离子态、络合态的Fe的化学物质。这些物质存在于活性污泥体系之中，简称为富铁污泥。
剩余污泥的处理与利用一直是业界内的热门研究课题，剩余污泥的处理如果不恰当将会对环境造成二次污染。目前比较普及的卫生填埋处置处理、投海填海处理、堆肥处理、热干化与焚烧处理等。剩余污泥的利用常见的有制备蛋白灭火剂、建筑用砖等。膜生物反应器产生的富铁剩余污泥作为污水处理中的副产物，富含铁的氧化物或氢氧化物，由于铁的氧化物或氢氧化物对磷具有较强的吸附作用，此类铁的化合物对水溶液中磷的吸附机制主要是固体表面的物理吸附和沉积过程以及离子交换形式的化学吸附。另外当吸附达到饱和后仍然具备解吸再生能力，解吸附后的剩余污泥内的含铁化合物可以恢复部分吸附性能，可以再次对磷进行有效吸附，从一定程度上为富铁剩余污泥的回收再利用提供了可能。如果可以将其作为水处理的资源利用，降低运行成本，具有良好的工程应用前景。相关课题虽然已经引起广泛关注，但如何合理利用该富铁剩余污泥参与到水处理之中，尚未见***报道。
发明内容
本发明针对现有膜生物反应器污水处理技术在除磷效果方面的不足，以及使用铁盐协同强化除磷后产生一定量的富铁剩余污泥的特点，提出了一种回用富铁剩余污泥除磷膜生物反应器污水处理***及处理方法。
传统的膜生物反应器的处理流程是污水首先经调节池调节流量及浓度后送入膜生物反应器，通过铁盐协同强化除磷膜生物反应器对污水进行深度净化，去除水中有机物、氮和磷等。
本发明回用富铁剩余污泥除磷膜生物反应器污水处理***，是在调节池1与膜生物反应器3之间设置一前置吸附池2，所述前置吸附池2内置有富铁剩余污泥。
所述富铁剩余污泥为铁盐协同强化除磷的膜生物反应器好氧池定期排出的富铁剩余污泥。
所述前置吸附池采用上流式的工作方式即底部进水、上部出水，通过控制吸附区水流上升流速，充分利用富铁剩余污泥的沉降性能初步吸附水中小颗粒悬浮物并保证充足的水力停留时间，另一方面，通过富铁剩余污泥内的含铁化合物初步将进水中的部分磷吸附到富铁污泥表面。
所述前置吸附池由吸附区和静沉区构成，所述吸附区填充有富铁剩余污泥，吸附区底部设置有进水口，进水从吸附区顶部溢流至静沉区，静沉后排出；其进水、排水流量需满足后端膜生物反应的水力停留时间的最小流量。吸附区污泥龄保持与后端膜生物反应器一致，以保证吸附池可以维持一定的污泥量且可以保持解吸后富铁剩余污泥良好的吸附效果。
由铁盐协同强化除磷的膜生物反应器好氧池定期排出的富铁剩余污泥需经过解吸附预处理后再加入前置吸附池中使用，解吸附过程如下：
收集采用铁盐协同强化除磷的膜生物反应器好氧池定期排出的富铁剩余污泥，送入缺氧释磷池静置停留5-7h，待耗尽剩余污泥中溶解氧后(不进行泥水分离)，将该富铁剩余污泥转移至解吸池，加入解吸剂进行解吸附5-7h，通过自然沉降进行泥水分离，获得解吸附后的富铁剩余污泥，上清液富含较高浓度的磷，可以进行磷的回收利用。
所述解吸剂为NaOH溶液或柠檬酸溶液，加入解析剂后控制体系中解析剂的浓度为0.01-0.03mol/L，当污泥浓度较大时酌情增加解吸剂的投加量。
本发明回用富铁剩余污泥除磷膜生物反应器污水处理方法，是将富铁剩余污泥前置，结合膜生物反应器成为一个污水处理***，以实现剩余污泥的回收再利用、减少后续膜生物反应器的处理负荷、降低铁盐的投加量、降低运行成本。
所述膜生物反应器为缺氧/好氧膜生物反应器，采用板膜组件、中空纤维膜组件或其他膜组件反应器。
本发明回用富铁剩余污泥除磷膜生物反应器污水处理方法，包括如下步骤：
步骤1：解吸附
收集采用铁盐协同强化除磷的膜生物反应器好氧池定期排出的富铁剩余污泥，转移至缺氧释磷池静置停留5-7h，随后将高浓度富铁剩余污泥转移至解吸池，并加入解吸剂进行解吸附5-7h，通过自然沉降进行泥水分离，获得解吸附后的富铁剩余污泥，上清液富含较高浓度的磷，可以考虑进行磷的回收利用。
所述解吸剂为NaOH溶液或柠檬酸溶液，加入解析剂后控制体系中解析剂的浓度为0.01-0.03mol/L，当污泥浓度较大时酌情增加解吸剂的投加量。
步骤2：前置吸附
将步骤1获得的解吸附后的富铁剩余污泥加入前置吸附池中，与进水充分混合，吸附进水中的悬浮颗粒物和磷，随后送入膜生物反应器内，通过铁盐协同强化除磷膜生物反应器对污水进行深度净化，去除水中有机物、氮和磷等，膜生物反应器出水达标排放。根据设计和管理的需求定期对前置吸附池中的污泥进行排泥，前置吸附池中的污泥龄与后端膜生物反应器污泥龄保持相同即可。
前置吸附池采用上流式的工作方式即底端进水、上端出水，通过控制吸附区上升流速，充分利用富铁剩余污泥的沉降性能初步吸附水中小颗粒悬浮物并保证充足的水力停留时间，另一方面，通过富铁剩余污泥内的含铁化合物初步将进水中的部分磷吸附到富铁污泥表面。
本发明在传统膜生物反应器的前端增加一个前置吸附池，进水经调节池进入前置吸附池与池内富铁剩余污泥进行充分混合，静沉后流入主反应器，通过铁盐协同强化除磷膜生物反应器对污水进行深度净化，去除水中有机物、氮和磷等。膜生物反应器出水达标排放。
本发明与单独的铁盐协同强化除磷膜生物反应器相比，充分回收再利用富铁剩余污泥，可以从前端降低反应器进水中的悬浮颗粒物和磷浓度，降低膜生物反应器的处理负荷，减少铁盐的投加量，节约运行成本。
本发明的有益效果体现在：
1、本发明将铁盐协同强化除磷膜生物反应器产生的富铁剩余污泥充分回收再利用，与膜生物反应器组合成为一个污水处理***进行污水处理，膜生物反应器高效降解污水中的有机物和脱氮，吸附池对磷的初步吸附以及后续反应器铁盐的投加，保证了磷的高效去除。让富铁剩余污泥再次参与到污水处理中，充分利用了富铁剩余污泥内存在的铁的化合物作为水处理的资源，有效实现资源的合理利用。
2、富铁剩余污泥在缺氧释磷池停留会释放磷到上清液中，由于活性污泥缺氧释磷的过程需要消耗少量有机物，好氧池未能处理完全的部分有机物恰好可以提供以释磷，释磷完成后上清液无有机物残留，而且此时上清液磷浓度较高，可以考虑对上清液磷的回收。
3、解吸剂NaOH的残留会随剩余污泥一起回流至吸附池，可以提供活性膜生物反应器部分碱度以供给硝化除氮过程。
4、由于前端吸附池会吸附进水中部分磷，进入膜生物反应器的磷浓度较单独工艺更低，可以酌情减少铁盐的投加量从而节约运行成本，具有良好的实用价值和经济效益。
附图说明
图1为本发明回用富铁剩余污泥除磷膜生物反应器污水处理***的结构示意图。其中1调节池，2前置吸附池，3膜生物反应器。
图2为本发明回用富铁剩余污泥除磷膜生物反应器污水处理方法的工艺流程示意图。
图3为本发明中前置吸附池装置结构示意图，采用上流式工作方式。
具体实施方式
下面结合附图对本发明富铁剩余污泥回用方法作进一步说明。
本发明回用富铁剩余污泥除磷膜生物反应器污水处理***，是在调节池1与膜生物反应器3之间设置一前置吸附池2，所述前置吸附池2内置有富铁剩余污泥。
所述富铁剩余污泥为铁盐协同强化除磷的膜生物反应器好氧池定期排出的富铁剩余污泥。
所述前置吸附池采用上流式的工作方式即底部进水、上部出水，通过控制吸附区水流上升流速，充分利用富铁剩余污泥的沉降性能初步吸附水中小颗粒悬浮物并保证充足的水力停留时间，另一方面，通过富铁剩余污泥内的含铁化合物初步将进水中的部分磷吸附到富铁污泥表面。
所述前置吸附池由吸附区和静沉区构成，所述吸附区填充有富铁剩余污泥，吸附区底部设置有进水口，进水从吸附区顶部溢流至静沉区，静沉后排出；其进水、排水流量需满足后端膜生物反应的水力停留时间的最小流量。吸附区污泥龄保持与后端膜生物反应器一致，以保证吸附池可以维持一定的污泥量且可以保持解吸后富铁剩余污泥良好的吸附效果。
由铁盐协同强化除磷的膜生物反应器好氧池定期排出的富铁剩余污泥需经过解吸附预处理后再加入前置吸附池中使用，解吸附过程如下：
收集采用铁盐协同强化除磷的膜生物反应器好氧池定期排出的富铁剩余污泥，送入缺氧释磷池静置停留5-7h，待耗尽剩余污泥中溶解氧后(不进行泥水分离)，将该富铁剩余污泥转移至解吸池，加入解吸剂进行解吸附5-7h，通过自然沉降进行泥水分离，获得解吸附后的富铁剩余污泥，上清液富含较高浓度的磷，可以进行磷的回收利用。
所述解吸剂为NaOH溶液或柠檬酸溶液，加入解析剂后控制体系中解析剂的浓度为0.01-0.03mol/L，当污泥浓度较大时酌情增加解吸剂的投加量。
所述膜生物反应器为缺氧/好氧膜生物反应器，采用板膜组件、中空纤维膜组件或其他膜组件反应器。
本发明回用富铁剩余污泥除磷膜生物反应器污水处理方法，是将富铁剩余污泥前置，结合膜生物反应器成为一个污水处理***，以实现剩余污泥的回收再利用、减少后续膜生物反应器的处理负荷、降低铁盐的投加量、降低运行成本。
本发明回用富铁剩余污泥除磷膜生物反应器污水处理方法如下：
1、解吸附
收集采用铁盐协同强化除磷的膜生物反应器好氧池定期排出的富铁剩余污泥，转移至缺氧释磷池静置停留5-7h，随后将高浓度富铁剩余污泥转移至解吸池，并加入解吸剂进行解吸附5-7h，通过自然沉降进行泥水分离，获得解吸附后的富铁剩余污泥，上清液富含较高浓度的磷，可以进行磷的回收利用。
所述解吸剂为NaOH溶液或柠檬酸溶液，加入解析剂后控制体系中解析剂的浓度为0.01mol/L。
2、前置吸附
将步骤1获得的解吸附后的富铁剩余污泥加入前置吸附池中，与进水充分混合，吸附进水中的悬浮颗粒物和磷，随后送入膜生物反应器内，通过铁盐协同强化除磷膜生物反应器对污水进行深度净化，去除水中有机物、氮和磷等，膜生物反应器出水达标排放。根据设计和管理的需求定期对前置吸附池中的污泥进行排泥，前置吸附池中的污泥龄与后端膜生物反应器污泥龄保持相同即可。
前置吸附池采用上流式的工作方式即底端进水、上端出水，通过控制吸附区上升流速，充分利用富铁剩余污泥的沉降性能初步吸附水中小颗粒悬浮物并保证充足的水力停留时间，另一方面，通过富铁剩余污泥内的含铁化合物初步将进水中的部分磷吸附到富铁污泥表面。
实施例1：
本发明方法处理市政污水，调节池出水COD浓度为330±36.2mg/L，磷酸盐浓度为4.48mg/L±0.8mg/L；前置吸附池出水(即膜生物反应器进水)COD浓度为292±20.8mg/L，总磷浓度为3.35mg/L±0.6mg/L；膜生物反应器出水COD浓度为24.96±9.8mg/L，磷酸盐浓度为0.27±0.12mg/L；达到一级A排放标准；后端膜生物反应器氯化铁投加浓度为25.6mg/L。吸附池吸附饱和污泥经自然干化含水率可达到65％以下，可按需求直接填埋处理。
实施例2：
传统膜生物反应器(无前置吸附池)，调节池出水COD浓度为330±36.2mg/L，磷酸盐浓度为4.48mg/L±0.8mg/L；膜生物反应器出水COD浓度为28.87±8.7mg/L，磷酸盐浓度为0.30±0.09mg/L；达到一级A排放标准；膜生物反应器氯化铁投加浓度为34.8mg/L。

Claims (10)

1.一种回用富铁剩余污泥除磷膜生物反应器污水处理***，其特征在于：是在调节池与膜生物反应器之间设置一前置吸附池，所述前置吸附池内置有富铁剩余污泥。
2.根据权利要求1所述的污水处理***，其特征在于：
所述富铁剩余污泥为铁盐协同强化除磷的膜生物反应器好氧池定期排出的富铁剩余污泥。
3.根据权利要求1所述的污水处理***，其特征在于：
所述前置吸附池采用上流式的工作方式即底部进水、上部出水。
4.根据权利要求3所述的污水处理***，其特征在于：
所述前置吸附池由吸附区和静沉区构成，所述吸附区填充有富铁剩余污泥，吸附区底部设置有进水口，进水从吸附区顶部溢流至静沉区，静沉后排出。
5.根据权利要求2所述的污水处理***，其特征在于：
由铁盐协同强化除磷的膜生物反应器好氧池定期排出的富铁剩余污泥需经过解吸附预处理后再加入前置吸附池中使用，解吸附过程如下：
收集采用铁盐协同强化除磷的膜生物反应器好氧池定期排出的富铁剩余污泥，送入缺氧释磷池静置停留5-7h，将该富铁剩余污泥转移至解吸池，加入解吸剂进行解吸附5-7h，通过自然沉降进行泥水分离，获得解吸附后的富铁剩余污泥。
6.根据权利要求5所述的污水处理***，其特征在于：
所述解吸剂为NaOH溶液或柠檬酸溶液，加入解析剂后控制体系中解析剂的浓度为0.01-0.03mol/L。
7.一种回用富铁剩余污泥除磷膜生物反应器污水处理方法，其特征在于：
是将富铁剩余污泥前置，结合膜生物反应器成为一个污水处理***，以实现剩余污泥的回收再利用、减少后续膜生物反应器的处理负荷、降低铁盐的投加量、降低运行成本。
8.根据权利要求7所述的污水处理方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：解吸附
收集采用铁盐协同强化除磷的膜生物反应器好氧池定期排出的富铁剩余污泥，转移至缺氧释磷池静置停留5-7h，随后转移至解吸池，并加入解吸剂进行解吸附5-7h，通过自然沉降进行泥水分离，获得解吸附后的富铁剩余污泥；
步骤2：前置吸附
将步骤1获得的解吸附后的富铁剩余污泥加入前置吸附池中，与进水充分混合，吸附进水中的悬浮颗粒物和磷，随后送入膜生物反应器内，通过铁盐协同强化除磷膜生物反应器对污水进行深度净化，去除水中有机物、氮和磷等，膜生物反应器出水达标排放。
9.根据权利要求8所述的污水处理方法，其特征在于：
所述解吸剂为NaOH溶液或柠檬酸溶液，加入解析剂后控制体系中解析剂的浓度为0.01-0.03mol/L，当污泥浓度较大时酌情增加解吸剂的投加量。
10.根据权利要求8所述的污水处理方法，其特征在于：
前置吸附池采用上流式的工作方式即底端进水、上端出水，水力停留时间保证最低流量满足膜生物反应器进水流量要求即可。
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