CN110342634A - 膜曝气生物膜微氧污泥床工艺及其废水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的膜曝气生物膜微氧污泥床工艺及其废水处理方法，属于污水脱氮处理领域。采用生物膜微氧污泥床、污泥床进水管、污泥床出水管、排泥管、生物膜曝气组件、空气泵、循环泵、蠕动泵、空气流量计和压力表组成。处理方法：在微氧环境下，实现好氧菌、厌氧菌和兼性厌氧菌的互利共生，协同代谢；同时利用膜曝气组件高效的氧传质效率，废水在生物膜的外表面流动形成氧气和污染物的反向扩散，可以实现生物反应器内污染物的有效去除。本发明适用于城市污水和工业废水的脱氮处理，具有处理效率高、能源利用率高、出水效果稳定、启动速度快等优点。

Description

膜曝气生物膜微氧污泥床工艺及其废水处理方法
技术领域
本发明涉及膜曝气生物膜微氧污泥床工艺及其废水处理方法，属于污水脱氮处理领域。
背景技术
近年来，为了满足日益提高的污水处理排放标准，需要消耗更多的能量以满足有机物和氮污染物的去除。传统的活性污泥法，普遍存在曝气能耗高、脱氮效率低、反硝化碳源不足，剩余污泥量大等问题，已经很难满足低碳节能的可持续发展需求。
膜曝气生物膜组件，是一种新型的水处理曝气方式，属于微氧技术，它主要是通过疏水性气体分离中空纤维膜，利用其气液分离的特点与传统的生物膜反应器进行耦合。分离膜在反应器中不仅起着氧气传递为液相中微生物提供氧气的作用，同时还是微生物的载体。膜曝气生物膜组件具有氧利用率高，能耗比传统曝气方式降低50％。
目前，现有的微氧技术的几种代表工艺，主要有OLAND工艺、CANON工艺等，上述工艺仍然采用传统的微孔曝气方式，存在能源利用率低、曝气不均等缺点。
发明内容
针对现有技术对于处理一般的C/N比废水和低C/N比废水存在占地大、高能耗、污泥处理工艺复杂及基建投资大等弊端，本发明的目的是提供膜曝气生物膜微氧污泥床工艺及其废水处理方法。
本发明所述的膜曝气生物膜微氧污泥床工艺是采用以下技术方案实现的：膜曝气生物膜微氧污泥床工艺，包括生物膜微氧污泥床、污泥床进水管和设置在生物膜微氧污泥床的侧壁上的污泥床出水管；生物膜微氧污泥床的侧壁靠近底部的位置还设有排泥管；生物膜微氧污泥床内放置有部分或全部位于污泥床下部污泥层中的生物膜曝气组件；污泥床进水管上串接有循环泵/蠕动泵以抽吸外部污泥；所述生物膜曝气组件由中空纤维膜组成，生物膜曝气组件一端通过进气管路连接位于生物膜微氧污泥床外部的空气泵，进气管路上串接有第一空气流量计和第一压力表，通过抽吸作用使空气或纯氧气通过中空纤维膜转移到生物膜微氧污泥床并部分或全部浸没在污泥床下部污泥层中；生物膜曝气组件的另一端通过排气管路将空气经由串接在排气管路上的第二空气流量计和第二压力表排出生物膜微氧污泥床。
本发明所述的膜曝气生物膜微氧污泥床工艺的工作原理：所需处理废水通过污泥床进水管进入微氧污泥床，污泥床底部的污泥层和生物膜曝气组件表面所形成的生物膜对所需处理废水中的悬浮物进行截留；通过生物膜曝气组件对微氧污泥床实现氧传质供给所需氧气，并控制溶解氧浓度0.1mg/L~1mg/L；通过微氧污泥床微生物的作用下处理废水。在这样的微氧环境下，好氧菌、厌氧菌和兼性菌互利共生，实现短程硝化反硝化，同时硝化反硝化，氧化降解等，实现NH4 +-N和有机物等污染物的高效去除。
本发明所述的采用膜曝气生物膜微氧污泥床工艺的废水处理方法是这样实现的：采用膜曝气生物膜微氧污泥床工艺的废水处理方法，用于处理一般C/N比废水和低C/N比废水，所述方法包括以下步骤：
废水经循环泵/蠕动泵由污泥床进水管从生物膜微氧污泥床底部进入，由生物膜曝气组件外附着生长的微生物和污泥床菌群处理废水中的污染物，由生物膜曝气组件提供工艺所需氧气，由污泥床进水管和污泥床出水管上的空气流量计和压力表控制氧气量，使污泥中溶解氧浓度保持在0.1mg/L~1mg/L；废水经过处理后，由污泥床出水管溢流排出，得到合格出水。
本发明采用膜曝气生物膜微氧污泥床工艺，通过控制曝气压力和流量调节反应器溶解氧浓度，提高氧传质效率，达到有效降低能耗的效果。本工艺对解决污废水处理在实际中的应用有重要的现实意义。
本发明的有益效果：
1.本发明所述曝气方式为微氧条件下的膜曝气组件，具有更高的氧传质效率和更低曝气压力，运行能耗低。
2.本发明所述运行条件为低C/N比和一般C/N比，无需外加碳源，运行成本低。
3.本发明由微氧污泥床底部污泥层和膜曝气组件生物膜共同处理废水，其处理能力高且运行稳定，参数控制简单，适合规模化生产。
附图说明
图1本发明所述膜曝气生物膜微氧污泥床工艺的流程示意图。
1-生物膜微氧污泥床，2-污泥床进水管、3-污泥床出水管、4-排泥管、5-生物膜曝气组件、6-空气泵、7-循环泵/蠕动泵、8-第一空气流量计，9-第一压力表，10-第二空气流量计，11-第二压力表。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列具体实施方式：
生物膜曝气组件5在单位体积的有效膜面积控制在0.001-1㎡/L。
生物膜曝气组件5全部浸没在反应器底层污泥层中。生物膜曝气组件为杭州昊天膜科技有限公司生产，产品名称为聚丙烯疏水性中空纤维膜。
污泥体积占生物膜微氧污泥床1的总体积控制在1-100%。
本发明所述的膜曝气生物膜微氧污泥床工艺是采用以下技术方案实现的：膜曝气生物膜微氧污泥床工艺包括生物膜微氧污泥床，污泥床进水管、污泥床出水管、排泥管、生物膜曝气组件、空气泵、循环泵/蠕动泵、第一空气流量计、第一压力表、第二空气流量计、第二压力表。所述生物膜微氧污泥床，污泥床进水管、污泥床出水管、排泥管、膜曝气组件、空气泵、循环泵/蠕动泵、第一空气流量计、第一压力表、第二空气流量计、第二压力表构成一个处理单元；所述生物膜曝气组件，由中空纤维膜组成，膜曝气组件外接空气泵并浸没在污泥床下部污泥层中，通过抽吸作用使空气或纯氧气通过中空纤维膜转移到生物膜微氧污泥床。
本发明所述的膜曝气生物膜微氧污泥床工艺的工作原理：所需处理废水通过污泥床进水管进入微氧污泥床，污泥床底部的污泥层和生物膜曝气组件表面所形成的生物膜对所需处理废水中的悬浮物进行截留；通过生物膜曝气组件对微氧污泥床实现氧传质供给所需氧气，并控制溶解氧浓度0.1mg/L~1mg/L；通过微氧污泥床微生物的作用下处理废水。在这样的微氧环境下，好氧菌、厌氧菌和兼性菌互利共生，实现短程硝化反硝化，同时硝化反硝化，氧化降解等，实现NH4 +-N和有机物等污染物的高效去除。
运行方法一：利用具体实施方式所述处理C/N比为0.8的低C/N比废水的方法具体是按以下步骤进行：
废水经蠕动泵由污泥床进水管2从生物膜微氧污泥床1底部进入，由生物膜曝气组件5外附着生长的微生物和污泥床菌群处理废水中的污染物，由生物膜曝气组件5提供工艺所需氧气，由污泥床进水管2和污泥床出水管3上的第一空气流量计8和第一压力表9以及第二空气流量计10和第一压力表11控制氧气量，控制溶解氧浓度0.3mg/L~0.5mg/L；废水经过处理后，由污泥床出水管3溢流排出，得到合格出水。
运行方法二：利用具体实施方式所述处理C/N比为4.8的一般C/N比废水的方法具体是按一下步骤进行：
废水经蠕动泵由污泥床进水管2从生物膜微氧污泥床1底部进入，由生物膜曝气组件5外附着生长的微生物和污泥床菌群处理废水中的污染物，由生物膜曝气组件5提供工艺所需氧气，由污泥床进水管2和污泥床出水管3上的第一空气流量计8和第一压力表9以及第二空气流量计10和第一压力表11控制氧气量，控制溶解氧浓度0.6mg/L~0.9mg/L；废水经过处理后，由出水管3溢流排出，得到合格出水。
采用以下实施例验证本发明有益效果：
实施例一：结合图1说明本实施例，本实施例利用具体实施方式所述处理低C/N比废水的具体方法如下：
废水经蠕动泵由污泥床进水管2从生物膜微氧污泥床1底部进入，由生物膜曝气组件5外附着生长的微生物和污泥床菌群处理废水中的污染物，由生物膜曝气组件5提供工艺所需氧气，由污泥床进水管2和污泥床出水管3上的第一空气流量计8和第一压力表9以及第二空气流量计10和第一压力表11控制氧气量，控制溶解氧浓度0.3mg/L~0.5mg/L；废水经过处理后，由污泥床出水管3溢流排出，得到合格出水。
上述方案中所述生物膜微氧污泥床1底部的污泥层所用的污泥为山西省晋中市正阳污水厂二沉池污泥。
上述方案中所述低C/N比废水的水质指标为：COD 130mg/L, NH4 +-N 140mg/L, TN160mg/L。
处理效果为：COD去除率≥85%，NH4 +-N≥90%，TN去除率≥79%。
实施例二：结合图1说明本实施例，本实施例利用具体实施方式所述处理一般C/N比废水的具体方法如下：
废水经蠕动泵由污泥床进水管2从生物膜微氧污泥床1底部进入，由生物膜曝气组件5外附着生长的微生物和污泥床菌群处理废水中的污染物，由生物膜曝气组件5提供工艺所需氧气，由污泥床进水管2和污泥床出水管3上的第一空气流量计8和第一压力表9以及第二空气流量计10和第一压力表11控制氧气量，控制溶解氧浓度0.6mg/L~0.9mg/L；废水经过处理后，由出水管3溢流排出，得到合格出水。
上述方案中所述生物膜微氧污泥床1底部的污泥层所用的污泥为山西省晋中市正阳污水厂二沉池污泥。
上述方案中所述一般C/N比废水的水质指标为：COD 270mg/L, NH4 +-N 40mg/L, TN56mg/L。
处理效果为：COD去除率≥89%，NH4 +-N≥92%，TN去除率≥77%。

Claims (7)

1.膜曝气生物膜微氧污泥床工艺，其特征在于：包括生物膜微氧污泥床(1)、污泥床进水管(2)和设置在生物膜微氧污泥床(1)的侧壁上的污泥床出水管(3)；生物膜微氧污泥床(1)的侧壁靠近底部的位置还设有排泥管(4)；生物膜微氧污泥床(1)内放置有部分或全部位于污泥床下部污泥层中的生物膜曝气组件(5)；污泥床进水管(2)上串接有循环泵/蠕动泵(7)以抽吸外部污泥；所述生物膜曝气组件(5)由中空纤维膜组成，生物膜曝气组件(5)一端通过进气管路连接位于生物膜微氧污泥床(1)外部的空气泵(6)，进气管路上串接有第一空气流量计(8)和第一压力表(9)，通过抽吸作用使空气或纯氧气通过中空纤维膜转移到生物膜微氧污泥床(1)并部分或全部浸没在污泥床下部污泥层中；生物膜曝气组件(5)的另一端通过排气管路将空气经由串接在排气管路上的第二空气流量计(10)和第二压力表(11)排出生物膜微氧污泥床(1)。
2.根据权利要求1所述膜曝气生物膜微氧污泥床工艺，其特征在于通过设置循环泵对反应器进行水力循环，加快生物膜挂膜速度；蠕动泵通过抽吸作用使污水流入生物膜微氧污泥床(1)。
3.根据权利要求1所述膜曝气生物膜微氧污泥床工艺，其特征在于设置第一空气流量计(8)、第一压力表(9)以及第二空气流量计(10)、第二压力表(11)，通过调节空气压力和空气流量进而控制微氧污泥床溶解氧浓度，其中控制曝气压力在0-0.1Mpa。
4.根据权利要求1所述膜曝气生物膜微氧污泥床工艺，其特征在于生物膜曝气组件(5)在单位体积的有效膜面积控制在0.001-1㎡/L。
5.根据权利要求1所述膜曝气生物膜微氧污泥床工艺，其特征在于生物膜曝气组件(5)全部浸没在反应器底层污泥层中。
6.根据权利要求1所述膜曝气生物膜微氧污泥床工艺，其特征在于污泥体积占生物膜微氧污泥床(1)的总体积控制在1-100%。
7.膜曝气生物膜微氧污泥床工艺的废水处理方法，采用权利要求1~6任一项所述的工艺来实现，其特征在于，包括如下步骤：废水经循环泵/蠕动泵(7)由污泥床进水管(2)从生物膜微氧污泥床(1)底部进入，由生物膜曝气组件(5)外附着生长的微生物和污泥床菌群处理废水中的污染物，由生物膜曝气组件(5)提供工艺所需氧气，由污泥床进水管(2)和污泥床出水管(3)上的空气流量计和压力表控制氧气量，使污泥中溶解氧浓度保持在0.1mg/L~1mg/L；废水经过处理后，由污泥床出水管(3)溢流排出，得到合格出水。
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