專利名稱：污泥外循環(huán)復合式膜生物反應器脫氮回收磷污水處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種城市污水處理與資源回收的方法。
背景技術：
近年來，我國水體氮磷污染嚴重。氮磷污染導致了水體富營養(yǎng)化和磷這種不可再生資源的流失，造成了“磷危機”。解決這些問題的有效途徑是將污水中的氮以氮氣的形式進行去除，對磷則進行回收?，F有的污水脫氮除磷工藝(參見圖1)存在著以下幾個方面的問題(1)工藝按照懸浮型活性污泥方式運行，聚磷菌和硝化菌之間存在著泥齡的競爭，為保證污水處理效果和二沉池的沉淀效果，曝氣池內生物量必須控制在4000mg/L之內，這使得污水處理設施占地面積較大；(2)為了保證良好的脫氮除磷效果，現有工藝需要50％～100％的污泥回流比和不低于200％的硝化液內回流措施，這使得污水處理電耗增加；(3)磷隨剩余污泥排放，不能回收利用；(4)污水處理產生的剩余活性污泥處理困難，污泥處置費用高，并且污泥處理過程中往往會出現磷的二次釋放，處理不當會對環(huán)境造成二次污染。膜處理技術是近年來引入水處理領域的新技術，它在污水深度處理、難降解有機廢水的處理方面也有較多應用。膜生物反應器(MBR)利用反應器內微生物對污染物的吸附降解作用與膜的截留作用來實現對生活污水的凈化。膜的截留作用使得污水處理過程中不需要二次沉淀池，同時使得反應器內污泥濃度大大增加，污泥濃度的增加使得在污水處理負荷保持不變的條件下，曝氣池容積將會大大縮小，這些都可以大大縮小污水處理設施的占地面積；膜生物反應器內的高污泥濃度可以創(chuàng)造出局部的缺氧-好氧共存環(huán)境，這使得它具有一定的脫氮效率。但是，目前國內外在應用膜生物反應器的過程中，膜生物反應器由于污泥產率低、排泥量少而對磷無明顯去除效果。(背景技術參考文獻①哈爾濱工業(yè)大學學報，2003年2月第35卷第2期。②“生物接觸氧化膜生物反應器”，公開號CN1611453A
公開日2005年5月4日。③“化學強化生物除磷工藝方法”，公開號CN1417142A
公開日2003年5月14日。④“一體式膜生物反應器”，公開號CN1358674A
公開日2002年7月17日。⑤“一體式膜生物反應器”，授權公告號CN2526315Y、授權公告日2002年12月18日。)發(fā)明內容本發(fā)明的目的是為解決現有技術存在的占地面積大、剩余污泥產量高、污水處理費用高、不能回收磷的問題，提供一種污泥外循環(huán)復合式膜生物反應器脫氮回收磷污水處理方法。本發(fā)明具有占地面積小、剩余污泥產量少、污水處理效率高、可對磷進行回收的特點。本發(fā)明的技術方案是這樣實現的在復合式膜生物反應器前段的生物膜區(qū)內設置懸掛式或者懸浮式填料，將生物膜附著在填料上面，污水在生物膜區(qū)的停留時間為3～5小時，調整微孔曝氣器控制生物膜區(qū)的溶解氧濃度在0.5-1.5mg/L之間，進行同步硝化反硝化脫氮；讓生物膜區(qū)的出水從底部整流擋板進入沉淀區(qū)，沉淀區(qū)表面負荷為1.0m3/m2.h，在沉淀區(qū)完成泥水分離，沉淀區(qū)底部沉泥一部分參加污泥外循環(huán)進行磷的釋放與回收，另一部分沉淀污泥通過底部污泥回流縫進入到生物膜區(qū)，沉淀區(qū)的上部為膜分離區(qū)，通過膜組件的截留作用，獲得達標的出水，膜組件正下方的穿孔曝氣器其曝氣強度通過測定反應器內溶解氧濃度實現，控制溶解氧濃度為4-6mg/L，防止膜污染并強化生物膜區(qū)的硝化作用，在復合式膜生物反應器后設置脫磷池，將復合式膜生物反應器內沉淀區(qū)沉淀污泥的35～45％引入脫磷池，同時引入含易降解有機碳污水，回流污泥與污水的體積比由污水中所含易降解有機碳的量決定，回流污泥與生活污水的體積比在1∶1～2，使聚磷菌在這里貯存充足的PHB并完成磷的有效釋放，同時實現泥水分離，污泥混合液在脫磷池的水力停留時間為2.5～3.5小時，經過釋磷后的污泥回流到復合式膜生物反應器內繼續(xù)進行氮的去除和磷的吸收，富磷污水則進入磷回收池通過投加化學藥劑進行回收。本發(fā)明解決了膜生物反應器除磷效率低的問題，同時對磷這種不可再生資源進行了回收，并在沒有增加動力消耗的基礎上提高了膜生物反應器的脫氮效率。與現有的污水脫氮除磷工藝相比，它可以節(jié)省40％～60％的占地，剩余污泥產量極低，并將磷資源進行回收不存在二次釋放問題，使污水噸水處理成本降低20％左右，并且出水水質優(yōu)良，可以直接回用。


圖1是現有技術的脫氮除磷工藝流程圖，圖2是本發(fā)明的工藝流程圖，圖3是本發(fā)明使用的復合式膜生物反應器的結構示意圖，圖3中的附圖標記1-生物膜區(qū)，2-膜分離區(qū)，3-沉淀區(qū)，4-填料，5-微孔曝氣器，6-穿孔曝氣器，7-整流擋板，8-污泥回流縫，9-膜組件，10-進水通道，11-出水通道，12-污泥外循環(huán)通道。
具體實施例方式
具體實施方式
一(參見圖2、圖3)本實施方式的技術方案是這樣實現的在復合式膜生物反應器前段的生物膜區(qū)1內設置懸掛式或者懸浮式填料，將生物膜附著在填料4上面，污水在生物膜區(qū)1的停留時間為3～5小時，調整微孔曝氣器5控制生物膜區(qū)1的溶解氧濃度在0.5-1.5mg/L之間，進行同步硝化反硝化脫氮；讓生物膜區(qū)1的出水從底部整流擋板7進入沉淀區(qū)3，沉淀區(qū)3表面負荷為1.0m3/m2.h，在沉淀區(qū)3完成泥水分離，沉淀區(qū)3底部沉泥一部分參加污泥外循環(huán)進行磷的釋放與回收，另一部分沉淀污泥通過底部污泥回流縫8進入到生物膜區(qū)1，沉淀區(qū)3的上部為膜分離區(qū)2，通過膜組件9的截留作用，獲得達標的出水，膜組件9正下方的穿孔曝氣器6其曝氣強度通過測定反應器內溶解氧濃度實現，控制溶解氧濃度為4-6mg/L，防止膜污染并強化生物膜區(qū)1的硝化作用，在復合式膜生物反應器后設置脫磷池，將復合式膜生物反應器內沉淀區(qū)3沉淀污泥的35～45％引入脫磷池，同時引入含易降解有機碳污水，回流污泥與污水的體積比由污水中所含易降解有機碳的量決定，回流污泥與生活污水的體積比在1∶1～2，使聚磷菌在這里貯存充足的PHB并完成磷的有效釋放，同時實現泥水分離，污泥混合液在脫磷池的水力停留時間為2.5～3.5小時，經過釋磷后的污泥回流到復合式膜生物反應器內繼續(xù)進行氮的去除和磷的吸收，富磷污水則進入磷回收池通過投加化學藥劑進行回收。
具體實施例方式
二本實施方式回收磷投加的化學藥劑是化學沉淀劑中的鋁鹽、鐵鹽、鎂鹽或石灰以及它們按任意比例的復合藥劑。其它方法與具體
具體實施例方式
三本實施方式采用石灰作為化學沉淀劑，石灰的投量使污水的pH值達到10.1～10.6即可。其它方法與具體實施方式
一相同。實驗結果表明采用石灰作為化學沉淀劑時，石灰的投量和污水中的堿度有關，和污水中磷的濃度無關，投加石灰至污水pH值達到10.4左右時，磷的回收效果最好。
具體實施例方式
四本實施方式采用氯化鎂加堿形成磷酸銨鎂的沉淀方法來同時對氨氮和磷進行回收，Mg2+∶NH4+∶PO43-的摩爾比值為1.2∶1.2∶1。其它方法與具體實施方式
一相同。實驗結果表明當污水中氨氮和磷含量都比較高的時候，優(yōu)先采用氯化鎂加堿形成磷酸銨鎂的沉淀方式來同時對氨氮和磷進行回收效果最好。
具體實施例方式
五本實施方式與具體實施方式
一的不同點是，曝氣的氣源為純氧氣。采用純氧曝氣可大大提高充氧效果和對污染物的去除效率。其它方法與具體實施方式
一相同。
具體實施例方式
六本實施方式與具體實施方式
一的不同點是，填料載體的安裝方式為水平漂浮型安裝。填料可隨處理系統(tǒng)內液位變化而上下浮動，在反應器上部設固定裝置，來固定填料的水平位置。其它方法與具體實施方式
一相同。
具體實施例方式
七本實施方式與具體實施方式
一的不同點是，將膜組件置于反應器的中上部，在膜組件下面設緩沖層而不設沉淀區(qū)，使污泥在緩沖層內形成上部好氧、下部缺氧的環(huán)境，這樣可以強化系統(tǒng)的脫氮功能，同時使得厭氧外循環(huán)污泥中的硝酸鹽含量保持較低水平。其它方法與具體實施方式
一相同。
具體實施例方式
八本實施方式與具體實施方式
一的不同點是，在復合式膜生物反應器內的前段設置多段填料區(qū)，使系統(tǒng)內存在厭氧-缺氧區(qū)、缺氧-好氧過渡區(qū)、好氧區(qū)等多種微生物生長環(huán)境。這樣可以保證系統(tǒng)內部形成缺氧—好氧共存體系，實現同步硝化反硝化脫氮；同時還可以實現缺氧反硝化除磷。另外，厭氧—缺氧區(qū)內填料載體上附著的厭氧微生物可對污水進行水解酸化，提高污水的可生化性，減緩膜組件的污染。其它方法與具體實施方式
一相同。
具體實施例方式
九本實施方式與具體實施方式
一的不同點是，污泥厭氧外循環(huán)為間歇式循環(huán)。這樣可以防止系統(tǒng)可能由于外循環(huán)污泥量太小而使得系統(tǒng)無法正常運行。其它方法與具體實施方式
一相同。
具體實施例方式
十本實施方式與具體實施方式
一的不同點是，厭氧釋磷時投加的碳源為啤酒廢水(液)或其它易降解有機廢水。厭氧釋磷時投加的碳源為啤酒廢水或其它含有高濃度易降解低分子量有機物的有機廢水而不是生活污水。這樣既可以充分利用污染物資源，又可以降低部分企業(yè)的產品單位成本。按照此運行方式運行的前提是污水廠附近有充足的便于利用的高濃度低碳源污水。其它方法與具體實施方式
一相同。
權利要求
1.一種污泥外循環(huán)復合式膜生物反應器脫氮回收磷污水處理方法，其特征在于該技術方案是這樣實現的在復合式膜生物反應器前段的生物膜區(qū)內設置懸掛式或者懸浮式填料，將生物膜附著在填料上面，污水在生物膜區(qū)的停留時間為3～5小時，調整微孔曝氣器控制生物膜區(qū)的溶解氧濃度在0.5-1.5mg/L之間，進行同步硝化反硝化脫氮；讓生物膜區(qū)的出水從底部整流擋板進入沉淀區(qū)，沉淀區(qū)表面負荷為1.0m3/m2.h，在沉淀區(qū)完成泥水分離，沉淀區(qū)底部沉泥一部分參加污泥外循環(huán)進行磷的釋放與回收，另一部分沉淀污泥通過底部污泥回流縫進入到生物膜區(qū)，沉淀區(qū)的上部為膜分離區(qū)，通過膜組件的截留作用，獲得達標的出水，膜組件正下方的穿孔曝氣器其曝氣強度通過測定反應器內溶解氧濃度實現，控制溶解氧濃度為4-6mg/L，防止膜污染并強化生物膜區(qū)的硝化作用，在復合式膜生物反應器后設置脫磷池，將復合式膜生物反應器內沉淀區(qū)沉淀污泥的35～45％引入脫磷池，同時引入含易降解有機碳污水，回流污泥與污水的體積比由污水中所含易降解有機碳的量決定，回流污泥與生活污水的體積比在1∶1～2，使聚磷菌在這里貯存充足的PHB并完成磷的有效釋放，同時實現泥水分離，污泥混合液在脫磷池的水力停留時間為2.5～3.5小時，經過釋磷后的污泥回流到復合式膜生物反應器內繼續(xù)進行氮的去除和磷的吸收，富磷污水則進入磷回收池通過投加化學藥劑進行回收。
2.根據權利要求1所述的污泥外循環(huán)復合式膜生物反應器脫氮回收磷污水處理方法，其特征在于回收磷投加的化學藥劑是化學沉淀劑中的鋁鹽、鐵鹽、鎂鹽或石灰以及它們按任意比例的復合藥劑。
3.根據權利要求2所述的污泥外循環(huán)復合式膜生物反應器脫氮回收磷污水處理方法，其特征在于采用石灰作為化學沉淀劑，石灰的投量使污水的pH值達到10.1～10.6。
4.根據權利要求2所述的污泥外循環(huán)復合式膜生物反應器脫氮回收磷污水處理方法，其特征在于采用氯化鎂加堿形成磷酸銨鎂的沉淀方法來同時對氨氮和磷進行回收，Mg2+∶NH4+∶PO43-的摩爾比值為1.2∶1.2∶1。
5.根據權利要求1所述的污泥外循環(huán)復合式膜生物反應器脫氮回收磷污水處理方法，其特征在于曝氣的氣源為純氧氣。
6.根據權利要求1所述的污泥外循環(huán)復合式膜生物反應器脫氮回收磷污水處理方法，其特征在于污泥厭氧外循環(huán)為間歇式循環(huán)。
7.根據權利要求1所述的污泥外循環(huán)復合式膜生物反應器脫氮回收磷污水處理方法，其特征在于厭氧釋磷投加的碳源為啤酒廢水。
全文摘要
污泥外循環(huán)復合式膜生物反應器脫氮回收磷污水處理方法，它涉及一種城市污水處理與資源回收的方法。本發(fā)明的目的是為解決現有技術存在的占地面積大、剩余污泥產量高、污水處理費用高、不能回收磷的問題。本發(fā)明將生物膜附著在填料上面，污水在生物膜區(qū)的停留時間為3～5小時，調整微孔曝氣器控制生物膜區(qū)的溶解氧濃度在0.5－1.5mg/L之間，進行同步硝化反硝化脫氮；讓生物膜區(qū)的出水從底部整流擋板進入沉淀區(qū)，沉淀區(qū)表面負荷為1.0m
文檔編號C02F3/02GK1807276SQ20061000969
公開日2006年7月26日 申請日期2006年2月8日 優(yōu)先權日2006年2月8日
發(fā)明者張立秋, 袁建磊, 封莉 申請人:哈爾濱工業(yè)大學