本發(fā)明涉及一種回用富鐵剩余污泥除磷膜生物反應(yīng)器污水處理系統(tǒng)及處理方法，屬于污水處理除磷技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

膜生物反應(yīng)器(membranebioreactor)以膜組件代替?zhèn)鹘y(tǒng)生物處理中的二沉池，在生物反應(yīng)器中保持較高的污泥濃度，提高生物處理有機(jī)負(fù)荷，并通過保持低污泥負(fù)荷減少剩余污泥的產(chǎn)生。另外因其生物量高、食微比低和出水水質(zhì)好且穩(wěn)定，近年在市政污水處理以及中水回用方面受到廣泛的關(guān)注。隨著膜組件價(jià)格的降低，膜生物反應(yīng)器技術(shù)的日趨成熟，逐漸受到國內(nèi)外各新建污水處理廠的青睞。然而，由于膜生物反應(yīng)器較長(zhǎng)的污泥齡決定其很難達(dá)到較高的除磷效果，導(dǎo)致出水水質(zhì)達(dá)不到高排放標(biāo)準(zhǔn)以及再生回用的要求。比較常見的方法就是通過投加化學(xué)除磷藥劑進(jìn)行同步化學(xué)除磷，常用的有鐵鹽和鋁鹽。亞鐵鹽相對(duì)于鐵鹽經(jīng)濟(jì)性更好但混凝效果更差；聚合物的效果較好，但價(jià)格比較昂貴；三價(jià)鐵鹽作為高性價(jià)比的絮凝劑被眾多污水處理單位所青睞。通過投加一定濃度的鐵鹽可以達(dá)到較高的除磷效果，且仍可以保持膜生物反應(yīng)器對(duì)有機(jī)物以及氮元素的高效去除，另外有研究還指出一定濃度的鐵鹽投加可以減緩膜污染進(jìn)程。

一定濃度的鐵鹽投加進(jìn)入膜生物反應(yīng)器后，就會(huì)產(chǎn)生鐵的各種化學(xué)形態(tài)，如：水鐵礦(am-feooh)、水合氧化鐵(hfo)、無定型氫氧化鐵(afo)及其他離子態(tài)、絡(luò)合態(tài)的fe的化學(xué)物質(zhì)。這些物質(zhì)存在于活性污泥體系之中，簡(jiǎn)稱為富鐵污泥。

剩余污泥的處理與利用一直是業(yè)界內(nèi)的熱門研究課題，剩余污泥的處理如果不恰當(dāng)將會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。目前比較普及的衛(wèi)生填埋處置處理、投海填海處理、堆肥處理、熱干化與焚燒處理等。剩余污泥的利用常見的有制備蛋白滅火劑、建筑用磚等。膜生物反應(yīng)器產(chǎn)生的富鐵剩余污泥作為污水處理中的副產(chǎn)物，富含鐵的氧化物或氫氧化物，由于鐵的氧化物或氫氧化物對(duì)磷具有較強(qiáng)的吸附作用，此類鐵的化合物對(duì)水溶液中磷的吸附機(jī)制主要是固體表面的物理吸附和沉積過程以及離子交換形式的化學(xué)吸附。另外當(dāng)吸附達(dá)到飽和后仍然具備解吸再生能力，解吸附后的剩余污泥內(nèi)的含鐵化合物可以恢復(fù)部分吸附性能，可以再次對(duì)磷進(jìn)行有效吸附，從一定程度上為富鐵剩余污泥的回收再利用提供了可能。如果可以將其作為水處理的資源利用，降低運(yùn)行成本，具有良好的工程應(yīng)用前景。相關(guān)課題雖然已經(jīng)引起廣泛關(guān)注，但如何合理利用該富鐵剩余污泥參與到水處理之中，尚未見系統(tǒng)報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有膜生物反應(yīng)器污水處理技術(shù)在除磷效果方面的不足，以及使用鐵鹽協(xié)同強(qiáng)化除磷后產(chǎn)生一定量的富鐵剩余污泥的特點(diǎn)，提出了一種回用富鐵剩余污泥除磷膜生物反應(yīng)器污水處理系統(tǒng)及處理方法。

傳統(tǒng)的膜生物反應(yīng)器的處理流程是污水首先經(jīng)調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)流量及濃度后送入膜生物反應(yīng)器，通過鐵鹽協(xié)同強(qiáng)化除磷膜生物反應(yīng)器對(duì)污水進(jìn)行深度凈化，去除水中有機(jī)物、氮和磷等。

本發(fā)明回用富鐵剩余污泥除磷膜生物反應(yīng)器污水處理系統(tǒng)，是在調(diào)節(jié)池1與膜生物反應(yīng)器3之間設(shè)置一前置吸附池2，所述前置吸附池2內(nèi)置有富鐵剩余污泥。

所述富鐵剩余污泥為鐵鹽協(xié)同強(qiáng)化除磷的膜生物反應(yīng)器好氧池定期排出的富鐵剩余污泥。

所述前置吸附池采用上流式的工作方式即底部進(jìn)水、上部出水，通過控制吸附區(qū)水流上升流速，充分利用富鐵剩余污泥的沉降性能初步吸附水中小顆粒懸浮物并保證充足的水力停留時(shí)間，另一方面，通過富鐵剩余污泥內(nèi)的含鐵化合物初步將進(jìn)水中的部分磷吸附到富鐵污泥表面。

所述前置吸附池由吸附區(qū)和靜沉區(qū)構(gòu)成，所述吸附區(qū)填充有富鐵剩余污泥，吸附區(qū)底部設(shè)置有進(jìn)水口，進(jìn)水從吸附區(qū)頂部溢流至靜沉區(qū)，靜沉后排出；其進(jìn)水、排水流量需滿足后端膜生物反應(yīng)的水力停留時(shí)間的最小流量。吸附區(qū)污泥齡保持與后端膜生物反應(yīng)器一致，以保證吸附池可以維持一定的污泥量且可以保持解吸后富鐵剩余污泥良好的吸附效果。

由鐵鹽協(xié)同強(qiáng)化除磷的膜生物反應(yīng)器好氧池定期排出的富鐵剩余污泥需經(jīng)過解吸附預(yù)處理后再加入前置吸附池中使用，解吸附過程如下：

收集采用鐵鹽協(xié)同強(qiáng)化除磷的膜生物反應(yīng)器好氧池定期排出的富鐵剩余污泥，送入缺氧釋磷池靜置停留5-7h，待耗盡剩余污泥中溶解氧后(不進(jìn)行泥水分離)，將該富鐵剩余污泥轉(zhuǎn)移至解吸池，加入解吸劑進(jìn)行解吸附5-7h，通過自然沉降進(jìn)行泥水分離，獲得解吸附后的富鐵剩余污泥，上清液富含較高濃度的磷，可以進(jìn)行磷的回收利用。

所述解吸劑為naoh溶液或檸檬酸溶液，加入解析劑后控制體系中解析劑的濃度為0.01-0.03mol/l，當(dāng)污泥濃度較大時(shí)酌情增加解吸劑的投加量。

本發(fā)明回用富鐵剩余污泥除磷膜生物反應(yīng)器污水處理方法，是將富鐵剩余污泥前置，結(jié)合膜生物反應(yīng)器成為一個(gè)污水處理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)剩余污泥的回收再利用、減少后續(xù)膜生物反應(yīng)器的處理負(fù)荷、降低鐵鹽的投加量、降低運(yùn)行成本。

所述膜生物反應(yīng)器為缺氧/好氧膜生物反應(yīng)器，采用板膜組件、中空纖維膜組件或其他膜組件反應(yīng)器。

本發(fā)明回用富鐵剩余污泥除磷膜生物反應(yīng)器污水處理方法，包括如下步驟：

步驟1：解吸附

收集采用鐵鹽協(xié)同強(qiáng)化除磷的膜生物反應(yīng)器好氧池定期排出的富鐵剩余污泥，轉(zhuǎn)移至缺氧釋磷池靜置停留5-7h，隨后將高濃度富鐵剩余污泥轉(zhuǎn)移至解吸池，并加入解吸劑進(jìn)行解吸附5-7h，通過自然沉降進(jìn)行泥水分離，獲得解吸附后的富鐵剩余污泥，上清液富含較高濃度的磷，可以考慮進(jìn)行磷的回收利用。

所述解吸劑為naoh溶液或檸檬酸溶液，加入解析劑后控制體系中解析劑的濃度為0.01-0.03mol/l，當(dāng)污泥濃度較大時(shí)酌情增加解吸劑的投加量。

步驟2：前置吸附

將步驟1獲得的解吸附后的富鐵剩余污泥加入前置吸附池中，與進(jìn)水充分混合，吸附進(jìn)水中的懸浮顆粒物和磷，隨后送入膜生物反應(yīng)器內(nèi)，通過鐵鹽協(xié)同強(qiáng)化除磷膜生物反應(yīng)器對(duì)污水進(jìn)行深度凈化，去除水中有機(jī)物、氮和磷等，膜生物反應(yīng)器出水達(dá)標(biāo)排放。根據(jù)設(shè)計(jì)和管理的需求定期對(duì)前置吸附池中的污泥進(jìn)行排泥，前置吸附池中的污泥齡與后端膜生物反應(yīng)器污泥齡保持相同即可。

前置吸附池采用上流式的工作方式即底端進(jìn)水、上端出水，通過控制吸附區(qū)上升流速，充分利用富鐵剩余污泥的沉降性能初步吸附水中小顆粒懸浮物并保證充足的水力停留時(shí)間，另一方面，通過富鐵剩余污泥內(nèi)的含鐵化合物初步將進(jìn)水中的部分磷吸附到富鐵污泥表面。

本發(fā)明在傳統(tǒng)膜生物反應(yīng)器的前端增加一個(gè)前置吸附池，進(jìn)水經(jīng)調(diào)節(jié)池進(jìn)入前置吸附池與池內(nèi)富鐵剩余污泥進(jìn)行充分混合，靜沉后流入主反應(yīng)器，通過鐵鹽協(xié)同強(qiáng)化除磷膜生物反應(yīng)器對(duì)污水進(jìn)行深度凈化，去除水中有機(jī)物、氮和磷等。膜生物反應(yīng)器出水達(dá)標(biāo)排放。

本發(fā)明與單獨(dú)的鐵鹽協(xié)同強(qiáng)化除磷膜生物反應(yīng)器相比，充分回收再利用富鐵剩余污泥，可以從前端降低反應(yīng)器進(jìn)水中的懸浮顆粒物和磷濃度，降低膜生物反應(yīng)器的處理負(fù)荷，減少鐵鹽的投加量，節(jié)約運(yùn)行成本。

本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：

1、本發(fā)明將鐵鹽協(xié)同強(qiáng)化除磷膜生物反應(yīng)器產(chǎn)生的富鐵剩余污泥充分回收再利用，與膜生物反應(yīng)器組合成為一個(gè)污水處理系統(tǒng)進(jìn)行污水處理，膜生物反應(yīng)器高效降解污水中的有機(jī)物和脫氮，吸附池對(duì)磷的初步吸附以及后續(xù)反應(yīng)器鐵鹽的投加，保證了磷的高效去除。讓富鐵剩余污泥再次參與到污水處理中，充分利用了富鐵剩余污泥內(nèi)存在的鐵的化合物作為水處理的資源，有效實(shí)現(xiàn)資源的合理利用。

2、富鐵剩余污泥在缺氧釋磷池停留會(huì)釋放磷到上清液中，由于活性污泥缺氧釋磷的過程需要消耗少量有機(jī)物，好氧池未能處理完全的部分有機(jī)物恰好可以提供以釋磷，釋磷完成后上清液無有機(jī)物殘留，而且此時(shí)上清液磷濃度較高，可以考慮對(duì)上清液磷的回收。

3、解吸劑naoh的殘留會(huì)隨剩余污泥一起回流至吸附池，可以提供活性膜生物反應(yīng)器部分堿度以供給硝化除氮過程。

4、由于前端吸附池會(huì)吸附進(jìn)水中部分磷，進(jìn)入膜生物反應(yīng)器的磷濃度較單獨(dú)工藝更低，可以酌情減少鐵鹽的投加量從而節(jié)約運(yùn)行成本，具有良好的實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說明

圖1為本發(fā)明回用富鐵剩余污泥除磷膜生物反應(yīng)器污水處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1調(diào)節(jié)池，2前置吸附池，3膜生物反應(yīng)器。

圖2為本發(fā)明回用富鐵剩余污泥除磷膜生物反應(yīng)器污水處理方法的工藝流程示意圖。

圖3為本發(fā)明中前置吸附池裝置結(jié)構(gòu)示意圖，采用上流式工作方式。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明富鐵剩余污泥回用方法作進(jìn)一步說明。

本發(fā)明回用富鐵剩余污泥除磷膜生物反應(yīng)器污水處理系統(tǒng)，是在調(diào)節(jié)池1與膜生物反應(yīng)器3之間設(shè)置一前置吸附池2，所述前置吸附池2內(nèi)置有富鐵剩余污泥。

所述富鐵剩余污泥為鐵鹽協(xié)同強(qiáng)化除磷的膜生物反應(yīng)器好氧池定期排出的富鐵剩余污泥。

所述前置吸附池采用上流式的工作方式即底部進(jìn)水、上部出水，通過控制吸附區(qū)水流上升流速，充分利用富鐵剩余污泥的沉降性能初步吸附水中小顆粒懸浮物并保證充足的水力停留時(shí)間，另一方面，通過富鐵剩余污泥內(nèi)的含鐵化合物初步將進(jìn)水中的部分磷吸附到富鐵污泥表面。

所述前置吸附池由吸附區(qū)和靜沉區(qū)構(gòu)成，所述吸附區(qū)填充有富鐵剩余污泥，吸附區(qū)底部設(shè)置有進(jìn)水口，進(jìn)水從吸附區(qū)頂部溢流至靜沉區(qū)，靜沉后排出；其進(jìn)水、排水流量需滿足后端膜生物反應(yīng)的水力停留時(shí)間的最小流量。吸附區(qū)污泥齡保持與后端膜生物反應(yīng)器一致，以保證吸附池可以維持一定的污泥量且可以保持解吸后富鐵剩余污泥良好的吸附效果。

由鐵鹽協(xié)同強(qiáng)化除磷的膜生物反應(yīng)器好氧池定期排出的富鐵剩余污泥需經(jīng)過解吸附預(yù)處理后再加入前置吸附池中使用，解吸附過程如下：

收集采用鐵鹽協(xié)同強(qiáng)化除磷的膜生物反應(yīng)器好氧池定期排出的富鐵剩余污泥，送入缺氧釋磷池靜置停留5-7h，待耗盡剩余污泥中溶解氧后(不進(jìn)行泥水分離)，將該富鐵剩余污泥轉(zhuǎn)移至解吸池，加入解吸劑進(jìn)行解吸附5-7h，通過自然沉降進(jìn)行泥水分離，獲得解吸附后的富鐵剩余污泥，上清液富含較高濃度的磷，可以進(jìn)行磷的回收利用。

所述解吸劑為naoh溶液或檸檬酸溶液，加入解析劑后控制體系中解析劑的濃度為0.01-0.03mol/l，當(dāng)污泥濃度較大時(shí)酌情增加解吸劑的投加量。

所述膜生物反應(yīng)器為缺氧/好氧膜生物反應(yīng)器，采用板膜組件、中空纖維膜組件或其他膜組件反應(yīng)器。

本發(fā)明回用富鐵剩余污泥除磷膜生物反應(yīng)器污水處理方法，是將富鐵剩余污泥前置，結(jié)合膜生物反應(yīng)器成為一個(gè)污水處理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)剩余污泥的回收再利用、減少后續(xù)膜生物反應(yīng)器的處理負(fù)荷、降低鐵鹽的投加量、降低運(yùn)行成本。

本發(fā)明回用富鐵剩余污泥除磷膜生物反應(yīng)器污水處理方法如下：

1、解吸附

收集采用鐵鹽協(xié)同強(qiáng)化除磷的膜生物反應(yīng)器好氧池定期排出的富鐵剩余污泥，轉(zhuǎn)移至缺氧釋磷池靜置停留5-7h，隨后將高濃度富鐵剩余污泥轉(zhuǎn)移至解吸池，并加入解吸劑進(jìn)行解吸附5-7h，通過自然沉降進(jìn)行泥水分離，獲得解吸附后的富鐵剩余污泥，上清液富含較高濃度的磷，可以進(jìn)行磷的回收利用。

所述解吸劑為naoh溶液或檸檬酸溶液，加入解析劑后控制體系中解析劑的濃度為0.01mol/l。

2、前置吸附

將步驟1獲得的解吸附后的富鐵剩余污泥加入前置吸附池中，與進(jìn)水充分混合，吸附進(jìn)水中的懸浮顆粒物和磷，隨后送入膜生物反應(yīng)器內(nèi)，通過鐵鹽協(xié)同強(qiáng)化除磷膜生物反應(yīng)器對(duì)污水進(jìn)行深度凈化，去除水中有機(jī)物、氮和磷等，膜生物反應(yīng)器出水達(dá)標(biāo)排放。根據(jù)設(shè)計(jì)和管理的需求定期對(duì)前置吸附池中的污泥進(jìn)行排泥，前置吸附池中的污泥齡與后端膜生物反應(yīng)器污泥齡保持相同即可。

前置吸附池采用上流式的工作方式即底端進(jìn)水、上端出水，通過控制吸附區(qū)上升流速，充分利用富鐵剩余污泥的沉降性能初步吸附水中小顆粒懸浮物并保證充足的水力停留時(shí)間，另一方面，通過富鐵剩余污泥內(nèi)的含鐵化合物初步將進(jìn)水中的部分磷吸附到富鐵污泥表面。

實(shí)施例1：

本發(fā)明方法處理市政污水，調(diào)節(jié)池出水cod濃度為330±36.2mg/l，磷酸鹽濃度為4.48mg/l±0.8mg/l；前置吸附池出水(即膜生物反應(yīng)器進(jìn)水)cod濃度為292±20.8mg/l，總磷濃度為3.35mg/l±0.6mg/l；膜生物反應(yīng)器出水cod濃度為24.96±9.8mg/l，磷酸鹽濃度為0.27±0.12mg/l；達(dá)到一級(jí)a排放標(biāo)準(zhǔn)；后端膜生物反應(yīng)器氯化鐵投加濃度為25.6mg/l。吸附池吸附飽和污泥經(jīng)自然干化含水率可達(dá)到65％以下，可按需求直接填埋處理。

實(shí)施例2：

傳統(tǒng)膜生物反應(yīng)器(無前置吸附池)，調(diào)節(jié)池出水cod濃度為330±36.2mg/l，磷酸鹽濃度為4.48mg/l±0.8mg/l；膜生物反應(yīng)器出水cod濃度為28.87±8.7mg/l，磷酸鹽濃度為0.30±0.09mg/l；達(dá)到一級(jí)a排放標(biāo)準(zhǔn)；膜生物反應(yīng)器氯化鐵投加濃度為34.8mg/l。