公布日：2023.10.17
申請日：2023.07.31
分類號：C02F3/30(2023.01)I;C02F3/28(2023.01)I;C02F3/12(2023.01)I;C02F1/44(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明提供了一種基于MABR-AnMBR-鐵/硫自養(yǎng)反硝化系統(tǒng)的氨氮廢水的脫氮處理方法，該系統(tǒng)包括依次連通的MABR反應(yīng)池、AnMBR反應(yīng)室和鐵/硫自養(yǎng)反硝化池；該方法包括廢水在MABR池中，通過無泡曝氣所帶來的溶解氧，將廢水中部分氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮，將氨氮與亞硝態(tài)氮的比例控制在一定范圍內(nèi)；處理廢水進(jìn)入AnMBR反應(yīng)室，去除廢水中的氨氮與亞硝態(tài)氮，處理后的廢水經(jīng)過外置膜組件過濾進(jìn)入鐵/硫自養(yǎng)反硝化池，實(shí)現(xiàn)廢水中總氮的去除。本發(fā)明不僅能低能耗高效的脫氮，還可以簡單控制短程硝化過程，同時(shí)通過使用N2及氮氧化物混合氣體對AnMBR外置膜組件進(jìn)行曝氣，降低膜污染，提高運(yùn)行穩(wěn)定性和裝置的安全性。
權(quán)利要求書
1.一種基于MABR-AnMBR-鐵/硫自養(yǎng)反硝化系統(tǒng)的氨氮廢水的脫氮處理方法，其特征在于，采用MABR-AnMBR-鐵/硫自養(yǎng)反硝化系統(tǒng)進(jìn)行的氨氮廢水的脫氮處理；所述MABR-AnMBR-鐵/硫自養(yǎng)反硝化系統(tǒng)包括依次連通的MABR反應(yīng)池、AnMBR反應(yīng)室和-鐵/硫自養(yǎng)反硝化池；所述MABR反應(yīng)池的內(nèi)部設(shè)有與外部曝氣裝置連通的生物膜組件，且曝氣裝置的曝氣口與生物膜組件的膜絲端口連通；所述AnMBR反應(yīng)室包括厭氧反應(yīng)室、氮?dú)馄貧獾耐庵媚そM件和氣體分離循環(huán)裝置；所述厭氧反應(yīng)室的內(nèi)部設(shè)有三相分離器，上部設(shè)有出氣口；厭氧反應(yīng)室的出水口與外置膜組件殼體上設(shè)置的進(jìn)水口連通；所述出氣口與氣體分離循環(huán)裝置的氣體進(jìn)口連通，氣體分離循環(huán)裝置的氣體出口與膜組件的曝氣口連通；所述鐵/硫自養(yǎng)反硝化池的進(jìn)水口與AnMBR反應(yīng)室的外置膜組件的出水口連接，鐵/硫自養(yǎng)反硝化池設(shè)有排水口；脫氮處理方法，包括以下步驟：(1)將初始廢水泵入MABR反應(yīng)池底部，通過外部曝氣裝置對膜組件進(jìn)行氧氣曝氣，通過曝氣將部分氨氮轉(zhuǎn)化成亞硝態(tài)氮，控制氨氮與亞硝態(tài)氮的比例，獲得處理后的廢水I；(2)廢水I泵入AnMBR反應(yīng)室中將廢水中的氨氮與亞硝態(tài)氮去除，得到廢水II和甲烷、氮?dú)饣旌蠚怏w，生成的甲烷、氮?dú)饣旌蠚怏w進(jìn)入氣體分離裝置進(jìn)行分離，分離后的甲烷回收，氮?dú)饣旌蠚怏w用于外置膜組件的曝氣氣體；(3)將步驟(2)廢水II進(jìn)入外置膜組件過濾，得到過濾后的廢水和厭氧液；厭氧液回流至厭氧反應(yīng)室。(4)將步驟(3)中過濾后的廢水通入鐵/硫自養(yǎng)反硝化池，進(jìn)行亞硝態(tài)氮的進(jìn)一步去除，處理后的廢水排出系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的MABR-AnMBR-鐵/硫自養(yǎng)反硝化脫氮處理系統(tǒng)，其特征在于，所述外部曝氣裝置的進(jìn)氣管處設(shè)有調(diào)節(jié)閥和壓力傳感器；所述MABR反應(yīng)池內(nèi)設(shè)有溶解氧儀；所述MABR反應(yīng)池與AnMBR反應(yīng)室之間設(shè)有提升泵。
3.如權(quán)利要求1所述的MABR-AnMBR-鐵/硫自養(yǎng)反硝化脫氮處理系統(tǒng)，其特征在于，所述外置膜組件的排水管通過回流管路與MABR反應(yīng)池的出水管連通，回流管路上設(shè)有提升泵。
4.如權(quán)利要求1所述的MABR-AnMBR-鐵/硫自養(yǎng)反硝化脫氮處理系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體分離循環(huán)裝置包括氣體循環(huán)泵和氣體分離裝置；氣體循環(huán)泵的進(jìn)口與厭氧反應(yīng)室的出氣口連通，且連通的管路上設(shè)有循環(huán)風(fēng)機(jī)；氣體循環(huán)泵的出口與氣體分離裝置進(jìn)口連通；氣體分離裝置的出口與外置膜組件的曝氣口連通。
5.如權(quán)利要求1所述的脫氮處理的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述初始廢水為氨氮廢水，氨氮廢水為總氮濃度＜1000mg/L，氨氮濃度＜900mg/L，COD濃度＜2000mg/L，COD/TN為1～2:1的低碳氮比廢水。
6.如權(quán)利要求1所述的脫氮處理的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述MABR反應(yīng)池中的膜曝氣生物膜組件曝氣壓力為10-20kPa，溶解氧控制在0.8-1.5mg/L，氨氮負(fù)荷為6～8kgNm-2d-1，曝氣方式為無泡曝氣。
7.如權(quán)利要求1所述的脫氮處理的方法，其特征在于，步驟(2)中，泵入?yún)捬醴磻?yīng)室中的廢水的亞硝酸鹽氮與氨氮比值為1.0-1.6，壓力為10-20kPa，污泥濃度為6000～8000mg/L，脫氮負(fù)荷為0.6～0.8kgTNm-3d-1。
8.如權(quán)利要求1所述的脫氮處理的方法，其特征在于，步驟(4)中，鐵/硫自養(yǎng)反硝化池內(nèi)復(fù)合填料的填充料為60～80％，復(fù)合填料由硫磺、鐵粉和多孔塑料懸浮材料組成，其中鐵粉與硫磺投加比例為1:1.5～1:2.5，占復(fù)合填料的30％～40％，反硝化負(fù)荷為0.3～0.5kg/m3·d。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種MABR-AnMBR-鐵/硫自養(yǎng)反硝化系統(tǒng)及氨氮廢水的脫氮處理方法，該方法可以低能耗高效的脫氮，還可以將短程硝化過程運(yùn)行過程簡單化。
具體技術(shù)方案如下：
本發(fā)明提供了一種基于MABR-AnMBR-鐵/硫自養(yǎng)反硝化系統(tǒng)的氨氮廢水的脫氮處理方法，采用MABR-AnMBR-鐵/硫自養(yǎng)反硝化系統(tǒng)進(jìn)行的氨氮廢水的脫氮處理；
所述MABR-AnMBR-鐵/硫自養(yǎng)反硝化系統(tǒng)包括依次連通的MABR反應(yīng)池、AnMBR反應(yīng)室和鐵/硫自養(yǎng)反硝化池；所述MABR反應(yīng)池的內(nèi)部設(shè)有與外部曝氣裝置連通的生物膜組件，且曝氣裝置的曝氣口與生物膜組件的膜絲端口連通；
所述AnMBR反應(yīng)室包括厭氧反應(yīng)室、氮?dú)饣旌蠚怏w曝氣的外置膜組件和氣體分離循環(huán)裝置；所述厭氧反應(yīng)室的內(nèi)部設(shè)有三相分離器，上部設(shè)有出氣口；厭氧反應(yīng)室的出水口與外置膜組件殼體上設(shè)置的進(jìn)水口連通；所述出氣口與氣體分離循環(huán)裝置的氣體進(jìn)口連通，氣體分離循環(huán)裝置的氣體出口與膜組件的曝氣口連通；
所述鐵/硫自養(yǎng)反硝化池的進(jìn)水口與AnMBR反應(yīng)室的外置膜組件的出水口連接，鐵/硫自養(yǎng)反硝化池設(shè)有排水口；
脫氮處理方法，包括以下步驟：
(1)將初始廢水泵入MABR反應(yīng)池底部，通過外部曝氣裝置對膜組件進(jìn)行氧氣曝氣，通過曝氣將部分氨氮轉(zhuǎn)化成亞硝態(tài)氮，控制氨氮與亞硝態(tài)氮的比例，獲得處理后的廢水I；
(2)廢水I泵入AnMBR反應(yīng)室中將廢水中的氨氮與亞硝態(tài)氮去除，得到廢水II和甲烷、氮?dú)饣旌蠚怏w，生成的甲烷、氮?dú)饣旌蠚怏w進(jìn)入氣體分離裝置進(jìn)行分離，分離后的甲烷回收，氮?dú)饣旌蠚怏w用于外置膜組件的曝氣氣體；
(3)將步驟(2)廢水II進(jìn)入外置膜組件過濾，得到過濾后的廢水和厭氧液；過濾后的廢水排出系統(tǒng)，厭氧液回流至厭氧反應(yīng)室。
(4)將步驟(3)中過濾后的廢水通入鐵/硫自養(yǎng)反硝化池，進(jìn)行亞硝態(tài)氮的進(jìn)一步去除，處理后的廢水排出系統(tǒng)。
上文所述MABR全稱為膜曝氣生物反應(yīng)器，(文中簡寫為MABR)，AnMBR全稱為厭氧膜生物反應(yīng)器(文中簡寫為AnMBR)。
本發(fā)明中，初始廢水首先通過水泵泵入MABR反應(yīng)池，通過外部曝氣裝置對膜組件進(jìn)行氧氣曝氣所帶來的溶解氧，與MABR反應(yīng)池內(nèi)存在亞硝化細(xì)菌，將廢水中的部分氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮，實(shí)現(xiàn)短程硝化，并嚴(yán)格控制廢水中氨氮與亞硝態(tài)氮的比例，經(jīng)過反應(yīng)后的廢水通過水泵泵入?yún)捬醴磻?yīng)室，厭氧反應(yīng)室的膜組件為外置式，厭氧反應(yīng)室內(nèi)設(shè)有三相分離器，外部設(shè)有用于泄壓的安全閥，廢水中的氨氮和亞硝態(tài)氮通過反應(yīng)池中的厭氧氨氧化細(xì)菌的作用下去除，去除中生成的CH4、N2和NO2混合氣體，通過收集后由循環(huán)風(fēng)機(jī)送入CH4分離裝置進(jìn)行分離，分離后的CH4回收，混合氣體用作外置MBR膜組件曝氣，在厭氧反應(yīng)室中去除氨氮與亞硝態(tài)氮的廢水經(jīng)過外置膜組件過濾，部分未通過過濾的廢水通過水泵提升回流至厭氧反應(yīng)室底部，進(jìn)行循環(huán)，通過過濾的廢水通入鐵/硫自養(yǎng)反硝化池，進(jìn)行亞硝態(tài)氮的進(jìn)一步去除，處理后的廢水經(jīng)過排水口排出。
通常曝氣裝置設(shè)置于膜組件下方，本發(fā)明曝氣裝置的曝氣口設(shè)置于膜組件內(nèi)部，通過風(fēng)機(jī)對膜組件內(nèi)部的膜絲進(jìn)行曝氣，曝氣生成的氣體直接與膜絲接觸，且曝氣為無泡氣體形式，相比于傳統(tǒng)曝氣，能夠極大的提高反應(yīng)池中亞硝化細(xì)菌對溶解氧的利用率，空氣通過生物膜向廢水?dāng)U散，廢水中的污染物向生物膜內(nèi)部擴(kuò)散，對水中的部分氨氮進(jìn)行轉(zhuǎn)化，同時(shí)可以根據(jù)壓力傳感器示數(shù)，通過調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)對曝氣量進(jìn)行調(diào)節(jié)，避免溶解氧過高，破壞水中氨氮與亞硝態(tài)氮的比例。
進(jìn)一步地，所述外部曝氣裝置的進(jìn)氣管處設(shè)有調(diào)節(jié)閥和壓力傳感器；所述MABR反應(yīng)池內(nèi)設(shè)有溶解氧儀；所述MABR反應(yīng)池與AnMBR反應(yīng)室之間設(shè)有提升泵。
進(jìn)一步地，所述外置膜組件的排水管通過回流管路與MABR反應(yīng)池的出水管連通，回流管路上設(shè)有提升泵。
進(jìn)一步地，所述氣體分離循環(huán)裝置包括氣體循環(huán)泵和氣體分離裝置；氣體循環(huán)泵的進(jìn)口與厭氧反應(yīng)室的出氣口連通，且連通的管路上設(shè)有循環(huán)風(fēng)機(jī)；氣體循環(huán)泵的出口與氣體分離裝置進(jìn)口連通；氣體分離裝置的出口與外置膜組件的曝氣口連通。
進(jìn)一步地，步驟(1)中，所述初始廢水為氨氮廢水，總氮濃度＜1000mg/L，氨氮濃度＜900mg/L，COD濃度＜2000mg/L，COD/TN為1～2:1的低碳氮比廢水進(jìn)行處理。
進(jìn)一步地，步驟(1)中，所述MABR反應(yīng)池中的膜曝氣生物膜組件為聚偏氟乙烯(PVDF)中空纖維膜，孔徑0.02～0.2μm，曝氣壓力為10～20kPa，DO控制在0.8～1.5mg/L，具體可通過自動(dòng)控制柜和風(fēng)機(jī)控制，當(dāng)短程硝化工藝中DO>1.5mg/L時(shí)，曝氣裝置自動(dòng)停止，當(dāng)DO
（發(fā)明人：李熒;張翠翠;馬敏杰;蔡瀟彥;龔云嬌）
