專利名稱：：利用低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化膜生物反應(yīng)器處理低溫污水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種低溫城市污水的處理方法。
背景技術(shù)：
：寒冷地區(qū)秋冬季污水水溫較低，活性污泥的生長(zhǎng)繁殖受到水溫的影響。從總體上來看，低溫污水的活性污泥法處理存在的主要問題有以下幾方面一、微生物活性減弱，系統(tǒng)對(duì)有機(jī)物的去除率降低；二、污泥濃度較低，須增大污泥回流量，這會(huì)增加能耗及運(yùn)行費(fèi)用；三、活性污泥沉降性能降低，易發(fā)生污泥膨脹，造成出水水質(zhì)惡化；四、脫氮除磷能力較低。膜生物反應(yīng)器在處理低溫城市污水方面有一定的優(yōu)勢(shì)。由于膜的截流作用，反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度高，污泥齡較長(zhǎng)，低溫對(duì)污泥沉降性能的影響小，有機(jī)物的去除效果穩(wěn)定。但低溫時(shí)膜生物反應(yīng)器中的膜污染加劇，微生物活性低、脫氮效果差仍是面臨的問題。如公開號(hào)為CN10112572公開日為2008年2月20日、名稱為"一種低溫污水處理方法"所述的發(fā)明專利申請(qǐng)。城市污水處理廠出水引入稀釋能力較小的河流作為城鎮(zhèn)景觀用水和一般回用水等用途時(shí)，執(zhí)行一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的A標(biāo)準(zhǔn)，即C0D〈50mg/L、BOD5〈10mg/L、SS〈10mg/L、TN〈15mg/L、NH4-N〈5mg/L(水溫低于12。C時(shí)8mg/L)、TP<0.5mg/L。我國(guó)東北地區(qū)冬季氣候嚴(yán)寒，冬季平均污水溫度一般低于10°C，最低可達(dá)5°C。現(xiàn)行A/0、CASS等工藝在低溫條件下處理效果不佳，在實(shí)際工程中采用增加污泥回流量、延長(zhǎng)水力停留時(shí)間等方法來提高出水水質(zhì)。這些措施無疑會(huì)使污水廠的工程投資和運(yùn)行費(fèi)用大大提高，違背了"節(jié)能減排"的環(huán)保政策。而且，即使采取上述措施，氨氮和總氮也很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)具有更好脫氮效果的工藝勢(shì)在必行。目前我國(guó)將超聲波應(yīng)用于污水生物處理的技術(shù)采用的方法多是高強(qiáng)度超聲波用于污泥減量。強(qiáng)化污水處理效果分為兩類，一類是對(duì)于工業(yè)廢水，利用超聲波預(yù)處理，將難降解的高分子有機(jī)物分解后進(jìn)入生物處理裝置。另一類用于城市污水，采用常規(guī)活性污泥法或SBR工藝，外置式超聲波輻射裝置。方法是將污泥從反應(yīng)裝置內(nèi)用泵等取出進(jìn)行超聲處理，將輻射處理后的污泥再返回到污水生物處理設(shè)施中；或?qū)⒃O(shè)有超聲波發(fā)生器的反應(yīng)罐連接在二次沉淀池的活性污泥回流管線上，利用高強(qiáng)度超聲波產(chǎn)生的污泥結(jié)構(gòu)破壞釋放溶解性碳源、氮等，或局部熱點(diǎn)產(chǎn)生溶解和滅活作用，達(dá)到污泥破碎減量的目的和強(qiáng)化污泥活性，消耗超聲波能量較高。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的低溫污水處理方法存在工藝復(fù)雜、處理成本高、能耗大、氨氮和總氮很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)和脫氮效果較差的問題，進(jìn)而提供了一種利用低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化膜生物反應(yīng)器處理低溫污水的方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:本發(fā)明所述方法是按照以下步驟實(shí)現(xiàn)的步驟一、經(jīng)由超細(xì)格柵流出的低溫污水流入膜生物反應(yīng)器的厭氧池和好氧池；步驟二、經(jīng)步驟一處理后的低溫污水流入膜生物反應(yīng)器的膜池，在膜池內(nèi)吊裝膜孔徑為0.10.2微米的膜組件，膜的裝填密度為1.52.0m2膜面積/m3處理水量，膜池內(nèi)污泥濃度8000-15000mg/L，膜池的底部設(shè)有曝氣裝置對(duì)膜池內(nèi)的低溫污水進(jìn)行充氧曝氣，步驟三、利用低強(qiáng)度超聲波對(duì)膜池內(nèi)的低溫污水進(jìn)行輻照1520min，所述低強(qiáng)度超聲波的作用參數(shù)為頻率20-28kHz、功率密度0.13-0.27W/L;低強(qiáng)度超聲波發(fā)生裝置上的超聲波換能器設(shè)置在膜片組兩側(cè)的框架上；步驟四、凈化后的污水通過膜組件被負(fù)壓抽吸出去并通過智能控制出水系統(tǒng)出水，濃縮后的污泥回流到厭氧池內(nèi)。本發(fā)明具有以下有益效果-本發(fā)明具有流程簡(jiǎn)單、效果穩(wěn)定、低耗高效和脫氮效果好的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明方法將生物工藝、物理工藝聯(lián)合起來可以充分發(fā)揮低強(qiáng)度超聲波和膜生物反應(yīng)器各自的優(yōu)勢(shì)。其中一體式膜生物反應(yīng)器作為低溫污水處理的主體，去除有機(jī)污染物及氮、磷。由于膜生物反應(yīng)器可以持有很高的污泥量，也不需要考慮污泥的沉降性能對(duì)固液分離的影響；污泥齡長(zhǎng)，適于低溫時(shí)硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化；占地面積小，且耐沖擊負(fù)荷。在膜生物反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置超聲波換能器有以下作用使超聲波換能器發(fā)出低強(qiáng)度超聲波，低強(qiáng)度超聲波產(chǎn)生的空化作用可使微生物細(xì)胞膜通透性能改變，增強(qiáng)細(xì)胞內(nèi)酶的合成、分泌，加速細(xì)胞新陳代謝，提高微生物活性。產(chǎn)生振動(dòng)促進(jìn)水、泥和氣體三相混合和生物傳質(zhì)。在超聲場(chǎng)中，絲狀菌體積大、菌絲脆弱、吸收能量多，將首先被剪斷，消除污泥膨脹，減輕污泥粘性，減輕低溫時(shí)的膜污染。從根本上提高低溫時(shí)膜生物反應(yīng)器降解有機(jī)物及脫氮效率。圖1為本發(fā)明所述膜生物反應(yīng)器的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是超聲波換能器與膜組件的位置關(guān)系示意圖。具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式一如圖12所示，本實(shí)施方式所述的利用低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化膜生物反應(yīng)器處理低溫污水的方法是按照以下步驟實(shí)現(xiàn)的步驟一、經(jīng)由超細(xì)格柵流出的低溫污水流入膜生物反應(yīng)器的厭氧池1和好氧池2;步驟二、經(jīng)步驟一處理后的低溫污水流入膜生物反應(yīng)器的膜池3，在膜池3內(nèi)吊裝膜孔徑為0.10.2微米的(浸沒式)膜組件4，膜的裝填密度為1.52.01112膜面積/m3處理水量，膜池內(nèi)污泥濃度8000-15000mg/L，膜池3的底部設(shè)有曝氣裝置6對(duì)膜池3內(nèi)的低溫污水進(jìn)行充氧曝氣，步驟三、利用低強(qiáng)度超聲波對(duì)膜池3內(nèi)的低溫污水進(jìn)行輻照1520min，所述低強(qiáng)度超聲波的作用參數(shù)為頻率20-28kHz、功率密度0.13-0.27W/L;低強(qiáng)度超聲波發(fā)生裝置上的超聲波換能器5設(shè)置在膜片組4-1兩側(cè)的框架4-2上；步驟四、凈化后的污水通過膜組件被負(fù)壓抽吸出去并通過智能控制出水系統(tǒng)7出水，濃縮后的污泥回流到厭氧池1內(nèi)。低強(qiáng)度超聲波發(fā)生裝置的啟動(dòng)時(shí)間為冬季低溫時(shí)期(水溫低于12"C時(shí))，春秋季氣候突變時(shí)期和抗擊水量水質(zhì)變化的沖擊負(fù)荷超過20%時(shí)。本實(shí)施方式所述的膜生物反應(yīng)器包括厭氧池l、好氧池2、膜池3、膜組件4、低強(qiáng)度超聲波發(fā)生裝置、曝氣裝置6、智能控制出水系統(tǒng)7，膜組件4由膜片組4-1和框架4-2組成，膜片組4-l固裝在框架4-2內(nèi)；氧池l、好氧池2和膜池3依次設(shè)置并連通，厭氧池1內(nèi)設(shè)有水下推流裝置，好氧池2和膜池3內(nèi)設(shè)有曝氣裝置6，膜池3內(nèi)吊裝有膜組件4，低強(qiáng)度超聲波發(fā)生裝置上的超聲波換能器5設(shè)置在膜片組4-1兩側(cè)的框架4-2上，智能控制出水系統(tǒng)7設(shè)置在膜池3上。膜組件4:膜池3為低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化的膜生物反應(yīng)池。膜片組4-1為聚偏氟乙烯(PVDF)或聚乙烯(PE)中空纖維微濾膜，膜孔徑0.10.2微米，膜的裝填密度為1.52.01112膜面積/1113處理水量。曝氣裝置6:在膜池的底部安裝大孔或中孔的曝氣裝置，產(chǎn)生紊動(dòng)來沖刷中空纖維的表面，使顆粒脫落膜的表面，降低化學(xué)清洗膜塊的頻率。溶解氧的濃度控制在0.51.5mg/L之間，完成同步硝化反硝化，強(qiáng)化脫氮效果。低強(qiáng)度超聲波發(fā)生裝置超聲波選用低頻低功率。低強(qiáng)度超聲波作用參數(shù)選擇為頻率20-28kHz、功率密度0.13-0.27W/L(L為膜池3的容積)、輻照時(shí)間15-20min。根據(jù)污水水力停留時(shí)間不同，輻照時(shí)間間隔8或12h。根據(jù)原污水的成分，主要考慮強(qiáng)化脫氮效果時(shí)，功率密度取低值0.13-0.20W/L，在考慮強(qiáng)化有機(jī)物去除效果時(shí)，取較高值0.20-0.27W/L。超聲波發(fā)生器主機(jī)外置，超聲波換能器置于池中的膜組件支架與膜片平行的側(cè)面，固定在橫桿上，超聲波晶片平行于膜片，通過導(dǎo)線與發(fā)生器連接。單個(gè)換能器功率可選用35W、50W或60W。換能器選用喇叭型復(fù)合振子結(jié)構(gòu)，晶片與外殼需耐腐蝕。以出水量10t/d(噸/天)的膜組件為例，需安裝50W的換能器4個(gè)，每側(cè)兩個(gè)；30t/d的膜組件則需60W的換能器10個(gè)，在兩個(gè)側(cè)面分別均勻布置5個(gè)。換能器距外框距離應(yīng)不小于0.15米，如圖2所示。具體實(shí)施方式二本實(shí)施方式所述厭氧池l、好氧池2、膜池3的體積比為1:5:2。如此設(shè)置，同步去除有機(jī)物、氮和磷的效果最佳。其它步驟與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式三如圖12所示，本實(shí)施方式在步驟三中輻照時(shí)間間隔8或12h。其它步驟與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式四采用本發(fā)明方法處理城污水的工藝流程為進(jìn)水一泵站一細(xì)格柵一沉砂池一0.5mm超細(xì)格柵(柵間距為0.5mm)—生物反應(yīng)池一出水。經(jīng)由0.5mm超細(xì)格柵流出的低溫污水流入膜生物反應(yīng)器進(jìn)入?yún)捬醭?內(nèi)并與膜池流出的污泥混合，厭氧池1內(nèi)污水中的有機(jī)物在厭氧條件下部分分解為VFA(揮發(fā)性脂肪酸)，有機(jī)氮氨化，同時(shí)活性污泥中聚磷菌厭氧釋磷，根據(jù)原水含磷量，厭氧池1中少部分混合液被抽出送往化學(xué)除磷系統(tǒng)。混合液然后流入好氧池2，完成有機(jī)物降解和氨氮硝化，最后進(jìn)入膜池，完成同步硝化反硝化達(dá)到生物脫氮的目標(biāo)。通過智能控制出水系統(tǒng)，凈化后污水通過膜組件被負(fù)壓抽吸出去，濃縮后的污泥回流到厭氧池。以如表1的生活污水為處理對(duì)象，在7t時(shí)，此超聲波參數(shù)作用下，COD生物去除率提高百分比為22%左右，超聲波輻照結(jié)束3h之后TN(總氮)生物去除率提高百分比約為23%,而且此時(shí)加載超聲波能量消耗也較小，實(shí)現(xiàn)了該工藝的經(jīng)濟(jì)性。在超聲波輔助作用下，連續(xù)運(yùn)行的膜生物反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)了在HRT(水力停留時(shí)間)為3.3h時(shí)對(duì)低溫城市污水的達(dá)標(biāo)處理。設(shè)置超聲波后可使C0D生物去除率提高10%15%，總?cè)コ侍岣?%13%;TN生物去除率提高14%20%左右，總?cè)コ侍岣?3%16%。在超聲波強(qiáng)化作用下，膜生物反應(yīng)裝置的COD、NH3-N出水濃度分別降低至1020mg/L、5.87.9mg/L。低強(qiáng)度超聲波輻照對(duì)減輕低溫膜污染有一定的作用，可使膜清洗周期延長(zhǎng)2天，從17天延長(zhǎng)至19天。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求1、一種利用低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化膜生物反應(yīng)器處理低溫污水的方法，其特征在于所述方法是按照以下步驟實(shí)現(xiàn)的步驟一、經(jīng)由超細(xì)格柵流出的低溫污水流入膜生物反應(yīng)器的厭氧池(1)和好氧池(2)；步驟二、經(jīng)步驟一處理后的低溫污水流入膜生物反應(yīng)器的膜池(3)，在膜池(3)內(nèi)吊裝膜孔徑為0.1～0.2微米的膜組件(4)，膜的裝填密度為1.5～2.0m2膜面積/m3處理水量，膜池內(nèi)污泥濃度8000-15000mg/L，膜池(3)的底部設(shè)有曝氣裝置(6)對(duì)膜池(3)內(nèi)的低溫污水進(jìn)行充氧曝氣，步驟三、利用低強(qiáng)度超聲波對(duì)膜池(3)內(nèi)的低溫污水進(jìn)行輻照15～20min，所述低強(qiáng)度超聲波的作用參數(shù)為頻率20-28kHz、功率密度0.13-0.27W/L；低強(qiáng)度超聲波發(fā)生裝置上的超聲波換能器(5)設(shè)置在膜片組(4-1)兩側(cè)的框架(4-2)上；步驟四、凈化后的污水通過膜組件被負(fù)壓抽吸出去并通過智能控制出水系統(tǒng)(7)出水，濃縮后的污泥回流到厭氧池(1)內(nèi)。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化膜生物反應(yīng)器處理低溫污水的方法，其特征在于所述厭氧池(1)、好氧池(2)、膜池(3)的體積比為1:5:2。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化膜生物反應(yīng)器處理低溫污水的方法，其特征在于在步驟三中輻照時(shí)間間隔8或12h。全文摘要利用低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化膜生物反應(yīng)器處理低溫污水的方法，它涉及一種低溫城市污水的處理方法。本發(fā)明有效解決了現(xiàn)有的低溫污水處理方法存在工藝復(fù)雜、處理成本高、能耗大和脫氮效果較差的問題。本發(fā)明方法為在膜池(3)內(nèi)吊裝膜組件(4)，膜池(3)的底部設(shè)有曝氣裝置(6)對(duì)膜池(3)內(nèi)的低溫污水進(jìn)行充氧曝氣，利用低強(qiáng)度超聲波對(duì)膜池(3)內(nèi)的低溫污水進(jìn)行輻照；低強(qiáng)度超聲波發(fā)生裝置上的超聲波換能器(5)設(shè)置在膜片組(4-1)兩側(cè)的框架(4-2)上；凈化后的污水通過膜組件被負(fù)壓抽吸出去并通過智能控制出水系統(tǒng)(7)出水，濃縮后的污泥回流到厭氧池(1)內(nèi)。本發(fā)明具有流程簡(jiǎn)單、效果穩(wěn)定、低耗高效和脫氮效果好的優(yōu)點(diǎn)。文檔編號(hào)C02F9/14GK101376553SQ200810137219公開日2009年3月4日申請(qǐng)日期2008年9月27日優(yōu)先權(quán)日2008年9月27日發(fā)明者嬌劉,杜彥武,王秀蘅申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)