一種強(qiáng)化生物除磷的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種污水生物處理的出水總磷削減控制技術(shù)中適用的方法及裝置，具體地，涉及一種強(qiáng)化生物除磷的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]含氮、磷較多的污水排放到湖泊或海灣等相對(duì)封閉的水體，會(huì)產(chǎn)生富營(yíng)養(yǎng)化導(dǎo)致水體水質(zhì)惡化或湖泊退化。因此，污水必須采用適當(dāng)?shù)奶幚砉に囈赃M(jìn)行脫氮除磷才能排放?，F(xiàn)行廣泛應(yīng)用的生物脫氮除磷工藝主要有AAO (厭氧-缺氧-好氧)、SBR (序列間歇式活性污泥法，Sequeneing Batch Reactor Aetivated Sludge Porecss)等工藝。這些工藝主要是依靠聚磷菌對(duì)磷的過量吸收而達(dá)到除磷的目的。首先，在厭氧條件下聚磷微生物利用分解胞內(nèi)聚磷(同時(shí)釋放磷)產(chǎn)生的能量吸收廢水中的有機(jī)物(主要是短鏈脂肪酸)并在胞內(nèi)合成聚羥基丁酸；在隨后的好氧條件下聚磷菌利用分解胞內(nèi)聚羥基丁酸產(chǎn)生的能量吸收磷。在運(yùn)行穩(wěn)定的生物除磷系統(tǒng)中，微生物的好氧吸磷量將超過厭氧釋磷量，通過排泥可達(dá)到除去污水中磷的目的。
[0003]但由于污水排放標(biāo)準(zhǔn)的日益提高，這些工藝也遭受到了嚴(yán)俊的挑戰(zhàn)。主要存在以下幾點(diǎn)問題:(1)聚磷菌和反硝化菌對(duì)碳源的競(jìng)爭(zhēng)問題，在脫氮除磷系統(tǒng)中，碳源主要消耗于釋磷、反硝化和異養(yǎng)菌正常代謝等方面。其中釋磷和反硝化的反應(yīng)速率與進(jìn)水碳源中的易降解部分，尤其是揮發(fā)性有機(jī)脂肪酸(VFA)的數(shù)量關(guān)系很大。我國(guó)市政污水中易降解的有機(jī)碳源相對(duì)較低，南方城市更為明顯，常規(guī)的AAO工藝中，聚磷菌優(yōu)先利用進(jìn)水中的碳源，使得在后續(xù)缺氧反硝化過程中碳源不足從而影響脫氮效果；而對(duì)于一些改進(jìn)工藝在優(yōu)先滿足反硝化所需碳源時(shí)系統(tǒng)對(duì)磷的去除效果不佳。因此在常規(guī)工藝中存在釋磷和反硝化因碳源不足而引發(fā)的競(jìng)爭(zhēng)問題。(2)回流污泥中硝酸鹽對(duì)厭氧釋磷的影響，在常規(guī)工藝中，污泥一般從好氧曝氣后的二沉池回流至厭氧段，由于這部分污泥中含有一定量的硝酸鹽，回流到厭氧區(qū)后利用進(jìn)水中的VFA (volatile fatty acid，揮發(fā)性脂肪酸)進(jìn)行反硝化，從而使厭氧釋磷所需碳源不足，影響了系統(tǒng)充分釋磷；如果在厭氧段釋磷不充分，則在好氧段吸磷不完全，使系統(tǒng)的除磷效率降低。(3)自養(yǎng)菌和異養(yǎng)菌混合生長(zhǎng)的泥齡矛盾，由于聚磷菌屬于異養(yǎng)型微生物，繁殖速度快、生長(zhǎng)世代周期比較短；而硝化菌屬于自養(yǎng)型微生物，生長(zhǎng)世代周期比較長(zhǎng)；在常規(guī)的單級(jí)脫氮除磷工藝中，由于兩類菌種混合培養(yǎng)，為了同時(shí)獲得較好的釋磷和硝化效果，勢(shì)必會(huì)造成系統(tǒng)運(yùn)行上的泥齡矛盾。
[0004]近年來，膜-生物反應(yīng)器(MBR，Membrane B1-Reactor)由于其出水水質(zhì)好、運(yùn)行穩(wěn)定、流程短、占地省、管理方便、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，在水污染控制及中水回用方面具有廣闊的應(yīng)用前景。通過MBR與傳統(tǒng)Α/Α/0等工藝的結(jié)合一定程度上可以提高系統(tǒng)的脫氮除磷效果，但是組合系統(tǒng)中碳源和硝酸鹽影響釋磷的問題依然存在，同時(shí)MBR—般采用較高的污泥齡，通過排泥實(shí)現(xiàn)除磷的效果不佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種用于污水生物處理的總磷削減技術(shù)中膜-生物反應(yīng)器除磷及常規(guī)生物脫氮除磷工藝的方法及裝置，針對(duì)現(xiàn)有除磷工藝總氮總磷難以同時(shí)達(dá)標(biāo)以及產(chǎn)生較多剩余污泥的問題，能夠強(qiáng)化脫氮除磷，具有出水水質(zhì)穩(wěn)定、操作方便、運(yùn)行費(fèi)用低、產(chǎn)生剩余污泥少、便于工程化推廣應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種強(qiáng)化生物除磷裝置，其中，該裝置包含除磷膜組件、出水泵、曝氣裝置、空壓機(jī)、真空表，以及氣體流量計(jì)；所述的除磷膜組件豎直設(shè)置在反應(yīng)器中，所述的除磷膜組件的側(cè)表面設(shè)有除磷膜；所述的除磷膜組件的頂部通過管道與出水泵連接，連接出水泵與除磷膜組件的管道上設(shè)有真空表；所述的曝氣裝置設(shè)置在除磷膜組件的下方；所述的空壓機(jī)與曝氣裝置連接，該空壓機(jī)與曝氣裝置相連的管道上設(shè)有氣體流量計(jì)。
[0007]本發(fā)明還提供了一種使用上述的強(qiáng)化生物除磷裝置的強(qiáng)化生物除磷方法，其中，所述的方法為:在反應(yīng)器中，通過控制出水泵的流量，使用除磷膜組件迅速富集以凝膠層為主的膜污染物；即，將出水泵的流量控制為能使所述以凝膠層為主的膜污染物在除磷膜表面富集的大??；同時(shí)空壓機(jī)對(duì)曝氣裝置的供氣能夠通過氣體流量計(jì)調(diào)節(jié)，用曝氣裝置產(chǎn)生的氣體對(duì)除磷膜組件進(jìn)行沖刷，使除磷膜組件表面不產(chǎn)生泥餅。當(dāng)真空表壓力超過一定值時(shí)，對(duì)除磷膜組件進(jìn)行物理清洗，富集的膜污染物會(huì)隨著物理清洗而排出體外。由于膜污染物有較高的磷含量，這種物理清洗可以通過對(duì)膜污染物的排出而使反應(yīng)器中總磷含量減少。
[0008]上述的強(qiáng)化生物除磷方法，其中，所述的真空表的壓力超過30_40kPa時(shí)，對(duì)除磷膜組件進(jìn)行物理清洗。
[0009]上述的強(qiáng)化生物除磷方法，其中，所述的除磷膜組件，其運(yùn)行通量為其臨界通量的80。/『120%。從而使凝膠層膜污染物快速富集而泥餅層不至于附著，臨界通量采用梯式遞增法測(cè)定。
[0010]上述的強(qiáng)化生物除磷方法，其中，所述的除磷膜組件，其除磷膜采用表面機(jī)械強(qiáng)度高，耐物理清洗，且凝膠層膜污染物易附著的材質(zhì)。膜孔徑為0.01-0.2 μ m，膜厚度大于或等于 0.15mm。
[0011]上述的強(qiáng)化生物除磷方法，其中，所述的除磷膜為無機(jī)膜或聚丙烯腈有機(jī)膜。
[0012]上述的強(qiáng)化生物除磷方法，其中，所述的除磷膜組件能夠使水透過，并使凝膠層為主的膜污染物在其表面迅速富集。
[0013]上述的強(qiáng)化生物除磷方法，其中，所述的裝置能夠通過氣體流量計(jì)調(diào)節(jié)空壓機(jī)對(duì)曝氣裝置的供氣而對(duì)除磷膜組件的表面進(jìn)行氣體沖刷。
[0014]上述的強(qiáng)化生物除磷方法，其中，所述的反應(yīng)器包含好氧池，在該好氧池中能夠設(shè)置若干所述的強(qiáng)化生物除磷裝置。
[0015]上述的強(qiáng)化生物除磷方法，其中，所述的強(qiáng)化生物除磷裝置使用強(qiáng)化除磷膜組件高通量運(yùn)行使膜污染物在強(qiáng)化除磷膜上富集，通過物理清洗將膜表面富集的膜污染物進(jìn)行去除并排出反應(yīng)體系，由于膜污染物中可儲(chǔ)存一定量的磷，這種富集-清洗過程可以使體系中磷的去除效率得到強(qiáng)化，在延長(zhǎng)泥齡的情況下達(dá)到同步脫氮除磷。
[0016]本發(fā)明提供的強(qiáng)化生物除磷的方法及裝置具有以下優(yōu)點(diǎn):
(I)克服了泥齡對(duì)總氮總磷同時(shí)達(dá)標(biāo)的矛盾，可以在長(zhǎng)泥齡條件下出水總磷達(dá)標(biāo)。除磷過程無需加藥，從而降低了處理成本，同時(shí)消除了加藥對(duì)生物處理作用產(chǎn)生不利影響。
[0017](2)克服了碳源和硝酸鹽對(duì)總磷去除效率的影響，對(duì)于低碳源污水處理可以少投加或無需外加碳源。
[0018](3)減少了排泥，可以與膜-生物反應(yīng)器相結(jié)合，充分發(fā)揮剩余污泥少的特點(diǎn)。
[0019](4)去除膜污染物的主要目的是為了去除其中含有的磷，因此只需采用物理清洗方式去除表面的凝膠層使其排出體外，簡(jiǎn)單快捷，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
[0020](5)可適用于A/Ο (厭氧-好氧)，AAO等各種形式，也可以與其他工藝相結(jié)合使水質(zhì)達(dá)標(biāo)。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的強(qiáng)化生物除磷裝置在常規(guī)生物脫氮除磷中應(yīng)用的工藝流程圖，以AAO工藝為例。
[0022]圖2為本發(fā)明的強(qiáng)化生物除磷裝置在AAO-MBR中應(yīng)用的示意圖。
[0023]圖3為本發(fā)明的強(qiáng)化生物除磷裝置的工作原理圖。
[0024]圖4為使用本發(fā)明的強(qiáng)化生物除磷方法的AAO-MBR處理出水總磷強(qiáng)化效果對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步地說明。
[0026]本發(fā)明提供的強(qiáng)化生物除磷裝置，包含除磷膜組件2、出水泵3、曝氣裝置4、空壓機(jī)5、真空表6，以及氣體流量計(jì)7。
[0027]除磷膜組件2豎直設(shè)置在反應(yīng)器I中，反應(yīng)器I優(yōu)選A/0或AAO工藝中的好氧池，在該好氧池中可以設(shè)置若干該裝置。參見圖1和圖2所示。其中，AAO-MBR包含厭氧區(qū)8、第一缺氧區(qū)9、第二缺氧區(qū)10、好氧區(qū)11，第二缺氧區(qū)10和厭氧區(qū)8之間的管道上設(shè)有第一回流泵12，好氧區(qū)11和第一缺氧區(qū)9之間的管道上設(shè)有第二回流泵13。厭氧區(qū)8、第一缺氧區(qū)9、第二缺氧區(qū)10中分別設(shè)有攪拌裝置14。
[0028]除磷膜組件2的側(cè)表面設(shè)有除磷膜。除磷膜優(yōu)選無機(jī)膜或聚丙烯腈有機(jī)膜。膜材質(zhì)要求表面機(jī)械強(qiáng)度高，耐物理清洗，且凝膠層膜污染物易附著。其膜孔徑為0.01-0.2 μπι，膜厚度不小于0.15_。
[0029]除磷膜組件2能夠使水透過，并使凝膠層為主的膜污染物在其表面迅速富集。除磷膜組件2的運(yùn)行通量為其臨界通量的80°/『120%。從而使凝膠層膜污染物快速富集而泥餅層不至于附著，臨界通量采用梯式遞增法測(cè)定。
[0030]除磷膜組件2的頂部通過管道與出水泵3連接，連接出水泵3與除磷