无泡曝气生物反应器同步硝化反硝化的污水处理装置及处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供无泡曝气生物反应器同步硝化反硝化的污水处理装置，该处理装置包括有原水水箱、进水泵、调节阀、流量计、无泡曝气膜生物反应器、气体流量计Ⅰ、压力表空压机、疏水性中空纤维膜组件、循环泵。同时提供利用无泡曝气生物反应器同步硝化反硝化的污水处理装置的处理方法。有益效果是该方法使工艺硝化和反硝化过程在两个不同的反应器内进行或者在同一反应器内顺次进行,同时降低能耗和物耗。在曝气压力为0.04MPa时，获得了74.67％的TN去除率，在曝气压力仅为0.06MPa时，COD去除率可达到93％，并且在C/N比值接近于6的情况下，硝化效率达到99.24％，反硝化效率为83.75％，TN去除率达到85.42％，除此之外COD去除率始终维持在80％以上。

Sewage treatment device and treatment method of simultaneous nitrification and denitrification in bubble free aeration bioreactor

The invention provides a sewage treatment device of bubble free aeration bioreactor simultaneous nitrification and denitrification, the processing device comprises a raw water tank, water pump, valve, flowmeter, membrane aeration bioreactor, gas flow meter, pressure meter of air compressor, hydrophobic hollow fiber membrane module, circulating pump. A method for treating simultaneous nitrification and denitrification in a bubble free aeration bioreactor is provided. The beneficial effect is that the process of nitrification and denitrification is carried out in two different reactors or sequentially in the same reactor, while the energy consumption and material consumption are reduced simultaneously. In the aeration pressure is 0.04MPa, the removal rate of TN was 74.67%, the aeration pressure is only 0.06MPa, COD removal rate can reach 93%, and the C/N ratio close to 6, nitrification efficiency reached 99.24%, the denitrification efficiency is 83.75%, the removal rate of TN reached 85.42%, in addition to the removal rate of COD maintained above 80%.

【技术实现步骤摘要】
无泡曝气生物反应器同步硝化反硝化的污水处理装置及处理方法
本专利技术涉及污水生物处理
，尤其涉及一种无泡曝气生物反应器同步硝化反硝化的污水处理装置及处理方法。
技术介绍
疏水性微孔膜无泡曝气膜生物反应器是膜生物反应器的一种类型，该反应器是一种通过向疏水性微孔中空纤维膜腔体内充氧，氧气和污染物在附着其上的生物膜内呈现异向传质，通过生物膜、主体料液中微生物的新陈代谢消耗溶解氧并使污水中的污染物得到降解的一种污水处理技术。疏水性微孔膜无泡曝气膜生物反应器去除污染物的过程可分为以下四步：首先，水体中的污染物与水流中的厌氧菌反应，使得一部分磷酸盐被吸收、含氮有机物降解为氨氮；第二，降解后的污染物随水流与生物膜碰撞接触，在浓度差驱动下，向生物膜界面扩散，同时氧气由疏水性微孔膜腔内向外部扩散；第三，生物膜内的好氧菌或兼氧菌通过新陈代谢将污染物进一步降解为硝酸盐NO3-、亚硝酸盐NO2-等；第四，二次降解后的污染物随水流再次进入厌氧区，转化后的硝酸盐、亚硝酸盐被还原成N2，达到除氮效果。该反应器缺氧与厌氧环境的共存使得反硝化聚磷菌得以富集，使反应器在脱氮的同时具有除磷功能。疏水性微孔膜无泡曝气避免了传统生物处理曝气时污水中易挥发性及有毒有害的恶臭物质(如烃及芳香烃类、硫化物、含氮化合物及含氧有机物)随气泡进入大气而对环境造成污染，同时不会由于表面活性剂的存在而产生泡沫。通过微孔供氧，传氧效率得到极大的提高，几乎能达到100％，运行费用也随之降低。同时，气液两相以疏水性微孔膜作为分界，曝气系统的控制可以更加灵活方便。生物脱氮是从废水中去除氮素污染的较为经济有效的方法之一,一般包括硝化过程和反硝化过程。硝化过程是由硝化菌将氨氮转化为NO2-和NO3-。反硝化过程是在无氧或低氧条件下,NO2-和NO3-被微生物还原转化为N2,反应过程中需要有机碳作为碳源和能源。传统脱氮工艺与新型脱氮工艺,负责脱氮的微生物均主要为硝化菌和反硝化菌。在实际应用中,因两种菌体生长环境的差异,一般是将硝化过程和反硝化过程分步序列进行,如传统的A/O,A2/O工艺,存在工艺冗长,污水处理构筑物占地面积大,投资和运行费用高等诸多弊端。
技术实现思路
针对现有技术中的不足，本专利技术的目的是提供一种无泡曝气生物反应器同步硝化反硝化的污水处理装置，实现利用疏水性微孔膜无泡曝气膜生物反应器同步硝化反硝化对污水的脱氮处理。该装置强化生物脱氮技术，提高系统稳定性；为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是提供无泡曝气生物反应器同步硝化反硝化的污水处理装置，其中：该处理装置包括有原水水箱、进水泵、调节阀、流量计，无泡曝气膜生物反应器、气体流量计Ⅰ、压力表空压机、疏水性中空纤维膜组件、循环泵；所述原水水箱通过进水泵、调节阀、流量计与无泡曝气膜生物反应器相连接，污水经过无泡曝气膜生物反应器处理之后由出水口以溢流方式流出，反应器采用推流运行方式；设在无泡曝气膜生物反应器内的中空纤维膜组件的一端与空压机通过气管路连接，管路上设置气体流量计Ⅰ、压力表，中空纤维膜组件的另一端通过气管路及控制阀与气体流量计Ⅱ连接，监测通过组件未利用的剩余气体流量，流量计Ⅱ的差值可视为曝气量，无泡曝气膜生物反应器一侧从下往上取样口Ⅰ、取样口Ⅱ、取样口Ⅲ，同时在这一侧上端设有出水口，无泡曝气膜生物反应器底部与接近出水口下部的反应器一侧通过水管路连通，在所述水管路上部设有循环泵形成实现同步硝化反硝化脱氮的污水处理装置，空压机和控制阀用于调节组件的曝气压力，循环泵用于疏水性微孔膜无泡曝气膜生物反应器的启动挂膜。同时提供一种利用无泡曝气生物反应器同步硝化反硝化的污水处理装置的处理方法。本专利技术的效果在于该无泡曝气生物反应器同步硝化反硝化的装置和方法克服传统工艺硝化和反硝化过程在两个不同的反应器内进行或者在同一反应器内顺次进行的不足,同时降低能耗和物耗。可以减少反硝化反应设备、节省基建费用；反硝化过程产生的碱可部分中和硝化过程产生的酸,能有效地维持反应器中pH相对稳定，减少碱液的投加。在曝气过程中空气(或纯氧)以极小的气泡甚至无泡的形式进入水体中,获得较高的氧利用率，甚至达到100％，并且曝气过程不产生肉眼可见的气泡，避免了采用传统曝气时污水中易挥发性及有毒有害物质随气泡逸出，进入大气对环境造成污染。同时，在曝气压力为0.04MPa时，获得了74.67％的TN去除率，此时硝化与反硝化过程的动力学基本达到平衡，此过程中除氮率高，不会产生一氧化氮等氮氧化物，减少了空气污染。此外，在曝气压力仅为0.06MPa时，COD去除率可达到93％，并且在C/N比值接近于6的情况下，硝化效率达到99.24％，反硝化效率为83.75％，TN去除率达到85.42％，COD去除率始终维持在80％以上，因此可用于生活污水的脱氮和除碳，装置流程简单，易于操作，能耗较低，是一种新型的污水处理装置。附图说明图1为本专利技术无泡曝气生物反应器同步硝化反硝化方法的装置结构示意图；图2为曝气压力对本专利技术无泡曝气生物反应器同步硝化反硝化方法脱氮的影响；图3为进水C/N对本专利技术无泡曝气生物反应器同步硝化反硝化氮的转换及COD去除的影响；图4为进水HRT对本专利技术无泡曝气生物反应器同步硝化反硝化氮转化的影响；图5为三种不同C/N比条件下出水中所含COD、NH4+-N、NO3-N、NO2-N、TN的含量；图6为不同水力停留时间(HRT)下出水中含氮量情况。1、原水水箱2、进水泵3、调节阀4、流量计Ⅰ5、无泡曝气膜生物反应器6、气体流量计Ⅱ7、压力表8、空压机9、疏水性中空纤维膜组件10、控制阀11、气体流量计Ⅱ12、取样口Ⅰ13、取样口Ⅱ14取样口Ⅲ15、出水口16、循环泵具体实施方式下面结合附图对本专利技术的无泡曝气生物反应器同步硝化反硝化的污水处理装置及处理方法加以说明。本专利技术的无泡曝气生物反应器同步硝化反硝化的污水处理装置如图1所示，其处理方法设计思想是该装置采用疏水性微孔膜无泡曝气，氧以分子状态扩散，几乎100％被吸收；同步硝化反硝化技术实现硝化、反硝化在同一反应器内同时完成，缩短氮的去除途径，减少有机碳源的投加、提高脱氮效率；反硝化反应产碱补充硝化反应产酸对系统pH值的影响，保持系统pH相对稳定。此外，通过微生物鉴定技术，从微生物学角度对系统的生物膜、主体料液的微生物群落结构进行分析，明确生物膜、主体料液各自的作用，可实现系统特定脱氮过程的控制。该装置的疏水性微孔中空纤维膜具有气体扩散通道和生物膜载体两个功能。压力气体通过疏水性微孔中空纤维膜内腔，以压力差作为推动力，气体由膜壁上的微孔通道扩散至中空纤维膜的外侧；中空纤维膜的外侧附着生物膜。氧气和有机物、氮、磷等营养底物分别从生物膜的两侧进入内部，生物膜内出现异向传质。在生物膜/液相界面(或称生物膜外层)，有机物浓度最大而溶解氧浓度最小；在疏水性微孔膜/生物膜界面(或称生物膜内层)，则正好相反。这种异向传质特性使硝化菌处于生物膜内层、反硝化菌生长于生物膜外层，形成好氧硝化、厌氧反硝化共处的理想场所。不同生物相的微生物生长和代谢功能得以相互协调和抑制，微生物在一个相对稳定的生物膜厚度范围内和谐地生长，生物膜内层附近的高氧低碳浓度促进硝化反应的发生，该层上的好氧层易于进行有机碳氧化反应，而在生物膜外层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无泡曝气生物反应器同步硝化反硝化的污水处理装置，其特征是：该处理装置包括有原水水箱(1)、进水泵(2)、调节阀(3)、流量计(4)、无泡曝气膜生物反应器(5)、气体流量计Ⅰ(6)、压力表(7)、空压机(8)、疏水性中空纤维膜组件(9)、循环泵(16)；所述原水水箱(1)通过进水泵(2)、调节阀(3)、流量计(4)与无泡曝气膜生物反应器(5)相连接，污水经过无泡曝气膜生物反应器(5)处理之后由出水口(15)以溢流方式流出，反应器采用推流运行方式；设在无泡曝气膜生物反应器(5)内的中空纤维膜组件(9)的一端与空压机(8)通过气管路连接，管路上设置气体流量计Ⅰ(6)、压力表(7)，中空纤维膜组件(9)的另一端通过气管路及控制阀(10)与气体流量计Ⅱ(11)连接，监测通过组件(9)未利用的气体流量，气体流量计(6)、(11)的差值可视为曝气量；在无泡曝气膜生物反应器(5)一侧从下往上设置取样口Ⅰ(12)、取样口Ⅱ(13)、取样口Ⅲ(14)，同时在这一侧上端设有出水口(15)，无泡曝气膜生物反应器(5)底部与接近出水口(15)下部的反应器(5)一侧通过水管路连通，在所述水管路上部设有循环泵(16)形成实现同步硝化反硝化脱氮的污水处理装置，空压机(8)和控制阀(10)用于调节组件(9)的曝气压力，循环泵(16)用于疏水性微孔膜无泡曝气膜生物反应器(5)的启动挂膜。...

【技术特征摘要】
1.一种无泡曝气生物反应器同步硝化反硝化的污水处理装置，其特征是：该处理装置包括有原水水箱(1)、进水泵(2)、调节阀(3)、流量计(4)、无泡曝气膜生物反应器(5)、气体流量计Ⅰ(6)、压力表(7)、空压机(8)、疏水性中空纤维膜组件(9)、循环泵(16)；所述原水水箱(1)通过进水泵(2)、调节阀(3)、流量计(4)与无泡曝气膜生物反应器(5)相连接，污水经过无泡曝气膜生物反应器(5)处理之后由出水口(15)以溢流方式流出，反应器采用推流运行方式；设在无泡曝气膜生物反应器(5)内的中空纤维膜组件(9)的一端与空压机(8)通过气管路连接，管路上设置气体流量计Ⅰ(6)、压力表(7)，中空纤维膜组件(9)的另一端通过气管路及控制阀(10)与气体流量计Ⅱ(11)连接，监测通过组件(9)未利用的气体流量，气体流量计(6)、(11)的差值可视为曝气量；在无泡曝气膜生物反应器(5)一侧从下往上设置取样口Ⅰ(12)、取样口Ⅱ(13)、取样口Ⅲ(14)，同时在这一侧上端设有出水口(15)，无泡曝气膜生物反应器(5)底部与接近出水口(15)下部的反应器(5)一侧通过水管路连通，在所述水管路上部设有循环泵(16)形成实现同步硝化反硝化脱氮的污水处理装置，空压机(8)和控制阀(10)用于调节组件(9)的曝气压力，循环泵(16)用于疏水性微孔膜无泡曝气膜生物反应器(5)的启动挂膜。2.根据权利要求1所述无泡曝气生物反应器同步硝化反硝化的污水处理装置，其特征是：所述中空纤维膜组件(9)的膜材质为聚丙烯，其膜孔径为0.01-0.03μm。3.一种利用无泡曝气生物反应器同步硝化反硝化的污水处理装置的处理方法，该方法包括以下步骤：1)打开原水箱1上的阀门，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：程方，张文丽，张燕伟，
申请(专利权)人：天津城建大学，
类型：发明
国别省市：天津,12