本发明专利技术公开了一种固相反硝化耦合膜生物反应器一体化高氨氮废水处理装置及方法。所述装置主要包括膜生物反应器和固相反硝化生物膜反应器、进水系统、搅拌系统、曝气系统、温控系统、出水系统，膜生物反应器采用微滤膜组件，固相反硝化装置内部填充聚丁二酸丁二醇酯颗粒，投加体积为60~80%。本发明专利技术所述方法包括：启动阶段为快速实现固相反硝化反应器挂膜，曝气量设定为2.8~3.2 L/min；1~10天设定水力停留时间为24 h，11~15天设定为18 h，16~20天设定为12 h；稳定阶段曝气量设定为1.8~2.2 L/min；水力停留时间为12 h。本发明专利技术解决了反硝化段碳源不足和液体碳源导致的出水有机物含量过高的难题，本装置具有占地面积小、抗冲击负荷能力强、无污泥膨胀问题、节能降耗、成本低等优点。
【技术实现步骤摘要】
一种固相反硝化耦合膜生物反应器一体化高氨氮废水处理装置及方法
本专利技术涉及固相反硝化耦合膜生物反应器一体化高氨氮废水处理装置及方法，属于废水的生物处理领域，适用于高氨氮废水的总氮和有机物的同步去除。
技术介绍
随着工农业的飞速发展，工业和农业用水量日趋增加，污水排放总量逐渐增大，导致许多地区的地下水资源都受到不同程度的污染，其中氮元素导致的水体富营养化现象逐渐引起人们的高度重视。我国GB18918—2002《城镇污水处理厂排放标准》中一级标准A规定的TN(以N计)排放限值为15mg/L，NH3-N(以N计)为5mg/L。膜生物反应器是将膜分离技术与生物处理技术有机结合的新型态废水处理系统，以膜组件取代传统生物处理技术末端二沉池，在生物反应器中保持高活性污泥浓度，提高生物处理有机负荷，从而减少污水处理设施占地面积，并通过保持低污泥负荷减少剩余污泥量。1988年，Yamamoto等人（Yamamoto,K.,Hiasa,M.,Mahmood,T.,&Matsuo,T.(1988).Directsolid-liquidseparationusinghollowfibermembraneinanactivatedsludgeaerationtank.WaterPollutionResearch&ControlBrighton,21(4-5),43-54.）首次研究了将中空纤维膜引入到活性污泥处理过程中进行膜分离，膜生物反应器开始引起科研工作者的关注和热切研究。传统的脱氮工艺是先将氨氮转化为硝酸盐，再利用反硝化进行硝酸盐的去除，最终实现完全脱氮。通常高氨氮废水中氨氮的去除所需COD量大，导致进行反硝化时废水中碳素和氮素的比例无法达到生物处理所需的碳氮比，总氮去除不完全。因此传统反硝化工艺需向反硝化体系中添加液体碳源，例如葡萄糖、甲醇、乙醇、乙酸等。液态有机物作为外加碳源，添加量的调控比较困难，尤其是在进水硝酸氮的浓度有波动的情况下，碳源的投加量存在少量或过量的风险，这不仅会增加脱氮的成本，还会导致系统运行复杂、二次污染等问题突出。而“固相反硝化”作为一种新型的生物脱氮工艺，其优势主要体现在人工合成的可生物降解聚合物既能在微生物酶的作用下释放有机物为反硝化提供碳源，又可作为活性污泥生长的载体，不仅能有效地避免传统工艺中液体碳源的投加量不易控制影响出水水质和造成浪费的风险，形成的生物膜还能提高生物抗冲击性，并且投加的固体碳源可长期被微生物利用，降低了成本。2013年，Wu等人（WuW,YangL,WangJ.DenitrificationusingPBSascarbonsourceandbiofilmsupportinapacked-bedbioreactor[J].EnvironmentalScience&PollutionResearch,2013,20(1):333-339.）研究在填充床反应器中以可生物降解的聚合物聚丁二酸丁二醇酯（PBS）作为碳源和生物膜载体从废水中去除硝酸盐，并实现了95%的硝酸盐去除效率。因此“固相反硝化”被证明是一种解决脱氮过程中后续碳源不足问题的可行途径。工艺联用能够集合各个工艺的优势，并相互弥补每项工艺的不足，形成高效节能的一体化高氨氮废水处理装置，从而实现废水处理和回用。而工艺的联用往往需要选择同时切合每种工艺的运行条件和参数，因此研究固相反硝化耦合膜生物反应器一体化高氨氮废水处理装置及方法，对于实现高氨氮废水的氮和有机物的同步去除具有重要的理论意义和应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于弥补现有技术的不足，提供一种固相反硝化耦合膜生物反应器一体化高氨氮废水处理装置及方法，用于快速实现高氨氮废水中总氮和有机物的同步去除，同时降低运行能耗和二次污染的风险。本专利技术的技术方案如下：1.一种固相反硝化耦合膜生物反应器一体化高氨氮废水处理装置及方法，所述装置包括正方体膜生物反应器和圆柱型固相反硝化生物膜反应装置、进水系统、搅拌系统、曝气系统、温控系统、出水系统和自动控制系统。2.上述1所述的固相反硝化耦合膜生物反应器一体化高氨氮废水处理装置，所述正方体膜生物反应器采用的膜组件为微滤膜组件，其孔径范围为0.1~~1μm，膜厚120~150μm；运行模式采用抽吸8min，进水2min交替运行。3.上述1所述的固相反硝化耦合膜生物反应器一体化高氨氮废水处理装置，所述圆柱型固相反硝化生物膜反应器内部由聚丁二酸丁二醇酯圆柱体颗粒填充，聚丁二酸丁二醇酯圆柱体颗粒的直径为2.5~3.5mm，高为3.5~4.5mm，密度为1.0~1.3kg/L，聚丁二酸丁二醇酯材料的拉伸强度为35~40MPa，投加体积占反应器有效容积的60~80%。4.上述1所述的固相反硝化耦合膜生物反应器一体化高氨氮废水处理装置及方法用于实现高氨氮废水中总氮和有机物的同步高效去除，所述方法包括：（1）启动阶段固相反硝化耦合膜生物反应器一体化反应装置两部分接种污泥浓度均控制在3~5g/L；膜生物反应器出水通过蠕动泵抽出并进入固相反硝化生物膜反应器，运行8min，进水2min；进水通过抽水泵和液面控制器完成，在2min进水阶段，抽水泵将废水泵入膜生物反应器至设定液面；搅拌系统的速度为250~350rpm/min；温控系统的设定温度在23~28℃；为快速实现氨氮的高效去除和固相反硝化反应器的快速挂膜，曝气采用下部曝气圆盘的曝气方式，启动阶段曝气量设定为3L/min；膜生物反应器通过调节蠕动泵流量调节水力停留时间，1~10天设定水力停留时间为24h，11~15天设定水力停留时间为18h，16~20天设定水力停留时间为12h；20天后进入正常运行阶段。（2）稳定运行阶段膜生物反应器出水通过蠕动泵抽出同时泵入固相反硝化反应器，运行8min，进水2min；进水通过抽水泵和液面控制器完成，抽水泵将废水泵入膜生物反应器至设定液面；搅拌系统的速度为250~350rpm/min；温控系统的设定温度在23~28℃；曝气采用下部曝气圆盘的曝气方式，在稳定阶段将曝气量由2.8~3.2L/min改为1.8~2.2L/min；水力停留时间固定为12h。稳定运行期间反应器运行良好，出水氨氮和硝酸盐浓度均低于1mg/L，亚硝酸盐基本检测不到，COD浓度低于10mg/L，氨氮和总氮去除率分别达到99%和98%，反应装置具有优良的脱氮和有机物去除能力。本专利技术的有益成果本专利技术所提供的提供一种固相反硝化耦合膜生物反应器一体化高氨氮废水处理装置及方法同现有生物反硝化工艺相比，具有下列优势：（1）减少占地面积本专利技术膜生物反应器利用膜组件取代传统污水处理二沉池，且出水直接通过固相反硝化生物膜反应器进行反硝化脱氮处理，可大幅减少占地面积；（2）处理效率高本专利技术结合两种反应器的优势，利用膜的高效截留作用，使微生物完全截留在生物反应器内，利于硝化细菌繁殖生长，系统硝化效率提高，出水经固相反硝化生物膜反应器深度处理，实现总氮和有机物的一体化去除；（3）碳源量易控制本专利技术固相反硝化反应器利用可生物降解的聚丁二酸丁二醇酯材料作为固体碳源，其在微生物酶的作用下才能分解，实现了微生物自身调节碳源量的释放，解决了传统反硝化过程中投加葡萄糖、乙酸钠等液体碳源数量不易本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种固相反硝化耦合膜生物反应器一体化高氨氮废水处理装置及方法，其特征在于该装置包括正方体膜生物反应器和圆柱型固相反硝化生物膜反应器、进水系统、搅拌系统、曝气系统、温控系统、出水系统和自动控制系统。
【技术特征摘要】
1.一种固相反硝化耦合膜生物反应器一体化高氨氮废水处理装置及方法，其特征在于该装置包括正方体膜生物反应器和圆柱型固相反硝化生物膜反应器、进水系统、搅拌系统、曝气系统、温控系统、出水系统和自动控制系统。2.根据权利要求1所述的固相反硝化耦合膜生物反应器一体化高氨氮废水处理装置，其特征在于，所述正方体膜生物反应器采用的膜组件为微滤膜组件，其孔径范围为0.1~1μm，膜厚120~150μm；运行模式采用抽吸8min，进水2min交替运行。3.根据权利要求1所述的固相反硝化耦合膜生物反应器一体化高氨氮废水处理装置，其特征在于，所述圆柱型固相反硝化生物膜反应器内部由聚丁二酸丁二醇酯圆柱体颗粒填充，聚丁二酸丁二醇酯圆柱体颗粒的直径为2.5~3.5mm，高为3.5~4.5mm，密度为1.0~1.3kg/L，聚丁二酸丁二醇酯材料的拉伸强度为35~40MPa，投加体积占反应器有效容积的60~80%。4.根据权利要求1所述的固相反硝化耦合膜生物反应器一体化高氨氮废水处理装置用于处理高氨氮废水中氨氮和总氮的同步高效去除的用途。5.根据权利要求4所述的高氨氮废水处理装置及方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）启动阶段固相反硝化耦合膜生物反应器一体化反应装置两部分...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜斌，韩飞，魏东，魏琴，闫涛，冯锐，孙蒙，许伟颖，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37
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