一种基于膜生物反应器的磷富集方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于膜生物反应器的磷富集方法和系统，在膜生物反应器中培养聚磷菌；膜生物反应器在好氧和厌氧条件下交替运行，在好氧条件下聚磷菌吸收进水中的磷，在厌氧条件下聚磷菌释放磷酸盐至富集池中进而富集磷。本发明专利技术可直接用于富集生活污水及工业废水中的磷，达到结晶法回收磷的磷浓度标准，膜组件的存在可减少污泥的流出，同时截留聚磷菌，完全保留在膜生物反应器内，使吸/释磷顺利进行，同时好氧/厌氧交替运行操作下可极大地减少膜的污染，延长膜的使用寿命。延长膜的使用寿命。延长膜的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种基于膜生物反应器的磷富集方法和系统


[0001]本专利技术属于污水处理领域，特别涉及了一种磷富集方法和系统。

技术介绍

[0002]磷具有污染性、稀缺性，截至2019年世界磷矿石总储量约500亿吨，而经济储量不足180亿吨，按目前的开采速度，全球磷矿资源的可用年限不足70年。而且，城市污水厂中回收的磷能够满足15
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20% 磷需求。污水处理厂的磷将成为磷资源的重要场所。
[0003]目前，现存的回收磷工艺中，强化生物除磷系统是基于悬浮式活性污泥法，通过测流磷工艺从剩余污泥中回收磷，从剩余污泥中回收磷主要有三种方法：生物处理法、湿化学法、热学法，三种方法都是能量密集型（加热）或化学密集型（用强酸/碱处理）。此外，这三种方法需采用厌氧消化池和焚烧炉等设施。而采用膜生物反应器可以达到泥水分离的目的，可极大地减少污泥的排放。同时该技术具有高微生物浓度，可极大发挥微生物的除磷作用。

技术实现思路

[0004]为了解决上述
技术介绍
提到的技术问题，本专利技术提出了一种基于膜生物反应器的磷富集方法和系统。
[0005]为了实现上述技术目的，本专利技术的技术方案为：一种基于膜生物反应器的磷富集方法，在膜生物反应器中培养聚磷菌；膜生物反应器在好氧和厌氧条件下交替运行，在好氧条件下聚磷菌吸收进水中的磷，在厌氧条件下聚磷菌释放磷酸盐至富集池中进而富集磷。
[0006]进一步地，在好氧条件下，进水为含磷废水；在厌氧条件下，进水为富集池中的富磷浓液。
[0007]进一步地，在好氧条件下，含磷废水泵入膜生物反应器中，经过聚磷菌的磷吸收过程，经膜生物反应器中的膜组件泥水分离后，废水达标排放；在厌氧条件下，富集池中的富磷浓液泵入膜生物反应器中，经过聚磷菌的磷释放过程，富磷浓液的浓度升高，经膜生物反应器中的膜组件泥水分离后，富磷浓液回流至富集池。
[0008]进一步地，在厌氧条件下，加入降解碳源供聚磷菌吸收并转化为PHA，PHA为好氧条件下聚磷菌吸收磷提供能量。
[0009]进一步地，当富集池的磷浓度大于50mg/L时，采用结晶法回收富集液中的磷。
[0010]进一步地，采用来源于污水处理厂氧化沟的活性污泥来培养聚磷菌。
[0011]进一步地，当膜生物反应器的跨膜压差达到30kpa时，进行膜组件的物理化学清洗。
[0012]一种基于膜生物反应器的磷富集系统，包括膜生物反应器、进水装置、磷富集装置和控制系统；所述控制系统分别与膜生物反应器、进水装置和磷富集装置电性连接；所述膜生物反应器中培养聚磷菌，膜生物反应器在控制系统的控制下进行好氧和厌氧条件的交替运行；所述进水装置在好氧条件下向膜生物反应器泵入含磷废水，在厌氧条件下向膜生物
反应器泵入富集池中的富磷浓液；所述磷富集装置用于监测富集池中的磷浓度并在磷浓度达到阈值后回收磷。
[0013]进一步地，设置至少两组相互并联的膜生物反应器。
[0014]进一步地，所述膜生物反应器中的膜组件为U型中空纤维膜组件或平板膜。
[0015]采用上述技术方案带来的有益效果：本专利技术采用一种基于膜生物反应器的磷富集工艺，通过好氧/厌氧交替达到磷的去除及磷的富集效果，且膜组件的存在极大地减少了污泥的排放，保证膜生物反应器的聚磷菌丰度，能够达到泥水分离的目的，进而保证出水的清澈度。通过好氧/厌氧交替运行操作可极大地减少膜的污染，延长膜的使用寿命。同时，通过结晶法直接从富集液中的回收磷，避免了从固体中回收磷所造成的能源浪费。
附图说明
[0016]图1是本专利技术的运行流程示意图；图1中的标号说明：1、碳源罐；2、进水泵；3、曝气装置；4、曝气条；5、8、11、控制阀；6、9、10、压力泵；12、富集池；图2是并联的四组膜生物反应器示意图；图3是工况一的示意图图4是工况二的示意图；图5是工况三的示意图；图6是工况四的示意图；图3
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6中的虚线表示阀/泵处于关闭状态。
具体实施方式
[0017]以下将结合附图，对本专利技术的技术方案进行详细说明。
[0018]本专利技术设计了一种基于膜生物反应器的磷富集方法，在膜生物反应器中培养聚磷菌；膜生物反应器在好氧和厌氧条件下交替运行，在好氧条件下聚磷菌吸收进水中的磷，在厌氧条件下聚磷菌释放磷酸盐至富集池中进而富集磷。在好氧阶段，进水为生活污水、工业废水等含磷废水；在厌氧条件下，进水为富集池中的富磷浓液。在好氧阶段，含磷废水泵入膜生物反应器中，经过聚磷菌的磷吸收过程，经膜生物反应器中的膜组件泥水分离后，废水达标排放；在厌氧阶段，富集池中的富磷浓液泵入膜生物反应器中，经过聚磷菌的磷释放过程，富磷浓液的浓度升高，经膜生物反应器中的膜组件泥水分离后，富磷浓液回流至富集池。
[0019]相应地，本专利技术还设计了一种基于膜生物反应器的磷富集系统，包括膜生物反应器、进水装置、磷富集装置和控制系统。控制系统分别与膜生物反应器、进水装置和磷富集装置电性连接。膜生物反应器中培养聚磷菌，膜生物反应器在控制系统的控制下进行好氧和厌氧条件的交替运行。进水装置在好氧条件下向膜生物反应器泵入含磷废水，在厌氧条件下向膜生物反应器泵入富集池中的富磷浓液。磷富集装置用于监测富集池中的磷浓度并在磷浓度达到阈值后回收磷。
[0020]参见图1，在好氧阶段，生活污水、工业废水等含磷废水流入膜生物反应器中，打开曝气装置3进行曝气形成好氧环境，聚磷菌吸收进水中的磷，而后打开控制阀8及压力泵9，废水经过具有泥水分离作用的膜组件7排出。在厌氧阶段，富集池中的富磷溶液经过控制阀
11及压力泵10泵至膜生物反应器中，同时碳源从碳源罐1通过进水泵2泵入膜生物反应器中，聚磷菌吸收碳源将碳源以PHA的形式储存于细胞，进而释放体内的磷至富磷溶液中，而后打开控制阀5、压力泵6，废水经过具有泥水分离作用的膜组件7泵回至富集池。
[0021]参见图2，以并联的四组膜生物反应器为例，分别对应四种不同的阶段：进水、吸磷阶段、厌氧进水阶段、厌氧回流阶段。总停留时间为6h，每一阶段均为1.5h。
[0022]图3显示了工况一的运行状态，膜生物反应器A处于进水阶段，膜生物反应器B处于吸磷阶段，膜生物反应器C处于厌氧进水阶段，膜生物反应器D处于厌氧回流阶段。膜生物反应器A处于进水阶段，打开阀1，含磷废水流至膜生物反应器A中；膜生物反应器B处于吸磷阶段，待好氧吸磷结束后，污水经过膜组件后通过泵6达标排放；膜生物反应器C处于厌氧进水阶段，打开阀7及泵7，富集液通过泵7泵入至膜生物反应器C中；膜生物反应器D处于厌氧回流阶段，经过厌氧释磷后，打开阀10及泵11，富集液经过膜组件后通过泵11泵回至富集池。
[0023]图4显示了工况二的运行状态，膜生物反应器A处于吸磷阶段，膜生物反应器B处于厌氧进水阶段，膜生物反应器C处于厌氧回流阶段，膜生物反应器D处于进水阶段。膜生物反应器A处于吸磷阶段，待好氧吸磷结束后，污水经过膜组件后通过泵1达标排放；膜生物反应器B处于厌氧进水阶段，富集液通过泵4泵入至本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于膜生物反应器的磷富集方法，其特征在于：在膜生物反应器中培养聚磷菌；膜生物反应器在好氧和厌氧条件下交替运行，在好氧条件下聚磷菌吸收进水中的磷，在厌氧条件下聚磷菌释放磷酸盐至富集池中进而富集磷。2.根据权利要求1所述基于膜生物反应器的磷富集方法，其特征在于：在好氧条件下，进水为含磷废水；在厌氧条件下，进水为富集池中的富磷浓液。3.根据权利要求2所述基于膜生物反应器的磷富集方法，其特征在于：在好氧条件下，含磷废水泵入膜生物反应器中，经过聚磷菌的磷吸收过程，经膜生物反应器中的膜组件泥水分离后，废水达标排放；在厌氧条件下，富集池中的富磷浓液泵入膜生物反应器中，经过聚磷菌的磷释放过程，富磷浓液的浓度升高，经膜生物反应器中的膜组件泥水分离后，富磷浓液回流至富集池。4.根据权利要求1所述基于膜生物反应器的磷富集方法，其特征在于：在厌氧条件下，加入降解碳源供聚磷菌吸收并转化为PHA，PHA为好氧条件下聚磷菌吸收磷提供能量。5.根据权利要求1所述基于膜生物反应器的磷富集方法，其特征在于：当富集池的磷浓度大于50mg/L时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱亮，章豪，陈琳，张伟，何福东，姜龙杰，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：