一种用于源分离尿液污水处理的低消耗生物脱氮装置和方法制造方法及图纸

一种用于源分离尿液污水处理的低消耗生物脱氮装置和方法，通过采用疏水微孔曝气膜作为生物膜生长基底，一方面实现微生物的固着生长，降低了污泥产量；另一方面通过底部供气方式实现氧气与有机物的隔离，减弱自养的硝化细菌与异养细菌的竞争，利于单一反应器内部不同功能区域的形成；将膜曝气生物膜反应器装置与气路连接后浸入反应池中，随后接种好氧活性污泥；运行阶段污水通过连续或间歇方式进入反应池，保持曝气的连续工作并通过潜水泵保持反应池水的充分混合，工艺方法可长期保持反应器的稳定运作，运行期间TOC去除率可达93

【技术实现步骤摘要】
一种用于源分离尿液污水处理的低消耗生物脱氮装置和方法


[0001]本专利技术涉及污水处理领域，具体涉及一种尿液污水生物脱氮装置和方法。

技术介绍

[0002]本专利技术涉及一种将尿液污水生物处理方法，可在无外加碳源的条件下高效实现有机物降解与生物脱氮，有助于实现生活污水的分流处理，从而降低生活污水处理整体流程的总成本。
[0003]随着社会发展，人们对保护生态环境的意识显著提高，因此工业生产以及日常生活产生的污染物需要得到及时有效的处理。各类污水之中，市政污水的主要污染物包括有机物以及氮、磷等无机营养成分。近一个世纪以来，由于营养成分残留过多导致的水体富营养化曾在世界范围内发生多次，在一段时间内严重影响较大区域内人们的正常生活，因此当前政策对污水处理出水中氮、磷相关指标有较严格的要求。主流的工艺路线(AAO工艺)中，氮经过硝化
‑
反硝化过程转化为氮气完成无害化并脱离水体，其中反硝化过程大多由异养微生物完成，氮素转化过程伴随着碳源的消耗。但现实中我国市政污水中碳氮比普遍较低，依靠污水自身包含的碳源进行反硝化的效率很低，因此大多数情况下需要投入额外的碳源(甲醇、乙酸钠等)促进反硝化过程以使出水水质达标，而这部分运营成本难以降低。为解决这一问题，一个方向是改进当前工艺，提升碳源利用率。另一个方向则是改进生活污水处理整体流程，将不同来源的污水以污染程度分别处理，以避免交叉污染造成的整体成本上升。这两个方向的出发点不同，衍生发展的技术则可以互相补充，形成最佳的解决方案。
[0004]我们认为从长远角度出发，改进生活污水处理整体流程，对污水按来源进行分流处理更适应社会的发展方向。随着人口流动的增强，未来大型城市的人口密度将进一步增加，而受到用地、能耗等限制，仅依靠提高集中式污水处理设施的运行效率，每日的处理能力依旧存在上限，可能无法应对实际产生的大量污水。而采用分流处理则可极大程度地降低生活污水的脱氮负荷，其原因在于：生活污水中无机营养物质主要来自尿液，其含氮量可达8000mg/L，贡献了生活污水中超过70％的氮素，但同时其体积仅占生活污水总体积的1
‑
2％。分流处理含尿液生活污水可大幅降低进入污水管网整体的污染程度，从而提升污水处理厂的处理能力，并降低其运行成本。
[0005]能否实现生活污水分流处理的关键在于发展适合处理尿液污水的脱氮技术。当前针对尿液污水的处理技术已有很多，包括但不限于：氨气吹脱、吸附法等物理方法；分子筛吸附、加入镁盐生成鸟粪石沉淀、电化学法等化学方法；以及生物处理方法。以脱氮为目标时，物理、化学方法脱氮需要持续性地投入外加物料(吸附剂、化学反应试剂等)，运营成本远超过生物方法。如前文所述，利用碳源消耗较低的生物途径才是更适宜的途径。近年来已发展出一些技术以降低生物脱氮过程的物料消耗，如“短程硝化
‑
反硝化”利用短程硝化过程、SHARON
‑
Annamox利用自养的厌氧氨氧化过程，均实现了脱氮过程中碳源消耗的降低。我们认为利用膜曝气生物膜反应器(MABR)工艺也是一种具有较大潜力的路线，并对其处理尿液污水的能力进行了探究。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的：利用通过梯度升高进水浓度逐步驯化得到的活性污泥，结合空间占用少、能量与物料消耗低的MABR工艺处理尿液污水，实现生物脱氮，从而有助于生活污水的分流处理，降低污水处理系统的整体运行成本。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]1)制造附图1所示的膜曝气生物膜反应器装置，其主要组成部分包括：进气口、出气口、稳定进出气气流的气室、将供气膜丝与气室连通并保证气密性的封端、以及连接两侧气室起结构支撑作用的支撑杆，工作时装置整体浸没于反应池中，膜丝为生物膜附着生长部位,可通过气泵、气瓶等方式从进气口供应空气或氧气，通过控制出气口开度调整装置内部压力；供气首先进入气室，气流稳定后再分配至供气膜丝。所述的气室外壳材质为亚克力塑料，封端通过热熔胶密封。所述的供气膜丝为疏水性中空纤维超滤膜，材质为聚偏氟乙烯(PVDF)或聚四氟乙烯(PTFE)，泡点气压不低于20kPa；装置具有的比表面积(中空膜丝总表面积与装置占据的空间体积之比值)为50
‑
150m2/m3，供气膜丝之间应保持3
‑
5mm间距以保证空间分布的均匀性并避免阻碍生物膜的生长。所述的支撑杆材质为ABS塑料，用于支撑装置的稳定性且不受腐蚀。
[0009]2)将膜曝气生物膜反应器装置与气路连接后浸入反应池中，随后接种活性污泥；以稀释后的尿液污水将污泥驯化，通过逐渐降低尿液污水的稀释倍数完成驯化过程。驯化起始阶段将尿液污水稀释至总氮浓度处于50
‑
100mg/L作为进水，水力停留时间约为2天；每运行5
‑
8个水力停留时间后，可将氨氮浓度提升1.5
‑
2倍，并适当调节进水速率，使进水总氮负荷不超过150mg L
‑1d
‑1；最终直接使用无稀释的尿液污水。
[0010]3)运行阶段，通过水泵连续将尿液污水输送进入反应池。所述尿液污水含有卫生废水及尿液，卫生废水由清洁用品与自来水配制，清洁用品包含牙膏、洗手液、沐浴露、洗发露、洗面乳、洗衣液，清洁用品总浓度约为0.65g/L；尿液体积分数最高可达40％。调节进水速率，使进水总氮负荷处于100
‑
150mg L
‑1d
‑1范围。
[0011]4)污水通过连续或间歇方式进入反应池，保持曝气的连续工作，空气通过潜水泵或外加循环泵的方式进入反应池并保持反应池水的充分混合，通过加入碱性物质保持池内稳定的pH值。运行期间TOC去除率可达93
‑
98％，总氮去除率可达56
‑
85％，出水浊度低于10NTU。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)通过计划性的污泥驯化过程，结合MABR工艺，实现了对含有高浓度氨氮的尿液污水的直接处理，运行期间TOC去除率可达93
‑
98％，总氮去除率可达56
‑
85％，同时完全不需投入外部碳源。(2)在单级反应器中即可进行处理，工艺对空间需求较低。(3)通过生物膜技术实现微生物固着生长，降低了悬浮固体浓度与污泥产量，运行过程中出水浊度低于10NTU；(4)利用曝气膜实现无泡曝气，提升了氧气输送效率，单位面积曝气膜所需进气量仅约1.5
‑
3L/(min
·
m2)，可节省大量曝气能耗。
附图说明
[0013]图1膜曝气生物膜反应器装置示意图
[0014]1、进气口；2出气口；3为气腔；4为气室封端；5为曝气膜丝；6为支撑杆。
[0015]图2尿液污水脱氮处理流程示意图
具体实施方式
[0016]MABR工艺采用疏水微孔曝气膜作为生物膜生长基底，促进了微生物的固着生长并实现功能区域的分隔——生物膜内部靠近供气位置，形成好本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种膜曝气生物膜反应器装置，其特征在于主要组成部分包括：进气口(1)、出气口(2)、稳定进出气气流的气室(3)、将供气膜丝(5)与气室(3)连通并保证气密性的封端(4)、以及连接两侧气室起结构支撑作用的支撑杆(6)，工作时装置整体浸没于反应池中，膜丝(5)为生物膜附着生长部位,可通过气泵、气瓶等方式从进气口(1)供应空气或氧气，通过控制出气口(2)开度调整装置内部压力；供气首先进入气室(3)，气流稳定后再分配至供气膜丝(5)。2.根据权利要求1所述的膜曝气生物膜反应器装置，其特征在于所述的气室(3)外壳材质为亚克力塑料，封端(4)通过热熔胶密封。3.根据权利要求1或2所述的膜曝气生物膜反应器装置，其特征在于所述的供气膜丝(5)为疏水性中空纤维超滤膜，材质为聚偏氟乙烯(PVDF)或聚四氟乙烯(PTFE)，泡点气压不低于20kPa；供气膜丝(5)之间应保证空间分布的均匀性并避免阻碍生物膜的生长。4.根据权利要求1所述的膜曝气生物膜反应器装置，其特征在于所述的支撑杆(6)材质为ABS塑料，用于支撑装置的稳定性且不受腐蚀。5.一种用于源分离尿液污水处理的低消耗生物脱氮方法，其特征在于该方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹承博，张良长，艾为党，董文艺，
申请(专利权)人：深圳市绿航星际太空科技研究院中国人民解放军六三九一九部队，
类型：发明
国别省市：