一种基于MBR工艺的污水处理方法与流程

一种基于mbr工艺的污水处理方法
技术领域
1.本发明涉及污水领域，尤其涉及一种基于mbr工艺的污水处理方法。


背景技术：

2.随着经济的快速发展和人口的急剧增加，城市污水以及工业废水的排放量也逐年增加；目前污水以及工业废水的处理主要采用mbr法，将污水生物处理与膜分离技术相结合实现污水的有效处理，但是当污水中氨氮浓度变化较大时，设计的参数可能无法满足突发情况，因此会通过投加粉末活性炭、絮凝剂、填料等来提高污水中氨氮等污染物的去除率，然而活性炭本身对氨氮去除率较低，也没有应急功能，常规的絮凝剂也无法去除氨氮，而填料则是需要借助表面生长的微生物发挥作用，应急能力同样不足；
3.现有技术中，污水厂常用的a/o-mbr工艺通过在空间序列上实现缺氧/好氧的组合，在硝化和反硝化在两个反应器内完成，能够实现碳、氮的去除，虽然脱氮效果较好，但是除磷效果不佳；因此开发了序批式缺氧/厌氧mbr工艺、a2/o-mbr工艺、多级a/o-mbr等多种方式，这些工艺的除磷效果有了很大提高，结合化学除磷，出水tn、tp、cod(化学需氧量)等在稳定运行时基本能够满足相关标准，但是其脱氮效果低于a/o-mbr工艺，尤其是冬季低温＜15℃时，反硝化速率明显降低，且工艺流程复杂，运行管理难度大；故在污水厂或分散式污水站中，出现氨氮浓度超过设计浓度情况时，考虑到微生物抗冲击负荷能力有限，出水氨氮浓度容易超标等问题，采取的管理措施通常是降低处理量，因此导致污水厂站的减排能力无法充分发挥；
4.鉴于上述情况，亟待研发一种新的污水处理方法，在原有处理工艺的基础上，能够及时应对进水中氨氮浓度突增、温度降低时硝化速率降低的现象，达到脱氮和除磷的效果。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的缺陷，本发明目的是提供一种基于mbr工艺的污水处理方法，采用mbr工艺优先除鳞，并通过控制参数将出水中的氨氮浓度控制在5mg/l以上，然后在高氨氮出水中投加氯药的方式去除氨氮，从而及时应对进水中氨氮浓度突增、温度降低时硝化速率降低的现象，使得待处理污水经处理后氨氮去除率大于90％，总氮去除率大于70％，总磷去除率大于90％。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
7.本发明提供了一种基于mbr工艺的污水处理方法，包括如下步骤：
8.s1，待处理污水进入膜生物反应器中进行厌氧处理和好氧处理，再经膜分离后得到高氨氮出水；所述高氨氮出水中磷浓度小于0.5mg/l，氨氮浓度大于5mg/l；
9.s2，所述高氨氮出水与氯药反应得到脱氮出水，再经进一步净化去除所述脱氮出水中的余氯。
10.优选地，所述步骤s1中，所述膜生物反应器中，温度为8～15℃；和/或
11.所述膜生物反应器中，所述待处理污水的停留时间≤8h；和/或
12.所述膜生物反应器中，所述好氧处理在好氧池中进行，以所述好氧池有效容积计算，氨氮容积负荷≥0.25kgn/m3·
d；和/或
13.所述膜生物反应器中，所述膜分离过程中的曝气强度≤0.60m3/m2·
min，溶解氧的浓度为0.5～1.0mg/l。
14.优选地，所述步骤s1中，所述膜生物反应器的膜组件采用平板膜或中空纤维膜。
15.优选地，所述步骤s2中，所述高氨氮出水与所述氯药先在管道混合器中快速混合，再进入反应池中反应。
16.优选地，所述氯药选自次氯酸钠、次氯酸钙、二氧化氯中的一种。
17.优选地，所述氯药采用氯酸钠或次氯酸钙时，所述氨氮与所述次氯酸根的摩尔比为1：1.5。
18.优选地，所述反应池中设有多个折板，所述反应池的水力停留时间为5～15min。
19.优选地，所述步骤s2中，所述进一步净化过程中，采用吸附脱除、曝气吹脱、喷淋散发中的一种脱除所述脱氮出水中的余氯。
20.优选地，采用曝气吹脱时，曝气强度为0.5～1m3/m2·
min，水力停留时间大于30min。
21.本发明的有益效果为：
22.1.本发明的基于mbr工艺的污水处理方法，采用mbr工艺优先除鳞，并通过控制参数将出水中的氨氮浓度控制在5mg/l以上，然后在高氨氮出水中投加氯药的方式去除氨氮，从而及时应对氨氮进水浓度突增、温度降低时硝化速率降低的现象；
23.2.本发明的基于mbr工艺的污水处理方法，通过缩短mbr工艺中膜生物反应器的污泥龄、减少曝气量，抑制氨氮转化为硝酸盐氮，避免其与聚磷菌争夺碳源，使出水磷浓度低，氨氮浓度高，氨氮用次氯酸钠等药剂氧化为氮气脱除，使得出水中的氮、磷含量均达标，且能耗低、用时短；
24.3.本发明的基于mbr工艺的污水处理方法，适用于各类膜生物反应器，在原有膜生物反应器的基础上增加投药装置、管道混合器、反应池和脱氯池即可，整个工艺简单，操作以及维护运行方便，既能降低污水中的氮、磷含量，又能避免加氯产生对环境有害的副产物，有效规避了余氯对氨氮和硝酸盐氮的测定干扰。
附图说明
25.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
26.图1为本发明的基于mbr工艺的污水处理方法采用的装置的结构示意图；
27.图2为本发明实施例1中的氨氮与次氯酸钠反应过程中氨氮浓度和总氮浓度变化图。
具体实施方式
28.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。
29.本发明的基于mbr工艺的污水处理方法，包括如下步骤：
30.s1，待处理污水进入膜生物反应器10中进行厌氧处理和好氧处理，再经膜分离后得到磷浓度小于0.5mg/l且氨氮浓度大于5mg/l的高氨氮出水；
31.具体处理过程为：待处理污水进入膜生物反应器10的厌氧池11中，在搅拌条件下进行厌氧反应，污泥中聚磷菌释磷，同时去除部分cod，然后进入好氧池12中，曝气条件下进行好氧处理，聚磷菌发生吸磷，且吸磷量远大于厌氧释磷量。在上述过程中大部分有机物和磷被去除，之后膜组件在出水泵16的抽吸作用下通过膜分离完成固液分离，从而得到磷浓度小于0.5mg/l且氨氮浓度大于5mg/l的高氨氮出水；其中在获得高氨氮出水的过程中通过控制以下参数使得最终的高氨氮出水中磷浓度小于0.5mg/l且氨氮浓度大于5mg/l：通过选取氨氮容积负荷或cod容积负荷，比如以好氧池12有效容积计算，氨氮容积负荷≥0.25kgn/m3·
d和/或cod容积负荷≥1.5kgn/m3·
d；和/或通过缩短膜生物反应器10的污泥龄，比如采用短泥龄的污水使得污水中的硝化菌总量减少，和/或通过减少曝气量，抑制氨氮转化为硝酸盐氮，避免其与聚磷菌争夺碳源，比如好氧池12中，控制曝气强度≤0.60m3/m2·
min，溶解氧的浓度为0.5～1.0mg/l；和/或通过降低厌氧池11、好氧池12的温度，比如冬季或早春温度在8～15℃的情况下进行处理，此时硝化菌活性降低，氨氮去除效率低；和/或通过控制膜生物反应器10中的水力停留时间不超过8h等。
32.上述的膜生物反应器10可以为分置式管式膜生物反应器10，其膜组件采用平板膜或中空纤维膜，膜组件的膜材质可以是高分子膜或无机膜，膜种类可以是微滤膜，也可以是超滤膜。
33.s2，高氨氮出水与氯药反应后，氨氮被氧化为氮气得到脱氮出水，再经进一步净化去除脱氮出水中的余氯。
34.具体处理过程为：从膜生物反应器10中出来的高氨氮出水与来自加药装置20内的氯药先在管道混合器30中快速混合，再进入反应池40中进行氧化反应，高氨氮出水中的氨氮被氧化为氮气，从而得到脱氮出水；为保证氯药与氨氮充分接触与反应，可在反应池40中设置多个折板41(参见图1)，使得水力呈推流状态前进，便于控制水力停留时间在2～15min范围内，或者采用机械搅拌等方式，具体水力停留时间根据实际情况传质效率进行调整；其中氯药选自次氯酸钠、次氯酸钙、二氧化氯等其他可以达到氧化去除氨氮效果的药剂，当氯药采用氯酸钠或次氯酸钙时，投加量根据化学方程式：2nh3 3clo-＝n2↑
3h2o 3cl-中氨氮与次氯酸根的摩尔比为1：1.5进行投加，当采用其他药剂时，加药方式以及投加量可根据实际情况调整。
35.由于脱氮出水中可能存在余氯，直接排放会污染环境，另外对脱氮出水中硝酸盐氮、氨氮的测定产生影响，因此需要经进一步净化去除脱氮出水中的余氯；脱氮出水进入脱氯池50中，采用吸附脱除、曝气吹脱、喷淋散发等方式进一步净化得到净化水，比如采用曝气吹脱方式时，曝气强度0.5～1m3/m2·
min，脱氯池50水力停留时间大于30min。
36.待处理污水经上述处理后的净化水中总磷含量低于0.5mg/l，氨氮低于1.0mg/l，余氯含量也较低，测定净化水中的硝酸盐氮、氨氮时能获得准确结果，且直接排放不会对水体环境造成污染。
37.下面结合具体的例子对本发明的基于mbr工艺的污水处理方法采用如图1所示的装置进一步介绍；如图1所示的装置包括膜生物反应器10、加药装置20、管道混合器30、反应池40、脱氯池50等，其中膜生物反应器10包括厌氧池11和好氧池12，厌氧池11中设置搅拌器
13便于污水中的有机物充分硝化，好氧池12中设置有连接出水泵16的平板膜组件14，好氧池12底部设有与回流泵18连接的管道，平板膜组件14下方设有与曝气机17连接的穿孔/微孔曝气管15；出水泵16、加药装置20分别与管道混合器30连通，管道混合器30与反应池40连通，反应池40内设施5个折板41，反应池40内的出水口与脱氯池50连接，脱氯池50内设置有与曝气机17连接的穿孔/微孔曝气管15。
38.实施例1
39.本实施例中的待处理污水采用城市生活污水，其氨氮浓度为34.2mg/l，总氮浓度为50.3mg/l，总磷浓度为5.1mg/l；
40.s1，待处理污水首先进入膜生物反应器10的厌氧池11，经搅拌器13搅拌以及厌氧硝化后进入好氧池12中在曝气强度为0.6m3/m2·
min的条件下进一步硝化，然后经膜分离后得到磷浓度为0.06mg/l、氨氮浓度为15.3mg/l的高氨氮出水；
41.s2，在加药装置20中加入次氯酸钠，次氯酸钠投加量的按照氨氮与次氯酸根摩尔比为1：1.5送入管道混合器30中，与高氨氮出水快速混合后进入反应池40中，在反应池40中的停留时间为10min，其中次氯酸钠与氨氮反应过程中氨氮浓度和总氮浓度随时间变化过程参见图2，得到的脱氮出水进入脱氯池50中，在曝气强度为1.0m3/m2·
min的条件下进一步净化脱除余氯，其中脱氮出水在脱氯池50停留30min后出水得到净化水。
42.采用gb 11893-89(总磷测定)、hj 636-2012(总氮测定)、hj 535-2009(氨氮测定)方法对上述净化水进行检测，其中余氯浓度低于0.5mg/l，氨氮浓度为0.6mg/l，总氮浓度为12.1mg/l，总磷浓度为0.06mg/l，经计算本实施例的氨氮的去除率为98.0％，总氮去除率为75.9％，总磷去除率为98.8％，达到排放标准。
43.实施例2
44.本实施例中的待处理污水采用城市生活污水，其氨氮浓度为51.6mg/l，总氮浓度为61.2mg/l，总磷浓度为6.2mg/l；
45.s1，待处理污水首先进入膜生物反应器10的厌氧池11，经搅拌器13搅拌以及厌氧硝化后进入好氧池12中在曝气强度为0.6m3/m2·
min的条件下进一步硝化，然后经膜分离后得到磷浓度为0.3mg/l、氨氮浓度为16.3mg/l的高氨氮出水；
46.s2，在加药装置20中加入次氯酸钠，次氯酸钠投加量的按照氨氮与次氯酸根摩尔比为1：1.5送入管道混合器30中，与高氨氮出水快速混合后进入反应池40中，在反应池40中的停留时间为15min，得到的脱氮出水进入脱氯池50中，在曝气强度为1.0m3/m2·
min的条件下进一步净化脱除余氯，其中脱氮出水在脱氯池50停留30min后出水得到净化水。
47.采用gb 11893-89(总磷测定)、hj 636-2012(总氮测定)、hj 535-2009(氨氮测定)方法对上述净化水进行检测，其中余氯浓度低于0.5mg/l，氨氮浓度为1.2mg/l，总氮浓度为14.5mg/l，总磷浓度为0.3mg/l，经计算本实施例的氨氮的去除率为97.7％，总氮去除率为76.6％，总磷去除率为95.2％，达到排放标准。
48.实施例3
49.本实施例中的待处理污水采用城市生活污水，其氨氮浓度为58.6mg/l，总氮浓度为72.8mg/l，总磷浓度为6.9mg/l；
50.s1，待处理污水首先进入膜生物反应器10的厌氧池11，经搅拌器13搅拌以及厌氧硝化后进入好氧池12中在曝气强度为0.6m3/m2·
min的条件下进一步硝化，然后经膜分离后
得到磷浓度为0.09mg/l、氨氮浓度为20.5mg/l的高氨氮出水；
51.s2，在加药装置20中加入次氯酸钠，次氯酸钠投加量的按照氨氮与次氯酸根摩尔比为1：1.5送入管道混合器30中，与高氨氮出水快速混合后进入反应池40中，在反应池40中的停留时间为15min，得到的脱氮出水进入脱氯池50中，在曝气强度为1.0m3/m2·
min的条件下进一步净化脱除余氯，其中脱氮出水在脱氯池50停留30min后出水得到净化水。
52.采用gb 11893-89(总磷测定)、hj 636-2012(总氮测定)、hj 535-2009(氨氮测定)方法对上述净化水进行检测，其中余氯浓度低于1.0mg/l，氨氮浓度为1.5mg/l，总氮浓度为19.6mg/l，总磷浓度为0.09mg/l，经计算本实施例的氨氮的去除率为97.4％，总氮去除率为73.1％，总磷去除率为98.7％，达到排放标准。
53.对比例
54.本对比例的待处理污水采用与实施例1中的相同的城市生活污水，上述待处理污水采用现有技术中的a/o-mbr工艺(不加除磷絮凝剂)处理后得到净化水；
55.采用gb 11893-89(总磷测定)、hj 636-2012(总氮测定)、hj 535-2009(氨氮测定)方法对上述净化水进行检测，其中氨氮浓度为5.8mg/l，总氮浓度为20.5mg/l，总磷浓度为4.3mg/l，经计算本实施例的氨氮的去除率为83.0％，总氮去除率为59.2％，总磷去除率为15.7％，远低于实施例1中的脱磷、脱氮效果。
56.实施例1～3以及对比例表明，本发明的基于mbr工艺的污水处理方法，采用mbr工艺优先除鳞，并通过控制参数将出水中的氨氮浓度控制在5mg/l以上，然后在高氨氮出水中投加氯药的方式去除氨氮，从而及时应对氨氮进水浓度突增、温度低时硝化速率降低的现象；该污水处理方法通过缩短mbr工艺中膜生物反应器的污泥龄、减少曝气量，抑制氨氮转化为硝酸盐氮，避免其与聚磷菌争夺碳源，使出水磷浓度低，氨氮浓度高，氨氮用次氯酸钠等药剂氧化为氮气脱除，使得出水中的氮、磷含量均达标，且能耗低、用时短；该污水处理方法，适用于各类膜生物反应器，在原有膜生物反应器的基础上增加投药装置、管道混合器、反应池和脱氯池即可，整个工艺简单，操作以及维护运行方便，既能降低污水中的氮、磷含量，又能避免加氯产生对环境有害的副产物，有效规避了余率对氨氮和硝酸盐氮的测定干扰。
57.综上所述，上述实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。