一种基于超滤工艺的污水处理装置和方法

本发明涉及污水处理，尤其涉及一种基于超滤工艺的污水处理装置和方法。

背景技术：

1、随着社会不断的发展，污水排放量逐年增加，大量氮磷污染物被排放进水体，导致水体富营养化影响生态环境。因此为避免水资源进一步短缺，研发并应用经济高效的脱氮技术至关重要。

2、一体化短程硝化-厌氧氨氧化工艺(spna)指在一个反应器中同时实现短程硝化和厌氧氨氧化。通过氨氧化细菌(aob)将部分nh4+-n氧化为no2--n完成短程硝化过程，再通过anammox菌将部分no2--n与剩余nh4+-n转化为n2和少量的no3--n，实现污水脱氮。与完全硝化相比，可节省约25％的曝气量和40％的碳源消耗量。无需额外投加碳源，且具有更低的曝气消耗、更少的污泥产量等优点。实现该工艺的关键要素，在于持留aob和anammox菌的同时，有效抑制亚硝酸盐氧化菌(nob)。

3、超滤反应器指利用高效分离超滤膜组件取代二沉池，与生物处理中的生物单元组合形成的一套污水净化再生技术，具有出水水质好且稳定、污泥产量少、设备占地面积小等明显优势。使用超滤反应器作为出水装置可有效富集功能菌，将anammox菌持留在体系内。但长期以来超滤工艺受膜污染影响，一定程度上制约其在厌氧氨氧化领域的工程应用。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于超滤工艺的污水处理装置和方法，本技术采用缺氧环境抑制nob活性，配合超滤反应器将anaob有效持留在反应器内，维持spna的高效稳定运行，实现污水深度脱氮；在缺氧区中添加聚氨酯海绵填料并引入原位膜清洗和控制系统，在强化功能菌富集的同时减缓膜污染进程，避免复杂的反冲洗系统，有效降低化学清洗频率，实现污水的深度脱氮。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提供了一种基于超滤工艺的污水处理装置，包括超滤反应器、设置在所述超滤反应器内的聚氨酯海绵板和平板陶瓷膜、与所述超滤反应器连通并通过进水泵提供原水的原水水箱、设置在所述超滤反应器的外部并通过抽吸水泵将所述平板陶瓷膜出水排出的出水水箱；

4、其中所述超滤反应器包括穿孔连接的两个格室，其中一个格室内设置有聚氨酯海绵板、搅拌桨、ph仪、do仪、以及位于该格室底部的曝气盘；另一格室设置有膜组件和原位膜清洗和控制系统；

5、其中所述曝气盘通过气泵和气管提供曝气气体；所述曝气盘16通过空气流量计进行检测。

6、进一步的，在所述超滤反应器内的格室内布置多块所述聚氨酯海绵板。

7、再进一步的，在所述超滤反应器内的另一格室内设置有所述平板陶瓷膜，在所述超滤反应器内还设置有用于对所述平板陶瓷膜进行清洗的聚氨酯膜清洗装置。

8、再进一步的，所述聚氨酯膜清洗装置包括设置在格室内的连杆、设置在所述连杆上并对所述平板陶瓷膜进行清洗的聚氨酯海绵膜刷、以及用于控制所述聚氨酯海绵膜刷在所述连杆上滑动的plc控制系统。

9、本实施例中一种基于超滤工艺的污水处理方法，

10、其具体操作步骤如下：

11、s1、系统启动：首先在超滤反应器中接种剩余污泥浓度达到5000-6000mg/l；其中超滤反应器的长60cm，宽20cm，高为40cm，两个格室体积为1:1；系统水力停留时间为18h，通过控制长污泥龄100-120d维持反应器内较高的污泥浓度8000-10000mg/l。第一格室中设置聚氨酯海绵板，填充体积比为20％-30％。do由do仪在线监测，气泵、曝气盘、空气流量计共同控制空气流量在0.2-0.5mg/l；

12、s2、运行阶段：污水从原水水箱通过进水泵进入超滤反应器；首先进行短程硝化反应将部分nh4+-n氧化为no2--n，之后发生厌氧氨氧化反应将no2--n与剩余nh4+-n转化为n2和少量的no3--n。当系统中nh4+-n、tn去除率达到85％以上，并维持五天以上认为系统成功启动运行。

13、进一步的，在plc控制系统中通过编程实现聚氨酯膜清洗装置的定时定向移动，对平板陶瓷膜实施原位清洗及物理擦拭减少膜污染及膜通量下降风险；当平板陶瓷膜运行过程中跨膜压差达到60kpa时，将膜组件取出进行离线化学清洗。

14、再进一步的，所述平板陶瓷膜的清水通量为200l/m2·h，孔径为0.1μm。

15、与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

16、1)利用超滤工艺的高效分离截流作用保留了反应器中较高的生物量，使系统具有更高的污泥浓度，耐冲击负荷能力强，并且有效节省了沉淀池的占地空间。

17、2)引入原位膜清洗和控制系统(4)利用plc控制系统(13)控制聚氨酯膜清洁装置(13)实施对平板陶瓷膜(7)的原位物理清洗，减缓了膜污染和膜通量下降的风险，避免了复杂的反冲洗系统，有效降低了化学清洗频率。

18、3)聚氨酯海绵的引入为微生物提供附着位点，有利于形成更稳定的污泥颗粒结构，维持系统稳定运行。

19、4)操作运行简单，控制管理方便，经济高效。

技术特征：

1.一种基于超滤反应器的污水处理装置，其特征在于：包括超滤反应器(2)、设置在所述超滤反应器(2)内的聚氨酯海绵板(6)和平板陶瓷膜(7)、与所述超滤反应器(2)连通并通过进水泵(5)提供原水的原水水箱(1)、设置在所述超滤反应器(2)的外部并通过抽吸水泵(8)将所述平板陶瓷膜(7)出水排出的出水水箱(3)；

2.根据权利要求1所述的基于超滤工艺的污水处理装置，其特征在于：在所述超滤反应器(2)内的格室内布置多块所述聚氨酯海绵板(6)。

3.根据权利要求2所述的基于超滤工艺的污水处理装置，其特征在于：在所述超滤反应器(2)内的另一格室内设置有所述平板陶瓷膜(7)，在所述超滤反应器(2)内还设置有用于对所述平板陶瓷膜(7)进行清洗的聚氨酯膜清洗装置(14)。

4.根据权利要求3所述的基于超滤工艺的污水处理装置，其特征在于：所述聚氨酯膜清洗装置(14)包括设置在格室内的连杆、设置在所述连杆上并对所述平板陶瓷膜(7)进行清洗的聚氨酯海绵膜刷、以及用于控制所述聚氨酯海绵膜刷在所述连杆上滑动的plc控制系统(13)。

5.一种基于超滤工艺的污水处理方法，根据权利要求1-4任一所述的基于超滤反应器的污水处理装置，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的基于超滤工艺的污水处理方法，其特征在于：在plc控制系统中(13)通过编程实现聚氨酯膜清洗装置(14)的定时定向移动，对平板陶瓷膜(7)实施原位清洗及物理擦拭减少膜污染及膜通量下降风险；当平板陶瓷膜运行过程中跨膜压差达到60kpa时，将膜组件取出进行离线化学清洗。

7.根据权利要求5所述的基于超滤工艺的污水处理方法，其特征在于：所述平板陶瓷膜(7)的清水通量为200l/(m2·h)，其孔径为0.1μm。

技术总结
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种基于超滤反应器的污水处理装置和方法，包括超滤反应器、设置在所述超滤反应器内的聚氨酯海绵板和平板陶瓷膜、与所述超滤反应器连通并通过进水泵提供原水的原水水箱、设置在所述超滤反应器的外部并通过抽吸水泵将所述平板陶瓷膜出水排出的出水水箱。本技术采用缺氧环境抑制NOB活性，配合超滤膜将AnAOB有效持留在反应器内，维持SPNA的高效稳定运行，实现污水深度脱氮；在缺氧反应区中添加聚氨酯海绵填料并引入原位膜清洗和控制系统，在强化功能菌富集的同时减缓膜污染进程，避免复杂的反冲洗系统，有效降低化学清洗频率，实现污水的深度脱氮。

技术研发人员：李冰鑫,王若琛,戈拯,彭轶,安东
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13