一种强化生物除磷的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种污水生物处理的出水总磷削减控制技术中适用的方法及装置，具体地，涉及一种强化生物除磷的方法及装置。
【背景技术】
[0002]含氮、磷较多的污水排放到湖泊或海湾等相对封闭的水体，会产生富营养化导致水体水质恶化或湖泊退化。因此，污水必须采用适当的处理工艺以进行脱氮除磷才能排放。现行广泛应用的生物脱氮除磷工艺主要有AAO (厌氧-缺氧-好氧)、SBR (序列间歇式活性污泥法，Sequeneing Batch Reactor Aetivated Sludge Porecss)等工艺。这些工艺主要是依靠聚磷菌对磷的过量吸收而达到除磷的目的。首先，在厌氧条件下聚磷微生物利用分解胞内聚磷(同时释放磷)产生的能量吸收废水中的有机物(主要是短链脂肪酸)并在胞内合成聚羟基丁酸；在随后的好氧条件下聚磷菌利用分解胞内聚羟基丁酸产生的能量吸收磷。在运行稳定的生物除磷系统中，微生物的好氧吸磷量将超过厌氧释磷量，通过排泥可达到除去污水中磷的目的。
[0003]但由于污水排放标准的日益提高，这些工艺也遭受到了严俊的挑战。主要存在以下几点问题:(1)聚磷菌和反硝化菌对碳源的竞争问题，在脱氮除磷系统中，碳源主要消耗于释磷、反硝化和异养菌正常代谢等方面。其中释磷和反硝化的反应速率与进水碳源中的易降解部分，尤其是挥发性有机脂肪酸(VFA)的数量关系很大。我国市政污水中易降解的有机碳源相对较低，南方城市更为明显，常规的AAO工艺中，聚磷菌优先利用进水中的碳源，使得在后续缺氧反硝化过程中碳源不足从而影响脱氮效果；而对于一些改进工艺在优先满足反硝化所需碳源时系统对磷的去除效果不佳。因此在常规工艺中存在释磷和反硝化因碳源不足而引发的竞争问题。(2)回流污泥中硝酸盐对厌氧释磷的影响，在常规工艺中，污泥一般从好氧曝气后的二沉池回流至厌氧段，由于这部分污泥中含有一定量的硝酸盐，回流到厌氧区后利用进水中的VFA (volatile fatty acid，挥发性脂肪酸)进行反硝化，从而使厌氧释磷所需碳源不足，影响了系统充分释磷；如果在厌氧段释磷不充分，则在好氧段吸磷不完全，使系统的除磷效率降低。(3)自养菌和异养菌混合生长的泥龄矛盾，由于聚磷菌属于异养型微生物，繁殖速度快、生长世代周期比较短；而硝化菌属于自养型微生物，生长世代周期比较长；在常规的单级脱氮除磷工艺中，由于两类菌种混合培养，为了同时获得较好的释磷和硝化效果，势必会造成系统运行上的泥龄矛盾。
[0004]近年来，膜-生物反应器(MBR，Membrane B1-Reactor)由于其出水水质好、运行稳定、流程短、占地省、管理方便、自动化程度高等优点，在水污染控制及中水回用方面具有广阔的应用前景。通过MBR与传统Α/Α/0等工艺的结合一定程度上可以提高系统的脱氮除磷效果，但是组合系统中碳源和硝酸盐影响释磷的问题依然存在，同时MBR—般采用较高的污泥龄，通过排泥实现除磷的效果不佳。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种用于污水生物处理的总磷削减技术中膜-生物反应器除磷及常规生物脱氮除磷工艺的方法及装置，针对现有除磷工艺总氮总磷难以同时达标以及产生较多剩余污泥的问题，能够强化脱氮除磷，具有出水水质稳定、操作方便、运行费用低、产生剩余污泥少、便于工程化推广应用等优点。
[0006]为了达到上述目的，本发明提供了一种强化生物除磷装置，其中，该装置包含除磷膜组件、出水泵、曝气装置、空压机、真空表，以及气体流量计；所述的除磷膜组件竖直设置在反应器中，所述的除磷膜组件的侧表面设有除磷膜；所述的除磷膜组件的顶部通过管道与出水泵连接，连接出水泵与除磷膜组件的管道上设有真空表；所述的曝气装置设置在除磷膜组件的下方；所述的空压机与曝气装置连接，该空压机与曝气装置相连的管道上设有气体流量计。
[0007]本发明还提供了一种使用上述的强化生物除磷装置的强化生物除磷方法，其中，所述的方法为:在反应器中，通过控制出水泵的流量，使用除磷膜组件迅速富集以凝胶层为主的膜污染物；即，将出水泵的流量控制为能使所述以凝胶层为主的膜污染物在除磷膜表面富集的大小；同时空压机对曝气装置的供气能够通过气体流量计调节，用曝气装置产生的气体对除磷膜组件进行冲刷，使除磷膜组件表面不产生泥饼。当真空表压力超过一定值时，对除磷膜组件进行物理清洗，富集的膜污染物会随着物理清洗而排出体外。由于膜污染物有较高的磷含量，这种物理清洗可以通过对膜污染物的排出而使反应器中总磷含量减少。
[0008]上述的强化生物除磷方法，其中，所述的真空表的压力超过30_40kPa时，对除磷膜组件进行物理清洗。
[0009]上述的强化生物除磷方法，其中，所述的除磷膜组件，其运行通量为其临界通量的80。/『120%。从而使凝胶层膜污染物快速富集而泥饼层不至于附着，临界通量采用梯式递增法测定。
[0010]上述的强化生物除磷方法，其中，所述的除磷膜组件，其除磷膜采用表面机械强度高，耐物理清洗，且凝胶层膜污染物易附着的材质。膜孔径为0.01-0.2 μ m，膜厚度大于或等于 0.15mm。
[0011]上述的强化生物除磷方法，其中，所述的除磷膜为无机膜或聚丙烯腈有机膜。
[0012]上述的强化生物除磷方法，其中，所述的除磷膜组件能够使水透过，并使凝胶层为主的膜污染物在其表面迅速富集。
[0013]上述的强化生物除磷方法，其中，所述的装置能够通过气体流量计调节空压机对曝气装置的供气而对除磷膜组件的表面进行气体冲刷。
[0014]上述的强化生物除磷方法，其中，所述的反应器包含好氧池，在该好氧池中能够设置若干所述的强化生物除磷装置。
[0015]上述的强化生物除磷方法，其中，所述的强化生物除磷装置使用强化除磷膜组件高通量运行使膜污染物在强化除磷膜上富集，通过物理清洗将膜表面富集的膜污染物进行去除并排出反应体系，由于膜污染物中可储存一定量的磷，这种富集-清洗过程可以使体系中磷的去除效率得到强化，在延长泥龄的情况下达到同步脱氮除磷。
[0016]本发明提供的强化生物除磷的方法及装置具有以下优点:
(I)克服了泥龄对总氮总磷同时达标的矛盾，可以在长泥龄条件下出水总磷达标。除磷过程无需加药，从而降低了处理成本，同时消除了加药对生物处理作用产生不利影响。
[0017](2)克服了碳源和硝酸盐对总磷去除效率的影响，对于低碳源污水处理可以少投加或无需外加碳源。
[0018](3)减少了排泥，可以与膜-生物反应器相结合，充分发挥剩余污泥少的特点。
[0019](4)去除膜污染物的主要目的是为了去除其中含有的磷，因此只需采用物理清洗方式去除表面的凝胶层使其排出体外，简单快捷，便于实现自动化。
[0020](5)可适用于A/Ο (厌氧-好氧)，AAO等各种形式，也可以与其他工艺相结合使水质达标。
【附图说明】
[0021]图1为本发明的强化生物除磷装置在常规生物脱氮除磷中应用的工艺流程图，以AAO工艺为例。
[0022]图2为本发明的强化生物除磷装置在AAO-MBR中应用的示意图。
[0023]图3为本发明的强化生物除磷装置的工作原理图。
[0024]图4为使用本发明的强化生物除磷方法的AAO-MBR处理出水总磷强化效果对比图。
【具体实施方式】
[0025]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步地说明。
[0026]本发明提供的强化生物除磷装置，包含除磷膜组件2、出水泵3、曝气装置4、空压机5、真空表6，以及气体流量计7。
[0027]除磷膜组件2竖直设置在反应器I中，反应器I优选A/0或AAO工艺中的好氧池，在该好氧池中可以设置若干该装置。参见图1和图2所示。其中，AAO-MBR包含厌氧区8、第一缺氧区9、第二缺氧区10、好氧区11，第二缺氧区10和厌氧区8之间的管道上设有第一回流泵12，好氧区11和第一缺氧区9之间的管道上设有第二回流泵13。厌氧区8、第一缺氧区9、第二缺氧区10中分别设有搅拌装置14。
[0028]除磷膜组件2的侧表面设有除磷膜。除磷膜优选无机膜或聚丙烯腈有机膜。膜材质要求表面机械强度高，耐物理清洗，且凝胶层膜污染物易附着。其膜孔径为0.01-0.2 μπι，膜厚度不小于0.15_。
[0029]除磷膜组件2能够使水透过，并使凝胶层为主的膜污染物在其表面迅速富集。除磷膜组件2的运行通量为其临界通量的80°/『120%。从而使凝胶层膜污染物快速富集而泥饼层不至于附着，临界通量采用梯式递增法测定。
[0030]除磷膜组件2的顶部通过管道与出水泵3连接，连接出水泵3与除磷