[实用新型]膜生物反应器实现短程硝化的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种生化法污水生物处理技术，具体是在膜生物反应器中实现和控制短程硝化的方法，适用于城市污水处理厂及其它诸如养殖废水、味精废水、焦化废水等含氮有机工业废水的处理。

背景技术

由于淡水资源的短缺和水体富营养化的不断扩大，加剧了水资源的短缺，城市污水厂的排放标准不断提高。为了从根本上解决水资源问题，达到水的可持续利用，提出全部污水再生处理后达到地表IV类水质标准的水战略。污水深度处理后用作再生水已经是大势所趋。膜生物反应器MBR(Membrane Bio-Reactor)是20世纪末发展起来的最新废水资源再生利用技术，是膜分离技术和生物技术的有机结合。用超滤膜或微滤膜分离技术取代传统活性污泥法的二沉池和常规过滤单元，水力停留时间HRT和泥龄STR完全分离，与传统的污水生物处理技术相比，MBR出水水质良好，抗冲击负荷能力强，污泥产量小，占地面积小等优点。但控制膜污染的膜擦洗空气气量大，溶解氧DO高，不易实现短程硝化。

传统生物脱氮通过硝化将NH₄⁺-N转化为NO₃^--N，再通过反硝化将NO₃^--N转化为氮气从水中逸出。在硝化阶段，NH₄⁺-N被转化成NO₃^--N是由两类独立的细菌完成的两个不同反应，首先由亚硝化菌Nitrosomonas将NH₄⁺-N转化为NO₂^--N，然后由硝化菌Nitrobacter将NO₂^--N转化为NO₃^--N。传统生物脱氮过程中硝化的最终产物是NO₃^--N，反硝化以NO₃^--N为电子受体。

对于反硝化菌而言，无论是亚硝酸盐还是硝酸盐均可以作为最终受氢体，因而整个生物脱氮过程，也可经NH₄⁺-N→NO₂^--N→N₂这样的“简捷”途径完成，即短程生物脱氮工艺。与全程脱氮比较，短程脱氮具有如下优势：节省25％供氧量；节约40％反硝化碳源；减少污泥生成量；缩短反应时间，反应器容积相应减少30％～40％。

膜生物反应器工艺为了控制膜污染，膜单元曝气量较大，气水比一般大于15，膜池混合液回流到前端的缺氧段，造成缺氧段的DO的升高，由于反硝化要求在无DO或低DO下进行，缺氧段的高DO影响了反硝化反应的进行。对于好氧处理单元，一般没有控制DO，生物脱氮技术均为全程硝化，不能实现稳定高效的短程硝化，而由于全程硝化不仅好氧曝气量大，要求反应器具有更大的有效容积，反硝化要求可生化COD/TKN即化学需氧量/总凯氏氮＞4.0，而我国生活污水一般COD/TKN均低于4.0，尤其对于含NH₄⁺-N高的工业废水，C/N更低。所以全程硝化脱氮效率很低。对于稳定的短程硝化而言，COD/TKN＞2.4就可以实现高效脱氮，所以短程硝化脱氮技术不仅可以节省运行费用电费，而且可以节省为提高出水水质在反硝化过程中投加外碳源的费用。膜生物反应器的缺点主要是能耗高，运行成本高，将短程硝化与膜生物反应器结合，可以降低能耗，而膜生物反应器中实现短程生物脱氮鲜见报道。

城市污水厂含氮量难于达标的主要原因在于反硝化碳源不足，进水的低碳氮比低。短程硝化脱氮技术与传统的全程硝化反应比较，可以节省40％的有机碳源。因而，如果在MBR的好氧处理系统中实现短程硝化，将NH₄⁺-N氧化为NO₂^--N后，通过内回流到系统的缺氧段，一方面回流液中DO较低，对缺氧反硝化的影响较小，另一方面可以大大减少反硝化所需碳源，从而实现高效的反硝化。在不必外加碳源的条件下，提高污水处理厂出水水质，减轻污水再生回用的深度处理费用。可见，在MBR反应器中实现和控制短程硝化的装置是具有理论和现实意义，市场应用前景广阔。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提出了一种膜生物反应器实现短程硝化的装置。该装置及工艺能在达到更好的污水处理效果的基础上，实现降低曝气能耗及外加碳源的投加。