[发明专利]一种一体式组合膜生物反应器硝化并硝氮富集的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，尤其涉及一种一体式组合膜生物反应器硝化并硝氮富集的方法及装置。

背景技术

水体富营养化问题日益突出，近年来由其引发的一系列问题严重影响了居民的日常生活。氮磷是引起水体富营养化的主要因素，因此，污水中氮磷达标排放就显得尤为重要。处理低C/N比废水通常是投加有机碳源来实现高效脱氮，然而这即消耗了有限有机资源，又增加了运行费用。

研究发现，废水中氨氮极易在好氧活性污泥（主要是硝化细菌）作用下转化为硝氮，进而实现氨氮去除。因此，处理低C/N比废水，首先可以运用相关技术手段（如膜组件A）将废水中氨氮和有机物分离，然后将氨氮输送到硝化阶段，有机物到反硝化阶段，氨氮在硝化细菌作用下，转化为硝氮，并进行硝氮富集，用于其它后续处理（反硝化），进而实现氮的去除，其中硝氮的富集将显得十分重要。

目前，NO₃^-分离富集的主要方法有吸附与离子交换法、膜吸收法及电渗析等方法。吸附与离子交换法（如沸石，离子交换树脂），可以分离浓缩NO₃^-，但存在吸附容量有限，再生频率高，化学再生易造成二次污染等问题，因此，目前沸石法脱氮的应用大多数针对微污染河道水、景观水、二沉池出水等含氮不高的水体。电渗析( ED) 法常被用于废水的NO₃^-富集，该方法具有低能耗， 高效率等优点，但电渗析有一定局限性，即只允许特定离子透过膜，而水分子不能透过，而且当膜污染时，膜清洗难度很大。

发明内容

本发明的目的是针对现有处理低C/N比废水处理方法以及NO₃^-分离富集方法的不足和缺陷，提供一种一体式组合膜生物反应器硝化并硝氮富集的方法及装置，该方法及装置能够在单一处理单元中对废水中氨氮转化为硝氮并进行硝氮富集，以用于后续处理；并且装置结构简单，便于实际操作运行。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种一体式组合膜生物反应器硝化并硝氮富集的装置，其特征在于：该装置包括敞口的硝氮分离器，放置在硝氮分离器内的膜组件A、曝气头和电极，气泵，气体流量计，气路管线，出水蠕动泵，压力表，进水泵，进水管，出水管，电源，导线，时间继电器；膜组件A的出水口与出水管、压力表和出水蠕动泵依次相连，并受时间继电器的控制；进水泵受时间继电器控制；曝气头与气路管线、气体流量计和气泵依次相连；曝气头位于膜组件A下部；电极的两极经导线分别和电源相连，两极放在膜组件A两侧；进水泵接进水管，进水管末端位于硝氮分离器内，且靠近硝氮分离器底部；膜组件A由阴离子交换膜、超滤膜或者微滤膜和带有导流槽和孔洞的支撑板组成。

本发明中所述的电极采用板状或者圆柱状石墨电极。

本发明提供了一种利用上述装置硝化并硝氮富集的方法，其步骤包括：

(1) 原水引入：原水经进水泵增压后，以4-6.6 ml/min进入硝氮分离器中，进水泵受时间继电器控制，进水为间歇性型进水即进水泵抽停时间比为5分钟：4分钟；

(2) 膜组件A连接、流量设定及好氧硝化反应： 将MLSS为3000-3500mg/L的好氧活性污泥、膜组件A放入硝氮分离器中，膜组件A出水口与出水管、压力表和出水蠕动泵依次相连，并受时间继电器的控制，打开出水蠕动泵，调整流量为4-6.6 ml/min，经出水管进行出水；同时，将曝气头放入硝氮分离器中膜组件A下部进行曝气，调整气体流量计，控制DO在2-3mg/L，HRT为3.79-6.25d； 

(3) 电源连接及电流设定： 将电极的两极经导线分别与电源相连，并将阳极正对超滤膜，阴极正对阴离子交换膜，打开电源，调整到电流为0.25A，并保持不变；

(4) 抽停时间比设定及膜组件A清洗： 出水蠕动泵，在时间继电器的控制下，出水为间歇性型出水即出水蠕动泵抽停时间比为5分钟:4分钟，且与进水泵同步间歇进出水，当压力表指示数值超过15kpa时，需对膜组件A进行清洗或更换。

将膜组件A清洗后可重新投入运行。整个过程被富集的硝氮从出水管流出，进而实现了硝氮富集。

本发明还提供了一种膜组件A，其特征在于：该膜组件A由阴离子交换膜、超滤膜或者微滤膜和带有导流槽和孔洞的支撑板组成；阴离子交换膜和超滤膜或者微滤膜分别固定在支撑板的两面。

本发明的一种一体式组合膜生物反应器硝化并硝氮富集的方法及装置，其原理在于：

（1）氨氮转化为硝氮