[发明专利]一种碳氮磷同步高效去除的污水处理系统及方法

说明书

本发明提供了一种碳氮磷同步高效去除的污水处理系统及方法，其系统包括依次连通的原水桶、阳极室、光合反应池和汲取液池，在所述阳极室与光合反应池之间设置有阴离子交换膜，在所述光合反应池与汲取液池之间设置有正渗透膜；在所述阳极室内设置有阳极，所述光合反应池盛装有微藻悬浮液；所述汲取液池盛装有汲取液，在汲取液池内设有阴极，所述阴极通过外电路与所述阳极室内的阳极相连。本发明通过将正渗透技术、微藻脱氮除磷技术与生物电化学技术有机结合，在实现污水同步脱除碳氮磷和藻水高效分离的同时能够对正渗透膜藻源污染进行有效地控制，本发明操作简单，控制方便，污水处理效率高，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种污水生物处理技术，具体地说涉及一种碳氮磷同步高效去除的污水处理系统及方法。

背景技术

随着我国人口数量的持续增加和工农业生产的快速发展，人类生产和生活污水的排放日益增多，大量的环境污染物排放到水体中，导致受纳水体环境加速恶化，近年来，我国的水域环境富营养化呈现出加速恶化的趋势，地表水体的富营养化已经成为了我国水污染的核心问题之一。水体中的氮、磷等污染物是导致水体富营养化的关键因子，而大量含氮、磷污水的排放是导致受纳水体中氮、磷污染物浓度增高的主要原因，研发经济高效的脱氮除磷技术将成为解决我国水污染问题的重要任务之一。

目前，我国污水厂广泛采用的脱氮除磷工艺有A²/O、SBR和氧化沟工艺，这些传统的脱氮除磷工艺虽然技术成熟、工艺稳定，但仍存在氮磷同时去除效果不佳、投资运行成本高和回收利用率低等一系列问题。藻类可以通过光合作用有效吸收水体中氮磷等营养物质，在完成自身的生长代谢的同时能够实现氮磷的有效去除，此外，微藻具有油脂含量高，生长速率快，被认为是最具发展前景的生物柴油原料。

利用微藻处理污水，可同步实现污水中氮磷的高效去除和微藻生物量的收获，然而微藻细胞个体微小，密度接近于水，表面带负电荷，这些特性使得微藻细胞在水中处于较稳定的悬浮状态，很难像活性污泥那样通过重力沉淀而实现自然分离，藻水分离不完全会导致藻细胞大量流失，从而影响系统的处理效果和稳定性。此外，由于大部分微藻属于自养型生物，对有机污染物去除能力有限，且有机物浓度过高会抑制微藻的生长，因此，微藻污水处理系统往往作为好氧二级污水处理系统的后置单元，用于对二级出水中氮磷的去除，微藻对氮源的利用先后顺序为氨氮>有机氮>硝酸盐氮>亚硝酸盐氮，城市污水中的氮源主要以氨氮和有机氮的形式存在，污水经过二级好氧系统处理后，90%以上的氨氮和有机氮被氧化为不易被藻类利用的硝酸盐氮或亚硝酸盐氮，从而导致微藻处理系统脱氮效率的降低，同时，污水中存在大量有毒有害物质，会导致微藻活性和繁殖力的下降，这也会影响系统的氮磷去除效率。

将膜过滤技术与微藻污水处理技术相结合，能够有效解决传统微藻污水处理技术存在的藻水分离难和生物量低的问题，然而传统的超滤和微滤膜对低分子量的有机物和氮磷营养盐等污染物不能实现有效的截留，当系统中微藻对污染物去除效果不佳时，出水水质会受到影响。此外，超滤和微滤膜必须在外加压力驱动的作用下才能实现藻水分离，这样不仅会产生高昂的操作成本还会导致严重的膜污染，进一步增加系统的运行和维护费用。

发明内容

本发明的目的就是提供一种碳氮磷同步高效去除的污水处理系统及方法，以解决现有微藻污水处理系统中微藻活性低，氮磷去除效率低、用于藻水分离的传统膜过滤技术中膜污染严重和高成本的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种碳氮磷同步高效去除的污水处理系统，包括依次连通的原水桶、阳极室、光合反应池和汲取液池，在所述阳极室与光合反应池之间设置有阴离子交换膜，在所述光合反应池与汲取液池之间设置有正渗透膜；

在所述阳极室内设置有阳极，在阳极表面附着有厌氧菌和产电菌；在所述阳极室上设置有阳极室进水管和阳极室出水管，阳极室进水管与所述原水桶相连通，阳极室出水管与所述光合反应池相连通；

所述光合反应池盛装有微藻悬浮液，在光合反应池的底部设有曝气装置；