公布日：2023.10.17
申請日：2023.07.31
分類號：C02F3/30(2023.01)I;C02F3/28(2023.01)I;C02F3/12(2023.01)I;C02F1/44(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發明提供了一種基于MABR-AnMBR-鐵/硫自養反硝化系統的氨氮廢水的脫氮處理方法，該系統包括依次連通的MABR反應池、AnMBR反應室和鐵/硫自養反硝化池；該方法包括廢水在MABR池中，通過無泡曝氣所帶來的溶解氧，將廢水中部分氨氮轉化為亞硝態氮，將氨氮與亞硝態氮的比例控制在一定范圍內；處理廢水進入AnMBR反應室，去除廢水中的氨氮與亞硝態氮，處理后的廢水經過外置膜組件過濾進入鐵/硫自養反硝化池，實現廢水中總氮的去除。本發明不僅能低能耗高效的脫氮，還可以簡單控制短程硝化過程，同時通過使用N2及氮氧化物混合氣體對AnMBR外置膜組件進行曝氣，降低膜污染，提高運行穩定性和裝置的安全性。
權利要求書
1.一種基于MABR-AnMBR-鐵/硫自養反硝化系統的氨氮廢水的脫氮處理方法，其特征在于，采用MABR-AnMBR-鐵/硫自養反硝化系統進行的氨氮廢水的脫氮處理；所述MABR-AnMBR-鐵/硫自養反硝化系統包括依次連通的MABR反應池、AnMBR反應室和-鐵/硫自養反硝化池；所述MABR反應池的內部設有與外部曝氣裝置連通的生物膜組件，且曝氣裝置的曝氣口與生物膜組件的膜絲端口連通；所述AnMBR反應室包括厭氧反應室、氮氣曝氣的外置膜組件和氣體分離循環裝置；所述厭氧反應室的內部設有三相分離器，上部設有出氣口；厭氧反應室的出水口與外置膜組件殼體上設置的進水口連通；所述出氣口與氣體分離循環裝置的氣體進口連通，氣體分離循環裝置的氣體出口與膜組件的曝氣口連通；所述鐵/硫自養反硝化池的進水口與AnMBR反應室的外置膜組件的出水口連接，鐵/硫自養反硝化池設有排水口；脫氮處理方法，包括以下步驟：(1)將初始廢水泵入MABR反應池底部，通過外部曝氣裝置對膜組件進行氧氣曝氣，通過曝氣將部分氨氮轉化成亞硝態氮，控制氨氮與亞硝態氮的比例，獲得處理后的廢水I；(2)廢水I泵入AnMBR反應室中將廢水中的氨氮與亞硝態氮去除，得到廢水II和甲烷、氮氣混合氣體，生成的甲烷、氮氣混合氣體進入氣體分離裝置進行分離，分離后的甲烷回收，氮氣混合氣體用于外置膜組件的曝氣氣體；(3)將步驟(2)廢水II進入外置膜組件過濾，得到過濾后的廢水和厭氧液；厭氧液回流至厭氧反應室。(4)將步驟(3)中過濾后的廢水通入鐵/硫自養反硝化池，進行亞硝態氮的進一步去除，處理后的廢水排出系統。
2.如權利要求1所述的MABR-AnMBR-鐵/硫自養反硝化脫氮處理系統，其特征在于，所述外部曝氣裝置的進氣管處設有調節閥和壓力傳感器；所述MABR反應池內設有溶解氧儀；所述MABR反應池與AnMBR反應室之間設有提升泵。
3.如權利要求1所述的MABR-AnMBR-鐵/硫自養反硝化脫氮處理系統，其特征在于，所述外置膜組件的排水管通過回流管路與MABR反應池的出水管連通，回流管路上設有提升泵。
4.如權利要求1所述的MABR-AnMBR-鐵/硫自養反硝化脫氮處理系統，其特征在于，所述氣體分離循環裝置包括氣體循環泵和氣體分離裝置；氣體循環泵的進口與厭氧反應室的出氣口連通，且連通的管路上設有循環風機；氣體循環泵的出口與氣體分離裝置進口連通；氣體分離裝置的出口與外置膜組件的曝氣口連通。
5.如權利要求1所述的脫氮處理的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述初始廢水為氨氮廢水，氨氮廢水為總氮濃度＜1000mg/L，氨氮濃度＜900mg/L，COD濃度＜2000mg/L，COD/TN為1～2:1的低碳氮比廢水。
6.如權利要求1所述的脫氮處理的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述MABR反應池中的膜曝氣生物膜組件曝氣壓力為10-20kPa，溶解氧控制在0.8-1.5mg/L，氨氮負荷為6～8kgNm-2d-1，曝氣方式為無泡曝氣。
7.如權利要求1所述的脫氮處理的方法，其特征在于，步驟(2)中，泵入厭氧反應室中的廢水的亞硝酸鹽氮與氨氮比值為1.0-1.6，壓力為10-20kPa，污泥濃度為6000～8000mg/L，脫氮負荷為0.6～0.8kgTNm-3d-1。
8.如權利要求1所述的脫氮處理的方法，其特征在于，步驟(4)中，鐵/硫自養反硝化池內復合填料的填充料為60～80％，復合填料由硫磺、鐵粉和多孔塑料懸浮材料組成，其中鐵粉與硫磺投加比例為1:1.5～1:2.5，占復合填料的30％～40％，反硝化負荷為0.3～0.5kg/m3·d。
發明內容
本發明提供了一種MABR-AnMBR-鐵/硫自養反硝化系統及氨氮廢水的脫氮處理方法，該方法可以低能耗高效的脫氮，還可以將短程硝化過程運行過程簡單化。
具體技術方案如下：
本發明提供了一種基于MABR-AnMBR-鐵/硫自養反硝化系統的氨氮廢水的脫氮處理方法，采用MABR-AnMBR-鐵/硫自養反硝化系統進行的氨氮廢水的脫氮處理；
所述MABR-AnMBR-鐵/硫自養反硝化系統包括依次連通的MABR反應池、AnMBR反應室和鐵/硫自養反硝化池；所述MABR反應池的內部設有與外部曝氣裝置連通的生物膜組件，且曝氣裝置的曝氣口與生物膜組件的膜絲端口連通；
所述AnMBR反應室包括厭氧反應室、氮氣混合氣體曝氣的外置膜組件和氣體分離循環裝置；所述厭氧反應室的內部設有三相分離器，上部設有出氣口；厭氧反應室的出水口與外置膜組件殼體上設置的進水口連通；所述出氣口與氣體分離循環裝置的氣體進口連通，氣體分離循環裝置的氣體出口與膜組件的曝氣口連通；
所述鐵/硫自養反硝化池的進水口與AnMBR反應室的外置膜組件的出水口連接，鐵/硫自養反硝化池設有排水口；
脫氮處理方法，包括以下步驟：
(1)將初始廢水泵入MABR反應池底部，通過外部曝氣裝置對膜組件進行氧氣曝氣，通過曝氣將部分氨氮轉化成亞硝態氮，控制氨氮與亞硝態氮的比例，獲得處理后的廢水I；
(2)廢水I泵入AnMBR反應室中將廢水中的氨氮與亞硝態氮去除，得到廢水II和甲烷、氮氣混合氣體，生成的甲烷、氮氣混合氣體進入氣體分離裝置進行分離，分離后的甲烷回收，氮氣混合氣體用于外置膜組件的曝氣氣體；
(3)將步驟(2)廢水II進入外置膜組件過濾，得到過濾后的廢水和厭氧液；過濾后的廢水排出系統，厭氧液回流至厭氧反應室。
(4)將步驟(3)中過濾后的廢水通入鐵/硫自養反硝化池，進行亞硝態氮的進一步去除，處理后的廢水排出系統。
上文所述MABR全稱為膜曝氣生物反應器，(文中簡寫為MABR)，AnMBR全稱為厭氧膜生物反應器(文中簡寫為AnMBR)。
本發明中，初始廢水首先通過水泵泵入MABR反應池，通過外部曝氣裝置對膜組件進行氧氣曝氣所帶來的溶解氧，與MABR反應池內存在亞硝化細菌，將廢水中的部分氨氮轉化為亞硝態氮，實現短程硝化，并嚴格控制廢水中氨氮與亞硝態氮的比例，經過反應后的廢水通過水泵泵入厭氧反應室，厭氧反應室的膜組件為外置式，厭氧反應室內設有三相分離器，外部設有用于泄壓的安全閥，廢水中的氨氮和亞硝態氮通過反應池中的厭氧氨氧化細菌的作用下去除，去除中生成的CH4、N2和NO2混合氣體，通過收集后由循環風機送入CH4分離裝置進行分離，分離后的CH4回收，混合氣體用作外置MBR膜組件曝氣，在厭氧反應室中去除氨氮與亞硝態氮的廢水經過外置膜組件過濾，部分未通過過濾的廢水通過水泵提升回流至厭氧反應室底部，進行循環，通過過濾的廢水通入鐵/硫自養反硝化池，進行亞硝態氮的進一步去除，處理后的廢水經過排水口排出。
通常曝氣裝置設置于膜組件下方，本發明曝氣裝置的曝氣口設置于膜組件內部，通過風機對膜組件內部的膜絲進行曝氣，曝氣生成的氣體直接與膜絲接觸，且曝氣為無泡氣體形式，相比于傳統曝氣，能夠極大的提高反應池中亞硝化細菌對溶解氧的利用率，空氣通過生物膜向廢水擴散，廢水中的污染物向生物膜內部擴散，對水中的部分氨氮進行轉化，同時可以根據壓力傳感器示數，通過調節閥調節對曝氣量進行調節，避免溶解氧過高，破壞水中氨氮與亞硝態氮的比例。
進一步地，所述外部曝氣裝置的進氣管處設有調節閥和壓力傳感器；所述MABR反應池內設有溶解氧儀；所述MABR反應池與AnMBR反應室之間設有提升泵。
進一步地，所述外置膜組件的排水管通過回流管路與MABR反應池的出水管連通，回流管路上設有提升泵。
進一步地，所述氣體分離循環裝置包括氣體循環泵和氣體分離裝置；氣體循環泵的進口與厭氧反應室的出氣口連通，且連通的管路上設有循環風機；氣體循環泵的出口與氣體分離裝置進口連通；氣體分離裝置的出口與外置膜組件的曝氣口連通。
進一步地，步驟(1)中，所述初始廢水為氨氮廢水，總氮濃度＜1000mg/L，氨氮濃度＜900mg/L，COD濃度＜2000mg/L，COD/TN為1～2:1的低碳氮比廢水進行處理。
進一步地，步驟(1)中，所述MABR反應池中的膜曝氣生物膜組件為聚偏氟乙烯(PVDF)中空纖維膜，孔徑0.02～0.2μm，曝氣壓力為10～20kPa，DO控制在0.8～1.5mg/L，具體可通過自動控制柜和風機控制，當短程硝化工藝中DO>1.5mg/L時，曝氣裝置自動停止，當DO
（發明人：李熒;張翠翠;馬敏杰;蔡瀟彥;龔云嬌）
