一種氧基?氫基雙膜污水極限脫氮降碳系統(tǒng)及方法，屬于污水處理領(lǐng)域，具體涉及一種氧基?氫基雙膜的污水脫氮降碳系統(tǒng)及方法。本發(fā)明專利技術(shù)的目的是為了解決傳統(tǒng)脫氮工藝在低碳氮比條件下因碳源限制導(dǎo)致廢水中總氮去除效果差，曝氣生物膜反應(yīng)器實現(xiàn)穩(wěn)定同步硝化反硝化困難的問題。本發(fā)明專利技術(shù)氧基?氫基雙膜污水極限脫氮降碳系統(tǒng)由膜曝氣生物膜反應(yīng)系統(tǒng)(MABR)、氫基生物膜反應(yīng)系統(tǒng)(H<subgt;2</subgt;?MBfR)和控制系統(tǒng)構(gòu)成；將氫氣基透氣膜反應(yīng)器和曝氣生物膜反應(yīng)器構(gòu)建氧基?氫基雙膜系統(tǒng)，從而實現(xiàn)低碳氮比廢水中的COD和TN的深度去除。本發(fā)明專利技術(shù)的系統(tǒng)既可以是曝氣生物膜反應(yīng)系統(tǒng)和氫基生物膜反應(yīng)系統(tǒng)的串聯(lián)，也可以直接在一個反應(yīng)體系內(nèi)同時培養(yǎng)氧基和氫基生物膜，適用不同場景。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于污水處理領(lǐng)域，具體涉及一種氧基-氫基雙膜的污水極限脫氮降碳系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
1、傳統(tǒng)活性污泥法污水脫氮硝化反硝化過程中，好氧區(qū)自氧菌在有氧條件下將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，厭氧區(qū)異養(yǎng)反硝化菌利用污水中的有機(jī)物作為碳源和能源驅(qū)動硝酸鹽被還原為氮?dú)?n2)從而從污水中去除氮。然而在低c/n的污水處理過程中，需要額外添加碳源和能源維持反硝化，這個過程存在高耗能、污泥產(chǎn)量大且容易受水質(zhì)水量沖擊等問題。膜曝氣生物膜反應(yīng)器(mabr)是一種集膜分離技術(shù)與生物膜技術(shù)于一體的高效廢水處理系統(tǒng)，其主要原理是通過膜的氣體傳遞特性和生物降解能力，實現(xiàn)有機(jī)物和氮污染物的去除。膜腔內(nèi)部的o2在適當(dāng)?shù)臍鈮合拢烤珳?zhǔn)地輸送到膜外表面，實現(xiàn)為微生物按需供應(yīng)電子受體。與此同時，廢水污染物從生物膜表面滲透到內(nèi)層，從而形成了一種高效的反擴(kuò)散機(jī)制使得理論氧氣利用效率可達(dá)100％。此外，膜通氣方式有利于生物膜形成獨(dú)特的分層結(jié)構(gòu)：內(nèi)層為好氧區(qū)，主要進(jìn)行有機(jī)物的氧化分解及氨氮的硝化反應(yīng)；外層為缺氧區(qū)，氧氣受限，硝化產(chǎn)物進(jìn)一步通過反硝化轉(zhuǎn)化為氮?dú)馀欧牛瑥亩鴮崿F(xiàn)有機(jī)物和氮的高效去除。因此，相比傳統(tǒng)生物膜污水處理技術(shù)，如移動床生物膜反應(yīng)器(mbbr)，mabr具備氧氣傳質(zhì)效率及利用率高、氨氮去除效果好，占地面積小，能耗低等優(yōu)點。有別于傳統(tǒng)的以進(jìn)行泥水過濾為主的膜生物反應(yīng)器(mbr)，由于采用透氣膜將氣體從膜內(nèi)擴(kuò)散到膜外供給生物膜利用，該設(shè)計方式不存在膜污染。但是當(dāng)mabr處理低碳氮污水時，由于碳源限制往往出水中硝酸鹽濃度較高，進(jìn)而無法實現(xiàn)較為理想的完全脫氮。
2、現(xiàn)有的一些工藝普遍采用耦合工藝，將mabr和其他脫氮工藝進(jìn)行偶聯(lián)以實現(xiàn)高效脫氮，但在實際工程應(yīng)用中存在各種壁壘。例如cn118084210a中公開的hn-ad菌-小球藻共生體系強(qiáng)化mabr處理沼液的方法，將小球藻和脫氮功能菌相耦合構(gòu)建菌藻共生體系的氧循環(huán)mabr，以實現(xiàn)氨氮、總氮和總磷的高效去除。但該體系最佳cod/tn為8，對于進(jìn)水的碳氮比要求較高，不適用于碳氮比較低的廢水。
3、專利cn114751516a中公開的一種低碳氮比污水同步脫氮除碳的方法，將膜生物反應(yīng)器(mbr)和氫基質(zhì)生物膜反應(yīng)器(mbfr)耦合，在mbr中主要是將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸氮和亞硝酸氮，后續(xù)mbfr則是將硝酸氮和亞硝酸氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)狻５嬖谝韵卤趬荆?)mbr段硝化主要還是運(yùn)用活性污泥法，氧傳質(zhì)和利用效率低；2)運(yùn)行中可處理的污水碳氮比為3.3～8.5，且只有在碳氮比高于5時候能夠保證較高的氨氮去除率，無法實現(xiàn)更低碳氮比條件下的深度脫氮除碳；(3)該體系存在長期運(yùn)行過程中mbr膜污染的問題。
4、專利cn118878088a中公開的基于鐵自養(yǎng)耦合脫氮的膜曝氣生物膜反應(yīng)器處理污水的方法，將進(jìn)水中的氨氮經(jīng)過膜曝氣生物膜中好氧微生物的氧化作用轉(zhuǎn)變?yōu)橄醯缓髮⑾醯臀囱趸陌钡謩e經(jīng)過鐵營養(yǎng)型脫氮菌的作用轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨(dú)狻Ｔ擉w系雖然能夠在低c/n比下有較好的脫氮效率，但mabr正常運(yùn)行中仍需大量懸浮污泥用來培養(yǎng)鐵營養(yǎng)型脫氮菌，后續(xù)對泥水分離存在較高的要求；并且鐵營養(yǎng)型脫氮菌的生長周期約50天，當(dāng)啟動階段或受到較大的環(huán)境條件影響時，不利于快速啟動。
5、專利cn118851429a中公開的硫基纖維載體耦合膜曝氣生物膜反應(yīng)器的一體式污水脫氮系統(tǒng)及方法，通過培養(yǎng)硫自養(yǎng)反硝化菌將膜曝氣生物膜反應(yīng)器處理后的硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)狻Ｔ擉w系雖然能夠在低c/n比下有較好的脫氮效率，但存在著電子供體硫資源獲取成本較高，且產(chǎn)生的硫酸鹽需要二次處理的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是為了解決傳統(tǒng)脫氮工藝在低碳氮比條件下因碳源限制導(dǎo)致廢水中總氮去除效果差，曝氣生物膜反應(yīng)器實現(xiàn)穩(wěn)定同步硝化反硝化困難的問題，提供一種新型的氧基-氫基雙膜污水極限脫氮降碳系統(tǒng)及方法，將氫氣基透氣膜反應(yīng)器(h2-mbfr)和曝氣生物膜反應(yīng)器(mabr)構(gòu)建氧基-氫基雙膜系統(tǒng)，從而實現(xiàn)廢水中的cod和tn的深度去除。本專利技術(shù)的系統(tǒng)既可以是曝氣生物膜反應(yīng)系統(tǒng)和氫基生物膜反應(yīng)系統(tǒng)的串聯(lián)，也可以直接在一個反應(yīng)體系內(nèi)同時培養(yǎng)氧基和氫基生物膜，適用不同場景。
2、本專利技術(shù)氧基-氫基雙膜污水極限脫氮降碳系統(tǒng)由膜曝氣生物膜反應(yīng)系統(tǒng)(mabr)、氫基生物膜反應(yīng)系統(tǒng)(h2-mbfr)和控制系統(tǒng)構(gòu)成；
3、所述膜曝氣生物膜反應(yīng)系統(tǒng)由膜曝氣生物膜反應(yīng)池(1)、進(jìn)水系統(tǒng)和氧基曝氣膜系統(tǒng)構(gòu)成；
4、所述氧基曝氣膜系統(tǒng)由曝氣泵(4)和氧基曝氣膜組件(6)構(gòu)成，氧基曝氣膜組件(6)設(shè)置在膜曝氣生物膜反應(yīng)池(1)內(nèi)，曝氣泵(4)的出氣口與氧基曝氣膜組件(6)的進(jìn)氣口通過氣體輸送管路連接；氧基曝氣膜組件(6)為中空纖維膜組件；曝氣泵(4)的出氣口與氧基曝氣膜組件(6)的進(jìn)氣口之間的氣體輸送管路上設(shè)置有氣體電動調(diào)節(jié)閥(13)；所述氫基生物膜反應(yīng)系統(tǒng)由氫基生物膜反應(yīng)池(2)、氫基曝氣膜系統(tǒng)和排水系統(tǒng)構(gòu)成；所述氫基曝氣膜系統(tǒng)由氫基曝氣膜組件(16)和氫氣發(fā)生器(11)構(gòu)成；氫基曝氣膜組件(16)設(shè)置在氫基生物膜反應(yīng)池(2)內(nèi)，氫氣發(fā)生器(11)的出氣口與氫基曝氣膜組件(16)的進(jìn)氣口通過氣體輸送管路連接；所述氫基曝氣膜組件(16)為中空纖維膜組件；氫氣發(fā)生器(11)的出氣口與氫基曝氣膜組件(16)的進(jìn)氣口之間的氣體輸送管路上設(shè)置有氫氣減壓表(8)和氫氣質(zhì)量流量計(17)；
5、所述膜曝氣生物膜反應(yīng)池(1)的出水口與氫基生物膜反應(yīng)池(2)的進(jìn)水口連接，膜曝氣生物膜反應(yīng)池(1)的出水口的設(shè)置高度高于氫基生物膜反應(yīng)池(2)的進(jìn)水口；膜曝氣生物膜反應(yīng)系統(tǒng)處理過的水經(jīng)溢流作用直接進(jìn)入氫基生物膜反應(yīng)系統(tǒng)；
6、所述控制系統(tǒng)由第一溶解氧傳感器(5)、第一ph傳感器(7)、氫氣傳感器(10)、第二溶解氧傳感器(14)、第二ph傳感器(15)和電控箱(12)構(gòu)成；第一溶解氧傳感器(5)和第一ph傳感器(7)設(shè)置在膜曝氣生物膜反應(yīng)池(1)內(nèi)；氫氣傳感器(10)、第二溶解氧傳感器(14)和第二ph傳感器(15)設(shè)置在氫基生物膜反應(yīng)池(2)內(nèi)；第一溶解氧傳感器(5)、第一ph傳感器(7)、氫氣傳感器(10)、第二溶解氧傳感器(14)、第二ph傳感器(15)分別和電控箱(12)連接。
7、利用上述氧基-氫基雙膜污水極限脫氮降碳系統(tǒng)進(jìn)行污水處理的方法按照以下步驟進(jìn)行：
8、一、分別向膜曝氣生物膜反應(yīng)池(1)和氫基生物膜反應(yīng)池(2)內(nèi)通入污水，向膜曝氣生物膜反應(yīng)池(1)內(nèi)通入氧氣或空氣，向氫基生物膜反應(yīng)池(2)內(nèi)通入氫氣，再將市政污水處理廠的好氧池中的污泥接種到膜曝氣生物膜反應(yīng)池(1)內(nèi)，將市政污水處理廠的厭氧池中的污泥接種到氫基生物膜反應(yīng)池(2)內(nèi)；在o2分壓為5-10psi和h2分壓為5-10psi下進(jìn)行序批式運(yùn)行7～10天至膜曝氣生物膜反應(yīng)池(1)和氫基生物膜反應(yīng)池(2)出水cod不大于60mg/l，出水tn不大于5mg/l，在膜曝氣生物膜反應(yīng)池(1)內(nèi)培養(yǎng)cod降解菌和硝化菌，在氫基生物膜反應(yīng)池(2)內(nèi)培養(yǎng)氫本文檔來自技高網(wǎng)
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【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種氧基-氫基雙膜污水極限脫氮降碳系統(tǒng)，其特征在于：氧基-氫基雙膜污水極限脫氮降碳系統(tǒng)由膜曝氣生物膜反應(yīng)系統(tǒng)(MABR)、氫基生物膜反應(yīng)系統(tǒng)(H2-MBfR)和控制系統(tǒng)構(gòu)成；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧基-氫基雙膜污水極限脫氮降碳系統(tǒng)，其特征在于：所述進(jìn)水系統(tǒng)由供水泵(3)和進(jìn)水管路構(gòu)成，供水泵(3)的出水端與膜曝氣生物膜反應(yīng)池(1)底部設(shè)置的進(jìn)水口通過進(jìn)水管路連接；進(jìn)水系統(tǒng)根據(jù)膜曝氣生物膜反應(yīng)池(1)內(nèi)所需水力停留時間對進(jìn)水流量進(jìn)行調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧基-氫基雙膜污水極限脫氮降碳系統(tǒng)，其特征在于：所述排水系統(tǒng)由排水泵(9)和排水管路構(gòu)成，排水泵(9)的進(jìn)水端與氫基生物膜反應(yīng)池(2)上部設(shè)置的排水口通過排水管路連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧基-氫基雙膜污水極限脫氮降碳系統(tǒng)，其特征在于：所述中空纖維膜組件的材質(zhì)為聚醚酮、聚丙烯或聚氨酯。
5.利用如權(quán)利要求1所述的氧基-氫基雙膜污水極限脫氮降碳系進(jìn)行污水處理的方法，其特征在于：該方法按照以下步驟進(jìn)行：
6.一種氧基-氫基雙膜污水極限脫氮降碳系統(tǒng)，其特征在于：氧基-氫基雙膜污水極限脫氮降碳系統(tǒng)由反應(yīng)池(18)、氧基曝氣膜系統(tǒng)、氫基曝氣膜系統(tǒng)、進(jìn)水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)和控制系統(tǒng)構(gòu)成；
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氧基-氫基雙膜污水極限脫氮降碳系統(tǒng)，其特征在于：所述中空纖維膜組件的材質(zhì)為聚醚酮、聚丙烯或聚氨酯。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氧基-氫基雙膜污水極限脫氮降碳系統(tǒng)，其特征在于：所述排水系統(tǒng)由排水泵(9)和排水管路構(gòu)成，排水泵(9)的進(jìn)水端與反應(yīng)池(18)底部設(shè)置的排水口通過排水管路連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氧基-氫基雙膜污水極限脫氮降碳系統(tǒng)，其特征在于：所述進(jìn)水系統(tǒng)由供水泵(3)和進(jìn)水管路構(gòu)成，供水泵(3)的出水端與反應(yīng)池(18)底部設(shè)置的進(jìn)水口通過進(jìn)水管路連接；進(jìn)水系統(tǒng)根據(jù)反應(yīng)池(18)內(nèi)所需水力停留時間對進(jìn)水流量進(jìn)行調(diào)整。
10.利用如權(quán)利要求6所述的氧基-氫基雙膜污水極限脫氮降碳系進(jìn)行污水處理的方法，其特征在于：該方法按照以下步驟進(jìn)行：
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【技術(shù)特征摘要】
1.一種氧基-氫基雙膜污水極限脫氮降碳系統(tǒng)，其特征在于：氧基-氫基雙膜污水極限脫氮降碳系統(tǒng)由膜曝氣生物膜反應(yīng)系統(tǒng)(mabr)、氫基生物膜反應(yīng)系統(tǒng)(h2-mbfr)和控制系統(tǒng)構(gòu)成；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧基-氫基雙膜污水極限脫氮降碳系統(tǒng)，其特征在于：所述進(jìn)水系統(tǒng)由供水泵(3)和進(jìn)水管路構(gòu)成，供水泵(3)的出水端與膜曝氣生物膜反應(yīng)池(1)底部設(shè)置的進(jìn)水口通過進(jìn)水管路連接；進(jìn)水系統(tǒng)根據(jù)膜曝氣生物膜反應(yīng)池(1)內(nèi)所需水力停留時間對進(jìn)水流量進(jìn)行調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧基-氫基雙膜污水極限脫氮降碳系統(tǒng)，其特征在于：所述排水系統(tǒng)由排水泵(9)和排水管路構(gòu)成，排水泵(9)的進(jìn)水端與氫基生物膜反應(yīng)池(2)上部設(shè)置的排水口通過排水管路連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧基-氫基雙膜污水極限脫氮降碳系統(tǒng)，其特征在于：所述中空纖維膜組件的材質(zhì)為聚醚酮、聚丙烯或聚氨酯。
5.利用如權(quán)利要求1所述的氧基-氫基雙膜污水極限脫氮降碳系進(jìn)行污水處理的方法，其特征在于：該方法按照以下步...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：羅一豪，翟景元，蔡煜航，張政，黃歡，楊歡，張藝檬，張芮齊，
申請(專利權(quán))人：東北師范大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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