一種污水脫氮除磷深度處理方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種污水脫氮除磷深度處理方法，所述方法主要包括預(yù)處理、藻類膜生物反應(yīng)器處理、斜板沉淀池處理和膜濾處理。污水首先進行預(yù)處理，然后進入藻類膜生物反應(yīng)器，對污水進行高效脫氮除磷，隨后進入斜板沉淀池，使懸浮物得到沉淀，以防對后續(xù)的膜濾造成堵塞，最后污水通過膜組件過濾，濾液儲備在透過液水池中以便進行再利用。該方法集生物法、物理法和化學(xué)法于一體，具有高效脫氮除磷和去除污水中污染物質(zhì)，并且整個方法結(jié)構(gòu)簡單，管理維護方便，運行成本低廉，無臭氣和二次污染的產(chǎn)生，出水水質(zhì)可以達到國家一級A標(biāo)準(zhǔn)，可以進行回用，提高水資源利用效率。
【專利說明】一種污水脫氮除磷深度處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及污水處理領(lǐng)域，是一種利用藻類生物膜進行污水脫氮除磷深度處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人口增長和經(jīng)濟發(fā)展，人類對水的需求量不斷增多，同時科技的進步又使得其活動區(qū)域不斷延伸，導(dǎo)致環(huán)境污染的廣度、深度逐步加大，尤其湖泊水體的富營養(yǎng)化現(xiàn)象已成為一個全球性的環(huán)境問題，而氮磷等元素的過度排入水體是造成水體富營養(yǎng)化的關(guān)鍵因素。因此，尋求一種新型高效的脫氮除磷方法是我國水環(huán)境保護與治理中面臨的重要問題。目前，生物脫氮除磷常規(guī)方法主要有SBR、A2/0、氧化溝等。但這些脫氮除磷方法由于碳源、泥齡、硝酸鹽等問題，使得其對N和P同時去除效果不佳、處理效果不穩(wěn)定，難以滿足水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)，凈化后的水體仍含有大量營養(yǎng)元素，也可造成水體富營養(yǎng)化。藻類是湖泊中常見生物，其具有特殊的代謝方式，自1957年Oswald等提出可以利用微型藻類作為生物系統(tǒng)代替活性污泥進行污水處理以來，藻類生物脫氮除磷技術(shù)受到人們越來越多的重視，其利用方式主要包括懸浮藻類系統(tǒng)、固定化藻類系統(tǒng)和藻類生物膜系統(tǒng)，懸浮藻類系統(tǒng)具有藻水難于分離的缺點，固定化藻類系統(tǒng)運行成本高而難于推廣，因此，眾多學(xué)者對藻類生物膜脫氮除磷進行了研究。Karen Loveland等研發(fā)的ATS工藝?yán)霉讨兴{藻、絲狀藻類以及細(xì)菌等的藻類膜達到凈化污水的目的；Jing Shi和Michael Melkonian等人利用小球藻和柵藻形成雙層藻類生物膜系統(tǒng)進行污水處理實驗研究；N.C.Boelee等利用藻類膜技術(shù)作為市政污水的后處理工藝，并對處理效果進行了研究。國內(nèi)學(xué)者對藻類膜技術(shù)研究相對較少，馬沛明等在實驗室條件下研究了以巨顫藻占優(yōu)勢的藻類生物膜對污水處理效果進行了研究，其結(jié)果均表明藻類膜具有良好的脫氮除磷效果。因此，本發(fā)明以自然水體中常見藻種，結(jié)合斜板沉淀和膜過濾方法，為`污水脫氮除磷提供技術(shù)支持。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是公開一種成本低廉、適用性廣、出水水質(zhì)好且能達到高效脫氮除磷目的的污水深度處理方法。
[0004]技術(shù)方案:本發(fā)明的污水脫氮除磷深度處理方法主要包括以下方法步驟:
(I)污水的預(yù)處理:污水首先在預(yù)處理池里進行預(yù)處理，沉淀去除大顆粒懸浮物和細(xì)小無機物，目的主要是均衡水量和水質(zhì)，并去除水中大顆粒漂浮物和沉砂，以減少后續(xù)方法的負(fù)荷并降低對后續(xù)設(shè)備的不良影響。
[0005](2)藻類膜生物反應(yīng)處理:經(jīng)過預(yù)處理后的污水進入藻類膜生物反應(yīng)器，通過藻類的光合作用，把污水中的氮、磷轉(zhuǎn)化為藻類的機體或以沉淀的形式排出；利用其進行污水處理可有效去除污水中的N、P營養(yǎng)物質(zhì)，有效的避免了二次污染。這是一種低成本高效脫氮除磷的污水處理技術(shù)。
[0006](3)斜板沉淀處理:經(jīng)過藻類膜生物反應(yīng)處理過的污水進入斜板沉淀池，進入斜板沉淀池的水流為上流式，上流式水流在斜板中由于“淺池作用”，懸浮物被沉積下來，通過池底的污泥收集系統(tǒng)統(tǒng)一排走。
[0007](4)膜過濾處理:從斜板沉淀池出來的水經(jīng)過膜組件的過濾，從膜組件出來的水質(zhì)達到國家一級A標(biāo)準(zhǔn)，可直接排入江河，也可以進行回用。
[0008]本發(fā)明所述的污水的預(yù)處理和斜板沉淀處理工序加入I?5ppm的絮凝劑，靜置絮凝沉淀2?4h ;所述的絮凝劑為聚丙烯酸鈉,分子量為600萬?1200萬。
[0009]聚丙烯酰胺是水溶性高分子聚合物，具有優(yōu)良的絮凝性，因此，污水的預(yù)處理和斜板沉淀處理工序加入I?5ppm的絮凝劑，加快懸浮物的絮凝沉淀，加入絮凝劑后需要靜置2?4h，使懸浮物和細(xì)小顆粒成分絮凝沉淀。聚丙烯酰胺的分子量越高，其絮凝性越好，同樣的絮凝效果，聚丙烯酰胺的分子量越大，用量越少，但隨著分子量的增加，其溶解于水就越慢，使用就不方便，因此選擇600?1200萬的分子量。
[0010]本發(fā)明所述的藻類膜生物反應(yīng)處理采用的藻種為蛋白核小球藻、水華魚腥藻、鞘藻、斜生柵藻、阿氏顫藻和水網(wǎng)藻中的任一種或它們的組合物；所述的藻類生物反應(yīng)器是分成3?8段，串聯(lián)相連通，池中放有塑料彈性載體，并接種上述水藻，使載體上形成藻類生物膜。
[0011]本發(fā)明的污水脫氮除磷深度處理過程是連續(xù)進行的，為了使沒有太陽光照下或陰雨天仍然能夠穩(wěn)定運行，可使用人照光源，污水脫氮除磷深度處理過程需要的光強度不小于22001UX,可使出水水質(zhì)達標(biāo)。
[0012]本發(fā)明所述的膜過濾處理采用的是有機或無機管式微濾膜。
[0013]蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa):屬于綠藻門,色球藻目，小球藻屬,含有蛋白核。常見的小球藻細(xì)胞呈橢圓`型，直徑為3—5 μ m左右，繁殖快，營養(yǎng)價值和經(jīng)濟價值高，可用于制作各類天然保健品，是富營養(yǎng)化水體的主要藻種之一。
[0014]水華魚腥藻(Anabaena flos-aquae):屬于藍藻門，藍藻目，念珠藻科的一屬，魚腥藻種的一種，形狀呈細(xì)絲狀，會散發(fā)出獨特的“魚腥味”。整條藻絲有直形、彎曲以及無規(guī)則曲線等形式，可以單獨存在，或纏繞成群體，具有良好的侵附能力，是我國富營養(yǎng)化水體的主要藻種之一。
[0015]鞘藻(Oedogonium sp.):屬于綠藻門，鞘藻目，可細(xì)分為枝鞘藻屬、鞘藻屬和毛鞘藻屬，藻體呈絲狀分枝或不分枝，可懸浮于水面或侵附在其他物體表面，主要分布在溫帶和亞熱帶地區(qū)，是我國湖泊、水庫富營養(yǎng)化的優(yōu)勢藻種之一。
[0016]水網(wǎng)藻(Hydrodictyon reticulatum):屬于綠藻門，所具有的囊狀網(wǎng)是由圓柱形或?qū)捖研蔚募?xì)胞彼此以兩端連接而組成，網(wǎng)眼多為五邊形或六邊形。幼小時具有一個蛋白核，一個細(xì)胞核，色素體為片狀；長大后具有多個蛋白核，多個細(xì)胞核，色素體為網(wǎng)狀。細(xì)胞呈圓柱形，鮮黃綠色，寬可達200 μ m,長可達1cm。廣泛分布于富含有機物的靜止的淺水里，如湖灣、池塘、溝渠、小水洼等，易對魚苗造成危害。
[0017]斜生柵藻(Scenedesmus obliquus):屬于綠藻門，由2、4或8個細(xì)胞組成,各細(xì)胞排列在一條直線上，或略作交互排列。細(xì)胞為紡錘形，兩端尖細(xì)，兩側(cè)細(xì)胞的游離面有時凹入，有時隆起，細(xì)胞壁平滑。一般地，細(xì)胞寬3?9μπι，長10?21 μ m。為極為常見的浮游種類，細(xì)胞內(nèi)含蛋白質(zhì)為42%左右，容易大量培養(yǎng)，可作家畜飼料的補充來源。
[0018]阿氏顫藻(Oscillatoria agardhii):屬于藍藻門，顫藻屬,植物體單生或多條，絲體直走或彎曲，末端常較細(xì)，常聚集呈束狀或皮狀，多漂浮于水體表面。細(xì)胞呈方形，寬4?6 μ m，長2.5?4 μ m，細(xì)胞橫壁兩側(cè)具顆粒，內(nèi)含物具偽空泡，末端細(xì)胞有時為帽狀體。常見于淡水水體，如井邊、潮濕土表、巖石表面、稻田、溝渠、池塘、湖泊、沼澤、溪河以及海邊
坐寸ο
[0019]本發(fā)明在藻類膜生物反應(yīng)器中種植上述六種水藻中的任一種或多種組合物，使聚氯乙烯彈性載體上形成藻類生物膜，通過藻類膜的光合作用，吸收污水中的氮、磷等營養(yǎng)元素，轉(zhuǎn)化為藻體自身的組織，當(dāng)藻類膜長到一定程度，隨載體一起取出，避免了懸浮藻類難以收集的困難，之后重新進行掛膜。
[0020]所述的藻類膜生物反應(yīng)器分成3?8段，段與段之間相連通，污水從第一段流過第二段，再流過第三段……，以這樣的方式，從最后一段出來的水進入斜板沉淀池。因此第一段中的水藻得到的營養(yǎng)物質(zhì)最多，生長得也比較快，第二段次之，這樣經(jīng)過多段水藻的作用，污水中的氮、磷元素完全或基本耗盡。每段水藻得到的營養(yǎng)物質(zhì)的量是不同的，它們的生長情況肯定不相同，根據(jù)它們生長情況的差異，及時補充，可以實現(xiàn)污水的連續(xù)化生物處理。
[0021]微濾膜是孔徑在0.1?75 μ m的膜材料，能夠截留溶液中的砂礫、淤泥、黏土等顆粒和賈第蟲、隱抱子蟲、藻類和一些細(xì)菌等。微濾膜廣泛應(yīng)用于污水的過濾處理。常用的有機微濾膜有混合纖維酯微孔濾膜、硝酸纖維素濾膜、聚偏氟乙烯濾膜、醋酸纖維素濾膜、再生纖維素濾膜、聚酰胺濾膜、聚四氟乙烯濾膜以及聚氯乙烯濾膜等；無機微濾膜有陶瓷微濾膜、氧化鋁微濾膜、玻璃微濾膜、二氧化硅微濾膜和金屬微濾膜等。管式微濾膜處理效率高，本發(fā)明采用管式微濾膜。
[0022]本發(fā)明產(chǎn)生的積極效果:` 1.結(jié)構(gòu)簡單，易于維護管理。本發(fā)明主要是以藻類膜生物反應(yīng)器作為主體結(jié)構(gòu)，利用藻類形成藻類生物膜，達到脫氮除磷的目的，其出水進入斜板沉淀池，使脫落的藻類膜得到沉淀，防止阻塞膜組件，延長膜組件的使用壽命，減少了膜組件污染。
[0023]2.不會造成二次污染，運行成本低廉。本發(fā)明只需在藻類膜形成階段提供基本的營養(yǎng)物質(zhì)，在處理階段不需要提供額外的化學(xué)藥品，同時藻類可以選取常見的具有高效脫氮除磷的藻種即可，對環(huán)境要求少，只需能夠滿足藻類的一般生長，降低了脫氮除磷的成本，同時不會對環(huán)境產(chǎn)生化學(xué)藥品等二次污染，維護方便。
[0024]3.適應(yīng)性廣，出水水質(zhì)高，可進行回用。本發(fā)明主要是利用藻類具有特殊的代謝方式，它可利用光能和無機物合成自身的原生質(zhì)，利用其進行污水處理可有效去除污水中的N、P營養(yǎng)物質(zhì)，達到脫氮除磷的目的，適用于所有對藻類無毒害作用的污水，適用性廣；另外，本發(fā)明的出水為膜透過液，出水水質(zhì)高，可進行回用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明污水脫氮除磷深度處理方法的示意圖。
[0026]圖中編號為:1預(yù)處理池；2藻類膜生物反應(yīng)器；3斜板沉淀池；4膜過濾器。
【具體實施方式】
[0027]實施例1如圖1所示，含氨氮20mg/L，含磷10mg/L，C0D 300 mg/L的污水通入預(yù)處理池中，加入分子量為1200萬的聚丙烯酰胺，加入量為污水量的l-5ppm ;靜置2h，除去沉淀，清污水進入分成4段的藻類膜生物反應(yīng)器，反應(yīng)器的每段種有蛋白核小球藻、水華魚腥藻和鞘藻，光強度為30001ux ;從反應(yīng)器最后一段流出的水進入斜板沉淀池,加入分子量為1200萬的聚丙烯酰胺，加入量為水量的lppm，靜置2h，懸浮物被沉積下來，通過池底的污泥收集系統(tǒng)統(tǒng)一排走，清水用管式聚酰胺濾膜組件過濾，聚酰胺濾膜的孔徑為8-10 μ m ;從管式聚酰胺濾膜組件出來的水含氮0.35mg/L，含磷0.07mg/L，C0D 13.56 mg/L。
[0028]實施例2
如圖1所示，含氨氮23mg/L，含磷12mg/L，C0D 320 mg/L的污水通入預(yù)處理池中，加入分子量為1000萬的聚丙烯酰胺，加入量為污水量的l-5ppm;靜置3h，除去沉淀，清污水進入分成6段的藻類膜生物反應(yīng)器，反應(yīng)器的每段種有蛋白核小球藻、水華魚腥藻、鞘藻、斜生柵藻、阿氏顫藻和水網(wǎng)藻；光強度為32001UX ;從反應(yīng)器最后一段流出的水進入斜板沉淀池，加入分子量為1000萬的聚丙烯酰胺，加入量為水量的2ppm，靜置3h，懸浮物被沉積下來，通過池底的污泥收集系統(tǒng)統(tǒng)一排走，清水用管式聚偏氟乙烯濾膜組件過濾，聚偏氟乙烯濾膜的孔徑為8-10 μ m ;從管式聚酰胺濾膜組件出來的水含氮0.31mg/L，含磷0.05mg/L,COD 12.97 mg/Lο
[0029]實施例3
如圖1所示，含氨氮25mg/L，含磷15mg/L，C0D 350 mg/L的污水通入預(yù)處理池中，加入分子量為600萬的陽離子聚丙烯酰胺，加入量為污水量的l_5ppm ;靜置4h，除去沉淀，清污水進入分成8段的藻類膜生物反應(yīng)器，反應(yīng)器的前4段段種有蛋白核小球藻、水華魚腥藻、鞘藻、斜生柵藻、阿氏顫藻和水網(wǎng)藻，后四段種蛋白核小球藻、水華魚腥藻和鞘藻；光照強度為32001ux ;從反應(yīng)器最后一段流出的水進入斜板沉淀池，加入分子量為600萬的陽離子聚丙烯酰胺，加入量為水量的3ppm，靜置4h，懸浮物被沉積下來，通過池底的污泥收集系統(tǒng)統(tǒng)一排走，清水用管式二氧化硅微濾膜組件過濾，二氧化硅微濾膜的孔徑為20-25 μ m ;從管式二氧化娃微濾膜組件出來的水含氮0.28mg/L,含磷0.04mg/L, COD 11.96 mg/L。
[0030]實施例4
如圖1所示，藻類膜生物反應(yīng)器分成三段，其內(nèi)分別種有蛋白核小球藻、鞘藻和水華魚腥藻三種混合藻，光強度為50001UX，對污水進行連續(xù)處理，各階段進出水水質(zhì)情況如下表I所示:
【權(quán)利要求】
1.一種污水脫氮除磷深度處理方法，其特征在于，包括如下工序: (1)污水的預(yù)處理:污水首先在預(yù)處理池中沉淀去除大顆粒懸浮物和細(xì)小無機物； (2)藻類膜生物反應(yīng)處理:經(jīng)過預(yù)處理后的污水進入藻類膜生物反應(yīng)器，通過藻類的光合作用，把污水中的氮、磷轉(zhuǎn)化為藻類的機體或以沉淀的形式排出； (3)斜板沉淀處理:經(jīng)過藻類生物反應(yīng)處理過的污水進入斜板沉淀池，去除懸浮物； (4)膜過濾處理:從斜板沉淀池出來的水經(jīng)過膜組件的過濾，從膜組件出來的水質(zhì)達到國家一級A標(biāo)準(zhǔn)。
2.如權(quán)利要求1所述的污水脫氮除磷深度處理方法，其特征在于，所述的污水的預(yù)處理和斜板沉淀處理工序加入I?5ppm的絮凝劑，靜置絮凝沉淀2?4h ;所述的絮凝劑為聚丙烯酰胺，分子量為600萬?1200萬。
3.如權(quán)利要求1所述的污水脫氮除磷深度處理方法，其特征在于，所述的藻類膜生物反應(yīng)處理采用的藻種為蛋白核小球藻、水華魚腥藻、鞘藻、斜生柵藻、阿氏顫藻和水網(wǎng)藻中的任一種或它們的組合物；所述的藻類膜生物反應(yīng)器是分成3?8段，串聯(lián)使用，池中放有載體，接種上述水藻，使載體上形成藻類生物膜；所述的藻類膜生物反應(yīng)處理的光強度為不少于 22001ux。
4.如權(quán)利要求1所述的污水脫氮除磷深度處理方法，其特征在于，所述的膜過濾處理采用的是有機或無機管 式微濾膜。
【文檔編號】C02F1/44GK103435228SQ201310380921
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月28日
【發(fā)明者】魏群, 孫紅云, 郭莉娜, 葉華, 張金蓮, 周軍, 蔡元妃 申請人:廣西大學(xué)