一种回用富铁剩余污泥除磷膜生物反应器污水处理系统及处理方法.pdf
(19)国家知识产权局 (12)发明专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号2.X (22)申请日2017.08.23 (65)同一申请的公开文献号申请公开号 (43)申请公开日2017.11.07 (73)专利权人合肥工业大学地址安徽省合肥市包河区屯溪路193号 (72)发明人 (74)专利代理机构安徽省合肥市新安专利代理有限公司34101专利代理人 (51)Int.Cl.C02F9/14(2006.01)C02F3/12(2006.01)C02F3/30(20 06.01)/30(2006.01)(56)对比文件，2009.03.， 2016.11., 2018.05., 2010.01., 2007.03., 2016.04., 2009.03.11审查员（54）发明名称一种回用富铁剩余污泥除磷的膜生物反应器废水处理系统及处理方法（57）摘要本发明公开了一种回用富铁剩余污泥除磷的膜生物反应器废水处理系统及处理方法，所述的回用富铁剩余污泥除磷的膜生物反应器废水处理系统在调节池与膜生物反应器之间设有预吸附池，预吸附池内装有富铁剩余污泥。
富铁剩余污泥是采用铁盐强化除磷的膜生物反应器好氧池定期排出的富铁剩余污泥。本发明提高膜生物反应器除磷效果的方法是将富铁剩余污泥通过缺氧生物释磷、强化解吸进行预处理，结合膜生物反应器组成污水处理系统，实现剩余污泥的回收再利用，降低后续膜生物反应器的处理负荷，减少铁盐的投加量，降低运行成本。权利要求书1页，说明书5页，附图1页。 一种富铁剩余污泥回用膜生物反应器除磷处理废水的方法，其特征在于：将富铁剩余污泥置于前置并与膜生物反应器组合组成废水处理系统，实现剩余污泥的回收再利用，减少后续膜生物反应器的处理负荷，减少铁盐的投加量，降低运行成本；所述富铁剩余污泥为利用铁盐强化除磷的膜生物反应器好氧池定期排出的富铁剩余污泥； 具体包括以下步骤： 步骤1：将采用铁盐强化除磷的膜生物反应器好氧池定期排出的富铁剩余污泥进行解吸收集，转入缺氧释磷池静置5‑7小时后转入解吸池，加入解吸剂解吸5‑7小时，自然沉淀泥水分离，获得解吸后的富铁剩余污泥； 步骤2：将采用铁盐强化除磷的膜生物反应器好氧池定期排出的富铁剩余污泥进行解吸收集，转入缺氧释磷池静置5‑7小时后转入解吸池，加入解吸剂解吸5‑7小时，自然沉淀泥水分离，获得解吸后的富铁剩余污泥； 步骤3：对利用铁盐强化除磷的膜生物反应器好氧池定期排出的富铁剩余污泥进行脱附并收集步骤2：预吸附：将步骤1脱附后得到的富铁剩余污泥加入预吸附池，与进水充分混合，吸附进水中的悬浮颗粒及磷后送入膜生物反应器，通过铁盐协同强化除磷的膜生物反应器对污水进行深度净化，去除水中的有机物、氮、磷，膜生物反应器出水达到排放标准；调节池与膜生物反应器之间设置预吸附池，富铁剩余污泥内置于预吸附池内； 预吸附池采用上流式工作方式，即水力停留时间保证最小流速满足膜生物反应器进水流速要求；预吸附池由吸附区和静态沉淀区组成，吸附区内填充富铁剩余污泥，吸附区底部设有进水口，进水由吸附区顶部溢流至静态沉淀区，经静态沉淀后排放。
2.根据权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于：所述脱附剂为NaOH溶液或柠檬酸溶液，加入脱附剂后，控制系统中脱附剂浓度控制为0.01～0.03mol/L，污泥浓度较大时适当增加脱附剂投加量。一种回用富铁剩余污泥除磷的膜生物反应器污水处理系统及处理方法技术领域[0001]本发明涉及一种回用富铁剩余污泥除磷的膜生物反应器污水处理系统及处理方法，属于污水处理除磷技术领域。背景技术[0002]膜生物反应器（）用膜组件替代传统生物处理中的二沉池，使生物反应器内维持较高的污泥浓度，提高生物处理的有机负荷，通过维持较低的污泥负荷，减少剩余污泥的产生。 此外，由于其生物量高、食微比低、出水水质好且稳定，近年来在市政污水处理及再生水回用中受到广泛关注。随着膜元件价格的降低，膜生物反应器技术日趋成熟，逐渐受到国内外新建污水处理厂的青睐。但由于膜生物反应器泥龄较长，难以达到较高的除磷效果，导致出水水质达不到较高的排放标准和再生回用的要求。目前比较常见的方法是通过投加化学除磷剂进行同时化学除磷，常用的有铁盐和铝盐。亚铁盐比铁盐经济但混凝效果较差；聚合物效果较好但价格较贵；三价铁盐作为性价比高的絮凝剂受到很多污水处理单位的青睐。
通过加入一定浓度的铁盐，可以达到较高的除磷效果，同时膜生物反应器仍能保持对有机物和氮元素的高效去除。另外，一些研究也指出，加入一定浓度的铁盐可以减缓膜污染过程。[0003]膜生物反应器中加入一定浓度的铁盐后，会产生各种化学形态的铁，如：水铁矿(am-FeOOH)、水合氧化铁(HFO)、非晶态氢氧化铁(AFO)等离子型和复合型Fe化学物质。这些物质存在于活性污泥系统中，被称为富铁污泥。[0004]剩余污泥的处理利用一直是业界研究的热点，如果剩余污泥的处理不当，会对环境造成二次污染，目前比较流行的有卫生填埋处置、填海造地、堆肥、热干化和焚烧等处理方式。 剩余污泥的常见用途有制备蛋白灭火剂、建筑砖等。作为污水处理的副产品，膜生物反应器产生的富铁剩余污泥中含有丰富的铁的氧化物或氢氧化物。由于铁的氧化物或氢氧化物对磷有很强的吸附作用，该类铁化合物对水溶液中磷的吸附机理主要为固体表面的物理吸附沉积过程和以离子交换形式发生的化学吸附。另外，当吸附达到饱和时，还具有解吸再生的能力。解吸后的剩余污泥中的含铁化合物能恢复部分吸附性能，能再次对磷进行有效的吸附，在一定程度上为富铁剩余污泥的回收再利用提供了可能。
若能将其作为水处理的资源化利用，可降低运行成本，具有很好的工程应用前景。虽然相关课题已引起广泛关注，但如何合理利用富铁剩余污泥参与水处理，目前尚未见系统的报道。发明内容[0005]本发明针对现有膜生物反应器污水处理技术在除磷效果上的不足，以及利用铁盐协同强化除磷，会产生一定量的富铁剩余污泥的特点，提出了一种将富铁剩余污泥回收用于除磷的膜生物反应器污水处理系统及处理方法。[0006]传统膜生物反应器的处理工艺是污水先在调节池中调节流量和浓度后送入膜生物反应器，通过铁盐协同强化除磷膜生物反应器对污水进行深度净化，去除水中的有机物。 [0007] 本发明将富铁剩余污泥回用于除磷膜生物反应器污水处理系统，在调节池1与膜生物反应器3之间设置预吸附池2，预吸附池2内建有富铁剩余污泥。[0008] 富铁剩余污泥为铁盐强化除磷的膜生物反应器好氧池定期排出的富铁剩余污泥。[0009] 预吸附池采用上流式工作方式，即水从底部进入，顶部排出。通过控制吸附区水流的上升流速，充分利用富铁剩余污泥的沉降性能，对水中细小悬浮颗粒进行初步吸附，保证足够的水力停留时间。 另一方面，进水中的部分磷通过富铁剩余污泥中的含铁化合物初步吸附到富铁污泥表面。
[0010] 预吸附池由吸附区和静沉区组成，吸附区内充满富铁剩余污泥，吸附区底部设有进水口，进水由吸附区顶部溢流至静沉区，静沉后排出。进出水流速需满足后端膜生物反应水力停留时间的最小流速。吸附区污泥龄与后端膜生物反应器保持一致，保证吸附池内能保持一定的污泥量，对脱附后的富铁剩余污泥能保持良好的吸附效果。[0011] 采用铁盐强化除磷的膜生物反应器好氧池定期排出的富铁剩余污泥需经过脱附预处理后再加入预吸附池使用。 脱附工艺如下：[0012] 采用铁盐强化除磷的膜生物反应器好氧池定期排出的富铁剩余污泥收集后送至厌氧释磷池静置5-7小时，待剩余污泥中溶解氧耗尽后（不进行泥水分离），将富铁剩余污泥转入脱附池，加入脱附剂脱附5-7小时，通过自然沉淀进行泥水分离，脱附后得到富铁剩余污泥。上清液中富磷且浓度较高，可进行磷回收利用。[0013] 脱附剂为NaOH溶液或柠檬酸溶液，加入脱附剂后，控制系统中脱附剂浓度控制为0.01-0.03mol/L。 当污泥浓度较高时，适当增加脱附剂的投加量。[0014] 本发明是一种富铁剩余污泥回收利用及膜生物反应器除磷的废水处理方法，是将富铁剩余污泥预先放置并与膜生物反应器组合，组成废水处理系统，实现剩余污泥的回收再利用，减少后续膜生物反应器的处理负荷，减少铁盐的投加量，降低运行成本。
[0015] 所述膜生物反应器为缺氧/好氧膜生物反应器，采用板式膜组件、中空纤维膜组件或其他膜组件反应器。 [0016] 本发明的用于富铁剩余污泥回用膜生物反应器除磷的废水处理方法， 包括如下步骤： [0017] 步骤 1 ： 脱附 [0018] 将利用铁盐协同强化除磷的膜生物反应器好氧池定期排出的富铁剩余污泥收集后转入缺氧释磷池静置 5-7 小时， 再将高浓度富铁剩余污泥转入脱附池， 加入脱附剂脱附 5-7 小时， 通过自然沉淀使泥水分离， 脱附后得到富铁剩余污泥， 上清液富含较高浓度的磷， 可以考虑磷回收利用。 [0019] 所述脱附剂为 NaOH 溶液或柠檬酸溶液。 投加脱附剂后，控制系统中脱附剂浓度为0.01～0.03mol/L，当污泥浓度较高时，适当增加脱附剂投加量。[0020]步骤2：预吸附[0021]将步骤1脱附后得到的富铁剩余污泥投加至预吸附池，与进水充分混合，吸附进水中的悬浮颗粒及磷，然后送入膜生物反应器，通过铁盐协同强化除磷膜生物反应器对废水进行深度净化，去除水中的有机物、氮、磷，膜生物反应器出水达到排放标准。 预吸附池内的污泥按照设计及管理要求定期排放，保持预吸附池内污泥龄与后端膜生物反应器污泥龄一致。
[0022] 预吸附池采用上流式工作方式，即水从底部进入，从顶部排出。通过控制吸附区上升流速，充分利用富铁剩余污泥的沉降性能，初步吸附水中细小悬浮颗粒，保证足够的水力停留时间。另一方面，富铁剩余污泥中的含铁化合物将进水中的部分磷初步吸附到富铁污泥表面。[0023] 本发明在传统膜生物反应器前端增设预吸附池，进水经调节池进入预吸附池，在池内与富铁剩余污泥充分混合，经静态沉淀后流入主反应器，废水经铁盐协同强化除磷膜生物反应器深度净化，去除水中的有机物、氮、磷。 膜生物反应器出水达标排放[0024]与单一铁盐协同强化除磷膜生物反应器相比，本发明充分回收再利用了富铁剩余污泥，可以从前端降低反应器进水中悬浮颗粒物及磷的浓度，降低膜生物反应器的处理负荷，减少铁盐的投加量，节省运行成本。[0025]本发明的有益效果体现在以下几个方面：[0026]1、本发明充分回收再利用铁盐协同强化除磷膜生物反应器产生的富铁剩余污泥，与膜生物反应器组合成污水处理系统用于污水处理，膜生物反应器高效降解污水中的有机物、脱氮，吸附池对磷的初步吸附和后续向反应器投加铁盐保证了磷的高效去除。
让富铁剩余污泥再次参与污水处理，充分利用富铁剩余污泥中的铁化合物作为水处理的资源，有效实现资源的合理利用。[0027]2、富铁剩余污泥在缺氧释磷池停留时会向上清液中释放磷，由于活性污泥的缺氧释磷过程消耗少量有机物，好氧池未完全处理的部分有机物刚好可以提供磷的释放，释磷完成后，上清液中已无有机物残留，此时上清液磷浓度较高，可以考虑对上清液磷进行回收。 [0028] 3、脱附剂NaOH的残渣将随剩余污泥一起回流至吸附池，可为活性膜生物反应器提供部分碱度，供给硝化脱氮工艺。[0029] 4、由于前端吸附池将吸附进水中的部分磷，使进入膜生物反应器的磷浓度较单一工艺低，可适当减少铁盐投加量，节省运行费用，具有很好的实用价值和经济效益。附图简要说明[0030] 图1为本发明利用膜生物反应器回收富铁剩余污泥并除磷的废水处理系统结构示意图。