一种处理硝酸盐废水的MBR工艺

技术领域

本发明属于水处理技术应用领域，具体涉及一种处理硝酸盐废水的MBR工艺，主要目的是通过改善反应器内微生物的生长环境，提高微生物降解能力，对废水中硝态氮、亚硝态氮进行深度去除。

背景技术

社会经济快速发展的同时，环境污染问题也越来越突出，传统脱氮装置存在耗能高、操作复杂、处理负荷低、处理硝态氮浓度低、占地面积大、应用范围小、工艺流程长、运行流程复杂等问题。因此，迫切需要新的脱氮设备来解决上述问题。

MBR是一种活性污泥法与膜分离技术相结合的新型高效的水处理技术。其可以实现水力停留时间（HRT）和污泥停留时间时间（SRT）的有效分离，有利于富集增殖周期长的活性微生物，出水水质好。将反硝化技术与MBR工艺相结合，可以通过控制环境条件实现反硝化细菌的富集。MBR运行过程中，溶解氧浓度是MBR实现反硝化的重要影响因素。反硝化细菌一般在缺氧条件下生长，研究表明生物膜反应器中溶解氧浓度高于0.5 mg/L就会抑制反硝化细菌降解硝酸盐。传统方法通过搅拌创造缺氧环境，但水体中仍然含有较高的溶解氧浓度，造成反硝化细菌富集受到影响，导致脱氮不彻底。

本发明提供了一种处理硝酸盐废水的MBR工艺，利用氮气吹脱解决溶解氧对反硝化细菌的影响，且利用氮气回收装置收集氮气，节省成本，同时，反应器内部投加填料，不仅可以延缓MBR膜的污染问题，还可以富集高浓度反硝化细菌群落，达到深度高效脱氮目的。

发明内容

针对上述传统脱氮存在的问题，结合上述背景技术，本发明提供了一种处理硝酸盐废水的MBR工艺。

本发明技术方案如下：

本发明将处理硝酸盐废水的MBR工艺集结于一体化设备中，该设备包括三个部分，进水调节池，MBR反应池和清水池，三个部分分别具有以下功能：

进水调节池包括磷、烧碱加药泵、曝气头、pH计、有机废水（补充碳源）。其中，磷、烧碱投加量通过蠕动泵控制。进水调节池为MBR反应池提供进水。

MBR反应池包括MBR中空纤维复合膜、曝气管、进水管、pH计、溶解氧仪、厌氧活性污泥、曝气头、氮气回收装置。MBR中空纤维复合膜设于反应器内部中心，曝气管均匀设置在反应器本体内底部，相邻曝气管的间距为20 cm，曝气管起始端连接氮气吹脱装置，用纯度为99.99%的氮气给反应器曝气，一方面用于去除水体中的溶解氧，另一方面用于反应器内物质的混合。pH计和溶解氧仪连续在线监测，保证反应器中反硝化细菌所需的最佳生长环境。厌氧污泥为某化工污水处理厂缺氧池内的活性污泥，污泥浓度不少于8500 mg/L。氮气回收装置用来回收曝气过程中流失的氮气，回收的氮气用于调节池和MBR反应池的曝气，进一步提高氮气的利用率。MBR反应池运行温度为25-30℃，pH值为7.0-7.5，碳氮比为5:1-4:1，填料填充率为1/5-1/4，溶解氧为0.0-0.5 mg/L，废水在MBR反应池中被净化。

清水池包括出水管、电磁阀、反洗泵。净化过的废水经MBR膜进入清水池。反洗泵对反应池中MBR膜进行定时清洗。反洗间隔时间为1 h，反洗时间为2 min。

本发明的特点是：将MBR工艺与反硝化技术相结合，解决了传统工艺（A/O）处理硝酸盐废水耗能高、处理负荷低、占地面积大等缺点，通过优化温度、pH值、碳氮比、溶解氧浓度，使环境因子更加适合反硝化细菌生长富集。本发明进一步改进是优化了曝气方式，解决了传统搅拌方法去除水中溶解氧不彻底的问题，使用氮气吹脱装置进行曝气，降低溶解氧浓度的同时，加强物质混合，充分发挥反硝化细菌的功能活性，在硝酸盐废水，尤其是高浓度的处理中能够取得较好的效果。经过该反应器富集的反硝化细菌具有较强的抗冲击能力，为处理高浓度硝酸盐废水提供了一种新思路。发明设置氮气回收装置，提高了氮气利用率，降低了成本，具有较强的实用价值。

附图说明

图1为一种处理高硝酸盐废水的MBR工艺示意图

附图标记

1-高浓度硝酸盐废水；2-有机废水；3-营养液；4-蠕动泵；5-pH计；6-潜污泵；7-曝气头；8-电磁阀；9-进水流量计；10-电磁阀；11-调节阀；12-氮气回收装置；13-调节阀；14-pH计；15-溶解氧仪；16-曝气头；17-填料；18-MBR膜；19-曝气管；20-氮气吹脱装置；21-自吸泵；22-电磁阀；23-出水流量计；24-反洗泵；25-电磁阀；26-调节池；27-MBR反应池；28-清水池；29-PLC自控系统。

具体实施方式

以下结合附图并通过实例对本发明作进一步说明：

图1为一种处理高硝酸盐废水的MBR工艺示意图

建立反应装置如图1所示，该MBR运行工艺流程描述如下：

高浓度硝酸盐废水和有机废水分别通过进水管1和进水管2进入调节池26中，营养液3通过蠕动泵4定量的投加到26中，在线监测pH计5实时监测调节池26中的pH值；调节池26通过潜水泵6出水，经过电磁阀8和进水电磁流量计9到达MBR反应池27中，pH计14和溶解氧仪15实时监测MBR反应池27中的pH值和溶解氧浓度；氮气吹脱装置20通过曝气管19把氮气输送到MBR反应池27底部，为进一步提高氮气利用率，将MBR反应池中过多的氮气通过电磁阀10进入氮气回收装置12进行回收和纯化，纯化后的氮气分别通过气体流量调节阀11和调节阀13进入调节池26和MBR反应池27，最后通过曝气头7和曝气头16进行氮气均匀释放；MBR反应池27内含填料，用于富集高浓度反硝化菌群，使处理效果更佳。污水经过MBR膜18进行泥水分离，污泥留在MBR反应池27中，处理过的污水经过抽吸泵21流经电磁阀22和出水流量计23进入清水池28，清水池28处理达标的部分污水经过反洗泵24定期给MBR膜18进行反洗，剩余污水排入市政污水管网。整个系统的运行通过PLC控制。

实施例1

采用本发明的一种处理高浓度硝酸盐废水的MBR工艺对某化工厂己二酸废水进行处理。调节池为直径80 cm高1 m的塑料圆桶，MBR反应池为高2 m，长2 m，宽1.2 m的碳钢长方体，MBR中空纤维膜放置在反应器内部，氮气吹脱装置设置在MBR反应池旁边，通过曝气管输送至反应池底部，氮气回收装置安装在MBR反应池顶部，收集纯化的氮气通过管道输送至调节池及MBR反应池底部，其作用一方面为让污水与营养液充分混匀，另一方面排出调节池和MBR反应池内水中的溶解氧。填料填充率为1/4，MBR反应池内污泥浓度为10000 mg/L，进水己二酸硝态氮浓度在900-1200 mg/L，连续检测七天，出水硝态氮浓度均低于6 mg/L，去除率均高于99%，连续长时间运行，出水水质稳定，监测数据见表1。

表1 实施例1的监测数据

实施例2

采用本发明的一种处理高浓度硝酸盐废水的MBR工艺处理某石油化工企业生产废水，左边为调节池，长1.5 m宽1 m高1 m的焊接而成的长方体，中间为边长1.5 m的MBR反应池，右边为MBR出水池。反应器内部设置MBR膜，氮气吹脱装置设置在MBR反应池右边，给MBR反应池进行曝气去除溶解氧，氮气回收装置安装在MBR反应池左边，收集的氮气用于去除调节池和MBR反应池中的溶解氧。填料填充率为1/5，MBR反应池内污泥浓度为8500 mg/L，生产废水硝态氮浓度为700-1000mg/L，MBR一体化装置连续运行七天，进行硝态氮浓度指标的测定，出水硝态氮浓度均低于5.5 mg/L，去除率均高于99%，MBR一体化设备连续长时间运行稳定，基本无故障，出水水质稳定，监测数据见表2。

表2 实施例2的监测数据

如上所述，尽管实施例表述了本发明，但其不得解释为对本发明的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式和细节上作出各种变化。