专利名称：膜生物反应器与磷回收结合的污水处理系统及处理方法
技术领域：
本发明涉及一种污水处理技术，尤其涉及一种利用膜生物反应器(MBR) 与磷回收工艺相结合的污水处理系统及处理方法。
背景技术：
磷是水体富营养化的重要因素，也是在自然界近乎单向循环的元素，由 于磷矿的开采和磷在自然界中近乎单向循环，磷资源日益枯竭。采用适当的 处理工艺和有效的回收方法，不仅可以有效控制水体的富营养化，还可以获 得可利用的磷资源，对延长磷矿资源的使用年限有着重要意义。现有的技术 中去除磷营养物方法主要有三种，即化学法、生物法和生物化学法。化学法 可以有效除磷，但产生大量的化学污泥，难以处置，使其应用范围受限。生 物法除磷是利用微生物对磷的消耗，通过排除剩余污泥的方法进行磷的去 除，但排放的剩余污泥若管理不当，会给环境造成二次污染。生物化学法是 将生物处理工艺中的活性污泥在厌氧条件下产生磷利用^t殳加化学药剂将磷去 除。生物化学法除磷工艺主要有两类，即侧流除磷和主流除磷。侧流除磷工 艺主要是将二沉池内的部分活性污泥引入厌氧释磷池内，释磷池上清液投加 化学药剂进行除磷，主流除磷工艺釆用厌氧好氧交替运行工艺，从而提高除 磷效果。发明人发现在生物化学除磷工艺中， 一方面生物除磷部分采用传统 的活性污泥法，处理效果不稳定，出水水质受到影响；另一方面化学除磷部 分所产生的化学污泥不能回收利用，造成磷资源的浪费，且化学污泥处理不 当，仍会造成环境污染。
发明内容
本发明实施方式提供了 一种膜生物反应器与磷回收结合的污水处理系统 及处理方法，可有效的处理水体中的污染物质，省去传统工艺中的沉淀池， 并能够对水体中去除的磷进行回收，克服现有污水处理工艺脱氮处理效果不 佳且污水中的磷严重浪费的缺点。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的
本发明实施方式一种膜生物反应器与磷回收结合的污水处理系统，该系 统包括
生物处理子系统和磷回收子系统；所述生物处理子系统由缺氧池和膜生 物反应器连接而成，缺氧池的污水进水口与引入处理污水的污水供应管连 接；所述磷回收子系统由混合池、厌氧释磷池、混合反应池、沉淀池依次连 接而成；
所述生物处理子系统的膜生物反应器的污泥混合液出水口与所述磷回收 子系统的混合池的进水口连通。 所述膜生物反应器包括
空气管、超滤膜组件及滤后水出水管、污泥混合液出水口；所述空气管 及污泥混合液出水口均设置在膜生物反应器本体上，与膜生物反应器内部连 通，所述超滤膜组件设置在膜生物反应器内，超滤膜组件上连接有滤后水出 水管。
所述膜生物反应器与缺氧池之间还设有混合液回流管，所述混合液回流 管一端口设置在膜生物反应器本体上，与膜生物反应器内部连通，另一端口 与所述缺氧池的污水进水口连4妄。
所述磷回收子系统还包括
回流井，其上设有进水口与排水口 ，进水口分别与所述的沉淀池排水口 及释磷沉淀池的污泥排出口连通，所述的排水口通过管路回连至所述生物处 理子系统的缺氧池的污水进水口 。
所述磷回收子系统的混合池的进水口与引入处理污水的污水供应管连接。
所述混合反应池的进水口上设有除磷剂加入口 。 所述沉淀池底部设有用于排出含磷化学污泥的污泥排出口 。
一种上述各项中所述系统的处理方法，该方法包括
处理的污水进入生物处理子系统进行处理，在缺氧池内进行反硝化脱氮 去除部分有机物，缺氧池处理后的污水排入膜生物反应器内进行连续曝气、 并在好氧状态下进行硝化反应及有机物降解，处理后的污水经超滤膜组件过 滤后作为好水排出，含磷浓度较高的污泥混合液排入磷回收子系统；
在磷回收子系统的混合池内对所述膜生物反应器排出的污泥混合液与部 分污水进行混合，使混合液中存在的硝态氮在缺氧状态的混合池中进行反硝 化，混合池混合后的污泥排入厌氧释磷池进行磷的释放，得到的含磷上清液 排入混合反应池及释磷污泥，所述释磷污泥一部分作为剩余污泥排放， 一部 分回流至生物处理子系统重新摄磷；所述含磷上清液进入混合反应池内与加 入的除磷剂充分混合反应，排入沉淀池内进行泥水分离，分离出的上清液循 环回流再次处理，沉淀池分离出的化学污泥作为磷化工的原材料进行回收利 用。
所述分离出的上清液循环回流再次处理包括
将沉淀池内分离出的上清液与厌氧释磷池底部的一部分释磷污泥通过回 流井回流至生物处理子系统的缺氧池内再次处理。 所述方法还包括
在混合池的进水口引入未处理污水，为后续在厌氧释磷池进行厌氧释磷 过程提供碳源。
由上述本发明实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施方式中通过 采用膜生物反应器取代传统工艺系统中的二沉池，并增设磷回收子系统，使 生物处理工艺产生的高含磷污泥在磷回收子系统的厌氧释磷内进行释磷，提
高释磷效果，同时也最大限度保证在膜生物反应器中的摄磷效率；在磷回收 子系统的混合反应池内投加除磷剂，并通过沉淀池进行泥水分离，完成含磷 化学污泥的回收，既保证污水处理工艺中对-粦的去除，又可以^艮好的回收污 水中的磷，为磷化工提供新的磷资源；解决了传统污水处理系统中生物脱氮 与除磷相互矛盾问题，可最大限度地满足污水处理时既有效脱氮、除磷，又 可对磷回收以便再次利用。
图1是本发明实施例的污水处理系统的示意图。
图中1、污水供应管；2、缺氧池；21、缺氧池搅拌器；3、混合液回流 管；4、膜生物反应器；5、超滤膜组件；6、混合池；61、混合池搅拌器； 7、释磷沉淀池；8、混合反应池；81、混合池反应器;9、沉淀池；10、回流 井；A、空气管；C、除磷剂加入口； D、滤后水出水管；E、剩余污泥；F、含 磷化学污泥。
具体实施例方式
本发明实施方式提供的污水处理系统，是将传统的A/0工艺系统中的好氧 段改进为膜生物反应器，在膜生物反应器后去掉二沉池，出水经超滤膜组件 过滤后直接排放；并在进行厌氧释磷之前，在磷回收子系统中增加混合池， 使膜生物反应器中的污泥与部分污水在混合池中混合，为厌氧释磷过程提供 需要的碳源，同时来自好氧池混合液中的硝态氮也在该混合池(缺氧状态) 中得到反硝化从而最大限度地减小硝态氮对生物释磷的影响；在混合反应池 内投加除磷剂，不仅为去除水中的磷酸盐，同时可以对水中的磷酸盐进行回 收，供磷化工企业作为原材料重复利用。
为便于理解，下面结合附图及具体实施例进行说明。
实施例一
本实施例提供一种利用膜生物反应器与磷回收相结合的污水处理系统， 该系统可以对污水除氮、除磷的同时，对磷进行有效回收，具体如图l所示， 包括
生物处理子系统和磷回收子系统两部分；其中，所述的生物处理子系统 由缺氧池2和膜生物反应器4连接形成对污水的生物处理段，缺氧池2的污水进 水口与引入处理污水的污水供应管l连接；所述磷回收子系统由混合池6、厌 氧释磷池7、混合反应池8、沉淀池9依次连接形成对污水的磷回收段；
所述生物处理子系统的膜生物反应器4的污泥混合液出水口与所述磷回收 子系统的混合池6的进水口连通构成污水处理系统。
实际中，为达到栗好的处理效果，在磷回收子系统的沉淀池9后面设置回 流井10，回流井10上的进水口分别与所述的沉淀池9排水口及释磷沉淀池7的 污泥排出口连通，回流井10上的排水口通过管if各回连至生物处理子系统的缺 氧池2的污水进水口上，这样便形成了一个循环系统， 一方面形成达到好氧摄 磷、厌氧释磷的完整循环， 一方面可以对除磷后的上清液进行循环处理。
上述系统中，所述的膜生物反应器具体包括空气管A、超滤膜组件5及 滤后水出水管D、污泥混合液出水口；所述空气管A及污水出水口均设置在膜 生物反应器4本体上，与膜生物反应器4内部连通，所述超滤膜组件5设置在膜 生物反应器4内，超滤膜组件5上连接有滤后水出水管D;在所述的膜生物反应 器4与缺氧池2之间还设有一条混合液回流管3,混合液回流管3的 一端口设置 在膜生物反应器4本体上，与膜生物反应器4内部连通，另一端口与所述缺氧 池2的污水进水口连^l妄。
为保证磷回收子系统中对污水进行释磷处理时的碳源，将磷回收子系统 的混合池6的进水口与引入处理污水的污水供应管1直接连接，以便从污水供 应管1中直接引入未经生物处理子系统处理的污水来保证混合池6中的污泥混
合液中的碳源。
其中，所述混合反应池8的进水口上设有除磷剂加入口C (除磷剂可以采
用石灰)。为达到更好的搅拌效果，在缺氧池2内设置缺氧池搅拌器21,在混 合池6内设置混合池搅拌器61 ，在混合反应池8内设置混合反应池搅拌器81 。
通过上述的系统可以对污水进行处理，达到既去除污水中的氮及磷，又 能很好的对磷进行回收的目的，实现既环保，又对废弃资源重新利用的目 的。
实施例二
本实施例中提供一种基于实施例一中所述系统的污水处理方法，具体包
括
处理的污水进入生物处理子系统进行处理，在缺氧池内进行反竭化脱氮 去除部分有机物，缺氧池处理后的污水排入膜生物反应器内进行连续曝气、 并在好氧状态下进行硝化反应及部分有机物降解，处理后的污水一部分经超 滤膜组件过滤后作为好水排出，剩余的污水及污泥排入磷回收子系统；
混合，使混合液中存在的硝态氮先在缺氧状态的混合池中进行反硝化以消除 硝态氮对后续厌氧释磷的不利影响，并在混合池的进水口引入未经生物处理 子系统处理的污水，为后续在厌氧释磷池进行厌氧释磷过程提供碳源，混合 池混合后的污泥排入厌氧释磷池进行磷的释放，得到的含磷上清液排入混合 反应池，厌氧释磷池底部剩余污泥E排放；进入混合反应池内的含磷上清液与 加入的除磷剂充分混合反应，排入沉淀池内进行泥水分离，分离出的上清液 通过回流井回流至生物处理子系统的缺氧池内再次循环处理，沉淀池分离出 的含磷化学污泥F作为磷化工的原材料进行回收利用。
按污水在系统中各部分的处理过程，上述处理方法可具体分为下述几
步
第一步缺氧池，处理的污水在缺氧池进行反硝化脱氮，同时去除一部 分有机物，该步停留时间至少l小时；
第二步膜生物反应器MBR，在膜生物反应器MBR中进行连续曝气，维持 好氧状态，污水中的氨氮进行硝化反应，有机物进行降解，污水经超滤膜组 件过滤后排出，该步停留时间至少3小时；
第三步混合池，膜生物反应器MBR池内的污泥混合液与原污水在混合池 内进行混合，直接向混合池内引入的未经任何处理的原污水主要是为厌氧释 磷池提供所需的碳源；同时来自好氧池混合液中的硝态氮也在该混合池(缺 氧状态)中得到反硝化从而最大限度地减小硝态氨对生物释磷的影响。混合 池混合后的污泥进入厌氧释磷池，该步停留时间至少O. 5小时;
第四步厌氧释磷池，在厌氧释磷池进行磷的释放，含磷上清液进入混 合反应池，底部剩余污泥部分进入回流井回流，部分作为剩余污泥排;故，其 中回流部分根据原水中及需要回收的磷总量来控制，剩余污泥的排放量则根 据整个污水处理系统中的生化系统(生物处理子系统)的污泥龄来控制。该 步停留时间至少2小时；
第五步混合反应池与沉淀池，含磷上清液在混合沉淀池内与除磷剂 (除磷剂可以选用石灰)充分混合反应，在沉淀池内进行泥水分离，沉淀池 上清液进入回流井进行回流，底部的化学污泥进行回收，作为磷化工的原材 料重复利用，该步停留时间至少O. 5小时。
实际中，准备处理的污水首先经过粗档4册、细裆4册及沉砂池等预处理设 施处理后，进入本发明实施例的污水处理系统中，本系统采用缺氧池和膜生 物反应器(MBR)相结合的运行方式去除污水中污染物。膜生物反应器 (MBR)工艺将传统的生物法和膜分离技术有机结合，并取代了传统活性污泥 法中的二沉池，使得曝气池和沉淀池合二为一，节约了建设用地；膜生物反 应器(MBR)工艺可实现固体停留时间的独立控制，是污水中难降解的大分子
的有机物能在反应器中有足够的停留时间，达到最终去除目的；膜生物反应
器(MBR)工艺能使出水水质稳定的达标排放。
经膜生物反应器(MBR)中处理后的水通过超滤膜达标排放，池内的泥水 混合物进入混合池内与部分原污水进行混合，主要是为下一阶段的污泥厌氧 释磷过程提供碳源，经混合池混合后的泥水混合物进入厌氧释磷池；
在厌氧释磷池内保持溶解氧浓度低于O. 5mg/L,固体(污泥部分)停留时 间为4 6h，目的是使污泥中过量吸收的磷能够释放完全，厌氧释磷池中得到 的上清液进入混合反应池，底部污泥部分进入回流井，部分作为剩余污泥进 入污泥贮存池，最终经污泥脱水处理后外运处置。剩余污泥的排放量根据整 个生化系统的污泥龄(通常为11 23天)来控制，如果生化系统污泥龄为20 天，则剩余污泥的排放量为生化系统总泥量的二十分之一 (污泥龄的倒 数)；
在混合反应池内，富磷污水与加入到混合反应池内的除磷剂反应，此时 应控制反应池内的pH值为石咸性，以有利于磷酸盐的沉淀；
混合反应池内的泥水混合物进入沉淀池进行泥水分离，沉淀池中的上清 液进入回流井，对底部含磷化学污泥进行收集，经浓缩脱水处理作为磷化工 企业的原材料进行回收利用；
在回流井内，释磷沉淀池底部污泥和沉淀池中的上清液混合后回流至污 水处理系统的缺氧池中，进入下一4仑循环处理。
经过上述处理过程，便完成了利用膜生物反应器与磷回收工艺相结合的 对污水处理的过程。对处理时粗格栅、细格栅产生的栅渣和除砂器产生的泥 沙可以外运处置，污泥处理产生的滤液、污泥|!±存池产生的溢流液及厂区生 活污水一起排入集水池中，重新处理。
综上所述，本发明实施例中以膜生物反应器MBR耳又代传统污水处理系统中 的二沉池，并增设了磷回收工艺，使膜生物反应器(MBR)与其外部单独设立
的厌氧释磷及化学除磷相结合，达到强化整个系统的除磷能力及对磷回收的
效果。膜生物反应器MBR中不排放剩余污泥，污泥全部进入厌氧释磷池内释磷
后再排放，主要目的是使磷资源充分回收，减少排放剩余污泥中的磷含量过 高带来的二次污染。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不 局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可 轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明 的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1、一种膜生物反应器与磷回收结合的污水处理系统，其特征在于，该系统包括:生物处理子系统和磷回收子系统；所述生物处理子系统由缺氧池(2)和膜生物反应器(4)连接而成，缺氧池(2)的污水进水口与引入处理污水的污水供应管(1)连接；所述磷回收子系统由混合池(6)、厌氧释磷池(7)、混合反应池(8)、沉淀池(9)依次连接而成；所述生物处理子系统的膜生物反应器(4)的污泥混合液出水口与所述磷回收子系统的混合池(6)的进水口连通。
2、 根据权利要求l所述的系统，其特征在于，所述膜生物反应器包括 空气管(A)、超滤膜组件(5)及滤后水出水管(D)、污泥混合液出水口；所述空气管(A)及污泥混合液出水口均设置在膜生物反应器(4)本体 上，与膜生物反应器(4)内部连通，所述超滤膜组件(5)设置在膜生物反 应器(4)内，超滤膜组件(5)上连接有滤后水出水管(D)。
3、 根据权利要求l所述的系统，其特征在于，所述膜生物反应器(4)与 缺氧池(2)之间还设有混合液回流管(3)，所述混合液回流管(3) —端口 设置在膜生物反应器(4)本体上，与膜生物反应器(4)内部连通，另一端 口与所述缺氧池(2 )的污水进水口连"l妄。
4、 根据权利要求l所述的系统，其特征在于，所述磷回收子系统还包括回流井(10)，其上设有进水口与排水口，进水口分别与所述的沉淀池 (9)排水口及释磷沉淀池(7)的污泥排出口连通，所述的排水口通过管路 回连至所述生物处理子系统的缺氧池(2)的污水进水口。
5、 根据权利要求l所述的系统，其特征在于，所述磷回收子系统的混合 池(6)的进水口与引入处理污水的污水供应管(1)连接。
6、 根据权利要求l所述的系统，其特征在于，所述混合反应池(8)的进 水口上设有除磷剂加入口 (C)。
7、 根据权利要求l所述的系统，其特征在于，所述沉淀池(9)底部设有用于排出含磷化学污泥的污泥排出口。
8、 一种基于权利要求1 7任一项中所述系统的处理方法，其特征在于 该方法包括处理的污水进入生物处理子系统进行处理，在缺氧池内进行反硝化脱氮 去除部分有机物，缺氧池处理后的污水排入膜生物反应器内进行连续曝气、 并在好氧状态下进行硝化反应及有机物降解，处理后的污水经超滤膜组件过 滤后作为好水排出，含磷浓度较高的污泥混合液排入磷回收子系统；在磷回收子系统的混合池内对所述膜生物反应器排出的污泥混合液与部 分污水进行混合，使混合液中存在的硝态氮在缺氧状态的混合池中进行反硝 化，混合池混合后的污泥排入厌氧释磷池进行磷的释放，得到含磷上清液及 释磷污泥，所述释磷污泥一部分作为剩余污泥排放， 一部分回流至生物处理 子系统重新摄磷；所述含磷上清液进入混合反应池内与加入的除磷剂充分混 合反应，排入沉淀池内进4亍泥水分离，分离出的上清液循环回流再次处理， 沉淀池分离出的化学污泥作为磷化工的原材料进行回收利用。
9、 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述分离出的上清液循环 回流再次处理包4舌将沉淀池内分离出的上清液与厌氧释磷池底部的 一部分释磷污泥通过回 流井回流至生物处理子系统的缺氧池内再次处理。
10、 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 在混合池的进水口引入未处理污水，为后续在厌氧释磷池进行厌氧释磷过程提供碳源。
全文摘要
本发明公开一种膜生物反应器与磷回收结合的污水处理系统及处理方法，该系统包括生物处理子系统和磷回收子系统；所述生物处理子系统由缺氧池和膜生物反应器连接而成，缺氧池的污水进水口与引入处理污水的污水供应管连接；所述磷回收子系统由混合池、厌氧释磷池、混合反应池、沉淀池依次连接而成；所述生物处理子系统的膜生物反应器的污泥混合液出水口与所述磷回收子系统的混合池的进水口连通。该系统解决了传统污水处理系统中生物脱氮与除磷所需污泥龄相互矛盾问题，可最大限度地满足污水处理时既有效脱氮、除磷，又可对磷回收以便再次利用。
文档编号C02F1/44GK101381156SQ20081010271
公开日2009年3月11日 申请日期2008年3月25日 优先权日2008年3月25日
发明者迪 吴, 李天增, 凯 王, 王发珍, 王建泰, 欢 申 申请人:北京桑德环境工程有限公司