申請(qǐng)日2013.08.28

　　公開(kāi)(公告)日2013.12.11

　　IPC分類(lèi)號(hào)C02F9/14; C02F1/44; C02F1/56

　　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(lèi)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(jìn)行預(yù)處理，然后進(jìn)入藻類(lèi)膜生物反應(yīng)器，對(duì)污水進(jìn)行高效脫氮除磷，隨后進(jìn)入斜板沉淀池，使懸浮物得到沉淀，以防對(duì)后續(xù)的膜濾造成堵塞，最后污水通過(guò)膜組件過(guò)濾，濾液儲(chǔ)備在透過(guò)液水池中以便進(jìn)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(gè)方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，管理維護(hù)方便，運(yùn)行成本低廉，無(wú)臭氣和二次污染的產(chǎn)生，出水水質(zhì)可以達(dá)到國(guó)家一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，可以進(jìn)行回用，提高水資源利用效率。

　　權(quán)利要求書(shū)

　　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(wú)機(jī)物;

　　(2)藻類(lèi)膜生物反應(yīng)處理：經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的污水進(jìn)入藻類(lèi)膜生物反應(yīng)器，通過(guò)藻類(lèi)的光合作用，把污水中的氮、磷轉(zhuǎn)化為藻類(lèi)的機(jī)體或以沉淀的形式排出;

　　(3)斜板沉淀處理：經(jīng)過(guò)藻類(lèi)生物反應(yīng)處理過(guò)的污水進(jìn)入斜板沉淀池，去除懸浮物;

　　(4)膜過(guò)濾處理：從斜板沉淀池出來(lái)的水經(jīng)過(guò)膜組件的過(guò)濾，從膜組件出來(lái)的水質(zhì)達(dá)到國(guó)家一級(jí)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1～5ppm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(wàn)～1200萬(wàn)。

　　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(lèi)膜生物反應(yīng)處理采用的藻種為蛋白核小球藻、水華魚(yú)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(lèi)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(lèi)生物膜;所述的藻類(lèi)膜生物反應(yīng)處理的光強(qiáng)度為不少于2200lux。

　　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(guò)濾處理采用的是有機(jī)或無(wú)機(jī)管式微濾膜。

　　說(shuō)明書(shū)

　　一種污水脫氮除磷深度處理方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及污水處理領(lǐng)域，是一種利用藻類(lèi)生物膜進(jìn)行污水脫氮除磷深度處理方法。

　　背景技術(shù)

　　隨著人口增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人類(lèi)對(duì)水的需求量不斷增多，同時(shí)科技的進(jìn)步又使得其活動(dòng)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(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象已成為一個(gè)全球性的環(huán)境問(wèn)題，而氮磷等元素的過(guò)度排入水體是造成水體富營(yíng)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(guó)水環(huán)境保護(hù)與治理中面臨的重要問(wèn)題。目前，生物脫氮除磷常規(guī)方法主要有SBR、A2/O、氧化溝等。但這些脫氮除磷方法由于碳源、泥齡、硝酸鹽等問(wèn)題，使得其對(duì)N和P同時(shí)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(yíng)養(yǎng)元素，也可造成水體富營(yíng)養(yǎng)化。藻類(lèi)是湖泊中常見(jiàn)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(lèi)作為生物系統(tǒng)代替活性污泥進(jìn)行污水處理以來(lái)，藻類(lèi)生物脫氮除磷技術(shù)受到人們?cè)絹?lái)越多的重視，其利用方式主要包括懸浮藻類(lèi)系統(tǒng)、固定化藻類(lèi)系統(tǒng)和藻類(lèi)生物膜系統(tǒng)，懸浮藻類(lèi)系統(tǒng)具有藻水難于分離的缺點(diǎn)，固定化藻類(lèi)系統(tǒng)運(yùn)行成本高而難于推廣，因此，眾多學(xué)者對(duì)藻類(lèi)生物膜脫氮除磷進(jìn)行了研究。Karen Loveland等研發(fā)的ATS工藝?yán)�用固著有藍(lán)藻、絲狀藻類(lèi)以及細(xì)菌等的藻類(lèi)膜達(dá)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(lèi)生物膜系統(tǒng)進(jìn)行污水處理實(shí)驗(yàn)研究;N.C. Boelee等利用藻類(lèi)膜技術(shù)作為市政污水的后處理工藝，并對(duì)處理效果進(jìn)行了研究。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)藻類(lèi)膜技術(shù)研究相對(duì)較少，馬沛明等在實(shí)驗(yàn)室條件下研究了以巨顫藻占優(yōu)勢(shì)的藻類(lèi)生物膜對(duì)污水處理效果進(jìn)行了研究，其結(jié)果均表明藻類(lèi)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(jiàn)藻種，結(jié)合斜板沉淀和膜過(guò)濾方法，為污水脫氮除磷提供技術(shù)支持。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的是公開(kāi)一種成本低廉、適用性廣、出水水質(zhì)好且能達(dá)到高效脫氮除磷目的的污水深度處理方法。

　　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：

　　(1)污水的預(yù)處理：污水首先在預(yù)處理池里進(jìn)行預(yù)處理，沉淀去除大顆粒懸浮物和細(xì)小無(wú)機(jī)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(duì)后續(xù)設(shè)備的不良影響。

　　(2)藻類(lèi)膜生物反應(yīng)處理：經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的污水進(jìn)入藻類(lèi)膜生物反應(yīng)器，通過(guò)藻類(lèi)的光合作用，把污水中的氮、磷轉(zhuǎn)化為藻類(lèi)的機(jī)體或以沉淀的形式排出;利用其進(jìn)行污水處理可有效去除污水中的N、P營(yíng)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)。

　　(3)斜板沉淀處理：經(jīng)過(guò)藻類(lèi)膜生物反應(yīng)處理過(guò)的污水進(jìn)入斜板沉淀池，進(jìn)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(lái)，通過(guò)池底的污泥收集系統(tǒng)統(tǒng)一排走。

　　(4)膜過(guò)濾處理：從斜板沉淀池出來(lái)的水經(jīng)過(guò)膜組件的過(guò)濾，從膜組件出來(lái)的水質(zhì)達(dá)到國(guó)家一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，可直接排入江河，也可以進(jìn)行回用。

　　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1～5ppm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(wàn)～1200萬(wàn)。

　　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1～5ppm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(wàn)的分子量。

　　本發(fā)明所述的藻類(lèi)膜生物反應(yīng)處理采用的藻種為蛋白核小球藻、水華魚(yú)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(lèi)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(lèi)生物膜。

　　本發(fā)明的污水脫氮除磷深度處理過(guò)程是連續(xù)進(jìn)行的，為了使沒(méi)有太陽(yáng)光照下或陰雨天仍然能夠穩(wěn)定運(yùn)行，可使用人照光源，污水脫氮除磷深度處理過(guò)程需要的光強(qiáng)度不小于2200lux，可使出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

　　本發(fā)明所述的膜過(guò)濾處理采用的是有機(jī)或無(wú)機(jī)管式微濾膜。

　　蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)：屬于綠藻門(mén)，色球藻目，小球藻屬，含有蛋白核。常見(jiàn)的小球藻細(xì)胞呈橢圓型，直徑為3—5μm左右，繁殖快，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值高，可用于制作各類(lèi)天然保健品，是富營(yíng)養(yǎng)化水體的主要藻種之一。

　　水華魚(yú)腥藻(Anabaena flos-aquae)：屬于藍(lán)藻門(mén)，藍(lán)藻目，念珠藻科的一屬，魚(yú)腥藻種的一種，形狀呈細(xì)絲狀，會(huì)散發(fā)出獨(dú)特的“魚(yú)腥味”。整條藻絲有直形、彎曲以及無(wú)規(guī)則曲線等形式，可以單獨(dú)存在，或纏繞成群體，具有良好的侵附能力，是我國(guó)富營(yíng)養(yǎng)化水體的主要藻種之一。

　　鞘藻(Oedogonium sp.)：屬于綠藻門(mén)，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(guó)湖泊、水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化的優(yōu)勢(shì)藻種之一。

　　水網(wǎng)藻(Hydrodictyon reticulatum)：屬于綠藻門(mén)，所具有的囊狀網(wǎng)是由圓柱形或?qū)捖研蔚募?xì)胞彼此以?xún)啥诉B接而組成，網(wǎng)眼多為五邊形或六邊形。幼小時(shí)具有一個(gè)蛋白核，一個(gè)細(xì)胞核，色素體為片狀;長(zhǎng)大后具有多個(gè)蛋白核，多個(gè)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(dá)200μm，長(zhǎng)可達(dá)1cm。廣泛分布于富含有機(jī)物的靜止的淺水里，如湖灣、池塘、溝渠、小水洼等，易對(duì)魚(yú)苗造成危害。

　　斜生柵藻(Scenedesmus obliquus)：屬于綠藻門(mén)，由2、4或8個(gè)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(shí)凹入，有時(shí)隆起，細(xì)胞壁平滑。一般地，細(xì)胞寬3～9μm，長(zhǎng)10～21μm。為極為常見(jiàn)的浮游種類(lèi)，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(bǔ)充來(lái)源。

　　阿氏顫藻(Oscillatoria agardhii)：屬于藍(lán)藻門(mén)，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4～6μm，長(zhǎng)2.5～4μm，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(shí)為帽狀體。常見(jiàn)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、溪河以及海邊等。

　　本發(fā)明在藻類(lèi)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(lèi)生物膜，通過(guò)藻類(lèi)膜的光合作用，吸收污水中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素，轉(zhuǎn)化為藻體自身的組織，當(dāng)藻類(lèi)膜長(zhǎng)到一定程度，隨載體一起取出，避免了懸浮藻類(lèi)難以收集的困難，之后重新進(jìn)行掛膜。

　　所述的藻類(lèi)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(guò)第二段，再流過(guò)第三段……，以這樣的方式，從最后一段出來(lái)的水進(jìn)入斜板沉淀池。因此第一段中的水藻得到的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)最多，生長(zhǎng)得也比較快，第二段次之，這樣經(jīng)過(guò)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的量是不同的，它們的生長(zhǎng)情況肯定不相同，根據(jù)它們生長(zhǎng)情況的差異，及時(shí)補(bǔ)充，可以實(shí)現(xiàn)污水的連續(xù)化生物處理。

　　微濾膜是孔徑在0.1～75μm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(chóng)、隱抱子蟲(chóng)、藻類(lèi)和一些細(xì)菌等。微濾膜廣泛應(yīng)用于污水的過(guò)濾處理。常用的有機(jī)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(wú)機(jī)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。

　　本發(fā)明產(chǎn)生的積極效果：

　　1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)管理。本發(fā)明主要是以藻類(lèi)膜生物反應(yīng)器作為主體結(jié)構(gòu)，利用藻類(lèi)形成藻類(lèi)生物膜，達(dá)到脫氮除磷的目的，其出水進(jìn)入斜板沉淀池，使脫落的藻類(lèi)膜得到沉淀，防止阻塞膜組件，延長(zhǎng)膜組件的使用壽命，減少了膜組件污染。

　　2.不會(huì)造成二次污染，運(yùn)行成本低廉。本發(fā)明只需在藻類(lèi)膜形成階段提供基本的營(yíng)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(shí)藻類(lèi)可以選取常見(jiàn)的具有高效脫氮除磷的藻種即可，對(duì)環(huán)境要求少，只需能夠滿足藻類(lèi)的一般生長(zhǎng)，降低了脫氮除磷的成本，同時(shí)不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生化學(xué)藥品等二次污染，維護(hù)方便。

　　3.適應(yīng)性廣，出水水質(zhì)高，可進(jìn)行回用。本發(fā)明主要是利用藻類(lèi)具有特殊的代謝方式，它可利用光能和無(wú)機(jī)物合成自身的原生質(zhì)，利用其進(jìn)行污水處理可有效去除污水中的N、P營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，達(dá)到脫氮除磷的目的，適用于所有對(duì)藻類(lèi)無(wú)毒害作用的污水，適用性廣;另外，本發(fā)明的出水為膜透過(guò)液，出水水質(zhì)高，可進(jìn)行回用。