申請日2013.08.28

　　公開(公告)日2015.07.08

　　IPC分類號C02F9/14; C02F1/44; C02F1/56

　　摘要

　　本發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處理、藻類膜生物反應器處理、斜板沉淀池處理和膜濾處理。污水首先進行預處理，然后進入藻類膜生物反應器，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、物理法和化學法于一體，具有高效脫氮除磷和去除污水中污染物質，并且整個方法結構簡單，管理維護方便，運行成本低廉，無臭氣和二次污染的產生，出水水質可以達到國家一級A標準，可以進行回用，提高水資源利用效率。

　　權利要求書

　　1.一種污水脫氮除磷深度處理方法，其特征在于，具體步驟如下：

　　(1)污水的預處理：污水首先在預處理池中沉淀去除大顆粒懸浮物和細小無機物;

　　(2)藻類膜生物反應處理：經過預處理后的污水進入藻類膜生物反應器，通過藻類的光合作用，把污水中的氮、磷轉化為藻類的機體或以沉淀的形式排出;

　　所述的藻類膜生物反應器是分成3～8段，串聯使用，池中放有載體，接種水藻，使載體上形成藻類生物膜;所述的藻類膜生物反應處理的光強度為不少于2200lux;

　　所述的藻類膜生物反應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、阿氏顫藻和水網藻中的任一種或它們的組合物;

　　(3)斜板沉淀處理：經過藻類生物反應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過膜組件的過濾，從膜組件出來的水質達到國家一級A標準;

　　所述的污水的預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600萬～1200萬;

　　所述的膜組件采用濾膜孔徑為8～10μm的管式聚偏氟乙烯濾膜組件，或濾膜孔徑為8～10μm管式聚酰胺濾膜組件，或濾膜孔徑為20～25μm的管式二氧化硅微濾膜組件;這些膜組件能夠截留溶液中的砂礫、淤泥和黏土顆粒，也能夠截留賈第蟲、隱孢子蟲、藻類和一些細菌。

　　說明書

　　一種污水脫氮除磷深度處理方法

　　技術領域

　　本發明涉及污水處理領域，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

　　隨著人口增長和經濟發展，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域不斷延伸，導致環境污染的廣度、深度逐步加大，尤其湖泊水體的富營養化現象已成為一個全球性的環境問題，而氮磷等元素的過度排入水體是造成水體富營養化的關鍵因素。因此，尋求一種新型高效的脫氮除磷方法是我國水環境保護與治理中面臨的重要問題。目前，生物脫氮除磷常規方法主要有SBR、A2/O、氧化溝等。但這些脫氮除磷方法由于碳源、泥齡、硝酸鹽等問題，使得其對N和P同時去除效果不佳、處理效果不穩定，難以滿足水質排放標準，凈化后的水體仍含有大量營養元素，也可造成水體富營養化。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代替活性污泥進行污水處理以來，藻類生物脫氮除磷技術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、固定化藻類系統和藻類生物膜系統，懸浮藻類系統具有藻水難于分離的缺點，固定化藻類系統運行成本高而難于推廣，因此，眾多學者對藻類生物膜脫氮除磷進行了研究。Karen Loveland等研發的ATS工藝利用固著有藍藻、絲狀藻類以及細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進行污水處理實驗研究;N.C. Boelee等利用藻類膜技術作為市政污水的后處理工藝，并對處理效果進行了研究。國內學者對藻類膜技術研究相對較少，馬沛明等在實驗室條件下研究了以巨顫藻占優勢的藻類生物膜對污水處理效果進行了研究，其結果均表明藻類膜具有良好的脫氮除磷效果。因此，本發明以自然水體中常見藻種，結合斜板沉淀和膜過濾方法，為污水脫氮除磷提供技術支持。

　　發明內容

　　本發明的目的是公開一種成本低廉、適用性廣、出水水質好且能達到高效脫氮除磷目的的污水深度處理方法。

　　技術方案：本發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)污水的預處理：污水首先在預處理池里進行預處理，沉淀去除大顆粒懸浮物和細小無機物，目的主要是均衡水量和水質，并去除水中大顆粒漂浮物和沉砂，以減少后續方法的負荷并降低對后續設備的不良影響。

　　(2)藻類膜生物反應處理：經過預處理后的污水進入藻類膜生物反應器，通過藻類的光合作用，把污水中的氮、磷轉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營養物質，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。

　　(3)斜板沉淀處理：經過藻類膜生物反應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統一排走。

　　(4)膜過濾處理：從斜板沉淀池出來的水經過膜組件的過濾，從膜組件出來的水質達到國家一級A標準，可直接排入江河，也可以進行回用。

　　本發明所述的污水的預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600萬～1200萬。

　　聚丙烯酰胺是水溶性高分子聚合物，具有優良的絮凝性，因此，污水的預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。

　　本發明所述的藻類膜生物反應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、阿氏顫藻和水網藻中的任一種或它們的組合物;所述的藻類生物反應器是分成3～8段，串聯相連通，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。

　　本發明的污水脫氮除磷深度處理過程是連續進行的，為了使沒有太陽光照下或陰雨天仍然能夠穩定運行，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2200lux，可使出水水質達標。

　　本發明所述的膜過濾處理采用的是有機或無機管式微濾膜。

　　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。常見的小球藻細胞呈橢圓型，直徑為3—5μm左右，繁殖快，營養價值和經濟價值高，可用于制作各類天然保健品，是富營養化水體的主要藻種之一。

　　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，形狀呈細絲狀，會散發出獨特的“魚腥味”。整條藻絲有直形、彎曲以及無規則曲線等形式，可以單獨存在，或纏繞成群體，具有良好的侵附能力，是我國富營養化水體的主要藻種之一。

　　鞘藻(Oedogonium sp.)：屬于綠藻門，鞘藻目，可細分為枝鞘藻屬、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，是我國湖泊、水庫富營養化的優勢藻種之一。

　　水網藻(Hydrodictyon reticulatum)：屬于綠藻門，所具有的囊狀網是由圓柱形或寬卵形的細胞彼此以兩端連接而組成，網眼多為五邊形或六邊形。幼小時具有一個蛋白核，一個細胞核，色素體為片狀;長大后具有多個蛋白核，多個細胞核，色素體為網狀。細胞呈圓柱形，鮮黃綠色，寬可達200μm，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。

　　斜生柵藻(Scenedesmus obliquus)：屬于綠藻門，由2、4或8個細胞組成，各細胞排列在一條直線上，或略作交互排列。細胞為紡錘形，兩端尖細，兩側細胞的游離面有時凹入，有時隆起，細胞壁平滑。一般地，細胞寬3～9μm，長10～21μm。為極為常見的浮游種類，細胞內含蛋白質為42%左右，容易大量培養，可作家畜飼料的補充來源。

　　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，常聚集呈束狀或皮狀，多漂浮于水體表面。細胞呈方形，寬4～6μm，長2.5～4μm，細胞橫壁兩側具顆粒，內含物具偽空泡，末端細胞有時為帽狀體。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、溪河以及海邊等。

　　本發明在藻類膜生物反應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、磷等營養元素，轉化為藻體自身的組織，當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。

　　所述的藻類膜生物反應器分成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物質最多，生長得也比較快，第二段次之，這樣經過多段水藻的作用，污水中的氮、磷元素完全或基本耗盡。每段水藻得到的營養物質的量是不同的，它們的生長情況肯定不相同，根據它們生長情況的差異，及時補充，可以實現污水的連續化生物處理。

　　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、隱抱子蟲、藻類和一些細菌等。微濾膜廣泛應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，本發明采用管式微濾膜。

　　本發明產生的積極效果：

　　1.結構簡單，易于維護管理。本發明主要是以藻類膜生物反應器作為主體結構，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。

　　2.不會造成二次污染，運行成本低廉。本發明只需在藻類膜形成階段提供基本的營養物質，在處理階段不需要提供額外的化學藥品，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，同時不會對環境產生化學藥品等二次污染，維護方便。

　　3.適應性廣，出水水質高，可進行回用。本發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，利用其進行污水處理可有效去除污水中的N、P營養物質，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，本發明的出水為膜透過液，出水水質高，可進行回用。