[发明专利]一种利用组合膜生物反应系统的氮富集及去除方法及装置

权利要求书

1.一种利用组合膜生物反应系统的氮富集及去除装置，其特征在于：该装置包括敞口的氨氮分离器、硝化反应器、硝氮分离器和反硝化反应器，膜组件A，膜组件C，曝气头，气泵，气体流量计，气路管线，出水蠕动泵，压力表，进水泵，进水管，氨氮富集出水管，硝氮富集出水管，分离有机物出水管，电极，电源，导线，时间继电器，硝化液管，污泥回流管，污泥回流泵，搅拌器；曝气头放置在硝化反应器和硝氮分离器中；电极放置在氨氮分离器和硝氮分离器中；搅拌器放置在氨氮分离器和反硝化反应器中；膜组件C位于氨氮分离器内；膜组件A位于硝氮分离器内；硝化反应器和硝氮分离器连在一起，组成一个整体；膜组件C出水口与氨氮富集出水管、压力表和出水蠕动泵依次相连，并受时间继电器的控制；膜组件A出水口与硝氮富集出水管、压力表和出水蠕动泵依次相连，并受时间继电器的控制；曝气头与气路管线、气体流量计和气泵依次相连；硝氮分离器内的曝气头位于膜组件A下部；氨氮分离器内的搅拌器叶片位于膜组件C下部；电极的两极经导线分别和电源相连，两极放在膜组件A、C两侧；进水泵接进水管，进水管末端位于氨氮分离器内，且靠近氨氮分离器底部；氨氮富集出水管末端位于硝化反应器内，且靠近硝化反应器底部；硝氮富集出水管和分离有机物出水管分别接到反硝化反应器的底部；污泥回流泵接污泥回流管，污泥回流管两端分别接硝化反应器底部和硝氮分离器底部；硝化液管位于硝化反应器和硝氮分离器共有器壁上部；膜组件A由阴离子交换膜、超滤膜或者微滤膜之一、和带有导流槽和孔洞的支撑板组成，阴离子交换膜、超滤膜或者微滤膜之一分别位于支撑板两侧；膜组件C由阳离子交换膜、超滤膜或者微滤膜和带有导流槽和孔洞的支撑板组成，阳离子交换膜、超滤膜或者微滤膜之一分别位于支撑板两侧。

2.按照权利要求1所述的一种利用组合膜生物反应系统的氮富集及去除装置，其特征在于：所述的电极采用板状或者圆柱状石墨电极。

3.一种利用组合膜生物反应系统的氮富集及去除方法，其特征在于：它具有如下工艺流程步骤：

（1）废水：废水经进水泵增压后，经进水管以流量为1-10 ml/min流入氨氮分离器中；

（2）膜组件C对废水中NH₄⁺富集及对有机物分离：氨氮分离器中设置有膜组件C和搅拌器，膜组件C由阳离子交换膜和超滤膜组成，对废水中NH₄⁺和有机物分别进行富集和分离，搅拌使溶液混合均匀；膜组件C出水口与氨氮富集出水管、压力表和出水蠕动泵依次相连，并受时间继电器的控制，打开出水蠕动泵，调整流量为1-9 ml/min；同时，将搅拌器放入氨氮分离器中并运行，其搅拌叶片位于膜组件C下部，HRT为5h-2.5d；电极的两极经导线分别与电源相连，并将阳极正对阳离子交换膜，阴极正对超滤膜，打开电源，调整到电流为0.05-0.3A，并保持不变；出水蠕动泵，在时间继电器的控制下，出水为间歇性型出水即出水蠕动泵抽停时间比为5分钟:1-5分钟，出水经氨氮富集出水管到达硝化反应器中，当压力表指示数值超过15kpa时，需对膜组件C进行清洗；

（3）好氧硝化反应：将富集到的氨氮经出水管的废水引入硝化反应器中，该反应器中设置有MLSS为3000-3500mg/L的好氧活性污泥和曝气头，调整气体流量计，控制DO在2-3mg/L，HRT为5h-4.17d，NH₄⁺在好氧活性污泥和曝气条件下转化为NO₃^-，形成硝化液；

（4）好氧污泥沉降：硝化液经硝化液管进入硝氮分离器中，在此进行泥水分离，打开污泥回流泵，调整流量为1-5 ml/min，沉降污泥经污泥回流管回流至硝化反应器中；

（5）膜组件A对废水中NO₃^-富集：硝氮分离器中上清液区设置有膜组件A和曝气头，膜组件A由阴离子交换膜和超滤膜组成，对废水中NO₃^-进行富集，曝气使搅拌溶液和减少膜污染；膜组件A出水口与硝氮富集出水管、压力表和出水蠕动泵依次相连，并受时间继电器的控制，打开出水蠕动泵，调整流量为1-9ml/min，经硝氮富集出水管进行出水；同时，将曝气头放入硝氮分离器中膜组件A下部进行曝气，调整气体流量计，控制DO在0.5-0.7mg/L，HRT为5h-4.17d；电极的两极经导线分别与电源相连，并将阳极正对超滤膜，阴极正对阴离子交换膜，打开电源，调整到电流为0.05-0.3A，并保持不变；出水蠕动泵，在时间继电器的控制下，出水为间歇性型出水即出水蠕动泵抽停时间比为5分钟:1-5分钟，且与膜组件C同步间歇出水；出水经硝氮富集出水管到达反硝化反应器中，当压力表指示数值超过15kpa时，需对膜组件A进行清洗；

（6）结合先前分离出的有机物的缺氧反硝化：将分离出的有机物经出水管和硝氮富集出水管废水分别引入到HRT为5h-2.5d的缺氧反硝化反应器中，该反应器中设置有搅拌器和MLSS为2000-3500 mg/L缺氧活性污泥，在反硝化细菌作用下，进而完成有机物的去除和反硝化脱氮。