CN102126810B - 并联式a2o-mbr反硝化聚磷脱氮除磷方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于污水处理技术领域，涉及一种并联式A2O-MBR反硝化聚磷脱氮除磷方法，所采用的装置包括好氧池、厌氧池、缺氧池及膜池，本发明将好氧池与厌氧池并联设置；待处理污水与外回流污泥在配水井混合后按适当比例分别流入好氧池和厌氧池，同时流入好氧池的还有从缺氧池回流过来的内回流混合液；从好氧池和厌氧池流出的污水混合后一起流入缺氧池，进行反硝化聚磷；之后进入MBR池，进行泥水分离，剩余污泥的一部分作为外回流污泥被送入配水井。本发明可用于生物脱氮除磷污水厂的新建和改造工程，可减小曝气池容积和曝气量，同时可省去二沉池，减小城市污水厂占地面积。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，涉及一种活性污泥法污水生物处理工艺。
背景技术
生物除磷脱氮A2O工艺的发展只有20多年，但因其工艺流程简单，能兼顾N、P去除并有较好的效果，故发展比较迅速。随着对污水排放要求的不断提高，其处理效果已不能满足排放标准，究其原因，这与该工艺本身的固有欠缺有关，如硝化菌、反硝化菌和聚磷菌的不同泥龄、释磷和反硝化对碳源的竞争等。
(1)碳源不足问题
在传统脱氮除磷工艺中，脱氮和除磷分别利用不同的菌种：脱氮是利用反硝化细菌把硝酸盐氮转化为氮气，而除磷则主要是利用聚磷菌来实现的。聚磷菌和反硝化细菌都是异养菌，都需要大量有机物，这样就造成了聚磷菌和反硝化细菌对碳源的争夺。如果进水中COD(即碳源)值较低，在经过厌氧区之后COD值已降到较低的水平，则缺氧区将没有足够的碳源供反硝化细菌进行反硝化作用达到脱氮的目的。这就会造成出水及回流污泥中硝酸盐浓度较高。如果厌氧区存在较多的硝酸盐，反硝化菌会以有机物为电子供体进行反硝化，消耗进水中有机碳源，影响厌氧产物PHB的合成，进而影响到后续除磷效果，形成恶性循环。
(2)重力沉淀出水的制约性
传统的生物处理工艺均为重力沉淀出水，这就要求活性污泥有较好的的沉降性，所以工艺流程后端必须是好氧区以改善污泥的沉降性能，便于泥水分离。但是，这对工艺流程中厌氧、缺氧和好氧的结合方式造成了很大的制约，因此传统的脱氮除磷工艺流程大多是厌氧-缺氧-好氧-沉淀池。而且二沉池的沉降性能会严重影响出水水质，使系统的耐冲击负荷能力降低。
(3)硝酸盐氮供需矛盾问题
在传统A2O工艺中，由于二沉池的问题，好氧区一般放在厌氧区和缺氧区后面，其工艺流程一般为：厌氧-缺氧-好氧-沉淀池。在厌氧区聚磷菌完成释磷， 缺氧区反硝化细菌完成脱氮，好氧区的功能是去除COD、完成硝化过程并改善污泥的沉降性能。这里面有一个矛盾：缺氧区脱氮需要有硝酸盐，但在一般的污水中硝酸及亚硝酸盐浓度都很低，氮的主要存在形式为有机氮和铵氮，要想把有机氮和铵氮转化为硝酸盐氮必须在好氧条件下利用硝化菌来完成，但工艺流程中好氧区又在缺氧区的后面。为解决这一矛盾，我们把好氧末端的混合液回流到缺氧区，为反硝化细菌提供硝态氮。要想达到较好脱氮效果，就需要有较大的内回流比，这就增加了系统运行成本。
发明内容
为解决传统A2O脱氮除磷工艺中存在的问题，本发明以反硝化聚磷理论为基础，结合MBR出水的特点，在传统A2O工艺的基础上提出了一种新的工艺流程。本发明的技术方案如下：
一种并联式A2O-MBR反硝化聚磷脱氮除磷方法，所采用的装置包括好氧池、厌氧池、缺氧池及膜池，该方法将好氧池与厌氧池并联设置；待处理污水与外回流污泥在配水井混合后按适当比例分别流入好氧池和厌氧池，同时流入好氧池的还有从缺氧池回流过来的内回流混合液；从好氧池和厌氧池流出的污水混合后一起流入缺氧池，进行反硝化聚磷；之后进入MBR池，进行泥水分离，剩余污泥的一部分作为外回流污泥被送入配水井。
作为优选实施方式，好氧池的水力停留时间为8～12h，厌氧池的水力停留时间为2.5～4h，缺氧池的水力停留时间为3～4h；外回流比为50％～100％，内回流比为50％～150％；好氧池的污泥龄为30～40天。
本发明的作用基理是反硝化磷理论，反硝化聚磷是指利用反硝化聚磷菌实现同步脱氮除磷。其除磷机理和和传统A/O法除磷机理极为相似。在厌氧段，释放磷并全成PHB；不同的是在缺氧段反硝化聚磷菌以NO3 -作为电子受体，在完成吸磷的同时把NO3 -还原为N2，实现了同步脱氮除磷。反硝化除磷技术中的碳源发挥了“一碳两用”的功能，既合成了聚β-羟基丁酸盐(PHB)，也为反硝化脱氮提供了电子供体，同时节约了曝气量，是一种低费高效的水处理技术。利用DPB来实现反硝化除磷可节省50％左右的碳源、30％的供氧量，同时减少50％的污泥产量。
本发明出水方式为膜出水，膜生物反应器(membrane bioreactor，MBR)是一种新型高效的污水处理技术，它去掉了传统工艺中的沉淀池，在生物反应池后面设膜反应器。这样一来可省去沉淀池，减少占地；可以使反应器内维持较高的污泥浓度；可以有较长的污泥龄，有利于某些微生物的富集；更重要的是MBR消除了传统工艺中二沉池对生物处理的制约，增加了水处理人员对生物反应器的控制力，可以更好的发挥人的能动性，为取得更好的处理效果进行多种尝试；同时，膜出水能保证出水水质，浊度较低，能满足中水回用标准。
在该工艺流程中，好氧池位于缺氧池前面，这样一来就解决了传统工艺中的硝酸盐氮供需矛盾问题，在较小回流比的情况下就能取得较好的脱氮效果。
本发明工艺可用于生物脱氮除磷污水厂的新建和改造工程，可减小曝气池容积和曝气量，同时可省去二沉池，减小城市污水厂占地面积。
附图说明
图1.是本发明的工艺原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：
本发明由配水进、厌氧池、好氧池、缺氧池、混合液回流系统、污泥回流系统和MBR池几部分构成，其中厌氧池和好氧池并联，之后共同进入缺氧池，最后经膜出水。污水先经过配水井为厌氧池和好氧池配水，配水井采用溢流堰式，且堰板可调，从而调节厌氧池和好氧池进水流量；进入厌氧池的污水与回流污泥混合，为厌氧池内的聚磷菌提供碳源，进行厌氧释磷；另一部分污水进入好氧区，该区的主要功能是进行去除水中的COD并完成硝化作用；从厌氧池和好氧池出来的污水共同进入缺氧池，因厌氧池流出的污水中含有大量溶解性的磷，好氧池流出的污水中含有大量硝酸盐氮，两者混合后为反硝化聚磷菌提供了生长条件，使其成为优势菌种，达到同时脱氮除磷的目的；最后经膜出水，保证出水水质。如图1所示，污水与回流污泥7在配水井1混合后按照设计流量分别进入好氧池2和厌氧池3，回流污泥量相对于总的进水流量来说，回流比为50％～100％。在好氧池2，水力停留时间HRT为8～12h，污泥龄为30～40天。在该池中，大部分COD被降解，硝化细菌把有机氮和铵态氮转化成硝酸盐氮；在厌氧池3，水力停留时间HRT为2.5～4h。在该池中，活性污泥中的聚磷菌利用水中的VFA进行厌氧释磷；从好氧池3和厌氧池2出来的混合液在缺氧池4混合，缺氧池的水力停留时间为3～4h，在该阶段，系统中的反硝化聚磷菌以硝酸盐氮为电子受体，以体内储存的PHA或PHB为碳源，进行同步脱氮除磷；从缺氧池4出来的混合液部分内回流6至好氧池2，回流量相对于好氧池的进水流量来说，内回流比为50％～150％，增加内回流可以改善污水的硝化效果，提高铵氮去除率，另一部分进入膜池5，污水在MBR池内的水力停留时间较短，大约为1h，该池一直处于好氧状态，可保证磷的去除率，同时把污泥截留在反应器内，保证出水水质。在进水COD：270～350mg/L，TN：30～50mg/L，TP：4～6mg/L时，出水COD＜20mg/L，去除率＞93％；TN＜15mg/L，去除率＞75％；TP＜0.5mg/L，去除率＞94％，可达到国家一级排放标准。
在本发明的一个实施例中，接种污泥来自天津市纪庄子污水处理厂的回流污泥，试验用水取自天津工业大学校园生活污水。主要水质指标为：COD为240～350mg/L，NH4 +为30～40mg/L，TP为3.5～6.4mg/L，TN为40～60mg/L，pH为7.2～7.6。试验中所采用的分析方法均按照《水和废水监测分析方法.(第四版)》中的标准方法。
实验步骤为将接种污泥添加到各反应池内，污水经进水泵分别打入好氧池2和厌氧池3，两池的进水比例为1∶1，同时打开污泥回流7，两池的污泥回流量与各池的进水流量之比为1∶2。进入好氧池2中的污水与回流污泥相混合，污水在好氧池的停留时间为7h好氧池内设有曝气机，池内一直维持好氧状态。在该池中，大部分COD被降解，硝化细菌把有机氮和铵氮转化成硝酸盐氮。在厌氧池3中设有污水搅拌器，使进入厌氧池的污水与回流污泥快速混合，污水在厌氧池中的水力停留时间HRT为3.5h。回流污泥中携带的部分硝酸盐氮进入厌氧池后，很快被异氧反硝化菌去除，随后反硝化聚磷菌和聚磷菌吸收水中挥发性有机酸，以PHA/PHB的形式贮存在体内做为碳源，同时进行磷的释放。由好氧池2和厌氧池3流出的混合液一起流入缺氧池4，缺氧池内也设有潜水搅拌器，污水在该池的水力停留时间为3.5h。在该池中，系统中的反硝化聚磷菌以硝酸盐氮为电子受体，以体内储存的PHA为碳源，进行同步脱氮除磷；工艺中还设有内回流6，在缺氧池末端设内回流泵，把部分混合液回流至好氧池2，回流量与好氧池的进水流量之比即回流比为1∶1，增加内回流可以改善污水的硝化效果，提高铵氮去除率。由缺氧池出来的混合液进入膜池5，该池内装有帘式中空纤维膜组件，膜组件下方设曝气装置，采用连续曝气间歇出水的出水方式。由于是连续曝气，池内一直处于好氧状态，因而可以防止磷的二次释放，保证较低的出水磷浓度。因为是膜出水，故出水浊度较低，在0.5以下。按照上述实施步骤，活性污泥在系统中经过2个月的驯化和培养后，出水COD、NH4 +、TP和TN的平均浓度为17.6mg/L，0.5mg/L，0.4mg/L和14.6mg/L，COD、NH4 +、TP和TN的平均去除率分别为93.5％、98.5％、96.2％和75.8％。
Claims (4)
1.一种并联式A2O-MBR反硝化聚磷脱氮除磷方法，所采用的装置包括好氧池、厌氧池、缺氧池及膜池，其特征是，将好氧池与厌氧池并联设置；待处理污水与外回流污泥在配水井混合后按适当比例分别流入好氧池和厌氧池，同时流入好氧池的还有从缺氧池回流过来的内回流混合液；从好氧池和厌氧池流出的污水混合后一起流入缺氧池，进行反硝化聚磷；之后进入膜池，进行泥水分离，剩余污泥的一部分作为外回流污泥被送入配水井。
2.根据权利要求1所述的并联式A2O-MBR反硝化聚磷脱氮除磷方法，其特征在于，好氧池的水力停留时间为8～12h，厌氧池的水力停留时间为2.5～4h，缺氧池的水力停留时间为3～4h。
3.根据权利要求1所述的并联式A2O-MBR反硝化聚磷脱氮除磷方法，其特征在于，外回流比为50％～100％，内回流比为50％～150％。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的并联式A2O-MBR反硝化聚磷脱氮除磷方法，其特征在于，好氧池的污泥龄为30～40天。
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