CN102557342A - Aaoa+mbr脱氮除磷污水处理工艺及装置 - Google Patents

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马振强
李捷
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孙志民
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Abstract

本发明属于城市污水处理技术领域,公开了一种AAOA+MBR脱氮除磷污水处理工艺及装置,其在传统A2/O工艺流程的基础上增加一个后缺氧池,同时,利用膜分离技术代替二沉池沉淀单元,该工艺中,经预处理后的污水分三点分别进入厌氧池、缺氧池及后缺氧池,污水经厌氧池、缺氧池、好氧池、后缺氧池,然后进入MBR池,经MBR膜组件过滤后出水。本发明的污水处理工艺通过增加后缺氧池、以及改变进水和回流方式,可高效利用污水中碳源,提高污水脱氮除磷效率;同时,利用膜分离技术提高污水处理工艺中活性污泥浓度,实现污水中泥、水的高效分离,解决现有污水处理工艺能耗高、占地大、无法高效去除氮、磷等污染物的问题。经本方法处理后出水水水质优于《污水综合排放标准(GB8978-1996)》一级A标准要求。

Description

AAOA+MBR脱氮除磷污水处理工艺及装置
技术领域
本发明属于城市污水处理技术领域。
背景技术
水资源、能源的短缺以及水环境质量的恶化日益成为社会经济发展的瓶颈,提高污水处理率和处理程度、加强污水处理厂的脱氮除磷效能、降低污水处理能耗成为当务之急。随着污水处理厂出水水质的提高,现有污水处理厂普遍存在碳源不足的现象。如何提高现有污水处理工艺碳源的高效利用、降低出水中污染物浓度,是当前亟须解决的难题。
在诸多的脱氮除磷工艺中,厌氧-缺氧-好氧(A2/O)工艺因其兼具有脱氮除磷的功能,且流程相对简单,因而受到国内外污水处理界的青睐。据统计资料显示,至2008年,我国约有近240座污水处理厂采用A2/O工艺,其总设计处理能力约达2000万m3/d。但是,由于脱氮与除磷在反应基质(碳源)和反应空间之间的竞争和矛盾,使得该工艺很难取得良好的N、P同时去除的效果。如何优化配置该流程的运行状态,实现污水中有限碳源的高效利用,成为当前研究的热点和难点。
膜生物反应器技术(MBR)是膜分离技术和污水生物处理技术有机结合的产物,该技术以超、微滤膜分离过程取代传统活性污泥处理过程中的泥水重力沉降分离过程,由于采用膜分离,可以保持很高的生物相浓度和非常优异的出水效果。该技术具有出水水质良好、占地面积小、剩余污泥排放少、不受污泥膨胀的影响、抗冲击负荷能力强、自动化程度高,运行管理简便等优点,是极具发展潜力的污水处理技术。但是,膜生物反应器技术(MBR)由于其能耗大、设备价格高、对控制要求严格等缺点严重限制了它的推广应用。如为控制膜表面的污染,需采用鼓风曝气的方式对膜表面进行吹扫,一般膜池中气水比为10:1~20:1,导致膜池能耗加大。
若可将传统活性污泥法处理工艺与MBR膜分离技术相结合,一方面可提高出水水质,另一方面亦可节省占地面积,拥有广泛的应用前景,目前已受到研究者的关注。但由于MBR膜池高的气水比,其混合液溶解氧浓度高达5.0mg/L~10.0mg/L,若不对其进行科学利用,不仅浪费了鼓风曝气的能耗,而且还将会消耗大量的污水中可利用的碳源,不利于提高整套污水处理系统的出水效果。
因此,应开发一套高效能、低能耗的MBR膜处理工艺及装置。
发明内容
本发明的目的是提出了一种能耗低、节约碳源的AAOA+MBR高效脱氮除磷污水处理工艺及装置,其对传统污水处理工艺流程进行革新,在A2/O工艺后增加一缺氧池,同时改变生化池中传统的单点进水方式及混合液内循环方式,从而提高进水中碳源的有效利用率,然后将改良的污水处理工艺AAOA与MBR工艺组合,利用MBR膜组件高效分离功能,获得良好的出水水质。
本发明的技术方案如下:
AAOA+MBR脱氮除磷污水处理工艺及装置,其装置包括依次序相互串连通的厌氧池、缺氧池、好氧池、后缺氧池和MBR膜池,厌氧池、缺氧池和后缺氧池分别设有带调节阀的第一污水进水管、第二污水进水管和第三污水进水管,MBR膜池设有MBR膜组件,MBR膜组件的出水口连接出水管,MBR膜池设有污泥排出口。
优化方案有:
装有第一回流泵的第一回流管将MBR膜池与好氧池连接通;
装有第二回流泵的第二回流管将好氧池与缺氧池连接通;
装有第三回流泵的第三回流管将后缺氧池与厌氧池连接通。
采用上述装置的AAOA+MBR脱氮除磷污水处理工艺,经预处理后的污水分别从第一污水进水管、第二污水进水管和第三污水进水管进入厌氧池、缺氧池和后缺氧池,经MBR膜组件过滤后的清水从其出水口经出水管排出,剩余污泥从MBR膜池的污泥排出口排出,厌氧池、缺氧池、好氧池、后缺氧池中污泥的平均浓度为5~7g/L,MBR膜池中污泥的平均浓度为7~9g/L,总水力停留时间为10~20小时。
优化方案是:
MBR膜池混合液通过第一回流管回流至好氧池,回流量是污水进水总量的3~5倍;
好氧池混合液通过第二回流管回流至缺氧池,回流量是污水进水总量的2~4倍;
后缺氧池混合液通过第三回流管回流至厌氧池,回流量是污水进水总量的1~3倍。
本发明具有如下突出的实质性特点和显著进步:
1.采取多点进水方式,即将预处理后污水分三点进入各生化反应池,可充分利用污水中的碳源,分别为反硝化菌和除磷菌提供高效可利用的优质碳源;
2.本发明将MBR膜池中的混合液回流至好氧池中,可充分利用膜池中的溶解氧,降低好氧池中的鼓风曝气量;
3.在好氧池后增设后缺氧池,同时向该池增设一进水点,可进一步提高污水中碳源的利用率及该流程的脱氮能力;
4.将后缺氧池的部分混合液回流至厌氧池,为除磷菌提供良好的释磷环境,从而实现聚磷菌在后段好氧阶段的过量吸磷。
附图说明
图1、图2、图3、图4分别是本发明的装置及其使用方法示意图。
图中:1—厌氧池;2—缺氧池;3—好氧池;4—后缺氧池;5—MBR膜池;6—MBR膜组件;7—曝气装置;8—出水管;81—排水泵;9—进水管;91—主进水泵;
10—第一输水口;11—第一污水进水管;12—第一进水阀;13—第三回流管;14—第三回流泵;
20—第二输水口;21—第二污水进水管;22—第二进水阀;23—第二回流管;24—第二回流泵;
30—第三输水口;33—第一回流管;34—第一回流泵;
40—第四输水口;41—第三污水进水管;42—第三进水阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
参考图1、图2、图3和图4,本发明提供的一种AAOA+MBR脱氮除磷污水处理工艺及装置,包括有依次序连接的厌氧池1、缺氧池2、好氧池3、后缺氧池4和MBR膜池5,厌氧池1和缺氧池2由第一输水口10连通,缺氧池2和好氧池3由第二输水口20连通,好氧池3和后缺氧池4由第三输水口30连通,后缺氧池4和MBR膜池5由第四输水口40连通,MBR膜池5设有MBR膜组件6和曝气装置7,MBR膜组件6的出水口连接出水管8,出水管8上设有排水泵81,MBR膜池5设有污泥排出口。
第一污水进水管11、第二污水进水管21和第三污水进水管41连接到主进水管9;主进水管9通过主进水泵91与前段污水预处理设备连接;
第一污水进水管11的另一端连接到厌氧池1,第一污水进水管11上设有第一进水阀12;
第二污水进水管21的另一端连接到缺氧池2,第二污水进水管21上设有第二进水阀22;
第三污水进水管41的另一端连接到后缺氧池4,第三污水进水管41上设有第三进水阀42。
可适当选择各反应池之间的混合液回流量来调节各反应池的运行参数,使达到较佳处理效果:
方案一,如图1所示,用第一回流管33将MBR膜池5和好氧池3连接通,第一回流管33上串接第一回流泵34;
方案二,如图2所示,用第一回流管33将MBR膜池5和好氧池3连接通,第一回流管33上串接第一回流泵34;用第二回流管23将好氧池3和缺氧池2连接通,第二回流管23上串接第二回流泵24;
方案三,如图3所示,用第一回流管33将MBR膜池5和好氧池3连接通,第一回流管33上串接第一回流泵34;用第三回流管13将后缺氧4池和厌氧池1连接通,第三回流管13上串接第三回流泵14;
方案四,如图4所示,用第一回流管33将MBR膜池5和好氧池3连接通,第一回流管33上串接第一回流泵34;用第二回流管23将好氧池3和缺氧池2连接通,第二回流管23上串接第二回流泵24;用第三回流管13将后缺氧4池和厌氧池1连接通,第三回流管13上串接第三回流泵14。
下面以较佳实施例方案四说明本发明的具体运行方式为:
经前段污水设备预处理后的污水用主进水泵91通过主进水管9分三路分别从第一污水进水管11、第二污水进水管21和第三污水进水管41进入厌氧池1、缺氧池2及后缺氧池4,其进水比例可分别通过第一进水阀12、第二进水阀22和第三进水阀42进行调节,污水的流向为:厌氧池1→缺氧池2→好氧池3→后缺氧池4→MBR膜池5→MBR膜组件6→出水,清水从MBR膜组件6的出水口通过排水泵81经出水管8排出,污泥从MBR膜池5的污泥排出口排出,厌氧池1、缺氧池2、好氧池3、后缺氧池4中污泥的平均浓度为5~7g/L,MBR膜池5中污泥的平均浓度为7~9g/L,总水力停留时间为10~20小时。
根据需要,启动第一回流泵34使MBR膜池5的部分混合液通过第一回流管33回流至好氧池3,回流量是污水进水总量的3~5倍。
根据需要,启动第二回流泵24使好氧池3的部分混合液通过第二回流管23回流至缺氧池2,回流量是污水进水总量的2~4倍。
根据需要,启动第三回流泵14使后缺氧池4的部分混合液通过第三回流管13回流至厌氧池1,回流量是污水进水总量的1~3倍。
在厌氧池1中,由于厌氧/好氧动态环境形成的聚磷菌在本池中吸收经第一污水进水管11进入的污水中的有机物并将之合成为PHAs储于细胞内,同时释放出正磷酸盐,此时有机氮也被转化为氨氮;
在缺氧池2中,第二回流泵24将好氧池3中大量的硝态氮回流至本池中,由于缺氧/好氧动态环境形成的反硝化菌在本池中利用经第二污水进水管21进入的污水中的有机物,将混合液中的硝态氮转化为氮气实现氮的去除,同时反硝化聚磷菌利用胞内PHAs进行反硝化除磷,去除部分硝酸盐和磷;
在好氧池3中,硝化菌将混合液中的氨氮转化为硝态氮,同时降解污水中的有机物;
在后缺氧池4中,反硝化菌利用经第三污水进水管41进入的污水中的有机物,将混合液中的硝态氮转化为氮气实现氮的去除;
在MBR膜池5中的混合液经MBR膜组件6过滤后出水,清水从MBR膜池5通过排水泵81经出水管8排出,剩余污泥由MBR膜池5的污泥排出口排出,以满足污泥中微生物新陈代谢的需求,实现整套处理系统中污泥的高效活性。
本实施例可选择三个内循环系统:其一为MBR膜池5的混合液回流至好氧池3,其二是好氧池3混合液回流至缺氧池2,其三是后缺氧池4混合液回流至厌氧池1,总水力停留时间为14h。本实施例处理的原水为广州市城市污水,以三个内循环系统同时混合使处理前后的水质数据见下表(mg/L):
  COD BOD SS TN TP NH3-N
进水(处理前) 200~400 150~250 150~250 30~45 4~7 25~40
出水(处理后) 50 20 5 7.5 0.4 1.5
出水水质优于一级A标准。 

Claims (8)

1.AAOA+MBR脱氮除磷污水处理工艺的装置,包括依次序相互串连通的厌氧池(1)、缺氧池(2)、好氧池(3)、后缺氧池(4)和MBR膜池(5),厌氧池(1)设有带调节阀的第一污水进水管(11),MBR膜池设有MBR膜组件(6),MBR膜组件(6)的出水口连接出水管(8),MBR膜池(5)设有污泥排出口,其特征在于:缺氧池(2)设有带调节阀的第二污水进水管(21),后缺氧池(4)设有带调节阀的第三污水进水管(41)。
2.根据权利要求1所述的AAOA+MBR脱氮除磷污水处理工艺的装置,其特征在于:装有第一回流泵(34)的第一回流管(33)将MBR膜池(5)与好氧池(3)连接通。
3.根据权利要求2所述的AAOA+MBR脱氮除磷污水处理工艺的装置,其特征在于:装有第二回流泵(24)的第二回流管(23)将好氧池(3)与缺氧池(2)连接通。
4.根据权利要求2或3所述的AAOA+MBR脱氮除磷污水处理工艺的装置,其特征在于:装有第三回流泵(14)的第三回流管(13)将后缺氧池(4)与厌氧池(1)连接通。
5.AAOA+MBR脱氮除磷污水处理工艺,其装置包括依次序相互串连通的厌氧池(1)、缺氧池(2)、好氧池(3)、后缺氧池(4)和MBR膜池(5),厌氧池(2)设有带调节阀的第一污水进水管(11),MBR膜池(5)设有MBR膜组件(6),MBR膜组件(6)的出水口连接出水管(81), MBR膜池(5)设有污泥排出口,其特征在于:缺氧池(2)设有带调节阀的第二污水进水管(21),后缺氧池(4)设有带调节阀的第三污水进水管(41),经预处理后的污水分别从第一污水进水管(11)、第二污水进水管(21)和第三污水进水管(41)进入厌氧池(1)、缺氧池(2)和后缺氧池(4),经MBR膜组件(6)过滤后的清水从其出水口经出水管(8)排出,污泥从MBR膜池(5)的污泥排出口排出,厌氧池(1)、缺氧池(2)、好氧池(3)、后缺氧池(4)中污泥的平均浓度为5~7g/L,MBR膜池(5)中污泥的平均浓度为7~9g/L,总水力停留时间为10~20小时。
6.根据权利要求5所述的AAOA+MBR脱氮除磷污水处理工艺,其特征在于:装有第一回流泵(34)的第一回流管(33)将MBR膜池(5)与好氧池(3)连接通,MBR膜池(5)混合液回流至好氧池(3),回流量是污水进水总量的3~5倍。
7.根据权利要求6所述的AAOA+MBR脱氮除磷污水处理工艺,其特征在于:装有第二回流泵(24)的第二回流管(23)将好氧池(3)与缺氧池(2)连接通,好氧池(3)混合液回流至缺氧池(2),回流量是污水进水总量的2~4倍。
8.根据权利要求6或7所述的AAOA+MBR脱氮除磷污水处理工艺,其特征在于:装有第三回流泵(14)的第三回流管(13)将后缺氧池(4)与厌氧池(1)连接通,后缺氧池(4)混合液回流至厌氧池(1),回流量是污水进水总量的1~3倍。
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