CN103030250B

CN103030250B - 一种强化脱氮的mbr污水处理方法

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Publication number: CN103030250B
Application number: CN201210529069.4A
Authority: CN
Inventors: 陈立; 郭兴芳; 申世峰
Original assignee: North China Municipal Engineering Design and Research Institute Co Ltd
Current assignee: China public works North China design studies Zong Yuan company limited
Priority date: 2012-12-10
Filing date: 2012-12-10
Publication date: 2015-01-21
Anticipated expiration: 2032-12-10
Also published as: CN103030250A

Abstract

一种强化脱氮的MBR污水处理方法，依照下列步骤进行：（1）经过预处理的城镇污水连同300%～400%的回流沉淀池污泥和200％～400%的回流膜池硝化液一同进入缺氧池，反硝化菌利用污水中的碳源将回流带入的硝态氮还原为氮气；（2）缺氧池出流连同回流的膜池硝化液一同进入沉淀池进行泥水分离，沉淀下来的污泥部分回流到缺氧池，剩余的污泥排放；（3）沉淀池出流进入膜池进行硝化，将氨氮氧化为硝态氮，膜池由泵从膜丝间歇抽吸出水，出水排放或回用。本发明充分结合MBR、MBBR工艺技术的固有特点，降低生物脱氮影响因素的影响程度，具有脱氮效率高、脱氮稳定、流程简单等特点。

Description

一种强化脱氮的MBR污水处理方法

技术领域：

本发明属于环境保护污水处理技术领域，具体涉及一种强化脱氮的MBR污水处理方法。

背景技术：

随着《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002的全面实施，从2007年起，不少大中城市早期建设的污水处理厂进入了提标、升级改造时期。在污水处理厂提标、升级改造以及一级A标准执行过程中，我国城镇污水处理的一些关键问题、技术瓶颈等都更加突出地显现出来，如污水的低C/N比、低温硝化受影响以及污水厂占地受限等问题。面对一级A标准的严格要求，这些问题的暴露和最终解决，推动了MBR、MBBR变型的一些新工艺技术近年来在国内的应用以及传统脱氮除磷工艺技术的改进等。

实践证明MBR及MBBR工艺技术在运行控制得当条件下都具有较好的硝化功能，能节省一定占地，但应用中也存在一些问题。MBR脱氮除磷工艺多是由厌氧、缺氧、好氧以及膜池四个主要处理单元组成，膜池悬浮活性污泥特别是高污泥浓度情况对膜产生污染，使得运行中不断清洗膜以保持相应的膜通量；膜擦洗需要较高的曝气量，高曝气量使得膜池DO浓度较高，为维持系统合理的微生物量和脱氮功能等，膜池混合液需回流到缺氧或厌氧单元，混合液的高浓度DO会对反硝化脱氮或释磷产生负面影响，从而降低生物脱氮除磷效率。MBBR工艺技术为使好氧池投加的填料/载体保持充分流化状态以与液相充分混合、接触以及使填料/载体上生物膜获得充分的硝化所需溶解氧，其较传统活性污泥工艺需要较大的曝气量。

无论是传统的脱氮除磷工艺还是其改进型、MBR、MBBR工艺等，其脱氮除磷效果关键的影响因素是来水的碳源。目前我国城镇污水实际C/N比普遍偏低，有机碳源缺乏是生物脱氮除磷效率无法提高的一个瓶颈。由于碳源问题，这些生物脱氮除磷工艺很难同时获得氮、磷的高效去除。与除磷相比，由于氮化合物（如NH₄ ⁺及NO₃ ^-）的分子量比较小，无法通过投加药剂施以化学脱氮，采用反渗透、吹脱法、离子交换法等脱氮费用较高，也难以用于大规模的城镇污水处理。因此城镇污水处理的脱氮与除磷，难度在脱氮，通过生物方法解决脱氮问题，再辅以化学方法解决除磷问题应是城镇污水脱氮除磷处理较佳的技术途径。

发明内容：

本发明的目的就在于围绕城镇污水生物脱氮处理，克服上述现有工艺技术存在的不足等，将MBR工艺和MBBR工艺相结合，提供一种强化脱氮的MBR污水处理方法。该处理方法充分结合MBR、MBBR工艺技术的固有特点，降低生物脱氮影响因素的影响程度，具有脱氮效率高、脱氮稳定、流程简单等特点。

如上构思，本发明的技术方案是：一种强化脱氮的MBR污水处理方法，其特征在于：依照下列步骤进行：（1）经过预处理的城镇污水连同300%～400%的回流沉淀池污泥和200％～400%的回流膜池硝化液一同进入缺氧池，反硝化菌利用污水中的碳源将回流带入的硝态氮还原为氮气；（2）缺氧池出流连同回流的膜池硝化液一同进入沉淀池进行泥水分离，沉淀下来的污泥部分回流到缺氧池，剩余的污泥排放；（3）沉淀池出流进入膜池进行硝化，将氨氮氧化为硝态氮，膜池由泵从膜丝间歇抽吸出水，出水排放或回用。

一种根据权利要求1所述的强化脱氮的MBR污水处理方法所用的装置，其特征在于：由缺氧池、沉淀池和膜池依次连接组成；膜池内投加包埋硝化菌、内置膜组件和曝气系统。

上述缺氧池采用活性污泥法，污泥浓度4.5～8.0g/L，水力停留时间4.0～6.0h。

上述沉淀池、膜池的水力停留时间分别为4.0h、2.0～3.5h。

上述膜池进水端处投加除磷药剂，实施化学除磷。

上述膜池内投加包埋硝化菌进行硝化，包埋硝化菌的投加率为膜池有效池容的10%～15%。

上述膜池上设有硝化液回流口，与该回流口连通的硝化液回流管道连接到缺氧池与沉淀池间连接管道的起始端和沉淀池污泥回流管道上。

上述硝化液回流口处设有包埋菌拦截装置。

上述缺氧池内装有搅拌器或推进器。

本发明具有如下的优点和积极效果：

（1）将MBBR技术与MBR技术相结合，MBBR池与膜池合建，膜池的高曝气量既可以满足减缓膜污染的膜组件需求，又给包埋硝化菌提供了充足的溶解氧和完全流化所需动力，实现了一氧两用。

（2）膜池硝化液回流到缺氧池与沉淀池间连接管的起始端，既改善了缺氧污泥的沉淀效果，又使得回流液的高溶解氧得到消耗而降低，避免了高DO硝化液回流对脱氮产生的负面影响，同时达到了缺氧污泥充氧沉淀和硝化液消氧回流两个目的。

（3）脱氮效果稳定、良好。发挥不同功能的微生物分置在不同反应器内，缺氧池内是悬浮状生长的活性污泥，反硝化菌占优势，反硝化菌只在缺氧池与沉淀池间循环；膜池内投加了包埋菌，只起硝化作用。这样一来反硝化菌与硝化菌始终处于各自的专一环境中，各自在自己最佳的环境条件下生长和发挥作用，其活性更强，作用发挥得更好，这更有利于脱氮系统的稳定和高效；另一方面，该发明只设缺氧池、沉淀池和膜池，来水有限的可利用碳源首先用于了缺氧反硝化脱氮，而且基本上都用于了生物脱氮。

（4）低温条件下由于包埋硝化菌耐低温的优点，硝化效果更优。

（5）灵活性强、可控程度高。

反硝化菌与好氧硝化菌完全生长和工作在不同的反应器内，整个运行系统可根据来水的水质、处理目标及环境条件灵活控制缺氧池和膜池两个单元的运行以及回流模式等。如可根据来水氨氮负荷高低，灵活确定膜池包埋硝化菌的投加量：当负荷较高时，提高包埋硝化菌的投加率，反之降低投加率。

（6）硝化所需池容小、占地小。

相对目前实际工程上应用的脱氮除磷MBR工艺，将好氧硝化池与膜池合建，膜池投加硝化速率较高的包埋硝化菌，不需再单独设置好氧池。同时包埋硝化菌始终处于好氧环境中，不会随出流流失，硝化速率高，所需池容较小；

（7）工艺流程简单。

该发明整个工艺流程中只包括缺氧池、沉淀池和膜池三个单元，相对传统的生物脱氮除磷工艺等流程简单，更便于维护管理等。

（8）可在一定程度上减缓膜污染。

膜池投加包埋硝化菌，悬浮活性污泥极少，在一定程度上能降低膜污染，包埋硝化菌载体的不断流化对膜丝起到了一定的擦洗作用，也在一定程度上能降低膜污染，膜的使用寿命得以延长。

附图说明：

图1是此发明的处理流程示意图。

1-缺氧池 2-沉淀池 3-膜池 4-搅拌器/推进器 5-膜组件 6-包埋硝化菌 7-穿孔曝气管 8进水 9-沉淀池污泥回流 10—硝化液回流 11—膜出水 12—剩余污泥排放 13—污泥回流泵 14—硝化液回流泵。

具体实施方式：

如图1所示：一种强化脱氮的MBR污水处理装置，由缺氧池1、沉淀池2和膜池3依次连接组成；膜池内投加包埋硝化菌6、内置膜组件5和曝气管7，膜池上设有硝化液回流口，与该回流口连通的硝化液回流管道10连接到缺氧池与沉淀池间连接管道的起始端和沉淀池污泥回流管道9上，管道10上装有硝化液回流泵14，管道9上装有污泥回流泵13。上述缺氧池内装有搅拌器或推进器4。上述硝化液回流口处设有

利用上述强化脱氮的MBR污水处理装置所采用的污水处理方法，依照下列步骤完成：

（1）经细格栅、沉砂池、精细格栅（膜格栅）等设施处理的污水连同回流的沉淀池污泥和回流的膜池硝化液一同进入缺氧池。缺氧池采用活性污泥法，污泥浓度4.5～8.0g/L，水力停留时间4.0～6.0h。在缺氧池主要是反硝化菌利用污水中可利用碳源进行反硝化作用，将通过回流污泥（和回流膜池硝化液）回流过来的硝态氮还原为氮气，进行脱氮。

（2）缺氧池的出流连同膜池回流的硝化液一同进入沉淀池进行泥水分离，沉淀池停留时间4.0h。沉淀池设有污泥回流和污泥排放口，沉淀下来的污泥部分回流到缺氧池，剩余的污泥排放，回流比为300%～400%。当原水总氮浓度较高时，为保证脱氮率，除沉淀池污泥回流进入缺氧池外，膜池硝化液也部分先回流进入沉淀池污泥回流管道/廊道等，再与回流的沉淀池污泥一同进入缺氧池，回流比100%左右。

（3）沉淀池的出流进入膜池。膜池投加包埋硝化菌，内置膜组件和曝气系统，设有硝化液回流口和包埋菌拦截装置。膜池水力停留时间2.0～3.5h。包埋硝化菌的投加率根据进水氨氮浓度和处理目标而定，为膜池有效池容的10%～15%。曝气系统采用穿孔管曝气，曝气一方面提供膜擦洗所需动力，另一方面提供包埋硝化菌硝化所需氧。在膜池内主要发生硝化作用，包埋硝化菌在有氧条件下氧化污水中的氨氮，同时悬浮的少量好氧异养微生物去除部分有机污染物。膜池硝化液由膜池末端回流到缺氧池与沉淀池连接管的起始端，回流比为200%～400%。膜池采用泵从膜丝抽吸间歇出水，出水排放或回用。当生物除磷不能满足出水磷排放标准时，在膜池进水端处投加除磷药剂，实施化学除磷。

本发明的具体实施例为：

实施例1：来水氨氮浓度不高，经细格栅、沉砂池、精细格栅（膜格栅）等设施处理的污水及300%～400%的回流沉淀池污泥进入缺氧池1，水力停留时间4.0～5.0h，污泥浓度4.5～6.0g/L，缺氧池的出流及200％～400%的回流膜池硝化液进入②沉淀池，停留时间4.0h，沉淀池部分污泥回流，部分污泥排放，沉淀池的出流进入③膜池，水力停留时间2.0～3.0h，投加10%～12％的包埋硝化菌，硝化液回流处设置包埋硝化菌拦截装置，由泵从膜丝间歇抽吸出水，出水排放或回用。

实施例2：来水氨氮浓度较高时，经细格栅、沉砂池、精细格栅（膜格栅）等设施处理的污水及200%～400%的回流沉淀池污泥以及100%左右的回流膜池硝化液进入①缺氧池，水力停留时间5.0～6.0h，污泥浓度5.0～8.0g/L，缺氧池的出流及300％～400%的回流膜池硝化液进入②沉淀池，停留时间4.0h，沉淀池部分污泥回流，部分污泥排放，沉淀池的出流进入③膜池，水力停留时间2.5～3.5h，投加12%～15％的包埋硝化菌，硝化液回流处设置载体拦截装置，由泵从膜丝间歇抽吸出水，出水排放或回用。

实施例3：来水磷含量较高出水磷不能达标时，经细格栅、沉砂池、精细格栅（膜格栅）等设施处理的污水及200%～400%的回流沉淀池污泥（以及100%左右的回流膜池硝化液）进入①缺氧池，水力停留时间4.0～6.0h，污泥浓度4.5～8.0g/L，缺氧池的出流及200％～400%的回流膜池硝化液进入②沉淀池，停留时间4.0h，沉淀池部分污泥回流，部分污泥排放，沉淀池的出流进入③膜池，进水端投加化学除磷药剂，水力停留时间2.0～3.5h，投加10%～15％的包埋硝化菌，硝化液回流处设置载体拦截装置，由泵从膜丝间歇抽吸出水，出水排放或回用。

实施例4：来水COD浓度较高时，经细格栅、沉砂池、精细格栅（膜格栅）等设施处理的污水及200%～300%的回流沉淀池污泥以及200％～400%的回流膜池硝化液进入①缺氧池，水力停留时间4.0～6.0h，污泥浓度4.5～8.0g/L，缺氧池的出流进入②沉淀池，停留时间4.0h，沉淀池部分污泥回流，部分污泥排放，沉淀池的出流进入③膜池，水力停留时间2.0～3.5h，投加10%～15％的包埋硝化菌，硝化液回流处设置载体拦截装置，由泵从膜丝间歇抽吸出水，出水排放或回用。

实验例：

采用该发明处理某城市污水处理厂的进水，缺氧池、沉淀池、膜池停留时间分别为5.0h、4.0h、2.5h，缺氧池污泥浓度MLSS为4500～5500mg/L，污泥龄SRT为5～7d，污泥回流比300％～400%，膜池硝化液回流比200%～300%，包埋硝化菌投加率为11％。整个系统稳定运行，处理效果具体见表1。

表1处理效果单位：除pH外，其余指标均为mg/L

项目

pH

COD

SS

NH₃-N

TN

TP

进水

7.4～8.1

150～469

100～150

24～40

35～60

3.0～5.6

出水

6～9

13～34

0～6

0～3.0

10～14.6

1.0～2.8

去除率/％

82～97

94～100

94～99.8

59～77

44～76

Claims

1.一种强化脱氮的MBR污水处理方法，其特征在于：依照下列步骤进行：(1)经过预处理的城镇污水连同300％～400％的回流沉淀池污泥和200％～400％的回流膜池硝化液一同进入缺氧池，反硝化菌利用污水中的碳源将回流带入的硝态氮还原为氮气；(2)缺氧池出流连同回流的膜池硝化液一同进入沉淀池进行泥水分离，沉淀下来的污泥部分回流到缺氧池，剩余的污泥排放；(3)沉淀池出流进入膜池，在膜池内投加包埋硝化菌进行硝化，将氨氮氧化为硝态氮，膜池由泵从膜丝间歇抽吸出水，出水排放或回用。

2.根据权利要求1所述的一种强化脱氮的MBR污水处理方法，其特征在于：上述缺氧池采用活性污泥法，污泥浓度4.5～8.0g/L，水力停留时间4.0～6.0h。

3.根据权利要求1所述的一种强化脱氮的MBR污水处理方法，其特征在于：上述沉淀池、膜池的水力停留时间分别为4.0h、2.0～3.5h。

4.根据权利要求1所述的一种强化脱氮的MBR污水处理方法，其特征在于：上述膜池进水端处投加除磷药剂，实施化学除磷。

5.根据权利要求1所述的一种强化脱氮的MBR污水处理方法，其特征在于：上述膜池内投加包埋硝化菌进行硝化，包埋硝化菌的投加率为膜池有效池容的10％～15％。

6.一种根据权利要求1所述的强化脱氮的MBR污水处理方法所用的装置，其特征在于：由缺氧池、沉淀池和膜池依次连接组成；膜池内投加包埋硝化菌、内置膜组件和曝气系统。

7.根据权利要求6所述的一种强化脱氮的MBR污水处理方法所用的装置，其特征在于：上述膜池上设有硝化液回流口，与该回流口连通的硝化液回流管道连接到缺氧池与沉淀池间连接管道的起始端和沉淀池污泥回流管道上。

8.根据权利要求7所述的一种强化脱氮的MBR污水处理方法所用的装置，其特征在于：上述硝化液回流口处设有包埋菌拦截装置。

9.根据权利要求6所述的一种强化脱氮的MBR污水处理方法所用的装置，其特征在于：上述缺氧池内装有搅拌器或推进器。