CN103641279B - 提高mbbr污水处理效率的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高MBBR污水处理效率的系统，属污水处理领域。该系统的进水泵的进水口作为原水进水口；进水泵的出水口与厌氧反应池的进水口连接；厌氧反应池的出水口与好氧生物反应池连接；悬浮生物填料设置在好氧生物反应池内；悬浮生物填料超声活化反应器的输入口、输出口与好氧生物反应池内连通；曝气装置的曝气头设置在好氧生物反应池内；好氧生物反应池的出水口与二沉池连接；二沉池的回流口通过回流管路与厌氧反应池进水口连接，二沉池设有出水口。该系统成本低廉，改造方便，操作简单、活化效率高，有效提高MBBR工艺中悬浮生物填料表面微生物的活性，又不会降低悬浮污泥沉淀性能，可有效解决城镇污水冬季达标问题。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理领域，特别是涉及一种使得MBBR工艺对污水中的氨氮以及其他废物的处理效率得以进一步极大提高的系统。
背景技术
随着国内现代经济的迅猛发展，高浓度工业废水和城镇污水的排放量日益增加，大量污水流入江河湖波造成环境水质的严重污染，势必威胁人们的身体健康。因此近年来各地政府部门对污水排放的要求不断提高，很多重要流域省份已经将城镇污水排放标准提高到一级A标准。目前国内大部分污水处理厂都面临提标改造的难题，由于城镇化的发展，面临城镇土地的限制，采用传统的活性污泥法工艺根本就无法完成改造任务，因此人们开发了多种多样的高效污水处理工艺，如MBBR工艺等。
MBBR工艺是在传统流化床与生物接触氧化法基础上发展起来的新工艺，其结合了两者的优点，核心为向反应器中投加一定比例的悬浮填料，提高了反应器中的生物量和生物种类，从而提高对污水的处理效率。MBBR工艺具有操作简单、占地面积小、处理效率高的突出优点，非常适合于现有城镇污水处理厂的提标改造工程。
目前MBBR工艺经过多年发展已经基本成熟，并有很多工程应用。但通过实际应用发明人发现其也至少存在以下不足：1）用于现有工程改造成本相对传统工艺要增加较大成本，尤其对于高浓度废水要使用较多比例、高成本的悬浮填料。2）MBBR工艺针对冬季低温情况下污水处理效果仍然不是最理想，冬季低温情况下氨氮达标率远远低于夏季。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种提高MBBR污水处理效率的系统，能以较低成本保证低温运行，从而解决现有的MBBR工艺低温运行效率低且成本高的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种提高MBBR污水处理效率的系统，包括：
进水泵、厌氧反应池、好氧生物反应池、悬浮生物填料、悬浮生物填料超声活化反应器、曝气装置和二沉池；其中，
所述进水泵的进水口作为原水进水口；
所述进水泵的出水口与所述厌氧反应池的进水口连接；
所述厌氧反应池的出水口与所述好氧生物反应池连接；
所述悬浮生物填料设置在所述好氧生物反应池内；
所述悬浮生物填料超声活化反应器的输入口、输出口与所述好氧生物反应池内连通；所述曝气装置的曝气头设置在所述好氧生物反应池内；
所述好氧生物反应池的出水口与所述二沉池连接；
所述二沉池的回流口通过回流管路与所述厌氧反应池进水口连接，二沉池设有出水口。
本发明的有益效果为：通过设置悬浮生物填料超声活化反应器，可以对好氧生物反应池中投加的悬浮生物填料进行超声波处理提高微生物表明活性，提高了对污水的处理效率。该系统结构简单、处理成本低，可以保证低温处理的稳定性和效果。该系统具有体积小，成本低廉，改造方便，操作简单、活化效率高的优点，可以有效提高MBBR工艺中悬浮生物填料表面微生物的活性，同时又不会有悬浮污泥沉淀性能降低的问题，适用于大规模工程应用，可以有效解决城镇污水冬季达标问题，也适用于各种高浓度、难处理工业废水领域，具有良好的社会与经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的提高MBBR污水处理效率的系统示意图；
图2为本发明实施例提供的系统的悬浮生物填料低功率超声活化反应器的示意图；
图中各标号为：1-原水进水口；2-进水泵；3-厌氧反应池；4-搅拌装置；5-好氧生物反应池；6-曝气装置；7-悬浮生物填料低功率超声活化反应器；71-网状输送带；72-悬浮生物填料；73-超声发生器；74-水面；75-空气或保护气体入口；76-气体出口；8-二沉池；9-旋转滤布滤池；10-出水口；11-内回流泵；12-悬浮生物填料；13-搅拌桨叶；14-空气压缩机。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明实施例提供一种提高MBBR污水处理效率的系统，如图1所示，该系统包括：进水泵、厌氧反应池、好氧生物反应池、悬浮生物填料、悬浮生物填料超声活化反应器、曝气装置和二沉池；
其中，进水泵2的进水口作为原水进水口1；
进水泵2的出水口与厌氧反应池3的进水口连接；
厌氧反应池3的出水口与好氧生物反应池5连接；
悬浮生物填料12设置在好氧生物反应池5内；
悬浮生物填料超声活化反应器7的输入口、输出口与好氧生物反应池5内连通；曝气装置6的曝气头设置在好氧生物反应池5内；
好氧生物反应池5的出水口与二沉池8连接；
二沉池8的回流口通过回流管路和内回流泵11与厌氧反应池3进水口连接，二沉池8设有出水口。
上述系统中，悬浮生物填料超声活化反应器7采用超声波频率为20kHz～50kHz、声强度小于10W/cm2的低功率悬浮生物填料超声活化反应器。
上述系统中，悬浮生物填料12超声活化反应器设置在好氧生物反应池的上方，优选的，悬浮生物填料超声活化反应器的输入口与好氧生物反应池的出水口处连通，悬浮生物填料超声活化反应器的输出口与好氧生物反应池的进水口处连接。
上述系统还包括：空气压缩机14，与悬浮生物填料超声活化反应器7连接，向悬浮生物填料超声活化反应器7内输入压缩空气。以向悬浮生物填料超声活化反应器7输入增加氧气的压缩空气。
上述系统中，曝气装置6的曝气头设置在好氧生物反应池5内的悬浮生物填料12的下方，可设置在好氧生物反应池5内的底部。
上述系统中，厌氧反应池5内设有搅拌装置4，搅拌装置4上设有伸入到厌氧反应池5内的搅拌桨叶13。方便对厌氧反应池5内进行搅拌。厌氧反应池5内还设有悬浮生物填料，该系统还包括：第二悬浮生物填料超声活化反应器15，设置在厌氧反应池5的上方，第二悬浮生物填料超声活化反应器15的输入口与好氧生物反应池的出水口处连通，第二悬浮生物填料超声活化反应器15的输出口与好氧生物反应池的进水口处连接。
上述系统还包括：旋转滤布滤池9，与二沉池8的出水口连接，旋转滤布滤池9上设有作为好水出口的出水口10。
上述系统中，悬浮生物填料超声活化反应器结构如图2所示，包括：池体70、网状输送带71和超声发生器73；
其中，网状输送带71沿水平方向贯穿池体71，池体70内的网状输送带低于池体内的水面74，悬浮生物填料72通过网状输送带71进行输送。
池体70底部设置超声发生器73；
池体70底部设置空气或保护气体入口75，池体70顶部设置气体出口76。
该悬浮生物填料超声波活化反应器，构造如图2所示，原理为：在一个相对封闭的容器（即池体70）内，装有清水，水面下底部安装超声波发生器73以及空气或保护气体通入和排放口（5，6），网状输送带71承载悬浮生物填料进入反应器水面下，经过一定时间的超声处理活化后，随网状输送带离开反应器。反应器的空气或保护气体入口75、气体出口76，根据悬浮填料表面微生物的种类，选择不同适应的气体进出。
结合具体处理过程对上述系统做进一步说明：
1）经过初沉池的待处理污水通过进水泵输送到厌氧反应池（厌氧或兼氧MBBR生物反应池）3中，控制溶解氧浓度小于0.5mg/L；通过搅拌装置4的搅拌桨叶13进行机械搅拌，将厌氧反应池3内的悬浮生物填料均匀分布在该反应池的各个空间，悬浮生物填料上的生物膜可以去除污水中大部分有机物以及小部分氨氮；厌氧反应池3中的挂膜悬浮生物填料从该反应池的出水口位置，通过网状输送带送入第二悬浮生物填料超声活化反应器15中；在第二悬浮生物填料超声活化反应器15中，采用频率20kHz～50kHz范围内、声强小于10W/cm2的低强度超声波，对悬浮生物填料表面的活性污泥进行辐射活化处理；活化后的悬浮生物填料，通过网状输送带输送到厌氧反应池3的入水口位置。
2）经由厌氧反应池3处理过的污水进入到好氧生物反应池5中，控制溶解氧大于2mg/L；利用好氧生物反应池5池底的曝气装置6使得悬浮生物填料12均匀分布在该好氧生物反应池5的整个空间内，悬浮生物填料12上的微生物膜可以降解大部分氨氮；好氧生物反应池5中的挂膜悬浮生物填料从该好氧生物反应池5的出水口位置，通过网状输送带送入悬浮生物填料超声活化反应器7中；在悬浮生物填料超声活化反应器7中，采用频率20kHz～50kHz范围内、声强度小于10W/cm2的低强度超声波，对悬浮生物填料表面的活性污泥进行辐射活化处理；活化后的悬浮生物填料，通过网状输送带输送到好氧MBBR生物反应池的入水口位置；悬浮生物填料超声活化反应器7外部连接空气压缩机14，输入压缩空气，可以将压缩空气通过超声分散作用降至溶解在悬浮生物填料表面的污泥中。
3）经过好氧MBBR生物反应池处理过的污水进入二沉池8,，沉淀出去污泥，然后进入旋转滤布滤池9，旋转滤布滤池9可以去除多余悬浮的污泥，解决少量活性污泥受到超声波辐射后膨胀而无法沉淀的问题。
如图1所示，该系统由进水泵2、两个MBBR生物反应池（厌氧反应池3、好氧生物反应池5）、二沉池8、旋转滤布滤池9、内回流泵11、曝气装置6两组低功率超声波活化反应器等组成。
污水经过进水泵2进入到厌氧反应池3中，与不断被活化的悬浮生物填料接触完成对部分氨氮与有机物的降解，而该反应池内的悬浮生物填料则是通过传输装置被从厌氧反应池3的出水端提起，进入到第二悬浮生物填料超声波活化反应器15中接受低强度超声波的辐射，然后从厌氧反应池3的进水端再次投入到该反应池中；厌氧反应池3中有搅拌装置，通过电机带动搅拌桨叶进行机械搅拌，使得悬浮生物填料均匀分布。
经过厌氧反应池3处理过的污水进入好氧生物反应池5中进一步处理，被活化的悬浮生物填料与污水接触过程中完成对氨氮的降解。而悬浮生物填料12则是通过传输装置被从好氧生物反应池5的出水端提起，进入到悬浮生物填料超声波活化反应器7中接受低强度超声波的辐射，然后从好氧生物反应池5的进水端再次投入生物反应池中。好氧生物反应池5中有曝气装置6，连续的曝气使得悬浮生物填料均匀分布；此处的悬浮生物填料超声波活化反应器7连接空气压缩装置，根据污水浓度情况可以对悬浮生物填料超声波活化反应器7内微生物进行增氧；
经过好氧生物反应池5处理过的污水进入二沉池8，沉淀去除多余污泥，然后进入旋转滤布滤池9；二沉池8中一部分污泥经回流管路和内回流泵11回流到厌氧MBBR生物反应池中；
二沉池8上清液排放到滤布滤池9，可以去除多余悬浮的污泥，解决少量活性污泥由于受到超声波辐射膨胀而无法沉淀的的问题。
实施例
项目名称：陕西某污水处理厂提标改造示范工程；
处理规模：污水处理厂规模2.5万m3/d；
改造前水质标准：一级B出水标准；
原有工艺：A-A2O工艺；
改造后工艺：A2/O-填料-超声辐射；
改造后水质标准：一级A出水标准；
污水处理厂示范工程采用本系统，进入冬季低温运行后，无论进水的COD与氨氮如何波动，测试出水的COD与氨氮指标都能达到一级A标准。冬季半年平均进出水情况如下表：
| COD | 氨氮 | SS | 总氮 | 总磷 | |
| 进水水质（mg/L） | 550 | 60 | 200 | 80 | 23 |
| 出水水质（mg/L） | 40 | <1 | 13 | 7 | 1 |
| 去除率（%） | 92.7 | 98.3 | 93.5 | 91.2 | 95.6 |
本发明实施例的系统，应用在陕西某污水处理厂一级A提标改造工程中，通过调试运行阶段的考验。工程实践表明，在冬季低温条件下，将原一级B标准的出水提高到地方政府要求的一级A标准，即出水COD小于50mg/L、出水氨氮小于5mg/L，生物池体系耐冲击负荷能力强。
1)采用频率20kHz～50kHz范围内、声强小于10W/cm2的低强度超声波，对工程中的悬浮生物填料表面的活性污泥进行辐射活化处理；
2)悬浮生物填料通过网状输送带输送到活化装置中，此输送装置只输送悬浮生物填料，对悬浮污泥和污水进行分离；
3)此可活化悬浮生物填料可存在于厌氧池中或好氧池中，以及可能使用的兼氧池等环境中；
4）此活化装置中可以添加氧气、碳源等活性污泥需要的营养物质，通过超声作用快速分散在填料表面的生物膜中。
5）此装置还可应用于固定生物填料表面微生物的活化；
为了进一步提高单位体积内悬浮生物填料对污水的处理效率，尤其为了解决现有城镇污水处理厂提标改造后冬季低温条件下氨氮不达标的问题，本发明提供一种MBBR悬浮生物填料表面微生物在线活化的方法，可极大提高MBBR悬浮生物填料表面微生物活性，提高悬浮生物填料的利用率，降低MBBR污水停留时间，从而降低成本。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种提高MBBR污水处理效率的系统，其特征在于，包括：
进水泵、厌氧反应池、好氧生物反应池、悬浮生物填料、悬浮生物填料超声活化反应器、曝气装置和二沉池；其中，
所述进水泵的进水口作为原水进水口；
所述进水泵的出水口与所述厌氧反应池的进水口连接；
所述厌氧反应池的出水口与所述好氧生物反应池连接；
所述悬浮生物填料设置在所述好氧生物反应池内；
所述悬浮生物填料超声活化反应器的输入口、输出口与所述好氧生物反应池内连通，所述悬浮生物填料超声活化反应器设置在所述好氧生物反应池的上方，所述悬浮生物填料超声活化反应器的输入口与所述好氧生物反应池的出水口处连通，所述悬浮生物填料超声活化反应器的输出口与所述好氧生物反应池的进水口处连接；所述悬浮生物填料超声活化反应器包括：池体、网状输送带和超声发生器；其中，所述网状输送带沿水平方向贯穿所述池体；所述池体底部设置所述超声发生器；所述池体底部设置空气或保护气体入口，所述池体顶部设置气体出口；所述曝气装置的曝气头设置在所述好氧生物反应池内；
所述好氧生物反应池的出水口与所述二沉池连接；
所述二沉池的回流口通过回流管路与所述厌氧反应池进水口连接，二沉池设有出水口。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述悬浮生物填料超声活化反应器采用超声波频率为20kHz～50kHz、声强度小于10W/cm2的低功率悬浮生物填料超声活化反应器。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：空气压缩机，与所述悬浮生物填料超声活化反应器连接，向所述悬浮生物填料超声活化反应器内输入压缩空气。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述曝气装置的曝气头设置在所述好氧生物反应池内的所述悬浮生物填料的下方。
5.如权利要求1至3任一项所述的系统，其特征在于，所述厌氧反应池内设有搅拌装置。
6.如权利要求1至3任一项所述的系统，其特征在于，所述厌氧反应池内设有生物填料；还包括：第二悬浮生物填料超声活化反应器，设置在所述厌氧反应池的上方，所述第二悬浮生物填料超声活化反应器的输入口、输出口与所述厌氧反应池内连通。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第二悬浮生物填料超声活化反应器的输入口与所述厌氧反应池的出水口处连通，所述第二悬浮生物填料超声活化反应器的输出口与所述厌氧反应池的进水口处连通。
8.如权利要求1至3任一项所述的系统，其特征在于，还包括：旋转滤布滤池，与所述二沉池的出水口连接，所述旋转滤布滤池上设有作为好水出口的出水口。
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