CN104108828B - 一种同步脱氮除磷aao-mbr工艺及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种同步脱氮除磷AAO-MBR工艺，包括以下步骤：S1、将污水分别输入厌氧池和好氧池，在厌氧池内利用污水自身携带的有机物进行反硝化和磷的释放，将厌氧池的水输入到好氧池，在好氧池内进行有机物的吸附和磷的吸收；S2、将好氧池的水输入到沉淀池，在沉淀池内进行泥水分离；S3、将沉淀池内经过泥水分离后的上清液输入到MBR反应池内，在MBR反应池内完成硝化反应和有机物的强化去除；将沉淀池内的污泥回流到缺氧池，维持缺氧池内的污泥浓度。本发明还提供了一种同步脱氮除磷AAO-MBR装置。本发明的有益效果是具有稳定、高效、短程、低能耗的优点。

Description

一种同步脱氮除磷AAO-MBR工艺及其装置

技术领域

本发明涉及污水处理工艺，尤其涉及污水处理工艺中的一种同步脱氮除磷AAO-MBR工艺及其装置。

背景技术

伴随着经济社会的快速发展，我国水资源缺乏的问题日益明显。然而，在污水深度处理工艺方面，受到传统活性污泥法工艺的瓶颈影响，深度处理出水水质，尤其是氮和磷污染物存在着不稳定和再生水健康安全风险，亟需开展高效低耗的新型工艺研究。另外，现有的大多数污水处理厂面临着处理能力提升和升级改造压力，在土地资源储备不足的条件下，急需高效稳定的处理技术，不仅满足占地面积小的客观条件，还需保障出水的稳定达标甚至深度处理和回用。因此，开发出一种稳定、高效、短程的污水深度处理工艺成为污水处理技术人员的奋斗目标。

传统的厌氧-缺氧-好氧（A2/O）因为其停留时间较短、不宜发生污泥膨胀、运行费用低等优点而备受广大污水处理人员的青睐。但因为其受到内循环量和污泥量的限制，除磷脱氮能力难以提高。而且，传统的单点进水方式，也不利于对碳源的充分利用。另外，传统的脱氮除磷过程需要在连续的缺氧、厌氧和好氧反应器中完成，流程较长且自动化程度较低，同时传统的泥水分离过程在二沉池中完成，出水中悬浮物含量受到泥水分离效果的影响显著，且二沉池占地面积较大，较难适应城市土地资源日益紧缺的现状。如何充分利用碳源，优化该工艺流程，实现高效、稳定、短程的污水处理工艺成为研究人员关注的焦点。

膜分离技术在污水处理中的应用开始于20世纪60年代末。美国的Smith于1969年首次报道了活性污泥法和超滤膜技术结合处理城市污水的工艺研究，提出了用膜分离技术取代传统活性污泥法中的二沉池，利用膜组件的高效截留特性，使反应器内维持较高的污泥浓度，在水处理过程中，获得了极佳的处理效果，这就是膜生物反应器（MBR，MembraneBio-Reactor）的最初雏形。MBR近几年被应用于食品工程、海水淡化和污水处理中，取得了较好的运行效果，在能耗和操作方面均具有显著优势。目前，我国的MBR系统主要应用于城市污水处理与回用、高浓度工业废水处理、难降解工业废水处理及公共敏感卫生区域污水处理等四大领域。，MBR是满足污水深度处理和资源化，弥补城市快速发展中的水资源短缺和控制水环境污染的重要工艺技术之一。然而，由于膜污染导致的膜通量下降和膜清洗，会增加膜分离过程的运行费用，限制了其工程化应用。目前，通过调整可控因素，如膜操作方式、压力、曝气强度、气泡大小、反应器形式、排泥周期等控制膜污染程度是应用比较普遍的方法，具体包括：1）改变污泥混合液特性，2）优化运行条件及反应器结构，3）膜表面改性，4）膜清洗等。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种稳定、高效、短程、低能耗的同步脱氮除磷AAO-MBR工艺及其装置。

本发明提供了一种同步脱氮除磷AAO-MBR工艺，包括以下步骤：

S1、将污水分别输入厌氧池和好氧池，在厌氧池内利用污水自身携带的有机物进行反硝化和磷的释放，将厌氧池的水输入到好氧池，在好氧池内进行有机物的吸附和磷的吸收；

S2、将好氧池的水输入到沉淀池，在沉淀池内进行泥水分离；

S3、将沉淀池内经过泥水分离后的上清液输入到MBR反应池内，在MBR反应池内完成硝化反应和有机物的强化去除；将沉淀池内的污泥回流到缺氧池，维持缺氧池内的污泥浓度；

S4、将MBR反应池内的硝化液回流到缺氧池；将MBR反应池内的水经MBR膜组件输出，作为处理完成的水排放；

S5、缺氧池内利用沉淀池回流的污泥中快速吸附的有机物进行反硝化，将缺氧池内的水输入到厌氧池。

作为本发明的进一步改进，步骤S4为：在MBR反应池内设置无纺布过滤器，将MBR反应池内的硝化液经过无纺布过滤器回流到缺氧池；将MBR反应池内的水经MBR膜组件输出，作为处理完成的水排放。

作为本发明的进一步改进，步骤S3为：将沉淀池内经过泥水分离后的上清液输入到MBR反应池内，在MBR反应池内完成硝化反应和有机物的强化去除；将沉淀池内的污泥回流到缺氧池，维持缺氧池内的污泥浓度；将沉淀池内的剩余污泥排放掉。

本发明还提供了一种同步脱氮除磷AAO-MBR装置，包括污水进水管、缺氧池、厌氧池、好氧池、沉淀池和MBR反应池，其中，所述污水进水管包括第一污水进水管和第二污水进水管，所述第一污水进水管的排水口与所述厌氧池连接，所述第二污水进水管的排水口与所述好氧池连接，所述缺氧池的排水口与所述厌氧池连接，所述厌氧池的排水口与所述好氧池连接，所述好氧池的排水口与所述沉淀池连接，所述沉淀池的上清液排水口与所述MBR反应池连接，所述MBR反应池内设有MBR膜组件，所述MBR膜组件连接有排水管。

作为本发明的进一步改进，所述沉淀池的污泥排放口通过污泥回流管道与所述缺氧池连接，所述MBR反应池内设有无纺布过滤器，所述无纺布过滤器的硝化液输出口通过硝化液回流管道与所述缺氧池连接。

作为本发明的进一步改进，所述污泥回流管道包括污泥回流泵，所述硝化液回流管道包括污水回流泵。

作为本发明的进一步改进，所述沉淀池、好氧池一体设置，所述好氧池为绕所述沉淀池一周设置的环形池体，所述沉淀池的池口低于所述好氧池的池口，所述好氧池与所述厌氧池连接的进水口低于所述沉淀池的池口。

作为本发明的进一步改进，所述厌氧池内设有第一搅拌器，所述沉淀池内设有第二搅拌器。

作为本发明的进一步改进，所述沉淀池的污泥排放口位于所述沉淀池的池底，所述沉淀池的上清液排水口位于所述沉淀池的池顶，所述沉淀池的污泥排放口连接有第一剩余污泥排放管道。

作为本发明的进一步改进，所述MBR反应池的池底连接有第二剩余污泥排放管道。

本发明的有益效果是：

（1）建立高效同步脱氮除磷的MBR系统，通过缺氧池、厌氧池、好氧池3和中间的沉淀池的布置，精简工艺流程，实现短流程和高效脱氮除磷目标；

（2）分别对厌氧池和好氧池进污水，通过厌氧池的释放磷和好氧池的过量吸收磷，达到高效的除磷目的；针对城市污水特征（例如深圳市），本工艺可以充分利用污水中的碳源进行反硝化，实现低C/N比（碳氮比）条件下的高效同步脱氮除磷目标，开拓其应用范围和前景；

（3）MBR反应池具有较长的污泥龄，可以充分生长硝化细菌，在MBR反应池内可以充分完成污水的硝化作用，通过合理控制回流比，硝化液在缺氧池内完成反硝化作用，并可充分利用中间的沉淀池回流污泥中吸附的碳源，实现低C/N比污水高效脱氮目标；

（4）采用沉淀池进行泥水预分离，并通过MBR反应池出水调节回流比，使后端MBR反应池中的MLSS（MLSS是混合液悬浮固体浓度（mixedliquidsuspendedsolids)的简写，它又称为混合液污泥浓度，它表示的是在曝气池单位容积混合液内所含有的活性污泥固体物的总重量（mg/L)。）保持在合理的范围内，一定程度上缓解了膜污染并保证了出水水质，具有稳定、高效、短程、低能耗的优点。

附图说明

图1是本发明一种同步脱氮除磷AAO-MBR装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。

图1中的附图标号为：污水进水管100；第一污水进水管101；第二污水进水管102；缺氧池1；厌氧池2；第一搅拌器21；好氧池3；沉淀池4；第二搅拌器41；MBR反应池5；无纺布过滤器51；MBR膜组件52；硝化液回流管道6；污水回流泵61；污泥回流管道7；污泥回流泵71；第一剩余污泥排放管道72；排水管8；第二剩余污泥排放管道9。

本发明需要解决传统A2/O工艺除磷脱氮能力难以进一步提高、对碳源利用不充分、流程较长、占地面积较大以及MBR工艺中因为膜污染导致的高能耗问题。本发明提出了一种可以充分利用碳源、流程精简、占地面积小、处理效果高效稳定的同步脱氮除磷MBR工艺，并且通过减少或者去除造成膜污染的物质的方法，大大减缓了膜污染速度。

解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

如图1所示，一种同步脱氮除磷AAO-MBR工艺，包括以下步骤：

S1、将污水经过污水进水管100、第一污水进水管101输入到厌氧池2内，同时，将污水经过污水进水管100、第一污水进水管101输入到好氧池3内，在厌氧池2内利用污水自身携带的有机物进行反硝化和磷的释放，将厌氧池2的水输入到好氧池3，在好氧池3内进行有机物的吸附和磷的吸收；

S2、将好氧池3的水输入到沉淀池4，在沉淀池4内进行泥水分离；

S3、将沉淀池4内经过泥水分离后的上清液输入到MBR反应池5内，在MBR反应池5内完成硝化反应和有机物的强化去除；将沉淀池4内的污泥回流到缺氧池1，维持缺氧池1内的污泥浓度；

S4、将MBR反应池5内的硝化液经过硝化液回流管道6回流到缺氧池1；将MBR反应池5内的水经MBR膜组件52输出，作为处理完成的水经过排水管8排放；

S5、缺氧池1内利用沉淀池4回流的污泥中快速吸附的有机物进行反硝化，将缺氧池1内的水输入到厌氧池2。

如图1所示，步骤S4可以进一步优选为：在MBR反应池5内设置无纺布过滤器51，将MBR反应池5内的硝化液经过无纺布过滤器51、硝化液回流管道6回流到缺氧池1；将MBR反应池5内的水经MBR膜组件52输出，作为处理完成的水经过排水管8排放。

如图1所示，步骤S3可以进一步优选为：将沉淀池4内经过泥水分离后的上清液输入到MBR反应池5内，在MBR反应池5内完成硝化反应和有机物的强化去除；将沉淀池4内的污泥回流到缺氧池1，维持缺氧池内的污泥浓度；将沉淀池4内的剩余污泥经过第一剩余污泥排放管道72排放掉。

如图1所示，分别对好氧池3和厌氧池2进水，充分利用水中的碳源，可以解决污水中低C/N比的问题。在MBR反应池5完成硝化反应，MBR反应池5的硝化液回流至缺氧池1，完成反硝化作用，提高对氮的去除效果。

如图1所示，本发明提供的一种同步脱氮除磷AAO-MBR工艺，污水分为两部分进入厌氧池2和好氧池3，好氧池3中主要进行有机物的吸附和吸收磷的过程，厌氧池2则利用污水自身携带的有机物进行反硝化和磷的释放，在合理的回流污泥和回流比条件下，实现较高的总氮去除。沉淀池4与好氧池3集成后，充当泥水分离和好氧区的双重作用，由于其中具有较低的硝氮浓度和较高的有机物浓度，促使聚磷菌的有利生长，实现充分的磷吸收及有机物吸附。经过泥水分离后的污泥上清液进入后端的MBR反应池5中，完成硝化反应和有机物的强化去除，实现出水的稳定脱氮除磷效果。当处理较低C/N比（<5）污水时，由于MBR反应池5污泥龄较长，可充分生长硝化菌，保证污泥浓度，通过参数优化和工艺调控，也完全可实现同步脱氮除磷目标。针对MBR系统可降低污泥产率的能力，系统考察不同功能微生物的生长动力学参数，解析剩余污泥减量途径和潜力。另外，MBR系统中采用沉淀池4进行泥水分离，使后端MBR反应池5中的污泥浓度维持在合理水平，可从操作条件层面控制了膜污染的快速发生。因此，本工艺具有较强的污水深度处理效能，和出众的抗负荷及进水冲击优势。

如图1所示，一种同步脱氮除磷AAO-MBR装置，包括污水进水管100、缺氧池1、厌氧池2、好氧池3、沉淀池4和MBR反应池5，其中，所述污水进水管100包括第一污水进水管101和第二污水进水管102，所述第一污水进水管101的排水口与所述厌氧池2连接，所述第二污水进水管102的排水口与所述好氧池3连接，所述缺氧池1的排水口与所述厌氧池2连接，所述厌氧池2的排水口与所述好氧池3连接，所述好氧池3的排水口与所述沉淀池4连接，所述沉淀池4的上清液排水口与所述MBR反应池5连接，所述MBR反应池5内设有MBR膜组件52，所述MBR膜组件52连接有排水管8。

如图1所示，所述MBR膜组件52优选设置二组，所述MBR膜组件52优选为平板膜组件。

如图1所示，所述沉淀池4的污泥排放口通过污泥回流管道7与所述缺氧池1连接，所述MBR反应池5内设有无纺布过滤器51，所述无纺布过滤器51的硝化液输出口通过硝化液回流管道6与所述缺氧池1连接。

如图1所示，所述污泥回流管道7包括污泥回流泵71，可通过污泥回流泵71控制污泥回流，所述硝化液回流管道6包括污水回流泵6，可通过污水回流泵6控制硝化液回流。

如图1所示，所述沉淀池4、好氧池3为一体设置，所述好氧池3为绕所述沉淀池4一周设置的环形池体，所述沉淀池4的池口低于所述好氧池3的池口，所述好氧池3的水溢满后流入所述沉淀池4，所述好氧池3与所述厌氧池2连接的进水口低于所述沉淀池4的池口。

如图1所示，将传统活性污泥工艺中的沉淀池4与好氧池3集成一体化，充当泥水分离和好氧区的双重作用，大大简短了工艺流程，减少对土地资源的要求。

如图1所示，所述厌氧池2内设有第一搅拌器21，所述沉淀池4内设有第二搅拌器41。

如图1所示，所述沉淀池4的污泥排放口位于所述沉淀池4的池底，所述沉淀池4的上清液排水口位于所述沉淀池4的池顶，所述沉淀池4的污泥排放口连接有第一剩余污泥排放管道7，用于剩余污泥的排放。

如图1所示，所述MBR反应池5的池底连接有第二剩余污泥排放管道9，用于剩余污泥的排放。

如图1所示，本发明提供的一种同步脱氮除磷AAO-MBR工艺及其装置具有以下优点：

（1）建立高效同步脱氮除磷的MBR系统，通过缺氧池1、厌氧池2、好氧池3和中间的沉淀池4的布置，精简工艺流程，实现短流程和高效脱氮除磷目标；

（2）分别对厌氧池2和好氧池3进污水，通过厌氧池2的释放磷和好氧池的过量吸收磷，达到高效的除磷目的；针对城市污水特征（例如深圳市），本工艺可以充分利用污水中的碳源进行反硝化，实现低C/N比（碳氮比）条件下的高效同步脱氮除磷目标，开拓其应用范围和前景；

（3）MBR反应池5具有较长的污泥龄，可以充分生长硝化细菌，在MBR反应池5内可以充分完成污水的硝化作用，通过合理控制回流比，硝化液在缺氧池1内完成反硝化作用，并可充分利用中间的沉淀池4回流污泥中吸附的碳源，实现低C/N比污水高效脱氮目标；

（4）采用沉淀池4进行泥水预分离，并通过MBR反应池5出水调节回流比，使后端MBR反应池5中的MLSS（MLSS是混合液悬浮固体浓度（mixedliquidsuspendedsolids)的简写，它又称为混合液污泥浓度，它表示的是在曝气池单位容积混合液内所含有的活性污泥固体物的总重量（mg/L)。）保持在合理的范围内，一定程度上缓解了膜污染并保证了出水水质，具有稳定、高效、短程、低能耗的优点。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种同步脱氮除磷AAO-MBR工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将污水分别输入厌氧池和好氧池，在厌氧池内利用污水自身携带的有机物进行反硝化和磷的释放，将厌氧池的水输入到好氧池，在好氧池内进行有机物的吸附和磷的吸收；

S2、将好氧池的水输入到沉淀池，在沉淀池内进行泥水分离；

S3、将沉淀池内经过泥水分离后的上清液输入到MBR反应池内，在MBR反应池内完成硝化反应和有机物的强化去除；将沉淀池内的污泥回流到缺氧池，维持缺氧池内的污泥浓度；

S4、在MBR反应池内设置无纺布过滤器，将MBR反应池内的硝化液经过无纺布过滤器回流到缺氧池；将MBR反应池内的水经MBR膜组件输出，作为处理完成的水排放；

S5、缺氧池内利用沉淀池回流的污泥中快速吸附的有机物进行反硝化，将缺氧池内的水输入到厌氧池。

2.根据权利要求1所述的同步脱氮除磷AAO-MBR工艺，其特征在于，步骤S3为：将沉淀池内经过泥水分离后的上清液输入到MBR反应池内，在MBR反应池内完成硝化反应和有机物的强化去除；将沉淀池内的污泥回流到缺氧池，维持缺氧池内的污泥浓度；将沉淀池内的剩余污泥排放掉。

3.一种同步脱氮除磷AAO-MBR装置，其特征在于：包括污水进水管、缺氧池、厌氧池、好氧池、沉淀池和MBR反应池，其中，所述污水进水管包括第一污水进水管和第二污水进水管，所述第一污水进水管的排水口与所述厌氧池连接，所述第二污水进水管的排水口与所述好氧池连接，所述缺氧池的排水口与所述厌氧池连接，所述厌氧池的排水口与所述好氧池连接，所述好氧池的排水口与所述沉淀池连接，所述沉淀池的上清液排水口与所述MBR反应池连接，所述MBR反应池内设有MBR膜组件，所述MBR膜组件连接有排水管，所述沉淀池的污泥排放口通过污泥回流管道与所述缺氧池连接，所述MBR反应池内设有无纺布过滤器，所述无纺布过滤器的硝化液输出口通过硝化液回流管道与所述缺氧池连接。

4.根据权利要求3所述的同步脱氮除磷AAO-MBR装置，其特征在于：所述污泥回流管道包括污泥回流泵，所述硝化液回流管道包括污水回流泵。

5.根据权利要求3所述的同步脱氮除磷AAO-MBR装置，其特征在于：所述沉淀池、好氧池一体设置，所述好氧池为绕所述沉淀池一周设置的环形池体，所述沉淀池的池口低于所述好氧池的池口，所述好氧池与所述厌氧池连接的进水口低于所述沉淀池的池口。

6.根据权利要求3所述的同步脱氮除磷AAO-MBR装置，其特征在于：所述厌氧池内设有第一搅拌器，所述沉淀池内设有第二搅拌器。

7.根据权利要求3所述的同步脱氮除磷AAO-MBR装置，其特征在于：所述沉淀池的污泥排放口位于所述沉淀池的池底，所述沉淀池的上清液排水口位于所述沉淀池的池顶，所述沉淀池的污泥排放口连接有第一剩余污泥排放管道。

8.根据权利要求3所述的同步脱氮除磷AAO-MBR装置，其特征在于：所述MBR反应池的池底连接有第二剩余污泥排放管道。