CN104118969B - 一种a2o-mbr污水处理装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种A2O-MBR污水处理装置，包括依次序相互连通的厌氧池、缺氧池、好氧池、膜池，缺氧池与膜池也相连通。也公开了一种污水处理方法：经预处理后的污水分别流入厌氧池和缺氧池；流入厌氧池的污水与缺氧池回流的混合液完全混合，发生生化反应；经厌氧池后的混合液连续进入缺氧池，与流入的预处理后污水、好氧池回流的混合液三者完全混合；经缺氧池后的混合液分别流入好氧池和膜池；膜池混合液部分回流入好氧池第一廊道，与缺氧池流入的混合液完全混合并推流至好氧池其它廊道，而后流入膜池。本发明将A2O工艺与MBR工艺有机结合，较好地解决传统A2O及MBR工艺所存在的缺陷、提高出水水质，大幅降低系统运行能耗，降低污水处理费用，实现节能减排。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，涉及A2O-MBR污水处理装置与方法。
背景技术
水环境质量恶化态势的加剧，对污水处理率及处理程度提出了更高的标准；与此同时，随着城市化进程的加快，对污水处理程度、处理设施的用地、及其建成后对周边环境的不利影响都提出了更为严格的要求。在这之中，高效、低耗的污水深度处理工艺的开发与应用成为当前水环境治理的热点。
MBR（膜生物反应器）是一种将膜分离技术与生物处理相结合的污水处理技术，它具有固液分离效果好（采用膜过滤方式）、占地面积小（省去了二沉池）、剩余污泥排放少（污泥浓度高、泥龄长）、自动化程度高等诸多优点，因此，该技术开发至今备受国内外的关注。
但是，MBR工艺自身固有的高运行能耗、高处理费用、以及除磷效果不佳等缺陷也成为了该技术推广应用的瓶颈；另一方面，我国南方城市因气候和生活习惯不同，城市污水中污染物浓度通常较低（CODcr浓度通常都低于300mg/L），污水中一低两高（低碳高氮磷）的现状，导致城市污水处理厂污泥负荷处于较低水平，污泥活性降低，限制了出水水质的进一步提高；同时，污水厂实际进水水质季节性的变化，而现有处理工艺的不可变性，亦限制了出水水质品质的提升；此外，为维持膜组器良好的出水效果，MBR工艺在运行过程中必须采取强曝气的方式对膜表面进行吹扫，由此而带来大量的能耗。这些都限制了MBR工艺的进一步推广应用。
而传统MBR工艺是将活性污泥处理工艺（如A2O、氧化沟或其变种工艺）的生化池与膜池简单串联，两池之间的联系仅通过膜池高浓度混合液大比率（300%~800%）回流来维系，除此之外，两池基本保持独立运行；对于MBR工艺的高能耗、高成本也仅是从控制膜成本及膜污染两个方面考虑，缺乏对二者的系统考虑。因此，若要推广MBR工艺在污水处理领域中的应用，除需降低膜成本及膜污染控制外，还需从工艺本身的角度出发，将生化工艺与膜工艺有机结合，充分发挥各自优势，对膜工艺降耗、减排能力进行深入挖潜，研发活性污泥工艺与MBR工艺组合的新技术流程，以期利用最低成本获得最佳出水效果。
发明内容
为提高污水处理工艺的出水水质、降低MBR膜工艺的处理能耗，本发明的目的在于提出了一种低能耗、高效能的A2O-MBR污水处理装置与方法。
本发明结合MBR工艺自身特点，对传统污水生化处理工艺进行革新，通过改变生化池中传统的单点进水方式，提高了污水中固有碳源的有效利用率，相应提高了出水水质；另一方面，根据本发明提供的污水处理方法或装置，可根据实际情况灵活调整运行工况，仅需将生化处理过程中的部分混合液流入好氧池（或超越好氧池、直接进入膜池），最大限度地利用了膜池过曝气产生的溶解氧，降低或省去了好氧池所需的鼓风曝气量，节省了大量能耗；亦避免了高溶氧混合液回流对厌氧池、缺氧池的不利影响，在提高出水水质的同时进一步降低了运行成本。
本发明所采取的技术方案是：
一种A2O-MBR污水处理装置，包括厌氧池、缺氧池、好氧池、膜池，厌氧池通过第一出水孔与缺氧池相连通，缺氧池通过第二出水孔与好氧池相连通；
所述的厌氧池上设有第一进水孔，缺氧池上设有第二进水孔，第一进水孔与第二进水孔通过第一管道连通；
所述的缺氧池上设有第四出水孔，膜池上设有第五出水孔，第四出水孔与第五出水孔通过第二管道相连通；
所述的好氧池采用廊道式布置，第一廊道与第二廊道的连通孔处设置有闸门；好氧池的末端廊道与膜池通过设置有闸门的第三出水孔连通。
所述的厌氧池中设置有第一搅拌器；缺氧池中设置有第二搅拌器和第一混合液回流泵。
所述的好氧池第一廊道中设置有推流设施，好氧池末端廊道内设置有第二混合液回流泵。
所述的好氧池各廊道内均设置有可独立控制的曝气设施；膜池中还设置有剩余污泥排放管和第三混合液回流泵。
使用以上装置进行污水处理的方法一，包括步骤：预处理后污水分别通过第一进水孔流入厌氧池和第二进水孔流入缺氧池；在第一搅拌器的作用下，经第一进水孔流入厌氧池的污水与经第一混合液回流泵泵入的缺氧池混合液完全混合；经厌氧池生化处理后的混合液经第一出水孔进入缺氧池，在第二搅拌器的作用下，与第二进水孔流入的污水、第二混合液回流泵泵入的好氧池第一廊道中的混合液三者完全混合，并在此发生生化反应；缺氧池中的混合液部分经第二出水孔流入好氧池，部分混合液经第四出水孔、通过第二管道和第五出水孔进入膜池；第三混合液回流泵将膜池的混合液导入好氧池第一廊道，与缺氧池流入的混合液混合并推流至好氧池其它廊道；好氧池各廊道中的曝气设施全部开启，第一廊道中的推流设施关闭，经好氧池生化反应后的混合液经第三出水孔流入膜池；在膜池中，经膜组件分离后，处理后的清水经出水管流出，剩余污泥从剩余污泥排放管外排，膜池的部分混合液由第三混合液回流泵泵入好氧池第一廊道中。
使用以上装置进行污水处理的方法二为：与方法一不同的是：缺氧池中的第四出水孔处的阀门完全打开，好氧池第一廊道与第二廊道的连通孔处的闸门、第三出水孔处的闸门完全关闭，第二混合液回流泵和好氧池各廊道中的曝气设施全部关闭，好氧池第一廊道中的推流设施开启；经厌氧池、缺氧池处理后的混合液全部经第四出水孔、第二管道、第五出水孔流入膜池；经膜组件泥水分离后，清水经出水管流出，部分混合液经第三混合液回流泵泵入好氧池第一廊道；在好氧池第一廊道内推流设施在作用下，混合液经第二出水孔流入缺氧池中。
使用以上装置进行污水处理的方法三为：与方法二不同的是：好氧池第一廊道中的曝气设施开启，其余廊道中的曝气设施全部关闭，好氧池第一廊道中的推流设施关闭。
使用以上装置进行污水处理的方法四为：与方法一不同的是：缺氧池中的第四出水孔处的流量调节阀关闭，缺氧池中的混合液全部经第二出水孔流入好氧池。
以上污水处理方法中，预处理后污水按污水处理总量Q的20~80%从第一进水孔进入厌氧池，其余部分从第二进水孔进入缺氧池；膜池通过第三混合液回流泵泵入好氧池的回流量R1为3.0Q~8.0Q，好氧池通过第二混合液回流泵泵入缺氧池的回流量R2为0.0Q~4.0Q，缺氧池通过第一混合液回流泵泵入厌氧池的回流量R3为1.0Q~3.0Q；缺氧池中的混合液按比例分别流入好氧池和膜池。
厌氧池的水力停留时间为1.5h~4.0h，缺氧池的水力停留时间为2.0h~5.0h，好氧池单一廊道的水力停留时间为1.5~2.5h，膜池的水力停留时间为1.0~2.0h；厌氧池、缺氧池、好氧池和膜池中的混合液污泥浓度为5.0~9.0g/L，污泥龄为10~20天。
本发明的有益效果是：将A2O工艺与MBR工艺有机结合，不仅可以较好地解决传统A2O及MBR工艺所存在的缺陷、提高出水水质，而且可以大幅度降低系统运行能耗，从而降低污水处理费用，实现节能减排的目的。
具体来说：
1、本发明的处理流程和方法打破了MBR膜工艺以及活性污泥法污水处理工艺流程的传统思路，可根据进水水质、水量及环境条件的变化，灵活调整系统运行模式，仅需将经厌氧池、缺氧池处理后的部分混合液流入好氧池，其余部分直接流入膜池，即降低了好氧池的池容、又节省了好氧曝气量，而且避免了污水中部分固有碳源在好氧池的无效消耗；充分利用了膜池用于吹扫带来的大量溶解氧并将之用于硝化、氨氮及其它污染物的去除，相应地减少了好氧池的处理规模和负荷、减少了所需好氧池的池容；
2、本发明采取多点进水方式，即将预处理后污水分两点分别进入厌氧池和缺氧池，可充分利用污水中固有碳源，分别为反硝化菌和除磷菌提供高效可利用的优质碳源，提高了污染物的去除效能，降低了运行成本。
3、本发明可根据进水水质、水量及环境条件的变化，灵活调整好氧池运行工况，当进水浓度低时实现好氧池的完全或部分超越，仅需利用膜池强曝气产生的高溶解氧即可实现污染物的高效去除，进一步降低了运行能耗和吨水处理成本。
本发明工艺可用于生物脱氮除磷污水处理厂的新建和改造工程，可减少城市污水厂占地面积和处理能耗（单位处理能耗降低10%以上），提高城市污水厂出水品质。
附图说明
图1是本发明的装置示意图。
图2是本发明的实施例1的工艺流程示意图。
图3是本发明的实施例2的工艺流程示意图。
图4是本发明的实施例3的工艺流程示意图。
图5是本发明的实施例4的工艺流程示意图。
具体实施方式
如图1所示：一种A2O-MBR污水处理装置，包括厌氧池22、缺氧池23、好氧池24、膜池25；厌氧池22通过第一出水孔3与缺氧池23相连通；缺氧池23通过第二出水孔4与好氧池24相连通；
所述的厌氧池22上设有第一进水孔1，缺氧池23上设有第二进水孔2，第一进水孔1与第二进水孔2通过第一管道26连通；第一进水孔1、第二进水孔2处均设有流量调节阀。
所述的缺氧池23上设有第四出水孔7，膜池25上设有第五出水孔8，第四出水孔7与第五出水孔8通过第二管道9相连通；第四出水孔7处设置有流量调节阀。
所述的好氧池内设置有三个廊道，第一廊道与第二廊道的连通孔处设置有闸门5；好氧池末端廊道与膜池通过设置有闸门的第三出水孔6连通；
膜池中设置有膜组件21，其是由若干个中空纤维超滤膜模块连接构成，所述中空纤维超滤膜模块通过出水管10相连。
所述的厌氧池22中设置有第一搅拌器12。
所述的缺氧池23中设置有第二搅拌器13，第一混合液回流泵18。
所述的好氧池第一廊道中设置有推流设施17，末端廊道内设置有第二混合液回流泵19。
所述的好氧池第一廊道内设置有第一曝气设施16，第二廊道内设置有第二曝气设施15，末端廊道内设置有第三曝气设施14。
所述的膜池25中设置有剩余污泥排放管11和第三混合液回流泵20。
下面结合具体实施例来说明利用本发明装置进行污水处理的具体方法：
实施例1：
使用本发明的装置进行污水处理的方法，包括步骤：预处理后污水分别通过第一进水孔1流入厌氧池22和第二进水孔2流入缺氧池23；在第一搅拌器12的作用下，经第一进水孔1流入厌氧池22的污水与经第一混合液回流泵18泵入的缺氧池混合液完全混合；经厌氧池22生化处理后的混合液经第一出水孔3进入缺氧池23，在第二搅拌器13的作用下，与第二进水孔2流入的污水、第二混合液回流泵19泵入的好氧池混合液完全混合，并在此发生生化反应；缺氧池23中的混合液部分经第二出水孔4流入好氧池，部分混合液经第四出水孔7通过第二管道9和第五出水孔8进入膜池25；第三混合液回流泵20将膜池的混合液导入好氧池第一廊道，与缺氧池23流入的混合液混合并推流至其它廊道；好氧池中的第一曝气设施16、第二曝气设施15、第三曝气设施14全部开启，推流设施17关闭，经好氧池生化反应后的混合液经第三出水孔6流入膜池；在膜池中，经膜组件21分离后，处理后的清水经出水管10流出，剩余污泥从剩余污泥排放管11外排，膜池的部分混合液由第三混合液回流泵20回流入好氧池中；
其中，预处理后污水进入厌氧池和缺氧池的污水量分别为q1=0.55Q、q2=0.45Q，膜池回流至好氧池的回流量R1=3Q，好氧池回流至缺氧池的回流量R2=2Q，缺氧池回流至厌氧池的回流量R3=1Q；缺氧池中的混合液流入好氧池和膜池的分配比例为I1:I2=2:3，Q代表污水处理总量。
厌氧池的水力停留时间为2h，缺氧池的水力停留时间为3h，好氧池单一廊道的水力停留时间为2.0h（共计为6.0h），膜池的水力停留时间为1.5h；
厌氧池、缺氧池和好氧池中的混合液污泥浓度平均为MLSS=6g/L，膜池中的混合液污泥浓度MLSS=8g/L；污泥龄为15天。
本实施例的工艺流程示意图见图2所示。
本实施例中，进水中的主要水质指标为：CODcr为350~450mg/L，NH4 +-N为30~40mg/L，TN为30~50mg/L，TP为3.0~5.0mg/L，pH为7.0~7.6。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。按照上述具体实施方式一的步骤，活性污泥在系统中经过2~3个月的驯化和培养后，出水CODcr、NH4 +-N、TN、TP的平均浓度为16.9mg/L、0.35mg/L、8.5mg/L、0.4mg/L。出水水质优于《污水综合排放标准（GB8978-1996）》一级A标准要求。
实施例2：
本实施方式与实施例1不同的是：缺氧池中的第四出水孔处的阀门完全打开，好氧池第一廊道与第二廊道的连通孔处的闸门、第三出水孔处的闸门关闭，第二混合液回流泵和第二曝气设施、第三曝气设施关闭。经厌氧池、缺氧池处理后的混合液全部经第四出水孔、第二管道、第五出水孔流入膜池；经膜组件泥水分离后，清水经出水管流出，部分混合液经第三混合液回流泵泵入好氧池第一廊道；好氧池第一廊道曝气生化反应后的混合液经第二出水孔流入缺氧池中。
本实施例的工艺流程示意图见图3所示。
本实施例中，预处理后污水进入厌氧池和缺氧池的污水量（按污水处理总量Q计）分别为q1=0.2Q、q2=0.8Q；膜池回流至好氧池的回流量R1=4Q，缺氧池回流至厌氧池的回流量R3=1Q。进水中的主要水质指标为：CODcr为250~350mg/L，NH4 +-N为15~30mg/L，TN为15~30mg/L，TP为2.0~4.0mg/L，pH为7.0~7.6。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。按照上述具体实施方式二的步骤，活性污泥在系统中经过2~3个月的驯化和培养后，出水CODcr、NH4 +-N、TN、TP的平均浓度为21.5mg/L、0.38mg/L、7.96mg/L、0.3mg/L。出水水质优于《污水综合排放标准（GB8978-1996）》一级A标准要求。
实施例3：
本实施例与实施例2不同的是：好氧池中的第一曝气设施、第二曝气设施、第三曝气设施全部关闭，好氧池第一廊道中的推流设施开启；由于膜池强曝气产生的高溶解氧，使得经第三混合液回流泵泵入好氧池第一廊道的膜池混合液仍维持较高的溶解氧，在无曝气的情况下，好氧池第一廊道仍可继续进行好氧硝化、氨氮及其它污染物的去除等生化反应；在推流设施的作用下，池中的混合液经第二出水孔流入缺氧池，混合液也依次序自然经历好氧缺氧生境。
本实施例的工艺流程示意图见图4所示。
本实施例中，预处理后污水进入厌氧池和缺氧池的污水量（按污水处理总量Q计）分别为q1=0.2Q、q2=0.8Q；膜池回流至好氧池的回流量R1=7Q，缺氧池回流至厌氧池的回流量R3=1Q。进水中的主要水质指标为：CODcr为200~300mg/L，NH4 +-N为15~25mg/L，TN为15~30mg/L，TP为2.0~4.0mg/L，pH为7.0~7.6。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。按照上述具体实施方式三的步骤，活性污泥在系统中经过2~3个月的驯化和培养后，出水CODcr、NH4 +-N、TN、TP的平均浓度为25.6mg/L、0.42mg/L、8.2mg/L、0.3mg/L。出水水质优于《污水综合排放标准（GB8978-1996）》一级A标准要求。
实施例4：
本实施例与实施例1不同的是：缺氧池中的第四出水孔处的流量调节阀关闭，缺氧池中的混合液全部经第二出水孔流入好氧池。
本实施例的工艺流程示意图见图5所示。
本实施例中，预处理后污水进入厌氧池和缺氧池的污水量（按污水处理总量Q计）分别为q1=0.4Q、q2=0.6Q；膜池回流至好氧池的回流量R1=4Q，好氧池回流至缺氧池的回流量R2=3Q，缺氧池回流至厌氧池的回流量R3=2Q。进水中的主要水质指标为：CODcr为350~500mg/L，NH4 +-N为30~45mg/L，TN为30~60mg/L，TP为3.0~6.0mg/L，pH为7.0~7.6。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。按照上述具体实施方式四的步骤，活性污泥在系统中经过2~3个月的驯化和培养后，出水CODcr、NH4 +-N、TN、TP的平均浓度为30.5mg/L、0.22mg/L、9.6mg/L、0.4mg/L。出水水质优于《污水综合排放标准（GB8978-1996）》一级A标准要求。
Claims (7)
1.一种A2O-MBR污水处理装置，包括厌氧池、缺氧池、好氧池、膜池，厌氧池通过第一出
水孔与缺氧池相连通，缺氧池通过第二出水孔与好氧池相连通；其特征在于：所述的厌氧池上设有第一进水孔，缺氧池上设有第二进水孔，第一进水孔与第二进水孔通过第一管道连通；所述的缺氧池上设有第四出水孔，膜池上设有第五出水孔，第四出水孔与第五出水孔通过第二管道相连通；所述的好氧池采用廊道式布置，第一廊道与第二廊道的连通孔处设置有闸门；好氧池的末端廊道与膜池通过设置有闸门的第三出水孔连通；
其中，所述的厌氧池中设置有第一搅拌器；缺氧池中设置有第二搅拌器和第一混合液回流泵；所述的好氧池第一廊道中设置有推流设施，好氧池末端廊道内设置有第二混合液回流泵；所述的好氧池各廊道内均分别设置有可独立控制的曝气设施；膜池中还设置有剩余污泥排放管和第三混合液回流泵。
2.使用权利要求1的装置进行污水处理的方法，其特征在于：包括步骤：预处理后污水分别通过第一进水孔流入厌氧池和第二进水孔流入缺氧池；在第一搅拌器的作用下，经第一进水孔流入厌氧池的污水与经第一混合液回流泵泵入的缺氧池混合液完全混合；经厌氧池生化处理后的混合液经第一出水孔进入缺氧池，在第二搅拌器的作用下，与第二进水孔流入的污水、第二混合液回流泵泵入的好氧池第一廊道中的混合液三者完全混合，并在此发生生化反应；缺氧池中的混合液部分经第二出水孔流入好氧池，部分混合液经第四出水孔、通过第二管道和第五出水孔进入膜池；第三混合液回流泵将膜池的混合液导入好氧池第一廊道，与缺氧池流入的混合液混合并推流至好氧池其它廊道；好氧池各廊道中的曝气设施全部开启，第一廊道中的推流设施关闭，经好氧池生化反应后的混合液经第三出水孔流入膜池；在膜池中，经膜组件分离后，处理后的清水经出水管流出，剩余污泥从剩余污泥排放管外排，膜池的部分混合液由第三混合液回流泵泵入好氧池第一廊道中。
3.根据权利要求2所述的污水处理的方法，其特征在于：与权利要求2中的方法不同的是：缺氧池中的第四出水孔处的阀门完全打开，好氧池第一廊道与第二廊道连通孔处的闸门、第三出水孔处的闸门完全关闭，第二混合液回流泵和好氧池各廊道中的曝气设施全部关闭，好氧池第一廊道中的推流设施开启；经厌氧池、缺氧池处理后的混合液全部经第四出水孔、第二管道、第五出水孔流入膜池；经膜组件泥水分离后，清水经出水管流出，部分混合液经第三混合液回流泵泵入好氧池第一廊道；在好氧池第一廊道内推流设施的作用下，混合液经第二出水孔流入缺氧池中。
4.根据权利要求3所述的污水处理的方法，其特征在于：与权利要求3中的方法不同的是：好氧池第一廊道中的曝气设施开启，其余廊道中的曝气设施全部关闭，好氧池第一廊道中的推流设施关闭。
5.根据权利要求2所述的污水处理的方法，其特征在于：与权利要求2中的方法不同的是：缺氧池中第四出水孔处的流量调节阀关闭，缺氧池中的混合液全部经第二出水孔流入好氧池。
6.根据权利要求1~5中任意一项所述的一种A2O-MBR污水处理方法，其特征在于：预处理后污水按污水处理总量Q的20~80%从第一进水孔进入厌氧池，其余部分从第二进水孔进入缺氧池；膜池通过第三混合液回流泵泵入好氧池的回流量R1为3.0Q~8.0Q，好氧池通过第二混合液回流泵泵入缺氧池的回流量R2为0.0Q~4.0Q，缺氧池通过第一混合液回流泵回流至厌氧池的回流量R3为1.0Q~3.0Q；缺氧池中的混合液按比例分别流入好氧池和膜池。
7.根据权利要求6所述的一种A2O-MBR污水处理方法，其特征在于：厌氧池的水力停留时间为1.5h~4.0h，缺氧池的水力停留时间为2.0h~5.0h，好氧池单一廊道的水力停留时间为1.5~2.5h，膜池的水力停留时间为1.0~2.0h；厌氧池、缺氧池、好氧池和膜池中的混合液污泥浓度为5.0~9.0g/L；污泥龄为10~20天。
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