CN104724889A - 一种降低温室气体排放的污水处理系统及方法 - Google Patents

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本发明涉及一种降低温室气体排放的污水处理系统及方法，系统包括依次连接的移动床生物膜生化反应器MBBR、吹脱池和上流式厌氧污泥反应器UASB，MBBR的内部有生物填料，底部设有曝气头，上部溢流出水口设有拦截筛网防止填料流失，UASB的底部设有出泥口，上部设有污泥回流口，顶部设有三相分离器和出气口。污水进入MBBR，间歇曝气，实现NO2 -的积累；MBBR的出水通过蠕动泵进入吹脱池，去除水中的溶解氧，再进入UASB，反硝化厌氧甲烷氧化菌将NO2-转化为N2排除。本发明利用MBBR耦合UASB，实现了对低碳氮比实际污水的节能高效少二次污染处理。

Description

一种降低温室气体排放的污水处理系统及方法
技术领域
本发明涉及一种污水生物处理的系统及方法，特别是一种降低温室气体排放的MBBR耦合UASB污水处理系统及方法，属于污水处理技术领域。
背景技术
甲烷和氧化亚氮的全球升温潜能分别为二氧化碳的25倍和296倍，是大气中仅次于二氧化碳的排名分别为第二位和第三位的温室气体。污水生物处理是全球CH4和N2O的重要来源，分别占全球人为CH4和N2O排放总量的7.1％和3.2％左右。
传统的污水生物脱氮工艺主要是硝化和反硝化两个阶段。硝化过程需要提供充足的氧气以维持硝化细菌的代谢作用；在处理碳源不足的污水，需要为反硝化过程提供碳源作为电子供体，实现含氮化合物转化成氮气排除，而在整个硝化和反硝化脱氮过程中会产生大量的N2O。可以看出，传统的生物脱氮工艺除消耗了大量的能源和碳源外，还产生温室气体N2O。
污水厌氧处理主要是利用产甲烷菌消耗污水中有机物转化为甲烷的过程。甲烷作为生物能没有得到有效地资源化利用而大量无序的排放，增加了温室效应，浪费了能源，不利于我国的经济和环境的发展。
可以看出，在污水生物处理中，常出现二次污染，并且造成资源的浪费。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足，提出一种降低温室气体排放的污水处理系统及方法，利用MBBR耦合UASB，实现了对低碳氮比实际污水的节能高效少二次污染处理。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种降低温室气体排放的污水处理系统，包括依次连接的移动床生物膜生化反应器MBBR、吹脱池和上流式厌氧污泥反应器UASB，MBBR的内部有生物填料，底部设有曝气头，上部溢流出水口设有拦截筛网防止填料流失，UASB的底部设有出泥口，上部设有污泥回流口，顶部设有三相分离器和出气口。
所述的曝气头通过空气流量计与鼓风机相连。
所述的MBBR、吹脱池之间设有蠕动泵，吹脱池和UASB之间也设有蠕动泵。
所述的UASB的污泥回流口与UASB的进水管相通。
所述的UASB的出气口通过甲烷气泵与吹脱池的进水管相通。
用上述系统进行降低温室气体排放的污水处理的方法，包括步骤如下：
(1)将培养驯化好的短程硝化污泥接种到MBBR，投加后的污泥浓度MLSS为30-40g/L；培养驯化好的反硝化厌氧甲烷氧化污泥接种到UASB，投加后的污泥浓度MLSS为10-20g/L；
(2)将污水经调节水量，匀和水质后由MBBR的底部进入反应器，由空气鼓风机和气体流量计调节空气流量，间歇曝气供给氨氧化菌需要的氧气和使填料在反应器中循环流动，实现NO2 -的积累；MBBR的出水通过蠕动泵进入吹脱池，去除水中的溶解氧，再进入UASB，反硝化厌氧甲烷氧化菌利用短程硝化过程产生的NO2 -作为电子受体，CH4作为电子供体，将NO2-转化为N2排除，未利用的甲烷通过出气口进入吹脱池，处理后的出水由UASB上部出水口排出。
上述方法中，反应器MBBR运行温度控制在20-28℃，运行pH为6.5-8.5，水力停留时间HRT为16-24h，污泥龄控制在1.0-2.5d。
反应器UASB运行温度控制在30-35℃，运行pH为6.5-7.5，水力停留时间HRT为1-4d，污泥龄控制在10-17d。
与现有技术相比，本发明具有以下特点和有益效果：
(1)污水生物处理过程中选择采用甲烷厌氧氧化技术，提高了CH4的利用率，削减了污水生物处理过程中CH4和N2O的排放，减缓温室效应。
(2)反硝化厌氧甲烷氧化菌利用CH4作为碳源，不需要外加碳源，节省能源同时，实现了对低碳氮比污水的生物处理。
(3)本发明采用UASB反应器，污泥停留时间长，减少了污泥的流失，也降低了污泥处理的成本。
(4)采用短程硝化处理技术，需要在低溶解氧的条件下完成，减少了曝气时间，降低了曝气成本。
附图说明
图1本发明所述的污水处理系统图；
其中：1-MBBR、2-吹脱池、3-UASB、11-空气鼓风机、12-空气流量计、13-填料、14-曝气头、15-拦截筛网、21-蠕动泵、31-蠕动泵、32-三相分离器、33-甲烷气泵、34-出泥口、35-出气口、36-污泥回流口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
参见图1所示，一种降低温室气体排放的污水处理系统，包括依次连接的移动床生物膜生化反应器MBBR 1、吹脱池2和上流式厌氧污泥反应器UASB 3，MBBR 1的内部有生物填料，底部设有曝气头14，上部溢流出水口设有拦截筛网15防止填料流失，UASB的底部设有出泥口34，上部设有污泥回流口36，顶部设有三相分离器32和出气口35。
所述的生物填料的比表面积大于500m2/m3，呈圆柱状，挂膜前填料比重为0.93-0.97，孔隙率大于90％，填料的填充率为35-55％。
所述的曝气头14通过空气流量计12与空气鼓风机11相连；MBBR 1、吹脱池2之间设有蠕动泵21，吹脱池2和UASB 3之间也设有蠕动泵31。UASB的污泥回流口36与UASB的进水管相通。UASB的出气口通过甲烷气泵33与吹脱池2的进水管相通。
MBBR反应器内氨氧化菌需要的氧气由空气鼓风机提供，通过气体流量计调节流量，实现间歇曝气，同时使填料在反应器中循环流动。出气口通过的甲烷气体由气泵引入吹脱池。
实施例1
利用上述装置，具体运行方法如下：
1)将培养驯化好的短程硝化污泥接种到MBBR，投加后的污泥浓度MLSS为30-35g/L；培养驯化好的反硝化厌氧甲烷氧化污泥接种到UASB，投加后的污泥浓度MLSS为10-15g/L；
2)污水经调节水量，匀和水质进入MBBR，由空气鼓风机和空气流量计调节流量提供MBBR内接种的氨氧化菌需要的氧气和使填料在反应器中循环流动，实现NO2 -的积累。MBBR运行温度控制在20-25℃，运行pH为6.5-8.5，水力停留时间HRT为16-20h，污泥龄控制在1.0-1.5d，溶解氧DO控制在0.5-1.0mg/L；
3)MBBR的出水通过蠕动泵引入吹脱池，去除水中溶解的氧气；
4)再进入UASB，产生的气体通过出气口进入吹脱池，出水从UASB反应器上部出水口排除，吹脱池与出气口之间由气泵和管子连接。UASB反应器运行温度控制在30-35℃，运行pH为6.5-7.5，水力停留时间HRT为1-2d，污泥龄控制在10-15d，污泥回流比控制在2-4。
实施例2
利用上述装置，具体运行方法如下：
1)将培养驯化好的短程硝化污泥接种到MBBR，投加后的污泥浓度MLSS为35-40g/L；培养驯化好的反硝化厌氧甲烷氧化污泥接种到UASB，投加后的污泥浓度MLSS为15-20g/L；
2)污水经调节水量，匀和水质进入MBBR，由空气鼓风机和空气流量计调节流量提供MBBR内接种的氨氧化菌需要的氧气和使填料在反应器中循环流动，实现NO2 -的积累。MBBR运行温度控制在25-28℃，运行pH为6.5-8.5，水力停留时间HRT为20-24h，污泥龄控制在2.0-2.5d，溶解氧DO控制在1.0-1.5mg/L；
3)MBBR的出水通过蠕动泵引入吹脱池，去除水中溶解的氧气；
4)再进入UASB，产生的气体通过出气口进入吹脱池，出水从UASB反应器上部出水口排除，吹脱池与出气口之间由气泵和管子连接。UASB反应器运行温度控制在30-35℃，运行pH为6.5-7.5，水力停留时间HRT为2-4d，污泥龄控制在15-17d，污泥回流比控制在2-4。
实施例3
利用上述的一种降低温室气体排放的污水处理系统处理某地区生活污水，污水的水质特征为：COD偏低，为120-266mg/L,BOD5为13-48mg/L，BOD5/COD为0.19-0.4，氨氮含量较高，为32-45mg/L,最高时可持续在60mg/L。MBBR中污泥浓度维持在35-40g/L，UASB中污泥浓度维持在15-20g/L。通过控制MBBR中溶解氧范围0.5-1.0mg/L和曝气时间3-5h，实现NO2 -的积累，再被反硝化厌氧甲烷氧化菌利用，最终实现污水脱氮除碳。最终出水指标COD在50mg/L以内，出水氨氮在5mg/L以内，N2O的排放相比传统的处理工艺减少了61.5％，并且无甲烷气体的排放，具有良好的脱氮除碳，降低温室气体排放的效果。

Claims (8)

1.一种降低温室气体排放的污水处理系统，其特征是，包括依次连接的移动床生物膜生化反应器MBBR、吹脱池和上流式厌氧污泥反应器UASB，MBBR的内部有生物填料，底部设有曝气头，上部溢流出水口设有拦截筛网防止填料流失，UASB的底部设有出泥口，上部设有污泥回流口，顶部设有三相分离器和出气口。
2.根据权利要求1所述的一种降低温室气体排放的污水处理系统，其特征是，所述的曝气头通过空气流量计与鼓风机相连。
3.根据权利要求1所述的一种降低温室气体排放的污水处理系统，其特征是，所述的MBBR、吹脱池之间设有蠕动泵，吹脱池和UASB之间也设有蠕动泵。
4.根据权利要求1所述的一种降低温室气体排放的污水处理系统，其特征是，所述的UASB的污泥回流口与UASB的进水管相通。
5.根据权利要求1所述的一种降低温室气体排放的污水处理系统，其特征是，所述的UASB的出气口通过甲烷气泵与吹脱池的进水管相通。
6.利用权利要求1-5任一项所述的系统进行污水处理的方法，其特征是，包括步骤如下：
(1)将培养驯化好的短程硝化污泥接种到MBBR，投加后的污泥浓度MLSS为30-40g/L；培养驯化好的反硝化厌氧甲烷氧化污泥接种到UASB，投加后的污泥浓度MLSS为10-20g/L；
(2)将污水经调节水量，匀和水质后由MBBR的底部进入反应器，由空气鼓风机和气体流量计调节空气流量，间歇曝气供给氨氧化菌需要的氧气和使填料在反应器中循环流动，实现NO2 -的积累；MBBR的出水通过蠕动泵进入吹脱池，去除水中的溶解氧，再进入UASB，反硝化厌氧甲烷氧化菌利用短程硝化过程产生的NO2 -作为电子受体，CH4作为电子供体，将NO2-转化为N2排除，未利用的甲烷通过出气口进入吹脱池，处理后的出水由UASB上部出水口排出。
7.根据权利要求6所述的进行污水处理的方法，其特征是，反应器MBBR运行温度控制在20-28℃，运行pH为6.5-8.5，水力停留时间HRT为16-24h，污泥龄控制在1.0-2.5d。
8.根据权利要求6所述的进行污水处理的方法，其特征是，反应器UASB运行温度控制在30-35℃，运行pH为6.5-7.5，水力停留时间HRT为1-4d，污泥龄控制在10-17d。
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