CN106927638B - 一种多级导流式mbbr污水处理系统及处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种多级导流式MBBR污水处理系统及污水处理方法。本发明基于多级导流式MBBR污水处理系统的污水处理工艺采用“格栅+调节池+MBBR污水处理系统+滤布滤池+紫外消毒”为主体工艺，其中多级导流式MBBR污水处理系统分为反硝化段、好氧段、过滤段、沉淀段，通过合理增设的导流板，实现了功能分区，优化了液体流线，减少了水头损失，延长了停留时间，大大提高了反应器的处理效果，出水水质长期稳定。

Description

一种多级导流式MBBR污水处理系统及处理方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种多级导流式MBBR污水处理系统及污水处理方法。
背景技术
载体流动床移动床生物膜反应器（MBBR），其原理是通过向反应器中投加一定数量的悬浮载体，提高反应器中的生物量及生物种类，从而提高反应器的处理效率。由于填料密度接近于水，所以在曝气的时候，与水呈完全混合状态，另外，每个载体内外均具有不同的生物种类，内部生长一些厌氧菌或兼氧菌，微生物生长的环境为气、液、固三相。载体在水中的碰撞和剪切作用，使空气气泡更加细小，增加了氧气的利用率外部为好养菌，这样每个载体都为一个微型反应器，使硝化反应和反硝化反应同时存在，从而提高了处理效果。 MBBR的核心就是增加填料，独特设计的填料在鼓风曝气的扰动下在反应池中随水流浮动，带动附着生长的生物菌群与水体中的污染物和氧气充分接触，污染物通过吸附和扩散作用进入生物膜内，被微生物降解。附着生长的微生物可以达到很高的生物量，因此反应池内生物浓度是悬浮生长活性污泥工艺的数倍，降解效率也因此成倍提高。
如CN103030250 A，CN103739063 A，CN106430861A，CN106365375A等中国发明专利，均涉及了MBBR工艺，但是现有MBBR反应器中的填料依靠曝气和水流的提升作用处于流化状态，在实际工程中，容易出现局部填料堆积的现象，导致污水处理周期较长，处理效率较低，水头损失较大，出水水质不稳定等。因此，发明一种能够提高出水水质，较小水头损失的一种多级导流式MBBR污水处理系统及污水处理方法是十分必要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种污水处理效率高，水头损失小，出水水质好的改良型一体化MBBR反应器。
一种多级导流式MBBR污水处理系统，它包括反硝化段、好氧段、过滤段、沉淀段、控制阀、搅拌器、筛网、污泥泵、混合液回流泵、风机、导流板A、导流板B、微孔曝气器和隔板，反硝化段、好氧段、过滤段和沉淀段依次连接，反硝化段与好氧段、过滤段与沉淀段之间均设有隔板，反硝化段与好氧段在隔板的上部溢流连通、过滤段与沉淀段在隔板的上部溢流连通，反硝化段入口处为倾斜壁面，反硝化段的入口端设置有与反硝化段侧壁面平行的导流板A，反硝化段的出口端底部安装有搅拌器，好氧段的上部装配有风机，风机连接着平行设置在好氧段底部的微孔曝气器，导流板A与隔板组成过滤段的侧壁，过滤段的底部有为倾斜壁面，倾斜壁面的底部安装有混合液回流泵，过滤段出口处设置有筛网，沉淀段的入口处设有导流板B，沉淀段的两侧壁均为倾斜面，沉淀段的底面安装有污泥泵。
进一步的，上述一种多级导流式MBBR污水处理系统，其中所述的导流板A呈L形，且其短边与反硝化段底部倾斜面平行。
进一步的，上述一种多级导流式MBBR污水处理系统，其中所述的导流板B为直板结构。
进一步的，上述一种多级导流式MBBR污水处理系统，其中所述的反硝化段、好氧段和过滤段内部添加有生物悬浮填料。
进一步的，上述一种多级导流式MBBR污水处理系统，其中所述的生物悬浮填料为改性高分子材料，具有较大的比表面积，易挂膜，不易脱落，亲水性好，生物活性高，处理效果好等优点；生物悬浮填料载体的比重接近于水，挂膜前为0.95～1.00/cm3挂膜后约等于1.1g/cm3，为直径10mm、高10mm的小圆柱体，圆柱体中有十字支撑，填料中空部分占整个体积的0.95，即在一个充满水和填料的容器中，每一个填料中水占的体积为95%。考虑到填料旋转以及总容器容积，填料的填充比被定义为载体所占空间的比例，为了达到最好的混合效果，填料的填充比最大为0.7；理论上填料总的比表面积是按照每一单位体积生物载体比表面积的数量来定义的，一般为800m2/m3；当生物膜在载体内部生长时，实际有效利用的比表面积约为500m2/m3。
此类型的生物填料有利于微生物在填料内侧附着生长，形成较稳定的生物膜，并且容易形成流化状态。当预处理要求较低或污水中含有大量纤维物质时，例如在市政污水处理中不采用初沉池或者在处理含有大量纤维的造纸废水时，采用比表面积较小、尺寸较大的生物填料，当已有较好的预处理或用于硝化时，采用比表面积大的生物填料。
进一步的，上述一种多级导流式MBBR污水处理系统，其中所述的混合液回流泵的排液口连接到反硝化段的入口处。
进一步的，上述一种多级导流式MBBR污水处理系统，其中所述的污泥泵的排污口分别与污泥处理装置、调节池和反硝化段入口端连接。
进一步的，上述一种多级导流式MBBR污水处理系统，其中所述的污泥泵和混合液回流泵出口管支路上均安装有控制阀。
本发明还提供一种流程短，处理效率高，基于一种多级导流式MBBR污水处理系统的污水处理方法。
本发明一种基于多级导流式MBBR污水处理系统的污水处理方法，包含以下步骤：
一、格栅处理：生活污水中含有大量较大颗粒的悬浮物和漂浮物，格栅就是截留并去除上述物质，对水泵及后续处理单元起保护作用；
二、调节池处理：由于污水来水不均匀，造成污水水质、水量波动很大，因此只有通过调节池才能使进入生化处理的水质、水量稳定、均衡，为后续处理单元的运行处理提供保障，因此，为了保障污水站持续稳定运行，将步骤一处理后的出水在调节池中停留8～12h，进行水质、水量调节；
三、多级导流式MBBR污水处理系统处理：将调节池调节后的出水经过一种多级导流式MBBR污水处理系统进行物理、化学、生物处理；所述多级导流式MBBR污水处理系统为上述所述的一种多级导流式MBBR污水处理系统；
四、滤布滤池处理：将步骤三处理后的出水经过定盘过滤处理，去除水中的悬浮物；所述定盘内含纤维滤布；滤布滤池内的污泥经反洗泵的抽吸作用进入污泥处理装置；
五、紫外消毒器处理：将步骤四处理后的出水进行紫外消毒器消毒后进行排放等处理。
进一步的，上述一种污水处理方法，其中所述一种多级导流式MBBR污水处理系统处理具体包含以下步骤：
a、反硝化段处理：将步骤二处理后的污水先通过反硝化段，反硝化段内设置新型生物悬浮填料并提供缺氧环境，好氧段混合液回流至反硝化段，反硝化段的反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮或一氧化二氮，进行反硝化处理；好氧段出水混合液回流至反硝化段，从而使系统具备反硝化能力，达到增强脱除总氮的目的，一种多级导流式MBBR污水处理系统中反硝化段通过合理设置导流板，减小了污水水平流速，保证污水在反应器中上下运动，增大停留时间，达到以时间换空间的目的，大大节约了投资；
b、好氧段处理：反硝化段处理后的出水进入好氧段，好氧段利用风机通过管道和微孔布气系统送入的空气动力形成流化状态，同时，填料表面的生物膜与溶解氧和有机物接触，进行好氧生命呼吸，代谢有机物，细胞得以生长，此时反应器处于完全混合状态，物理、化学、生化各类指标达到一个动态平衡；好氧段出水混合液100%～200%回流至反硝化段；
好氧段采用新型生物悬浮填料和活性污泥相结合，产泥量少，污泥与污水接触面积大、时间长，大大减少了好氧段池容，池容约为普通生物膜法的三分之一池容，从而减少了建设投资；同时通过在同一反应段合理设置导流板，实现功能分区，达到最佳处理效果；
c、过滤段处理：由于无布气系统，新型生物悬浮填料在过滤段堆积，形成过滤层，初步将b步骤得到的污水进行泥水分离，当过滤层厚度达到一定程度，自动下滑至好氧段，实现新型生物悬浮填料循环利用；
d、沉淀段处理：过滤段出水经过沉淀段沉淀，进一步去除悬浮物，进行泥水分离，一种多级导流式MBBR污水处理系统的沉淀段前段设置反应区，对于含磷量较高的污水可投加除磷剂，分离后的污泥50～90%回流至调节池，进行厌氧除磷，剩余污泥进入污泥处理装置，约每年进行清理一次，即得。
本发明基于多级导流式MBBR污水处理系统的污水处理工艺主要采用“格栅+调节池+多级导流式MBBR污水处理系统+滤布滤池+紫外消毒”的工艺，整体工艺采用设备化工艺，土建仅需修建调节池即可，大大缩短了实施周期。该工艺所采用设备具有前期投资少、操作简单、所需动力小、后期维护少、出水效果好等特点。其中多级导流式MBBR污水处理系统分为四个反应区，分别为反硝化段、好氧段、过滤段、沉淀段。多级导流式MBBR污水处理系统通过合理增设的导流板，实现了功能分区，优化了液体流线，减少了水头损失，延长了停留时间，与传统MBBR工艺相比，大大提高了反应器的处理效果。本发明基于多级导流式MBBR污水处理系统的污水处理工艺用于处理农村生活污水等，出水水质长期稳定优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002中一级A标准。
本发明具体具有如下有益效果：
1、本发明多级导流式MBBR污水处理系统通过合理增设导流板，实现了功能分区，优化了液体流线，减少了水头损失，延长了停留时间，与传统MBBR工艺相比，大大提高了反应器的处理效果，出水水质稳定；
2、本发明多级导流式MBBR污水处理系统占地面积小，在相同的负荷条件下只需要普通氧化池30%的容积；
3、本发明多级导流式MBBR污水处理系统中微生物附着在载体上随水流流动而不流出池外，所以不需活性污泥回流或循环反冲洗；
4、本发明多级导流式MBBR污水处理系统中载体上生物膜不断生长-脱落，避免堵塞；有机负荷高、耐冲击负荷能力强，所以出水水质稳定；
5、本发明污水处理方法无污泥膨胀；水头损失小、动力消耗低，运行简单，操作管理容易；
6、结构形式多样，可为钢筋混凝土结构，又可为碳钢、不锈钢、玻璃钢等结构；
7、本发明污水处理方法可批量生产，对于农村乡镇污水处理厂小水量、不均质污水尤其适用，建设周期短、投产快、外形美观、与周边环境相适应。
8、本发明污水处理方法适用于改造、提升工程等。
附图说明
图1 为本发明多级导流式MBBR污水处理系统；
图中：1-反硝化段，2-好氧段，3-过滤段，4-沉淀段，5-控制阀，6-搅拌器，7-筛网，8-污泥泵，9-混合液回流泵，10-风机，11-导流板A，12-导流板B，13-微孔曝气器，14-隔板，30-污泥处理装置，20-调节池。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
一、多级导流式MBBR污水处理系统
如图1所示，多级导流式MBBR污水处理系统，它包括反硝化段1、好氧段2、过滤段3、沉淀段4、控制阀5、搅拌器6、筛网7、污泥泵8、混合液回流泵9、风机10、导流板A11、导流板B12、微孔曝气器13和隔板14，反硝化段1、好氧段2、过滤段3和沉淀段4依次连接，反硝化段1与好氧段2、过滤段3与沉淀段4之间均设有隔板14，反硝化段1与好氧段2在隔板14的上部溢流连通、过滤段3与沉淀段4在隔板14的上部溢流连通，反硝化段1入口处为倾斜壁面，反硝化段1的入口端设置有与反硝化段1侧壁面平行的导流板A11，反硝化段1的出口端底部安装有搅拌器6，好氧段2的上部装配有风机10，风机10连接着平行设置在好氧段2底部的微孔曝气器13，导流板A11与隔板14组成过滤段3的侧壁，过滤段3的底部有为倾斜壁面，倾斜壁面的底部安装有混合液回流泵9，过滤段3出口处设置有筛网7，沉淀段4的入口处设有导流板B12，沉淀段4的两侧壁均为倾斜面，沉淀段4的底面安装有污泥泵8。
所述的导流板A11呈L形，且其短边与反硝化段1底部倾斜面平行。
所述的导流板B12为直板结构。
所述的反硝化段1、好氧段2和过滤段3内部添加有生物悬浮填料。
所述的生物悬浮填料为直径10mm、高10mm的小圆柱体，圆柱体中有十字支撑，填料中空部分占整个体积的0.95。
所述的混合液回流泵9的排液口连接到反硝化段1的入口处。
所述的污泥泵8的排污口分别与污泥处理装置、调节池和反硝化段入口端连接。
所述的污泥泵8和混合液回流泵9出口管支路上均安装有控制阀5。
其工作具体包含以下步骤：
反硝化1内添加有生物悬浮填料并提供缺氧环境，污水从调节池进入到反硝化段1，污水会沿着导流板A11和反硝化段1的侧壁所形成的通道流向安装在反硝化段1底部的搅拌器6，搅拌器6的安装座可以上下转动，实现搅拌器4的工作角度的调节，导流板A11既起到了将污水导向到搅拌器6附近而且还起到了增加了污水在反硝化段1内部的停留时间，增大了污水与生物悬浮填料的接触时间，反硝化段1内部的污水和生物悬浮填料在搅拌器6的搅拌下充分接触反应。
好氧段2和反硝化段1之间通过隔板14隔开，在隔板14的上部反硝化段1内的污水通过溢流的方式流向好氧段2，好氧段2内添加有生物悬浮填料，好氧段2上设置有风机10，好氧段2的底部安装有微孔曝气器13，风机10的出口端与微孔曝气器13连接，风机10供给的空气从微孔曝气器13的表面孔喷出，空气从好氧段2的底部慢慢上升与污水内的好氧微生物充分接触，好氧段2的底部还设置有混合液回流泵9，混合液回流泵9的泵出口连接至反硝化段1的入口，实现将沉淀在好氧段2底部的混合液再泵回反硝化段1内，进行反硝化反应，保证污水中氮的最终去除。
过滤段3和好氧段2之间通过导流板A11隔开，过滤段3内添加有生物悬浮填料，好氧段2与过滤段3通过底部连通，过滤段3的底部为倾斜面，大颗粒物质可沿着倾斜面滑到好氧段2的底部，由混合液回流泵9抽回到反硝化段1内，过滤段3的出口处设有筛网7，反应过后的污水可经筛网7溢流到沉淀段4。
沉淀段4与过滤段3通过隔板14隔开，过滤段3内处理过的污水通过溢流的方式流入沉淀段4内，沉淀段4的入口设置有导流板B12，导流板B12的下方的沉淀段4底部为倾斜面，污水由导流板B12导流向并撞击倾斜面，使污水中污泥或大颗粒物质的动能降低并沿着倾斜面滚落，安装在沉淀段4底部的污泥泵8将沉积在沉淀段4底部污泥吸走，污泥泵8出口经过管路分流将一部分污泥排至污泥处理装置30内，一部分回流至调节池20，经过沉淀段4处理过的污水从沉淀段4的上部溢流流出，完成生活污水处理，之后出水进入滤布滤池过滤后，最终经紫外消毒完成全部生活污水处理工艺。
二、污水处理工艺
将污水COD的浓度为350mg/L、BOD5的浓度为180mg/L、SS的浓度为200mg/L、TN的浓度为40mg/L，氨氮的浓度为30mg/L，总磷的浓度为4mg/L，pH值为6～9的农村生活污水，经过格栅处理，将大颗粒悬浮物、漂浮物等进行拦截，污水进入调节池，在调节池中停留后，将污水送入上述多级导流式MBBR污水处理系统中，依次进行反硝化处理，好氧处理，过滤段处理和沉淀段处理，得到物理、化学、生化各类指标合格的污水，最后依次将多级导流式MBBR污水处理系统处理后的污水进行滤布滤池处理以及紫外消毒处理，最终得到各项指标合格，可以安全排放的，出水各项指标中COD的浓度为41mg/L，去除率为88.3%；BOD5的浓度为7mg/L，去除率为96.1%；SS的浓度为5mg/L，去除率为97.5%；TN的浓度为11mg/L，去除率为72.5%；氨氮的浓度为4mg/L，去除率为86.7%；总磷的浓度为0.3mg/L，去除率为92.5%；pH值为7.9。出水水质完全满足《城镇污水处理厂污水污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A的排放标准。
实施例2
一、多级导流式MBBR污水处理系统（同实施例1）
二、污水处理工艺
将污水COD的浓度为320mg/L、BOD5的浓度为170mg/L、SS的浓度为180mg/L、TN的浓度为35mg/L，氨氮的浓度为25mg/L，总磷的浓度为4mg/L，pH值为6～9的农村生活污水，经过格栅处理，将大颗粒悬浮物、漂浮物等进行拦截，污水进入调节池，在调节池中停留后，将污水送入上述多级导流式MBBR污水处理系统中，依次进行反硝化处理，好氧处理，过滤段处理和沉淀段处理，得到物理、化学、生化各类指标合格的污水，最后依次将多级导流式MBBR污水处理系统处理后的污水进行滤布滤池处理以及紫外消毒处理，最终得到各项指标合格，可以安全排放的，出水各项指标中COD的浓度为38mg/L，去除率为88.1%；BOD5的浓度为7mg/L，去除率为95.9%；SS的浓度为6mg/L，去除率为96.7%；TN的浓度为12mg/L，去除率为65.7%；氨氮的浓度为3mg/L，去除率为88%；总磷的浓度为0.2mg/L，去除率为95%；pH值为7.6。出水水质完全满足《城镇污水处理厂污水污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A的排放标准。
实施例3
一、多级导流式MBBR污水处理系统（同实施例1）
二、污水处理工艺
将污水COD的浓度为280mg/L、BOD5的浓度为150mg/L、SS的浓度为180mg/L、TN的浓度为35mg/L，氨氮的浓度为25mg/L，总磷的浓度为4mg/L，pH值为6～9的农村生活污水，经过格栅处理，将大颗粒悬浮物、漂浮物等进行拦截，污水进入调节池，在调节池中停留后，将污水送入上述多级导流式MBBR污水处理系统中，依次进行反硝化处理，好氧处理，过滤段处理和沉淀段处理，得到物理、化学、生化各类指标合格的污水，最后依次将多级导流式MBBR污水处理系统处理后的污水进行滤布滤池处理以及紫外消毒处理，最终得到各项指标合格，可以安全排放的，出水各项指标中COD的浓度为30mg/L，去除率为89.3%；BOD5的浓度为6mg/L，去除率为95.9%；SS的浓度为5mg/L，去除率为96.7%；TN的浓度为9mg/L，去除率为74.3%；氨氮的浓度为3mg/L，去除率为88%；总磷的浓度为0.3mg/L，去除率为92.5%；pH值为7.8。出水水质完全满足《城镇污水处理厂污水污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A的排放标准。

Claims (6)

1.一种多级导流式MBBR污水处理系统，其特征在于：它包括反硝化段（1）、好氧段（2）、过滤段（3）、沉淀段（4）、控制阀（5）、搅拌器（6）、筛网（7）、污泥泵（8）、混合液回流泵（9）、风机（10）、导流板A（11）、导流板B（12）、微孔曝气器（13）和隔板（14），反硝化段（1）、好氧段（2）、过滤段（3）和沉淀段（4）依次连接，反硝化段（1）与好氧段（2）、过滤段（3）与沉淀段（4）之间均设有隔板（14），反硝化段（1）与好氧段（2）在隔板（14）的上部溢流连通、过滤段（3）与沉淀段（4）在隔板（14）的上部溢流连通，反硝化段（1）入口处为倾斜壁面，反硝化段（1）的入口端设置有与反硝化段（1）侧壁面平行的导流板A（11），反硝化段（1）的出口端底部安装有搅拌器（6），好氧段（2）的上部装配有风机（10），风机（10）连接着平行设置在好氧段（2）底部的微孔曝气器（13），导流板A（11）与隔板（14）组成过滤段（3）的侧壁，过滤段（3）的底部有为倾斜壁面，倾斜壁面的底部安装有混合液回流泵（9），过滤段（3）出口处设置有筛网（7），沉淀段（4）的入口处设有导流板B（12），所述的导流板B（12）为直板结构，且导流板B（12）的下方的沉淀段（4）底部为倾斜面，污水由导流板B（12）导流向并撞击倾斜面；沉淀段（4）的两侧壁均为倾斜面，沉淀段（4）的底面安装有污泥泵（8）；
所述的导流板A（11）呈L形，且其短边与反硝化段（1）底部倾斜面平行；
所述的反硝化段（1）、好氧段（2）和过滤段（3）内部添加有生物悬浮填料；
所述的生物悬浮填料为直径10mm、高10mm的小圆柱体，圆柱体中有十字支撑，填料中空部分占整个体积的0.95。
2.根据权利要求1所述的一种多级导流式MBBR污水处理系统，其特征在于：所述混合液回流泵（9）的排液口连接到反硝化段（1）的入口处。
3.根据权利要求1所述的一种多级导流式MBBR污水处理系统，其特征在于：所述的污泥泵（8）的排污口分别与污泥处理装置（30）、调节池（20）和反硝化段入口端连接。
4.根据权利要求1所述的一种多级导流式MBBR污水处理系统，其特征在于：所述的污泥泵（8）和混合液回流泵（9）出口管支路上均安装有控制阀（5）。
5.一种污水处理方法，其特征在于，包含以下步骤：
一、格栅处理：将污水经过格栅，截留大颗粒杂物；
二、调节池处理：将步骤一处理后的出水在调节池中停留8～12h，进行水质、水量调节；
三、多级导流式MBBR污水处理系统处理：将调节池调节后的出水经过多级导流式MBBR污水处理系统进行物理、化学、生物处理；所述多级导流式MBBR污水处理系统为权利要求1～4任一项所述的多级导流式MBBR污水处理系统；
四、滤布滤池处理：将步骤三处理后的出水经过定盘过滤处理，去除水中的悬浮物；所述定盘内含纤维滤布；
五、紫外消毒器处理：将步骤四处理后的出水进行紫外消毒器消毒后进行排放。
6.根据权利要求5所述一种污水处理方法，其特征在于，所述一种多级导流式MBBR污水处理系统处理具体包含以下步骤：
a、反硝化段处理：将步骤二处理后的污水先通过反硝化段，反硝化段的反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮或一氧化二氮，进行反硝化处理；
b、好氧段处理：反硝化段处理后的出水进入好氧段，好氧段利用风机通过管道和微孔布气系统送入的空气动力形成流化状态，同时，填料表面的生物膜与溶解氧和有机物接触，进行好氧生命呼吸，代谢有机物，细胞得以生长；好氧段出水混合液100%～200%回流至反硝化段；
c、过滤段处理：生物悬浮填料在过滤段形成过滤层，将b步骤得到的污水进行泥水分离；
d、沉淀段处理：过滤段出水经过沉淀段沉淀，进一步去除悬浮物，进行泥水分离，分离后的污泥50～90%回流至调节池，进行厌氧除磷，剩余污泥进入污泥处理装置，进行清理，即得。
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