CN108862563A - 一种用于纳米水处理的mbbr工艺 - Google Patents

一种用于纳米水处理的mbbr工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于纳米水处理的MBBR工艺，包括如下步骤：一、去除有机物对于一般二级生物处理，出水BOD要求为25毫克/升时，一般采用两级流动床流程，如二沉池前设有混凝单元，或一级处理中采用化学沉淀，则可采用一级流动床流程；对于出水BOD要求为10毫克/升时，采用两级流动床流程，并需要采用化学沉淀一级处理，或者混凝沉淀二沉池；对于采用流动床工艺作为活性污泥工艺的生物预处理对付冲击负荷时，则可采用一级流动床流程。本发明去污效果好，污水处理的更为全面。

Description

一种用于纳米水处理的MBBR工艺
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种用于纳米水处理的MBBR工艺。
背景技术
“水处理”就是通过物理、化学、生物的手段去除水中一些对生产、生活不需要的有害物质的过程，是为了适用于特定的用途而对水进行的沉降、过滤、混凝、絮凝、缓蚀以及阻垢等水质调理的过程。由于社会生产、生活与水密切相关，因此，水处理领域涉及的应用范围十分广泛，构成了一个庞大的产业应用。污水处理一般来说包含三级处理：一级处理是它通过机械处理，如格栅、沉淀或气浮，去除污水中所含的石块、砂石和脂肪、铁离子、锰离子等；二级处理是生物处理，污水中的污染物在微生物的作用下被降解和转化为污泥；三级处理是污水的深度处理，它包括营养物的去除和通过加氯、紫外辐射或臭氧技术对污水进行消毒。经常用到的水处理药剂有：聚合氯化铝、聚合氯化铝铁、活性炭及各种滤料等。
生物膜广泛存在于自然界和人类活动中。例如，自然界中，土壤中的微生物吸附在土壤颗粒表面，形成生物膜，当从土壤的空隙流过的水中污染物(或基质)与土壤表面的生物膜接触，污染物被生物降解，因而污水被净化。生物膜一般具有很长的固体停留时间(SRT)。这有利于在不断的液流流过和基质利用过程中形成较为致密又布满孔隙的生物膜的微型空间结构。仅管生物膜的致密程度由于各方面因素(液流流速，基质浓度，供氧状态等)不同而异，其共同的非整形(FRACTAL)结构特征已被广泛认同。非整形的空隙孔径分布使得不同颗粒粒径的污染物(基质)都能够被生物膜通过不同的途经被捕获和生物降解。生物分解的产物也通过空隙传输到生物膜以外，进入水流中。当生物膜厚度达到基质难以进入最内层时，营养不足将导致生物膜本身被内源分解。这样，生物膜的厚度将随其生长的外部条件的变化而变化，并处于动态平衡。由于单位体积的生物膜量很大，生物反应器容积则可以很小，达到高效紧凑的工艺流程目标。然而，在自然界的生物膜和固定式生物膜反应器中，被处理的污染物不很容易扩散到生物膜的内部，在好氧状态，氧分子也不很容易均匀扩散到生物膜内。同时，老化的生物膜和生物降解产物也不易于传送到生物膜外。这样，固定式生物膜反应器在理论上的优越性并没有得到充分的发挥。加上采用的挂膜材料(生物填料)可能易于变形和垮塌，使固定式生物膜反应器的应用受到很大的影响。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中老化的生物膜和生物降解产物也不易于传送到生物膜外。这样，固定式生物膜反应器在理论上的优越性并没有得到充分的发挥。加上采用的挂膜材料(生物填料)可能易于变形和垮塌，使固定式生物膜反应器的应用受到很大的影响的问题，而提出的一种用于纳米水处理的MBBR工艺。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种用于纳米水处理的MBBR工艺，包括如下步骤：
一、去除有机物
对于一般二级生物处理，出水BOD要求为25毫克/升时，一般采用两级流动床流程，如二沉池前设有混凝单元，或一级处理中采用化学沉淀，则可采用一级流动床流程；
对于出水BOD要求为10毫克/升时，采用两级流动床流程，并需要采用化学沉淀一级处理，或者混凝沉淀二沉池；
对于采用流动床工艺作为活性污泥工艺的生物预处理对付冲击负荷时，则可采用一级流动床流程。
二、生物脱氮
（1）硝化
将氨氮氧化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，这一步由于硝化菌生长缓慢而需要很大的生物池容积，硝化只有在有机物氧化基本完成后才易于进行，是因为氧化有机物的异养菌生长迅速，当采用常规一级处理时，一般采用三级流动床工艺流程，其中第一个反应池用于有机物的去除，第二和第三个反应池用于硝化。当采用化学沉淀强化一级处理去除大部分悬浮物和胶体物质时，可以采用两级流动床工艺流程，溶解性有机物的氧化和部分硝化在第一反应池中进行，而第二反应池则用于硝化。当采用活性污泥法全流程去除有机物时，可以采用一级或两级流动床工艺进行硝化。当对活性污泥法工艺去除有机物的污水处理厂升级改造为硝化工艺时，采用活性污泥-生物膜集成工艺能够很灵活地解决问题。在现有的活性污泥池中投加生物填料，这样，活性污泥将与生物膜共存于同一反应池中。活性污泥将主要去除有机物，而吸附生长于生物填料表面的硝化菌则完成硝化作用，充分利用了两种工艺的优点，从而充分利用现有工艺条件又达到升级改造的双重目的。这种工艺的灵活性还体现在生物填料的填充率可以根据需要在30%至67%之间选择；
（2）反硝化
在厌氧条件下将硝酸盐氮还原为分子氮而逸出，这一步很快，不是脱氮的控制因素，硝化是否前置或后置，取决于污水中碳源的质和量。
三、生物脱氮除磷
生物脱氮和除磷结合在同一系统，可以采用活性污泥-流动床集成工艺的处理流程，包括基于UCT工艺或改良UCT工艺的HYBASTM工艺。在UCT工艺中，第一池为厌氧池，用于厌氧释放磷和聚磷菌的繁殖。第二池为缺氧池，用于前置反硝化和部分磷吸收。第三和第四池为好氧池，第三池可以是活性污泥池也可以是HYBASTM池，第四池一定是HYBASTM池。硝化主要在生物填料中进行，而活性污泥部分则进行氧化和磷吸收。回流包括水和泥两部分，水回流又分为富含硝酸盐的水从第四池出水回流到第二池(缺氧池)池首进行反硝化，以及第二池的出水(硝酸盐浓度很低)回流到第一池(即回流部分聚磷菌)。污泥从二沉池回流到第一和第二池以保持系统的污泥浓度。如果第二池的反硝化不彻底，从该池回流到第一池的水中硝酸盐会竞争VFA从而抑制PAO的繁殖，使系统的除磷效果降低。为达到较好的生物除磷效果，可以将第二池一分为二，使反硝化回流和除磷回流不相互交叉。
优选的，所述硝化可以单独进行。
优选的，所述活性污泥法全流程具体为预沉、活性污泥、二沉。
优选的，所述硝化工艺中需要回流污泥以保持反应池中的MLSS污泥浓度。
与现有技术相比，本发明提供了一种用于纳米水处理的MBBR工艺，具备以下有益效果：
该用于纳米水处理的MBBR工艺，通过去除有机物、生物脱氮和生物脱氮除磷的流程，能够对污水进行较为充分的处理，采用的MBBR工艺容积负荷高，紧凑省地特别对现有污水处理厂升级改造效果显著，且耐冲击性强，性能稳定，运行可靠，冲击负荷以及温度变化对流动床工艺的影响要远远小于对活性污泥法的影响，生物池无堵塞，生物池容积得到充分利用，没有死角，由于填料和水流在生物池的整个容积内都能得到混合，从根本上杜绝了生物池的堵塞可能，因此，池容得到完全利用，灵活方便，工艺的灵活性体现在两个方面。一方面，可以采用各种池型，而不影响工艺的处理效果。另一方面，可以很灵活的选择不同的填料填充率，达到兼顾高效和远期扩大处理规模而无需增大池容的要求。对于原有活性污泥法处理厂的改造和升级，流化床生物膜工艺可以很方便的与原有的工艺有机结合起来，形成活性污泥-生物膜集成工艺或流化床活性污泥组合工艺。
而且该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本发明去污效果好，污水处理的更为全面。
附图说明
图1为本发明提出的一种用于纳米水处理的MBBR工艺的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图1，一种用于纳米水处理的MBBR工艺，包括如下步骤：
一、去除有机物
对于一般二级生物处理，出水BOD要求为25毫克/升时，一般采用两级流动床流程，如二沉池前设有混凝单元，或一级处理中采用化学沉淀，则可采用一级流动床流程；
对于出水BOD要求为10毫克/升时，采用两级流动床流程，并需要采用化学沉淀一级处理，或者混凝沉淀二沉池；
对于采用流动床工艺作为活性污泥工艺的生物预处理对付冲击负荷时，则可采用一级流动床流程。
二、生物脱氮
（1）硝化
将氨氮氧化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，这一步由于硝化菌生长缓慢而需要很大的生物池容积，硝化只有在有机物氧化基本完成后才易于进行，是因为氧化有机物的异养菌生长迅速，当采用常规一级处理时，一般采用三级流动床工艺流程，其中第一个反应池用于有机物的去除，第二和第三个反应池用于硝化。当采用化学沉淀强化一级处理去除大部分悬浮物和胶体物质时，可以采用两级流动床工艺流程，溶解性有机物的氧化和部分硝化在第一反应池中进行，而第二反应池则用于硝化。当采用活性污泥法全流程去除有机物时，可以采用一级或两级流动床工艺进行硝化。当对活性污泥法工艺去除有机物的污水处理厂升级改造为硝化工艺时，采用活性污泥-生物膜集成工艺能够很灵活地解决问题。在现有的活性污泥池中投加生物填料，这样，活性污泥将与生物膜共存于同一反应池中。活性污泥将主要去除有机物，而吸附生长于生物填料表面的硝化菌则完成硝化作用，充分利用了两种工艺的优点，从而充分利用现有工艺条件又达到升级改造的双重目的。这种工艺的灵活性还体现在生物填料的填充率可以根据需要在30%至67%之间选择；
（2）反硝化
在厌氧条件下将硝酸盐氮还原为分子氮而逸出，这一步很快，不是脱氮的控制因素，硝化是否前置或后置，取决于污水中碳源的质和量。
三、生物脱氮除磷
生物脱氮和除磷结合在同一系统，可以采用活性污泥-流动床集成工艺的处理流程，包括基于UCT工艺或改良UCT工艺的HYBASTM工艺。在UCT工艺中，第一池为厌氧池，用于厌氧释放磷和聚磷菌的繁殖。第二池为缺氧池，用于前置反硝化和部分磷吸收。第三和第四池为好氧池，第三池可以是活性污泥池也可以是HYBASTM池，第四池一定是HYBASTM池。硝化主要在生物填料中进行，而活性污泥部分则进行氧化和磷吸收。回流包括水和泥两部分，水回流又分为富含硝酸盐的水从第四池出水回流到第二池(缺氧池)池首进行反硝化，以及第二池的出水(硝酸盐浓度很低)回流到第一池(即回流部分聚磷菌)。污泥从二沉池回流到第一和第二池以保持系统的污泥浓度。如果第二池的反硝化不彻底，从该池回流到第一池的水中硝酸盐会竞争VFA从而抑制PAO的繁殖，使系统的除磷效果降低。为达到较好的生物除磷效果，可以将第二池一分为二，使反硝化回流和除磷回流不相互交叉。
硝化可以单独进行。
活性污泥法全流程具体为预沉、活性污泥、二沉。
硝化工艺中需要回流污泥以保持反应池中的MLSS污泥浓度。
本发明中，使用时，通过去除有机物、生物脱氮和生物脱氮除磷的流程，能够对污水进行较为充分的处理，采用的MBBR工艺容积负荷高，紧凑省地特别对现有污水处理厂升级改造效果显著，且耐冲击性强，性能稳定，运行可靠，冲击负荷以及温度变化对流动床工艺的影响要远远小于对活性污泥法的影响，生物池无堵塞，生物池容积得到充分利用，没有死角，由于填料和水流在生物池的整个容积内都能得到混合，从根本上杜绝了生物池的堵塞可能，因此，池容得到完全利用，灵活方便，工艺的灵活性体现在两个方面。一方面，可以采用各种池型，而不影响工艺的处理效果。另一方面，可以很灵活的选择不同的填料填充率，达到兼顾高效和远期扩大处理规模而无需增大池容的要求。对于原有活性污泥法处理厂的改造和升级，流化床生物膜工艺可以很方便的与原有的工艺有机结合起来，形成活性污泥-生物膜集成工艺或流化床活性污泥组合工艺。
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揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于纳米水处理的MBBR工艺，其特征在于，包括如下步骤：
一、去除有机物
对于一般二级生物处理，出水BOD要求为25毫克/升时，一般采用两级流动床流程，如二沉池前设有混凝单元，或一级处理中采用化学沉淀，则可采用一级流动床流程；
对于出水BOD要求为10毫克/升时，采用两级流动床流程，并需要采用化学沉淀一级处理，或者混凝沉淀二沉池；
对于采用流动床工艺作为活性污泥工艺的生物预处理对付冲击负荷时，则可采用一级流动床流程；
二、生物脱氮
（1）硝化
将氨氮氧化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，这一步由于硝化菌生长缓慢而需要很大的生物池容积，硝化只有在有机物氧化基本完成后才易于进行，是因为氧化有机物的异养菌生长迅速，当采用常规一级处理时，一般采用三级流动床工艺流程，其中第一个反应池用于有机物的去除，第二和第三个反应池用于硝化；当采用化学沉淀强化一级处理去除大部分悬浮物和胶体物质时，可以采用两级流动床工艺流程，溶解性有机物的氧化和部分硝化在第一反应池中进行，而第二反应池则用于硝化；当采用活性污泥法全流程去除有机物时，可以采用一级或两级流动床工艺进行硝化；当对活性污泥法工艺去除有机物的污水处理厂升级改造为硝化工艺时，采用活性污泥-生物膜集成工艺能够很灵活地解决问题；在现有的活性污泥池中投加生物填料，这样，活性污泥将与生物膜共存于同一反应池中；活性污泥将主要去除有机物，而吸附生长于生物填料表面的硝化菌则完成硝化作用，充分利用了两种工艺的优点，从而充分利用现有工艺条件又达到升级改造的双重目的；这种工艺的灵活性还体现在生物填料的填充率可以根据需要在30%至67%之间选择；
（2）反硝化
在厌氧条件下将硝酸盐氮还原为分子氮而逸出，这一步很快，不是脱氮的控制因素，硝化是否前置或后置，取决于污水中碳源的质和量；
三、生物脱氮除磷
生物脱氮和除磷结合在同一系统，可以采用活性污泥-流动床集成工艺的处理流程，包括基于UCT工艺或改良UCT工艺的HYBASTM工艺；在UCT工艺中，第一池为厌氧池，用于厌氧释放磷和聚磷菌的繁殖；第二池为缺氧池，用于前置反硝化和部分磷吸收；第三和第四池为好氧池，第三池可以是活性污泥池也可以是HYBASTM池，第四池一定是HYBASTM池；硝化主要在生物填料中进行，而活性污泥部分则进行氧化和磷吸收；回流包括水和泥两部分，水回流又分为富含硝酸盐的水从第四池出水回流到第二池(缺氧池)池首进行反硝化，以及第二池的出水(硝酸盐浓度很低)回流到第一池(即回流部分聚磷菌)；污泥从二沉池回流到第一和第二池以保持系统的污泥浓度；如果第二池的反硝化不彻底，从该池回流到第一池的水中硝酸盐会竞争VFA从而抑制PAO的繁殖，使系统的除磷效果降低；为达到较好的生物除磷效果，可以将第二池一分为二，使反硝化回流和除磷回流不相互交叉。
2.根据权利要求1所述的一种用于纳米水处理的MBBR工艺，其特征在于，所述硝化可以单独进行。
3.根据权利要求1所述的一种用于纳米水处理的MBBR工艺，其特征在于，所述活性污泥法全流程具体为预沉、活性污泥、二沉。
4.根据权利要求1所述的一种用于纳米水处理的MBBR工艺，其特征在于，所述硝化工艺中需要回流污泥以保持反应池中的MLSS污泥浓度。
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