CN110104890A - 一种mbbr工艺与超效分离系统组合的水处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种MBBR工艺与超效分离系统组合的水处理工艺，属于水处理技术领域。该工艺所采用的系统设置单级AO+MBBR反应器或多级AO+MBBR反应器，A+MBBR反应器主要功能为反硝化脱氮，并去除大部分易降解有机污染物，O+MBBR反应器主要功能为硝化，同时去除一部分有机类污染物质。经过MBBR工艺系统处理后出水NH₃‑N可达到1mg/L以下，TN可达到5mg/L以下。超效分离系统通过在混凝沉淀反应中投加晶种，并辅之以配套设备，可高效去除MBBR工艺系统出水中携带有的颗粒态悬浮物以及TP，出水TP可达到0.1mg/L以下，SS可达到5mg/L以下。本发明水处理工艺实现了MBBR工艺与超效分离系统的有效组合，实现了进流污水中各类污染物质的有效去除，为实现高水质排放标准提供了一套有效的水处理工艺。

Description

一种MBBR工艺与超效分离系统组合的水处理工艺

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，特别是适用于黑臭水体治理领域的水处理工艺，具体涉及一种MBBR工艺与超效分离系统组合的水处理工艺。

背景技术

近年来，随着国家对水环境保护力度越来越大，对污水厂排放尾水排放标准不断提高，北京、天津等地相继提出地方标准：《水污染无综合排放标准》(DB11/307-2013)、《城镇污水处理厂污染物排放标准》(DB12/599-2015)。对污水厂排放水各项水质指标要达到类地表IV类水质标准，即排放水中COD≤30mg/L、BOD≤6mg/L、TN≤10mg/L、NH₃-N≤1.5mg/L、TP≤0.3mg/L、SS≤6mg/L。目前大多数污水厂执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准，新的标准提出后，污水厂原处理工艺难以满足更高的排放需求，需要寻求新的单一工艺或组合工艺以满足更高的排放要求。

目前，城镇污水厂常用的处理工艺有：AAO/氧化沟/SBR/MBBR+深度处理工艺；MBR工艺。

污水厂通常采用上述各种工艺处理市政污水时，可保证污水厂出水达到一级A排放标准，但难以达到更高的类地表IV排放标准或更高排放标准，尤其是污水厂占地面积有限时，污水厂脱氮除磷问题凸显严重。

移动床生物膜反应器(MBBR，Moving Bed Biofilm Reactor)是一种新型水处理工艺，通过向反应器中投加一定数量的悬浮填料，依靠悬浮填料上附着生长的生物膜，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，是一种便捷而安全的提高容积负荷、优化出水水质的工艺方式。悬浮填料有效比表面积(可保护微生物有效生长并可实现良好传质传氧效果的表面积)大，可为微生物提供充足附着生长空间，悬浮填料孔隙率(散粒状材料堆积体积中，颗粒之间的空隙体积占总体积的比例)高，密度接近水，在挂膜后与水体密度相近，使其可在水中悬浮。在好氧池内，通过充氧曝气，实现流化。在缺氧池内，通过机械搅拌，实现填料流化。采用以MBBR工艺悬浮填料生物膜为主体的生物处理系统时，无需污泥回流。

上述现有技术中的水处理工艺虽然存在一定的优势，但是其技术也存在一定的缺陷：1、传统活性污泥法，如AAO、氧化沟、SBR等各类传统工艺，作为二级生化处理，通常需要与三级深度处理工艺(如混凝沉淀池+反硝化滤池+滤布滤池等)相结合才能达到一定出水水质标准，工艺流程长，运行管理维护复杂；2、采用MBBR工艺对污水厂进行改造或新建，可提高部分水质指标出水标准，如COD、BOD、NH₃-N及TN，而对于TP、SS无直接去除作用，出水还需要深度处理单元予以去除。

发明内容

为了解决现有技术中存在的缺陷，本发明提出了一种MBBR工艺与超效分离系统组合的水处理工艺，其主要技术构思是采用MBBR工艺与超效分离系统组合，污水经过一级物化预处理后进入二级MBBR工艺生物处理系统，MBBR工艺系统主要以投加在反应器中的悬浮填料表面附着生长的生物膜为主去除各类污染物质，MBBR工艺系统出水引至三级超效分离系统深度处理工艺，经过超效分离系统处理后的尾水在经过消毒处理后即可直接外排或作为中水回收利用。

其采用了如下技术方案：

一种水处理工艺，其所采用的水处理系统为依次连接的MBBR系统和超效分离系统，所述的MBBR系统包括缺氧MBBR反应器和好氧MBBR反应器，其中缺氧MBBR反应器和好氧MBBR反应器可为单级缺氧-好氧反应器或多级缺氧-好氧反应器，所述的MBBR系统的反应器中投加有以微生物为主体悬浮填料表面附着生长的生物膜，在所述的缺氧MBBR反应器的进水口处设置有拦截筛网一，内部设置搅拌器；在所述的好氧MBBR反应器的进水口、出水口处均设置有拦截筛网二，在所述的好氧MBBR反应器的底部设置有曝气系统；

所述的超效分离系统包括混合系统、加药系统、沉淀系统、污泥回流系统、晶种回收系统和剩余污泥输送系统，所述的超效分离系统的反应区主要包括混凝反应区、晶种混合区、絮凝反应区以及沉淀区；

所述的工艺包括以下步骤：

a、MBBR处理步骤，

待处理污水经过预处理后进入所述的MBBR系统，首先进入缺氧MBBR反应器中，在缺氧MBBR反应器中，确保其中的填料流化并保持DO为0.2mg/L～0.5mg/L，经过驯化培养后，悬浮填料提供的有效膜面积处富集生长大量厌氧菌或兼氧菌，利用进水中易降解有机物作为碳源，或外加有机碳源，将好氧区回流液中富含的高浓度NO_x-N转化为N₂，从而达到脱氮的目的，同时也可对进水中有机类污染物质进行大部分去除；

在好氧MBBR反应器中，经过驯化培养后，悬浮填料提供的有效膜面积处富集生长自养好氧型硝化类细菌或异养好氧型细菌，有效降解污水中TKN以及各类有机污染物质，好氧MBBR反应器中产生的高浓度硝化液通过硝化液回流系统回流到前端缺氧MBBR反应器中用于缺氧反硝化脱氮；

b、超效分离系统处理步骤，

经过MBBR系统处理后的污水首先进入混凝反应区，通过加药系统投加的絮凝剂与进流的污水快速充分混合后进入所述的晶种混合区，投加的晶种与回流污泥充分混合，晶种迅速均匀分散到污水中，之后进入到絮凝反应区，在助凝剂PAM的作用下进入沉淀区，清水从沉淀区的澄清区中经出水槽排出系统，晶种团絮凝体重力下沉至泥斗区，由刮泥机收集后，一部分通过污泥回流系统回流至晶种混合区，另一部分作为剩余污泥通过剩余污泥输送系统排出系统，污水中SS、TP得到最终有效去除，出水经过消毒处理后可直接外排或作为中水回用。

作为本发明的一个优选方案，上述的MBBR系统中所用的悬浮填料材质为HDPE，密度为0.94～0.97g/cm³，尺寸规格为Φ25mm×10mm，内部为蜂窝状结构，填料的填充率为10～55％。

作为本发明的另一个优选方案，超效分离系统中沉淀区的含磷絮体的浓缩污泥，一部分作为回流污泥回流至晶种混合区循环使用，余下一部分作为剩余污泥，经过晶种回收装置对其中晶种进行回收后外排，回收的晶种投加入晶种混合区，剩余污泥外排至脱水机房。

进一步的，上述的絮凝反应区所投加的絮凝剂为PAC、FeCl₃或聚硅酸铝铁。

进一步的，上述的晶种混合区、絮凝反应区及沉淀区中安装有立式搅拌器，上述的沉淀区内安装有刮泥机。

与现有技术相比，本发明带来了以下有益技术效果：

超效分离系统是在常规混凝沉淀工艺中同步加入晶种，晶种颗粒非常微小，可作为沉淀物晶核，可与污染物絮凝结合成为一体，混凝絮体的生成与长大，生成的絮体密度更大、更结实，从而达到高速沉降的目的。晶种可通过晶种回收装置循环利用。超效分离系统设置了污泥回流系统，澄清池中污泥晶种和混凝剂可循环使用，回流污泥中的混凝沉淀物具有混凝作用，可有效节约混凝剂用量，剩余污泥中晶种可通过晶种回收装置循环利用。超效分离系统对SS、TP去除效果好，其工艺特点为：水头损失小、占地面积小、运行费用低廉等。

本发明通过MBBR系统和超效分离系统结合，经过组合工艺系统处理后出水COD可达到20mg/L以下，氨氮可达到1mg/L以下，TN可达到5mg/L以下，SS可达到5mg/L以下，TP可达到0.1mg/L以下。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明：

图1-图3为本发明MBBR系统水处理工艺的流程图。

具体实施方式

本发明提出了一种MBBR工艺与超效分离系统组合的水处理工艺，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明做详细说明。

本发明MBBR工艺与超效分离系统组合的水处理工艺所采用的系统，包括从前往后依次连接的MBBR系统和超效分离系统，MBBR系统包括缺氧MBBR反应器和好氧MBBR反应器，其中缺氧MBBR反应器和好氧MBBR反应器可为单级缺氧-好氧反应器或多级缺氧-好氧反应器，MBBR系统的反应器中投加有以微生物为主体悬浮填料表面附着生长的生物膜，在缺氧MBBR反应器的进水口处设置有拦截筛网一，内部设置搅拌器；在好氧MBBR反应器的进水口、出水口处均设置有拦截筛网二，在所述的好氧MBBR反应器的底部设置有曝气系统；

超效分离系统包括混合系统、加药系统、沉淀系统、污泥回流系统、晶种回收系统和剩余污泥输送系统，所述的超效分离系统的反应区主要包括混凝反应区、晶种混合区、絮凝反应区以及沉淀区。

根据缺氧MBBR反应器和好氧MBBR反应器为单级缺氧-好氧反应器或多级缺氧-好氧反应器，其处理工艺见图1、图2、图3所示，下面结合实施例1和实施例2对处理工艺做详细说明。

实施例1：

以某城市污水厂沉砂池出水作为进水，水温为10～23℃，水中BOD浓度为100～150mg/L，COD浓度为200～400mg/L，TN浓度为20～40mg/L，NH₃-N浓度为15～30mg/L，TP浓度为2～6mg/L，SS浓度为150～350mg/L，pH为6～9mg/L。

本实施例中MBBR工艺采用单级AO+MBBR，分别在缺氧反应区和好氧反应区中投加悬浮填料，反应器总有效容积为6.5m³，其中缺氧反应区池容为3m³，好氧反应区池容为3.5m³，投加的悬浮填料填充率为25％～50％，悬浮填料有效比表面积为620m²/m³，悬浮填料挂膜前比重为0.94～0.97g/cm³，进水流量为18m³/d。缺氧反应区中悬浮填料表面生物膜充分利用进水中易降解有机物进行反硝化脱氮，好氧反应区中悬浮填料表面生物膜在供氧充足条件下对来水中有机污染物质和氨氮进行氧化去除。

本实施例中超效分离工艺系统采用单组系统，混凝反应区停留时间为2～3min，搅拌机转速为32～64rpm，晶种混合反应区停留时间为2～3min，搅拌机转速为10～50rpm，絮凝反应区停留时间为2.5～4min，搅拌机转速为18～38rpm，投加混凝剂为PAC，投加量为10～100mg/L，助凝剂为PAM，投加量为0.1～1.5mg/L，每日补充晶种量为1～10mg/L。沉淀区采用斜管沉淀，底部设置污泥回流系统和剩余污泥排放系统，剩余污泥中晶种通过专有回收装置予以回收循环利用。

MBBR系统启动时，在各反应区投加已挂膜悬浮填料，启动阶段初期，进水量为0.2m³/h，启动3～5d后，系统出水各指标均降低至低值，随将进水量以0.05m³/h的梯度逐日提升至设计值0.75m³/h，各运行参数设定为设计值，硝化液回流比为100％～200％，运行8d后，出水NH₃-N降低至1mg/L以下，TN降低至5mg/L以下，SS为100～300mg/L，TP为0.5～4mg/L。MBBR工艺系统出水直接流至超效分离工艺系统。

超效分离工艺系统启动初期在晶种反应区投加足量晶种，同时开启投加PAC、PAM药剂，开启污泥回流泵、搅拌机、刮泥机、晶种回收装置等电气机械设备。运行中根据出水效果调整搅拌机转速与各药剂投加量。MBBR工艺系统出水经超效分离工艺系统处理后出水BOD低于5mg/L，COD低于20mg/L，NH₃-N低于1mg/L，TN低于5mg/L，TP低于0.1mg/L，SS低于5mg/L，连续稳定运行180d，单级AO+MBBR工艺系统与超效分离工艺系统组合工艺系统运行稳定，出水稳定达标。

实施例2：

以某城市污水厂沉砂池出水作为进水，水温为10～23℃，水中BOD浓度为100～200mg/L，COD浓度为300～600mg/L，TN浓度为40～60mg/L，NH₃-N浓度为20～50mg/L，TP浓度为3～8mg/L，SS浓度为200～300mg/L，pH为6～9mg/L。

本实施例中MBBR工艺采用两级AO+MBBR，分别在缺氧反应区和好氧反应区中投加悬浮填料，反应器总有效容积为9.4m³，其中第一级A+MBBR池容为3m³，第一级O+MBBR池容为4.5m³，第二级A+MBBR池容为1.6m³，第二级A+MBBR池容为0.3m³，各反应区投加的悬浮填料填充率为25％～50％，悬浮填料有效比表面积为620m²/m³，悬浮填料挂膜前比重为0.94～0.97g/cm³，进水流量为12m³/d。第一级A+MBBR池中充分利用进水中已降解有机物进行反硝化脱氮，第二级A+MBBR池中利用外投碳源进行反硝化脱氮。

本实施例中超效分离系统采用单组系统，混凝反应区停留时间为2～3min，搅拌机转速为32～64rpm，晶种混合反应区停留时间为2～3min，搅拌机转速为10～50rpm，絮凝反应区停留时间为2.5～4min，搅拌机转速为18～38rpm，投加混凝剂为PAC，投加量为20～200mg/L，助凝剂为PAM，投加量为0.1～2mg/L，每日补充晶种量为1～10mg/L。沉淀区采用斜管沉淀，底部设置污泥回流系统和剩余污泥排放系统，剩余污泥中晶种通过晶种回收装置予以回收循环利用。

MBBR系统启动时，在各反应区投加已挂膜悬浮填料，启动阶段初期，进水量为0.2m³/h，启动3～5d后，系统出水各指标均降低至低值，随将进水量以0.05m³/h的梯度逐日提升至设计值0.5m³/h，各运行参数设定为设计值，硝化液回流比为100％～200％，运行8d后，出水NH₃-N降低至1mg/L以下，TN降低至5mg/L以下，SS为300～500mg/L，TP为1～4mg/L。MBBR工艺系统出水直接流至超效分离系统。

超效分离系统启动初期在晶种混合反应区投加足量晶种，同时开启投加PAC、PAM药剂，开启污泥回流泵、搅拌机、刮泥机、晶种回收装置等电气机械设备。运行中根据出水效果调整搅拌机转速与各药剂投加量。MBBR工艺系统出水经超效分离系统处理后出水BOD低于5mg/L，COD低于20mg/L，NH₃-N低于1mg/L，TN低于5mg/L，TP低于0.1mg/L，SS低于5mg/L，连续稳定运行240d，MBBR与超效分离系统组合工艺系统运行稳定，出水稳定达标。

需要说明的是，在本说明书的教导下，本领域技术人员所作出的任何等同方式、或明显变型方式均应在本专利的保护范围内。

Claims (5)

1.一种水处理工艺，其特征在于，其所采用的水处理系统为依次连接的MBBR系统和超效分离系统，所述的MBBR系统包括缺氧MBBR反应器和好氧MBBR反应器，其中缺氧MBBR反应器和好氧MBBR反应器可为单级缺氧-好氧反应器或多级缺氧-好氧反应器，所述的MBBR系统的反应器中投加有以微生物为主体悬浮填料表面附着生长的生物膜，在所述的缺氧MBBR反应器的进水口处设置有拦截筛网，内部设置搅拌器；在所述的好氧MBBR反应器的进水口、出水口处均设置有拦截筛网二，在所述的好氧MBBR反应器的底部设置有曝气系统；

所述的超效分离系统包括混合系统、加药系统、沉淀系统、污泥回流系统、晶种回收系统和剩余污泥输送系统，所述的超效分离系统的反应区主要包括混合反应区、晶种混合区、絮凝反应区以及沉淀区；

所述的工艺包括以下步骤：

a、MBBR处理步骤，

待处理污水经过预处理后进入所述的MBBR系统，首先进入缺氧MBBR反应器中，在缺氧MBBR反应器中，确保其中的填料流化并保持DO为0.2mg/L～0.5mg/L，经过驯化培养后，悬浮填料提供的有效膜面积处富集生长大量厌氧菌或兼氧菌，利用进水中易降解有机物作为碳源，或外加有机碳源，将好氧区回流液中富含的高浓度NO_x-N转化为N₂，从而达到脱氮的目的，同时也可对进水中有机类污染物质进行大部分去除；

在好氧MBBR反应器中，经过驯化培养后，悬浮填料提供的有效膜面积处富集生长自养好氧型硝化类细菌以及异养好氧型细菌，有效降解污水中TKN以及各类有机污染物质，好氧MBBR反应器中产生的高浓度硝化液通过硝化液回流系统回流到前端缺氧MBBR反应器中用于缺氧反硝化脱氮；

b、超效分离系统处理步骤，

经过MBBR系统处理后的污水首先进入混和反应区，通过加药系统投加的絮凝剂与进流的污水快速充分混合后进入所述的晶种混合区，投加的晶种与回流污泥充分混合，晶种迅速均匀分散到污水中，之后进入到絮凝反应区，在助凝剂PAM的作用下进入沉淀区，清水从沉淀区的澄清区中经出水槽排出系统，晶种团絮凝体重力下沉至泥斗区，由刮泥机收集后，一部分通过污泥回流系统回流至晶种混合区，另一部分作为剩余污泥通过剩余污泥输送系统排出系统，污水中SS、TP得到最终有效去除，出水经过消毒处理后可直接外排或作为中水回用。

2.根据权利要求1所述的一种水处理工艺，其特征在于：所述的MBBR系统中所用的悬浮填料材质为HDPE，密度为0.94～0.97g/cm³，尺寸规格为Φ25mm×10mm，内部为蜂窝状结构，填料的填充率为10％～55％。

3.根据权利要求2所述的一种水处理工艺，其特征在于：超效分离系统中沉淀区的含磷絮体的浓缩污泥，一部分作为回流污泥回流至晶种混合区循环使用，余下一部分作为剩余污泥，经过晶种回收装置对其中晶种进行回收后外排，回收的晶种投加入晶种混合区，剩余污泥外排至脱水机房。

4.根据权利要求3所述的一种水处理工艺，其特征在于：所述的絮凝反应区所投加的絮凝剂为PAC、FeCl₃或聚硅酸铝铁。

5.根据权利要求4所述的一种水处理工艺，其特征在于：所述的晶种混合区、絮凝反应区及沉淀区中安装有立式搅拌器，所述的沉淀区内安装有刮泥机。