CN110386731A - 一种基于mbbr的主流自养脱氮系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于MBBR的主流自养脱氮系统及方法，属于污水生物脱氮技术领域。其解决了现有技术中启动慢、负荷低、运行不稳定、出水不达标等技术问题。其包括两组脱氮系统，单组脱氮系统包括厌氧池、缺氧池、好氧脱碳池、沉淀池、第一自养脱氮池、第二自养脱氮池、好氧硝化池、出水池、污泥回流装置、硝化液回流装置及尾水回流装置，污泥回流装置连接厌氧池与沉淀池，硝化液回流装置连接缺氧池与出水池，尾水回流装置连接出水池与另一组脱氮系统的第一自养脱氮池。本发明根据脱氮系统处理效果可短时将进水由主流污水改为高氨氮废水，通过两组脱氮系统共同处理，实现了主流污水稳定高效处理，出水水质指标可达类地表IV类水标准。

Description

一种基于MBBR的主流自养脱氮系统及方法
技术领域
本发明涉及污水生物脱氮技术领域，具体涉及一种基于MBBR的主流自养脱氮系统及方法。
背景技术
自养脱氮工艺是利用亚硝化细菌(AOB)和厌氧氨氧化菌(AnAOB)进行短程硝化与厌氧氨氧化耦合，在同一反应器中进行脱氮，与传统的硝化反硝化工艺相比，具有节省60％的曝气量、无须添加有机碳源、降低90％的污泥产量以及相对较少氮氧化物释放量等优点。并且，该工艺脱氮负荷高、运行费用低、占地空间小，已被公认为是目前最经济的生物脱氮工艺之一，自养脱氮工艺最初主要用于高氨氮低碳氮比废水如污泥消化液、垃圾渗滤液的处理，高氨氮废水可以保证系统FA处于合适浓度，使其在不抑制AOB的基础上抑制硝化菌，进而使系统维持在稳定的半亚硝化状态，另外，进水低碳氮比可以保证进水有机物浓度足够低，进而保证系统中优势微生物为自养菌，防止反硝化菌等异养菌的繁殖以竞争AnAOB代谢所需基质。
该工艺发展至今已成为可能解决高碳氮比城市主流污水高效生物脱氮的新路径。目前，主流污水自养脱氮技术面临的主要瓶颈在于系统的稳定运行。首先，由于自养脱氮功能微生物AOB和AnAOB均需要氨氮作为代谢基质，因此两者丰度与进水氨氮浓度有明显相关性，而城市主流污水为代表的低氨氮废水，由于保障AOB和AnAOB生长代谢的基质浓度较低，不利于单级自养脱氮系统的稳定运行，易出现菌种活性退化导致处理效果下降。其次，随着进水氨氮浓度的降低，使得FA对NOB抑制降低，进而易导致系统NOB活性恢复，破坏系统短程硝化效果。再次，城市主流污水所含有机物较高，直接作为系统进水易导致反硝化菌繁殖，与自养脱氮微生物中的AnAOB竞争基质进而淘汰AnAOB。最后，由于该工艺目前通常采用活性污泥形式进行自养脱氮，在工艺流程上，增加了二沉池占地，在处理效果上，活性污泥易随出水流失导致系统处理性能不稳定。因此，众多不足限制了自养脱氮工艺在处理主流污水领域的应用。目前，虽然有少数关于主流污水自养脱氮的工艺设计，但是考虑到系统需维持长期稳定运行，当前不少工艺仍存在较多缺陷。
现有技术相关方面的研究报道主要有：
CN 109502906 A公开了一种城市污水主侧流厌氧氨氧化协同脱氮工艺装置及其应用方法，包括城市污水原水箱、生物反应池和二沉池、污泥消化液原水箱和污泥消化液AOB强化池；城市污水原水箱通过生物反应池的进水泵与生物反应池的进水阀相连接；生物反应池通过二沉池连接管与二沉池连接；污泥消化液原水箱通过污泥消化液原水箱的进水泵与消化液原水箱出水阀相连接；污泥消化液AOB强化池通过泥水混合物回流管及泥水混合物回流泵与生物反应池厌氧氨氧化区格室连接。其生物反应池厌氧氨氧化隔室采用自养脱氮，菌种形式上以固定填料上生长的生物膜混合污水厂活性污泥，该形式以固定床作为自养脱氮功能微生物附着载体，缺乏足够的水力剪切易发生生物膜增厚，从而导致传质受限，进而影响处理负荷；其次，普通活性污泥经工艺流程中的厌氧、缺氧、好氧环境反复循环，其微生物多样性高，流入厌氧氨氧化隔室极易导致系统不稳定，破坏厌氧氨氧化反应。再次，其采用侧流污水在AOB强化池培养富集AOB并流入厌氧氨氧化隔室以保证自养脱氮，此运行仅能保证自养脱氮功能微生物中AOB的富集，而对于主要的脱氮功能微生物AnAOB，在长期低氨氮主流污水运行过程中易发生菌落退化导致处理效果下降，而该发明并未对此做出任何预防性措施，因此长期运行过程中处理效果无法得到保证。
CN 104334500 A公开了一种利用氨氧化细菌(AOB)和厌氧氨氧化(ANAMMOX)细菌去除来自废水流的氨的方法。在包括厌氧消化器、脱水系统和生物膜反应器的侧流中，对从主流中的废水分离的污泥进行处理。厌氧消化器产生消化污泥，对其进行脱水，产生包含较高的氨浓度和较低的有机碳浓度以及较高的温度的污水。在包括生物膜载体的侧流反氨化生物膜反应器中处理所述污水，其中所述生物膜载体接种有有效去除来自污水的氨的AOB和AnAOB。为了去除来自主流中的废水的氨，介质载体上的AOB和AnAOB用于接触主流中的废水并去除其中的氨。主流中的条件导致AOB和AnAOB在一定时间段之后不能有效去除氨。为了复原生物膜载体上的AOB和AnAOB，再次使AOB和AnAOB接触侧流生物膜反应器中的污水，其中的条件有利于AOB和AnAOB的生长和繁殖。该发明从工艺形式上，仅具备主流污水脱氮能力，而对于污水所含磷素未涉及任何去除工艺；其次，在运行上，该发明预测到主流中的条件导致AOB和AnAOB在一定时间段之后不能有效去除氨，但是在采用侧流消化液强化其去除效果时易造成进水中主流污水得不到有效处理，进而导致出水超标；再次，整个工艺中未见混合液回流，易导致出水基质过高，难以达到相关排放标准。
CN101805094A公开了一种单级自养脱氮反应器的启动方法，其步骤为：首先在限制性供氧和少量有机碳源的条件下，构建以亚硝化细菌和硝化菌为主导的微生物系统，然后通过限制性供氧，控制氨氮氧化至亚硝酸阶段，以富集亚硝化细菌，抑制硝化菌的生长，建立以亚硝化细菌为主导的微生物系统，在稳定的亚硝酸系统基础上，通过调整曝气方式及控制溶解氧水平，优化亚硝化细菌及厌氧氨氧化菌共存的微环境，促使厌氧氨氧化菌的生长与富集，成功启动单级自养脱氮系统。该发明中涉及的系统启动方法较为繁琐，且存在长期运行可能出现自养脱氮功能微生物退化的情况发生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于MBBR的主流自养脱氮系统及方法，其能够确保污水的核心指标全部达标。
本发明的任务之一在于提供一种基于MBBR的主流自养脱氮系统，其采用了以下技术方案：
一种基于MBBR的主流自养脱氮系统，其包括两组完全相同的第一脱氮系统和第二脱氮系统，其中，第一脱氮系统/第二脱氮系统包括反应池、污泥回流装置、硝化液回流装置、尾水回流装置及搅拌装置，所述的反应池包括依次连通的厌氧池、缺氧池、好氧脱碳池、沉淀池、第一自养脱氮池、第二自养脱氮池、好氧硝化池及出水池；
在所述的厌氧池、缺氧池、好氧脱碳池内均接种有普通污水处理厂活性污泥；
在所述的第一自养脱氮池、第二自养脱氮池、好氧硝化池内均投加有悬浮载体；
在所述的好氧脱碳池及好氧硝化池池底均设置有曝气管，在所述的第一自养脱氮池、第二自养脱氮池池底均设置有微孔曝气管和穿孔曝气管；
所述的厌氧池连接有总进水管路，所述的出水池连接有总出水管路；
所述的沉淀池的底部设置有污泥排放管；
所述的污泥回流装置包括污泥回流泵及用于连接所述沉淀池和所述厌氧池的污泥回流管道，位于沉淀池的一端作为进泥口，位于厌氧池的一端作为出泥口；
所述的硝化液回流装置包括硝化液回流泵及用于连接所述出水池和所述缺氧池的硝化液回流管道，位于出水池的一端作为进水口，位于缺氧池的一端作为出水口；
所述的尾水回流装置包括尾水回流泵及用于连接出水池和另一组反应池的第一自养脱氮池的尾水回流管道，位于出水池的一端作为进水口，位于另一组反应池第一自养脱氮池的一端作为出水口；
所述的搅拌装置用于对活性污泥进行搅拌。
作为本发明的一个优选方案，上述的搅拌装置包括分别位于上述厌氧池、缺氧池、好氧脱碳池内的第一搅拌器、第二搅拌器、第三搅拌器；上述的污泥回流管道上还设置有污泥回流流量计，上述的硝化液回流管道上还设置有硝化液回流流量计。
作为本发明的另一个优选方案，相邻的反应池之间通过隔板分隔，在上述的隔板上均设置有保持相邻反应池连通的过水口，上述的过水口包括位于厌氧池与缺氧池之间隔板上的厌氧池过水口、位于缺氧池与好氧脱碳池之间隔板上的缺氧池过水口、位于好氧脱碳池与沉淀池之间隔板上的好氧脱碳池过水口、位于沉淀池与第一自养脱氮池之间隔板上的沉淀池过水口、位于第一自养脱氮池与第二自养脱氮池之间隔板上的第一自养脱氮池过水口、位于第二自养脱氮池与好氧硝化池之间隔板上的第二自养脱氮池过水口，位于好氧硝化池与出水池之间隔板上的好氧硝化池过水口。
进一步的，在上述的第一自养脱氮池过水口的前方、上述的第二自养脱氮池过水口的前方分别设置有第一拦截筛网、第二拦截筛网；上述的第一拦截筛网、第二拦截筛网其上沿在运行水位以下30cm，下沿高于运行水位的一半，上述的运行水位，其与上述的总出水管路的下沿安装高度相同；在上述的好氧硝化池过水口的前方设置有第三拦截筛网，上述的第三拦截筛网的上沿在运行水位的65％以下，下沿高于运行水位的35％，上述的运行水位，其与上述的总出水管路的下沿安装高度相同。
进一步的，上述的悬浮载体密度为0.97-0.99g/cm3，空隙率＞90％，悬浮载体有效比表面积为620-1200m2/m3。
进一步的，上述的曝气管、穿孔曝气管的开口方向朝下，开口孔径为4-6mm，安装高度位于各自的池底以上30cm，上述的微孔曝气管由微孔曝气盘或微孔曝气头曝气，曝气盘或曝气头开口向上，上述的微孔曝气管的安装高度高出上述的穿孔曝气管10-20cm。
本发明的另一任务在于提供一种基于MBBR的主流自养脱氮系统的运行模式，其包括两种运行模式：
第一、主流污水模式；进水氨氮<150mg/L，第一自养脱氮池控制DO＝1.5-2.0mg/L，第二自养脱氮池控制DO为1.0-1.5mg/L，好氧硝化池控制DO为2-6mg/L，第一自养脱氮池至好氧硝化池TN去除容积负荷为0.1-0.3kgN/m3/d；
第二、高氨氮废水模式；进水氨氮>150mg/L，第一自养脱氮池控制DO为2.0-3.0mg/L，第二自养脱氮池控制DO为1.5-2.0mg/L，好氧硝化池控制DO为4-8mg/L，第一自养脱氮池至好氧硝化池TN去除容积负荷为污水模式的2-4倍。
本发明的再一任务在于提供一种基于MBBR的主流自养脱氮方法，其包括以下步骤：
a、各反应池采用主流污水模式运行，所述的主流污水模式为：进水氨氮<150mg/L，第一自养脱氮池控制DO＝1.5-2.0mg/L，第二自养脱氮池控制DO为1.0-1.5mg/L，好氧硝化池控制DO为2-6mg/L，第一自养脱氮池至好氧硝化池TN去除容积负荷为0.1-0.3kgN/m3/d；待处理主流污水首先经总进水管路同步进入第一脱氮系统和第二脱氮系统的厌氧池内，各组沉淀池回流的活性污泥利用污水中有机物进行厌氧释磷；
b、各组厌氧池出水分别进入各自缺氧池，通过活性污泥中生长的反硝化细菌完成对回流硝化液携带的硝酸盐去除，同时消耗原水部分有机物；
c、各组缺氧池出水分别进入各自好氧脱碳池，通过活性污泥中的异养菌完成原水有机物的去除；
d、各组好氧脱碳池出水分别进入各自沉淀池，完成泥水分离，沉降后的污泥通过污泥回流管回流至各自厌氧池，剩余污泥通过沉淀池污泥排放管道排放，沉淀池出水COD＜50mg/L，SS<100mg/L，与进水相比，沉淀池出水氨氮氧化率小于10％，C/N<0.5；
e、各组沉淀池出水进入各自的第一自养脱氮池，通过悬浮载体上附着生长的亚硝化细菌和厌氧氨氧化细菌分别进行短程硝化和厌氧氨氧化反应，完成总氮的部分去除；
f、各组第一自养脱氮池出水进入各自的第二自养脱氮池，通过悬浮载体上附着生长的亚硝化细菌和厌氧氨氧化细菌分别进行短程硝化和厌氧氨氧化反应，完成总氮的进一步去除；
g、各组第二自养脱氮池出水进入各自的好氧硝化池，通过悬浮载体上附着生长的硝化细菌完成剩余氨氮的去除；
h、好氧硝化池出水进入出水池，降低携带的DO，部分通过硝化液回流管道回流至缺氧池，其余通过总出水管路排出；
i、若单组反应池自第一自养脱氮池、第二自养脱氮池至好氧硝化池的TN去除率<40％，则将此组反应池切换至高氨氮废水模式，所述的高氨氮废水模式为：进水氨氮>150mg/L，第一自养脱氮池控制DO为2.0-3.0mg/L，第二自养脱氮池控制DO为1.5-2.0mg/L，好氧硝化池控制DO为4-8mg/L，第一自养脱氮池至好氧硝化池的TN去除容积负荷为污水模式的2-4倍，该组反应池不单独出水，该组反应池出水池尾水经尾水回流装置全部回流至另一组反应池的第一自养脱氮池，直至该组反应池自第一自养脱氮池、第二自养脱氮池至好氧硝化池的TN去除率>50％后恢复为主流污水模式运行。
进一步的，上述厌氧池、缺氧池、好氧脱碳池内的活性污泥，当水温T≥20℃，活性污泥污泥龄<3d；当水温T<20℃，活性污泥污泥龄在3-7d；第一自养脱氮池、第二自养脱氮池、好氧硝化池内污泥浓度＜300mg/L；第一自养脱氮池和第二自养脱氮池的合计TN去除率>35％。
本发明一种基于MBBR的主流自养脱氮系统的工作原理为：
利用活性污泥系统对于原水碳源利用率高、有机物处理效果好的优点，通过超短泥龄实现生物除磷、反硝化的强化脱氮和有机物的深度去除；利用纯膜MBBR工艺加载自养脱氮工艺，无需碳源即可实现总氮的高负荷处理，另外，针对主流污水氨氮浓度较低，因此长期运行可能出现自养脱氮功能微生物退化的情况，因此在自养脱氮环节TN去除率降至40％以下后系统开始将进水更换为高氨氮废水以富集自养脱氮功能微生物，且此组反应池不单独排水，出水进另一组自养脱氮池进一步增加进水负荷以富集自养脱氮功能微生物，单组改进水后另一组仍可正常运行处理主流污水，不影响或少影响系统运行。
与现有技术相比，本发明带来了以下有益技术效果：
1)节能降耗，基于自养脱氮技术，可节约60％曝气费用和100％的外投碳源，脱氮不受进水C/N限制，适合城市主流污水处理；此外，自养脱氮工艺污泥产量低，可降低项目污泥处置费用；
2)运行稳定性强，基于高氨氮废水和主流污水的交替运行，为厌氧氨氧化菌间歇性提供高氨氮环境，可迅速富集功能微生物，保证厌氧氨氧化菌的持留不退化；
3)出水保证性高，通过尾水回流的设计，在高氨氮运行时有效防止高氨氮废水出水超标，确保出水稳定达到设计要求，缺氧池的加入可利用硝化液回流的基质与进水所含COD进行反硝化，降低出水TN，并可为后续工艺补充一定碱度，强化脱氮效果；好氧脱碳池可进一步降低进水COD对自养脱氮功能微生物的不利影响，为自养脱氮反应池创造良好环境；工艺整体通过各反应池功能组合确保出水稳定达标；
4)生物除磷稳定高效：系统根据水温变化适时调整污泥龄，使聚磷菌始终保持超短泥龄，进而使生物除磷效果稳定且高效；
5)项目占地省：基于MBBR纯膜的自养脱氮工艺无需传统二沉池，相比传统工艺可节省项目占地；
6)运行简单，抗冲击负荷能力强：自养脱氮池基于MBBR工艺，对比活性污泥工艺无需设置污泥回流、相比固定床工艺无需反冲洗，运行较为简单，同时，悬浮载体对功能微生物的强化富集使得系统可承受较长时间水质和水量冲击而不影响出水效果。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明：
图1为本发明一种基于MBBR的主流自养脱氮系统俯视图；
图中，1、厌氧池，2、缺氧池，3、好氧脱碳池，4、沉淀池，5、第一自养脱氮池，6、第二自养脱氮池，7、好氧硝化池，8、出水池，9、第一搅拌器，10、第二搅拌器，11、第三搅拌器，12、第一拦截筛网，13、第二拦截筛网，14、第三拦截筛网，15、悬浮载体，16、总进水管路，17、污泥回流管道，18、硝化液回流管道，19、尾水回流管道，20、总出水管路。
具体实施方式
本发明提出了一种基于MBBR的主流自养脱氮系统及方法，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，以下将结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
首先，对本发明中所涉及的相关技术术语解释如下：
1)自养脱氮：该工艺是亚硝化和厌氧氨氧化(ANAMMOX)的统称，从而达到脱氮的目的；在好氧条件下，亚硝化细菌(AOB)将氨氮部分氧化成亚硝酸，产生的亚硝酸与部分剩余的氨氮在厌氧氨氧化菌(AnAOB)作用下发生厌氧氨氧化(ANAMMOX)反应生成氮气；
2)有效比表面积：单位体积悬浮载体能实现良好传质传氧，且能生长有效微生物的受保护的表面积，m2/m3；
3)空隙率：将悬浮载体自然堆积于1m×1m×1m的容器，在悬浮载体自然堆积平面与箱体上平面平齐后，往箱内注满自来水，计算加入自来水的体积，重复3次，取其算术平均值并乘以100％，％；
4)流化：在曝气或搅拌的作用力下填料在液体中随水流流动与水质污染物充分接触的状态，悬浮载体不产生堆积，能够在池内随水流自由流动；
5)TN去除容积负荷：单位体积反应池每天去除的TN质量，kgN/m3/d；如第一自养脱氮池至好氧硝化池TN去除容积负荷＝(第一自养脱氮池进水TN-好氧硝化池出水TN)÷第一自养脱氮池至好氧硝化池总池容÷反应池每日进水水量；
6)氨氧化率：氨氮的去除量占系统进水氨氮的比值，％；如进水经厌氧池、缺氧池、好氧脱碳池、沉淀池后的氨氮氧化率＝(进水氨氮-沉淀池出水氨氮)÷系统总进水氨氮×100％；
7)C/N：指水中BOD5与凯氏氮(有机氮+氨氮)的比值；
8)TN去除率：总氮的去除量占系统进水总氮的比值，％；如反应池自第一自养脱氮池、第二自养脱氮池至好氧硝化池的TN去除率＝(第一自养脱氮池进水TN-好氧硝化池出水TN)÷系统总进水TN×100％。
如图1所示，本发明一种基于MBBR的主流自养脱氮系统，其包括两组脱氮系统(第一脱氮系统和第二脱氮系统)，其中两组脱氮系统平行排布，二者近似并联运行，与现有技术中一组运行的脱氮系统相比较，本发明可实现不停产运行。
具体的，两组脱氮系统，其结构相同，具体每组脱氮系统包括反应池、污泥回流装置、硝化液回流装置、尾水回流装置及搅拌装置，反应池包括依次连通的厌氧池1、缺氧池2、好氧脱碳池3、沉淀池4、第一自养脱氮池5、第二自养脱氮池6、好氧硝化池7及出水池8；其中，在厌氧池、缺氧池、好氧脱碳池内均接种有普通污水处理厂活性污泥；
在上述的第一自养脱氮池5、第二自养脱氮池6、好氧硝化池7内均投加有悬浮载体15；
上述的搅拌装置，包括第一搅拌器9、第二搅拌器10、第三搅拌器11，当然，与每个搅拌器相配套的驱动装置等不再做详细冗述，本领域技术人员借鉴现有技术即可实现，每个搅拌器的结构也不做详细描述，其具体的位置关系及作用为：第一搅拌器9、第二搅拌器10、第三搅拌器11分别位于厌氧池、缺氧池，好氧脱碳池内，分别用于搅拌活性污泥。
相邻的反应池之间通过设置隔板分隔，具体在隔板上设置过水口保持相邻反应池之间的连通，具体的：位于厌氧池与缺氧池之间隔板上的厌氧池过水口、位于缺氧池与好氧脱碳池之间隔板上的缺氧池过水口、位于好氧脱碳池与沉淀池之间隔板上的好氧脱碳池过水口、位于沉淀池与第一自养脱氮池之间隔板上的沉淀池过水口、位于第一自养脱氮池与第二自养脱氮池之间隔板上的第一自养脱氮池过水口、位于第二自养脱氮池与好氧硝化池之间隔板上的第二自养脱氮池过水口，位于好氧硝化池与出水池之间隔板上的好氧硝化池过水口。
进一步优选在上述的第一自养脱氮池过水口的前方、上述的第二自养脱氮池过水口的前方分别设置有第一拦截筛网12、第二拦截筛网13；上述的第一拦截筛网、第二拦截筛网为平板筛网，且上沿在运行水位以下30cm，下沿高于运行水位的一半，上述的运行水位，其与上述的总出水管路的下沿安装高度相同；在上述的好氧硝化池过水口的前方设置有第三拦截筛网14，上述的第三拦截筛网为滚筒筛网，上述的第三拦截筛网的上沿在运行水位的65％以下，下沿高于运行水位的35％，上述的运行水位，其与上述的总出水管路的下沿安装高度相同。
进一步优选，上述的悬浮载体密度为0.97-0.99g/cm3，空隙率＞90％，悬浮载体有效比表面积为620-1200m2/m3。悬浮载体挂膜前密度略小于水，挂膜后密度与水相当，从而可保证在池中均匀流化，较高的孔隙率可为微生物附着提供巨大的比表面积。
在上述的好氧脱碳池及好氧硝化池池底均设置有曝气管，在所述的第一自养脱氮池、第二自养脱氮池池底均设置有微孔曝气管和穿孔曝气管；微孔曝气管的安装高度高出穿孔曝气管10-20cm。其中，穿孔曝气管提供较强的水力剪切以实现悬浮载体的流化，同时辅助供氧，微孔曝气则主要以产生的细小气泡进行供氧，辅助提供剪切力增强悬浮载体流化。
上述的厌氧池连接有总进水管路16，开始运行时，与每个厌氧池连接的总进水管路同步进水，出水池连接有总出水管路20；沉淀池的底部设置有活性污泥排放管，沉淀后的污泥通过该活性污泥排放管排出。
上述的污泥回流装置包括污泥回流泵、污泥回流流量计及用于连接所述沉淀池和所述厌氧池的污泥回流管道17，位于沉淀池的一端作为进泥口，位于厌氧池的一端作为出泥口，污泥回流泵和污泥回流流量计均设置在污泥回流管道17上；
作为本发明的主要创新点之一，上述的硝化液回流装置包括硝化液回流泵、硝化液回流流量计及用于连接所述出水池和所述缺氧池的硝化液回流管道18，位于出水池的一端作为进水口，位于缺氧池的一端作为出水口，如此设计可使自养脱氮产生的硝氮及好氧硝化池产生的硝氮回流至缺氧池进行反硝化，进而降低出水总氮所述的硝化液回流泵和硝化液回流流量计均设置在所述的硝化液回流管道上；
作为本发明的另一主要创新点，所述的尾水回流装置包括尾水回流泵、尾水回流流量计及用于连接出水池和另一组反应池的第一自养脱氮池的尾水回流管道19，位于出水池的一端作为进水口，位于另一组反应池第一自养脱氮池的一端作为出水口，如此设计可实现两组反应器部分串联运行，保证出水稳定达标；尾水回流泵和尾水回流流量计均设置在所述的尾水回流管道上。
进一步的，上述的第一穿孔曝气管、第二穿孔曝气管的开口方向朝下，开口孔径为4-6mm，安装高度位于各自的池底以上30cm，上述的微孔曝气管由微孔曝气盘或微孔曝气头曝气，曝气盘或曝气头开口向上。
在了解上述基于MBBR的主流自养脱氮系统的基础上，对其运行模式做进一步说明：
其包括两种运行模式：
第一、主流污水模式；进水氨氮<150mg/L，第一自养脱氮池控制DO＝1.5-2.0mg/L，第二自养脱氮池控制DO为1.0-1.5mg/L，好氧硝化池控制DO为2-6mg/L，第一自养脱氮池至好氧硝化池的TN去除容积负荷为0.1-0.3kgN/m3/d；
第二、高氨氮废水模式；进水氨氮>150mg/L，第一自养脱氮池控制DO为2.0-3.0mg/L，第二自养脱氮池控制DO为1.5-2.0mg/L，好氧硝化池控制DO为4-8mg/L，第一自养脱氮池至好氧硝化池的TN去除容积负荷为污水模式的2-4倍。
下面对上述基于MBBR的主流自养脱氮系统的脱氮方法，做详细说明。
依次包括以下步骤：
a、各反应池采用主流污水模式运行，所述的主流污水模式为：进水氨氮<150mg/L，第一自养脱氮池控制DO＝1.5-2.0mg/L，第二自养脱氮池控制DO为1.0-1.5mg/L，好氧硝化池控制DO为2-6mg/L，第一自养脱氮池至好氧硝化池TN去除容积负荷为0.1-0.3kgN/m3/d；待处理主流污水首先经总进水管路同步进入每组的厌氧池内，各组沉淀池回流的活性污泥利用污水中有机物进行厌氧释磷；
b、各组厌氧池出水分别进入各自缺氧池，通过活性污泥中生长的反硝化细菌完成对回流硝化液携带的硝酸盐去除，同时消耗原水部分有机物；
c、各组缺氧池出水分别进入各自好氧脱碳池，通过活性污泥中的异养菌完成原水有机物的去除；
d、各组好氧脱碳池出水分别进入各自沉淀池，完成泥水分离，沉降后的污泥通过污泥回流管回流至各自厌氧池，剩余污泥通过沉淀池污泥排放管道排放，沉淀池出水COD＜50mg/L，SS<100mg/L，与进水相比，沉淀池出水氨氮氧化率小于10％，C/N<0.5；
e、各组沉淀池出水进入各自的第一自养脱氮池，通过悬浮载体上附着生长的亚硝化细菌和厌氧氨氧化细菌分别进行短程硝化和厌氧氨氧化反应，完成总氮的部分去除；
f、各组第一自养脱氮池出水进入各自的第二自养脱氮池，通过悬浮载体上附着生长的亚硝化细菌和厌氧氨氧化细菌分别进行短程硝化和厌氧氨氧化反应，完成总氮的进一步去除；
g、各组第二自养脱氮池出水进入各自的好氧硝化池，通过悬浮载体上附着生长的硝化细菌完成剩余氨氮的去除；
h、好氧硝化池出水进入出水池，降低携带的DO，并通过硝化液回流管道回流至缺氧池；
i、若单组反应池自第一自养脱氮池、第二自养脱氮池至好氧硝化池的TN去除率<40％，则将此组反应池切换至高氨氮废水模式，所述的高氨氮废水模式为：进水氨氮>150mg/L，第一自养脱氮池控制DO为2.0-3.0mg/L，第二自养脱氮池控制DO为1.5-2.0mg/L，好氧硝化池控制DO为4.0-8.0mg/L，第一自养脱氮池至好氧硝化池的TN去除容积负荷为污水模式的2-4倍，该组反应池不单独出水，该组反应池出水池尾水全部回流至另一组反应池的第一自养脱氮池，直至该组反应池自第一自养脱氮池、第二自养脱氮池至好氧硝化池的TN去除率>50％后恢复至主流模式运行。作为本发明的另一主要创新点，上述厌氧池、缺氧池、好氧脱碳池的污泥浓度均为2500-3500mg/L；当水温>20℃，活性污泥污泥龄<3d；当水温T<20℃，活性污泥污泥龄在3-7d；厌氧池ORP<-200mV；根据水温影响微生物增殖速率设置不同污泥龄，可控制活性污泥始终处于超短泥龄，有利于生物除磷。
为了便于了解本申请的主要创新点，下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：
某污水处理厂，设计水量20000m3/d，进水COD、BOD5、NH3、TN、TP设计值分别为500、260、55、70、9mg/L，总停留时间之和为10.3h；厌氧池、缺氧池、好氧脱碳池的污泥浓度均为2500-3000mg/L；水温13-24℃，活性污泥系统污泥龄随水温进行调整，当水温为13-20℃，污泥龄为2.5d，当水温为20-24℃，污泥龄为5.5d；厌氧池ORP<-250mV；缺氧池DO＜0.4mg/L；第一自养脱氮池悬浮载体填充率在40％，膜面负荷在2.0-2.5gN/m2·d，DO为1.5-2.0mg/L；第二自养脱氮池悬浮载体填充率在50％，膜面负荷在0.8-1.2gN/m2·d，DO为1.0-1.5mg/L；好氧硝化池悬浮载体填充率在35％，膜面负荷在1.0-1.2gN/m2·d，DO为2-4mg/L；厌氧池水力停留时间在95min，沉淀池表面负荷在1.9/m2·h；第一自养脱氮池、第二自养脱氮池、好氧硝化池SS＜300mg/L；出水COD、BOD5、NH3、TN、TP平均值分别为11.4、1.3、0.32、4.01、0.11mg/L。
实施例2：
工艺参数设置如下：
某一体化设备，设计水量300m3/d，进水COD、BOD5、NH3、TN、TP设计值分别为410、220、31、39、5.5mg/L，总停留时间之和为8.0h；厌氧池、缺氧池、好氧脱碳池的污泥浓度均为2500-3000mg/L；水温12-27℃，活性污泥系统污泥龄随水温进行调整，当水温为12-20℃，污泥龄为2.0d，当水温为20-27℃，污泥龄为6.0d；厌氧池ORP<-250mV；缺氧池DO＜0.4mg/L；第一自养脱氮池悬浮载体填充率在50％，膜面负荷在1.5-2.0gN/m2·d，DO为1.5-2.0mg/L；第二自养脱氮池悬浮载体填充率在40％，膜面负荷在0.7-1.0gN/m2·d，DO为1.0-1.5mg/L；好氧硝化池悬浮载体填充率在40％，膜面负荷在0.8-1.0gN/m2·d，DO为2-6mg/L；厌氧池水力停留时间在60min；二沉池表面负荷在1.4m3/m2·h；第一自养脱氮池、第二自养脱氮池、好氧硝化池SS＜300mg/L，出水COD、BOD5、NH3、TN、TP平均值分别为14.2、3.2、1.22、3.25、0.11mg/L。
对比例1：
某污水处理项目，设计水量700m3/d，进水COD、BOD5、NH3、TN、TP设计值分别为550、270、52、59、2.2mg/L，其处理工艺为厌氧固定床脱碳池、好氧脱碳池、初沉池、自养脱氮池，二沉池，总停留时间19h，好氧脱碳池采用活性污泥形式，控制污泥浓度2500-3000mg/L，自养脱氮池采用颗粒污泥形式，控制污泥浓度3000-3500mg/L。该项目在工艺选择上，由于未设置两组或多组并联运行的脱氮系统，单组长期运行后出现自养脱氮菌种退化，项目停止主流污水进水，采用高氨氮废水富集菌种，待总氮去除率恢复后重新进主流污水出水，由于未设置尾水回流，高氨氮废水期间处理效果有限，出水超标排放；在脱氮效果上，由于颗粒污泥形式的自养脱氮易导致菌种随出水流失，期间系统二沉池稍微故障即导致系统跑泥，进而影响出水效果，常出现出水TN超标情况；在除磷效果上，由于系统厌氧池采用固定床，系统活性污泥未经过厌氧-缺氧循环，聚磷菌无法过度吸磷，导致出水TP连续超标。最终，该项目再次进行整改。
对比例2：
某一体化设备，设计水量5000m3/d，进水COD、BOD5、NH3、TN、TP、SS设计值分别为440、230、47、61、7、370mg/L，其设备包括反应器，反应器通过MBBR与磁分离沉淀二者结合的方式对污水进行处理，其中，反应器包括依次连通的厌氧池、缺氧池、好氧脱碳池、二沉池、第一自养脱氮池、第二自养脱氮池、好氧硝化池、脱气池、加药混合池、磁种加载池、絮凝反应池及终沉池；还包括磁粉分离装置和磁粉回收装置，磁粉分离装置与终沉池的出泥管连接，磁粉回收装置分别与磁粉分离装置、磁种加载池连接，在好氧硝化池与缺氧池之间连接有硝化液回流管。该设备总停留时间之和为9.7h；由于未考虑到系统长期以低氨氮废水运行会导致自养脱氮微生物菌群退化，因此，系统长期运行后出现了明显的TN去除率下降，且自养脱氮理论系系数上升，说明系统中出现硝酸菌活性，需以高氨氮废水重新富集自养脱氮功能微生物同时抑制硝酸菌活性。
上述未列举的部分，在上述实施例1-2的指引下，均可显而易见的实现。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的精神所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种基于MBBR的主流自养脱氮系统，其特征在于：其包括两组完全相同的第一脱氮系统和第二脱氮系统，其中，第一脱氮系统/第二脱氮系统包括反应池、污泥回流装置、硝化液回流装置、尾水回流装置及搅拌装置，所述的反应池包括依次连通的厌氧池、缺氧池、好氧脱碳池、沉淀池、第一自养脱氮池、第二自养脱氮池、好氧硝化池及出水池；
在所述的厌氧池、缺氧池、好氧脱碳池内均接种有普通污水处理厂活性污泥；
在所述的第一自养脱氮池、第二自养脱氮池、好氧硝化池内均投加有悬浮载体；
在所述的好氧脱碳池及好氧硝化池池底均设置有曝气管，在所述的第一自养脱氮池、第二自养脱氮池池底均设置有微孔曝气管和穿孔曝气管；
所述的厌氧池连接有总进水管路，所述的出水池连接有总出水管路；
所述的沉淀池的底部设置有污泥排放管；
所述的污泥回流装置包括污泥回流泵及用于连接所述沉淀池和所述厌氧池的污泥回流管道，位于沉淀池的一端作为进泥口，位于厌氧池的一端作为出泥口；
所述的硝化液回流装置包括硝化液回流泵及用于连接所述出水池和所述缺氧池的硝化液回流管道，位于出水池的一端作为进水口，位于缺氧池的一端作为出水口；
所述的尾水回流装置包括尾水回流泵及用于连接出水池和另一组反应池的第一自养脱氮池的尾水回流管道，位于出水池的一端作为进水口，位于另一组反应池第一自养脱氮池的一端作为出水口；
所述的搅拌装置用于对活性污泥进行搅拌。
2.根据权利要求1所述的一种基于MBBR的主流自养脱氮系统，其特征在于：所述的搅拌装置包括分别位于所述厌氧池、缺氧池、好氧脱碳池内的第一搅拌器、第二搅拌器、第三搅拌器；所述的污泥回流管道上还设置有污泥回流流量计，所述的硝化液回流管道上还设置有硝化液回流流量计。
3.根据权利要求1所述的一种基于MBBR的主流自养脱氮系统，其特征在于：相邻的反应池之间通过隔板分隔，在所述的隔板上均设置有保持相邻反应池连通的过水口，所述的过水口包括位于厌氧池与缺氧池之间隔板上的厌氧池过水口、位于缺氧池与好氧脱碳池之间隔板上的缺氧池过水口、位于好氧脱碳池与沉淀池之间隔板上的好氧脱碳池过水口、位于沉淀池与第一自养脱氮池之间隔板上的沉淀池过水口、位于第一自养脱氮池与第二自养脱氮池之间隔板上的第一自养脱氮池过水口、位于第二自养脱氮池与好氧硝化池之间隔板上的第二自养脱氮池过水口，位于好氧硝化池与出水池之间隔板上的好氧硝化池过水口。
4.根据权利要求1所述的一种基于MBBR的主流自养脱氮系统，其特征在于：在所述的第一自养脱氮池过水口的前方、所述的第二自养脱氮池过水口的前方分别设置有第一拦截筛网、第二拦截筛网；所述的第一拦截筛网、第二拦截筛网其上沿在运行水位以下30cm，下沿高于运行水位的一半，所述的运行水位，其与所述的总出水管路的下沿安装高度相同；在所述的好氧硝化池过水口的前方设置有第三拦截筛网，所述的第三拦截筛网的上沿在运行水位的65％以下，下沿高于运行水位的35％，所述的运行水位，其与所述的总出水管路的下沿安装高度相同。
5.根据权利要求1所述的一种基于MBBR的主流自养脱氮系统，其特征在于：所述的悬浮载体密度为0.97-0.99g/cm3，空隙率＞90％，悬浮载体有效比表面积为620-1200m2/m3。
6.根据权利要求1所述的一种基于MBBR的主流自养脱氮系统，其特征在于：所述的曝气管、穿孔曝气管的开口方向朝下，开口孔径为4-6mm，安装高度位于各自的池底以上30cm，所述的微孔曝气管由微孔曝气盘或微孔曝气头曝气，曝气盘或曝气头开口向上，所述的微孔曝气管的安装高度高出所述的穿孔曝气管10-20cm。
7.根据权利要求1所述的一种基于MBBR的主流自养脱氮系统的运行模式，其特征在于，其包括两种运行模式：
第一、主流污水模式；进水氨氮<150mg/L，第一自养脱氮池控制DO＝1.5-2.0mg/L，第二自养脱氮池控制DO为1.0-1.5mg/L，好氧硝化池控制DO为2-6mg/L，第一自养脱氮池至好氧硝化池TN去除容积负荷为0.1-0.3kgN/m3/d；
第二、高氨氮废水模式；进水氨氮>150mg/L，第一自养脱氮池控制DO为2.0-3.0mg/L，第二自养脱氮池控制DO为1.5-2.0mg/L，好氧硝化池控制DO为4-8mg/L，第一自养脱氮池至好氧硝化池TN去除容积负荷为污水模式的2-4倍。
8.一种基于MBBR的主流自养脱氮方法，其特征在于：其采用权利要求1-6任一项所述的一种基于MBBR的主流自养脱氮系统，所述的方法依次包括以下步骤：
a、各反应池均采用主流污水模式运行，所述的主流污水模式为：进水氨氮<150mg/L，第一自养脱氮池控制DO＝1.5-2.0mg/L，第二自养脱氮池控制DO为1.0-1.5mg/L，好氧硝化池控制DO为2-6mg/L，第一自养脱氮池至好氧硝化池TN去除容积负荷为0.1-0.3kgN/m3/d；待处理主流污水首先经总进水管路同步进入第一脱氮系统和第二脱氮系统的厌氧池内，各组沉淀池回流的活性污泥利用污水中有机物进行厌氧释磷；厌氧池ORP<-400mV；厌氧池水力停留时间在45-90min；
b、各组厌氧池出水分别进入各自缺氧池，通过活性污泥中生长的反硝化细菌完成对回流硝化液携带的硝酸盐去除，同时消耗原水部分有机物；缺氧池ORP＜-50mv，DO＜0.4mg/L；
c、各组缺氧池出水分别进入各自好氧脱碳池，通过活性污泥中的异养菌完成原水有机物的去除；好氧脱碳池DO>1mg/L；
d、各组好氧脱碳池出水分别进入各自沉淀池，完成泥水分离，沉降后的污泥通过污泥回流管回流至各自厌氧池，剩余污泥通过沉淀池污泥排放管道排放，沉淀池出水BOD＜50mg/L，SS<50mg/L，与进水相比沉淀池出水氨氮氧化率小于10％，C/N<0.5；
e、各组沉淀池出水进入各自的第一自养脱氮池，通过悬浮载体上附着生长的亚硝化细菌和厌氧氨氧化细菌分别进行短程硝化和厌氧氨氧化反应，完成总氮的部分去除，且不投加有机碳源；
f、各组第一自养脱氮池出水进入各自的第二自养脱氮池，通过悬浮载体上附着生长的亚硝化细菌和厌氧氨氧化细菌分别进行短程硝化和厌氧氨氧化反应，完成总氮的进一步去除，且不投加有机碳源；
g、各组第二自养脱氮池出水进入各自的好氧硝化池，通过悬浮载体上附着生长的硝化细菌完成剩余氨氮的去除；好氧硝化池DO>2mg/L；
h、好氧硝化池出水进入出水池，降低携带的DO，部分通过硝化液回流管道回流至缺氧池，其余通过总出水管路排出；
i、若单组反应池自第一自养脱氮池、第二自养脱氮池至好氧硝化池的TN去除率<40％，则将此组反应池切换至高氨氮废水模式，所述的高氨氮废水模式为：进水氨氮>150mg/L，第一自养脱氮池控制DO为2.0-3.0mg/L，第二自养脱氮池控制DO为1.5-2.0mg/L，好氧硝化池控制DO为4.0-8.0mg/L，第一自养脱氮池至好氧硝化池的TN去除容积负荷为污水模式的2-4倍，该组反应池不单独出水，该组反应池出水池尾水经尾水回流装置全部回流至另一组反应池的第一自养脱氮池，直至该组反应池自第一自养脱氮池、第二自养脱氮池至好氧硝化池的TN去除率>50％后恢复为主流污水模式运行。
9.根据权利要求8所述的一种基于MBBR的主流自养脱氮方法，其特征在于：所述厌氧池、缺氧池、好氧脱碳池内的活性污泥，当水温T≥20℃，活性污泥污泥龄<3d；当水温T<20℃，活性污泥污泥龄在3-7d；第一自养脱氮池、第二自养脱氮池、好氧硝化池内污泥浓度＜300mg/L；第一自养脱氮池和第二自养脱氮池的合计TN去除率>35％。
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