CN110803767B - 一种连续交替式d-a2mbbr污水处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的连续交替式D‑A2MBBR污水处理系统设置有兼氧室、MBBR接触氧化室、高效沉淀室和设备中控室；系统还包括两组除磷脱氮组件；除磷脱氮组件包括：厌氧释磷舱、导流室、预脱氮舱、污泥回流气提装置和硝化液回流气提装置；厌氧释磷舱、导流室、预脱氮舱为圆柱形结构，导流室套设在厌氧释磷舱外部，预脱氮舱套设在导流室外部；厌氧释磷舱上部设有进水管路，厌氧释磷舱底部设置有管式扰动装置，厌氧释磷舱与导流室通过底部设置的过水孔连通；预脱氮舱与兼氧室连通，预脱氮舱底部还设置有穿孔曝气管以及与MBBR接触氧化室连通的管道；系统还包括电磁式鼓风机和PLC控制装置。该系统具有适应性强、稳定性高、低耗高效、操控便捷、成本低廉的特点。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种连续交替式D-A2MBBR 污水处理系统。
背景技术
随着水环境污染的日益加剧，水环境污染问题已成为国内外环保领域争相聚焦的热点。小城镇污水的分部具有分散性、广泛性和水质水量的不确定性等特征，其具有的众多不确定性导致难以对其实现有效的、统一的、规模化的处理。
目前，针对小城镇污水污染问题通常采用的污水处理技术为活性污泥法，如SBR工艺、CASS工艺、卡鲁塞尔氧化沟工艺以及A2O工艺等。其中A2/O工艺和CASS工艺又是具有较高脱氮脱磷功效的首选工艺。然而，CASS工艺技术因其较繁琐的四阶段(进水、反应、静置、滗水等阶段)工艺特征和间断性进水、出水等问题而使得该工艺的发展受到限制。尽管A2/O工艺具备一定的脱氮除磷作用，但现有A2/O亦存在脱氮除磷效率难以进一步稳步保持和提升的问题，究其原因主要表现为以下两方面：其一：同一空间内存在脱氮过程与除磷过程，分区不明显导致硝化菌与释磷菌对碳源的竞争问题；其二：存在厌氧释磷和好氧吸磷能力较弱的问题。具体分析如下：A2/O工艺中缺氧段的反硝化作用是脱氮的主要途径之一，其关键在于缺氧段中是否有充足的碳源作为反硝化菌的营养源补给。同时，厌氧段内的聚磷菌亦需摄取外环境中易降解有碳源作释磷反应的动力来源，方可在好氧环境中过量吸磷来实现除磷之目的。一旦进水中的碳源匮乏，即进水C/N比较低时，A2/O工艺脱氮除磷碳源竞争问题表现尤为明显。从降解机理来看，聚磷菌在厌氧段的释磷作用几乎消耗了进水中的绝大部分可降解有机物，故仅剩的少量慢速或难降解的有机物难以满足缺氧段反硝化脱氮对易降解有机碳源的需求，进而导致脱氮效果较差。相关研究发现，从同一厌氧(缺氧)段来看，反硝化菌要优先于聚磷菌利用外环境中的有机碳源进行脱氮作用，从而导致聚磷菌释磷效果降低，其结果必然导致其在好氧段的吸磷效果不显著，最终导致出水的不稳定。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷，本发明提供一种连续交替式D-A2MBBR污水处理系统。
本发明提供的连续交替式D-A2MBBR污水处理系统设置有兼氧室、 MBBR接触氧化室、高效沉淀室和设备中控室四个区域；
所述系统还包括两组除磷脱氮组件；所述除磷脱氮组件包括：厌氧释磷舱、导流室、预脱氮舱、污泥回流气提装置和硝化液回流气提装置；所述厌氧释磷舱、导流室、预脱氮舱为圆柱形结构，导流室套设在厌氧释磷舱外部，预脱氮舱套设在导流室外部；厌氧释磷舱上部设有进水管路，厌氧释磷舱底部设置有管式扰动装置，厌氧释磷舱与导流室通过底部设置的过水孔连通；预脱氮舱与兼氧室连通，预脱氮舱底部还设置有穿孔曝气管以及与MBBR接触氧化室连通的管道；污泥回流气提装置设置在高效沉淀室与厌氧释磷舱之间，硝化液回流气提装置设置在MBBR接触氧化室与预脱氮舱之间；
所述系统还包括电磁式鼓风机；污泥回流气提装置、硝化液回流气提装置与电磁式鼓风机的出气管路系统连接；污泥回流气提装置、硝化液回流气提装置的进气端还设置有电磁阀；
兼氧室底部设置有网盒过水孔并与MBBR接触氧化室连通；MBBR接触氧化室内部填充有MBBR悬浮性填料，MBBR接触氧化室底部还设置有橡胶膜片微孔曝气器以及与放空管连通的放空阀；沉淀室与MBBR接触氧化室上端通过设置有筛网的穿孔布水管连通；
高效沉淀室中设置有进水管、进水穿孔布水管、进水挡板、布水消能板、出水挡渣板、阻泥器、出水布水堰、出水管、放空管、浮渣撇渣装置、排渣电磁阀、集泥斗、排泥电磁阀、污泥回流气提管和硝化液回流气提管；
所述系统还包括PLC控制装置；所述PLC控制装置与系统中的各个电磁阀，以及其它装置、设备建立通信连接，并实现对整个系统的逻辑控制。
如上所述的系统，优选地，高效沉淀室中设置的阻泥板的数量为多个；高效沉淀室的底部设置有多个放空阀；所述污泥回流气提装置、硝化液回流气提装置采用的是多点气提方式。
如上所述的系统，进一步地，所述系统还包括管道增压泵、全自动过滤罐和紫外消毒设备；高效沉淀室上部澄清区出水渠中设置的出水管通过管道与管道增压泵连接，且连接管路中间设有电磁阀，其管道增压泵出口与全自动过滤罐连接，全自动过滤罐出口与紫外消毒设备连接。
本发明提供的技术方案，具有以下优点：
1、设计了两套通过气提管路相连接的筒体结构，使得该系统前段的厌氧释磷作用和反硝化脱氮作用均得以良好发挥。
2、系统采用连续交替运行的方式以及前段独立设置的兼氧室在很大程度上解决了由气提回流硝化液中带入兼氧室中的高溶解氧含量而影响反硝化脱氮的效果问题。
3、在工艺流程方面，于A2/O工艺前集成了双筒结构的厌氧释磷舱，该过程中污水中的大多数难溶性有机物和大分子有机物可在厌氧条件下降解为可溶性有机物和小分子有机物，可为厌氧释磷过程提供源源不断的易降解有机碳源。还集成了环状结构的预脱氮舱，并通过气提管路优先将碳源供给反硝化菌群，使得反硝化菌群在相对独立的空间内进行更加彻底的反硝化脱氮作用。
4、系统具有运行稳定且具有高效的脱氮除磷效果、出水水质稳定、极小的能耗、极小的剩余污泥产率、较高的自动化程度等特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的污水处理系统实施例的平面分布示意图；
图2为本发明提供的污水处理系统实施例中曝气系统的平面布置示意图；
图3为本发明提供的污水处理系统实施例中高效沉淀室的立面示意图。
以上各图中：101、A预脱氮舱；102、A导流室；103、A厌氧释磷舱；104、A硝化液回流气提管；105、A硝化液回流气提装置；106、A 污泥回流气提装置；201、B预脱氮舱；202、B导流室；203、B厌氧释磷舱；204、B硝化液回流气提管；205、B硝化液回流气提装置；206、B 污泥回流气提装置；301、主曝气管；302、好氧曝气管；303、进水挡板；304、出水挡渣板；305、出水渠；306、1#污泥回流气提管；307、2#污泥回流气提管；308、3#污泥回流气提管；309、4#污泥回流气提管；401、中间隔板；402、气提连通管；501、预脱氮曝气盘；502、兼氧曝气管； 503、好氧曝气管；504、橡胶膜片曝气器；505、进水穿孔布水管；506、出水布水堰；601、1#出水孔；602、2#出水孔；603、3#出水孔；604、 4#出水孔；605、5#出水孔；606、6#出水孔；701、进水导流板；702、布水消能板；703、阻泥器；704、撇渣口；705、出水口；706、浮渣撇渣装置；707、1#集泥斗；708、2#集泥斗；801、高效沉淀室放空阀1#； 802、高效沉淀室放空阀2#；803、接触氧化室放空阀。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明提供的污水处理系统实施例的平面分布示意图,图2为本发明提供的污水处理系统实施例中曝气系统的平面布置示意图,图3 为本发明提供的污水处理系统实施例中高效沉淀室的立面示意图。参考图1-图3所示，本发明提供的连续交替式D-A2MBBR污水处理系统设置有兼氧室、MBBR接触氧化室、高效沉淀室和设备中控室四个区域。系统还包括两组除磷脱氮组件A组除磷脱氮组件包括：A厌氧释磷舱103、A导流室102、A预脱氮舱101、A污泥回流气提装置106和A硝化液回流气提装置105，A预脱氮舱101与A硝化液回流气提装置105通过A硝化液回流气提管104连通；B组除磷脱氮组件包括：B厌氧释磷舱203、B导流室202、B预脱氮舱201、B污泥回流气提装置206和B硝化液回流气提装置205，B预脱氮舱201与B硝化液回流气提装置205通过B硝化液回流气提管204连通。A预脱氮舱101与B预脱氮舱201之间通过气提连通管402连通。
厌氧释磷舱、导流室、预脱氮舱为圆柱形结构，导流室套设在厌氧释磷舱外部，预脱氮舱套设在导流室外部；厌氧释磷舱上部设有进水管路，厌氧释磷舱底部设置有管式扰动装置，厌氧释磷舱与导流室通过底部设置的过水孔连通；预脱氮舱与兼氧室连通，预脱氮舱底部还设置有穿孔曝气管以及与MBBR接触氧化室连通的管道；污泥回流气提装置设置在高效沉淀室与厌氧释磷舱之间，硝化液回流气提装置设置在MBBR接触氧化室与预脱氮舱之间。
系统还包括电磁式鼓风机；污泥回流气提装置、硝化液回流气提装置与电磁式鼓风机的出气管路系统连接；污泥回流气提装置、硝化液回流气提装置的进气端还设置有电磁阀。污泥回流气提装置、硝化液回流气提装置均采用能耗较低、性能较稳定的气提技术，主要通过电磁式鼓风机将压缩空气通过与污泥回流管和硝化液回流管连通的压缩空气管路送入，由于空气密度小于水的密度，通过在回流管路内形成连续的水泡，最终实现系统内部的污泥回流和硝化液回流。
兼氧室底部设置有网盒过水孔并与MBBR接触氧化室连通；MBBR接触氧化室内部填充有MBBR悬浮性填料，MBBR接触氧化室底部还设置有橡胶膜片微孔曝气器以及与放空管连通的放空阀；高效沉淀室与MBBR接触氧化室上端通过设置有筛网的穿孔布水管连通。MBBR接触氧化室内填充的MBBR悬浮性填料载体具有比表面积大、生物附着性好、亲水性优的特点，当进水污染物负荷存在波动时，系统内的微生物菌群对污染物的降解具有较强的适应性，可在多种环境条件下形成相对稳定的固着型微生物菌落，抗污染物负荷波动的能力得以显著发挥。
高效沉淀池室中设置有进水管(图3中示出了进水口705)、进水穿孔布水管505、进水挡板303、布水消能板702、出水挡渣板304、阻泥器703、出水布水堰506、出水管、放空管、浮渣撇渣装置706、排渣电磁阀、集泥斗(图3中示出了1#集泥斗707和2#集泥斗708)、排泥电磁阀、污泥回流气提管(图1中示出了1#污泥回流气提管306、2#污泥回流气提管307、3#污泥回流气提管308、4#污泥回流气提管309)和硝化液回流气提管104。
系统还包括PLC控制装置；所述PLC控制装置与系统中的各个电磁阀，以及其它装置、设备建立通信连接，并实现对整个系统的逻辑控制。优选地，高效沉淀室中设置的阻泥板的数量为多个；高效沉淀室的底部设置有多个放空阀；污泥回流气提装置、硝化液回流气提装置采用的是多点气提方式。进一步地，所述系统还包括管道增压泵、全自动过滤罐和紫外消毒设备；高效沉淀室上部澄清区出水渠中设置的出水管通过管道与管道增压泵连接，且连接管路中间设有电磁阀，其管道增压泵出口与全自动过滤罐连接，全自动过滤罐出口与紫外消毒设备连接。
继续参考图1-图3所示，本发明提供的污水处理系统实施例的工作过程为：
首先，污水通过提升设备随污泥回流液一同进入到系统内的A(B) 厌氧释磷舱，污水与高效沉淀室中经气提装置回流的活性污泥微生物进行反应，该过程主要进行的是厌氧释磷过程，其主要机理为：当污水进入到厌氧环境中后，气提系统连接的污泥回流装置将沉淀区的活性污泥微生物源源不断的输送至厌氧释磷舱中，促使兼性厌氧菌将污水中可降解有机物转化为挥发性脂肪酸(VFA)等小分子发酵产物，聚磷菌也将释放菌体内存储的多聚磷酸盐，同时释放能量，其中部分能量供专性好氧聚磷菌在厌氧抑制环境下生存，另一部分能量则专供聚磷菌主动吸收可直接利用碳源如VFA等，并以PHB的形式在菌体内贮存起来，经此过程后在沉淀阶段会将污水中的含磷物质以排放剩余污泥的形式进行去除。
之后，出水连续交替进入到A(B)预脱氮舱和兼氧室，并在该过程中进行同步反硝化作用，其主要机理是：在厌氧/缺氧/好氧连续交替运行所形成的环境中，反硝化细菌通过将外部环境中的NO3-N转化为NO2-N，再逐级将NO2-N最终转化为N2的过程，在此过程中反硝化菌将会消耗掉部分污水中可直接利用的有机碳源作为提供反硝化细菌在反硝化过程中的能量来源。这样，部分有机质在厌氧释磷舱内得到去除，此后，在下一个交替运行周期内有限的污水在A(B)厌氧释磷舱内停留一定时间后，污水随经混合后的高效沉淀室回流污泥一同进入到A(B)预脱氮舱；在预脱氮舱内，反硝化细菌利用污水中的有机质作为可利用碳源，并通过与气提装置连接的回流硝化液进行充分反应，从而达到脱氮的目的，同时去除部分的有机质，主要机理是：在间歇侧A(B)侧内反硝化细菌利用从好氧段中回流的硝化液中携带的大量硝酸盐氮，以及污水中剩余的部分可降解有机物(主要是溶解性可快速降解有机物)进行反硝化反应，因为此过程中A(B)侧均会出现一个周期内该侧不进污水的情况，在有限碳源补给的前提下，厌氧段内的释磷菌和缺氧段内的反硝化菌将对各自外环境中的有机碳源进行摄取，并在交替运行周期内使厌氧/缺氧环境中的异氧微生物经历有规律的“饥饿”和“饱腹”过程。当进入到下一周期的交替运行周期时，随着连续性污水的补给，释磷菌、反硝化菌将对外环境中的有机碳源进行超量摄入，以保证其在间歇周期内维持自身代谢所需的基本能量，从而实现去除有机碳和脱氮的过程。紧接着混合污水流经至兼氧室，在该室内可以进行硝化反应过程，实现充分的反硝化目的。
此后，污水进入到接触氧化室内，在此过程中由于好氧段内填充了高密度的悬浮性MBBR填料，该段内的原有游离态的活性污泥物生物菌落大部分附着在MBBR悬浮填料的内外表面，随着污水的连续交替进入，其固着态微生物开始大量出现，使得好氧环境内单一的游离态生物群落有机物演变为抗冲击负荷较强的固着态生物膜微生物，极大地丰富了系统中的微生物相，随着曝气作用的连续进行附着有固着态的生物膜微生物的MBBR悬浮填料载体又以空间游离状态存在于好氧环境中，为该环境中的各类细菌对污染物基质进行充分降解和去除提供了必要的环境条件和空间条件，共同确保外环境中大部分污染物基质被有效处理和降解，剩余的有机碳氧化物将被氧化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，从而实现氮氧化物的有效去除，聚磷菌则在好氧环境中超量地吸收磷酸盐。此后，污水和活性污泥微生物的混合溶液进入到高效沉淀中实现有效的泥水分离的目的，通过PLC控制装置控制设置在剩余污泥排放管上的排泥电磁阀，以剩余污泥的形式实现系统内磷酸盐的有效去除，部分活性污泥则在气提装置的作用下实现污泥向A(B)厌氧释磷舱的连续交替回流，其澄清水在出水挡渣板和阻泥板的作用下进入到出水渠中，最终通过连接有管道增压泵的出水管路将澄清水进一步输送至全自动过滤罐中进行深度处理，其出水流经至紫外消毒设备，经消毒后的尾水最终回用于绿化或直接排放至外环境中，由此实现了污水的最终净化处理。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果如下：
(1)系统结构特点在于设计了两套通过气提管路相连接的筒体结构，并将其划分为A(B)厌氧释磷舱、A(B)导流室、A(B)预脱氮舱和兼氧室，通过独立设置的A(B)两套气提污泥回流系统和A(B)两套气提硝化液回流系统，使得该系统前段的厌氧释磷作用和反硝化脱氮作用均得以良好发挥。
(2)系统采用连续交替运行的方式以及前段独立设置的兼氧室在很大程度上解决了由气提回流硝化液中带入兼氧室中的高溶解氧含量而影响反硝化脱氮的效果问题。
(3)从系统工艺流程特点来看，本发明提供的技术方案于A2/O工艺前集成了双筒结构的厌氧释磷舱。该过程中污水中的大多数难溶性有机物和大分子有机物可在厌氧条件下降解为可溶性有机物和小分子有机物，可为厌氧释磷过程提供源源不断的易降解有机碳源。还集成了环状结构的预脱氮舱，并通过气提管路优先将碳源供给反硝化菌群，使得反硝化菌群在相对独立的空间内进行更加彻底的反硝化脱氮作用。
下面给出的是本发明提供的连续交替式D-A2MBBR污水处理系统实施例的应用试验数据。
表1出水中各指标成分含量的测定数据表
通过六个多月的试验监测，由表1中的数据可知，本发明提供的技术方案适于应用于原水水质负荷波动较大生活污水处理，其出水水质比较稳定，出水水质符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB18918-20002中一级A标准)。由上表数据分析可知，本发明针对分散式生活污水处理具有较高的技术稳定性。
综上所述，本发明实施例提供的技术方案，通过将系统中的各组件进行合理的组合应用，充分发挥不同处理段的处理功效，从整个污水处理流程来看该系统对污水中的污染物基质实现了逐级降解处理。另，通过PLC控制装置对各局部设备实现有效的逻辑控制，各局部设备联动运行的准确性和稳定性均得到有效保障，从而使得整套系统的功能性、稳定性、高效性、节能性和操控性等方面均得到显著提升。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (4)
1.一种连续交替式D-A2MBBR污水处理系统，其特征在于，所述系统设置有兼氧室、MBBR接触氧化室、高效沉淀室和设备中控室四个区域；
所述系统还包括A、B两组除磷脱氮组件；所述除磷脱氮组件包括：厌氧释磷舱、导流室、预脱氮舱、污泥回流气提装置和硝化液回流气提装置；所述厌氧释磷舱、导流室、预脱氮舱为圆柱形结构，导流室套设在厌氧释磷舱外部，预脱氮舱套设在导流室外部；厌氧释磷舱上部设有进水管路，厌氧释磷舱底部设置有管式扰动装置，厌氧释磷舱与导流室通过底部设置的过水孔连通，A组预脱氮舱位于兼氧室内，B组预脱氮舱位于MBBR接触氧化室内，A组预脱氮舱通过气提连通管与B组预脱氮舱相连；A组预脱氮舱与兼氧室连通，A组预脱氮舱底部还设置有穿孔曝气管，A组预脱氮舱通过兼氧室与MBBR接触氧化室连通；污泥回流气提装置设置在高效沉淀室与B组厌氧释磷舱之间，B组硝化液回流气提装置设置在MBBR接触氧化室与B组预脱氮舱之间；
所述系统还包括电磁式鼓风机；污泥回流气提装置、硝化液回流气提装置与电磁式鼓风机的出气管路系统连接；污泥回流气提装置、硝化液回流气提装置的进气端还设置有电磁阀；
兼氧室底部设置有网盒过水孔并与MBBR接触氧化室连通；MBBR接触氧化室内部填充有MBBR悬浮性填料，MBBR接触氧化室底部还设置有橡胶膜片微孔曝气器以及与放空管连通的放空阀；高效沉淀室与MBBR接触氧化室上端通过设置有筛网的穿孔布水管连通；
高效沉淀室中设置有进水管、进水穿孔布水管、进水挡板、布水消能板、出水挡渣板、阻泥器、出水布水堰、出水管、放空管、浮渣撇渣装置、排渣电磁阀、集泥斗、排泥电磁阀、污泥回流气提管和硝化液回流气提管；
所述系统还包括PLC控制装置；所述PLC控制装置与系统中的各个电磁阀，以及其它装置、设备建立通信连接，并实现对整个系统的逻辑控制；
所述系统还包括管道增压泵、全自动过滤罐和紫外消毒设备；高效沉淀室上部澄清区出水渠中设置的出水管通过管道与管道增压泵连接，且连接管路中间设有电磁阀，其管道增压泵出口与全自动过滤罐连接，全自动过滤罐出口与紫外消毒设备连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，高效沉淀室中设置的阻泥板的数量为多个。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，高效沉淀室的底部设置有多个放空阀。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述污泥回流气提装置、硝化液回流气提装置采用的是多点气提方式。
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