CN110980947B - 一种基于多级厌氧-mabr的反硝化除磷污水处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种基于多级厌氧‑MABR的反硝化除磷污水处理装置，包括进水管、厌氧区，厌氧区与上述进水管连通，且厌氧区的底部均安装有潜流搅拌器，MABR区底部也均设置有潜流搅拌器，且MABR区中均安装有曝气膜组件，鼓风机通过空气管路与上述曝气膜组件连接，二沉池设置于上述MABR区的一侧，且二沉池的内部设置有MABR出水管。本发明中活性污泥经历交替的厌氧‑缺氧过程，有利于DPB的富集培养，且运行控制简易，且通过分段进水方式，进水中的碳源主要用于厌氧释磷，提高了碳源的利用率，也使得各段MABR产生的硝酸盐被充分稀释，降低了其对微生物的抑制作用。

Description

一种基于多级厌氧-MABR的反硝化除磷污水处理装置

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种基于多级厌氧-MABR的反硝化除磷污水处理装置。

背景技术

膜曝气生物反应器（membrane-aerated biofilm reactor，MABR）是膜技术与生物膜技术相结合的产物，该技术通过透气性膜供氧，在保持气体分压低于泡点的情况下，膜管腔内的氧透过膜壁上的微孔进入管腔外侧，实现无泡曝气。无泡曝气传质效率高，氧利用率可接近100%，是传统曝气的5～7倍。

MABR的膜材料可以作为载体，膜表面可形成微生物膜，来自膜管腔内侧的氧从生物膜的内部向外部扩散，来自污水中的底物则从生物膜的表面向内部扩散。由于氧和底物的异向传质导致膜组件上微生物膜产生明显的分层结构，由内到外分别为好氧层、兼氧层和厌氧层。MABR中的微生物膜功能性分层，可以使微生物膜独立完成污水中有机污染物的氧化和同步硝化反应。

传统生物除磷过程中，聚磷菌利用胞内贮存的PHA提供碳源和能量，以O₂作为电子受体，实现磷的超量吸收。反硝化除磷则除了O₂，还可以利用NO₃ ^--N作为电子受体，在反硝化脱氮的同时去除总磷。兼有反硝化及除磷功能的兼性厌氧微生物称为反硝化聚磷菌（DPB）。相对于传统脱氮除磷工艺，反硝化除磷工艺的最大优势为：实现了“一碳两用”，可降低碳源消耗，避免了反硝化过程和生物除磷过程之间对碳源的竞争，适合处理低碳比污水。

专利申请号201410099549.0的中国专利公布了一种反硝化除磷-膜曝气生物膜耦合反应器处理生活污水的装置与方法。该专利将已经驯化好的以DPB为优势菌种的颗粒污泥和膜表面以硝化菌为优势菌种的膜曝气组件进行耦合，实现了高效脱氮除磷。

①上述专利采用已经驯化好的DPB，不具备DPB的驯化富集功能。

②上述专利需要每隔3-5小时切换一次反应器I（含曝气膜组件和颗粒污泥）和反应器II（含活性污泥）之间的运行方向，增加了运行的复杂程度。

③该装置在运行过程中，污水中部分碳源（即有机污染物）可能在反应器I中被膜组件表面生物膜通过传统反硝化过程消耗，降低了碳源利用率。

④氨氮全部在反应器I中被氧化为硝酸盐，过高浓度的硝酸盐易对微生物产生抑制作用。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于多级厌氧-MABR的反硝化除磷污水处理装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于多级厌氧-MABR的反硝化除磷污水处理装置，包括进水管、厌氧区，厌氧区与上述进水管连通，且厌氧区的底部均安装有潜流搅拌器，MABR区底部也均设置有潜流搅拌器，且MABR区中均安装有曝气膜组件，鼓风机通过空气管路与上述曝气膜组件连接，二沉池，设置于上述MABR区的一侧，且二沉池通过MABR出水管与MABR连通，二沉池的一侧设置有出水管，且二沉池的底部设置有污泥回流管，污泥回流管的一端连通至装置进水端，该污泥回流管的一端连通设置有剩余污泥管。

优选的，还包括用于投加除磷药剂的加药管路，且该加药管路与反应器连通。

优选的，还包括厌氧-MABR区级数，理论上污水处理效果随着厌氧-MABR区级数的增加而提高，实际应用中考虑经济和技术可行性，厌氧-MABR区级数不多于5个。

优选的，每一级厌氧-MABR区均相应设置有进水点。

优选的，所述二沉池分别与MABR出水管、出水管、污泥回流管和剩余污泥管相连接。

优选的，所述曝气膜组件采用空气源。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1．创造出交替厌氧-缺氧环境，使活性污泥在交替厌氧-缺氧环境中流动，有利于DPB的富集培养，且运行控制简易；

2．缺氧段置入曝气膜组件，通过其无泡曝气的技术特点，在氧化氨氮的同时，使缺氧段保持较低的溶解氧浓度；

3．采用分段进水方式，且进水点设置在厌氧段进水口处，进水中的碳源主要用于厌氧释磷，提高了碳源的利用率，也使得各段MABR产生的硝酸盐被充分稀释，降低了其对微生物的抑制作用。

综上，本发明将厌氧段和MABR段交替设置，使活性污泥交替在缺氧和好氧环境中循环，使装置具有驯化富集DPB功能，有利于反硝化除磷过程的启动，并降低了操作难度。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于多级厌氧-MABR的反硝化除磷污水处理装置的示意图。

图中：1进水管、2-1，2-2，2-3厌氧区、3-1，3-2，3-3MABR区、4二沉池、5潜流搅拌器、6曝气膜组件、7鼓风机、8空气管路、9MABR出水管、10出水管、11污泥回流管、12剩余污泥管。

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。

参照图1，本发明的实施例提出了一种基于多级厌氧-MABR的反硝化除磷污水处理装置，依次包括进水管1，厌氧区2-1、2-2、2-3，MABR区3-1、3-2、3-3，二沉池4，出水管10，污泥回流管11和剩余污泥管12，厌氧区2-1、2-2、2-3和MABR区3-1、3-2、3-3底部均安装有潜流搅拌器5，用于使活性污泥与污水充分混合并处于悬浮状态。MABR区3-1、3-2、3-3中安装有曝气膜组件6，曝气膜组件6采用空气源，通过空气管路8与鼓风机7连接。

本实施例中，进水管1可分别向三个厌氧区2-1、2-2、2-3同时进水。二沉池4分别与MABR出水管9，出水管10、污泥回流管11和剩余污泥管12相连接。二沉池4主要用于泥水分离，自MABR出水管9的泥水混合液在二沉池4中进行沉淀，上清液自出水管10中排放，沉淀的污泥部分自污泥回流管11回流至反应器，其余经剩余污泥排放管12排出。

进一步地，可设置用于投加除磷药剂的加药管路，向反应器内投加除磷药剂，以辅助提高污水中总磷的去除率。

优选的，可增加厌氧-MABR区级数，并相应增加进水点，理论上污水处理效果随厌氧-MABR区级数的增加而提高，实际应用中考虑技术和经济可行性，厌氧-MABR区级数一般不超过5个。

本发明的具体实施方式中，某社区生活污水COD浓度为120～150mg/L，氨氮浓度为30～35mg/L，总氮浓度为40～45mg/L，总磷浓度为2～4mg/L，C/N小于4.0，属于低碳氮比污水。该生活污水经过预处理后，其中的40％经进水管1与来自污泥回流管11的回流污泥（污泥回流比为100％）混合后，进入厌氧区2-1。活性污泥中的DPB进行厌氧释磷，并将污水中的碳源合成PHA贮存于胞内。随后污水进入MABR区3-1，曝气膜组件4的膜表面附着有微生物膜，污水中的少量残留碳源和氨氮扩散进入微生物膜内部好氧层，被分解转化为二氧化碳和硝酸盐；硝酸盐反向扩散至微生物膜外部，然后进入污水中。活性污泥中的DPB利用胞内贮存的PHA提供碳源和能量，以硝酸盐作为电子受体，超量吸收污水中的磷酸盐，硝酸盐被还原成N₂逸出。处理后的污水随后进入下一个厌氧区2-2，与新进污水混合后，重复上述过程。厌氧区2-2进水占总污水量的40%，厌氧区2-3进水占总污水量的20%。厌氧区2-1、2-2的水力停留时间各为2h，2-3水力停留时间为0.5h；MABR区3-1、3-2的水力停留时间各为3h，3-3的水力停留时间为1h。

控制曝气膜组件4的膜内压力在0.05MPa左右，该压力下，即可满足微生物膜内部好氧层对氧的需求，又可使污水中的溶解氧维持在0.2mg/L以下。污泥浓度维持在3500～6000mg/L，污泥龄10～15d，各反应区底部安装的潜流搅拌器5，使活性污泥与污水充分混合并处于悬浮状态。

全部污水处理完成后，经MABR出水管9进入二沉池4，活性污泥经沉淀后，部分经污泥回流管11回到装置前端，富含磷的剩余污泥由剩余污泥管12中排出装置，实现总磷的从污水中的最终去除，污泥经过浓缩、稳定、脱水后外运处置，清水经出水管10排放，出水COD浓度小于50mg/L，氨氮浓度小于5mg/L，总氮浓度小于15mg/L，TP浓度小于0.5mg/L。

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 (6)

1.一种基于多级厌氧-MABR的反硝化除磷污水处理装置，其特征在于，包括：

进水管(1)；

厌氧区(2-1、2-2、2-3)，与上述进水管(1)连通，且厌氧区(2-1、2-2、2-3)的底部均安装有潜流搅拌器(5)；

MABR区(3-1、3-2、3-3)，其底部也均设置有潜流搅拌器(5)，且MABR区(3-1、3-2、3-3)中均安装有曝气膜组件(6)；厌氧区和MABR区交替布置，多级厌氧-MABR区串联布置；使MABR区污水中的溶解氧维持在0.2mg/L以下；

鼓风机(7)，通过空气管路(8)与上述曝气膜组件(6)连接；

二沉池(4)，设置于上述MABR区(3-3)的一侧，且二沉池(4)通过MABR出水管(9)与MABR(3-3)连通，二沉池(4)的一侧设置有出水管(10)，且二沉池(4)的底部设置有污泥回流管(11)，污泥回流管(11)的一端连通至装置进水端，该污泥回流管(11)的一端连通设置有剩余污泥管(12)。

2.根据权利要求1所述的一种基于多级厌氧-MABR的反硝化除磷污水处理装置，其特征在于，还包括用于投加除磷药剂的加药管路，且该加药管路与反应器连通。

3.根据权利要求2所述的一种基于多级厌氧-MABR的反硝化除磷污水处理装置，其特征在于，还包括厌氧-MABR区级数，理论上污水处理效果随着厌氧-MABR区级数的增加而提高，实际应用中考虑经济和技术可行性，厌氧-MABR区级数不多于5个。

4.根据权利要求3所述的一种基于多级厌氧-MABR的反硝化除磷污水处理装置，其特征在于，每一级厌氧-MABR区均相应设置有进水点。

5.根据权利要求1～4任一项所述的一种基于多级厌氧-MABR的反硝化除磷污水处理装置，其特征在于，所述二沉池(4)分别与MABR出水管(9)、出水管(10)、污泥回流管(11)和剩余污泥管(12)相连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于多级厌氧-MABR的反硝化除磷污水处理装置，其特征在于，所述曝气膜组件(6)采用空气源。

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