CN111115818A

CN111115818A - 一种同步硝化反硝化mbbr污水处理设备及方法

Info

Publication number: CN111115818A
Application number: CN202010060191.6A
Authority: CN
Inventors: 单海英; 李庆辉; 张希臣
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-01-19
Filing date: 2020-01-19
Publication date: 2020-05-08

Abstract

本发明实施例公开一种同步硝化反硝化MBBR污水处理设备及方法，涉及环保领域，包括：缺氧池、好氧池、沉淀池和生物滤池，好氧池的进液口与缺氧池的出液口连通，好氧池的回液口与缺氧池连通，沉淀池的进液口与好氧池的出液口连通；生物滤池的进液口与沉淀池的出液口连通。污水处理设备处理负荷高，生物滤池容积小，可降低基建投资；由于缺氧池、好氧池内因为有载体的投加，池内微生物以生物膜上的为主，不必采用回流污泥的方式，保持生化池内微生物的总量，减少了设备投资，使操作运行更简便，降低了污水的运行成本；通过生物滤池可降低水质、水量以及温度等自然条件的波动对系统的冲击，可有效保证工艺系统的出水水质，确保系统达标排放。

Description

一种同步硝化反硝化MBBR污水处理设备及方法

技术领域

本发明实施例涉及环保领域，具体涉及一种同步硝化反硝化MBBR污水处理设备及方法。

背景技术

随着经济的发展，国家越来越重视环境保护问题，现阶段国家要求提高污水处理厂的排污标准。许多污水厂运行时大部分时间可以满足新的排放标准：偶尔会有COD、氨氮、总氮一种超标或者多个指标同时超标的现象，其中以总氮超标现象较为严重。很多污水处理厂由于建厂时间较长，污水处理二级工艺落后，容积负荷低，运行成本高，处理效率低，占地面积大，总氮排放超标。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种同步硝化反硝化MBBR污水处理设备及方法，以解决现有的污水处理技术存在容积负荷低，运行成本高，处理效率低，占地面积大，总氮排放超标的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种同步硝化反硝化MBBR污水处理设备，所述同步硝化反硝化MBBR污水处理设备包括：

缺氧池，所述缺氧池用于将不溶性的有机物转化成可溶性的有机物，将悬浮污染物和可溶性的有机物水解，并将NO₃ ^-还原为分子态氮；

好氧池，所述好氧池的进液口与缺氧池的出液口连通，所述好氧池的回液口与缺氧池连通，所述好氧池用于对缺氧水解产物中的蛋白质、脂肪进行氨化，游离出NH₃和NH₄ ⁺，并将NH₃和NH₄ ⁺氧化为NO₃ ^-；

沉淀池，所述沉淀池的进液口与好氧池的出液口连通；

生物滤池，所述生物滤池的进液口与沉淀池的出液口连通，所述生物滤池用于对沉淀后的污水进行硝化和反硝化作用。

进一步地，所述缺氧池包括缺氧池池体和设置于缺氧池池体内的多组生物载体压缩装置，所述缺氧池池体的底部设置有曝气装置。

进一步地，所述好氧池内放置有悬浮生物载体，所述好氧池的底部设置有曝气装置。

进一步地，所述生物滤池包括生物滤池池体、多组生物载体压缩装置和设置于生物滤池池体底部的曝气装置。

进一步地，所述生物载体压缩装置包括框架、驱动装置、固定挡板、可动挡板、多根升降轴、多根固定轴和多个多孔块状生物载体；所述固定挡板设置于可动挡板的下方，并与框架连接；所述固定轴和所述升降轴间隔设置，所述固定轴的下端与固定挡板连接，所述固定轴的上端穿过可动挡板后与框架连接，所述升降轴的下端穿过固定挡板，所述升降轴的上端穿过可动挡板后与驱动装置连接，多个所述多孔块状生物载体一一对应地套设于固定轴和升降轴，所述多孔块状生物载体位于固定挡板和可动挡板之间，所述驱动装置通过升降轴驱动可动挡板上下运动。

进一步地，所述多孔块状生物载体的材质为高分子复合材料。

进一步地，所述驱动装置为减速电机，所述减速电机的转轴与升降轴的上端连接。

进一步地，所述多孔块状生物载体的长度为100mm，高度为100mm，宽度为50mm。

相对应地，本发明还提供一种同步硝化反硝化MBBR污水处理方法，所述同步硝化反硝化MBBR污水处理方法包括以下步骤：

步骤a，利用缺氧池将不溶性的有机物转化成可溶性的有机物，将悬浮污染物和可溶性的有机物水解；

步骤b，利用好氧池将缺氧水解产物中的蛋白质、脂肪进行氨化，游离出NH₃和NH₄ ⁺，并将NH₃和NH₄ ⁺氧化为NO₃ ^-；

步骤c，利用沉淀池对好氧处理后的污水进行沉淀；

步骤d，利用生物滤池对沉淀后的污水进行硝化和反硝化作用，除去剩余有机物和氮。

进一步地，在执行步骤b的同时还执行以下步骤：将好氧处理后的污水回流至缺氧池中，利用反硝化作用将好氧处理后的污水中的NO₃ ^-还原为分子态氮。

本发明实施例具有如下优点：

1、本发明实施例的同步硝化反硝化MBBR污水处理设备处理负荷高，生物滤池容积小，可降低基建投资。

2、本发明实施例的同步硝化反硝化MBBR污水处理设备的缺氧池、好氧池内因为有载体的投加，池内微生物以生物膜上的为主，所以不必采用回流污泥的方式，保持生化池内微生物的总量，回流污泥的取消，减少了设备投资，使操作运行更简便，降低了污水的运行成本。

3、本发明实施例的同步硝化反硝化MBBR污水处理设备的污泥产率低，降低了污泥处置费用。

4、本发明实施例的同步硝化反硝化MBBR污水处理设备通过生物滤池可降低水质、水量以及温度等自然条件的波动对系统的冲击，可有效保证工艺系统的出水水质，确保系统达标排放。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，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，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例提供的同步硝化反硝化MBBR污水处理设备的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的生物滤池的侧视剖面结构示意图；

图3为本发明实施例提供的同步硝化反硝化MBBR污水处理方法的流程图。

附图标记说明：10、生物滤池池体；20、框架；30、生物载体压缩装置；31、固定挡板；32、可动挡板；33、升降轴；34、固定轴；35、多孔块状生物载体；40、减速电机；50、曝气装置；60、缺氧池；70、好氧池；71、悬浮生物载体；72、回液口；80、沉淀池；90、生物滤池。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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做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。

如图1所示，同步硝化反硝化MBBR污水处理设备包括缺氧池60、好氧池70、沉淀池80和生物滤池90，同步硝化反硝化MBBR污水处理设备可充分发挥MBBR工艺和曝气生物滤池90工艺在去除有机污染物、氮、磷方面的优势，适用于一体化装置、新建污水厂、现有污水厂的提标改造与扩容。

缺氧池60用于将不溶性的有机物转化成可溶性的有机物，将悬浮污染物和可溶性的有机物水解，并将NO₃ ^-还原为分子态氮。缺氧池60包括缺氧池池体和设置于缺氧池池体内的多组生物载体压缩装置30，缺氧池池体的底部设置有曝气装置50。

如图2所示，本实施例中缺氧池60包括三组生物载体压缩装置30，三组生物载体压缩装置30共用一个驱动装置，当然，生物载体压缩装置30和驱动装置的数量并不限定于此，具体根据设计的缺氧池池体的尺寸及正常运行时有效水深进行优化设计。生物载体压缩装置30包括框架20、驱动装置、固定挡板31、可动挡板32、多根升降轴33、多根固定轴34和多个多孔块状生物载体35；框架20设置于缺氧池池体内，框架20用于为生物载体压缩装置30提供安装基础。固定挡板31水平设置于可动挡板32的下方，并与框架20连接；固定轴34和升降轴33平行且间隔设置，升降轴33和固定轴34呈三行多列布置，其中第一行和第三行为固定轴34，中间的第二行为升降轴33，固定轴34的下端与固定挡板31连接，固定轴34的上端穿过可动挡板32后与框架20连接，升降轴33的下端穿过固定挡板31或者与固定挡板31转动配合，升降轴33的上端穿过可动挡板32后与驱动装置连接，驱动装置通过升降轴33驱动可动挡板32上下运动，本实施例中升降轴33具体为丝杆，驱动装置为减速电机40，减速电机40的转轴通过联轴器和齿轮组与丝杆的上端连接，丝杆通过设置于丝杆上的丝杆螺母与可动挡板32连接，当然，升降轴33的形式并不限定于此，还可以为其它具有相同功能的装置。减速电机40转动时可动挡板32上下运动，当可动挡板32向下运动时多孔块状生物载体35被压缩，当可动挡板32向上运动时多孔块状生物载体35伸长。

多个多孔块状生物载体35一一对应地套设于固定轴34和升降轴33，多孔块状生物载体35位于固定挡板31和可动挡板32之间，多孔块状生物载体35的材质为高分子复合材料，由该材料制作成的海绵状体，具有孔隙率高，比表面积大，透气性好、透水性好，弹性强，耐老化，亲水性能好的优点。多个多孔块状生物载体35相比普通悬浮填料，大大增加了生物量，从而增加了污染物的去除效率，同时也减少了剩余污泥的产生量。本实施例中多孔块状生物载体35的长度为100mm，高度为100mm，宽度为50mm，相邻两个多孔块状生物载体35之间的距离为50-100mm，当然多孔块状生物载体35的尺寸并不限定于此，具体根据设计的缺氧池池体的尺寸及正常运行时有效水深进行优化设计。

好氧池70用于对缺氧处理的污水中的蛋白质、脂肪进行氨化，游离出NH₃和NH₄ ⁺，并将NH₃和NH₄ ⁺氧化为NO₃ ^-。好氧池70的进液口与缺氧池60的出液口连通，好氧池70的回液口72与缺氧池60连通，好氧池70内放置有悬浮生物载体71，好氧池70的底部设置有曝气装置50。悬浮生物载体71的尺寸为20*20*20mm或10*10*10mm，投加量可按好氧池70的有效容积的10％-60％投加。悬浮生物载体71上附着微生物，悬浮生物载体71作为微生物附着生长的载体，由于悬浮生物载体71上生物膜不受排泥的泥龄限制，可以富集更多长泥龄菌群，尤其是硝化菌，获得高效的氨氮硝化效果，负荷高，出水氨氮浓度低。而且还具有占用空间小，基建费用低，改造、建设灵活简单等优点。

沉淀池80用于对好氧处理后的污水进行沉淀，使污泥与好氧处理后的污水进行分离，沉淀池80的进液口与好氧池70的出液口连通，沉淀池80底部设置有污泥排放口。

生物滤池90用于对沉淀后的污水进行硝化和反硝化作用，生物滤池90的进液口与沉淀池80的出液口连通，生物滤池90包括生物滤池池体10、多组生物载体压缩装置30和设置于生物滤池池体10底部的曝气装置50；生物滤池池体10的一端设置有进水口，另一端设置有出水口，曝气装置50用于增加生物滤池池体10内的含氧量，同时曝气装置50还对生物滤池池体10的污水具有一定的搅拌作用。如图2所示，本实施例中生物滤池90包括八组生物载体压缩装置30和四个驱动装置，八组生物载体压缩装置30沿生物滤池池体10的长度方向依次设置，每两组生物载体压缩装置30共用一个驱动装置。当然，生物载体压缩装置30和驱动装置的数量并不限定于此，具体根据设计的生物滤池池体10的尺寸及正常运行时有效水深进行优化设计。由于生物滤池90的生物载体压缩装置30与缺氧池60中的生物载体压缩装置30结构相同，在此不再详细介绍。

由于多孔块状生物载体35内部具有较多的孔隙，在多孔块状生物载体35的孔隙内形成生物膜，生物膜从外层到内层，依次生长好氧微生物、缺氧微生物和厌氧微生物。相当于在一个多孔块状生物载体35上同时进行水的好氧、缺氧、厌氧生物处理。多孔块状生物载体35的采用还为生长周期长的硝化细菌、反硝化细菌以及更高等的微生物在生化池内聚集生存创造了条件。较高的生物总量，以及完整的微生物食物链，在保证水中的有机污染物、氮、磷元素得到充分的降解转化的同时，可减少污泥的排放。本发明实施例的同步硝化反硝化生物滤池90由于在同一反应器内同步进行硝化和反硝化反应，反应器容积可减少30％-40％左右；反硝化产生的OH-可以原地中和硝化作用产生的H+，能有效保持反应器内的PH。

由于多孔块状生物载体35的尺寸大，污水中的溶解氧很难到达多孔块状生物载体35的内部，可在多孔块状生物载体35内部形成大的缺氧及厌氧区域。因此内部区域生物膜以缺氧、厌氧微生物为主，在缺氧的环境下，对污水中的氮进行反硝化反应，同时降解污水中的部分有机物。利用兼性细菌(反硝化菌)以降解有机物作为电子供体，以硝态氮作为电子受体，进行反硝化脱氮，可实现同步硝化反硝化作用。本实施例的同步硝化反硝化生物滤池90可以直接利用硝化作用转化的NO2-N进行反应，而不必将氨氮转化成NO3-N，由于NO2-N的反硝化速率比NO3-N的反硝化速率高63％左右，可进一步减少能耗，以及对氧的需求。

多孔块状生物载体35的生物膜与生化池内污水的物质交换，靠的是池内污水的流动，曝气装置50的曝气搅动，以及多孔块状生物载体35的压缩、伸长动作，以上三种因素的共同作用，可使多孔块状生物载体35内部更深处的生物膜能得到充分的有机物、氮、磷以及其他微生物生长所必须的营养元素。

多孔块状生物载体35的压缩、伸长动作，有利于生物膜的更新，多孔块状生物载体35上附着的生物膜当活性较低时，在多孔块状生物载体35反复运动中就会脱落，重新回到水中，脱落部位还会生成活性更强的新生物膜。微生物主要附着于多孔块状生物载体35上进行生长，在生物滤池池体10内的水量、水质波动时，不会造成多孔块状生物载体35内部微生物总量的明显波动，保证了系统中微生物的活性，进而保证了系统的处理效果和稳定性。

此外多孔块状生物载体35的压缩、伸长动作，还有利于生化池中溶解氧利用。曝气装置50产生的小气泡，会随着多孔块状生物载体35的压缩、扩张动作被吸附在多孔块状生物载体35的孔隙内，增加了气泡在水池内停留时间，可提升氧气的利用率，达到节能的效果。

多孔块状生物载体35的位置固定，有利于在不同位置的多孔块状生物载体35上聚集不同类型的优势菌群。例如在靠近进水口的位置，由于污水刚进入生物滤池池体10内，污水中含有大量的有机污染物，多孔块状生物载体35上的优势菌群就是以降解有机污染物为主的异养型菌群。靠近出水口的位置，由于污水经过前面的降解，到这部分的污水中可降解的有机污染物相对较少，多孔块状生物载体35上的优势菌群是以降解氨氮为主的自养型菌群。生物滤池池体10的不同区域，不同的优势菌群，保证了生化池的处理效果。

如图3所示，本发明实施例还提供一种同步硝化反硝化MBBR污水处理方法，同步硝化反硝化MBBR污水处理方法包括以下步骤：

步骤a，利用缺氧池60将不溶性的有机物转化成可溶性的有机物，将悬浮污染物和可溶性的有机物水解；

污水进入缺氧池60后，缺氧池60中的微生物可将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性的有机物水解有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性的有机物，当这些经缺氧水解的产物进入好氧池70进行好氧处理时，可提高污水的可生化性及好氧处理的效率。

步骤b，利用好氧池70将缺氧处理后的污水中的蛋白质、脂肪进行氨化，游离出NH₃和NH₄ ⁺，并将NH₃和NH₄ ⁺氧化为NO₃ ^-；

缺氧处理后的污水进入好氧池70后，好氧池70中的异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化(有机链上的N或氨基酸中的氨基)游离出氨NH₃和NH₄ ⁺，在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NH₃和NH₄ ⁺氧化为NO₃ ^-，

进一步地，在执行步骤b的同时还执行以下步骤：将好氧处理后的污水回流至缺氧池60中，利用反硝化作用将好氧处理后的污水中的NO₃ ^-还原为分子态氮。

好氧处理后的污水进入缺氧池60后，异氧菌的反硝化作用将NO₃ ^-还原为分子态氮(N₂)完成C、N、O在生态中的循环，实现污水无害化处理。

步骤c，利用沉淀池80对好氧处理后的污水进行沉淀；

好氧处理后的污水进入沉淀池80，污水中的污泥沉淀于沉淀池80的底部，可通过污泥排放口排出。经过厌氧、好氧、沉淀处理后，污水中绝大部分有机物、氮、磷元素得到降解。

步骤d，利用生物滤池90对沉淀后的污水进行硝化和反硝化作用，除去剩余有机物和氮。

沉淀后的污水进入生物滤池90后，污水中剩余少量的污染物被多孔块状生物载体35上的微生物的代谢活动吸收、降解。在好氧状态下，对污水中的氮进行硝化反应；在缺氧的环境下，对污水中的氮进行反硝化反应，同时降解污水中的部分有机物。在生物滤池90中，利用兼性细菌(反硝化菌)以降解有机物作为电子供体，以硝态氮作为电子受体，进行反硝化脱氮。同步硝化与反硝化(短程硝化)作用的存在，碳源利用率高，节省运行成本，出水TN可稳定控制在5mg/L以下，对于污染物浓度低的污水也有较高的处理效率。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种同步硝化反硝化MBBR污水处理设备，其特征在于，所述同步硝化反硝化MBBR污水处理设备包括：

沉淀池，所述沉淀池的进液口与好氧池的出液口连通；

2.根据权利要求1所述的同步硝化反硝化MBBR污水处理设备，其特征在于，所述缺氧池包括缺氧池池体和设置于缺氧池池体内的多组生物载体压缩装置，所述缺氧池池体的底部设置有曝气装置。

3.根据权利要求1或2所述的同步硝化反硝化MBBR污水处理设备，其特征在于，所述好氧池内放置有悬浮生物载体，所述好氧池的底部设置有曝气装置。

4.根据权利要求1所述的同步硝化反硝化MBBR污水处理设备，其特征在于，所述生物滤池包括生物滤池池体、多组生物载体压缩装置和设置于生物滤池池体底部的曝气装置。

5.根据权利要求2或4所述的同步硝化反硝化MBBR污水处理设备，其特征在于，所述生物载体压缩装置包括框架、驱动装置、固定挡板、可动挡板、多根升降轴、多根固定轴和多个多孔块状生物载体；所述固定挡板设置于可动挡板的下方，并与框架连接；所述固定轴和所述升降轴间隔设置，所述固定轴的下端与固定挡板连接，所述固定轴的上端穿过可动挡板后与框架连接，所述升降轴的下端穿过固定挡板，所述升降轴的上端穿过可动挡板后与驱动装置连接，多个所述多孔块状生物载体一一对应地套设于固定轴和升降轴，所述多孔块状生物载体位于固定挡板和可动挡板之间，所述驱动装置通过升降轴驱动可动挡板上下运动。

6.根据权利要求5所述的同步硝化反硝化MBBR污水处理设备，其特征在于，所述多孔块状生物载体的材质为高分子复合材料。

7.根据权利要求6所述的同步硝化反硝化MBBR污水处理设备，其特征在于，所述驱动装置为减速电机，所述减速电机的转轴与升降轴的上端连接。

8.根据权利要求7所述的同步硝化反硝化MBBR污水处理设备，其特征在于，所述多孔块状生物载体的长度为100mm，高度为100mm，宽度为50mm。

9.一种同步硝化反硝化MBBR污水处理方法，其特征在于，所述同步硝化反硝化MBBR污水处理方法包括以下步骤：

步骤c，利用沉淀池对好氧处理后的污水进行沉淀；

10.根据权利要求9所述的同步硝化反硝化MBBR污水处理方法，其特征在于，在执行步骤b的同时还执行以下步骤：将好氧处理后的污水回流至缺氧池中，利用反硝化作用将好氧处理后的污水中的NO₃ ^-还原为分子态氮。