CN111620440A - 一种用改良cass-mbr工艺处理低碳氮比生活污水的方法及设备 - Google Patents

一种用改良cass-mbr工艺处理低碳氮比生活污水的方法及设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用改良CASS‑MBR工艺处理低碳氮比生活污水的方法及设备，该方法包括以下步骤：（1）生活污水通过提升泵间歇进入改良CASS反应池的预反应区；（2）预反应区废水自流进入改良CASS反应池的主反应区；（3）主反应区出水自流进入MBR反应池，无沉淀阶段和滗水装置排水阶段；（4）MBR反应池通过离心泵进行连续出水，MBR反应池中的污泥回流至预反应区。该设备包括改良CASS反应池、MBR反应池，两者依次连通，所述的改良CASS反应池包括预反应区和主反应区；所述的改良CASS反应池的主反应区底部设有潜水搅拌机、微孔曝气盘，无滗水设备。本发明充分利用原水中的碳源进行反硝化，且不管是从设备的投入成本，还是污水处理的时间周期成本上，都有了明显的减少。

Description

一种用改良CASS-MBR工艺处理低碳氮比生活污水的方法及 设备
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体地说是一种用改良CASS-MBR工艺处理低碳氮比生活污水的方法及设备。
背景技术
城市生活污水水量巨大，污水排放标准作为污水管理的关键管理手段，一直是人们关注的焦点。浙江省《城镇污水处理厂主要水污染物排放标准》(DB33/2169-2018)于2019年1月1日起实施，标准要求新建污水处理厂COD≤30mg/L，总氮≤10mg/L，氨氮≤1.5mg/L(每年11月1日至次年3月31日除外)。严格的排放标准给污水厂提标改造提出了更高的要求，同时增大了运营压力。
目前，我国城镇生活污水存在严重的碳源不足的问题，许多城镇污水处理厂接纳的是COD负荷低，但氮负荷高的低C/N生活污水。这一类污水中有机物含量较低，无法满足反硝化脱氮的碳源需求，导致反硝化作用受到限制，进一步增大了总氮达标的难度。
传统AAO工艺是城镇污水处理厂普遍采用的处理工艺，占地面积大，运行管理复杂，用于处理低C/N比废水难以保证理想的脱氮效果。需要通过投加乙酸钠、葡萄糖等外加碳源，增大了污水处理厂的运营成本。
发明内容
为了解决以上问题，本发明的提供了一种用改良CASS-MBR工艺处理低碳氮比生活污水的方法及设备。
本发明的技术方案是：一种用改良CASS-MBR工艺处理低碳氮比生活污水的方法，包括以下步骤：
(1)生活污水通过提升泵间歇进入改良CASS反应池的预反应区；
(2)预反应区废水自流进入改良CASS反应池的主反应区；
(3)主反应区出水自流进入MBR反应池，无沉淀阶段和滗水装置排水阶段；
(4)MBR反应池通过离心泵进行连续出水，MBR反应池中的污泥回流至预反应区。
优选的，步骤(1)中，到达指定液位A后提升泵停止运行。
优选的，步骤(1)中，提升泵运行时间30～45min，预反应区水力停留时间为1～2h。
优选的，步骤(2)中，改良CASS反应池的主反应区内缺氧阶段和好氧阶段反复交替运行，缺氧阶段改良CASS反应池的主反应区中的微孔曝气盘停止曝气，潜水搅拌机进行搅拌，好氧阶段改良CASS反应池的主反应区中的微孔曝气盘曝气，潜水搅拌机停止搅拌；缺氧阶段和好氧阶段反复交替运行有效促进改良CASS反应池的主反应区内硝化细菌和反硝化细菌生长，充分降解废水中的COD和TN。
作为进一步优选的，步骤(2)中，改良CASS主反应池水力停留时间为7～9h；好氧阶段DO为1.0～2.0mg/L；缺氧时间为30～90min，好氧时间为30～90min，好氧阶段DO超过上限值，微孔曝气盘暂停曝气。
优选的，步骤(3)中，MBR反应池中的污泥混合液回流至改良CASS反应池的预反应区，MBR反应池后通过离心泵运行连续出水，预反应区液位降低至指定液位B后，提升泵再次运行，生活污水进入到改良CASS反应池的预反应区。
作为进一步优选的，步骤(3)中，MBR反应池水力停留时间为1～2h；膜组件采用PVDF中空纤维膜组件，水通量为15～18L/(m2·h)；MBR反应池到预反应区的污泥回流比约300％～500％。
一种改良CASS-MBR工艺处理低碳氮比生活污水的设备，其特征在于该设备包括改良CASS反应池、MBR反应池，两者依次连通，所述的改良CASS反应池包括预反应区和主反应区；所述的改良CASS反应池的主反应区的底部设有潜水搅拌机、微孔曝气盘、在线DO仪，无滗水设备；所述的MBR反应池内设有膜组件、曝气系统和液位计；所述的改良CASS反应池的预反应区的底部设置有污泥回流管，污泥回流管与所述的MBR反应池连通，且污泥回流管上配有回流泵，用于将MBR反应池污泥回流至预反应区；MBR反应池配有离心泵，用于CASS-MBR工艺连续出水；该设备还包括PLC控制系统，该PLC控制系统与提升泵、潜水搅拌机、CASS池风机、在线DO仪、MBR池离心泵、MBR池回流泵、液位计相连接。曝气盘是一个曝气工具，CASS池风机的气通过曝气盘曝出来。
本发明的有益效果为：本发明采用了改良CASS反应池，采用间歇进水连续出水的工作方式进行处理，在缺氧阶段进行进水，充分利用原水中的碳源进行反硝化。另外，系统不需要沉淀阶段，不需要滗水设施，并且经过MBR反应池后能够实现连续性出水。不管是从设备的投入成本，还是污水处理的时间周期成本上，都有了明显的减少。利用缺氧阶段/好氧交替运行，实现系统内短程硝化反硝化，降低曝气能耗，节约外加碳源成本，针对COD/TN为4～7的低碳氮比生活污水，无需额外添加碳源，减少污泥的产生量，降低污泥处置成本。并且有效解决了生活污水碳氮比低所导致的脱氮效果差的问题。
附图说明
图1是本发明工艺流程图。
图2是本发明的系统控制框图。
图3是实施例1中改良CASS反应池的主反应区内DO变化图。
图4是实施例1中改良CASS反应池的主反应区内污染物浓度变化图。
图5是实施例1中改良CASS-MBR出水污染物浓度变化图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的特征和优势，下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明主要针对低碳氮比的生活污水的处理，COD/TN为4～7。
实施例1
本实施例中所处理废水为生活污水处理厂的生活污水经过格栅，进行固液分离后的原水，COD为200～350mg/L，TN为50～80mg/L，氨氮为30～70mg/L。
应用本发明所述改良CASS-MBR工艺处理低碳氮比生活污水的方法，将废水通过提升泵通入改良CASS反应池的预反应区，依次自流进入改良CASS反应池的主反应区和MBR反应池。包括以下具体步骤：
(1)所述预反应区水力停留时间为1～2h，其中提升泵运行时间约30～45min，到达指定液位A后提升泵停止运行；
(2)所述改良CASS反应池水力的主反应区停留时间为7～9h，其中缺氧阶段为30～90min，好氧阶段为30～90min，缺氧阶段/好氧阶段反复交替运行；好氧阶段溶解氧约为1.0～2.0mg/L；反应器内污泥浓度为4000～6000mg/L；
(3)所述MBR反应池水力停留时间为1～2h；所用膜材料为PVDF膜，膜通量为15～18L/m2·h；MBR反应池到预反应区的污泥回流比约300％～500％；预反应区液位降低至指定液位B后，提升泵再次运行，生活污水进入改良CASS反应池的预反应区。
改良CASS反应池的主反应区内DO变化如图3所示，DO始终保持在2mg/L以下。改良CASS反应池的主反应区的污染物浓度变化如图4所示，主反应区的内NO2 -/NOX -值始终大于80％，说明系统内能够保持高效的短程硝化反硝化。改良CASS-MBR出水染物浓度变化如图5所示，处理后出水COD≤25mg/L，氨氮≤1.5mg/L，TN≤10mg/L，SS≤10mg/L。
对比例1
本对比例中水质与实施例1中处理水质与处理工艺相同。与实施例1不同的是，改良CASS-MBR工艺中好氧阶段DO＞2.0mg/L。
处理后出水COD为25～30mg/L，氨氮≤1.5mg/L，TN为15～20mg/L。对比例1中处理效果相比于实施例1中改良CASS-MBR工艺效果差，主要原因在于改良CASS反应池的主反应池中好氧阶段DO＞2.0mg/L。由于好氧阶段溶解氧较高，一方面增加了能耗；另一方面无法形成短程硝化反硝化，增大了碳源的投加量。
对比例2
本对比例中水质水量与实施例1中水质水量相同。与实施例1不同的是，单独采用传统CASS工艺，采用连续进水方式运行，工艺包括沉淀阶段与滗水装置排水阶段。将废水通过提升泵通入CASS池预反应区，随后进入传统CASS池主反应区，其中包括曝气阶段、沉淀阶段、排水阶段，包括以下具体步骤：
(1)所述预反应区水力停留时间为1～2h，其中提升泵连续运行；
(2)所述CASS池主反应区水力停留时间为7～9h，其中曝气阶段为60～120min；沉淀时间约60min，滗水装置排水时间30min；曝气阶段溶解氧约为1.0～2.0mg/L；反应器内污泥浓度为4000～6000mg/L；
经对比例2中工艺处理后，CASS出水浑浊，有浮泥，出水SS＞50mg/L，滗水器效果不佳。出水COD为30～90mg/L，氨氮≤1.5mg/L，TN为20～25mg/L。对比例2中处理效果比实施例1差，一是由于系统内污泥浓度高，沉淀效果不佳，影响出水水质；二是工艺需要60min沉淀时间和30min排水时间，使得工艺中有效脱氮时间减少，处理效果变差；三是采用连续进水方式运行，部分COD在好氧阶段被消耗，不能充分应用于反硝化。
对比例3
本对比例中水质与实施例1中水质相同。与实施例1不同的是，采用传统CASS-MBR工艺，包括沉淀阶段与滗水装置排水阶段。将废水通过提升泵通入CASS池预反应区，随后进入传统CASS池主反应区，其中包括曝气阶段、沉淀阶段、排水阶段，包括以下具体步骤：
(1)所述预反应区水力停留时间为1～2h，其中提升泵运行时间约30～45min，到达指定液位A后提升泵停止运行；
(2)所述CASS池主反应区水力停留时间为7～9h，其中曝气阶段为60～120min；沉淀时间约60min，滗水装置排水时间30min；曝气阶段溶解氧约为1.0～2.0mg/L；反应器内污泥浓度为4000～6000mg/L；
(3)所述MBR反应池水力停留时间为1～2h；所用膜材料为PVDF膜，膜通量为15～18L/m2·h；MBR反应池到预反应区的污泥回流比约300％～500％；预反应区液位降低至指定液位B后，提升泵再次运行，生活污水进入到预反应区。
对比例3中工艺处理后出水COD为35～45mg/L，氨氮≤1.5mg/L，TN为15～25mg/L。对比例3中传统CASS-MBR工艺处理效果相比于实施例1中改良CASS-MBR工艺效果差，主要原因在于水力停留时间相同的情况下，传统CASS-MBR工艺需要60min沉淀时间和30min排水时间，使得工艺中有效脱氮时间减少，处理效果变差。采用改良CASS-MBR工艺能够提高CASS反应池有效反应时间，从而降低水力停留时间，节省占地。
对比例4
本对比例中水质、HRT与实施例1中相同。与实施例1不同的是，本对比例采用传统AAO工艺。
处理后出水COD为23～35mg/L，氨氮≤1.5mg/L，TN为15～25mg/L。对比例4中处理效果相比于实施例1中改良CASS-MBR工艺效果差，主要原因在于污水碳氮比低，传统AAO工艺不能够实现短程硝化反硝化，在没有外加碳源的情况下难以达到高标准的总氮出水要求。

Claims (8)

1.一种用改良CASS-MBR工艺处理低碳氮比生活污水的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)生活污水通过提升泵间歇进入改良CASS反应池的预反应区；
(2)预反应区废水自流进入改良CASS反应池的主反应区；
(3)主反应区出水自流进入MBR反应池，无沉淀阶段和滗水装置排水阶段；
(4)MBR反应池通过离心泵进行连续出水，MBR反应池中的污泥回流至预反应区。
2.根据权利要求1中所述一种用改良CASS-MBR工艺处理低碳氮比生活污水的方法，其特征在于步骤(1)中，到达指定液位A后提升泵停止运行。
3.根据权利要求1中所述一种用改良CASS-MBR工艺处理低碳氮比生活污水的方法，其特征在于步骤(1)中，提升泵运行时间30～45min，预反应区水力停留时间为1～2h。
4.根据权利要求1中所述一种用改良CASS-MBR工艺处理低碳氮比生活污水的方法，其特征在于步骤(2)中，改良CASS反应池的主反应区内缺氧阶段和好氧阶段反复交替运行，缺氧阶段改良CASS反应池的主反应区中的微孔曝气盘停止曝气，潜水搅拌机进行搅拌，好氧阶段改良CASS反应池的主反应区中的微孔曝气盘曝气，潜水搅拌机停止搅拌；缺氧阶段和好氧阶段反复交替运行有效促进改良CASS反应池的主反应区内硝化细菌和反硝化细菌生长，充分降解废水中的COD和TN。
5.根据权利要求4中所述一种用改良CASS-MBR工艺处理低碳氮比生活污水的方法，其特征在于步骤(2)中，改良CASS主反应池水力停留时间为7～9h；好氧阶段DO为1.0～2.0mg/L；缺氧时间为30～90min，好氧时间为30～90min，好氧阶段DO超过上限值，微孔曝气盘暂停曝气。
6.根据权利要求1中所述一种用改良CASS-MBR工艺处理低碳氮比生活污水的方法，其特征在于步骤(3)中，MBR反应池中的污泥混合液回流至改良CASS反应池的预反应区，MBR反应池后通过离心泵运行连续出水，预反应区液位降低至指定液位B后，提升泵再次运行，生活污水进入到改良CASS反应池的预反应区。
7.根据权利要求6中所述一种用改良CASS-MBR工艺处理低碳氮比生活污水的方法，其特征在于步骤(3)中，MBR反应池水力停留时间为1～2h；膜组件采用PVDF中空纤维膜组件，水通量为15～18L/(m2·h)；MBR反应池到预反应区的污泥回流比约300％～500％。
8.一种改良CASS-MBR工艺处理低碳氮比生活污水的设备，其特征在于该设备包括改良CASS反应池、MBR反应池，两者依次连通，所述的改良CASS反应池包括预反应区和主反应区；所述的改良CASS反应池的主反应区的底部设有潜水搅拌机、微孔曝气盘、在线DO仪，无滗水设备；所述的MBR反应池内设有膜组件、曝气系统和液位计；所述的改良CASS反应池的预反应区的底部设置有污泥回流管，污泥回流管与所述的MBR反应池连通，且污泥回流管上配有回流泵，用于将MBR反应池污泥回流至预反应区；MBR反应池配有离心泵，用于CASS-MBR工艺连续出水；该设备还包括PLC控制系统，该PLC控制系统与提升泵、潜水搅拌机、CASS池风机、在线DO仪、MBR池离心泵、MBR池回流泵、液位计相连接。
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