CN113233586A - 多模式微氧曝气aao-mbr高效节能污水处理装置及方法 - Google Patents

多模式微氧曝气aao-mbr高效节能污水处理装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种多模式微氧曝气AAO‑MBR高效节能污水处理装置及方法，属于污水处理技术领域，设置了厌氧池、削/缺氧池、缺氧池、微/好氧池、机动池、好氧池等生化反应池，并设置有多点进水系统、多段回流系统和曝气系统，能根据进水水质和出水要求调整为不同的运行模式，达到充分利用污水中有限的碳源强化脱氮能力的目的，而且适用性强、能耗低、占地小。

Description

多模式微氧曝气AAO-MBR高效节能污水处理装置及方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种多模式微氧曝气AAO-MBR高效节能污水处理装置及方法。
背景技术
目前污水处理行业存在污水排放量逐年增长，污染负荷超过水环境容量，水体富营养化较严重等问题；而污水排放标准在不断提高，故污水处理工艺面临巨大挑战。现有传统的污水处理工艺包括A2/O、MUCT、氧化沟、SBR等，但均存在对总氮总磷去除效率低、出水达不到高排放标准、能耗高、占地大等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种多模式微氧曝气AAO-MBR高效节能污水处理装置及其方法，能充分利用污水中有限的碳源强化处理设施的脱氮能力，有效提高污水处理能力。
为了实现上述目的，本发明的技术方案具体如下：
本发明第一方面提供了一种多模式微氧曝气AAO-MBR高效节能的污水处理方法，具体步骤如下：
1)部分原污水进入厌氧池，停留反应一段时间后，厌氧池的出水进入削/缺氧池，所述削/缺氧池会调整成削氧区域或缺氧区域，所述削氧区域的溶解氧值为0.5～1.0mg/L，所述缺氧区域的溶解氧值为0.2～0.5mg/L；
2)削/缺氧池的出水和部分原污水进入缺氧池进行反应，缺氧池的混合液部分回流至厌氧池；
3)缺氧池的出水进入微/好氧池进行反应，控制微/好氧池内曝气器的曝气量，使该池的溶解氧值为2～3mg/L或0.2～1.5mg/L；
4)微/好氧池的出水与剩余的原污水进入机动池，控制机动池内曝气器的曝气量，将该机动池切换成好氧区域、微氧区域或缺氧区域，其中：好氧区域的溶解氧值为2～3mg/L，微氧区域的溶解氧值为0.5～1.5mg/L，缺氧区域的溶解氧值为0.2～0.5mg/L；
5)机动池的出水进入好氧池进行反应，好氧池的混合液部分回流至削/缺氧池；
6)好氧池的出水进入MBR膜池，MBR膜池的混合液部分回流至微/好氧池或机动池。
进一步地，在上述技术方案中，所述厌氧池、削/缺氧池和缺氧池内的水流速度均不小于0.3m/s，所述厌氧池内的水力停留时间为1.0～1.5h，所述削/缺氧池的水力停留时间为0.5～1.0h。
进一步地，在上述技术方案中，所述厌氧池的溶解氧值小于等于0.2mg/L，所述削/缺氧池的溶解氧值为0.2～1.0mg/L，所述缺氧池的溶解氧值为0.2～0.5mg/L，所述好氧池的溶解氧值为2～3mg/L。
进一步地，在上述技术方案中，所述厌氧池、缺氧池和好氧池的污泥浓度为8000～10000mg/L。
进一步地，在上述技术方案中，所述MBR膜池至微/好氧池或机动池的混合液回流量为400％Q，所述好氧池至削/缺氧池的混合液回流量为300％Q，所述缺氧池至厌氧池的混合液回流量为200％Q。
进一步地，在上述技术方案中，所述厌氧池内原污水的进水量为0～50％Q，所述缺氧池内原污水的进水量为0～50％Q，所述机动池内原污水的进水量为0～50％Q。
本发明第二方面提供了一种多模式微氧曝气AAO-MBR高效节能的污水处理装置，该装置包括沿水流方向依次设置的厌氧池、削/缺氧池、缺氧池、微/好氧池、机动池、好氧池和MBR膜池，以及多点进水系统、多段回流系统和曝气系统；
所述多点进水系统包括分别设置在厌氧池、缺氧池和机动池的3个进水管口；
所述多段回流系统包括缺氧池至厌氧池的回流管段、好氧池至削/缺氧池的回流管段，MBR膜池至微/好氧池或机动池的回流管段；
所述曝气系统包括设置于微/好氧池、机动池和好氧池内的曝气器，所述每个曝气器连接有独立的供气干管。
进一步地，在上述技术方案中，所述每个曝气器上均连接有用以调节供气量的阀门和气体流量计。
进一步地，在上述技术方案中，厌氧池、削/缺氧池、缺氧池、微/好氧池、机动池和好氧池内均安装有潜水推流器。
进一步地，在上述技术方案中，所述每个进水管口均配套设置有流量调节阀。
本发明的有益效果为：
1)可根据不同进水水质情况和出水要求，调整为不同的运行模式，处理效果好；
2)不采用二沉池，且生化池污泥浓度高达8000～10000mg/L，故占地面积小，交传统工艺节地约30～50％；
3)微/好氧池在一些工艺模式中采用微氧曝气设计理念，既可以实现“氨-亚硝酸盐-硝酸盐-亚硝酸盐-氮气”的5步脱氮的同时硝化反硝化，也会实现“氨-亚硝酸盐-氮气”的3步短程反硝化。
4)引入了削氧池，可有效解决大流量高溶解氧回流液对缺氧池缺氧环境的影响，能降低碳源投加量，提高总氮去除率。
5)多点进水对进水碳源进行合理分配，首先保证生物脱氮的碳源需要，在满足脱氮的前提下，生物除磷也能够得到保证，保证整个系统出水水质稳定达标排放。
6)曝气系统通过曝气器、阀门和气体流量计等给生化池各好氧区域或微氧区域提供独立精准供气，氧利用率高，生化池曝气量可降低5％～10％，节能效果好。
附图说明
图1为本发明提供的污水处理装置结构示意图；
图2为实施例2的工艺流程图；
图3为实施例3的工艺流程图；
图4为实施例4的工艺流程图；
图5为实施例5的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及具体实施例对本发明进一步详细说明。但此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1所示，一种多模式微氧曝气AAO-MBR高效节能的污水处理装置，包括沿水流方向依次设置的厌氧池1、削/缺氧池2、缺氧池3、微/好氧池4、机动池5、好氧池6和MBR膜池7，以及多点进水系统8、多段回流系统9和曝气系统10。
多点进水系统8包括分别设置在厌氧池1、缺氧池3和机动池5的3个进水管口，每个进水管口配置有流量调节阀门；多段回流系统9包括缺氧池3至厌氧池1的回流管段91、好氧池6至削/缺氧池2的回流管段92，MBR膜池7至微/好氧池4或机动池5的回流管段93，各回流管段上均配置有回流泵；曝气系统10包括设置于微/好氧池4、机动池5和好氧池6内的曝气器、与曝气器连接的用以调节供气量的供气干管、阀门和气体流量计，以及鼓风管道和鼓风机房等配套装置。
厌氧池1设置于缺氧池3前用于去除回流污泥中的硝酸盐，并改善污泥沉降性能；厌氧池1的溶解氧控制在0～0.3mg/L。厌氧池1的进水管口和混合液回流口有助于提高脱氮除磷效果，0～50％Q的污水直接进入厌氧池，进行污泥厌氧状态下的释磷。厌氧池内安装有推流器，确保厌氧池搅拌均匀，保证水流速度不小于0.3m/s，污水在厌氧池1内的水力停留时间推荐为1.0～1.5h。厌氧池利于厌氧微生物生长，回流混合液中的聚磷菌能在此条件下释放磷酸根。
削/缺氧池2设有回流点，好氧池6的混合液回流至该区域，用于提供硝态氮。削/缺氧池2位于厌氧池1和缺氧池3之间，在好氧池6回流液的作用下，会自动调整为削减溶解氧的削氧区域使用，或者作为缺氧区域使用。作为削氧区域时，溶解氧值约为0.5～～1.0mg/L，可以利用污水自身反应消耗水中氧气，达到降低溶解氧的目的；还可以减少外加碳源，降低运行成本。该池内设有一个混合液回流口，水力停留时间优选为0.5～1.0h。
缺氧池3设有进水管口和混合液回流口，部分污水直接分配至缺氧池3内，为反硝化脱氮提供碳源；缺氧池3的混合液经回流泵回流至厌氧池1内。该池内安装有潜水推流器，确保搅拌均匀，保证流速不小于0.3m/s。缺氧池的环境有利于缺氧微生物生长，可将亚硝酸盐氮及硝酸盐氮在反硝化细菌的作用下生成氮气释放。
微/好氧池4既能按传统的好氧区运行，也能按微氧曝气区运行，池内设有混合液回流点，底部设有曝气器，曝气器采用独立的供气干管供气并安装有阀门和气体流量计。当微/好氧池4按照传统好氧区运行时，开启底部曝气，使溶解氧值在2～3mg/L之间。当微/好氧池4按照微氧曝气区运行时，开启底部曝气，使溶解氧值控制在0.2～1.5mg/L。微氧曝气设计使得需氧量大大降低，氧传递效率大大提高。在反应前段中对其进行限制性缺氧曝气使得这一区域内既有氧、碳源有机物、氨、硝化/反硝化等菌种，又在宏观上处于缺氧状态，在这种环境下既可以实现：氨-亚硝酸盐-硝酸盐-亚硝酸盐-氮气，5步脱氮的同时硝化反硝化，也会出现：氨-亚硝酸盐-氮气，3步短程反硝化。微氧曝气理念打破了传统处理工艺只有在高溶解氧环境下才能很好地进行硝化反应的理念，在所占池容较大比例的曝气缺氧区内大量的氨氮以较高的反应速率被硝化。通过菌种分析实验发现在曝气缺氧系统中亚硝酸盐氧化菌种处于优势菌种，间接的证实了该系统中存在的短程反硝化。这种短程反应既提高了脱氮效率，又减少了反硝化的需碳量，使系统的C/N需求水平降低，当进入生化系统的C/N偏低时，这种短程反应的优势就更为明显。
机动池5设有进水管口和混合液回流口，根据水质的具体情况，可将机动池5调节为好氧区域、微氧区域或者缺氧区域。该池内底部设有曝气器，采用独立的供气干管供气并安装有阀门和气体流量计，同时该区域还安装有潜水推流器。若进水C/N比较高，关闭进水管口的阀门，不需外加碳源，将该池调节为好氧区域或微氧区域。若进水C/N比较低，打开进水管口的阀门，让部分污水进入该池以弥补反硝化所需氮源，将该池调节为缺氧区域(关闭曝气器，开启潜水推流器)，以最大程度利用碳源完成反硝化。当机动池5处于缺氧区域时，经过一级硝化反硝化处理后好氧反应池的低浓度硝酸盐进入二级缺氧反应池会被脱氮，从而产生无硝酸盐的出水。配合后面的好氧池6，可以去除该缺氧区域产生的附着于污泥絮体上的氮沫，还可以时缺氧区域中污泥停留期间释放出来的氨得以硝化，确保出水达标。
好氧池6底部设有曝气器，通过单独的供气干管供气，安装有阀门和气体流量计，使溶解氧值控制在2～3mg/L。该池的混合液经回流泵回流至削/缺氧池2。好氧池6利于好氧微生物生长，可将有机物中的碳元素氧化为CO2和H2O，还可将氮元素氧化为亚硝酸盐氮及硝酸盐氮。
MBR膜池7上连接有膜池擦洗风管11，以便于对膜池内过滤组件进行清洗。
多点进水系统8可根据进水水质及出水标准要求调整各进水点的进水量，实现对进水碳源进行合理分配，首先保证生物脱氮的碳源需要，最大限度地减少碳源投加，以节省运行成本，在满足脱氮的前提下，生物除磷也能够得到保证，保证整个系统出水水质稳定达标排放。
由于污水厂实际运行过程中进水水质、水量具有时变性，对应其气量需求也相时而变；在推流式反应池中污染物浓度沿推流方向不断降低，各曝气廊道所需气量亦不断减少。本实施例中的曝气系统可以精确控制各生化池的溶解氧浓度，达到气量的按需分配，可以有效节约鼓风机电耗、稳定生化池出水水质以及提高污水处理厂的自动化管理水平。
实施例2
使用实施例1所述装置，构建AAO-MBR工艺运行模式，该工艺模式适用于进水碳源充足，且出水总氮标准不高(为一级B或一级A标准，总氮不大于15mg/L)的情况。具体操作如下：
保留厌氧池1和缺氧池3的进水管口，关闭机动池5的进水管口，将削/缺氧池2调整为削氧区域，微/好氧池4调整为好氧区域，机动池5调整为好氧区域(开启曝气器、关闭潜水推流器)，打开缺氧池3至厌氧池1的回流、好氧池6至削/缺氧池2的回流和MBR膜池至微/好氧池的回流。从而形成了“厌氧-缺氧-好氧-MBR”组合的AAO-MBR污水处理工艺。
该工艺的运行及控制参数可参考以下：
①厌氧池1和缺氧池3二个进水管口的进水量均为50％Q左右；
②厌氧池1内开启潜水搅拌器，保证厌氧池1内流速不小于0.3m/s，以防止污泥沉淀，同时保持池内溶解氧值控制在0～0.2mg/L；
③削/缺氧池2和缺氧池3开启潜水推流器，保证缺氧池内流速不小于0.3m/s，以防止污泥沉淀，同时保持池内溶解氧值控制在0.2～0.5mg/L；
④机动池5关闭潜水推流器，开启好氧池6和机动池5底部的曝气器，保持池内溶解氧值均控制在2～3mg/L；
⑤MBR膜池7至微/好氧池4的回流量为400％Q，好氧池6至削/缺氧池2的回流量为300％Q，缺氧池3至厌氧池1的回流量为200％Q；
⑥厌氧区域、缺氧区域及好氧区域污泥浓度控制在8000～10000mg/L左右。
实施例3
使用实施例1所述装置，构建AO-MBR工艺运行模式，该工艺模式适用于进水碳源充足，且出水总氮标准较高(为一级A标准，总氮为15mg/L)的情况。
具体操作如下：
保留厌氧池1、缺氧池3和机动池5的这三个进水管口，将削/缺氧池2调整为削氧区域，微/好氧池4调整为好氧区域，机动池5调整为缺氧区域(关闭曝气器、打开潜水推流器)，打开缺氧池3至厌氧池1的回流、好氧池6至削/缺氧池2的回流和MBR膜池至微/好氧池的回流。从而形成了“厌氧-缺氧-好氧-缺氧-好氧-MBR”组合的二级AO-MBR污水处理工艺。
该工艺的运行及控制参数可参考以下：
①厌氧池1、缺氧池3和机动池5三个进水管口的进水量分别为50％Q、30％Q、20％Q；
②厌氧池1内开启潜水搅拌器，保证厌氧池1内流速不小于0.3m/s，以防止污泥沉淀，同时保持池内溶解氧值控制在0～0.2mg/L；
③削/缺氧池2、缺氧池3和机动池5开启潜水推流器，保证缺氧区域内流速不小于0.3m/s，以防止污泥沉淀，同时保持池内溶解氧值控制在0.2～0.5mg/L；
④开启个好氧区域(包括微/好氧池4和好氧池6)底部的曝气器，保持池内溶解氧值均控制在2～3mg/L；
⑤MBR膜池7至微/好氧池4的回流量为400％Q，好氧池6至削/缺氧池2的回流量为300％Q，缺氧池3至厌氧池1的回流量为200％Q；
⑥厌氧区域、缺氧区域及好氧区域污泥浓度控制在8000～10000mg/L左右。
实施例4
使用实施例1所述装置，构建微氧曝气AAO-MBR工艺运行模式，该工艺模式适用于高排放标准污水厂建筑及提标改造工程。具体操作如下：
保留厌氧池1和缺氧池3的进水管口，关闭机动池5的进水管口，将削/缺氧池2调整为缺氧区域，微/好氧池4调整为微氧区域，机动池5调整为微氧区域(开启曝气器、关闭潜水推流器)，打开缺氧池3至厌氧池1的回流、好氧池6至削/缺氧池2的回流和MBR膜池至微/好氧池的回流。从而形成了“厌氧-缺氧-微氧-好氧-MBR”组合的微氧曝气AAO-MBR污水处理工艺。
该工艺的运行及控制参数可参考以下：
①厌氧池1和缺氧池3二个进水管口的进水量各为50％Q左右；
②厌氧池1内开启潜水搅拌器，保证厌氧池1内流速不小于0.3m/s，以防止污泥沉淀，同时保持池内溶解氧值控制在0～0.2mg/L；
③缺氧区域(包括削/缺氧池2和缺氧池3)开启潜水推流器，保证缺氧区域内流速不小于0.3m/s，以防止污泥沉淀，同时保持池内溶解氧值控制在0.2～0.5mg/L；
④开启微氧区域(包括微/好氧池4和机动池5)底部的曝气，保持微氧区域内溶解氧值控制在0.5～1.5mg/L；
⑤开启好氧池底部曝气，保持好氧池内溶解氧值控制在2～3mg/L；
⑥MBR膜池7至微/好氧池4的回流量为400％Q，好氧池6至削/缺氧池2的回流量为300％Q，缺氧池3至厌氧池1的回流量为200％Q；
⑦厌氧区域、缺氧区域、微氧区域及好氧区域污泥浓度控制在8000～10000mg/L左右。
实施例5
使用实施例1所述装置，构建微氧曝气二级AO-MBR工艺运行模式，该工艺模式适用于对出水总氮要求很高的污水厂。具体操作如下：
保留厌氧池1、缺氧池3和机动池5这三个进水管口，将削/缺氧池2调整为缺氧区域，微/好氧池4调整为微氧区域，机动池5调整为缺氧区域(关闭曝气器、开启潜水推流器)，打开缺氧池3至厌氧池1的回流、好氧池6至削/缺氧池2的回流和MBR膜池至微/好氧池的回流。从而形成了“厌氧-缺氧-微氧-缺氧-好氧-MBR”组合的微氧曝气二级AO-MBR污水处理工艺。
该工艺的运行及控制参数可参考以下：
①厌氧池1、缺氧池3和机动池5的进水量分别为50％Q、30％Q、20％Q左右；
②厌氧池1内开启潜水搅拌器，保证厌氧池1内流速不小于0.3m/s，以防止污泥沉淀，同时保持池内溶解氧值控制在0～0.2mg/L；
③缺氧区域(包括削/缺氧池2、缺氧池3和机动池5)开启潜水推流器，保证缺氧区域内流速不小于0.3m/s，以防止污泥沉淀，同时保持池内溶解氧值控制在0.2～0.5mg/L；
④开启微氧区域(即微/好氧池4)底部的曝气器，保持微氧区域内溶解氧值控制在0.5～1.5mg/L；
⑤开启好氧池底部曝气，保持好氧池内溶解氧值控制在2～3mg/L；
⑥MBR膜池7至微/好氧池4的回流量为400％Q，好氧池6至削/缺氧池2的回流量为300％Q，缺氧池3至厌氧池1的回流量为200％Q；
⑦厌氧区域、缺氧区域、微氧区域及好氧区域污泥浓度控制在8000～10000mg/L左右。
应当理解的是，说明书中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。本实施例仅用于说明该发明，而不用于限制本发明的范围，本领域技术人员对于本发明所做的等价置换等修改均认为是落入该发明权利要求书所保护范围内。

Claims (9)

1.一种多模式微氧曝气AAO-MBR高效节能的污水处理方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)部分原污水进入厌氧池，停留反应一段时间后，厌氧池出水进入削/缺氧池进行反应；
2)削/缺氧池的出水和部分原污水进入缺氧池，缺氧池的混合液部分回流至厌氧池；
3)缺氧池的出水进入微/好氧池，控制微/好氧池内的曝气量，使该池的溶解氧值为2～3mg/L或0.2～1.5mg/L；
4)微/好氧池的出水与剩余的原污水进入机动池，控制机动池内的曝气量，将该机动池切换成好氧区域、微氧区域或缺氧区域，其中：好氧区域的溶解氧值为2～3mg/L，微氧区域的溶解氧值为0.5～1.5mg/L，缺氧区域的溶解氧值为0.2～0.5mg/L；
5)机动池的出水进入好氧池进行反应，好氧池的混合液部分回流至削/缺氧池；
6)好氧池的出水进入MBR膜池，MBR膜池的混合液部分回流至微/好氧池或机动池。
2.根据权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于，所述厌氧池、削/缺氧池和缺氧池内的水流速度均不小于0.3m/s，所述厌氧池内的水力停留时间为1.0～1.5h，所述削/缺氧池的水力停留时间为0.5～1.0h。
3.根据权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于，所述厌氧池的溶解氧值小于等于0.2mg/L，所述削/缺氧池的溶解氧值为0.2～1.0mg/L，所述缺氧池的溶解氧值为0.2～0.5mg/L，所述好氧池的溶解氧值为2～3mg/L。
4.根据权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于，所述厌氧池、缺氧池和好氧池的污泥浓度为8000～10000mg/L。
5.根据权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于，所述MBR膜池至微/好氧池或机动池的混合液回流量为400％Q，所述好氧池至削/缺氧池的混合液回流量为300％Q，所述缺氧池至厌氧池的混合液回流量为200％Q。
6.一种多模式微氧曝气AAO-MBR高效节能的污水处理装置，其特征在于，包括沿水流方向依次设置的厌氧池(1)、削/缺氧池(2)、缺氧池(3)、微/好氧池(4)、机动池(5)、好氧池(6)和MBR膜池(7)，以及多点进水系统(8)、多段回流系统(9)和曝气系统(10)；
所述多点进水系统(8)包括分别设置在厌氧池(1)、缺氧池(3)和机动池(5)的3个进水管口；
所述多段回流系统(9)包括缺氧池(3)至厌氧池(1)的回流管段、好氧池(6)至削/缺氧池(2)的回流管段，MBR膜池(7)至微/好氧池(4)或机动池(5)的回流管段；
所述曝气系统(10)包括设置于微/好氧池(4)、机动池(5)和好氧池(6)内的曝气器，所述每个曝气器连接有独立的供气干管。
7.根据权利要求6所述的污水处理装置，其特征在于，所述每个曝气器上均连接有用以调节供气量的阀门和气体流量计。
8.根据权利要求6所述的污水处理装置，其特征在于，厌氧池(1)、削/缺氧池(2)、缺氧池(3)、微/好氧池(4)、机动池(5)和好氧池(6)内均安装有潜水推流器。
9.根据权利要求6所述的污水处理装置，其特征在于，所述每个进水管口均设置有相应的流量调节阀。
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