CN115465950A - 一种生物膜载体强化sbr的污水处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物膜载体强化SBR的污水处理系统，包括依次连通的进水管、MABR膜缺氧池、SBR主反应池和出水管，MABR膜缺氧池内设置MABR膜箱，SBR主反应池与MABR膜缺氧池之间一侧连通，并在另一侧底部安装反向的污泥回流泵，SBR主反应池底面均布曝气头，曝气头与外部的鼓风机连通，鼓风机还连通MABR膜箱并供气。本发明同时利用MABR生物膜脱落的接种效应来强化SBR主反应池的处理性能；能够提高SBR出水水质的稳定性、提高处理负荷，减少额外碳源的投加，同时也能降低单位处理水的电耗。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种生物膜载体强化SBR的污水处理系统。
背景技术
SBR(Sequencing Batch Reactor)是一种序批式运行的活性污泥法，在我国约40％左右的中小城镇污水及20％左右的工业废水处理都采用SBR法。 SBR工艺的发展和大量应用已近三十年了，仍然缺乏成熟的规范和指导， SBR反应器容积利用率较低、控制设备较复杂、运行维护要求较高。由于SBR的变水位运行，受滗水器的限制，一般很难实现系统的处理水量扩容。随着污水处理厂对氮磷处理要求的提高，对SBR的升级改造也提上日程。
关于SBR强化脱氮的工艺方法，包括强化系统运行控制、短程硝化反硝化、好氧颗粒污泥、厌氧氨氧化、投加悬浮填料(MBBR)、以及与传统缺氧-好氧的组合工艺。MABR(Membrane Aerated Biofilm Reactor)是一种基于膜充氧曝气的固定化生物膜载体的生物膜工艺，多用于与传统活性污泥法(AO、AAO等)的组合工艺，实现生物膜-活性污泥的工艺强化。发明专利CN 214327270 U提出了一种SBR-MABR的污水处理系统，但是其只提出 SBR(活性污泥)和MABR(纯生物膜，膜池内MLSS小于500mg/L)两种单独工艺的简单串联组合，即生物膜+活性污泥串联工艺，并没有考虑SBR 主反应池的污泥回流、MABR过程的间歇供气去实现泥膜耦合工艺的整体工艺强化。其MABR膜缺氧池包括MABR缺氧池和微好氧池两个区，靠MABR 上的生物膜进行硝化和反硝化过程，生物膜较厚，该区域悬浮物含量取决于进水SS浓度，没有悬浮增长的活性污泥混合液。即该区域只存在附着生长的生物膜工艺过程。其SBR主反应池按SBR的进水、曝气、静置、滗水的操作过程运行，没有污泥回流工况。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够提高SBR出水水质的稳定性、提高处理负荷，减少额外碳源的投加，同时也能降低单位处理水的电耗的生物膜载体强化SBR的污水处理系统。
本发明为达到上述目的，具体通过以下技术方案得以实现的：
一种生物膜载体强化SBR的污水处理系统，包括依次连通的进水管、 MABR膜缺氧池、SBR主反应池和出水管，MABR膜缺氧池内设置MABR 膜箱，SBR主反应池与MABR膜缺氧池之间一侧连通，并在另一侧底部安装反向的污泥回流泵，SBR主反应池底面均布曝气头，曝气头与外部的鼓风机连通，鼓风机还连通MABR膜箱并供气。
进一步的，进水上安装用于预处理的穿孔细格栅，穿孔细格栅的孔径不大于2mm。
进一步地，SBR主反应池末端与出水管连接处设置滗水器。
进一步地，SBR主反应池进水和曝气阶段，污泥回流泵启动，回流比为 20％-50％；污泥回流泵在SBR主反应池静置和滗水阶段处于停歇状态或者持续回流状态。
进一步地，SBR主反应池静置和滗水阶段，对MABR膜箱进行间歇供气或者连续供气。
进一步地，鼓风机上安装空气过滤器、压力控制单元和流量控制单元，空气过滤器的过滤精度不大于10微米。
本发明现有SBR主反应池之前增加MABR膜缺氧池，使得实现泥膜组合工艺的工艺强化，即在MABR膜缺氧池进行同步硝化反硝化，即MABR 生物膜上硝化而MABR膜缺氧池活性污泥混合液进行反硝化，同时利用 MABR生物膜脱落的接种效应来强化SBR主反应池的处理性能，达到提标扩容的设计改造目标。同时增加小流量回流泵(20％-50％的处理流量)来达到膜池活性污泥混合液的污泥浓度要求，MLSS控制在500-5000mg/L，而在没有污泥回流状态下的膜池MLSS会小于500mg/L。
在本发明中将MABR与SBR两种工艺单元耦合在一起，MABR膜箱用气可与SBR主反应池池生化曝气采用同一组鼓风机，同时增加空气过滤器 (不大于10微米过滤精度)和压力、流量控制。
采用穿孔细格栅进行进水预处理，穿孔细格栅采用2mm或更小尺寸，以避免后续MABR膜的污堵和缠绕现象。
SBR按照进水、曝气、静置、滗水的操作过程，而MABR膜缺氧池则随着SBR主反应池的液位变化而变化，同时污泥回流泵在过程中会实现SBR 主反应池污泥向MABR膜缺氧池的回流，回流比控制在20％-50％。污泥回流泵在静置和滗水过程中处于停歇状态或者持续回流状态，而此时MABR 工艺用气可以根据进水氨氮负荷的波动维持在供气或者无供气状态，即保留连续供气和间歇供气两种状态：在进水氨氮负荷在峰值状况(大于30mg NH4-N/L)时采取连续供气模式，在进水氨氮负荷在较低负荷(小于20mg NH4-N/L)时采取间歇供气，在进水氨氮负荷在平均状态(20-30mg NH4-N /L)时采取N个运行周期为间歇供气，第N+1个运行周期时连续曝气，在N+2个运行周期开始N个运行周期的间歇供气，第2N+2个运行周期时连续曝气，以此类推。这样的供气充氧模式可促使MABR实现部分短程硝化和反硝化。同时在无供气状态时，MABR生物膜处于无氧状态，此时可实现生物选择以控制红虫等高级微生物的滋生。
MABR固定化载体的安装数量决定了在MABR池同步硝化反硝化去除的氨氮和总氮负荷，污泥回流比的大小对总氮在MABR池的去除也有一定的贡献值。通过MABR-SBR耦合工艺可以提高SBR出水水质的稳定性、提高处理负荷，减少额外碳源的投加，同时也能降低单位处理水的电耗。
附图说明
图1为本发明的组合系统立面构型示意图；
图2为本发明的处理系统俯视结构示意图；
图3为MABR膜缺氧池进口氨氮在一个月内4小时运行周期内的变化数据图；
图4为MABR膜缺氧池出口氨氮在一个月内4小时运行周期内的变化数据图；
图5为MABR膜缺氧池进口总氮在一个月内4小时运行周期内的变化数据图；
图6为MABR膜缺氧池出口总氮在一个月内4小时运行周期内的变化数据图；
图7为MABR/SBR组合工艺和单独SBR工艺的平行进出水氨氮的比较图；
图8为MABR/SBR组合工艺和单独SBR工艺的平行进出水总氮的比较是。
图中，1、进水管；2、MABR膜缺氧池；3、SBR主反应池；4、出水管；5、污泥回流泵；6、鼓风机；7、穿孔细格栅；8、MABR膜箱；9、曝气头；10、滗水器。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1和图2所示，本发明的一种生物膜载体强化SBR的污水处理系统，包括依次连通的进水管1、MABR膜缺氧池2、SBR主反应池3和出水管4， MABR膜缺氧池2内设置MABR膜箱8，SBR主反应池3与MABR膜缺氧池2之间一侧连通，并在另一侧底部安装反向的污泥回流泵5，SBR主反应池3底面均布曝气头9，曝气头9与外部的鼓风机6连通，鼓风机6还连通 MABR膜箱8并供气。
优选的，进水管1上安装用于预处理的穿孔细格栅7，穿孔细格栅7的孔径不大于2mm，以避免后续MABR膜的污堵和杂物缠绕现象。
优选的，SBR主反应池3末端与出水管4连接处设置滗水器10。
优选的，SBR主反应池3进水和曝气阶段，污泥回流泵5启动，回流比为20％-50％；污泥回流泵5在SBR主反应池3静置和滗水阶段处于停歇状态或者持续回流状态。
优选的，SBR主反应池3静置和滗水阶段，对MABR膜箱8进行间歇供气或者连续供气。
本发明现有SBR主反应池3之前增加MABR膜缺氧池2或将MABR安装于现有SBR之前的选择池最低液位下，使得实现泥膜组合工艺的工艺强化，即在MABR膜缺氧池2进行同步硝化反硝化，即MABR生物膜上硝化而MABR膜缺氧池2活性污泥混合液进行反硝化，同时利用MABR生物膜脱落的接种效应来强化SBR主反应池3的处理性能，达到提标扩容的设计改造目标。同时增加小流量回流泵(20％-50％的处理流量)来达到膜池活性污泥混合液的污泥浓度要求，MLSS控制在500-5000mg/L，而在没有污泥回流状态下的膜池MLSS会小于500mg/L。
在本发明中将MABR与SBR两种工艺单元耦合在一起，MABR膜箱8 用气可与SBR主反应池3生化曝气采用同一组鼓风机，同时增加空气过滤器(不大于10微米过滤精度)和压力、流量控制。
采用穿孔细格栅7进行进水预处理，穿孔细格栅采用2mm或更小尺寸，以避免后续MABR膜的污堵和缠绕现象。
SBR按照进水、曝气、静置、滗水的操作过程，而MABR膜缺氧池2则随着SBR主反应池3的液位变化而变化，同时污泥回流泵在过程中会实现 SBR主反应池3污泥向MABR膜缺氧池2的回流，回流比控制在20％-50％。污泥回流泵5在静置和滗水过程中处于停歇状态或者持续回流状态，而此时 MABR工艺用气可以维持在供气或者无供气状态，即保留连续供气和间歇供气两种状态，使得促使MABR实现部分短程硝化和反硝化。同时在无供气状态时，MABR生物膜处于无氧状态，此时可实现生物选择以控制红虫等高级微生物的滋生。
MABR固定化载体的安装数量决定了在MABR膜缺氧池2同步硝化反硝化去除的氨氮和总氮负荷，污泥回流比的大小对总氮在MABR膜缺氧池2 的去除也有一定的贡献值。
通过MABR-SBR耦合工艺可以提高SBR出水水质的稳定性、提高处理负荷，减少额外碳源的投加，同时也能降低单位处理水的电耗。
下表1列举了一个典型的4小时运行周期案例，采集时间为2021年9月 19日-10月18日。MABR对氨氮负荷的去除率为5％。
表1
图3-图6是在4小时运行周期内的MABR池进出口的氨氮和总氮的变化数据和统计曲线分析，可见由于有43％的污泥回流，总氮的净去除值要略高于氨氮的净去除值，在整个4小时周期内总氮和氨氮的净去除量在逐步减小。
图7和图8显示了采用MABR/SBR组合工艺和单独SBR工艺的平行进出水氨氮和总氮数据，在本案例中MABR去除的氨氮负荷设计值是5％，可见MABR/SBR组合工艺比单独SBR工艺多去除1-2mg/L的总氮，对应节省额外碳源投加约10％左右。出水氨氮差别不大的原因是由于SBR主反应池的硝化反应填补了这部分差异。如果增加MABR单元对氨氮负荷的去除率，那么采用MABR/SBR组合工艺是可以最大化实现工艺强化，如表2所示。
表2
| MABR氨氮负荷去除率(％) | 5 | 10 | 15 | 20 |
| 组合工艺碳源投加节省估算(％) | 9.4 | 16.8 | 26.7 | 37.5 |
本发明的MABR膜缺氧池2只有MABR缺氧池(独立新建或利用已有的选择池)，MABR上的生物膜是以好氧硝化为主，生物膜较薄，该区域由于从SBR主反应区的污泥回流而具有较高浓度的悬浮增长的活性污泥混合液在缺氧条件下实现同步反硝化，即该区域存在附着生长的生物膜和悬浮生长的活性污泥的双泥龄的“泥膜”组合工艺过程。SBR主反应池3按SBR 的进水、曝气、静置、滗水的操作过程运行，过程中开启污泥回流工况，以实现MABR区的活性污泥的悬浮生长状态。
本发明中的具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (6)
1.一种生物膜载体强化SBR的污水处理系统，其特征在于，包括依次连通的进水管(1)、MABR膜缺氧池(2)、SBR主反应池(3)和出水管(4)，MABR膜缺氧池内设置MABR膜箱(8)，SBR主反应池与MABR膜缺氧池之间一侧连通，并在另一侧底部安装反向的污泥回流泵(5)，SBR主反应池底面均布曝气头(9)，曝气头与外部的鼓风机(6)连通，鼓风机还连通MABR膜箱并供气。
2.根据权利要求1所述的生物膜载体强化SBR的污水处理系统，其特征在于，进水管上安装用于预处理的穿孔细格栅(7)，穿孔细格栅的孔径不大于2mm。
3.根据权利要求1所述的生物膜载体强化SBR的污水处理系统，其特征在于，SBR主反应池末端与出水管连接处设置滗水器(10)。
4.根据权利要求1所述的生物膜载体强化SBR的污水处理系统，其特征在于，SBR主反应池进水和曝气阶段，污泥回流泵启动，回流比为20％-50％；污泥回流泵在SBR主反应池静置和滗水阶段处于停歇状态或者持续回流状态。
5.根据权利要求1所述的生物膜载体强化SBR的污水处理系统，其特征在于，SBR主反应池静置和滗水阶段，对MABR膜箱进行间歇供气或者连续供气。
6.根据权利要求1所述的生物膜载体强化SBR的污水处理系统，其特征在于，鼓风机上安装空气过滤器、压力控制单元和流量控制单元，空气过滤器的过滤精度不大于10微米。
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2022
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