CN115872563A

CN115872563A - 一种多段ao-mbbr零碳源污水脱氮方法

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Publication number: CN115872563A
Application number: CN202211656430.XA
Authority: CN
Inventors: 沈传浩; 尹建辉; 顾凯; 王继苗; 段存礼; 陈群; 王同勇; 田夏一; 王佩; 王仁礼; 张燕; 迟文浩; 孙扬; 蔡宏亮; 孙贤鹏; 李苗; 王晓霞
Original assignee: Qingdao Water Group Co ltd; Qingdao Shuangyuan Water Co ltd
Current assignee: Qingdao Water Group Co ltd; Qingdao Shuangyuan Water Co ltd
Priority date: 2022-12-22
Filing date: 2022-12-22
Publication date: 2023-03-31
Anticipated expiration: 2042-12-22
Also published as: CN115872563B

Abstract

本发明涉及一种多段AO‑MBBR零碳源污水脱氮方法，通过对初沉池内的各参数、多段AO生物池的各参数以及污泥回流的各参数进行具体设置，极大的开发了原水碳源，改善了进水碳氮比，提高了对原水碳源的利用率，促使生化处理系统发生同步硝化反硝化、短程硝化反硝化、厌氧氨氧化等反应，减少了系统脱氮除磷所需碳源，可以实现在零碳源投加的情况下，出水总氮稳定优于一级A标准，大量降低了生产成本，减少了碳排放。

Description

一种多段AO-MBBR零碳源污水脱氮方法

技术领域

本发明涉及废水污染治理领域，具体涉及多段AO-MBBR零碳源污水脱氮方法。

背景技术

移动床生物膜污水处理装置(MovingBedBiofilmReactor，简称MBBR)是通过向污水处理装置中投加一定数量的悬浮载体，MBBR填料具有比表面积大、亲水性好、生物活性高、挂膜快、处理效果好、使用寿命长等优点，能够提高污水处理装置中的生物量及生物种类，从而提高污水处理装置的处理效率。

污水处理需要大量的微生物分解水中的污染物，从而达到净化水质的目的。生物脱氮是在微生物的联合作用下，碳源作为微生物的养分，将污水中的有机氮及氨氮经过氨化作用、硝化反应、反硝化反应，最后转化为氮气的过程。现有的低碳氮比城镇污水处理厂采用传统生物脱氮工艺，需要大量投加碳源来实现脱氮达标排放的目的，从而不仅增加了水处理运行成本，而且造成大量的碳排放。

中国发明专利公开文本CN114163070A公开了一种多级AO+MBBR一体化、模块化污水处理装置及其处理工艺，通过模块化设计充分的利用了碳源，减少药剂投加，但是其仍然是需要外加碳源的，无法达到零碳源脱氮。

发明内容

本发明针对上述技术问题提供了一种多段AO-MBBR零碳源污水脱氮方法。

具体通过如下技术方案实现：

一种多段AO-MBBR零碳源污水脱氮方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)生活污水通过进水泵房排入，然后顺次经过粗格栅、细格栅和曝气沉砂池排入到初沉池中。

(2)控制初沉池的进水流速为700～1100m³/h，控制初沉池的排泥泵每小时启动一次，每次启动运行4～6min后停止，维持初沉池内污泥停留时间为4～5天，维持初沉池水下一米处污泥浓度为8000～8600mg/L，维持初沉池出水混合液中污泥浓度为3000～4000mg/L，将初沉池排出的水体分段排入到多段AO生物池中，将初沉池产生的初沉污泥排入到储泥池内，初沉池排入储泥池的排泥量为初沉池进水量的1.5～2.2wt％。

(3)在多段AO生物池中，通过全过程生物除臭装置将除臭营养剂排入到多段AO生物池中，且在没有投加MBBR填料的好氧段中，控制溶解氧为0.8～1.3mg/L，在投加MBBR填料的好氧段中，控制前中段的溶解氧为1.0～1.5mg/L，末段的溶解氧为1.8～2.2mg/L；在没有投加MBBR填料的好氧段中的污泥浓度设置为9800～10500mg/L，在投加MBBR填料的好氧段的前中段的污泥浓度设置为8800～9050mg/L，在投加MBBR填料的好氧段的末段的污泥浓度设置为7000～8000mg/L；设置各好氧段的有机负荷为0.03～0.05kgBOD₅/(kgMLVSS.d)；多段AO生物池排出的水体排入到二沉池中。

(4)二沉池中的将二沉池进水量的78～82wt％的污泥回流至多段AO生物池的缺氧段第一段的最前端，二沉池中的进水量的4～6wt％的污泥回流至步骤(1)的进水泵房内或直接回流至初沉池内，二沉池的进水量的2～4wt％的的剩余污泥排入到储泥池内，经过二沉池沉淀处理后，上层清液排入到高效沉淀池内。

(5)在高效沉淀池内进行高效沉淀和化学除磷处理，处理后的水体排入到滤布滤池内，产生的化学泥排入到储泥池内。

(6)储泥池内的污泥通过脱水机脱水之后，形成处理污泥，外运处理；滤布滤池处理后的水体排出，完成污水脱氮的处理。

作为优选，所述多段AO生物池具体为三段AO生物池，所述三段AO生物池顺次包括缺氧一段、好氧一段、缺氧二段、好氧二段、缺氧三段和好氧三段，其中初沉池排出水体的38～42％直接排入到缺氧一段内，初沉池排出水体的28～32％直接排入到缺氧二段内，初沉池排出水体的28～32％直接排入到缺氧三段内，通过鼓风机向好氧一段、好氧二段和好氧三段内鼓入空气，并且将MBBR填料加入到好氧二段和好氧三段内。

作为优选，好氧一段控制溶解氧为1mg/L，在好氧二段的溶解氧为1.2～1.5mg/L，好氧三段的溶解氧为2mg/L；在好氧一段的污泥浓度设置为10000mg/L，在好氧二段的污泥浓度设置为9000mg/L，在好氧三段的污泥浓度设置为7100～7900mg/L。

作为优选，步骤(3)中的所述除臭营养剂为含有芽孢杆菌、硫杆菌、假单胞菌、微球菌、不动杆菌或气单胞菌一种或多种的土壤微生物的除臭营养剂。

作为优选，所述全过程生物除臭装置包括培养池和除臭微生物反应器，所述除臭微生物反应器设置于培养池内部。所述的除臭微生物反应器包括设备壳体、填料甲、填料乙、孔板和汽提装置，设备壳体内由上至下依次设置有填料甲、填料乙和汽提装置，设备壳体的底部和顶部均设置有用于进水和出水的孔板。

作为优选，所述MBBR填料为斜悬式多孔悬浮填料，MBBR填料的添加量为添加MBBR填料的生物池容积的23～28％。

作为优选，二沉池中回流至多段AO生物池的污泥为回流污泥，用于补充多段AO生物池内的污泥浓度；回流至进水泵房内或直接回流至初沉池内的污泥为除臭污泥，除臭污泥用于污水除臭和在初沉池与初沉污泥进行混合发酵产酸开发内碳源；多段AO-MBBR零碳源污水脱氮方法的污泥龄为24～26天。

作为优选，高效沉淀池内通过投加化学除磷剂进行除磷，投加药剂后，会形成絮体的化学泥，所述化学泥在高效沉淀池内进行沉淀后排入到储泥池内。

作为优选，所述化学除磷剂为三氯化铁和/或PAC。

作为优选，所述二沉池为辐流式沉淀池；所述高效沉淀池中设置有用于加速沉淀的斜管或者斜板。

本发明的技术效果在于：

1，本发明针对多段(尤其是三段)AO+MBBR工艺，将初沉污泥与除臭污泥混合发酵开发内碳源，提高对原水碳源的利用率，改善低碳氮比城镇污水厂进水水质。通过初沉污泥发酵，高污泥浓度，低有机负荷，低溶解氧，大回流比等多种组合方式对工艺参数进行精准调控，有效提高了原水碳源利用率，减少了生物脱氮除磷所需碳源，故在零碳源投加的情况下，该工艺系统能够稳定脱氮。通过本发明具体工艺参数的设置，可以极大的开发原水碳源，改善进水碳氮比，提高对原水碳源的利用率，控制高污泥浓度，低有机负荷，低溶解氧，大回流比，促使生化处理系统发生同步硝化反硝化、短程硝化反硝化、厌氧氨氧化等反应，减少系统脱氮除磷所需碳源，可以实现在零碳源投加的情况下，出水总氮稳定优于GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准(本发明的出水总氮稳定在6～10mg/L之内，一级A标准是15左右，本发明可以做到准地表IV类水，达到了一级A标准)，大量降低生产成本，减少碳排放。

2，由于现有的初沉池是将初沉池单一使用，去除固体颗粒和悬浮物，按照传统模式运行的弊端是在排泥的同时，会造成大量宝贵的原水碳源流失。而本发明通过全过程生物除臭系统污泥回流管道控制除臭污泥回流量，调整初沉池排泥量，控制初沉池污泥龄，维持初沉池水下一米处污泥浓度，维持初沉池出水混合液中污泥浓度。从而使得初沉池底部大量污泥进行发酵，改变了污水生化性，有效提高了进水VFA含量。生化系统微生物将VFA作为碳源时，有利于PHA的合成，脱氮除磷效率大大提高，在降低生产运行成本的同时，增强了出水水质的稳定性。

3，现有技术中的好氧段末端溶解氧控制在2mg/L以上，生化系统按照全程硝化进行反应，这样虽然硝化菌活性得到保障，氨氮去除率高，但是内回流带到缺氧段的溶解氧将先消耗进水碳源，若进水碳源不足，将导致缺氧反硝化无法完全进行。而本发明合理设置在没有投加MBBR填料的好氧段的溶解氧和在投加MBBR填料的好氧段前中段的溶解氧以及末端溶解氧的各参数。由于溶解氧控制很低，生物池所需风量远小于常规控制方法，故生物池鼓风机能耗大幅降低，节约生产成本；控制低溶解氧，能够减少内回流带到缺氧段的溶解氧消耗进水碳源，提高原水碳源利用率；控制低溶解氧，可促使生化系统发生同步硝化反硝化、短程硝化反硝化、厌氧氨氧化等反应，从而减少了异养脱氮所需碳源。

4，由于现有生活污水的污泥浓度一般在3000-5000mg/L，传统控制虽然控制低浓度，生物池溶解氧高，出水氨氮稳定，但是总氮需要外加碳源才能达标，需要大量外加碳源来维持反硝化脱氮，从而造成运行成本高昂。本发明合理设置好氧一段、好氧二段、好氧三段具体的污泥浓度，通过设置的高污泥浓度能够进一步消耗回流及缺氧段溶解氧，增大扩散阻力，从而提高了原水碳源利用率；本发明具体各段设置的相对高污泥浓度可提高反硝化菌的浓度，在缺氧段有效容积一定的条件下，可以更好的利用难降解有机物进行反硝化；本发明具体各段设置的污泥浓度使得菌胶团直径相对较大，易发生同步硝化反硝化；本发明具体各段设置的污泥浓度硝化菌浓度高，有利于提高系统硝化能力。

5，现有技术中控制污泥龄一般在15天左右。本发明通过调控初沉池及剩余污泥排泥量，并且控制多段(尤其是三段)AO+MBBR工艺的污泥龄在25天左右，通过控制回流污泥量，保证了二沉池污泥不上浮，更为重要的是维持了生化系统(多段AO生物)中水力合理停留时间，合理补充多段AO生物池内的污泥浓度；通过控制除臭污泥的量(配合初沉池内水下一米处的含泥量等参数控制)，使得在初沉内污泥与除臭污泥混合水解发酵而进行开发碳源，该过程也强化了系统脱氮除磷效果；因为系统的微生物会繁殖，这些不同的菌世代时间不一样，通过控制剩余污泥的量，合理的控制了污泥龄，调整了不同用途的菌种丰度。本发明维持了长泥龄，可以富集更多的硝化菌，提高硝化菌占比，增强系统硝化处理能力；从而使得生化系统内菌群丰富，污染物去除效率得到提高；较长污泥龄可以使污泥絮体沉降速度变快，污泥产泥量极低，在好氧段和缺氧段可以利用微生物内碳源进行反硝化处理。

6，本发明将除臭污泥回流比控制在4～6％(优选为5％)左右，不仅可以有效去除厂内污水臭味，经济性高，而且可以借助其进行全过程回流，灵活控制初沉池污泥浓度，调控初沉池发酵效果。根据进出水水质变化，污泥外回流比控制在78～82％(优选80％)左右，同时配合低溶解氧，低有机负荷0.03-0.05kgBOD₅/(kgMLVSS.d)，促使生化系统发生同步硝化反硝化、短程硝化反硝化和厌氧氨氧化，大量减少生物脱氮所需碳源，实现了在不外加碳源的情况下，系统能够稳定脱氮，实际出水水质达到并优于出水标准，此法不仅节约了大量药剂费和设备运行费用，而且提高了系统的抗冲击能力，具有良好的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例1方法的流程示意图。

图2为图1中三段AO生物池局部流程细化示意图。

具体实施方式

结合实施例对本发明的技术方案进行进一步说明，具体实施方式除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或者类似特征中的一个例子而已。仅仅是为了帮助理解本发明，本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应该视为对本发明的具体限制。

实施例1

如图1和图2所示，一种多段AO-MBBR零碳源污水脱氮方法，包括如下步骤：

(1)生活污水(进水总氮为45-50mg/L)通过进水泵房排入，然后顺次经过粗格栅、细格栅和曝气沉砂池排入到初沉池中。

(2)控制初沉池的进水流速为900m³/h，控制初沉池的排泥泵每小时启动一次，每次启动运行5min后停止，维持初沉池内污泥停留时间为4.5天，维持初沉池水下一米处污泥浓度为8100～8500mg/L，维持初沉池出水混合液中污泥浓度为3100～3900mg/L，将初沉池排出的水体分段排入到三段AO生物池中，将初沉池产生的除尘污泥排入到储泥池内。其中初沉池排出水体的40％直接排入到缺氧一段内，初沉池排出水体的30％直接排入到缺氧二段内，初沉池排出水体的30％直接排入到缺氧三段内。

(3)在三段AO生物池中，通过全过程生物除臭装置将除臭营养剂排入到多段AO生物池中，通过鼓风机向好氧一段、好氧二段和好氧三段内鼓入空气，并且将MBBR填料加入到好氧二段和好氧三段内。且在没有投加MBBR填料的好氧一段中，控制溶解氧为1mg/L，在投加MBBR填料的好氧二段中的溶解氧为1.3mg/L，投加MBBR填料的好氧三段的溶解氧为2mg/L；在好氧一段的污泥浓度设置为10000mg/L，在好氧二段的污泥浓度设置为9000mg/L，在好氧三段的污泥浓度设置为7600mg/L；三段AO生物池排出的水体排入到二沉池中。本实施例的所述MBBR填料为斜悬式多孔悬浮填料，MBBR填料的添加量为添加MBBR填料的生物池(好氧二段、好氧三段)容积的25％。

(4)二沉池中的将二沉池进水量的80wt％的污泥回流至多段AO生物池的缺氧段第一段的最前端，二沉池中的进水量的5wt％的污泥回流至步骤(1)的进水泵房内或直接回流至初沉池内，二沉池的进水量的3wt％的的剩余污泥排入到储泥池内，经过二沉池沉淀处理后，上层清液排入到高效沉淀池内

(5)在高效沉淀池内进行高效沉淀和化学除磷处理，处理后的水体排入到滤布滤池内，产生的化学泥排入到储泥池内；

(6)储泥池内的污泥通过脱水机脱水之后，形成处理污泥，外运处理；滤布滤池处理后的水体排出，完成污水脱氮的处理。三段AO-MBBR零碳源污水脱氮方法的污泥龄为25天。检测得到出水总氮为7.6mg/L。

实施例2

一种多段AO-MBBR零碳源污水脱氮方法，其它的设置方式与实施例1相同，不同之处在于二沉池中的进水量的5.2wt％的污泥直接回流至步骤(1)的初沉池内。

对比例1

本对比例的其它设置方式与实施例1相同，不同之处在于在步骤(2)中，保持水解发酵池的水下一米的污泥浓度为6000mg/L，保持初沉池出水混合液的污泥浓度为500mg/L，经过与实施例1相同的处理10天后，发现初沉池出水的SCOD和VFA进行检测发现相较实施例1下降了30％左右，导致出水总氮数值升高40％左右。

对比例2

本对比例的其它设置方式与实施例1相同，不同之处在于好氧一段中，控制溶解氧为1mg/L，在投加MBBR填料的好氧二段中的溶解氧为1.5mg/L，投加MBBR填料的好氧三段的溶解氧为2mg/L；在好氧一段的污泥浓度设置为13000mg/L，在好氧二段的污泥浓度设置为12000mg/L，在好氧三段的污泥浓度设置为10000mg/L。其它设置方式与实施例1相同，经过相同时间处理后发现，本对比例造成二沉池严重跑泥，无法进行泥水分离，污水处理系统崩溃。

对比例3

本对比例的其它设置方式与实施例1相同，不同之处在于好氧一段中，控制溶解氧为5mg/L，在投加MBBR填料的好氧二段中的溶解氧为6mg/L，投加MBBR填料的好氧三段的溶解氧为8mg/L；在好氧一段的污泥浓度设置为10000mg/L，在好氧二段的污泥浓度设置为8500mg/L，在好氧三段的污泥浓度设置为7500mg/L。其它设置方式与实施例1相同，经过相同时间处理后发现，本对比例造成相对于实施例1出水总氮大幅度上涨，总氮去除率下降了30％左右。

对比例4

本对比例的其它设置方式与实施例1相同，不同之处在于好氧一段中，控制溶解氧为5mg/L，在投加MBBR填料的好氧二段中的溶解氧为6mg/L，投加MBBR填料的好氧三段的溶解氧为8mg/L；在好氧一段的污泥浓度设置为5000mg/L，在好氧二段的污泥浓度设置为4000mg/L，在好氧三段的污泥浓度设置为3500mg/L。其它设置方式与实施例1相同，经过相同时间处理后发现，本对比例造成相对于实施例1出水总氮大幅度上涨，总氮去除率下降了40％左右。

对比例5

本对比例的其它设置方式与实施例1相同，不同之处在于好氧一段中，控制溶解氧为0.5mg/L，在投加MBBR填料的好氧二段中的溶解氧为0.5mg/L，投加MBBR填料的好氧三段的溶解氧为1mg/L；在好氧一段的污泥浓度设置为10000mg/L，在好氧二段的污泥浓度设置为8500mg/L，在好氧三段的污泥浓度设置为7500mg/L。其它设置方式与实施例1相同，经过相同时间处理后发现，本对比例造成相对于实施例1出水氨氮去除率下降60％，总氮去除率下降70％。

对比例6

本对比例的其它设置方式与实施例1相同，不同之处在于二沉池污泥回流至生物池缺氧第一段进水处的回流比例设置为200％。通过与实施例1相同处理方式后发现，本对比例大大减少了进水在生物池各段实际停留时间，进而影响了各项指标去除率，造成总氮去除率下降了35％。

对比例7

本对比例的其它设置方式与实施例1相同，不同之处在于二沉池污泥回流至生物池缺氧第一段进水处的回流比例设置为50％。通过与实施例1相同处理方式后发现，本对比例增加了污泥在二沉池的停留时间，进而影响了泥水分离效果，二沉池跑泥造成系统崩溃。

以上所述，仅为本发明示例性的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种多段AO-MBBR零碳源污水脱氮方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)生活污水通过进水泵房排入，然后顺次经过粗格栅、细格栅和曝气沉砂池排入到初沉池中；

(2)控制初沉池的进水流速为700～1100m³/h，控制初沉池的排泥泵每小时启动一次，每次启动运行4～6min后停止，维持初沉池内污泥停留时间为4～5天，维持初沉池水下一米处污泥浓度为8000～8600mg/L，维持初沉池出水混合液中污泥浓度为3000～4000mg/L，将初沉池排出的水体分段排入到多段AO生物池中，将初沉池产生的初沉污泥排入到储泥池内，初沉池排入储泥池的排泥量为初沉池进水量的1.5～2.2wt％；

(3)在多段AO生物池中，通过全过程生物除臭装置将除臭营养剂排入到多段AO生物池中，且在没有投加MBBR填料的好氧段中，控制溶解氧为0.8～1.3mg/L，在投加MBBR填料的好氧段中，控制前中段的溶解氧为1.0～1.5mg/L，末段的溶解氧为1.8～2.2mg/L；在没有投加MBBR填料的好氧段中的污泥浓度设置为9800～10500mg/L，在投加MBBR填料的好氧段的前中段的污泥浓度设置为8800～9050mg/L，在投加MBBR填料的好氧段的末段的污泥浓度设置为7000～8000mg/L；设置各好氧段的有机负荷为0.03～0.05kgBOD₅/(kgMLVSS.d)；多段AO生物池排出的水体排入到二沉池中；

(4)二沉池中的将二沉池进水量的78～82wt％的污泥回流至多段AO生物池的缺氧段第一段的最前端，二沉池中的进水量的4～6wt％的污泥回流至步骤(1)的进水泵房内或直接回流至初沉池内，二沉池的进水量的2～4wt％的的剩余污泥排入到储泥池内，经过二沉池沉淀处理后，上层清液排入到高效沉淀池内；

2.根据权利要求1所述的多段AO-MBBR零碳源污水脱氮方法，其特征在于，所述多段AO生物池具体为三段AO生物池，所述三段AO生物池顺次包括缺氧一段、好氧一段、缺氧二段、好氧二段、缺氧三段和好氧三段，其中初沉池排出水体的38～42％直接排入到缺氧一段内，初沉池排出水体的28～32％直接排入到缺氧二段内，初沉池排出水体的28～32％直接排入到缺氧三段内，通过鼓风机向好氧一段、好氧二段和好氧三段内鼓入空气，并且将MBBR填料加入到好氧二段和好氧三段内。

3.根据权利要求2所述的多段AO-MBBR零碳源污水脱氮方法，其特征在于，好氧一段控制溶解氧为1mg/L，在好氧二段的溶解氧为1.2～1.5mg/L，好氧三段的溶解氧为2mg/L；在好氧一段的污泥浓度设置为10000mg/L，在好氧二段的污泥浓度设置为9000mg/L，在好氧三段的污泥浓度设置为7100～7900mg/L。

4.根据权利要求2所述的多段AO-MBBR零碳源污水脱氮方法，其特征在于，步骤(3)中的所述除臭营养剂为含有芽孢杆菌、硫杆菌、假单胞菌、微球菌、不动杆菌或气单胞菌一种或多种的土壤微生物的除臭营养剂。

5.根据权利要求1或2所述的多段AO-MBBR零碳源污水脱氮方法，其特征在于，所述全过程生物除臭装置包括培养池和除臭微生物反应器，所述除臭微生物反应器设置于培养池内部。

6.根据权利要求1或2所述的多段AO-MBBR零碳源污水脱氮方法，其特征在于，所述MBBR填料为斜悬式多孔悬浮填料，MBBR填料的添加量为添加MBBR填料的生物池容积的23～28％。

7.根据权利要求1或2所述的多段AO-MBBR零碳源污水脱氮方法，其特征在于，二沉池中回流至多段AO生物池的污泥为回流污泥，用于补充多段AO生物池内的污泥浓度；回流至进水泵房内或直接回流至初沉池内的污泥为除臭污泥，除臭污泥用于污水除臭和在初沉池与初沉污泥进行混合发酵产酸开发内碳源；多段AO-MBBR零碳源污水脱氮方法的污泥龄为24～26天。

8.根据权利要求1或2所述的多段AO-MBBR零碳源污水脱氮方法，其特征在于，高效沉淀池内通过投加化学除磷剂进行除磷，投加药剂后，会形成絮体的化学泥，所述化学泥在高效沉淀池内进行沉淀后排入到储泥池内。

9.根据权利要求8所述的多段AO-MBBR零碳源污水脱氮方法，其特征在于，所述化学除磷剂为三氯化铁和/或PAC。

10.根据权利要求1或2所述的多段AO-MBBR零碳源污水脱氮方法，其特征在于，所述二沉池为辐流式沉淀池；所述高效沉淀池中设置有用于加速沉淀的斜管或者斜板。