CN210620529U - 一种基于mbbr的主流自养脱氮改造系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于MBBR的主流自养脱氮改造系统，属于污水生物脱氮技术领域。其解决了现有技术中改造复杂、负荷低、运行不稳定、出水不达标等技术问题。其可通过AAO工艺原池改造，改造包含池体间流向和功能区划分，改造后包括两组脱氮系统，单组脱氮系统包括厌氧池、缺氧池、好氧脱碳池、第一自养脱氮池、第二自养脱氮池、好氧硝化池、脱气池、沉淀池、好氧脱碳池出水管路、自养脱氮池进水管路、污泥回流管路、硝化液回流管路及尾水回流装置，本实用新型根据脱氮系统处理效果可短时将进水由主流污水改为高氨氮废水，通过两组脱氮系统共同处理，实现了主流污水稳定高效处理，出水水质指标可达类地表IV类水标准。

Description

一种基于MBBR的主流自养脱氮改造系统

技术领域

本实用新型涉及污水生物脱氮技术领域，具体涉及一种基于MBBR的主流自养脱氮改造系统。

背景技术

自养脱氮工艺发展至今已成为可能解决高碳氮比城市主流污水高效生物脱氮的新路径。目前，主流污水自养脱氮技术虽取得了一定成果，但仍存在较多问题，面临的主要瓶颈在于系统的稳定运行。首先，由于自养脱氮功能微生物AOB和AnAOB均需要氨氮作为代谢基质，因此两者丰度与进水氨氮浓度有明显相关性，而城市主流污水为代表的低氨氮废水，由于保障AOB和AnAOB生长代谢的基质浓度较低，不利于单级自养脱氮系统的稳定运行，易出现菌种活性退化导致处理效果下降。其次，随着进水氨氮浓度的降低，使得FA对NOB抑制降低，进而易导致系统NOB活性恢复，破坏系统短程硝化效果。再次，城市主流污水所含有机物较高，直接作为系统进水易导致反硝化菌繁殖，与自养脱氮微生物中的AnAOB竞争基质进而淘汰AnAOB。最后，由于该工艺目前通常采用活性污泥形式进行自养脱氮，在工艺流程上，增加了二沉池占地，在处理效果上，活性污泥易随出水流失导致系统处理性能不稳定。因此，众多不足限制了自养脱氮工艺在处理主流污水领域的应用。目前，虽然有少数关于主流污水自养脱氮的工艺设计，但是考虑到系统需维持长期稳定运行，当前不少工艺仍存在较多缺陷。

AAO工艺自开发以来由于兼具脱氮除磷特性而得到广泛应用，已成为活性污泥法的代表工艺，其池体构造简单，运行方便，保证足够的停留时间可达到较好的处理效果。但是，作为基于活性污泥法的脱氮工艺，其同样具有诸多缺点，首先，其脱氮原理为传统硝化反硝化，因此在进行主流污水处理过程中需要消耗大量碳源，而常规主流污水中可利用碳源往往不足，需要额外投加，从而造成大量开支，另外，由于AAO基于的传统活性污泥法脱氮菌群(硝化菌群)一般为长泥龄细菌(15-25d)，而除磷菌群(聚磷菌)一般为短泥龄细菌(3-7d)，因此，实际传统脱氮除磷工艺在污泥龄上存在不可调和的矛盾，无法兼顾处理效果。而自养脱氮优势众多，具有节省60％的曝气量、无需添加有机碳源、降低90％的污泥产量和相对较少氮氧化物释放量等优点。因此，直接将传统AAO工艺改造为自养脱氮工艺以处理主流污水，具有现实可行性。

关于主流污水处理工程项目由传统生物脱氮改造为自养脱氮，由于两种工艺在脱氮原理上存在本质区别，因此面临较多的改造难题，这也为自养脱氮在主流污水处理的工程化应用造成了一定阻碍。

现有技术相关方面的研究报道主要有：

CN 109502906 A公开了一种城市污水主侧流厌氧氨氧化协同脱氮工艺装置及其应用方法，包括城市污水原水箱、生物反应池和二沉池、污泥消化液原水箱和污泥消化液AOB强化池；城市污水原水箱通过生物反应池的进水泵与生物反应池的进水阀相连接；生物反应池通过二沉池连接管与二沉池连接；污泥消化液原水箱通过污泥消化液原水箱的进水泵与消化液原水箱出水阀相连接；污泥消化液AOB强化池通过泥水混合物回流管及泥水混合物回流泵与生物反应池厌氧氨氧化区格室连接。其生物反应池厌氧氨氧化隔室采用自养脱氮，菌种形式上以固定填料上生长的生物膜混合污水厂活性污泥，该形式以固定床作为自养脱氮功能微生物附着载体，缺乏足够的水力剪切易发生生物膜增厚，从而导致传质受限，进而影响处理负荷；其次，普通活性污泥经工艺流程中的厌氧、缺氧、好氧环境反复循环，其微生物多样性高，流入厌氧氨氧化隔室极易导致系统不稳定，破坏厌氧氨氧化反应。再次，其采用侧流污水在 AOB强化池培养富集AOB并流入厌氧氨氧化隔室以保证自养脱氮，此运行仅能保证自养脱氮功能微生物中AOB的富集，而对于主要的脱氮功能微生物AnAOB，在长期低氨氮主流污水运行过程中易发生菌落退化导致处理效果下降，而该实用新型并未对此做出任何预防性措施，因此长期运行过程中处理效果无法得到保证。

CN 104334500 A公开了一种利用氨氧化细菌(AOB)和厌氧氨氧化(ANAMMOX)细菌去除来自废水流的氨的方法。在包括厌氧消化器、脱水系统和生物膜反应器的侧流中，对从主流中的废水分离的污泥进行处理。厌氧消化器产生消化污泥，对其进行脱水，产生包含较高的氨浓度和较低的有机碳浓度以及较高的温度的污水。在包括生物膜载体的侧流反氨化生物膜反应器中处理所述污水，其中所述生物膜载体接种有有效去除来自污水的氨的AOB和 AnAOB。为了去除来自主流中的废水的氨，介质载体上的AOB和AnAOB用于接触主流中的废水并去除其中的氨。主流中的条件导致AOB和AnAOB在一定时间段之后不能有效去除氨。为了复原生物膜载体上的AOB和AnAOB，再次使AOB和AnAOB接触侧流生物膜反应器中的污水，其中的条件有利于AOB和AnAOB的生长和繁殖。该实用新型从工艺形式上，仅具备主流污水脱氮能力，而对于污水所含磷素未涉及任何去除工艺；其次，在运行上，该实用新型预测到主流中的条件导致AOB和AnAOB在一定时间段之后不能有效去除氨，但是在采用侧流消化液强化其去除效果时易造成进水中主流污水得不到有效处理，进而导致出水超标；再次，整个工艺中未见混合液回流，易导致出水基质过高，难以达到相关排放标准。

CN101805094A公开了一种单级自养脱氮反应器的启动方法，其步骤为：首先在限制性供氧和少量有机碳源的条件下，构建以亚硝化细菌和硝化菌为主导的微生物系统，然后通过限制性供氧，控制氨氮氧化至亚硝酸阶段，以富集亚硝化细菌，抑制硝化菌的生长，建立以亚硝化细菌为主导的微生物系统，在稳定的亚硝酸系统基础上，通过调整曝气方式及控制溶解氧水平，优化亚硝化细菌及厌氧氨氧化菌共存的微环境，促使厌氧氨氧化菌的生长与富集，成功启动单级自养脱氮系统。该实用新型中涉及的系统启动方法较为繁琐，且存在长期运行可能出现自养脱氮功能微生物退化的情况发生。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于MBBR的主流自养脱氮改造系统，其能够确保污水的核心指标全部达标。

其采用了以下技术方案：

一种基于MBBR的主流自养脱氮改造系统，其包括两组完全相同的第一脱氮系统和第二脱氮系统，其中，第一脱氮系统/第二脱氮系统包括反应池、尾水回流装置、搅拌装置及相关工艺管路，所述的反应池包括依次并排排布的厌氧池、缺氧池、好氧脱碳池、第一自养脱氮池、第二自养脱氮池、好氧硝化池、脱气池、沉淀池；

所述的相关工艺管路包括好氧脱碳池出水管路、第一自养脱氮池进水管路、污泥回流管路及硝化液回流管路；

在所述的厌氧池、缺氧池、好氧脱碳池内均接种有普通污水处理厂活性污泥；

在所述的第一自养脱氮池、第二自养脱氮池、好氧硝化池内均投加有悬浮载体；

在所述的好氧脱碳池及好氧硝化池池底均设置有曝气管，在所述的第一自养脱氮池、第二自养脱氮池池底均设置有微孔曝气管和穿孔曝气管；

所述的厌氧池连接有总进水管路，所述的脱气池连接有总出水管路；

所述的沉淀池的底部设置有污泥排放管；

所述的好氧脱碳池出水管路用于连接所述的好氧脱碳池和所述的沉淀池，位于好氧脱碳池的一端作为进水口，位于沉淀池的一端作为出水口；

所述的第一自养脱氮池进水管路用于连接所述的沉淀池和所述的第一自养脱氮池，位于沉淀池的一端作为进水口，位于第一自养脱氮池的一端作为出水口；

所述的污泥回流管路用于连接所述的沉淀池和所述的厌氧池，位于沉淀池的一端作为进泥口，位于厌氧池的一端作为出泥口，在所述的污泥回流管路上设置有污泥回流泵；

所述的硝化液回流管路用于连接所述的脱气池和所述的缺氧池，位于脱气池的一端作为进水口，位于缺氧池的一端作为出水口，所述的硝化液回流管路上设置有硝化液回流泵；

所述的尾水回流装置包括尾水回流泵及用于连接脱气池和另一组反应池的第一自养脱氮池的尾水回流管道，位于脱气池的一端作为进水口，位于另一组反应池第一自养脱氮池的一端作为出水口；

所述的搅拌装置用于对活性污泥进行搅拌。

作为本实用新型的一个优选方案，上述的搅拌装置包括分别位于所述厌氧池、缺氧池、好氧脱碳池内的第一搅拌器、第二搅拌器；上述的污泥回流管路上还设置有污泥回流流量计，上述的硝化液回流管路上还设置有硝化液回流流量计。

作为本实用新型的另一个优选方案，在上述的厌氧池与缺氧池之间、缺氧池与好氧脱碳池之间、第一自养脱氮池与第二自养脱氮池之间、第二自养脱氮池与好氧硝化池之间、好氧硝化池与脱气池之间均通过隔板分隔，在上述的隔板上设置有保持相邻反应池连通的过水口，上述的过水口包括位于厌氧池与缺氧池之间隔板上的厌氧池过水口、位于缺氧池与好氧脱碳池之间隔板上的缺氧池过水口、位于第一自养脱氮池与第二自养脱氮池之间隔板上的第一自养脱氮池过水口、位于第二自养脱氮池与好氧硝化池之间隔板上的第二自养脱氮池过水口及位于好氧硝化池与脱气池之间隔板上的好氧硝化池过水口。

进一步的，在上述的第一自养脱氮池过水口的前方、上述的第二自养脱氮池过水口的前方分别设置有第一拦截筛网、第二拦截筛网；上述的第一拦截筛网、第二拦截筛网其上沿在运行水位以下30cm，下沿高于运行水位的一半，上述的运行水位，其与上述的总出水管路的下沿安装高度相同；在上述的好氧硝化池过水口的前方设置有第三拦截筛网，上述的第三拦截筛网的上沿在运行水位的65％以下，下沿高于运行水位的35％，上述的运行水位，其与上述的总出水管路的下沿安装高度相同。

进一步的，上述的悬浮载体密度为0.97-0.99g/cm³，空隙率＞90％，悬浮载体有效比表面积为620-1200m²/m³。

进一步的，上述的曝气管、穿孔曝气管的开口方向朝下，开口孔径为4-6mm，安装高度位于各自的池底以上30cm，上述的微孔曝气管由微孔曝气盘或微孔曝气头曝气，曝气盘或曝气头开口向上，上述的微孔曝气管的安装高度高出上述的穿孔曝气管10-20cm。

本实用新型一种基于MBBR的主流自养脱氮改造系统的工作原理为：

以当前应用广泛的AAO工艺进行自养脱氮改造，利用活性污泥系统对于原水碳源利用率高、有机物处理效果好的优点，通过超短泥龄实现生物除磷、反硝化的强化脱氮和有机物的深度去除；利用纯膜MBBR工艺加载自养脱氮工艺，无需碳源即可实现总氮的高负荷处理，另外，针对主流污水氨氮浓度较低，因此长期运行可能出现自养脱氮功能微生物退化的情况，因此在自养脱氮环节TN去除率降至40％以下后系统开始将进水更换为高氨氮废水以富集自养脱氮功能微生物，且此组反应池不单独排水，出水进另一组自养脱氮池进一步增加进水负荷以富集自养脱氮功能微生物，单组改进水后另一组仍可正常运行处理主流污水，不影响或少影响系统运行。

与现有技术相比，本实用新型带来了以下有益技术效果：

1)改造简单，原池改造，仅需对AAO工艺原缺氧区和好氧区重新进行简单的功能划分，增设隔板等及相关过水管路，充分利用原池池容，降低改造费用及施工难度；

2)节能降耗，主要脱氮过程由传统硝化反硝化转变为自养脱氮技术，可节约60％曝气费用和100％的外投碳源，脱氮不受进水C/N限制，适合城市主流污水处理；此外，第一自养脱氮池、第二自养脱氮池、好氧硝化池均采用纯膜工艺，降低了系统污泥量，且自养脱氮工艺污泥产量低，可大大降低项目污泥处置费用；

3)运行稳定性强，基于高氨氮废水和主流污水的交替运行，为厌氧氨氧化菌间歇性提供高氨氮环境，可迅速富集功能微生物，保证厌氧氨氧化菌的持留不退化；

4)出水保证性高，通过尾水回流的设计，在高氨氮运行时有效防止高氨氮废水出水超标，确保出水稳定达到设计要求，缺氧池的加入可利用硝化液回流的基质与进水所含COD进行反硝化，降低出水TN，并可为后续工艺补充一定碱度，强化脱氮效果；好氧脱碳池可进一步降低进水COD对自养脱氮功能微生物的不利影响，为自养脱氮反应池创造良好环境；工艺整体通过各反应池功能组合确保出水稳定达标；

5)生物除磷稳定高效：系统根据水温变化适时调整污泥龄，使聚磷菌始终保持超短泥龄，进而使生物除磷效果稳定且高效；

6)运行简单，抗冲击负荷能力强：自养脱氮池基于MBBR工艺，对比活性污泥工艺无需设置污泥回流、相比固定床工艺无需反冲洗，运行较为简单，同时，悬浮载体对功能微生物的强化富集使得系统可承受较长时间水质和水量冲击而不影响出水效果。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：

图1为本实用新型一种基于MBBR的主流自养脱氮改造系统俯视图；

图中，1、厌氧池，2、缺氧池，3、好氧脱碳池，4、第一自养脱氮池，5、第二自养脱氮池，6、好氧硝化池，7、脱气池，8、沉淀池，9、第一搅拌器，10、第二搅拌器，11、第一拦截筛网，12、第二拦截筛网，13、第三拦截筛网，14、悬浮载体，15、总进水管路，16、好氧脱碳池出水管路，17、第一自养脱氮池进水管路，18、污泥回流管路，19、硝化液回流管路，20、尾水回流管道，21、总出水管路。

具体实施方式

本实用新型提出了一种基于MBBR的主流自养脱氮改造系统，为了使本实用新型的优点、技术方案更加清楚、明确，以下将结合具体实施例，对本实用新型进一步详细说明。

首先，对本实用新型中所涉及的相关技术术语解释如下：

1)AAO工艺：AAO工艺是英文Anaerobic/Anoxic/Oxic第一个字母的简称(厌氧/缺氧/ 好氧法)，是一种常用的污水处理工艺，同时具有良好的脱氮除磷效果。污水与回流污泥先进入厌氧池(DO＜0.5mg/L、ORP＜-250mv)完全混合，经一定时间(1-2h)厌氧分解，去除部分BOD，部分含氮化合物转化成N₂(反硝化)，回流污泥中的聚磷微生物释放出磷，满足细菌对磷的需求。然后污水流入缺氧池(ORP≈-100mv左右)，池中反硝化细菌以污水中未分解的含碳有机物为碳源，将好氧池内循环回流回来的NO₃ ^-还原为N₂，接着污水流入好氧池(ORP＞40mv)，水中的NH₄ ⁺进行硝化反应生成NO₃ ^-，同时水中有机物氧化分解供给聚磷微生物能量，微生物从水中吸收磷，磷进入细胞组织，经沉淀池分离后以富磷污泥形式从系统排出。

2)自养脱氮：该工艺是亚硝化和厌氧氨氧化(ANAMMOX)的统称，从而达到脱氮的目的；在好氧条件下，亚硝化细菌(AOB)将氨氮部分氧化成亚硝酸，产生的亚硝酸与部分剩余的氨氮在厌氧氨氧化菌(AnAOB)作用下发生厌氧氨氧化(ANAMMOX)反应生成氮气；

3)有效比表面积：单位体积悬浮载体能实现良好传质传氧，且能生长有效微生物的受保护的表面积，m²/m³；

4)空隙率：将悬浮载体自然堆积于1m×1m×1m的容器，在悬浮载体自然堆积平面与箱体上平面平齐后，往箱内注满自来水，计算加入自来水的体积，重复3次，取其算术平均值并乘以100％，％；

5)流化：在曝气或搅拌的作用力下填料在液体中随水流流动与水质污染物充分接触的状态，悬浮载体不产生堆积，能够在池内随水流自由流动；

6)TN去除容积负荷：单位体积反应池每天去除的TN质量，kgN/m³/d；如第一自养脱氮池至好氧硝化池TN去除容积负荷＝(第一自养脱氮池进水TN-好氧硝化池出水TN)÷第一自养脱氮池至好氧硝化池总池容÷反应池每日进水水量；

7)氨氧化率：进水经过好氧条件后氧化的氨氮总量占总进水中氨氮量的比值，％；如进水经厌氧池、缺氧池、好氧脱碳池、沉淀池后的氨氮氧化率＝(进水氨氮-沉淀池出水氨氮)÷进水氨氮×100％；

8)C/N：指水中BOD₅与凯氏氮(有机氮+氨氮)的比值；

9)TN去除率：总氮的去除量占进水总氮的比值，％；如反应池自第一自养脱氮池、第二自养脱氮池至好氧硝化池的TN去除率＝(第一自养脱氮池进水TN-好氧硝化池出水TN)÷进水TN×100％。

如图1所示，本实用新型一种基于MBBR的主流自养脱氮改造系统，其主要技术构思在于通过对现有技术中的原池改造而成，即：仅需对AAO工艺原缺氧区和好氧区重新进行简单的功能划分即可。

具体的，改造后包括有两组脱氮系统，分别为第一脱氮系统和第二脱氮系统，二者结构相同，第一脱氮系统/第二脱氮系统包括反应池、尾水回流装置、搅拌装置及相关工艺管路，反应池包括依次并排排布的厌氧池1、缺氧池2、好氧脱碳池3、第一自养脱氮池4、第二自养脱氮池5、好氧硝化池6、脱气池7、沉淀池8；

上述的相关工艺管路包括总进水管路15、好氧脱碳池出水管路16、第一自养脱氮池进水管路17、污泥回流管路18、硝化液回流管路19、尾水回流管道20、总出水管路21。

上述搅拌装置用于对活性污泥进行搅拌，包括分别位于厌氧池、缺氧池、好氧脱碳池内的第一搅拌器9、第二搅拌器10，优选在好氧脱碳池内也设置有搅拌器；当然，与每个搅拌器相配套的驱动装置等不再做详细冗述，本领域技术人员借鉴现有技术即可实现，每个搅拌器的结构也不做详细描述，上述的污泥回流管路上还设置有污泥回流流量计，所述的硝化液回流管路上还设置有硝化液回流流量计。

本实用新型在上述的厌氧池1、缺氧池2、好氧脱碳池3内均接种有普通污水处理厂活性污泥；

在第一自养脱氮池4、第二自养脱氮池5、好氧硝化池6内均投加有悬浮载体14；

在上述的好氧脱碳池及好氧硝化池池底均设置有曝气管，在第一自养脱氮池、第二自养脱氮池池底均设置有微孔曝气管和穿孔曝气管；厌氧池连接上述总进水管路15，脱气池连接上述总出水管路21；穿孔曝气管提供较强的水力剪切以实现悬浮载体的流化，同时辅助供氧，微孔曝气则主要以产生的细小气泡进行供氧，辅助提供剪切力增强悬浮载体流化。

沉淀池的底部设置有污泥排放管；好氧脱碳池出水管路用于连接所述的好氧脱碳池和所述的沉淀池，位于好氧脱碳池的一端作为进水口，位于沉淀池的一端作为出水口；第一自养脱氮池进水管路用于连接沉淀池和所述的第一自养脱氮池，位于沉淀池的一端作为进水口，位于第一自养脱氮池的一端作为出水口；污泥管路用于连接沉淀池和厌氧池，位于沉淀池的一端作为进泥口，位于厌氧池的一端作为出泥口，在污泥回流管路上设置有污泥回流泵；硝化液回流管路用于连接脱气池和缺氧池，位于脱气池的一端作为进水口，位于缺氧池的一端作为出水口，硝化液回流管路上设置有硝化液回流泵；尾水回流装置包括尾水回流泵及用于连接脱气池和另一组反应池的第一自养脱氮池的尾水回流管道，位于脱气池的一端作为进水口，位于另一组反应池第一自养脱氮池的一端作为出水口；

本实用新型优选在厌氧池与缺氧池之间、缺氧池与好氧脱碳池之间、第一自养脱氮池与第二自养脱氮池之间、第二自养脱氮池与好氧硝化池之间、好氧硝化池与脱气池之间均通过隔板分隔，在隔板上设置有保持相邻反应池连通的过水口，过水口包括位于厌氧池与缺氧池之间隔板上的厌氧池过水口、位于缺氧池与好氧脱碳池之间隔板上的缺氧池过水口、位于第一自养脱氮池与第二自养脱氮池之间隔板上的第一自养脱氮池过水口、位于第二自养脱氮池与好氧硝化池之间隔板上的第二自养脱氮池过水口及位于好氧硝化池与脱气池之间隔板上的好氧硝化池过水口。

本实用新型优选在第一自养脱氮池过水口的前方、所述的第二自养脱氮池过水口的前方分别设置有第一拦截筛网11、第二拦截筛网12；第一拦截筛网、第二拦截筛网其上沿在运行水位以下30cm，下沿高于运行水位的一半，运行水位，其与所述的总出水管路的下沿安装高度相同；在所述的好氧硝化池过水口的前方设置有第三拦截筛网13，第三拦截筛网的上沿在运行水位的65％以下，下沿高于运行水位的35％，运行水位，其与总出水管路的下沿安装高度相同。

本实用新型优选悬浮载体密度为0.97-0.99g/cm³，空隙率＞90％，悬浮载体有效比表面积为620-1200m²/m³。悬浮载体挂膜前密度略小于水，挂膜后密度与水相当，从而可保证在池中均匀流化，较高的孔隙率可为微生物附着提供巨大的比表面积。

本实用新型优选曝气管、穿孔曝气管的开口方向朝下，开口孔径为4-6mm，安装高度位于各自的池底以上30cm，微孔曝气管由微孔曝气盘或微孔曝气头曝气，曝气盘或曝气头开口向上，微孔曝气管的安装高度高出所述的穿孔曝气管10-20cm。

在了解上述基于MBBR的主流自养脱氮改造系统的基础上，对其运行模式做进一步说明：

其包括两种运行模式：

第一、主流污水模式；进水氨氮<150mg/L，第一自养脱氮池控制DO为1.5-2.0mg/L，第二自养脱氮池控制DO为1.0-1.5mg/L，好氧硝化池控制DO为2-6mg/L，第一自养脱氮池至好氧硝化池TN去除容积负荷为0.1-0.3kgN/m³/d；

第二、高氨氮废水模式；进水氨氮>150mg/L，第一自养脱氮池控制DO为2.0-3.0mg/L，第二自养脱氮池控制DO为1.5-2.0mg/L，好氧硝化池控制DO为4-8mg/L，第一自养脱氮池至好氧硝化池TN去除容积负荷为污水模式的2-4倍。

下面对上述基于MBBR的主流自养脱氮改造系统的运行，做详细说明。

依次包括以下步骤：

a、各反应池均采用主流污水模式运行，所述的主流污水模式为：进水氨氮<150mg/L，第一自养脱氮池控制DO为1.5-2.0mg/L，第二自养脱氮池控制DO为1.0-1.5mg/L，好氧硝化池控制DO为2-6mg/L，第一自养脱氮池至好氧硝化池TN去除容积负荷为0.1-0.3kgN/m³/d；待处理主流污水首先经总进水管路同步进入第一脱氮系统和第二脱氮系统的厌氧池内，各组沉淀池回流的活性污泥利用污水中有机物进行厌氧释磷；厌氧池ORP<-400mV；厌氧池水力停留时间在45-90min；

b、各组厌氧池出水分别进入各自缺氧池，通过活性污泥中生长的反硝化细菌完成对回流硝化液携带的硝酸盐去除，同时消耗原水部分有机物；缺氧池ORP＜-50mv，DO＜0.4mg/L；

c、各组缺氧池出水分别进入各自好氧脱碳池，通过活性污泥中的异养菌完成原水有机物的去除；好氧脱碳池DO>1mg/L；

d、各组好氧脱碳池出水经好氧脱碳池出水管路分别进入各自沉淀池，完成泥水分离，沉降后的污泥通过污泥回流管回流至各自厌氧池，剩余污泥通过沉淀池污泥排放管道排放，沉淀池出水BOD＜50mg/L，SS<50mg/L，与进水相比沉淀池出水氨氮氧化率小于10％，C/N<0.5；

e、各组沉淀池出水经第一自养脱氮池进水管路进入各自的第一自养脱氮池，通过悬浮载体上附着生长的亚硝化细菌和厌氧氨氧化细菌分别进行短程硝化和厌氧氨氧化反应，完成总氮的部分去除，且不投加有机碳源；

f、各组第一自养脱氮池出水进入各自的第二自养脱氮池，通过悬浮载体上附着生长的亚硝化细菌和厌氧氨氧化细菌分别进行短程硝化和厌氧氨氧化反应，完成总氮的进一步去除，且不投加有机碳源；

g、各组第二自养脱氮池出水进入各自的好氧硝化池，通过悬浮载体上附着生长的硝化细菌完成剩余氨氮的去除；好氧硝化池DO>2mg/L；

h、好氧硝化池出水进入脱气池，降低携带的DO，部分通过硝化液回流管路回流至缺氧池，其余通过总出水管路排出；

i、若单组反应池自第一自养脱氮池、第二自养脱氮池至好氧硝化池的TN去除率<40％，则将此组反应池切换至高氨氮废水模式，所述的高氨氮废水模式为：进水氨氮>150mg/L，第一自养脱氮池控制DO为2.0-3.0mg/L，第二自养脱氮池控制DO为1.5-2.0mg/L，好氧硝化池控制DO为4.0-8.0mg/L，第一自养脱氮池至好氧硝化池的TN去除容积负荷为污水模式的2-4 倍，该组反应池不单独出水，该组反应池脱气池尾水经尾水回流装置全部回流至另一组反应池的第一自养脱氮池，直至该组反应池自第一自养脱氮池、第二自养脱氮池至好氧硝化池的 TN去除率>50％后恢复为主流污水模式运行。

下面对本实用新型基于MBBR的主流自养脱氮改造系统的改造方法做详细说明，其主要技术构思为：它是以原污水处理AAO工艺：进水→厌氧释磷→缺氧反硝化脱氮→好氧硝化→脱气→沉淀池→出水为基础，在原有工艺的构筑物上进行改造，其中原有工艺的构筑物包括三个生物池，即厌氧池、缺氧池、好氧池，脱气池、沉淀池及污泥回流和硝化液回流管路，将各生物池之间流向进行改造，且对各功能区重新划分。

具体的改造方法，包括以下步骤：

a、将原工艺各生物池构筑物平行于水流方向均分为两组池体，两组池体池容完全一致，分别为第一脱氮系统/第二脱氮系统；

b、将第一脱氮系统/第二脱氮系统原工艺缺氧区池容重新划分，将缺氧池部分池容改造为好氧脱碳池，改造部分池底增设曝气装置，在好氧脱碳池末端增加好氧脱碳池出水管路，好氧脱碳池出水管路另一端连接沉淀池，将原沉淀池出水口降低一定高度，使得好氧脱碳池出水可自留至沉淀池；

c、将好氧脱碳池与好氧池之间过水通道封闭，使得好氧脱碳池出水无法自流至好氧池；

d、将好氧池分为三部分，分别为第一自养脱氮池、第二自养脱氮池、好氧硝化池，各池体之间增加隔板，隔板上增设过水口，且在过水口前方增加拦截筛网，在好氧池进水端增加第一自养脱氮池进水管路，第一自养脱氮池进水管路的另一端连接沉淀池末端；

e、在脱气池增设总出水管路，总出水管路较沉淀池出水口降低一定高度，使得沉淀池出水可自流至第一自养脱氮池；在脱气池处另设尾水回流装置，所述尾水回流装置的另一端连接另一组脱氮系统的第一自养脱氮池

为了便于了解本申请的主要创新点，下面结合具体实施例对本实用新型做进一步说明。

实施例1：

某污水处理厂，设计水量20000m³/d，进水COD、BOD₅、NH₃、TN、TP设计值分别为 500、260、55、70、9mg/L，原为AAO工艺，处理效果不稳定，水质水量冲击时出水易超标，经过基于主流MBBR的自养脱氮改造后，总停留时间之和为10.3h；厌氧池、缺氧池、好氧脱碳池的污泥浓度均为2500-3000mg/L；水温13-24℃，活性污泥系统污泥龄随水温进行调整，当水温为13-20℃，污泥龄为2.5d，当水温为20-24℃，污泥龄为5.5d；厌氧池ORP<-250mV；缺氧池DO＜0.4mg/L；第一自养脱氮池悬浮载体填充率在40％，膜面负荷在2.0-2.5gN/m²·d， DO为1.5-2.0mg/L；第二自养脱氮池悬浮载体填充率在50％，膜面负荷在0.8-1.2gN/m²·d， DO为1.0-1.5mg/L；好氧硝化池悬浮载体填充率在35％，膜面负荷在1.0-1.2gN/m²·d，DO为2-4mg/L；厌氧池水力停留时间在95min，沉淀池表面负荷在1.9/m²·h；第一自养脱氮池、第二自养脱氮池、好氧硝化池SS＜300mg/L；出水COD、BOD₅、NH₃、TN、TP平均值分别为 11.4、1.3、0.32、4.01、0.11mg/L。吨水处理费用由改造前的0.43元/m³降至0.39元/m³，

实施例2：

工艺参数设置如下：

某一体化设备，设计水量300m³/d，进水COD、BOD₅、NH₃、TN、TP设计值分别为410、220、31、39、5.5mg/L，原为AAO工艺进行处理，处理不稳定，冬季硝化效果差导致初回NH₄ ⁺及TN超标，经过基于主流MBBR的自养脱氮改造后，总停留时间之和为8.0h；厌氧池、缺氧池、好氧脱碳池的污泥浓度均为2500-3000mg/L；水温12-27℃，活性污泥系统污泥龄随水温进行调整，当水温为12-20℃，污泥龄为2.0d，当水温为20-27℃，污泥龄为6.0d；厌氧池ORP<-250mV；缺氧池DO＜0.4mg/L；第一自养脱氮池悬浮载体填充率在50％，膜面负荷在1.5-2.0gN/m²·d，DO为1.5-2.0mg/L；第二自养脱氮池悬浮载体填充率在40％，膜面负荷在0.7-1.0gN/m²·d，DO为1.0-1.5mg/L；好氧硝化池悬浮载体填充率在40％，膜面负荷在0.8-1.0gN/m²·d，DO为2-6mg/L；厌氧池水力停留时间在60min；二沉池表面负荷在1.4m³/m²·h；第一自养脱氮池、第二自养脱氮池、好氧硝化池SS＜300mg/L，出水COD、BOD₅、NH₃、TN、TP平均值分别为14.2、3.2、1.22、3.25、0.11mg/L。

对比例1：

某污水处理项目，设计水量700m³/d，进水COD、BOD₅、NH₃、TN、TP设计值分别为 550、270、52、59、2.2mg/L，其处理工艺为厌氧固定床脱碳池、好氧脱碳池、初沉池、自养脱氮池，二沉池，总停留时间19h，好氧脱碳池采用活性污泥形式，控制污泥浓度 2500-3000mg/L，自养脱氮池采用颗粒污泥形式，控制污泥浓度3000-3500mg/L。该项目在工艺选择上，由于未设置两组或多组并联运行的脱氮系统，单组长期运行后出现自养脱氮菌种退化，项目停止主流污水进水，采用高氨氮废水富集菌种，待总氮去除率恢复后重新进主流污水出水，由于未设置尾水回流，高氨氮废水期间处理效果有限，出水超标排放；在脱氮效果上，由于颗粒污泥形式的自养脱氮易导致菌种随出水流失，期间系统二沉池稍微故障即导致系统跑泥，进而影响出水效果，常出现出水TN超标情况；在除磷效果上，由于系统厌氧池采用固定床，系统活性污泥未经过厌氧-缺氧循环，聚磷菌无法过度吸磷，导致出水TP连续超标。最终，该项目再次进行整改。

对比例2：

某一体化设备，设计水量5000m³/d，进水COD、BOD₅、NH₃、TN、TP、SS设计值分别为440、230、47、61、7、370mg/L，其设备包括反应器，反应器通过MBBR与磁分离沉淀二者结合的方式对污水进行处理，其中，反应器包括依次连通的厌氧池、缺氧池、好氧脱碳池、二沉池、第一自养脱氮池、第二自养脱氮池、好氧硝化池、脱气池、加药混合池、磁种加载池、絮凝反应池及终沉池；还包括磁粉分离装置和磁粉回收装置，磁粉分离装置与终沉池的出泥管连接，磁粉回收装置分别与磁粉分离装置、磁种加载池连接，在好氧硝化池与缺氧池之间连接有硝化液回流管。该设备总停留时间之和为9.7h；由于未设置两组或多组并联运行的脱氮系统，单组长期运行后出现自养脱氮菌种退化，彼时项目将停止主流污水进水，采用高氨氮废水富集菌种，待总氮去除率恢复后重新进主流污水出水，由于未设置尾水回流，高氨氮废水期间处理效果有限，出水超标排放；最终，该项目再次进行整改。

由于未考虑到系统长期以低氨氮废水运行会导致自养脱氮微生物菌群退化，因此，系统长期运行后出现了明显的TN去除率下降，且自养脱氮理论系系数上升，说明系统中出现硝酸菌活性，需以高氨氮废水重新富集自养脱氮功能微生物同时抑制硝酸菌活性。

上述未列举的部分，在上述实施例1-2的指引下，均可显而易见的实现。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型的精神所作的举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (5)

1.一种基于MBBR的主流自养脱氮改造系统，其特征在于：其包括两组完全相同的第一脱氮系统和第二脱氮系统，其中，第一脱氮系统/第二脱氮系统包括反应池、尾水回流装置、搅拌装置及相关工艺管路，所述的反应池包括依次并排排布的厌氧池、缺氧池、好氧脱碳池、第一自养脱氮池、第二自养脱氮池、好氧硝化池、脱气池、沉淀池；

所述的相关工艺管路包括好氧脱碳池出水管路、第一自养脱氮池进水管路、污泥回流管路及硝化液回流管路；

在所述的厌氧池、缺氧池、好氧脱碳池内均接种有普通污水处理厂活性污泥；

在所述的第一自养脱氮池、第二自养脱氮池、好氧硝化池内均投加有悬浮载体；

在所述的好氧脱碳池及好氧硝化池池底均设置有曝气管，在所述的第一自养脱氮池、第二自养脱氮池池底均设置有微孔曝气管和穿孔曝气管；

所述的厌氧池连接有总进水管路，所述的脱气池连接有总出水管路；

所述的沉淀池的底部设置有污泥排放管；

所述的好氧脱碳池出水管路用于连接所述的好氧脱碳池和所述的沉淀池，位于好氧脱碳池的一端作为进水口，位于沉淀池的一端作为出水口；

所述的第一自养脱氮池进水管路用于连接所述的沉淀池和所述的第一自养脱氮池，位于沉淀池的一端作为进水口，位于第一自养脱氮池的一端作为出水口；

所述的污泥回流管路用于连接所述的沉淀池和所述的厌氧池，位于沉淀池的一端作为进泥口，位于厌氧池的一端作为出泥口，在所述的污泥回流管路上设置有污泥回流泵；

所述的硝化液回流管路用于连接所述的脱气池和所述的缺氧池，位于脱气池的一端作为进水口，位于缺氧池的一端作为出水口，所述的硝化液回流管路上设置有硝化液回流泵；

所述的尾水回流装置包括尾水回流泵及用于连接脱气池和另一组反应池的第一自养脱氮池的尾水回流管道，位于脱气池的一端作为进水口，位于另一组反应池第一自养脱氮池的一端作为出水口；

所述的搅拌装置用于对活性污泥进行搅拌。

2.根据权利要求1所述的一种基于MBBR的主流自养脱氮改造系统，其特征在于：所述的搅拌装置包括分别位于所述厌氧池、缺氧池内的第一搅拌器、第二搅拌器；所述的污泥回流管路上还设置有污泥回流流量计，所述的硝化液回流管路上还设置有硝化液回流流量计。

3.根据权利要求1所述的一种基于MBBR的主流自养脱氮改造系统，其特征在于：在所述的厌氧池与缺氧池之间、缺氧池与好氧脱碳池之间、第一自养脱氮池与第二自养脱氮池之间、第二自养脱氮池与好氧硝化池之间、好氧硝化池与脱气池之间均通过隔板分隔，在所述的隔板上设置有保持相邻反应池连通的过水口，所述的过水口包括位于厌氧池与缺氧池之间隔板上的厌氧池过水口、位于缺氧池与好氧脱碳池之间隔板上的缺氧池过水口、位于第一自养脱氮池与第二自养脱氮池之间隔板上的第一自养脱氮池过水口、位于第二自养脱氮池与好氧硝化池之间隔板上的第二自养脱氮池过水口及位于好氧硝化池与脱气池之间隔板上的好氧硝化池过水口。

4.根据权利要求1所述的一种基于MBBR的主流自养脱氮改造系统，其特征在于：在所述的第一自养脱氮池过水口的前方、所述的第二自养脱氮池过水口的前方分别设置有第一拦截筛网、第二拦截筛网；所述的第一拦截筛网、第二拦截筛网其上沿在运行水位以下30cm，下沿高于运行水位的一半，所述的运行水位，其与所述的总出水管路的下沿安装高度相同；在所述的好氧硝化池过水口的前方设置有第三拦截筛网，所述的第三拦截筛网的上沿在运行水位的65％以下，下沿高于运行水位的35％，所述的运行水位，其与所述的总出水管路的下沿安装高度相同。

5.根据权利要求1所述的一种基于MBBR的主流自养脱氮改造系统，其特征在于：所述的悬浮载体密度为0.97-0.99g/cm³，空隙率＞90％，悬浮载体有效比表面积为620-1200m²/m³。

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