並聯式A²O-MBR反硝化聚磷脫氮除磷方法

2023-06-28 11:48:11

專利名稱：並聯式A2O-MBR反硝化聚磷脫氮除磷方法
技術領域：
本發明屬於汙水處理技術領域，涉及一種活性汙泥法汙水生物處理工藝。
背景技術：
生物除磷脫氮A2O工藝的發展只有20多年，但因其工藝流程簡單，能兼顧N、P去 除並有較好的效果，故發展比較迅速。隨著對汙水排放要求的不斷提高，其處理效果已不能 滿足排放標準，究其原因，這與該工藝本身的固有欠缺有關，如硝化菌、反硝化菌和聚磷菌 的不同泥齡、釋磷和反硝化對碳源的競爭等。(1)碳源不足問題在傳統脫氮除磷工藝中，脫氮和除磷分別利用不同的菌種脫氮是利用反硝化細 菌把硝酸鹽氮轉化為氮氣，而除磷則主要是利用聚磷菌來實現的。聚磷菌和反硝化細菌都 是異養菌，都需要大量有機物，這樣就造成了聚磷菌和反硝化細菌對碳源的爭奪。如果進水 中COD(即碳源)值較低，在經過厭氧區之後COD值已降到較低的水平，則缺氧區將沒有足 夠的碳源供反硝化細菌進行反硝化作用達到脫氮的目的。這就會造成出水及回流汙泥中硝 酸鹽濃度較高。如果厭氧區存在較多的硝酸鹽，反硝化菌會以有機物為電子供體進行反硝 化，消耗進水中有機碳源，影響厭氧產物PHB的合成，進而影響到後續除磷效果，形成惡性 循環。(2)重力沉澱出水的制約性傳統的生物處理工藝均為重力沉澱出水，這就要求活性汙泥有較好的的沉降性， 所以工藝流程後端必須是好氧區以改善汙泥的沉降性能，便於泥水分離。但是，這對工藝流 程中厭氧、缺氧和好氧的結合方式造成了很大的制約，因此傳統的脫氮除磷工藝流程大多 是厭氧-缺氧-好氧-沉澱池。而且二沉池的沉降性能會嚴重影響出水水質，使系統的耐 衝擊負荷能力降低。(3)硝酸鹽氮供需矛盾問題在傳統YO工藝中，由於二沉池的問題，好氧區一般放在厭氧區和缺氧區後面，其 工藝流程一般為厭氧-缺氧-好氧-沉澱池。在厭氧區聚磷菌完成釋磷，缺氧區反硝化 細菌完成脫氮，好氧區的功能是去除COD、完成硝化過程並改善汙泥的沉降性能。這裡面有 一個矛盾缺氧區脫氮需要有硝酸鹽，但在一般的汙水中硝酸及亞硝酸鹽濃度都很低，氮的 主要存在形式為有機氮和銨氮，要想把有機氮和銨氮轉化為硝酸鹽氮必須在好氧條件下利 用硝化菌來完成，但工藝流程中好氧區又在缺氧區的後面。為解決這一矛盾，我們把好氧末 端的混合液回流到缺氧區，為反硝化細菌提供硝態氮。要想達到較好脫氮效果，就需要有較 大的內回流比，這就增加了系統運行成本。

發明內容
為解決傳統A2O脫氮除磷工藝中存在的問題，本發明以反硝化聚磷理論為基礎，結 合MBR出水的特點，在傳統YO工藝的基礎上提出了一種新的工藝流程。本發明的技術方案如下一種並聯式A2O-MBR反硝化聚磷脫氮除磷方法，所採用的裝置包括好氧池、厭氧 池、缺氧池及膜池，該方法將好氧池與厭氧池並聯設置；待處理汙水與外回流汙泥在配水井 混合後按適當比例分別流入好氧池和厭氧池，同時流入好氧池的還有從缺氧池回流過來的 內回流混合液；從好氧池和厭氧池流出的汙水混合後一起流入缺氧池，進行反硝化聚磷； 之後進入MBR池，進行泥水分離，剩餘汙泥的一部分作為外回流汙泥被送入配水井。作為優選實施方式，好氧池的水力停留時間為8 12h，厭氧池的水力停留時間為 2. 5 4h，缺氧池的水力停留時間為3 4h ；外回流比為50 % 100 %，內回流比為50 % 150% ；好氧池的汙泥齡為30 40天。本發明的作用基理是反硝化磷理論，反硝化聚磷是指利用反硝化聚磷菌實現同步 脫氮除磷。其除磷機理和和傳統A/0法除磷機理極為相似。在厭氧段，釋放磷並全成PHB; 不同的是在缺氧段反硝化聚磷菌以N03_作為電子受體，在完成吸磷的同時把N03_還原為N2, 實現了同步脫氮除磷。反硝化除磷技術中的碳源發揮了 「一碳兩用」的功能，既合成了聚 β -羥基丁酸鹽(PHB)，也為反硝化脫氮提供了電子供體，同時節約了曝氣量，是一種低費 高效的水處理技術。利用DPB來實現反硝化除磷可節省50%左右的碳源、30%的供氧量，同 時減少50%的汙泥產量。本發明出水方式為膜出水，膜生物反應器(membrane bioreactor, MBR)是一種新 型高效的汙水處理技術，它去掉了傳統工藝中的沉澱池，在生物反應池後面設膜反應器。這 樣一來可省去沉澱池，減少佔地；可以使反應器內維持較高的汙泥濃度；可以有較長的汙 泥齡，有利於某些微生物的富集；更重要的是MBR消除了傳統工藝中二沉池對生物處理的 制約，增加了水處理人員對生物反應器的控制力，可以更好的發揮人的能動性，為取得更好 的處理效果進行多種嘗試；同時，膜出水能保證出水水質，濁度較低，能滿足中水回用標準。在該工藝流程中，好氧池位於缺氧池前面，這樣一來就解決了傳統工藝中的硝酸 鹽氮供需矛盾問題，在較小回流比的情況下就能取得較好的脫氮效果。本發明工藝可用於生物脫氮除磷汙水廠的新建和改造工程，可減小曝氣池容積和 曝氣量，同時可省去二沉池，減小城市汙水廠佔地面積。


圖1.是本發明的工藝原理示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細說明本發明由配水進、厭氧池、好氧池、缺氧池、混合液回流系統、汙泥回流系統和MBR 池幾部分構成，其中厭氧池和好氧池並聯，之後共同進入缺氧池，最後經膜出水。汙水先經 過配水井為厭氧池和好氧池配水，配水井採用溢流堰式，且堰板可調，從而調節厭氧池和好 氧池進水流量；進入厭氧池的汙水與回流汙泥混合，為厭氧池內的聚磷菌提供碳源，進行厭 氧釋磷；另一部分汙水進入好氧區，該區的主要功能是進行去除水中的COD並完成硝化作 用；從厭氧池和好氧池出來的汙水共同進入缺氧池，因厭氧池流出的汙水中含有大量溶解 性的磷，好氧池流出的汙水中含有大量硝酸鹽氮，兩者混合後為反硝化聚磷菌提供了生長條件，使其成為優勢菌種，達到同時脫氮除磷的目的；最後經膜出水，保證出水水質。如圖1 所示，汙水與回流汙泥7在配水井1混合後按照設計流量分別進入好氧池2和厭氧池3，回 流汙泥量相對於總的進水流量來說，回流比為50% 100%。在好氧池2，水力停留時間HRT 為8 12h，汙泥齡為30 40天。在該池中，大部分COD被降解，硝化細菌把有機氮和銨態 氮轉化成硝酸鹽氮；在厭氧池3，水力停留時間HRT為2. 5 4h。在該池中，活性汙泥中的 聚磷菌利用水中的VFA進行厭氧釋磷；從好氧池3和厭氧池2出來的混合液在缺氧池4混 合，缺氧池的水力停留時間為3 4h，在該階段，系統中的反硝化聚磷菌以硝酸鹽氮為電子 受體，以體內儲存的PHA或PHB為碳源，進行同步脫氮除磷；從缺氧池4出來的混合液部分 內回流6至好氧池2，回流量相對於好氧池的進水流量來說，內回流比為50% 150%，增 加內回流可以改善汙水的硝化效果，提高銨氮去除率，另一部分進入膜池5，汙水在MBR池 內的水力停留時間較短，大約為lh，該池一直處於好氧狀態，可保證磷的去除率，同時把汙 泥截留在反應器內，保證出水水質。在進水COD 270 350mg/L，TN :30 50mg/L，TP 4 6mg/L 時，出水 COD 93%;TN 75%;TP 94%，可達到國家一級排放標準。在本發明的一個實施例中，接種汙泥來自天津市紀莊子汙水處理廠的回流汙泥， 試驗用水取自天津工業大學校園生活汙水。主要水質指標為C0D為240 350mg/L，NH4+ 為 30 40mg/L, TP 為 3. 5 6. 4mg/L, TN 為 40 60mg/L, pH 為 7. 2 7. 6。試驗中所採 用的分析方法均按照《水和廢水監測分析方法.(第四版)》中的標準方法。實驗步驟為將接種汙泥添加到各反應池內，汙水經進水泵分別打入好氧池2和厭 氧池3，兩池的進水比例為1 1，同時打開汙泥回流7，兩池的汙泥回流量與各池的進水流 量之比為1 2。進入好氧池2中的汙水與回流汙泥相混合，汙水在好氧池的停留時間為 幾好氧池內設有曝氣機，池內一直維持好氧狀態。在該池中，大部分COD被降解，硝化細菌 把有機氮和銨氮轉化成硝酸鹽氮。在厭氧池3中設有汙水攪拌器，使進入厭氧池的汙水與 回流汙泥快速混合，汙水在厭氧池中的水力停留時間HRT為3.證。回流汙泥中攜帶的部分 硝酸鹽氮進入厭氧池後，很快被異氧反硝化菌去除，隨後反硝化聚磷菌和聚磷菌吸收水中 揮發性有機酸，以PHA/PHB的形式貯存在體內做為碳源，同時進行磷的釋放。由好氧池2和 厭氧池3流出的混合液一起流入缺氧池4，缺氧池內也設有潛水攪拌器，汙水在該池的水力 停留時間為3. 5h。在該池中，系統中的反硝化聚磷菌以硝酸鹽氮為電子受體，以體內儲存的 PHA為碳源，進行同步脫氮除磷；工藝中還設有內回流6，在缺氧池末端設內回流泵，把部分 混合液回流至好氧池2，回流量與好氧池的進水流量之比即回流比為1 1，增加內回流可 以改善汙水的硝化效果，提高銨氮去除率。由缺氧池出來的混合液進入膜池5，該池內裝有 簾式中空纖維膜組件，膜組件下方設曝氣裝置，採用連續曝氣間歇出水的出水方式。由於是 連續曝氣，池內一直處於好氧狀態，因而可以防止磷的二次釋放，保證較低的出水磷濃度。 因為是膜出水，故出水濁度較低，在0.5以下。按照上述實施步驟，活性汙泥在系統中經過 2個月的馴化和培養後，出水C0D、NH4+、TP和TN的平均濃度為17. 6mg/L,0. 5mg/L,0. 4mg/L 和 14. 6mg/L, C0D、NH4+、TP 和 TN 的平均去除率分別為 93. 5%,98. 5%,96. 2%和 75. 8%。
權利要求
1.一種並聯式A2O-MBR反硝化聚磷脫氮除磷方法，所採用的裝置包括好氧池、厭氧池、 缺氧池及膜池，其特徵是，將好氧池與厭氧池並聯設置；待處理汙水與外回流汙泥在配水 井混合後按適當比例分別流入好氧池和厭氧池，同時流入好氧池的還有從缺氧池回流過來 的內回流混合液；從好氧池和厭氧池流出的汙水混合後一起流入缺氧池，進行反硝化聚磷； 之後進入MBR池，進行泥水分離，剩餘汙泥的一部分作為外回流汙泥被送入配水井。
2.根據權利要求1所述的並聯式A2O-MBR反硝化聚磷脫氮除磷方法，其特徵在於，好氧 池的水力停留時間為8 12h，厭氧池的水力停留時間為2. 5 4h，缺氧池的水力停留時間 為3 4h。
3.根據權利要求1或2所述的並聯式A2O-MBR反硝化聚磷脫氮除磷方法，其特徵在於， 外回流比為50% 100%，內回流比為50% 150%。
4.根據權利要求1至3所述的並聯式A2O-MBR反硝化聚磷脫氮除磷方法，其特徵在於， 好氧池的汙泥齡為30 40天。
全文摘要
本發明屬於汙水處理技術領域，涉及一種並聯式A2O-MBR反硝化聚磷脫氮除磷方法，所採用的裝置包括好氧池、厭氧池、缺氧池及膜池，本發明將好氧池與厭氧池並聯設置；待處理汙水與外回流汙泥在配水井混合後按適當比例分別流入好氧池和厭氧池，同時流入好氧池的還有從缺氧池回流過來的內回流混合液；從好氧池和厭氧池流出的汙水混合後一起流入缺氧池，進行反硝化聚磷；之後進入MBR池，進行泥水分離，剩餘汙泥的一部分作為外回流汙泥被送入配水井。本發明可用於生物脫氮除磷汙水廠的新建和改造工程，可減小曝氣池容積和曝氣量，同時可省去二沉池，減小城市汙水廠佔地面積。
文檔編號C02F9/14GK102126810SQ20111000900
公開日2011年7月20日 申請日期2011年1月17日 優先權日2011年1月17日
發明者吳曉娜, 張宏偉, 張明虎, 王亮 申請人:天津工業大學