CN110092474A - A-acmbr工艺免外加碳源去除总氮的污水处理*** - Google Patents

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魏晓明
罗红梅
宋红艳
谷京生
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Abstract

本发明公开了一种A‑ACMBR工艺免外加碳源去除总氮的污水处理***，包括一级处理设备主体和二级处理设备主体；本发明的优点在于：能够低成本高效率的处理高固含量、低碳氮比、高污染物的城镇污水、养殖屠宰废水及工业有机废水。

Description

A-ACMBR工艺免外加碳源去除总氮的污水处理***
技术领域
本发明涉及一种污水处理***，具体地说是一种A-ACMBR工艺不外加碳源去除总氮的污水处理***，属于污水处理***领域。
背景技术
随着我国城镇化建设进程的加快，城镇污水排放量及其所占比例也在逐年增加，城镇污水的处理需求日益增长。城镇污水的主要化学组成为有机化合物包括容易被微生物降解的蛋白质、脂类、糖类、有机酸、醇类，以及不易被降解的纤维素、木质素等天然有机物；无机物砂石、悬浮物、溶解性盐类等。近年来，随着我国农业结构的调整和农业产业化的推进，规模化、集约化的畜禽养殖业得以迅猛发展，成为我国农业农村经济的重要组成部分。但是这些养殖场的发展也成为污染水体的重要污染源。我国每年畜禽养殖的废水排放量超过100亿吨，远远超过全国工业废水与生活废水排放量总和。同时畜禽废水水量波动大，含渣量、有机物和氮磷浓度高，处理技术不够成熟，管理运行成本高，出水水质绝大部分尚未达到国家一级排放标准，环境污染问题也日益严重。畜禽养殖污染已成为继工业污染、生活污染之后的第三大污染源。因此，为有效减少畜禽养殖废水对环境的污染，保证我省畜禽养殖业的稳步健康发展，因地制宜地研究开发畜禽废水高效、低成本的处理技术迫在眉睫。
随着人们生活水平的提高，城镇污水的碳氮比普遍偏低，导致总氮去除效果不理想，这主要受污水管网与工业废水影响。畜禽养殖行业的养殖模式趋于规模化，废水存在氮磷浓度偏高的特点。
城镇污水处理工艺中，常用的有活性污泥法、生物膜法、氧化塘和序批式曝气法等。其在应用过程中还存在以下问题：①污泥量大，难以处理处置②污水回用率低③传统活性污泥法的建设占地面积大。由于生物池和二沉池单独设计导致二沉池占据很大面积。
畜禽养殖废水、工业废水处理工艺已经初步形成了几种工艺方式，常用的工艺包括完全混合式厌氧反应器CSTR，厌氧滤池AF，厌氧序批式反应器ASBR，厌氧挡板反应器ABR，厌氧复合反应器UBF，内循环厌氧反应器IC，上流式厌氧污泥床UASB等。尽管厌氧生物处理能直接处理高浓度畜禽废水，并能回收能源，但厌氧处理出水中污染物浓度仍然很高，特别是氨氮基本没有去除，排入水体后，对环境的影响仍然很大，需要进一步后处理。同时由于好氧生物工艺直接处理高浓度畜禽废水能耗高，运行费用昂贵。采用厌氧-好氧联合处理工艺是目前公认的最经济方法。
近年来虽然有越来越多的污水处理厂、养殖场采用了一些新工艺，引进了新的技术设备，但还是存在一些问题，主要有以下几个方面：
1、某些技术设备及工艺在研究过程中忽略了污水厂、工厂、养殖场的总体运行成本，致使运行管理成本高成为废水处理正常运行的制约因素；
2、碳氮比低导致的总氮排放不达标的问题成为影响污水处理***运行的一大难题；
3、没有从源头上控制废水的排放，增大了废水处理的难度和处理成本，不符合可持续发展社会的思想。
发明内容
为了解决上述问题，本发明设计了一种A-ACMBR工艺免外加碳源去除总氮的污水处理***，能够低成本高效率的处理高固含量、低碳氮比、高污染物的城镇污水、养殖屠宰废水及工业有机废水。
本发明的技术方案为：
A-ACMBR工艺免外加碳源去除总氮的污水处理***，包括一级处理设备主体和二级处理设备主体，所述一级处理设备主体为圆筒状，内部设有厌氧反应区，利用该区域内的厌氧微生物对部分有机污染物、硝态氮进行以反硝化、短程反硝化为主的生物分解并去除；所述厌氧反应区上部设置有进水装置；所述厌氧反应区内的底部设置搅拌器，对混合液进行搅拌，防止污泥沉降。
所述二级处理设备主体装置为圆筒状，包括外筒微好氧反应区和内筒好氧循环流化反应区，所述微好氧反应区设置在所述二级处理设备主体装置内的外圈，微好氧反应区的水流方向为从上往下，利用微好氧反应区内的兼氧微生物对污水中的COD及污泥进行生物转化，实现“污泥零排放”， 所述微好氧反应区上部设置有进水布水装置，采用布水堰形式，实现多点均匀进水；所述好氧循环流化反应区设置在所述二级处理设备主体装置内的中心，所述好氧循环流化反应区内存在大量有机活性污泥，可将绝大部分有机污染物分解去除，所述好氧循环流化反应区内还安装有中空纤维膜组件，所述中空纤维膜组件设置在好氧循环流化反应区的中上部，低于循环流化床液面，向该膜组件内曝气，并使用自吸离心泵从该膜组件内抽水，实现泥水分离，将生物活性污泥截留在反应区内，清水被抽出，出水即可达标，该膜组件需要按照实际使用情况进行反冲洗。所述好氧反应区下方、中空纤维膜组件下方分别进行曝气，维持好氧条件并且使用大量空气气泡在水中的上升动能所产生的推动力实现好氧循环流化反应区的循环流化，所述好氧循环流化反应区的污水水流方向为从下往上，利用好氧微生物对污水中的COD进行降解。
所述好氧循环流化反应区下方设置有曝气装置，为好氧微生物提供氧气，并通过曝气装置的提升作用实现内外筒所述好氧循环流化反应区与微好氧反应区之间混合液的循环流化。通过风机将空气鼓入反应器，利用空气的在该反应区上升产生的提升作用实现内外筒间混合液的流化循环。
所述的一级处理设备主体、二级处理设备主体装置外分别设置有混合液提升泵和内循环泵，混合液提升泵对厌氧反应区的混合液进行提升并输送至微好氧反应上部的进水布水装置，通过二级处理设备的液位控制混合液提升泵的启停；内循环泵将微好氧反应区的混合液输送至厌氧反应区，实现混合液的循环，循环量为100%-400%，根据实际水质进行现场调试；
所述中空纤维膜组件后端设置有产水泵，产水泵将清水抽出好氧反应区，产水泵通过PLC自动控制柜实现间歇产水。
所述两级处理设备主体还设置有曝气风机，所述曝气风机通过曝气管道与所述的中空纤维膜组件与曝气装置，将空气供给中空纤维膜组件与曝气装置，曝气量根据实际水质、混合液循环量进行调节。
所述厌氧反应区的溶解氧控制在0mg/l；所述微好氧反应区的溶解氧控制在0-0.5mg/l；所述好氧循环流化反应区的溶解氧控制在0.5-1.0mg/l。
一级处理设备主体的高径比为1：1~10：1；二级处理设备的高径比为1.5：1~10：1。
二级处理设备主体的内部循环流量为处理污水量的2-20倍。
所述内循环泵的循环量为处理污水量的100%-400%；所述混合液提升泵的启停通过二级处理设备的液位进行控制。
一级处理设备主体和二级处理设备主体的反应温度为10-60℃，pH值为6.0~8.5。
本***利用厌氧微生物、兼氧微生物、好氧微生物的共同作用将污水中的COD、总氮等污染物质进行降解转化，主要污染物的去除效率达到85%以上，总氮的去除效率达到90%以上，而且剩余污泥产生量极少或无产出。与现有的厌氧、好氧处理工艺相比，具有总氮处理效果好、污泥零排放、占地少、工艺结构一体化等优点。
所述厌氧反应区、微好氧反应区、好氧反应区中的厌氧、兼氧、好氧微生物是在设备启动时通过接种絮状污泥污泥慢慢培养出来的。
在本发明的实施例中，一级处理设备主体为圆筒状；二级处理设备主体为圆筒状。
本***以多种微生物复合菌群为主体、结合循环流化床工艺及中空纤维膜分离技术将废水中的有机污染去大量去除的组合工艺，处理低碳氮比、高含固量的城镇污水、养殖屠宰废水及工业有机废水。有效的解决此类废水常见处理方式所存在的总氮超标的问题。
所述反应区内设置中空纤维膜组件，将处理后的清水抽出反应***。
本发明的优点在于：能够低成本高效率的处理高固含量、低碳氮比、高污染物的城镇污水、养殖屠宰废水及工业有机废水。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图中：1、厌氧反应区；2、微好氧反应区；3、好氧循环流化反应区；4、进水装置；5、搅拌器；6、进水布水装置；7、中空纤维膜组件；8、曝气装置；9、曝气管道；10、混合液提升泵；11、内循环泵；12、产水泵；13、曝气风机。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1所示，一种A-ACMBR（厌氧-微好氧循环流化床膜生物）工艺免外加碳源去除总氮的污水处理***，包括一级处理设备主体和二级处理设备主体，所述一级处理设备主体为圆筒状，内部设有厌氧反应区1，利用该区域内的厌氧微生物对部分有机污染物、硝态氮进行以反硝化、短程反硝化为主的生物分解并去除；所述厌氧反应区1上部设置有进水装置4；所述厌氧反应区1内的底部设置搅拌器5，对混合液进行搅拌，防止污泥沉降。
所述二级处理设备主体装置为圆筒状，包括外筒微好氧反应区2和内筒好氧循环流化反应区3，所述微好氧反应区2设置在所述二级处理设备主体装置内的外圈，微好氧反应区2的水流方向为从上往下，利用微好氧反应区2内的兼氧微生物对污水中的COD及污泥进行生物转化，实现“污泥零排放”， 所述微好氧反应区2上部设置有进水布水装置6，采用布水堰形式，实现多点均匀进水；所述好氧循环流化反应区3设置在所述二级处理设备主体装置内的中心，所述好氧循环流化反应区3内存在大量有机活性污泥，可将绝大部分有机污染物分解去除，所述好氧循环流化反应区3内还安装有中空纤维膜组件7，所述中空纤维膜组件7设置在好氧循环流化反应区3的中上部，低于循环流化床液面，向该膜组件内曝气，并使用自吸离心泵从该膜组件内抽水，实现泥水分离，将生物活性污泥截留在反应区3内，清水被抽出，出水即可达标，该膜组件需要按照实际使用情况进行反冲洗。所述好氧反应区3下方、中空纤维膜组件7下方分别进行曝气，维持好氧条件并且使用大量空气气泡在水中的上升动能所产生的推动力实现好氧循环流化反应区3的循环流化，所述好氧循环流化反应区3的污水水流方向为从下往上，利用好氧微生物对污水中的COD进行降解。
所述好氧循环流化反应区3下方设置有曝气装置8，为好氧微生物提供氧气，并通过曝气装置的提升作用实现内外筒所述好氧循环流化反应区3与微好氧反应区2之间混合液的循环流化。通过风机将空气鼓入反应器，利用空气的在该反应区上升产生的提升作用实现内外筒间混合液的流化循环。
所述一、二级处理设备主体装置外设置有混合液提升泵10（由一级处理设备主体装置下部或底部接至进水布水装置6）和内循环泵11（由二级处理设备主体装置底部接至一级处理设备主体装置的不低于液位0.3m位置），混合液提升泵10对厌氧反应区1的混合液进行提升并输送至微好氧反应区2上部的进水布水装置6，通过二级处理设备的液位控制混合液提升泵10的启停；内循环泵11将微好氧反应区2的混合液输送至厌氧反应区1，实现混合液的循环，循环量为100%-400%，根据实际水质进行现场调试；
所述中空纤维膜组件7后端设置有产水泵12（由中空纤维膜组件7的出水口接出），产水泵12将清水抽出好氧反应区3，产水泵通过PLC自动控制柜实现间歇产水。
所述两级处理设备主体还设置有曝气风机13，所述曝气风机13通过曝气管道9与所述的中空纤维膜组件7与曝气装置8，将空气供给中空纤维膜组件7与曝气装置8，曝气量根据实际水质、混合液循环量进行调节。
所述厌氧反应区1的溶解氧控制在0mg/l；所述微好氧反应区2的溶解氧控制在0-0.5mg/l；所述好氧循环流化反应区3的溶解氧控制在0.5-1.0mg/l。
一级处理设备主体的高径比为1：1~10：1；二级处理设备的高径比为1.5：1~10：1。
二级处理设备主体的内部循环流量为处理污水量的2-20倍。
所述内循环泵11的循环量为处理污水量的100%-400%；所述混合液提升泵10的启停通过二级处理设备的液位进行控制。
一级处理设备主体和二级处理设备主体的反应温度为10-60℃，pH值为6.0~8.5。
本***利用厌氧微生物、兼氧微生物、好氧微生物的共同作用将污水中的COD、总氮等污染物质进行降解转化，主要污染物的去除效率达到85%以上，总氮的去除效率达到90%以上，而且剩余污泥产生量极少或无产出。与现有的厌氧、好氧处理工艺相比，具有总氮处理效果好、污泥零排放、占地少、工艺结构一体化等优点。
所述厌氧反应区1、微好氧反应区2、好氧反应区3中的厌氧、兼氧、好氧微生物是在设备启动时通过接种絮状污泥污泥慢慢培养出来的。
在本发明的实施例中，一级处理设备主体为圆筒状；二级处理设备主体为圆筒状。
本***以多种微生物复合菌群为主体、结合循环流化床工艺及中空纤维膜分离技术将废水中的有机污染去大量去除的组合工艺，处理低碳氮比、高含固量的城镇污水、养殖屠宰废水及工业有机废水。有效的解决此类废水常见处理方式所存在的总氮超标的问题。
所述反应区3内设置中空纤维膜组件7，将处理后的清水抽出反应***。

Claims (9)

1. A-ACMBR工艺免外加碳源去除总氮的污水处理***，其特征在于：包括一级处理设备主体和二级处理设备主体；所述一级处理设备主体为圆筒状，内部设有厌氧反应区；所述厌氧反应区上部设置有进水装置；所述厌氧反应区内的底部设置搅拌器；
所述二级处理设备主体装置为圆筒状，包括外筒微好氧反应区和内筒好氧循环流化反应区，所述微好氧反应区设置在所述二级处理设备主体装置内的外圈，微好氧反应区的水流方向为从上往下，所述微好氧反应区上部设置有进水布水装置；所述好氧循环流化反应区设置在所述二级处理设备主体装置内的中心，所述好氧循环流化反应区内还安装有中空纤维膜组件，所述中空纤维膜组件设置在好氧循环流化反应区的中上部，低于循环流化床液面。
2.根据权利要求1所述的A-ACMBR工艺免外加碳源去除总氮的污水处理***，其特征在于：所述好氧循环流化反应区下方设置有曝气装置，为好氧微生物提供氧气，并通过曝气装置的提升作用实现内外筒所述好氧循环流化反应区与微好氧反应区之间混合液的循环流化。
3.根据权利要求1所述的A-ACMBR工艺免外加碳源去除总氮的污水处理***，其特征在于：所述的一级处理设备主体、二级处理设备主体装置外分别设置有混合液提升泵和内循环泵，混合液提升泵对厌氧反应区的混合液进行提升并输送至微好氧反应上部的进水布水装置，通过二级处理设备的液位控制混合液提升泵的启停；内循环泵将微好氧反应区的混合液输送至厌氧反应区，实现混合液的循环。
4.根据权利要求3所述的A-ACMBR工艺免外加碳源去除总氮的污水处理***，其特征在于：所述中空纤维膜组件后端设置有产水泵，产水泵将清水抽出好氧反应区，产水泵通过PLC自动控制柜实现间歇产水。
5.根据权利要求1所述的A-ACMBR工艺免外加碳源去除总氮的污水处理***，其特征在于：所述两级处理设备主体还设置有曝气风机，所述曝气风机通过曝气管道与所述的中空纤维膜组件与曝气装置，将空气供给中空纤维膜组件与曝气装置。
6.根据权利要求1所述的A-ACMBR工艺免外加碳源去除总氮的污水处理***，其特征在于：所述厌氧反应区的溶解氧控制在0mg/l；所述微好氧反应区的溶解氧控制在0-0.5mg/l；所述好氧循环流化反应区的溶解氧控制在0.5-1.0mg/l。
7.根据权利要求1所述的A-ACMBR工艺免外加碳源去除总氮的污水处理***，其特征在于：所述一级处理设备主体的高径比为1：1~10：1；所述二级处理设备的高径比为1.5：1~10：1。
8.根据权利要求1所述的A-ACMBR工艺免外加碳源去除总氮的污水处理***，其特征在于：所述二级处理设备主体的内部循环流量为处理污水量的2-20倍。
9.根据权利要求1所述的A-ACMBR工艺免外加碳源去除总氮的污水处理***，其特征在于：所述一级处理设备主体和所述二级处理设备主体的反应温度为10-60℃，pH值为6.0~8.5。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN204211537U (zh) * 2014-10-29 2015-03-18 四川永沁环境工程有限公司 一体化兼氧mbr膜生物反应器
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