公布日：2022.07.08
申請日：2022.04.19
分類號：C02F3/12(2006.01)I;C02F3/28(2006.01)I;C02F3/30(2006.01)I;C02F11/121(2019.01)I;C02F3/34(2006.01)I;C02F101/10(2006.01)N;
C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種基于BFM形式的高效AOA污水處理系統(tǒng)與方法，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。其工藝包括：待處理污水進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，再進(jìn)入碳轉(zhuǎn)移區(qū)；碳轉(zhuǎn)移區(qū)中所得上清液進(jìn)入好氧純膜MBBR區(qū)，所得污泥從碳轉(zhuǎn)移區(qū)底部的出口端排出，經(jīng)過連接有污泥超越泵的管路將其輸送到好氧IFAS區(qū)；好氧純膜MBBR區(qū)出水進(jìn)入好氧IFAS區(qū)，再依次進(jìn)入選擇區(qū)、缺氧區(qū)、二沉區(qū)，位于二沉區(qū)上面的上清液外排，位于底部的污泥通過連接有污泥超越泵的管路將其回流至厭氧區(qū)，其余污泥作為剩余污泥排放。本發(fā)明方法可降低脫氮對于原水碳源的依賴，并實(shí)現(xiàn)出水氮素滿足高標(biāo)準(zhǔn)排放，系統(tǒng)HRT較傳統(tǒng)活性污泥法降低35％以上，最小HRT低于10h。
權(quán)利要求書
1.一種基于BFM形式的高效AOA污水處理方法，其特征在于，依次包括以下步驟：a、將待處理污水通入?yún)捬鯀^(qū)，通過厭氧區(qū)主要進(jìn)行活性污泥內(nèi)碳源的合成及磷素釋放，在厭氧區(qū)HRT為1-2h；b、厭氧區(qū)出水進(jìn)入連接在厭氧區(qū)之后的碳轉(zhuǎn)移區(qū)；在碳轉(zhuǎn)移區(qū)對厭氧區(qū)混合液進(jìn)行強(qiáng)化泥水分離，分離所得上清液進(jìn)入連接在碳轉(zhuǎn)移區(qū)之后的好氧純膜MBBR區(qū)，分離所得污泥從碳轉(zhuǎn)移區(qū)底部的出口端排出，經(jīng)過連接有污泥超越泵的管路將其輸送到連接在好氧純膜MBBR區(qū)之后的好氧IFAS區(qū)進(jìn)水端的底部；所述的碳轉(zhuǎn)移區(qū)的HRT為0.4-0.6h，所述的碳轉(zhuǎn)移區(qū)，表面水力負(fù)荷≥5m3/m2/h，固體通量≥20kg/m2/h，碳轉(zhuǎn)移區(qū)出水SS≤50mg/L；c、好氧純膜MBBR區(qū)控制DO為4-6mg/L，通過懸浮載體上富集的硝化菌發(fā)生硝化反應(yīng)，將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，好氧純膜MBBR區(qū)出水進(jìn)入好氧IFAS區(qū)，好氧IFAS區(qū)控制DO為2-4mg/L，好氧IFAS區(qū)出水進(jìn)入連接在其后的選擇區(qū)；所述的好氧純膜MBBR區(qū)通過投加懸浮級載體富集微生物，實(shí)現(xiàn)氨氮污染物的去除；所述的好氧IFAS區(qū)通過投加懸浮載體實(shí)現(xiàn)泥膜共存，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對碳轉(zhuǎn)移區(qū)污泥超越所攜帶的氨氮進(jìn)行去除；所述的好氧純膜MBBR區(qū)按照設(shè)計(jì)硝化HRT的20％-30％設(shè)計(jì)，容積負(fù)荷≥0.2kgN/m3/d，可通過攔截篩網(wǎng)設(shè)置分級≥2級，好氧純膜MBBR區(qū)出水SS≤200mg/L；所述的好氧IFAS區(qū)按照設(shè)計(jì)硝化HRT的5-15％設(shè)計(jì)；所述的選擇區(qū)依據(jù)出水氨氮設(shè)置具體運(yùn)行模式可作為硝化區(qū)/反硝化區(qū)，所述的選擇區(qū)按照設(shè)計(jì)硝化HRT的20％-30％設(shè)計(jì)；好氧純膜MBBR區(qū)和好氧IFAS區(qū)內(nèi)所投加的懸浮載體的密度0.94-0.97g/cm3，空隙率>90％，懸浮載體有效比表面積≥620m2/m3，30％≤填充率＜67％；d、選擇區(qū)中關(guān)閉曝氣管路，開啟攪拌裝置，出水進(jìn)入選擇區(qū)之后的缺氧區(qū)，在選擇區(qū)和缺氧區(qū)利用污泥儲存的內(nèi)碳源發(fā)生內(nèi)源反硝化及反硝化除磷，去除氮磷；所述的缺氧區(qū)按照設(shè)計(jì)反硝化HRT的70％-80％設(shè)計(jì)；e、缺氧區(qū)出水進(jìn)入連接在其后的二沉區(qū)，沉降后所得上清液外排，所得污泥部分回流至厭氧區(qū)底部，控制污泥回流比為50％-100％，剩余污泥進(jìn)行外排；若系統(tǒng)出水氨氮超過設(shè)計(jì)出水氨氮70％以上，則按照步驟f運(yùn)行；f、選擇區(qū)的曝氣管路關(guān)閉，攪拌裝置開啟，上調(diào)好氧純膜MBBR區(qū)DO至6-8mg/L；若系統(tǒng)出水氨氮降至設(shè)計(jì)出水氨氮50％以下，則按照步驟c繼續(xù)運(yùn)行；若系統(tǒng)出水氨氮繼續(xù)超過設(shè)計(jì)出水氨氮的70％以上，則按照步驟g運(yùn)行；g、開啟選擇區(qū)曝氣管路、關(guān)閉攪拌裝置，控制DO為2-4mg/L；若系統(tǒng)出水氨氮降至設(shè)計(jì)出水氨氮50％以下，則按照步驟f運(yùn)行；步驟b中，通過向碳轉(zhuǎn)移區(qū)投加磁粉的方式來實(shí)現(xiàn)對厭氧區(qū)混合液中的泥水強(qiáng)化分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于BFM形式的高效AOA污水處理方法，其特征在于：步驟e、f、g中每次判別以5d均值為判斷周期，每次調(diào)整至少間隔3d。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于BFM形式的高效AOA污水處理方法，其特征在于：步驟g中，當(dāng)選擇區(qū)曝氣管路開啟，攪拌裝置關(guān)閉時(shí)，控制系統(tǒng)污泥齡為40-50d，其余時(shí)間控制污泥齡為30-40d。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于BFM形式的高效AOA污水處理方法，其特征在于：所述的好氧純膜MBBR區(qū)和好氧IFAS區(qū)的出水端均設(shè)置有攔截篩網(wǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于BFM形式的高效AOA污水處理方法，其特征在于：在所述的好氧純膜MBBR區(qū)、好氧IFAS區(qū)、選擇區(qū)的底部安裝有曝氣管路，在所述的厭氧區(qū)、選擇區(qū)、缺氧區(qū)安裝有潛水?dāng)嚢杵鳌?/p>
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于BFM形式的高效AOA污水處理方法，其特征在于：污泥由碳轉(zhuǎn)移區(qū)流向好氧IFAS區(qū)，將COD以活性污泥形式轉(zhuǎn)移至缺氧區(qū)，COD轉(zhuǎn)移率在70％以上。
7.一種基于BFM形式的高效AOA污水處理系統(tǒng)，其包括反應(yīng)池，其特征在于：所述的反應(yīng)池依次劃分為厭氧區(qū)、碳轉(zhuǎn)移區(qū)、好氧純膜MBBR區(qū)、好氧IFAS區(qū)、選擇區(qū)、缺氧區(qū)及二沉區(qū)；所述的碳轉(zhuǎn)移區(qū)的底部的出口端連接有污泥超越管路，所述的污泥超越管路的另一端連接在所述的好氧IFAS區(qū)的底部，通過所述的污泥超越管路將碳轉(zhuǎn)移區(qū)沉降所得污泥輸送至好氧IFAS區(qū)進(jìn)水端的底部；所述的二沉區(qū)的出口端設(shè)置有污泥回流管路，所述的污泥回流管路的另一端連接在所述的厭氧區(qū)，通過所述的污泥回流管路將二沉區(qū)所得部分污泥回流至厭氧區(qū)；所述的厭氧區(qū)用于對活性污泥內(nèi)碳源的合成及磷素進(jìn)行釋放，所述的厭氧區(qū)的HRT為1-2h；所述的碳轉(zhuǎn)移區(qū)的HRT為0.4-0.6h，表面水力負(fù)荷≥5m3/m2/h，固體通量≥20kg/m2/h，碳轉(zhuǎn)移區(qū)的出水SS≤50mg/L；所述的好氧純膜MBBR區(qū)用于對氨氮污染物的去除，好氧純膜MBBR區(qū)按照設(shè)計(jì)硝化HRT的20-30％設(shè)計(jì)，容積負(fù)荷≥0.2kgN/m3/d，好氧純膜MBBR區(qū)的出水SS≤200mg/L；好氧IFAS區(qū)通過懸浮載體和活性污泥共存的方式對碳轉(zhuǎn)移區(qū)污泥超越所攜帶的氨氮污染物進(jìn)行去除，好氧IFAS區(qū)按照設(shè)計(jì)硝化HRT的5-15％設(shè)計(jì)；選擇區(qū)依據(jù)出水氨氮設(shè)置具體運(yùn)行模式，所述的選擇區(qū)設(shè)置為硝化區(qū)/反硝化區(qū)，選擇區(qū)按照設(shè)計(jì)硝化HRT的20％-30％設(shè)計(jì)；缺氧區(qū)用于內(nèi)源反硝化除磷實(shí)現(xiàn)氮磷的去除，缺氧區(qū)按照設(shè)計(jì)反硝化HRT的70％-80％設(shè)計(jì)；通過向碳轉(zhuǎn)移區(qū)投加磁粉的方式來實(shí)現(xiàn)對厭氧區(qū)混合液中的泥水強(qiáng)化分離。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種基于BFM形式的高效AOA污水處理方法，其對現(xiàn)有AOA污水處理工藝進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，通過厭氧區(qū)實(shí)現(xiàn)內(nèi)碳源的合成及聚磷的水解，通過碳轉(zhuǎn)移區(qū)實(shí)現(xiàn)厭氧區(qū)混合液的泥水分離，上清液進(jìn)入好氧純膜MBBR區(qū)，污泥超越進(jìn)入好氧IFAS區(qū)，好氧純膜MBBR區(qū)作為硝化主體，承擔(dān)50％-70％的硝化效果，其更高的處理負(fù)荷一方面起到節(jié)地效果，一方面也杜絕了活性污泥在好氧區(qū)的內(nèi)碳源損失；缺氧區(qū)的設(shè)置主要為消除超越污泥所攜帶的氨氮；選擇區(qū)作為硝化/反硝化區(qū)，可進(jìn)一步突顯節(jié)地效果，本發(fā)明水處理方法的最小HRT可保證在10h以下。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：
一種基于BFM形式的高效AOA污水處理方法，依次包括以下步驟：
a、將待處理污水通入?yún)捬鯀^(qū)，通過厭氧區(qū)主要進(jìn)行活性污泥內(nèi)碳源的合成及磷素釋放，在厭氧區(qū)HRT為1-2h；
b、厭氧區(qū)出水進(jìn)入連接在厭氧區(qū)之后的碳轉(zhuǎn)移區(qū)；在碳轉(zhuǎn)移區(qū)對厭氧區(qū)混合液的泥水進(jìn)行強(qiáng)化分離，分離所得上清液進(jìn)入連接在碳轉(zhuǎn)移區(qū)之后的好氧純膜MBBR區(qū)，分離所得污泥從碳轉(zhuǎn)移區(qū)底部的出口端排出，經(jīng)過連接有污泥超越泵的管路將其輸送到連接在好氧純膜MBBR區(qū)之后的好氧IFAS區(qū)進(jìn)水端的底部；
所述的碳轉(zhuǎn)移區(qū)的HRT為0.4-0.6h，所述的碳轉(zhuǎn)移區(qū)，表面水力負(fù)荷≥5m3/m2/h，固體通量≥20kg/m2/h，碳轉(zhuǎn)移區(qū)出水SS≤50mg/L；
c、好氧純膜MBBR區(qū)控制DO為4-6mg/L，通過懸浮載體上富集的硝化菌發(fā)生硝化反應(yīng)，將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，好氧純膜MBBR區(qū)出水進(jìn)入好氧IFAS區(qū)，好氧IFAS區(qū)控制DO為2-4mg/L，好氧IFAS區(qū)出水進(jìn)入連接在其后的選擇區(qū)；
所述的好氧純膜MBBR區(qū)通過投加懸浮級載體富集微生物，實(shí)現(xiàn)氨氮等污染物的去除；
所述的好氧IFAS區(qū)通過投加懸浮載體實(shí)現(xiàn)泥膜共存，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)氨氮的去除；
所述的好氧純膜MBBR區(qū)按照設(shè)計(jì)硝化HRT的20％-30％設(shè)計(jì)，容積負(fù)荷≥0.2kgN/m3/d，好氧純膜MBBR區(qū)出水SS≤200mg/L；所述的好氧IFAS區(qū)按照設(shè)計(jì)硝化HRT的5-15％設(shè)計(jì)；所述的選擇區(qū)依據(jù)出水氨氮設(shè)置具體運(yùn)行模式可作為硝化區(qū)/反硝化區(qū)，所述的選擇區(qū)按照設(shè)計(jì)硝化HRT的20％-30％設(shè)計(jì)；好氧純膜MBBR區(qū)和好氧IFAS區(qū)內(nèi)的懸浮載體的密度0.94-0.97g/cm3，空隙率>90％，懸浮載體有效比表面積≥620m2/m3，30％≤填充率＜67％；
d、選擇區(qū)中關(guān)閉曝氣管路，開啟攪拌裝置，出水進(jìn)入選擇區(qū)之后的缺氧區(qū)，在選擇區(qū)和缺氧區(qū)利用污泥儲存的內(nèi)碳源發(fā)生內(nèi)源反硝化及反硝化除磷，去除氮磷；
所述的缺氧區(qū)按照設(shè)計(jì)反硝化HRT的70％-80％設(shè)計(jì)；
e、缺氧區(qū)出水進(jìn)入連接在其后的二沉區(qū)，沉降后所得上清液外排，所得污泥部分回流至厭氧區(qū)底部，控制污泥回流比為50％-100％，剩余污泥進(jìn)行外排；
若系統(tǒng)出水氨氮超過設(shè)計(jì)出水氨氮70％以上，則按照步驟f運(yùn)行；
f、選擇區(qū)的曝氣管路關(guān)閉，攪拌裝置開啟，上調(diào)好氧純膜MBBR區(qū)DO至6-8mg/L；
若系統(tǒng)出水氨氮降至設(shè)計(jì)出水氨氮50％以下，則按照步驟c繼續(xù)運(yùn)行；
若系統(tǒng)出水氨氮繼續(xù)超過設(shè)計(jì)出水氨氮的70％以上，則按照步驟g運(yùn)行；
g、開啟選擇區(qū)曝氣管路、關(guān)閉攪拌裝置，控制DO為2-4mg/L；
若系統(tǒng)出水氨氮降至設(shè)計(jì)出水氨氮50％以下，則按照步驟f運(yùn)行。
上述技術(shù)方案直接帶來的有益技術(shù)效果為：
首先，上述的工藝基于BFM工藝，采用純膜MBBR耦合磁加載沉淀技術(shù)；
其次，通過碳轉(zhuǎn)移區(qū)可實(shí)現(xiàn)超快的泥水分離效果；
然后，硝化區(qū)主體采用純膜MBBR工藝，處理負(fù)荷較傳統(tǒng)活性污泥法提高100％，可極大的節(jié)省占地。選擇區(qū)在設(shè)計(jì)上同時(shí)作為硝化和反硝化，可進(jìn)一步降低缺氧區(qū)占地，且通過污泥齡的控制可以保證出水TN穩(wěn)定達(dá)標(biāo)；
最后，純膜MBBR區(qū)主要利用生物膜傳質(zhì)傳氧受生物膜厚度影響特性，當(dāng)沖擊來臨時(shí)，通過提高溶解氧，增加傳質(zhì)傳氧深度，進(jìn)一步顯著提高硝化負(fù)荷。
作為本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，步驟e、f、g中每次判別以5d均值為判斷周期，每次調(diào)整至少間隔3d。
作為本發(fā)明的另一個優(yōu)選方案，當(dāng)選擇區(qū)曝氣管路開啟，攪拌裝置關(guān)閉時(shí)，控制系統(tǒng)污泥齡為40-50d，其余時(shí)間控制污泥齡為30-40d。
進(jìn)一步優(yōu)選，好氧純膜MBBR區(qū)和好氧IFAS區(qū)的出水端均設(shè)置有攔截篩網(wǎng)。
進(jìn)一步優(yōu)選，在所述的好氧純膜MBBR區(qū)、好氧IFAS區(qū)、選擇區(qū)的底部安裝有曝氣管路，在所述的厭氧區(qū)、選擇區(qū)、缺氧區(qū)安裝有潛水?dāng)嚢杵鳌?/p>
優(yōu)選的，步驟b中，通過向碳轉(zhuǎn)移區(qū)投加磁粉的方式來實(shí)現(xiàn)對厭氧區(qū)混合液中的泥水強(qiáng)化分離。
優(yōu)選的，污泥由碳轉(zhuǎn)移區(qū)流向好氧IFAS區(qū)，將COD以活性污泥形式轉(zhuǎn)移至缺氧區(qū)，COD轉(zhuǎn)移率在70％以上。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種基于BFM形式的高效AOA污水處理系統(tǒng)，其包括反應(yīng)池，其特征在于：所述的反應(yīng)池依次劃分為厭氧區(qū)、碳轉(zhuǎn)移區(qū)、好氧純膜MBBR區(qū)、好氧IFAS區(qū)、選擇區(qū)、缺氧區(qū)及二沉區(qū)；
所述的碳轉(zhuǎn)移區(qū)的底部的出口端連接有污泥超越管路，所述的污泥超越管路的另一端連接在所述的好氧IFAS區(qū)的底部，通過所述的污泥超越管路將碳轉(zhuǎn)移區(qū)沉降所得污泥輸送至好氧IFAS區(qū)的底部；
所述的二沉區(qū)的出口端設(shè)置有污泥回流管路，所述的污泥回流管路的另一端連接在所述的厭氧區(qū)，通過所述的污泥回流管路將二沉區(qū)所得部分污泥回流至厭氧區(qū)；
所述的厭氧區(qū)用于對活性污泥內(nèi)碳源的合成及磷素進(jìn)行釋放，所述的厭氧區(qū)的HRT為1-2h；
所述的碳轉(zhuǎn)移區(qū)的HRT為0.4-0.6h，表面水力負(fù)荷≥5m3/m2/h，固體通量≥20kg/m2/h，碳轉(zhuǎn)移區(qū)的出水SS≤50mg/L；
所述的好氧純膜MBBR區(qū)用于對氨氮污染物的去除，好氧純膜MBBR區(qū)按照設(shè)計(jì)硝化HRT的20-30％設(shè)計(jì)，容積負(fù)荷≥0.2kgN/m3/d，好氧純膜MBBR區(qū)的出水SS≤200mg/L；
好氧IFAS區(qū)通過懸浮載體和泥膜共存的方式對氨氮污染物進(jìn)行去除，好氧IFAS區(qū)按照設(shè)計(jì)硝化HRT的5-15％設(shè)計(jì)；
選擇區(qū)依據(jù)出水氨氮設(shè)置具體運(yùn)行模式，所述的選擇區(qū)設(shè)置為硝化區(qū)/反硝化區(qū)，選擇區(qū)按照設(shè)計(jì)硝化HRT的20％-30％設(shè)計(jì)；
缺氧區(qū)用于內(nèi)源反硝化除磷實(shí)現(xiàn)氮磷的去除，缺氧區(qū)按照設(shè)計(jì)反硝化HRT的70％-80％設(shè)計(jì)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明帶來了以下有益技術(shù)效果：
1)硝化效果優(yōu)，首先，針對活性污泥系統(tǒng)硝化效率低的問題，采用純膜MBBR工藝，利用懸浮載體生物膜對于硝化菌的高效富集作用，提高系統(tǒng)硝化效率及抗沖擊性，硝化效果較普通活性污泥法可提高100％；其次，通過碳轉(zhuǎn)移區(qū)的設(shè)置，以其高效的泥水分離效果，保證了純膜MBRB的運(yùn)行狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定的硝化效果；最后，得益于碳轉(zhuǎn)移區(qū)良好的泥水分離效果，降低了污泥超越比，保證了純膜MBBR工藝的硝化主體地位。而針對污泥超越所攜帶的氨氮，通過好氧IFAS區(qū)的設(shè)置則可保證出水氨氮的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，一方面系統(tǒng)氨氮去除率可>95％，通過優(yōu)化調(diào)整可實(shí)現(xiàn)出水氨氮提高DO可實(shí)現(xiàn)處理負(fù)荷的增加，而當(dāng)進(jìn)水沖擊過強(qiáng)時(shí)，可通過選擇區(qū)的調(diào)整進(jìn)一步擴(kuò)大好氧池容，保證出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)；
5)占地省，好氧區(qū)主體采用純膜MBBR工藝，負(fù)荷更高，設(shè)計(jì)HRT僅為常規(guī)活性污泥法所需硝化HRT的一半，選擇區(qū)在設(shè)計(jì)時(shí)同時(shí)作為好氧和缺氧區(qū)，從而進(jìn)一步節(jié)省占地。選擇區(qū)平時(shí)作為缺氧區(qū)，當(dāng)基質(zhì)過高時(shí)選擇區(qū)改為好氧區(qū)，發(fā)揮硝化效果，缺氧區(qū)池容不足則提高污泥齡予以補(bǔ)足。整體來看，系統(tǒng)HRT可較傳統(tǒng)活性污泥法降低35％以上，最小HRT可保證在10h以下。
（發(fā)明人：吳迪;周家中;顧瑞環(huán);杜強(qiáng)強(qiáng);韓文杰;高偉楠;楊忠啟;紀(jì)庚好;周浩然）
