本發(fā)明涉及污水處理，具體涉及一種基于高/低do交替mbbr的城市污水處理系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和環(huán)保要求的不斷提高，污水排放標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格。目前，污水處理已從單純?nèi)コ袡C物的階段邁入脫氮除磷的深度處理階段。

2、在傳統(tǒng)生物脫氮除磷工藝中，氮、磷的去除分別由污泥中的硝化菌和反硝化菌以及聚磷菌來完成。然而，這些菌群在生活習(xí)性方面存在顯著差異。例如，硝化菌的污泥齡長于聚磷菌，為確保硝化效果，工藝設(shè)計中通常采取較長的污泥齡，這在一定程度上限制了除磷效果。此外，城市污水中的有機物往往無法同時滿足聚磷菌與反硝化菌的需求，使得傳統(tǒng)脫氮除磷工藝難以取得良好的去除效果。

3、短程硝化-厭氧氨氧化作為一種新型自養(yǎng)脫氮工藝，在低溶解氧(do)條件下，短程硝化菌將污水中的氨氮氧化為亞硝態(tài)氮，與此同時，厭氧氨氧化菌以亞硝態(tài)氮為電子受體、污水中剩余的氨氮為電子供體，將二者同時轉(zhuǎn)化為氮氣去除。此過程不需要有機物，因此可將污水中的有機物主要用于生物除磷，從而克服了傳統(tǒng)脫氮除磷工藝有機物不足的缺點，并且能夠顯著節(jié)省曝氣能耗。然而，低do會限制短程硝化菌的活性，進(jìn)而影響短程硝化-厭氧氨氧化反應(yīng)速率，同時也不利于聚磷菌進(jìn)行好氧吸磷反應(yīng)。

4、mbbr反應(yīng)器是在普通活性污泥sbr反應(yīng)器中添加生物載體填料而形成的生物膜與絮體污泥共存的復(fù)合式反應(yīng)器，它能夠?qū)崿F(xiàn)不同種類微生物的分離。其中，生長較快、污泥齡較短的聚磷菌和反硝化菌主要生長在絮體污泥中；生長緩慢、污泥齡較長的厭氧氨氧化菌和短程硝化菌則在填料上附著生長形成生物膜。

5、基于此背景，開發(fā)針對城市污水特性、兼具穩(wěn)定和高效的脫氮除磷效果的mbbr污水處理系統(tǒng)和方法，對于解決當(dāng)前污水處理領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)、提升污水處理效率和質(zhì)量具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，針對我國城市污水碳源不足，傳統(tǒng)脫氮除磷工藝氮磷去除效果不理想、運行能耗高等問題，本發(fā)明開發(fā)了一種基于高/低do交替mbbr的城市污水處理系統(tǒng)及方法，通過利用mbbr反應(yīng)器，并結(jié)合高/低do交替的運行方式，為聚磷菌和脫氮微生物創(chuàng)造各自有利的生長環(huán)境和反應(yīng)條件，充分發(fā)揮各菌群優(yōu)勢，可實現(xiàn)城市污水同步高效脫氮除磷，同時可以節(jié)省運行能耗，且工藝簡潔，布置緊湊。

2、為了達(dá)成上述發(fā)明目的，本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明提供了一種基于高/低do交替mbbr的城市污水處理系統(tǒng)，包括按污水處理流程方向依次連接的污水箱(1)、mbbr反應(yīng)器(2)；

4、所述污水箱(1)通過蠕動泵(3)與mbbr反應(yīng)器(2)相連接；

5、所述mbbr反應(yīng)器(2)設(shè)有進(jìn)水閥(4)、生物載體填料(5)、攪拌器(6)、曝氣泵(7)、氣體流量計(8)、微孔曝氣頭(9)、do監(jiān)測儀(10)、氨氮/亞硝態(tài)氮監(jiān)測儀(11)、排水閥(12)和排泥閥(13)。

6、在本發(fā)明的一些具體實施方案中，所述生物載體填料(5)呈圓柱狀，材質(zhì)為高密度聚乙烯。

7、在本發(fā)明的一些具體實施方案中，所述生物載體填料(5)的密度為0.94～0.97g/cm3，有效比表面積大于800m2/m3。

8、在本發(fā)明的一些具體實施方案中，所述生物載體填料(5)的填充率為35％～45％，懸浮分布于mbbr反應(yīng)器(2)中。

9、在本發(fā)明的一些具體實施方案中，還包括控制器，所述控制器分別與蠕動泵(3)、曝氣泵(7)、氣體流量計(8)、微孔曝氣頭(9)、do監(jiān)測儀(10)、排水閥(12)和排泥閥(13)通信連接。

10、本發(fā)明還提供了一種基于高/低do交替mbbr的城市污水處理方法，包括如下步驟：

11、s1.城市污水由污水箱(1)經(jīng)蠕動泵(3)進(jìn)入mbbr反應(yīng)器(2)，進(jìn)水結(jié)束后開啟攪拌器(6)，控制攪拌器轉(zhuǎn)速為40～60r/min，使污水與污泥混合均勻，同時，控制do≤0.1mg/l，在此階段，生長在絮體污泥中的反硝化菌利用污水中的有機物去除mbbr反應(yīng)器(2)中殘留的亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮，同時聚磷菌進(jìn)行厭氧釋磷反應(yīng)，并將剩余的有機物儲存為細(xì)胞內(nèi)碳源，反應(yīng)時間1～1.5h；

12、s2.步驟s1反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉攪拌器(6)，開啟曝氣泵(7)并通過氣體流量計(8)控制do為2～4mg/l，在絮體污泥和生物膜中分別進(jìn)行好氧吸磷與短程硝化反應(yīng)，去除污水中的磷，并將部分氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮，根據(jù)氨氮/亞硝態(tài)氮監(jiān)測儀(11)監(jiān)測的氮濃度變化，調(diào)控曝氣時間，控制氨氮與亞硝態(tài)氮濃度比為1.5～2:1；

13、s3.步驟s2反應(yīng)結(jié)束后，通過氣體流量計(8)控制do為0.2～0.4mg/l，生長在生物膜表面好氧層的短程硝化菌和內(nèi)部缺氧層的厭氧氨氧化菌分別同步進(jìn)行短程硝化與厭氧氨氧化反應(yīng)，去除污水中剩余的氨氮與亞硝態(tài)氮，當(dāng)二者的濃度均低于2mg/l時，停止曝氣；

14、s4.步驟s3反應(yīng)結(jié)束后，靜置沉淀后進(jìn)行泥水分離，上清液通過排水閥(12)排出；剩余污泥經(jīng)排泥閥(13)排出，控制絮體污泥齡為10～15d，污泥濃度為1800～2300mg/l。

15、在本發(fā)明的一些具體實施方案中，所述s2的反應(yīng)時間為1～2h。

16、在本發(fā)明的一些具體實施方案中，所述s3的反應(yīng)時間為2～3h。

17、在本發(fā)明的一些具體實施方案中，所述靜置沉淀的時間為10～15min。

18、在本發(fā)明的一些具體實施方案中，所述上清液通過排水閥(12)排出的水量等于系統(tǒng)最初的進(jìn)水量。

19、本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的顯著優(yōu)點及效果：

20、(1)微生物分離與協(xié)同優(yōu)勢：

21、利用mbbr反應(yīng)器分離長污泥齡自養(yǎng)脫氮微生物與短污泥齡異養(yǎng)微生物，為不同菌群創(chuàng)造適宜生長環(huán)境，充分發(fā)揮協(xié)同作用。

22、(2)反應(yīng)條件與效率優(yōu)勢：

23、通過高/低do交替運行可為好氧吸磷和短程硝化-厭氧氨氧化提供良好的反應(yīng)條件，提高反應(yīng)速率，在單一系統(tǒng)中實現(xiàn)城市污水同步高效脫氮除磷。

24、(3)節(jié)能與微環(huán)境優(yōu)勢：

25、生物膜作為一種特殊的微生物聚集結(jié)構(gòu)，在低do條件下可形成獨特的好氧-缺氧微環(huán)境，利于自養(yǎng)脫氮，降低運行能耗。

26、(4)除磷與脫氮優(yōu)勢：

27、通過控制絮體污泥齡，在促進(jìn)系統(tǒng)高效除磷的同時，可以有效淘洗、抑制亞硝酸鹽氧化細(xì)菌，保證良好的厭氧氨氧化脫氮作用。

28、(5)系統(tǒng)裝置優(yōu)勢：

29、本發(fā)明提供的基于高/低do交替mbbr的城市污水處理系統(tǒng)裝置簡單，工藝簡潔，布置緊湊，運行操作方便。

技術(shù)特征：

1.一種基于高/低do交替mbbr的城市污水處理系統(tǒng)，其特征在于：

2.如權(quán)利要求1所述的基于高/低do交替mbbr的城市污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述生物載體填料(5)呈圓柱狀，材質(zhì)為高密度聚乙烯。

3.如權(quán)利要求2所述的基于高/低do交替mbbr的城市污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述生物載體填料(5)的密度為0.94～0.97g/cm3，有效比表面積大于800m2/m3。

4.如權(quán)利要求3所述的基于高/低do交替mbbr的城市污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述生物載體填料(5)的填充率為35％～45％，懸浮分布于mbbr反應(yīng)器(2)中。

5.如權(quán)利要求1所述的基于高/低do交替mbbr的城市污水處理系統(tǒng)，其特征在于：還包括控制器，所述控制器分別與蠕動泵(3)、曝氣泵(7)、氣體流量計(8)、微孔曝氣頭(9)、do監(jiān)測儀(10)、氨氮/亞硝態(tài)氮監(jiān)測儀(11)、排水閥(12)和排泥閥(13)通信連接。

6.一種基于高/低do交替mbbr的城市污水處理方法，其特征在于，包括如下步驟：

7.如權(quán)利要求6所述的基于高/低do交替mbbr的城市污水處理方法，其特征在于，所述s2的反應(yīng)時間為1～2h。

8.如權(quán)利要求6所述的基于高/低do交替mbbr的城市污水處理方法，其特征在于，所述s3的反應(yīng)時間為2～3h。

9.如權(quán)利要求6所述的基于高/低do交替mbbr的城市污水處理方法，其特征在于，所述靜置沉淀的時間為10～15min。

10.如權(quán)利要求6所述的基于高/低do交替mbbr的城市污水處理方法，其特征在于，所述上清液通過排水閥(12)排出的水量等于系統(tǒng)最初的進(jìn)水量。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種基于高/低DO交替MBBR的城市污水處理系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)及方法利用MBBR反應(yīng)器分離長污泥齡自養(yǎng)脫氮微生物與短污泥齡聚磷菌，通過高/低DO交替運行，為不同微生物創(chuàng)造適宜生長環(huán)境，實現(xiàn)同步高效脫氮除磷。該系統(tǒng)及方法強化短程硝化?厭氧氨氧化與生物除磷反應(yīng)，降低運行能耗，解決城市污水碳源不足及傳統(tǒng)工藝氮磷去除效果不理想等問題。系統(tǒng)裝置簡單、工藝簡潔、布置緊湊，具有廣闊應(yīng)用前景。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提高了反應(yīng)速率，確保了良好的脫氮除磷效果，同時節(jié)省了能耗，優(yōu)化了操作便捷性。

技術(shù)研發(fā)人員：張建華,趙繼翔,趙丹辰,丁香,石峻琿,孫麗麗,趙國杰,苗圓圓,李昳桐,高鍾秀
受保護的技術(shù)使用者：青島理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9