一种高效低能耗的污水深度脱氮新工艺及其系统技术方案

本发明专利技术涉及一种高效低能耗的污水深度脱氮新工艺及其系统。本发明专利技术在MABR工艺后耦合增加固相碳源反硝化池和惰性填料反硝化池，构成MABR+A

【技术实现步骤摘要】
一种高效低能耗的污水深度脱氮新工艺及其系统
本专利技术属于水处理
，具体涉及一种高效低能耗的污水深度脱氮新工艺及其系统，具体是在MABR(膜曝气生物反应器)工艺后耦合增加固相碳源反硝化反应池(A1池)和惰性填料反硝化池(A2池)，构成MABR+A1+A2组合工艺；或在MABR工艺后耦合增加混合填料反硝化池，构成MABR+A组合工艺。
技术介绍
我国现有城镇污水处理厂主流工艺中，AAO污水处理工艺是最为常用的一种手段，主要是由厌氧区、缺氧区以及好氧区组成，具有同步脱氮除磷的效果。典型的AAO工艺流程(图1)如下：污水与回流污泥一起进入厌氧池(DO<0.2mg/L)并混合，经一定时间(1～2h)的厌氧分解，去除部分含碳有机物，使部分含氮化合物转化成N2(反硝化作用)，回流污泥中的聚磷微生物(聚磷菌等)释放出磷，满足细菌对磷的需求；然后污水与好氧池内的回流硝化液在缺氧池(DO≤0.5mg/L)内混合，池中的反硝化细菌利用污水中的含碳有机物将NO3-N(硝氮)还原为N2；随后，污水流入好氧池(DO＝2～4mg/L)，水中的NH3-N(氨氮)在硝化菌的作用下发生硝化反应并生成NO3-N，部分硝化液回流到缺氧池进行反硝化，在此过程中，有机物氧化分解供给吸磷微生物以能量，微生物从水中吸收磷，磷进入细胞组织，富集在微生物内，经沉淀池分离后以富磷污泥的形式从系统中排出。该工艺通过厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和微生物菌群种类的有机配合，具有同时脱氮、除磷和去除有机物的功能。在各种同时脱氮、除磷、去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺。AAO工艺在内循环量一定的条件下，脱氮效果很难再进一步提高，一般出水的总氮只能达到国标一级B或一级A水平，难以满足日趋严格的总氮排放要求；同时AAO工艺往往面临碳源不足的情况，只能通过频繁补加碳源维持反硝化效果，运维成本较高。因此，必须进行必要的技术改造以实现不增加运维成本的同时提升总氮的去除效果。《一种基于多级A/O及MABR的污水处理方法》(中国专利：201910007442.1)提出了一种多级A/O和MABR组合的新工艺，其主要流程是：污水先后流经厌氧区、一级缺氧区、一级好氧区、二级缺氧区、MABR区和二级好氧区，有污泥和硝化液的回流，最后进入沉淀区。该专利技术只是将A/O工艺和MABR工艺进行简单的串联，并没有发挥MABR工艺的最大优势，即高效、节能和同步硝化反硝化等特点。基于以上所述，本专利技术提出一种高效低能耗的污水深度脱氮新工艺及其系统，充分发挥MABR工艺和固相碳源的优势。新工艺具有高效节能、总占地面积小、强抗负荷冲击能力以及无需频繁维护等特点，极大地简化了控制工艺以及降低了运营成本。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是针对现有AAO工艺存在的低效、高能耗以及碳源不足等缺陷，在MABR工艺后耦合增加固相碳源反硝化反应池(A1)和惰性填料反硝化池(A2)，形成一种新型MABR+A1+A2组合工艺。本专利技术所述的MABR工艺采用无泡曝气方式能够大幅度提高氧气利用率；氧气和污染物从两侧进入生物膜内进行硝化反应，使MABR形成分层的生物膜结构，可实现同步硝化反硝化；固相碳源反硝化反应池为高效反硝化反应提供大量反硝化菌膜和充足的碳源，惰性填料反硝化池充分利用残余COD进行深度脱氮。MABR工艺与两个高效反硝化池协同作用，可实现高效、低能耗地深度去除污水中的总氮，并充分利用固相碳源降解产生的COD，降低总氮去除成本。本工艺能有效、稳定地维持排水COD和TN分别低于40mg/L和10mg/L，满足国内目前最高的排放标准。本专利技术工艺系统主要包括MABR池、调节池、固相碳源反硝化反应池、惰性填料反硝化反应池、沉淀池，其中调节池作为MABR池出水的缓冲区域，用于调节固相碳源反硝化反应池的流速。MABR池出水口接调节池进水口，调节池出水口和固相碳源反硝化反应池的进水口通过泵连接，固相碳源反硝化反应池的出水口接惰性填料反硝化反应池的进水口，惰性填料反硝化反应池的出水口接沉淀池，固相碳源反硝化反应池和惰性填料反硝化反应池的污泥出口分别经泵接至沉淀池，最终根据工艺要求以污泥的形式从沉淀池中排出。所述的固相碳源反硝化反应池中固相碳源材料包括了各种不溶于水、可被污水中的微生物完全降解的生物或化学合成聚合物(如聚羟基脂肪酸酯PHA、聚丁二酸丁二醇酯PBS、聚乳酸PLA等)、各种天然高分子材料(如各种植物秸秆、纯纤维素、改性淀粉等)以及上述材料的共混物。其应用形态包括各种立体形状，如颗粒状、棒状、细丝状，或其它具有各种立体空间结构的形状。作为优选，固相碳源材料为聚羟基脂肪酸PHA，具有如下结构通式：式中：R1为H或甲基CH3或乙基C2H5或丙基C3H7；R2为H或甲基CH3或乙基C2H5或丙基C3H7；m1为1或2；m2为1或2；x为0或200～25000的任意自然数，y为0或200～25000的任意自然数，且x、y不同时为0。新型MABR+A1+A2组合工艺的具体流程如下：步骤一、污水进入MABR池，膜组件上附着的硝化菌膜利用分子态氧将污水中的NH3-N(氨氮)转化为NO3-N(硝氮)，与此同时，膜组件上附着的反硝化菌膜利用污水中自有的COD将部分NO3-N还原为N2直接释放到大气中，随后污水流入调节池，作为后续工艺的缓冲区域；步骤二、经过步骤一处理的污水从调节池流入固相碳源反硝化反应池，附着在固相碳源表面的反硝化菌膜将固相碳源降解为小分子有机物，并利用其将污水中绝大部分的NO3-N还原为N2释放至大气，富磷污泥在反应池底部沉淀分离，用泵输送至沉淀池；步骤三、经过步骤二处理的污水流入惰性填料反硝化反应池，惰性填料上附着的反硝化菌膜利用上一级的残留COD进一步将污水中剩余的NO3-N还原为N2，实现深度脱氮的效果，富磷污泥在反应池底部沉淀分离，用泵输送至沉淀池，最终根据工艺要求以污泥的形式从沉淀池中排出。MABR+AA工艺高效率同步硝化反硝化原理：MABR采用无泡曝气方式为反应器供氧，氧气利用效率极高；氧气和水中污染物分别从MABR膜两侧进行扩散，膜材料外表面氧气浓度很高，硝化菌在此区域富集生长，硝化反应生成的NO3-N和NO2-N向硝化菌膜外扩散，同时氧气浓度也梯度下降；硝化菌膜外层处于氧气浓度低、有机污染物浓度高的环境，有利于反硝化细菌的富集和反硝化反应的进行，将部分NO3-N、NO2-N还原为N2。MABR池出水的特点是低NH3-N、低溶氧、低COD、高NO3-N，无需在AA工艺前端进行除氧操作，最大限度发挥了固相碳源、高效反硝化和深度脱氮的处理优势。本专利技术的另一个目的是针对现有AAO工艺存在的低效、高能耗以及碳源不足等缺陷，在MABR工艺后耦合增加混合填料反硝化反应池，内部混合装填可生物降解的固相碳源和惰性填料，形成一种新型MABR+A组合工艺。本专利技术所述的MABR工艺采用无泡曝气方式能够大幅度提高氧气利用率；氧气和污染物从两侧进入生物膜内进行硝化反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效低能耗的污水深度脱氮工艺，为MABR+A

【技术特征摘要】
1.一种高效低能耗的污水深度脱氮工艺，为MABR+A1+A2组合工艺，其特征在于将MABR和两级厌氧池耦合，两级厌氧池依次是固相碳源反硝化反应池(A1)和惰性填料反硝化反应池(A2)；其中固相碳源反硝化反应池中的填料为可生物降解的固相缓释碳源。


2.如权利要求1所述的一种高效低能耗的污水深度脱氮工艺，其特征在于具体包括以下步骤：
步骤一、污水进入MABR池，膜组件上附着的硝化菌膜利用分子态氧将污水中的NH3-N(氨氮)转化为NO3-N(硝氮)，与此同时，膜组件上附着的反硝化菌膜利用污水中自有的COD将部分NO3-N还原为N2直接释放到大气中，随后污水流入调节池，作为后续工艺的缓冲区域；
步骤二、经过步骤一处理的污水从调节池流入固相碳源反硝化反应池(A1)，附着在固相碳源表面的反硝化菌膜将固相碳源降解为小分子有机物，并利用其将污水中绝大部分的NO3-N还原为N2释放至大气，富磷污泥在反应池底部沉淀分离，用泵输送至沉淀池；
步骤三、经过步骤二处理的污水流入惰性填料反硝化反应池(A2)，惰性填料上附着的反硝化菌膜利用上一级的残留COD进一步将污水中剩余的NO3-N还原为N2，实现深度脱氮的效果，富磷污泥在反应池底部沉淀分离，用泵输送至沉淀池，最终根据工艺要求以污泥的形式从沉淀池中排出。


3.一种高效低能耗的污水深度脱氮装置，其特征在于包括MABR池、调节池、固相碳源反硝化反应池、惰性填料反硝化反应池、沉淀池；MABR池出水口接调节池进水口，调节池出水口和固相碳源反硝化反应池的进水口通过泵连接，固相碳源反硝化反应池的出水口接惰性填料反硝化反应池的进水口，惰性填料反硝化反应池的出水口接沉淀池，固相碳源反硝化反应池和惰性填料反硝化反应池的污泥出口分别经泵接至沉淀池，最终根据工艺要求以污泥的形式从沉淀池中排出；其中固相碳源反硝化反应池中的填料为可生物降解的固相缓释碳源。


4.一种高效低能耗的污水深度脱氮工艺，为MABR+A组合工艺，其特征在于将MABR和一级厌氧池耦合，厌氧池为混合填料反硝化反应池，内部装填混合填料；其中混合填料为可生物降解的固相缓释碳源和惰性填料的混合物。


5.如权利要求4所述的一种高效低能耗的污水深度脱氮工艺，其特征在于具体包括以下步骤：
步骤一、污水进入MABR池，膜组件上附着的硝化菌膜利用分子态氧将...

【专利技术属性】
技术研发人员：文鹏，徐佳雄，李瑞瑞，何其昌，赵欣园，朱世扬，王刚，陈学军，
申请(专利权)人：浙江英玛特生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33