技术领域
[0001] 本
发明涉及MBBR
污水处理技术领域，具体涉及一种MBBR污水处理系统及处理工艺。
背景技术
[0002] 随着国家对污水厂处理厂排放标准的提高，现有污水处理厂的提标改造迫在眉睫，而提标改造中普遍遇到的难题是总氮的达标，同时，在总氮达标的情况下，如何以最经济的方式实现其它指标也同步达标。常规的污水处理厂脱氮除磷工艺，已难以应对当前的水质要求，且传统的污水处理厂二级处理工艺流程，容积负荷低，占地面积大。
[0003] 利用MBBR(Moving Bed Biofilm Reactor，
移动床生物膜反应器)工艺，向反应器中投加一定数量的悬浮载体，作为
微生物附着生长的载体，由于载体上生物膜不受排泥的工程泥龄限制，可以富集更多长泥龄菌群，尤其是硝化菌，获得高效的
氨氮硝化效果，负荷高，出水氨氮浓度低。且MBBR还具有占地省，基建
费用低，改造、建设灵活简单等优点。目前MBBR工艺多与活性
污泥相结合，共存于一个池体内，控制条件相互制约，不能发挥MBBR工艺的最大作用。
[0004] 反硝化滤池处理污水的本质是利用填料上各种微生物的代谢活动来吸收、降解污染物质，达到
净化水质的目的。在缺
氧的环境下，对污水中的氮进行反硝化反应，同时降解污水中的部分有机物。在该级滤池中，利用兼性细菌(反硝化菌)以降解有机物作为
电子供体，以硝态氮作为电子受体，进行反硝化脱氮。
碳源利用率高，节省运行成本，出水TN可稳定控制在5mg/L以下。反硝化滤池兼具过滤功能，
废水经过滤料的过滤作用，出水SS低于5mg/L。
[0005] 目前也有一些MBBR悬浮载体工艺与反硝化滤池相结合的工艺方式，具体研究有：
[0006] CN 106396102 A公开了一种高效废水处理装置及处理方法，该装置包括MBBR反应器、固相碳源区、反硝化滤池区和缓冲区，该装置通过MBBR工艺与反硝化滤池的组合，达到高效的脱氮作用，但是该装置主要针对工业废水的处理，且出水COD难以控制。
发明内容
[0007] 本发明的目的在于提供一种MBBR高标准污水处理系统，打破现有污水处厂二级处理工艺出水TN浓度高的现状，其具有氮、磷、SS处理效果好，出水浓度低，碳源利用率高，系统集成度高，统计负荷高，占地少等优点。
[0008] 为实现上述目的，本发明所需克服的技术问题有：
[0009] 如何通过合理的功能区域设置和回流设置来解决由于受限于进水碳源中VFA含量以及氮素反硝化对碳源的竞争而造成的除磷除磷效果差的问题；而且让好氧聚磷的过程在含有分子态氧
硝酸盐氮的缺氧区即可实现，也就是说，如何利用DPB的特点，可以在经过缺氧区后，污水中的磷素即转移至污泥中，允许在缺氧段后端即可设置
沉淀池，进行泥水分离，而不必设置在好氧池后。
[0010] 为解决上述技术问题，采用了如下技术方案：
[0011] 一种MBBR高标准污水处理系统，其包括自前往后依次连接的厌氧区、缺氧一区、缺氧二区、絮凝区、沉淀区、生物膜区、缓冲区、反硝化滤池区及出水区，相邻的区域由隔墙分隔，所述隔墙上均设置有连通口，相邻的区域通过打开所述连通口保持连通；
[0012] 所述的厌氧区连接有进水管，所述的出水区连接有出水管，待处理污水经所述进水管进入，经处理后从所述出水管排出；
[0013] 所述的絮凝区连接有加药管一，所述的沉淀区底部连接有污泥
回流管一和剩余污泥排放管，所述的污泥回流管一的另一端连接至所述缺氧一区，所述剩余污泥排放管用于将剩余污泥排出；
[0014] 所述的缓冲区与所述的缺氧一区之间连接有硝化液回流管，所述的厌氧区与所述的缺氧二区之间连接有污泥回流管二；
[0015] 所述的反硝化滤池区连接有加药管二，所述的出水区连接有出气管；
[0016] 作为本发明的一个优选方案，在所述的厌氧区、缺氧一区、缺氧二区及絮凝区内分别设置有搅拌器，在所述的生物膜区内布置有悬浮载体、曝气器一及拦截筛网，在所述反硝化滤池区
自上而下依次设置有含水层、
石英砂滤料层、承托层、滤砖、曝气器二及
反冲洗布水管，在所述出水区与所述反硝化滤池区之间设置有反冲洗
泵，所述反冲洗布水管与所述反冲洗泵连接。
[0017] 作为本发明的另一个优选方案，所述的污泥回流管一、硝化液回流管及污泥回流管二上均设置有水泵。
[0018] 进一步的，所述的拦截筛网设置在所述生物膜区与所述缓冲区之间的连通口之前，其为多孔板。
[0019] 进一步的，所述的曝气器一为充氧曝气器，所述的曝气器二为反冲洗曝气器。
[0020] 进一步的，位于絮凝区内的搅拌器为立式搅拌器。
[0021] 本发明的另一任务在于提供一种MBBR高标准污水处理工艺，其采用上述MBBR高标准污水处理系统，其包括以下步骤：
[0022] 待处理污水经进水管进入厌氧区内，进水流量设定为Q，在厌氧区内停留一段时间，经连通口依次流入缺氧一区、缺氧二区及絮凝区，在絮凝区通过加药管一向其中加入一定量的药剂，在搅拌的作用下接着进入沉淀区，沉淀区污泥通过污泥回流管一回流至缺氧一区前端，污泥回流管一的回流量为0.8-1.2Q，剩余污泥通过剩余污泥排放管排放；
[0023] 经沉淀区其上清液依次进入生物膜区及缓冲区，缓冲区
混合液通过硝化液回流管回流至缺氧一区前端，硝化液回流量为1-3Q；缺氧二区混合液通过缺氧二区末端的污泥回流管二回流至厌氧区前端，污泥回流管二回流量为污泥回流管一回流量与硝化液回流量的平均值；
[0024] 污水经缓冲区由上
层流入反硝化滤池区，在反硝化滤池区通过加药管二向其中加入一定量的碳源，污水混合碳源流经石英砂滤料层进行反
硝化作用，由反硝化滤池区的底部进入出水区。
[0025] 所述厌氧区污泥浓度为3000-5000mg/L；所述缺氧一区、缺氧二区污泥浓度为6000-8000mg/L；所述生物膜区污泥浓度＜500mg/L。
[0026] 进一步的，所述生物膜区内悬浮载体填充率为30-67％，所述生物膜区DO在1-5mg/L；当填充率为30％-50％时，生物膜区气水比为5:1至8:1；当填充率为50％-67％时，生物膜区气水比为7:1至10:1。
[0027] 进一步的，生物膜区的出水氨氮≤2mg/L，生物膜区出水TN≤8mg/L；当生物膜区出水氨氮>2mg/L时，提高生物膜区DO 10-20％，直至生物膜区出水氨氮≤2mg/L，保持此时DO不变；当生物膜区出水TN>8mg/L时，降低生物膜区DO 10-20％，直至生物膜区出水TN≤8mg/L，保持此时DO不变。
[0028] 进一步的，反硝化滤池碳源投加量，按照反硝化滤池进、出水TN浓度差值的3倍，按照BOD当量，投加碳源，当反硝化滤池区的出水TN>5mg/L，提高碳源投加量10％，直至反硝化滤池区的出水TN≤5mg/L，保持此时碳源投加量不变；当反硝化滤池区的出水COD>30mg/L，降低碳源投加量10％，直至反硝化滤池区的出水COD≤30mg/L，保持此时碳源投加量不变；
[0029] 所述的碳源，是行业内共知的，满足反硝化所需的易降解有机物，包括乙酸钠、甲醇、
葡萄糖等。
[0030] 所述的反硝化滤池设置至少3组，交替进行定期反冲洗，通过气洗、气水洗、水洗联合反冲洗；反冲洗水溢流回缓冲区，经硝化液回流管回流至缺氧一区，再次进行处理；
[0031] 经出水区出水口排出的水指标为：出水TP≤0.2mg/L或TP去除率≥90％，出水TN≤3
5mg/L，出水COD≤30mg/L,出水SS≤5mg/L，系统TN去除负荷≥0.1kgN/m/d。
[0032] 本发明的显著特征是，利用DPB(反硝化聚磷菌)，在厌氧释磷并吸收碳源储存
能量后，可以利用硝酸盐代替氧作为电子受体过量吸磷的特点，让好氧聚磷的过程在含有分子态氧硝酸盐氮的缺氧区即可实现，就是说，利用DPB的特点，可以在经过缺氧区后，污水中的磷素即转移至污泥中，允许在缺氧段后端即可设置沉淀区，进行泥水分离，而不必设置在好氧区后。
[0033] 起泥水分离作用的沉淀区位于缺氧区后，整个生化反应的中段，而非传统的生化段末端(曝气区)。沉淀区后上清液进入的生物膜区，生物膜区内无
活性污泥，利用载体上的富集的微生物膜对氨氮进行硝化，实现了在一个系统内存在两种污泥浓度，厌氧区、缺氧区内污泥浓度高，进行释磷、聚磷和硝酸盐氮的反硝化，起硝化作用的生物膜区内污泥浓度则很低。
[0034] 生物膜区后接反硝化滤池，通过外投碳源和富集在滤料表面的反硝化菌的作用，实现出水TN的低浓度排放。
[0035] 本发明所带来的有益技术效果为：
[0036] 1)生物除磷效果好，厌氧区进水包括总进水和回流自缺氧二区的混合液，缺氧二区末端的混合液，由于经过了充分的反硝化聚磷反应，硝酸盐浓度低，回流至厌氧区后，不影响聚磷菌的厌氧释磷储能，从而更充分保证生化除磷的效果；
[0037] 2)缺氧区反硝化容积负荷高，不同于传统二级处理工艺的沉淀区设置于工艺段末端，本发明污水处理系统的沉淀区设置于工艺段中间，出水非最终出水，无需担心进入沉淀区的污泥浓度过高造成沉淀区出水SS超标，因此可以允许缺氧区具有高污泥浓度，在相同的污泥负荷下，容积负荷更高；
[0038] 3)碳源、
能源充分利用，一碳多用，首先本发明污水处理系统的回流设置，可利用DPB反硝化聚磷菌同步反硝化除磷的特点，聚磷利用硝酸盐氮作为电子受体，一碳两用。此外，缺氧区高浓度污泥利于内碳源析出，可以更多的利用系统内源碳源，在进水碳源不足时，节约外加碳源非用。且沉淀区位于缺氧区后，污泥并未经过好氧区域，避免了碳源被好氧降解，可以进入到污泥内，提高污泥的资源、
能源回收价值，且聚磷利用的是化合态氧NO3，减少了对溶氧的需求，降低了能耗；
[0039] 4)硝化充分，负荷高，经沉淀区后，上清液进入生物膜区，由于悬浮载体被筛网拦截在固定区域，有利于泥龄较长的微生物，特别是亚硝化菌属和硝化菌属的附着和生长，硝化效果好，可以充分硝化污水中的氨态氮；
[0040] 5)生物膜区内只存在悬浮载体上的生物膜一种微生物形态，运行管理和调控简单，且硝化负荷高，同时，利用生物膜的多层结构，可以为同步硝化反硝化的进行提供有利条件，增强对氮素的去除效果；
[0041] 6)负荷高，占地省，采用本发明污水处理系统，厌氧区和缺氧区的污泥浓度高，生物膜区依靠载体高效的硝化效果，容积负荷都很高，节省池容占地，且系统集成度高，虽然对各指标均有良好的去除效果，但是占地很节约；
[0042] 7)广泛适用于污水厂新建、改造，污水处理一体化设备。
附图说明
[0043] 下面结合附图对本发明做进一步说明：
[0044] 图1为本发明MBBR高标准污水处理系统结构简图；
[0045] 图中：
[0046] C1—厌氧区，C2—缺氧一区，C3—缺氧二区，C4—絮凝区，C5—沉淀区，C6—生物膜区，C7—缓冲区，C8一反硝化滤池区，C9一出水区，S1—厌氧区搅拌器，S2—缺氧一区搅拌器，S3—缺氧二区搅拌器，S4—絮凝区搅拌器，S5—悬浮载体，S6—生物膜区曝气，S7—拦截筛网，S8—石英砂滤料，S9—承托层，S10一滤砖，S11一反冲洗布水管，S12一反冲洗曝气器，P1—进水管，P2—出水管，P3—加药管一，P4一加药管二，P5一出气管，P6—污泥回流管一，P7—剩余污泥排放管，P8—硝化液回流管，P9—污泥回流管二，B1—污泥回流泵二，B2—污泥回流泵一，B3—硝化液回流泵(水泵)，B4一反冲洗泵。
具体实施方式
[0047] 本发明提出了一种MBBR高标准污水处理系统及处理工艺，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体
实施例对本发明做详细说明。
[0048] 本文所指MBBR高标准污水处理系统中的“高标准”是指COD浓度≤30mg/L，BOD浓度≤6mg/L，TN浓度≤10mg/L，氨氮浓度≤1.5mg/L。
[0049] 结合图1对本发明MBBR污水处理系统做详细说明，自前往后(从左向右)依次包括厌氧区C1、缺氧一区C2、缺氧二区C3、絮凝区C4、沉淀区C5、生物膜区C6、缓冲区C7、反硝化滤池区C8、出水区C9及相关工艺管道，相邻的区域由隔墙分隔，隔墙上均设置有连通口，相邻的区域通过打开连通口保持连通，相关工艺管道包括进水管P1、出水管P2、加药管一P3、加药管二P4，出气管P5，污泥回流管一P6、剩余污泥排放管P7、硝化液回流管P8、污泥回流管二P9。其中，进水管P1与厌氧区前端相通；出水管P2与出水区相通；加药管一P3与絮凝区进水端相通；加药管二P4与反硝化滤池区进水端相同；出气管P5与出水区相同；污泥回流管一P6一端与沉淀区底部相通，另一端与缺氧一区前端相通；剩余污泥排放管P7与沉淀区底部相通；硝化液回流管P8一端与出水区集水斗底部相通，另一端与缺氧一区前端相通；污泥回流管二P9一端与缺氧二区末端相通，另一端与厌氧区前端相通；污泥回流管一P6、硝化液回流管P8、污泥回流管二P9上均设有水泵，分别为在污泥回流管一P6上设置污泥回流泵一B2，在硝化液回流管P8上设置硝化液回流泵B3，在污泥回流管二P9上设置污泥回流泵二B1；在出水区与反硝化滤池区之间设置反冲洗泵B4。
[0050] 在上述厌氧区、缺氧一区、缺氧二区、絮凝区均安装有搅拌器，即厌氧区搅拌器S1、缺氧一区搅拌器S2、缺氧二区搅拌器S3、絮凝区搅拌器S4，具体安装
位置本领域技术人员可结合本文得知，厌氧区、缺氧一区、缺氧二区的搅拌器为起流化作用的搅拌器，保证功能区内的活性污泥不沉降即可，通常为低速搅拌器；絮凝区内的搅拌器为起混合絮凝药剂与污泥混合液的搅拌器，需让絮凝药剂与污泥混合液充分混合，并形成絮体，转速较快，优选为立式搅拌。
[0051] 在生物膜区内布置有悬浮载体、曝气器一、生物膜区曝气S6及拦截筛网S7，拦截筛网设置在生物膜区与缓冲区之间的连通口之前，其为多孔板。悬浮载体S5为一种塑料制填料设备，可以投加在反应器内，无需固定，微生物构成的生物膜可以附着生长在其表面，通过生物膜上的微生物对水中的污染物进行降解，在挂膜前后与
水体密度相近，使其可在水中悬浮。悬浮载体填充率为生物膜区内悬浮载体，在自然堆积下的总体积，与反应器容积的比例。
[0052] 上述生物膜区内曝气为充氧曝气，为微生物提供降解污染物过程中所需要的溶解氧，并为悬浮载体的流化提供动
力。
[0053] 上述拦截筛网为不锈
钢穿孔板制作，孔眼直径小于悬浮填料的尺径，可以拦截悬浮载体在固定的区域；
[0054] 上述絮凝区加药管一，与储药罐一相连，可以为絮凝区投加絮凝剂、混凝剂等化学药剂，辅助污泥的絮凝沉降以及磷的去除。
[0055] 在反硝化滤池区内设置有石英砂滤料层、承托层S9、滤砖S10、反冲洗布水管S11及曝气器二，出水区设置有出气管、出水管、
集水槽，反硝化滤池区与出水区之间设置有反冲洗泵。石英砂滤料S8为一种固定式生物填料，表面生物膜富集反硝化菌，去除进水中的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，实现出水TN达标排放，优选曝气器二为反冲洗曝气器S12。
[0056] 上述反硝化滤池区加药管二，与储药罐二相连，可以为反硝化滤池区投加碳源，辅助TN的去除。
[0057] 上述集水槽为出水区的局部池体设计，可以让混合液收集并存储的一个区域内，并保证一定的容量，便于出水或链接管道。
[0058] 利用上述MBBR高标准污水处理系统，提出MBBR高标准污水处理工艺，具体步骤为：
[0059] 进水依次通过厌氧区C1、缺氧一区C2、缺氧二区C3、絮凝区C4、沉淀区C5、生物膜区C6、缓冲区C7、反硝化滤池区C8、出水区C9，实现污染物的去除；进水流量为Q，沉淀区污泥通过污泥回流管一P6回流至缺氧一区前端，污泥回流管一回流量为0.8-1.2Q，剩余污泥通过剩余污泥排放管P7排放；出水区混合液通过硝化液回流管P8回流至缺氧一区前端，硝化液回流量为1-3Q；缺氧二区混合液通过缺氧二区末端的污泥回流管二P9回流至厌氧区前端，污泥回流管二回流量为污泥回流管一回流量与硝化液回流量的平均值。
[0060] 上述厌氧区污泥浓度为3000-5000mg/L，缺氧一区、缺氧二区污泥浓度为6000-8000mg/L；生物膜区污泥浓度＜500mg/L。
[0061] 上述生物膜区内悬浮载体填充率为30-67％，生物膜区DO在1-8mg/L。当填充率30％-50％时，生物膜区气水比5:1至8:1；当填充率50％-67％，生物膜区气水比7:1至10:1。
[0062] 上述反硝化滤池区进行定期反冲洗，反洗通过气洗、气水洗、水洗联合反冲洗，反冲洗水溢流回缓冲区，再次进行处理。
[0063] 本发明工艺步骤，按以下步骤顺序进行控制：
[0064] 1)控制生物膜区DO在3-5mg/L；
[0065] 2)当生物膜区出水氨氮>2mg/L时，提高生物膜区DO10-20％，直至生物膜区出水氨氮≤2mg/L，保持此时DO不变；
[0066] 3)当生物膜区出水TN>8mg/L时，降低生物膜区DO10-20％，直至生物膜区出水TN≤8mg/L，保持此时DO不变；
[0067] 4)重复步骤2)和步骤3)，保证生物膜区出水氨氮≤2mg/L，生物膜区出水TN≤8mg/L；
[0068] 5)控制反硝化滤池区碳源投加量≤15mg/L；
[0069] 6)当反硝化滤池区出水TN>5mg/L时，提高反硝化滤池区碳源投加量10％，直至反硝化滤池区出水TN≤5mg/L，保持此时碳源投加量不变；
[0070] 7)当反硝化滤池区出水COD>30mg/L时,降低反硝化滤池的碳源投加量10％，直至反硝化滤池区出水COD≤30mg/L，保持此时碳源投加量不变；
[0071] 8)重复步骤6)和步骤7)，保证反硝化滤池区出水TN≤3mg/L，反硝化滤池区出水BOD≤6mg/L
[0072] 经本发明工艺处理后，从出水口排出的水指标为：出水TP≤0.2mg/L或TP去除率≥90％，出水TN≤5mg/L，出水COD≤30mg/L，出水SS≤6mg/L，系统TN去除负荷≥0.1kgN/m3/d。
[0073] 下面结合具体实施例做详细说明。
[0074] 实施例1：
[0075] 以某城市污水处理厂初沉池出水作为系统进水，水量7.8m3/h，pH均值6.90，进水COD浓度150～350mg/L，BOD浓度70～175mg/L，TN浓度40～55mg/L，氨氮浓度30～45mg/L，TP浓度2～6mg/L，SS浓度130～250mg/L。高效污水处理工艺厌氧区
停留时间1.5h；缺氧一区1.5h；缺氧二区1.5h；沉淀区表面负荷8m3/m2/h；生物膜区停留时间2.5h，所用悬浮载体
比表面积800m2/m3，填充率45％；缓冲区停留时间0.1h；反硝化滤池区停留时间0.9h。
[0076] 运行时，缓冲区至缺氧一区硝化液回流比200％，缺氧二区至厌氧区回流比150％，沉淀区至缺氧一区污泥回流比100％。厌氧区污泥浓度4000mg/L，缺氧一区、二区污泥浓度保持6000mg/L,生物膜区内污泥浓度约500mg/L。在絮凝区投加絮凝剂，辅助污泥沉降和除磷。在反硝化滤池区设计投加乙酸钠，乙酸钠加药量2.16kg/d，辅助反硝化脱氮，反冲洗
频率为2次/d。
[0077] 控制生物膜区气水比7.5:1，DO在3.0～4.0mg/L。反硝化滤池区滤速为8-10L/m2/h，气洗时间为3min、气水联合冲洗时间为5min、清水单独漂洗时间为8min。气冲洗强度为2 2
16L/(m·s)，水冲洗强度为5L/(m·s)。反冲洗以滤料上浮为
信号。
[0078] 经过处理，总出水的COD浓度≤30mg/L，TN浓度≤5mg/L，氨氮浓度≤0.5mg/L，TP浓度≤0.2mg/L，SS浓度≤5mg/L。
[0079] 实施例2：
[0080] 以某学校污水处理站调节池出水作为系统进水，水量4.8m3/h，pH均值6.90，进水COD浓度200～400mg/L，BOD浓度80～150mg/L，TN浓度45～60mg/L，氨氮浓度20～40mg/L，TP浓度3～8mg/L，SS浓度150～250mg/L。厌氧区停留时间1.5h；缺氧一区1.0h；缺氧二区1.5h；沉淀区表面负荷8m3/m2/h；生物膜区停留时间3h，所用悬浮载体比表面积800m2/m3，填充率
40％；缓冲区停留时间0.1h；反硝化滤池区停留时间0.9h。
[0081] 运行时，生物膜区至缺氧一区硝化液回流比200％，缺氧二区至厌氧区回流比150％，沉淀区至缺氧一区污泥回流比100％。厌氧区污泥浓度4500mg/L，缺氧一区、二区污泥浓度保持7000mg/L,生物膜区内污泥浓度约400mg/L。在絮凝区投加絮凝剂，辅助污泥沉降和除磷。在反硝化滤池区设计投加乙酸钠，初始碳源投加量为30mg/L，后根据出水水质降低为15mg/L，乙酸钠加药量2.2kg/d，辅助反硝化脱氮，反冲洗频率为2次/d。
[0082] 控制生物膜区气水比7:1，DO在4～4.5mg/L。反硝化滤池区滤速为6-9L/m2/h，气洗时间为2min、气水联合冲洗时间为5min、清水单独漂洗时间为8min。气冲洗强度为15L/(m2·s)，水冲洗强度为5L/(m2·s)。反冲洗以滤料上浮为信号。
[0083] 经过处理，工艺系统总出水的COD浓度≤25mg/L，TN浓度≤5mg/L，氨氮浓度≤0.5mg/L，TP浓度≤0.15mg/L，SS浓度≤5mg/L。
[0084] 上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。
[0085] 需要说明的是，在本
说明书的教导下本领域技术人员所做出的任何等同方式，或明显变型方式均应在本发明的保护范围内。
