申请日2011.10.28
公开(公告)日2012.05.02
IPC分类号C02F3/30
摘要
本发明是对传统MSBR工艺的改进，其特征是好氧池射流曝气工作液来自缺氧池，好氧池通过缺氧池供给的射流曝气工作液使液位提升超过缺氧池液位，好氧池混合液通过液位差溢流自流，根据设计回流量回流至缺氧池;两个交替序批区中曝气充氧装置为射流曝气。使好氧池向缺氧池回流为无动力溢流回流，节省了回流能耗，并且可以提高曝气充氧转移效率20-30%，两者可以节省此段能耗10-20%，并还能使好氧池及后续处理单元池液位较原各提高50-80cm，减少了自流处理降低池深工程建设费用，可以节省处理池土建投资10-20%，而且还能降低提升泵能耗。两个交替序批区采用射流曝气器，射流曝气工作液分别由另一个池提供，不仅有利于提高曝气氧转移率及脱氮效率，省去了搅拌设备，而且使得曝气系统不易损坏，使用寿命延长。
权利要求书
1.污水处理MSBR工艺，包括按MSBR工艺分置的缺氧池，和设有曝气装置的好氧池、交替工作的序批池，以及将好氧池中部分混合液向缺氧池回流，其特征在于好氧池、交替工作的序批池中曝气装置为射流曝气器，好氧池射流曝气射流工作液从缺氧池中抽取;曝气序批池射流曝气射流工作液从非曝气序批池抽取;好氧池通过缺氧池提供的射流曝气工作液使液位提升超过缺氧池液位，以液位差溢流向缺氧池回流。
2.根据权利要求1所述污水处理MSBR工艺，其特征在于好氧池与缺氧池相邻设置或包围设置。
3.根据权利要求1或2所述污水处理MSBR工艺，其特征在于好氧池上部有控制回流量的阀和/或出水堰。
说明书
污水处理MSBR工艺
技术领域
本发明是对传统污水处理MSBR工艺的改进，尤其涉及一种曝气充氧转移效率高，系统运行能耗低，脱氮效率高的污水处理MSBR工艺。
背景技术
MSBR(Modified Sequencing Batch Reactor)属改良型序批反应器，实际由A2/O工艺与SBR系统串联组成，MSBR不需设置初沉池、二沉池，能连续进水、出水，采用单池多格形式，大大节省了连接管道、泵及阀门，而且由于不再间断排水，使池容及设备利用率达到最大，被广泛应用于市政污水及各类工业废水处理。MSBR反应器通常由7个单元组成1座矩形池，典型平面布置如图1所示，包括好氧池3，好氧池3两端相间对置的序批池(SBR池)4和5，以及设置在两相间序批池4和5间、相邻分隔设置的缺氧池2、厌氧池1，污泥池7，泥水分离池6。处理水进入池1，后按1-2-3-4/5和4/5-6-7-1流程逐步处理。生物脱氮主要通过将好氧池3部分硝化液回流至缺氧池2，完成硝化/反硝生物脱氮过程。序批池主要用于替代二沉池，进行泥水分离，虽然工艺使得在时间上有好氧、缺氧、厌氧变化，但脱氮效果并不强，显然不如空间分隔的A/O工艺脱氮强，此也是造成MSBR工艺脱氮效果不及完全独立分隔的缺氧/好氧池系统。
现有MSBR工艺中好氧池硝化液向缺氧池回流，基本无一例外类同其他生物脱氮，直接将好氧池中部分硝化液，通过泵、气提等机械输送方式(泵或气提)向缺氧池回流，由于生物脱氮回流量通常在100-300%，客观上造成回流输送动力消耗较大，因而造成此段运行能耗相对较高，对于日处理量在几万甚至几十万吨级污水处理站，泵(动力)送回流液为一笔不小的能耗。
此外，现有MSBR工艺中好氧池3、序批池4/5曝气供氧，较多采用微孔或中孔曝气器，由于微孔或中孔曝气器在污水处理中使用寿命通常只有2-3年，客观上造成曝气系统使用寿命短;而且曝气系统均设置在池底使得维修复杂，对于少量损坏实际不去维修，不仅造成曝气动力消耗增加，而且部分曝气器损坏造成溶氧效率下降(微孔曝气器破裂，使大部分空从破裂处逸出，氧转移效率急剧下降)，也增高了运行能耗。
还有，中、微孔曝气对混合液的搅拌作用较小，而好氧池、交替序批池面积通常较大，为使处理池内泥水充分混合，通常需另行设置搅拌装置，增加了设备投资。
上述不足仍有值得改进的地方。
发明内容
本发明目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种曝气充氧转移效率高，系统运行能耗低，脱氮效率高的污水处理MSBR工艺。
本发明目的实现，主要改进一是将好氧池、序批池的曝气装置改为射流曝气，二是使射流曝气工作液不抽取本池，而是分别抽取非曝气池中混合液(缺氧池、非曝气序批池)，三是取消好氧池向缺氧池回流动力，以及搅拌装置，从而克服现有技术不足，实现本发明目的。具体说，本发明污水处理MSBR工艺，包括按MSBR工艺分置的缺氧池，和设有曝气装置的好氧池、交替工作的序批池，以及将好氧池中部分混合液向缺氧池回流，其特征在于好氧池、交替工作的序批池中曝气装置为射流曝气器，好氧池射流曝气射流工作液从缺氧池中抽取;曝气序批池射流曝气射流工作液从非曝气序批池抽取;好氧池通过缺氧池提供的射流曝气工作液使液位提升超过缺氧池液位，以液位差溢流向缺氧池回流。
在详细说明前，先通过对发明能够达到的基本功能及效果作一介绍，以使本领域技术人员对本专利发明总体构思技术方案及达到的基本技术效果有一个明确了解。
本发明MSBR工艺中好氧池、序批池采用综合效果更好的射流曝气器，不仅有利于提高曝气充氧效率，而且为工艺改变(抽取他池水作为射流工作液)创了条件。好氧池射流曝气工作液因来自缺氧池反硝化液，不仅满足了射流曝气形成射流要求，而且抽入大流量(相当于回流量)缺氧池水作为射流曝气工作液(现有技术射流曝气工作液通常来自本池)，一方面使得缺氧池因大流量抽液液位下降，一方面好氧池获得大流量射流工作液，使得液位抬高(可以形成约10-20cm高差)，从而产生了处理下游的好氧池液位高于处理上游缺氧池液位现象，使得好氧池可以通过水位差溢流向缺氧池无动力大流量回流，由此省略了生物脱氮好氧池硝化液机械回流(例如泵、气提装置等回流)，从而节省回流动力，好氧池射流曝气本身需泵提供射流工作液，因而基本不改变好氧池射流曝气用泵。其回流量既可以通过抽取射流曝气射流工作液量控制，也可以通过在好氧池上部设置回流量控制装置控制(如阀、堰)调节。同时，缺氧池相对好氧池低DO反硝化液，作为好氧池射流曝气工作液，显然较直接采用好氧池高DO液加大了氧溶入梯度，因而可以提高曝气氧溶入量，经测试可以提高氧转移效率20-30%，曝气充氧转移效率提高，也即可以节约20-30%曝气供风量，从而降低了射流曝气供风风机能耗。此外，由于MSBR工艺中二个SBR池均按相同的周期运行，且相互交错，不重叠。这样当一序批池开始曝气时(例如池4)，射流曝气射流工作液来自另一非曝气序批池(例如池5)，开始曝气的序批池(4)刚刚完成撇水及搅拌阶段，混合液处于缺氧状态，而抽取射流工作液的非曝气序批池(5)刚刚停止曝气，混合液处于好氧状态，此时处理水中氮主要以硝态氮的形式存在，这样富含硝态氮的混合液进入还处于缺氧状态的曝气序批池(4)时，相当于A/O工艺进行脱氮，因而较原MSBR工艺提高了脱氮效果(A/O工艺中缺氧/好氧属于空间分隔，其脱氮效率要优于按时间分隔的SBR工艺)，并使使工艺更富于变化。随着曝气进行，曝气序批池(4)由于曝气，溶解氧含量快速上升变成了好氧池，而供给射流工作液的非曝气序批池(5)由于停止曝气，加上微生物的内源呼吸作用消耗水中溶解氧，很快变为缺氧状态，这样低DO射流工作液进入好氧状态的序批池使得曝气氧传质梯度增大，从而提高了曝气充氧的转移效率(类同前)，从而使得序批池曝气充氧效率提高。随着曝气继续(例如曝气至最后0.5h)，供给射流工作液的序批池(5)进入缺氧搅拌阶段，此搅拌由曝气状态序批池(4)内的混合液作为射流泵工作液，供给缺氧的非曝气序批池(5)进行射流搅拌(池5不供气)，使得曝气状态序批池(4)内富含硝态氮的混合液进入缺氧状态的序批池(5)，又是一个相当于A/O工艺脱氮。这样序批池曝气，因射流工作液来自非曝气的序批池，从而形成二个类似A/O工艺高效率脱氮和曝气充氧转移效率提高，不仅提高了SBR池脱氮能力，而且还降低了曝气充氧用能耗，曝气序批池射流曝气工作液抽自另一不曝气序批池，同时带来了脱氮效率和氧转移二个提高的优点。一个序批池曝气结束，另一序批池开始曝气，如前呈反向状态工作。序批各阶段的时间设定及射流工作液流量大小，按实际水质及对脱氮要求设计、调整。此外，由于射流曝气停止供气，仍产生强烈的搅拌作用，从而可省去序批区的搅拌设备。由此使本发明MSBR工艺同时具有系统运行能耗低，曝气充氧转移效率高，脱氮效率高，并可节省混合搅拌装置4个优点。
本发明中。
MSBR工艺池型布置，同现有技术，例如可以采用现有MSBR工艺集成池型结构(如图1单池多格形式)，当然也可以是按MSBR工艺各池分开布置。分置，可以是一池分隔，也可以是分池分开建造。
射流曝气射流泵，可以设置在曝气本池，也可以设置在抽液池，还可以设置在池外，一个原则只需保证供给射流曝气工作液为分别抽取缺氧池、非曝气序批池中混合液即可，即好氧池射流曝气工作液抽自缺氧池，曝气序批池射流曝气工作液抽自非曝气序批池。
此外，本发明MSBR工艺池型布置更好为：好氧池与缺氧池相邻设置或包围设置，这样两池壁相邻可以直接溢流回流，不仅省略另设回流管道，而且还可以减少因管道回流造成水力损失。包围设置按实际地形、污水情况及处理工艺要求不同，采用相对大池包围小池设计。
一种更好为好氧池上部还可以设置回流出水控制阀和/或出水堰，根据工艺调整、控制回流量，这样回流量不仅由缺氧池打入射流工作液导致提升高液位回流，而且还可以由好氧池顶的阀和/或堰控制调节，使得溢流回流量，既可以通过打入反硝化液量控制，又还可以通过设置在好氧池上部出水阀或出水堰调节控制，并能满足回流量需要，从而增加了处理不同水质控制的灵活性。
本发明MSBR工艺，除曝气采用射流曝气，以及射流曝气射流工作液不用曝气本池，而分别改为抽取缺氧池、非曝气序批池，和好氧池向缺氧池回流采用液位差溢流自流回流外，其余未特别提及均与原MSBR工艺及相应部分相同，不再一一另行叙述，现有技术中的说明相当于本发明公开，此为技术人员所熟悉，以节约篇幅。
本发明污水处理MSBR工艺，相对于现有技术MSBR工艺，由于好氧曝气、序批池曝气采用射流曝气，以及射流曝气射流工作液不抽取曝气本池，而是分别抽取他池，例如好氧池曝气射流工作液抽取缺氧池，曝气序批池射流工作液抽取非曝气序批池，使得好氧池向缺氧池回流可以实现液位升高无动力溢流自回流，省略了大回流输送动力(泵仍为射流曝气动力泵，并不增加额外动力)，节省了回流用能耗，并同时提高了曝气氧转移效率(原理前面已有说明)，总体曝气氧转移效率可以提高20-35%，从而可以降低曝气供风风机能耗，此均节省了MSBR工艺运行能耗，可以节省总能耗10-20%;同时还使交替过程的序批池增强了脱氮能力，可以产生类似A/O分池脱氮效果，从而整体提高了MSBR工艺脱氮能力，本发明工艺较原工艺可以提高脱氮10-20%。射流曝气器，工作稳定性和可靠性均优于中、微孔曝气器，不仅射流曝气系统不易损坏，使用寿命延长，减少了曝气装置的维修，同时由于不存在局部曝气器损坏，也使得曝气充氧效率可以提高。射流曝气强烈的搅动作用，还可以省略另行设置的搅拌装置，减少工程投资和维护费用。本发明污水处理MSBR工艺，充氧曝气改用射流曝气，以及射流曝气射流工作液不抽取本池，而是抽取低溶氧的他池，使本发明MSBR工艺同时具有曝气充氧转移效率高，系统运行能耗低，脱氮效率高，并可节省混合搅拌装置4个优点。
以下结合一个示例性实施例，示例性说明及帮助进一步理解本发明实质，但实施例具体细节仅是为了说明本发明，并不代表本发明构思下全部技术方案，因此不应理解为对本发明总的技术方案限定，一些在技术人员看来，不偏离本发明构思的非实质性增加和/或改动，例如以具有相同或相似技术效果的技术特征简单改变或替换，均属本发明保护范围。