申请日2020.10.30
公开（公告）日2021.02.23
IPC分类号C02F3/30
摘要
本发明属于污水处理技术领域，公开了一种基于A2O+MBBR工艺处理生活污水的方法。污水依次经过缺氧池和厌氧池，利用悬浮填料上的生物膜进行反硝化反应、降解有机物及释放磷，然后进入好氧池，在曝气条件及利用悬浮填料上的生物膜进行有机物、氨氮的去除，再通过沉淀池除磷，同时底部硝化液回流至缺氧池，所得沉淀污泥分离排出，处理后的污水消毒后排放。本发明缺氧池和厌氧池中的悬浮填料采用生物质原料、动物粪便及沸石混合低温炭化处理成型，好氧池悬浮填料采用生物质原料、动物粪便及沸石混合高温炭化处理成型，处理效果能够达到甚至超过现有高密度聚乙烯载体填料及PPC生物载体填料，具有显著的成本及环保优势。
权利要求书
1.一种基于A2O+MBBR工艺处理生活污水的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)缺氧脱氮：污水首先进入缺氧池，利用悬浮填料上的生物膜对进水及沉淀池回流的硝化液进行反硝化反应，去除总氮，出水通过筛网拦截填料后进入厌氧池；
(2)厌氧释磷：进入厌氧池的污水利用悬浮填料上的生物膜在厌氧状态下进行厌氧反应降解有机物及释放磷，出水通过筛网拦截填料后进入好氧池；
(3)步骤(2)处理后的污水进入好氧池，在曝气供氧形成的好氧条件下，利用悬浮填料上的生物膜进行有机物、氨氮的去除，出水通过筛网拦截填料后进入沉淀池；
(4)进入沉淀池中的污水加入除磷药剂进行沉淀除磷，同时底部硝化液回流至缺氧池，所得沉淀污泥分离排出，处理后的污水通过溢流堰送至消毒池进行消毒后排放；
步骤(1)和(2)中所述悬浮填料通过如下方法制备得到：
将生物质原料经破碎后与养殖场动物粪便以及沸石混合，控制含水率为10％～40％，然后压制成板块状材料，80～120℃温度下真空干燥处理得到多孔结构，然后在惰性气氛及250～360℃温度下低温炭化处理成型，切块，控制生物质原料、养殖场动物粪便以及沸石的混合比例，使成型后的材料密度为0.8～1.2g/cm3，得到悬浮填料；
步骤(3)中所述悬浮填料通过如下方法制备得到：
将生物质原料经破碎后与养殖场动物粪便以及沸石混合，控制含水率为10％～40％，然后压制成板块状材料，80～120℃温度下真空干燥处理得到多孔结构，然后在惰性气氛及400～800℃温度下高温炭化处理成型，切块，控制生物质原料、养殖场动物粪便以及沸石的混合比例，使成型后的材料密度为0.8～1.2g/cm3，得到悬浮填料。
2.根据权利要求1所述的一种基于A2O+MBBR工艺处理生活污水的方法，其特征在于：步骤(1)和(2)中所述悬浮填料制备过程中生物质原料与养殖场动物粪便混合的质量比为1:1～3；步骤(3)中所述悬浮填料制备过程中各原料重量配比如下：生物质原料20％～40％、养殖场动物粪便30％～60％、沸石20％～40％。
3.根据权利要求1所述的一种基于A2O+MBBR工艺处理生活污水的方法，其特征在于：步骤(1)和(2)中所述悬浮填料制备过程中的生物质原料包括农田秸秆、谷壳、木屑中的至少一种；步骤(3)中所述悬浮填料制备过程中的生物质原料为农田秸秆。
4.根据权利要求1所述的一种基于A2O+MBBR工艺处理生活污水的方法，其特征在于：所述生物质原料经破碎后的粒径为0.5～10mm。
5.根据权利要求1所述的一种基于A2O+MBBR工艺处理生活污水的方法，其特征在于：所述养殖场动物粪便优选为牛、羊、猪、鸡、鸭粪便中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种基于A2O+MBBR工艺处理生活污水的方法，其特征在于：所述悬浮填料制备过程中控制含水率的方法通过加水、自然晾晒或机械脱水实现。
7.根据权利要求1所述的一种基于A2O+MBBR工艺处理生活污水的方法，其特征在于：所述压制成板块状材料的厚度为1～10cm；所述切块是指切成长径比为1:0.8～1.2的圆柱状小块。
8.根据权利要求1所述的一种基于A2O+MBBR工艺处理生活污水的方法，其特征在于：所述缺氧池及厌氧池中悬浮填料的填充率为40％～80％，所述好氧池中悬浮填料的填充率为20％～40％。
9.根据权利要求1所述的一种基于A2O+MBBR工艺处理生活污水的方法，其特征在于：所述惰性气氛是指N2气氛；所述高温炭化处理的时间为2～6h；所述低温炭化处理的时间为4～12h。
10.根据权利要求1所述的一种基于A2O+MBBR工艺处理生活污水的方法，其特征在于：所述除磷药剂是指聚合氯化铝。
说明书
一种基于A2O+MBBR工艺处理生活污水的方法
技术领域
本发明污水处理技术领域，具体为一种基于A2O+MBBR工艺处理生活污水的方法。
背景技术
生活污水的处理方法主要有接触氧化法、MBR工艺、传统活性污泥法及生物流化床为核心的几种类型，其中，接触氧化法针对填料要求较高，否则难以挂膜，出水水质一般且易波动，检修维护难度大，TP去除效果较差；MBR工艺成本及能耗较高，出水水质好但对TP去除效果较差，且膜组件易损坏且清洗维护量大；传统活性污泥法占地较大，剩余污泥排放多，污泥性状极易受来水影响，出水水质一般且稳定性差；生物流化床结构复杂，载体选择要求高，易堵塞需反冲洗，出水水质一般且易波动。
MBBR工艺原理是通过向反应器中投加一定数量的悬浮载体，提高反应器中的生物量及生物种类，从而提高反应器的处理效率。由于填料密度接近于水，所以在曝气的时候，与水呈完全混合状态，微生物生长的环境为气、液、固三相。载体在水中的碰撞和剪切作用，使空气气泡更加细小，增加了氧气的利用率。另外，每个载体内外均具有不同的生物种类，内部生长一些厌氧菌或兼氧菌，外部为好养菌，这样每个载体都为一个微型反应器，使硝化反应和反硝化反应同时存在，从而提高了处理效果。MBBR的主要特点是：①处理负荷高；②氧化池容积小，降低了基建投资；③MBBR工艺中可不需要污泥回流设备，不需反冲洗设备，减少了设备投资，操作简便，降低了污水的运行成本；④MBBR工艺污泥产率低，降低了污泥处置费用；⑤MBBR工艺中不需要填料支架，直接投加，节省了安装时间和费用。
专利CN 111675435 A公开了一种基于A/O-MBBR工艺的一体化污水处理设备及污水处理方法，具体步骤为：污水与沉淀池回流的硝化液一同进入澄清池中，经污泥澄清过滤后溢流至缺氧池中，并向缺氧池中补充碳源，进行反硝化反应，去除总氮；缺氧池中的污水溢流至一级好氧池中，降解大部分COD和部分氨氮；一级好氧池出水溢流至二级好氧池中，降解剩余COD和大部分氨氮；二级好氧池出水进入沉淀池中，进行固液分离；沉淀池底部硝化液回流至澄清池中，回流过程中添加除磷药剂。该处理方法虽然具有良好的抗冲击能力，但其缺氧池中需补充碳源进行反硝化反应，需要配备额外的碳源供给设施；好氧池内的好氧填料分别为高密度聚乙烯MBBR填料和PPC生物载体，成本较高。
发明内容
针对以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种基于A2O+MBBR工艺处理生活污水的方法。本发明处理方法中缺氧池及厌氧池采用特定方法制备的填料在为厌氧异养菌提供代谢繁殖亲和载体的同时，还能缓释提供细菌生长所需的营养物质，显著增强细菌活性，处理效率高；好氧池采用特定方法制备得到的载体填料，对耗氧微生物具有良好的亲和性，能够促进微生物生长繁殖，且制备成本低。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于A2O+MBBR工艺处理生活污水的方法，包括如下步骤：
(1)缺氧脱氮：污水首先进入缺氧池，利用悬浮填料上的生物膜对进水及沉淀池回流的硝化液进行反硝化反应，去除总氮，出水通过筛网拦截填料后进入厌氧池；
(2)厌氧释磷：进入厌氧池的污水利用悬浮填料上的生物膜在厌氧状态下进行厌氧反应降解有机物及释放磷，出水通过筛网拦截填料后进入好氧池；
(3)步骤(2)处理后的污水进入好氧池，在曝气供氧形成的好氧条件下，利用悬浮填料上的生物膜进行有机物、氨氮的去除，出水通过筛网拦截填料后进入沉淀池；
(4)进入沉淀池中的污水加入除磷药剂进行沉淀除磷，同时底部硝化液回流至缺氧池，所得沉淀污泥分离排出，处理后的污水通过溢流堰送至消毒池进行消毒后排放；
步骤(1)和(2)中所述悬浮填料通过如下方法制备得到：
将生物质原料经破碎后与养殖场动物粪便以及沸石混合，控制含水率为10％～40％，然后压制成板块状材料，80～120℃温度下真空干燥处理得到多孔结构，然后在惰性气氛及250～360℃温度下低温炭化处理成型，切块，控制生物质原料、养殖场动物粪便以及沸石的混合比例，使成型后的材料密度为0.8～1.2g/cm3，得到悬浮填料；
步骤(3)中所述悬浮填料通过如下方法制备得到：
将生物质原料经破碎后与养殖场动物粪便以及沸石混合，控制含水率为10％～40％，然后压制成板块状材料，80～120℃温度下真空干燥处理得到多孔结构，然后在惰性气氛及400～800℃温度下高温炭化处理成型，切块，控制生物质原料、养殖场动物粪便以及沸石的混合比例，使成型后的材料密度为0.8～1.2g/cm3，得到悬浮填料。
进一步地，步骤(1)和(2)中所述悬浮填料制备过程中生物质原料与养殖场动物粪便混合的质量比为1:1～3。经验证动物粪便为缓释提供有机碳及微量元素的主要来源，生物质原料主要维持填料强度及增强与细菌的亲和性，更有利于生物膜的附着和生长。两者协同作用以符合厌氧异养菌载体填料的要求。
进一步地，步骤(3)中所述悬浮填料制备过程中各原料重量配比如下：生物质原料20％～40％、养殖场动物粪便30％～60％、沸石20％～40％。
进一步地，步骤(1)和(2)中所述悬浮填料制备过程中的生物质原料包括农田秸秆、谷壳、木屑中的至少一种。上述生物质原料来源广泛，成本低廉。步骤(3)中所述悬浮填料制备过程中的生物质原料优选为农田秸秆。农田秸秆经高温炭化后具有更大的孔隙，有利于好氧池中微生物在曝气环境下的快速生长。
进一步地，所述生物质原料经破碎后的粒径为0.5～10mm。以保证炭化后具有良好的孔隙率。
进一步地，所述养殖场动物粪便优选为牛、羊、猪、鸡、鸭粪便中的至少一种。上述动物粪便来源广泛，含有大量粗纤维及微量元素，经高温炭化能够生成与细菌亲和性好及对氨氮具有良好吸附的生物炭材料；经低温炭化后的产物能够长效缓释提供适合厌氧异养型细菌利用的有机碳源及微量元素。
进一步地，所述悬浮填料制备过程中控制含水率的方法通过加水、自然晾晒或机械脱水实现。控制含水率为10％～40％的主要目的是方便后续压制成板块状材料，并保证能在后续真空干燥处理过程中得到多孔结构，以提供细菌的生长空间并容易挂膜。
进一步地，所述压制成板块状材料的厚度为1～10cm。适宜的厚度有利于在后续形成均匀稳定的多孔结构，利于细菌的生长挂膜。所述切块是指切成长径比为1:0.8～1.2的圆柱状小块。适宜的大小及形状有利于作为悬浮载体与水呈完全的混合状态。
进一步地，所述缺氧池及厌氧池中悬浮填料的填充率为40％～80％，所述好氧池中悬浮填料的填充率为20％～40％。
进一步地，所述悬浮填料的密度更优选控制为0.95～1.05g/cm3。
进一步地，所述惰性气氛是指N2气氛。N2来源广泛且成本较低。
进一步地，所述高温炭化处理的时间为2～6h；所述低温炭化处理的时间为4～12h。
进一步地，所述除磷药剂是指聚合氯化铝。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明缺氧池及厌氧池填料采用生物质原料、养殖场动物粪便及沸石混合在低温炭化处理条件下制成，经验证低温炭化后动物粪便为缓释提供适合厌氧异养型细菌有机碳及微量元素的主要来源，生物质原料主要维持填料强度及增强与细菌的亲和性，更有利于生物膜的附着和生长，沸石用于调节填料密度至与水接近并具有良好的细菌亲和性及多孔结构。三者协同作用以符合悬浮填料的要求。
(2)本发明处理方法所采用的好氧池填料采用生物质原料、养殖场动物粪便及沸石混合在高温炭化处理条件下制成，该填料对耗氧微生物具有良好的亲和性，能一定程度提供微生物所需的微量元素，促进微生物生长繁殖，沸石用于调节填料密度至与水接近并具有良好的细菌亲和性及多孔结构。非常适合作为好氧池在曝气环境下的悬浮载体。
(3)本发明处理方法所采用的填料的主要成分均为农业废弃物及畜牧业粪便污染物，实现了变废为宝，具有显著的环保和经济效益；同时上述原料来源广泛，原料成本几乎为零，填料制备成本低。
（发明人：宁小飞;李亮;罗青春;刘波;罗金;吴青波;幸志平;钟大洲）