公布日：2022.07.08
申请日：2022.04.19
分类号：C02F3/12(2006.01)I;C02F3/28(2006.01)I;C02F3/30(2006.01)I;C02F11/121(2019.01)I;C02F3/34(2006.01)I;C02F101/10(2006.01)N;
C02F101/16(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种基于BFM形式的高效AOA污水处理系统与方法，属于污水处理技术领域。其工艺包括：待处理污水进入厌氧区，再进入碳转移区；碳转移区中所得上清液进入好氧纯膜MBBR区，所得污泥从碳转移区底部的出口端排出，经过连接有污泥超越泵的管路将其输送到好氧IFAS区；好氧纯膜MBBR区出水进入好氧IFAS区，再依次进入选择区、缺氧区、二沉区，位于二沉区上面的上清液外排，位于底部的污泥通过连接有污泥超越泵的管路将其回流至厌氧区，其余污泥作为剩余污泥排放。本发明方法可降低脱氮对于原水碳源的依赖，并实现出水氮素满足高标准排放，系统HRT较传统活性污泥法降低35％以上，最小HRT低于10h。
权利要求书
1.一种基于BFM形式的高效AOA污水处理方法，其特征在于，依次包括以下步骤：a、将待处理污水通入厌氧区，通过厌氧区主要进行活性污泥内碳源的合成及磷素释放，在厌氧区HRT为1-2h；b、厌氧区出水进入连接在厌氧区之后的碳转移区；在碳转移区对厌氧区混合液进行强化泥水分离，分离所得上清液进入连接在碳转移区之后的好氧纯膜MBBR区，分离所得污泥从碳转移区底部的出口端排出，经过连接有污泥超越泵的管路将其输送到连接在好氧纯膜MBBR区之后的好氧IFAS区进水端的底部；所述的碳转移区的HRT为0.4-0.6h，所述的碳转移区，表面水力负荷≥5m3/m2/h，固体通量≥20kg/m2/h，碳转移区出水SS≤50mg/L；c、好氧纯膜MBBR区控制DO为4-6mg/L，通过悬浮载体上富集的硝化菌发生硝化反应，将氨氮转化为硝酸盐，好氧纯膜MBBR区出水进入好氧IFAS区，好氧IFAS区控制DO为2-4mg/L，好氧IFAS区出水进入连接在其后的选择区；所述的好氧纯膜MBBR区通过投加悬浮级载体富集微生物，实现氨氮污染物的去除；所述的好氧IFAS区通过投加悬浮载体实现泥膜共存，进一步实现对碳转移区污泥超越所携带的氨氮进行去除；所述的好氧纯膜MBBR区按照设计硝化HRT的20％-30％设计，容积负荷≥0.2kgN/m3/d，可通过拦截筛网设置分级≥2级，好氧纯膜MBBR区出水SS≤200mg/L；所述的好氧IFAS区按照设计硝化HRT的5-15％设计；所述的选择区依据出水氨氮设置具体运行模式可作为硝化区/反硝化区，所述的选择区按照设计硝化HRT的20％-30％设计；好氧纯膜MBBR区和好氧IFAS区内所投加的悬浮载体的密度0.94-0.97g/cm3，空隙率>90％，悬浮载体有效比表面积≥620m2/m3，30％≤填充率＜67％；d、选择区中关闭曝气管路，开启搅拌装置，出水进入选择区之后的缺氧区，在选择区和缺氧区利用污泥储存的内碳源发生内源反硝化及反硝化除磷，去除氮磷；所述的缺氧区按照设计反硝化HRT的70％-80％设计；e、缺氧区出水进入连接在其后的二沉区，沉降后所得上清液外排，所得污泥部分回流至厌氧区底部，控制污泥回流比为50％-100％，剩余污泥进行外排；若系统出水氨氮超过设计出水氨氮70％以上，则按照步骤f运行；f、选择区的曝气管路关闭，搅拌装置开启，上调好氧纯膜MBBR区DO至6-8mg/L；若系统出水氨氮降至设计出水氨氮50％以下，则按照步骤c继续运行；若系统出水氨氮继续超过设计出水氨氮的70％以上，则按照步骤g运行；g、开启选择区曝气管路、关闭搅拌装置，控制DO为2-4mg/L；若系统出水氨氮降至设计出水氨氮50％以下，则按照步骤f运行；步骤b中，通过向碳转移区投加磁粉的方式来实现对厌氧区混合液中的泥水强化分离。
2.根据权利要求1所述的一种基于BFM形式的高效AOA污水处理方法，其特征在于：步骤e、f、g中每次判别以5d均值为判断周期，每次调整至少间隔3d。
3.根据权利要求1所述的一种基于BFM形式的高效AOA污水处理方法，其特征在于：步骤g中，当选择区曝气管路开启，搅拌装置关闭时，控制系统污泥龄为40-50d，其余时间控制污泥龄为30-40d。
4.根据权利要求1所述的一种基于BFM形式的高效AOA污水处理方法，其特征在于：所述的好氧纯膜MBBR区和好氧IFAS区的出水端均设置有拦截筛网。
5.根据权利要求1所述的一种基于BFM形式的高效AOA污水处理方法，其特征在于：在所述的好氧纯膜MBBR区、好氧IFAS区、选择区的底部安装有曝气管路，在所述的厌氧区、选择区、缺氧区安装有潜水搅拌器。
6.根据权利要求1所述的一种基于BFM形式的高效AOA污水处理方法，其特征在于：污泥由碳转移区流向好氧IFAS区，将COD以活性污泥形式转移至缺氧区，COD转移率在70％以上。
7.一种基于BFM形式的高效AOA污水处理系统，其包括反应池，其特征在于：所述的反应池依次划分为厌氧区、碳转移区、好氧纯膜MBBR区、好氧IFAS区、选择区、缺氧区及二沉区；所述的碳转移区的底部的出口端连接有污泥超越管路，所述的污泥超越管路的另一端连接在所述的好氧IFAS区的底部，通过所述的污泥超越管路将碳转移区沉降所得污泥输送至好氧IFAS区进水端的底部；所述的二沉区的出口端设置有污泥回流管路，所述的污泥回流管路的另一端连接在所述的厌氧区，通过所述的污泥回流管路将二沉区所得部分污泥回流至厌氧区；所述的厌氧区用于对活性污泥内碳源的合成及磷素进行释放，所述的厌氧区的HRT为1-2h；所述的碳转移区的HRT为0.4-0.6h，表面水力负荷≥5m3/m2/h，固体通量≥20kg/m2/h，碳转移区的出水SS≤50mg/L；所述的好氧纯膜MBBR区用于对氨氮污染物的去除，好氧纯膜MBBR区按照设计硝化HRT的20-30％设计，容积负荷≥0.2kgN/m3/d，好氧纯膜MBBR区的出水SS≤200mg/L；好氧IFAS区通过悬浮载体和活性污泥共存的方式对碳转移区污泥超越所携带的氨氮污染物进行去除，好氧IFAS区按照设计硝化HRT的5-15％设计；选择区依据出水氨氮设置具体运行模式，所述的选择区设置为硝化区/反硝化区，选择区按照设计硝化HRT的20％-30％设计；缺氧区用于内源反硝化除磷实现氮磷的去除，缺氧区按照设计反硝化HRT的70％-80％设计；通过向碳转移区投加磁粉的方式来实现对厌氧区混合液中的泥水强化分离。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种基于BFM形式的高效AOA污水处理方法，其对现有AOA污水处理工艺进行重新设计，通过厌氧区实现内碳源的合成及聚磷的水解，通过碳转移区实现厌氧区混合液的泥水分离，上清液进入好氧纯膜MBBR区，污泥超越进入好氧IFAS区，好氧纯膜MBBR区作为硝化主体，承担50％-70％的硝化效果，其更高的处理负荷一方面起到节地效果，一方面也杜绝了活性污泥在好氧区的内碳源损失；缺氧区的设置主要为消除超越污泥所携带的氨氮；选择区作为硝化/反硝化区，可进一步突显节地效果，本发明水处理方法的最小HRT可保证在10h以下。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种基于BFM形式的高效AOA污水处理方法，依次包括以下步骤：
a、将待处理污水通入厌氧区，通过厌氧区主要进行活性污泥内碳源的合成及磷素释放，在厌氧区HRT为1-2h；
b、厌氧区出水进入连接在厌氧区之后的碳转移区；在碳转移区对厌氧区混合液的泥水进行强化分离，分离所得上清液进入连接在碳转移区之后的好氧纯膜MBBR区，分离所得污泥从碳转移区底部的出口端排出，经过连接有污泥超越泵的管路将其输送到连接在好氧纯膜MBBR区之后的好氧IFAS区进水端的底部；
所述的碳转移区的HRT为0.4-0.6h，所述的碳转移区，表面水力负荷≥5m3/m2/h，固体通量≥20kg/m2/h，碳转移区出水SS≤50mg/L；
c、好氧纯膜MBBR区控制DO为4-6mg/L，通过悬浮载体上富集的硝化菌发生硝化反应，将氨氮转化为硝酸盐，好氧纯膜MBBR区出水进入好氧IFAS区，好氧IFAS区控制DO为2-4mg/L，好氧IFAS区出水进入连接在其后的选择区；
所述的好氧纯膜MBBR区通过投加悬浮级载体富集微生物，实现氨氮等污染物的去除；
所述的好氧IFAS区通过投加悬浮载体实现泥膜共存，进一步实现氨氮的去除；
所述的好氧纯膜MBBR区按照设计硝化HRT的20％-30％设计，容积负荷≥0.2kgN/m3/d，好氧纯膜MBBR区出水SS≤200mg/L；所述的好氧IFAS区按照设计硝化HRT的5-15％设计；所述的选择区依据出水氨氮设置具体运行模式可作为硝化区/反硝化区，所述的选择区按照设计硝化HRT的20％-30％设计；好氧纯膜MBBR区和好氧IFAS区内的悬浮载体的密度0.94-0.97g/cm3，空隙率>90％，悬浮载体有效比表面积≥620m2/m3，30％≤填充率＜67％；
d、选择区中关闭曝气管路，开启搅拌装置，出水进入选择区之后的缺氧区，在选择区和缺氧区利用污泥储存的内碳源发生内源反硝化及反硝化除磷，去除氮磷；
所述的缺氧区按照设计反硝化HRT的70％-80％设计；
e、缺氧区出水进入连接在其后的二沉区，沉降后所得上清液外排，所得污泥部分回流至厌氧区底部，控制污泥回流比为50％-100％，剩余污泥进行外排；
若系统出水氨氮超过设计出水氨氮70％以上，则按照步骤f运行；
f、选择区的曝气管路关闭，搅拌装置开启，上调好氧纯膜MBBR区DO至6-8mg/L；
若系统出水氨氮降至设计出水氨氮50％以下，则按照步骤c继续运行；
若系统出水氨氮继续超过设计出水氨氮的70％以上，则按照步骤g运行；
g、开启选择区曝气管路、关闭搅拌装置，控制DO为2-4mg/L；
若系统出水氨氮降至设计出水氨氮50％以下，则按照步骤f运行。
上述技术方案直接带来的有益技术效果为：
首先，上述的工艺基于BFM工艺，采用纯膜MBBR耦合磁加载沉淀技术；
其次，通过碳转移区可实现超快的泥水分离效果；
然后，硝化区主体采用纯膜MBBR工艺，处理负荷较传统活性污泥法提高100％，可极大的节省占地。选择区在设计上同时作为硝化和反硝化，可进一步降低缺氧区占地，且通过污泥龄的控制可以保证出水TN稳定达标；
最后，纯膜MBBR区主要利用生物膜传质传氧受生物膜厚度影响特性，当冲击来临时，通过提高溶解氧，增加传质传氧深度，进一步显著提高硝化负荷。
作为本发明的一个优选方案，步骤e、f、g中每次判别以5d均值为判断周期，每次调整至少间隔3d。
作为本发明的另一个优选方案，当选择区曝气管路开启，搅拌装置关闭时，控制系统污泥龄为40-50d，其余时间控制污泥龄为30-40d。
进一步优选，好氧纯膜MBBR区和好氧IFAS区的出水端均设置有拦截筛网。
进一步优选，在所述的好氧纯膜MBBR区、好氧IFAS区、选择区的底部安装有曝气管路，在所述的厌氧区、选择区、缺氧区安装有潜水搅拌器。
优选的，步骤b中，通过向碳转移区投加磁粉的方式来实现对厌氧区混合液中的泥水强化分离。
优选的，污泥由碳转移区流向好氧IFAS区，将COD以活性污泥形式转移至缺氧区，COD转移率在70％以上。
本发明的另一目的在于提供一种基于BFM形式的高效AOA污水处理系统，其包括反应池，其特征在于：所述的反应池依次划分为厌氧区、碳转移区、好氧纯膜MBBR区、好氧IFAS区、选择区、缺氧区及二沉区；
所述的碳转移区的底部的出口端连接有污泥超越管路，所述的污泥超越管路的另一端连接在所述的好氧IFAS区的底部，通过所述的污泥超越管路将碳转移区沉降所得污泥输送至好氧IFAS区的底部；
所述的二沉区的出口端设置有污泥回流管路，所述的污泥回流管路的另一端连接在所述的厌氧区，通过所述的污泥回流管路将二沉区所得部分污泥回流至厌氧区；
所述的厌氧区用于对活性污泥内碳源的合成及磷素进行释放，所述的厌氧区的HRT为1-2h；
所述的碳转移区的HRT为0.4-0.6h，表面水力负荷≥5m3/m2/h，固体通量≥20kg/m2/h，碳转移区的出水SS≤50mg/L；
所述的好氧纯膜MBBR区用于对氨氮污染物的去除，好氧纯膜MBBR区按照设计硝化HRT的20-30％设计，容积负荷≥0.2kgN/m3/d，好氧纯膜MBBR区的出水SS≤200mg/L；
好氧IFAS区通过悬浮载体和泥膜共存的方式对氨氮污染物进行去除，好氧IFAS区按照设计硝化HRT的5-15％设计；
选择区依据出水氨氮设置具体运行模式，所述的选择区设置为硝化区/反硝化区，选择区按照设计硝化HRT的20％-30％设计；
缺氧区用于内源反硝化除磷实现氮磷的去除，缺氧区按照设计反硝化HRT的70％-80％设计。
与现有技术相比，本发明带来了以下有益技术效果：
1)硝化效果优，首先，针对活性污泥系统硝化效率低的问题，采用纯膜MBBR工艺，利用悬浮载体生物膜对于硝化菌的高效富集作用，提高系统硝化效率及抗冲击性，硝化效果较普通活性污泥法可提高100％；其次，通过碳转移区的设置，以其高效的泥水分离效果，保证了纯膜MBRB的运行状态，可以实现高效稳定的硝化效果；最后，得益于碳转移区良好的泥水分离效果，降低了污泥超越比，保证了纯膜MBBR工艺的硝化主体地位。而针对污泥超越所携带的氨氮，通过好氧IFAS区的设置则可保证出水氨氮的稳定达标，一方面系统氨氮去除率可>95％，通过优化调整可实现出水氨氮提高DO可实现处理负荷的增加，而当进水冲击过强时，可通过选择区的调整进一步扩大好氧池容，保证出水稳定达标；
5)占地省，好氧区主体采用纯膜MBBR工艺，负荷更高，设计HRT仅为常规活性污泥法所需硝化HRT的一半，选择区在设计时同时作为好氧和缺氧区，从而进一步节省占地。选择区平时作为缺氧区，当基质过高时选择区改为好氧区，发挥硝化效果，缺氧区池容不足则提高污泥龄予以补足。整体来看，系统HRT可较传统活性污泥法降低35％以上，最小HRT可保证在10h以下。
（发明人：吴迪;周家中;顾瑞环;杜强强;韩文杰;高伟楠;杨忠启;纪庚好;周浩然）