公布日：2022.05.27
申请日：2022.03.08
分类号：C02F9/14(2006.01)I;C02F101/30(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本发明涉及一种MBBR协同BBR的污水处理方法，包括以下步骤：S100：来源污水进入混合池进行缺氧反硝化处理，混合池内设有亲水悬浮填料；S200：污水进入BBR装置，进行厌氧、好氧交替处理；S300：污水依次经过一级生化反应器、二级生化反应器、三级生化反应器和四级生化反应器进行好氧或缺氧处理，污水依次经过一级生化反应器、二级生化反应器、三级生化反应器进行好氧或缺氧处理，再进入四级生化反应器进行好氧处理，其中三级生化反应器内设有亲水悬浮填料；S400：污水进入沉淀池进行沉降处理，沉淀池将池内的污泥部分回流至所述混合池；S500：污水进入清水池，并投加絮凝药剂，水体达标后出水。
权利要求书
1.一种MBBR协同BBR的污水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：S100：来源污水进入混合池进行缺氧反硝化处理，混合池内设有亲水悬浮填料；S200：污水进入BBR装置，在生物转盘的作用下，进行厌氧、好氧交替处理；S300：污水依次经过一级生化反应器、二级生化反应器和三级生化反应器进行好氧或缺氧处理，再进入四级生化反应器进行好氧处理，其中三级生化反应器内设有亲水悬浮填料，四级生化反应器将池内的混合液部分回流至所述混合池；S400：污水进入沉淀池进行沉降处理，沉淀池将池内的污泥部分回流至所述混合池；S500：污水进入清水池，并投加絮凝药剂，水体达标后出水；所述的污水处理方法还包括步骤S100之前的MBBR填料快速启动步骤，包括以下步骤：（一）静态培养：将接种污泥和污水混合，得到污泥浓度为1500-2000mg/L的培养液，投加碳源，保证池内COD值在300-450mg/L，填料浸泡在所述培养液中静态培养，间歇曝气，间隔时间为12h；（二）动态培养：池内连续进水，连续出水，填料处于动态培养环境中，第一天进水的COD负荷为所述来源污水的10%，然后进水的COD负荷每天增加10%，直至进水的COD负荷等于来源污水，之后保持进水的COD负荷不变；控制溶解氧浓度在2-4mg/L；（三）驯化阶段：按照步骤S100-S500进行污水处理，同时控制混合池的溶解氧浓度在0.5mg/L以下，三级生化反应器的溶解氧浓度为1.5-3mg/L；步骤（一）的静态培养具体包括以下步骤：（1）将接种污泥和污水混合，得到污泥浓度为1500-1700mg/L的培养液，添加第一营养液，第一营养液中包括豆浆成分，填料浸泡在培养液中静态培养；（2）培养液的污泥浓度上升到1700-2000mg/L，添加第二营养液，第二营养液中包括豆浆成分；（3）保持培养液的污泥浓度范围与步骤（2）相同，添加第三营养液，第三营养液中包括豆浆成分，其豆浆浓度与第二营养液中的豆浆浓度相同；步骤（1）中，所述第一营养液包括豆浆成分和有机碳源，豆浆成分的浓度为0.1-0.25g/mL；有机碳源选自乙酸钠、葡萄糖、甲醇或乙醇中的一种或两种以上的组合，有机碳源的COD浓度为1000-2500mg/L；步骤（2）中，所述第二营养液包括豆浆成分和有机碳源，豆浆成分的浓度为0.06-0.09g/mL；有机碳源的成分与第一营养液的有机碳源相同，第二营养液的有机碳源的COD浓度为4000-5000mg/L；步骤（3）中，所述第三营养液包括豆浆成分和有机碳源，第三营养液的有机碳源的成分和浓度与第一营养液的有机碳源相同。
2.根据权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于，所述混合池的填料投加比例为混合池池容的40-50%，三级生化反应器的填料投加比例为三级生化反应器池容的25-35%。
3.根据权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于，步骤S300中，混合液的回流比为1-2.5；步骤S400中，污泥的回流比为1-2.5。
4.根据权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于，在步骤（1）之前，还加入以下步骤：（i）先将填料自然松散地堆放在池体内，从池体下部输入清水，水面没过填料堆上表面即可，无需曝气，定时搅动池体内的填料；（ii）从池体下部输入次氯酸钠溶液和/或高铁酸钠溶液。
5.根据权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于，步骤（一）和（二）中，池内设有转动支撑架，所述转动支撑架包括可拆卸的转轴和若干个支架，所述支架的一端可拆卸连接所述转轴，并呈辐射状均匀分布在转轴的外表面，转轴平行于池体底面；支架为方形框架，且宽度不大于转轴的长度；沿着支架的高度方向均匀分布有若干条固定绳，固定绳平行于支架的宽度方向，每条固定绳上均匀绑定若干个填料。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种MBBR协同BBR的污水处理方法，包括以下步骤：
S100：来源污水进入混合池进行缺氧反硝化处理，混合池内设有亲水悬浮填料；
S200：污水进入BBR装置，在生物转盘的作用下，进行厌氧、好氧交替处理；
S300：污水依次经过一级生化反应器、二级生化反应器和三级生化反应器进行好氧或缺氧处理，再进入四级生化反应器进行好氧处理，其中三级生化反应器内设有亲水悬浮填料，四级生化反应器将池内的混合液部分回流至所述混合池；
S400：污水进入沉淀池进行沉降处理，沉淀池将池内的污泥部分回流至所述混合池；
S500：污水进入清水池，并投加絮凝药剂，水体达标后出水。
可选的，当来源污水的有机负荷较高时，可以可调整一级、二级和三级生化反应器处于好氧状态，以此来增加有机负荷去除率；当来源污水的总氮较高时，可以调整一级和三级生化反应器处于缺氧状态，调整二级生化反应器处于好氧状态，以此来增加总氮的去除率。
可选的，所述混合池和三级生化反应器中的填料相同，填料直径25mm，高度10mm，孔隙率不小于92％，有效比表面积为500-600m2/m3。
所述三级生化反应器为好氧池，其中的填料上的生物膜的内侧为反硝化菌群落，外侧为硝化菌群落。
可选的，所述混合池的填料投加比例为混合池池容的40-50％，三级生化反应器的填料投加比例为三级生化反应器池容的25-35％。
可选的，步骤S300中，混合液的回流比为1-2.5，优选为1.5；步骤S400中，污泥的回流比为1-2.5，优选为1.5。
可选的，所述来源污水的碳氮比为2.4-3.0，混合池内的污泥浓度为5000-6000mg/L。
可选的，所述污水处理方法中，在混合池和三级生化反应器内投加碳源，混合池的碳源投加浓度为300-400mL/天/5000吨来源污水，优选为370mL/天/5000吨来源污水；三级生化反应器的碳源投加浓度为200-300mL/天/5000吨来源污水，优选为270mL/天/5000吨来源污水。
本发明中的MBBR填料在进行正常的生化处理之前需要培养、驯化，使得填料上生长出足够且稳定的生物膜，然而生物膜的生长速度比较缓慢，稳定周期更为漫长，使得前期处理污水的效率较低。本发明所述的污水处理方法还包括步骤S100之前的MBBR填料快速启动步骤，包括以下步骤：
(一)静态培养：将接种污泥和污水混合，得到污泥浓度为1500-2000mg/L的培养液，投加碳源，保证池内COD值在300-450mg/L，填料浸泡在所述培养液中静态培养，间歇曝气，间隔时间为12h；
(二)动态培养：池内连续进水，连续出水，填料处于动态培养环境中，第一天进水的COD负荷为所述来源污水的10％，然后进水的COD负荷每天增加10％，直至进水的COD负荷等于来源污水，之后保持进水的COD负荷不变；控制溶解氧浓度在2-4mg/L；
(三)驯化阶段：按照步骤S100-S500进行污水处理，同时控制混合池的溶解氧浓度在0.5mg/L以下，三级生化反应器的的溶解氧浓度为1.5-3mg/L。
优选的，步骤(一)中，培养液的污泥浓度为1900mg/L，投加碳源，保证池内COD值在440mg/L，曝气12h，再静置12h，再曝气12h，如此重复间歇曝气，直至外观上填料表面附着一层0.2-0.5mm的黄褐色生物膜。
步骤(二)中，填料上经过15-16天的动态培养之后，用生物显微镜可观察到变形虫和漫游虫，手触填料有粘性、滑腻感；18-19天后，填料出现鞭毛虫、钟虫、草履虫游离菌等原生动物；20-21天后，出现轮虫、线虫等后生动物，此时，标志填料的生物膜已经成熟。
可选的，步骤(一)和(二)中，填料可以混合在同一个池体内进行培养，例如可以全放置在混合池内，也可以全放置在三级生化反应器内，完成动态培养之后，再分开放入混合池和三级生化反应器；步骤(三)的驯化阶段需将填料按照上述要求的投加比例分别投入混合池和三级生化反应器。
任选的，步骤(一)的静态培养具体包括以下步骤：
(1)将接种污泥和污水混合，得到污泥浓度为1500-1700mg/L的培养液，添加第一营养液，第一营养液中包括豆浆成分，填料浸泡在培养液中静态培养；
(2)培养液的污泥浓度上升到1700-2000mg/L，添加第二营养液，第二营养液中包括豆浆成分；
(3)保持培养液的污泥浓度范围与步骤(2)相同，添加第三营养液，第三营养液中包括豆浆成分，其豆浆浓度与第二营养液中的豆浆浓度相同。
可选的，步骤(1)中，所述第一营养液包括豆浆成分和有机碳源，豆浆成分的浓度为0.1-0.25g/mL；有机碳源选自乙酸钠、葡萄糖、甲醇或乙醇中的一种或两种以上的组合，有机碳源的COD浓度为1000-2500mg/L。
可选的，所述第一营养液的添加量与全部填料的总比表面积之比为(10-12)mL:1m2/g。
步骤(1)的培养液的污泥浓度较低，内部含有的菌种数量不会太多，使得第一营养液能够为菌种提供足够的营养。第一营养液和培养液使得池内COD值略低，污水的COD虽然能为填料上的微生物提供碳源，但前期COD过高反而会抑制芽孢杆菌的快速增殖，这可能是由于COD过高对芽孢杆菌细胞产生负面影响。
本发明针对填料上微生物不同的挂膜阶段对营养物的不同需求，提供三种不同浓度的营养液，既保证微生物的需求，又不造成浪费。步骤(1)为填料静态培养的第一个阶段，所述第一营养液中豆浆成分的浓度高于第二营养液和第三营养液，提供一个较大的营养浓度，适合于填料挂膜启动阶段，以初步启动微生物增殖。
可选的，步骤(2)中，所述第二营养液包括豆浆成分和有机碳源，豆浆成分的浓度为0.06-0.09g/mL；有机碳源的成分与第一营养液的有机碳源相同，第二营养液的有机碳源的COD浓度为4000-5000mg/L。
步骤(2)为填料启动的第二个阶段，此时填料上的芽孢杆菌密度已经有所增大，处于生长繁殖旺盛期，提升污泥浓度，增加菌种，水中的COD值也适当增大，满足微生物需求，第二营养液的有机碳源的浓度有所升高，能提供更多碳源，而第二营养液的豆浆成分的浓度有所降低，是针对性的降低快速启动碳源。
可选的，所述第二营养液的添加量与全部填料的总比表面积之比为(12-14)mL:1m2/g。
步骤(2)结束的标志为：填料表面附着一层0.05-0.1mm的黄褐色生物膜。
可选的，步骤(3)中，所述第三营养液包括豆浆成分和有机碳源，第三营养液的豆浆成分的浓度等于第二营养液的豆浆浓度；第三营养液的有机碳源的成分和浓度与第一营养液的有机碳源相同。
本发明的步骤(3)为填料启动的第三个阶段，填料上的芽孢杆菌数量较多，生产发育逐渐步入正轨，池内的污水能够为填料上的芽孢杆菌提供碳源，第三营养液的有机碳源的浓度有所降低，作为前期引导芽孢杆菌增殖的豆浆成分无需太高，同时也节约的成本。
可选的，在步骤(1)之前，还可以加入以下步骤：
(i)先将填料自然松散地堆放在池体内，从池体下部输入清水，水面没过填料堆上表面即可，无需曝气，定时搅动池体内的填料；
(ii)从池体下部输入次氯酸钠溶液和/或高铁酸钠溶液。
步骤(i)中，输入清水的流速、浸泡时间、搅动周期均不作限定，清水液面没过填料堆上表面即可，定时搅动池体内的填料，例如5-10min搅动一次，搅动标准为搅动所有填料，使得每个填料的位置都发生变动、都在池内运动，使得清水充分润湿填料。传统的静态培养中，填料直接在污水中进行润湿，并配合曝气，填料的表面和内部均存在润湿不到位、不充分的问题，且该过程可控性较差，无法判断和衡量填料的润湿情况和效果；本发明先用清水浸泡填料，可以达到以下作用：(1)初步清洁填料；(2)充分润湿填料的表面和内部；(3)提供水性环境，更有利于后续含有豆浆的营养液在生物转盘上分散。
可选的，步骤(ii)中，所述次氯酸钠溶液的浓度为0.3-0.5g/mL，高铁酸钠溶液的浓度为0.1-0.3g/mL，次氯酸钠溶液和/或高铁酸钠溶液的用量与填料的比表面积之比为(5-6.5)mL:1m2/g。
喷撒次氯酸钠溶液和/或高铁酸钠溶液既能够对填料消毒，杀灭大部分微生物，为之后优势菌种的生长繁殖提供一个较为纯净的环境，避免其它微生物竞争，有利于形成优势菌种。
所述步骤(1)、(2)、(3)和(ii)的曝气条件均为曝气12h，再静置12h，再曝气12h，如此重复间歇曝气。
可选的，步骤(一)和(二)中，池内设有转动支撑架，所述转动支撑架包括可拆卸的转轴和若干个支架，所述支架的一端可拆卸连接所述转轴，并呈辐射状均匀分布在转轴的外表面，转轴平行于池体底面；
支架为方形框架，且宽度不大于转轴的长度；沿着支架的高度方向均匀分布有若干条固定绳，固定绳平行于支架的宽度方向，每条固定绳上均匀绑定若干个填料。
所述填料的两端绑定在固定绳上，使得填料不能移动位置，但能在固定绳上转动，尤其是在曝气情况下，池内水流扰动，填料在固定绳的牵引下，只能上下翻转转动，而不会彼此碰撞，而导致生物膜脱落。
可选的，所述转轴的任意一端贯穿池壁连接池体外部的电机，电机驱动转轴旋转，并带动所有支架转动。
在传统的静态和动态培养过程中，填料任意堆积，即使在曝气时，也是随气流、水流做无序运动，经常填料彼此撞击、堆叠，导致单个填料上生物膜生长得很不均匀，或由于撞击而导致生物膜脱落，或部分填料处于死区而严重影响挂膜。本发明配合上述快速挂膜工艺方法，使用所述转动支撑架，将填料半固定在支架上，同时又不影响填料在污水中转动，与碳源和气体充分接触，有利于生物膜生长；当静态培养的未曝气时间内，可以缓慢转动支架，促进与碳源和气体充分接触；所述支架的转动也能够扰动接种污泥，防止污泥总是沉积在池底，对于体积较大的污泥，支架和固定线能发挥截断作用。
（发明人：柴伟贺;王宝臣;刘振刚;李永生）