公布日：2024.02.23
申请日：2023.12.16
分类号：C02F3/30(2023.01)I;C02F3/12(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种改进的A3/O+MBBR生活污水处理装置及其使用方法。本发明的处理装置包括好氧区内间隔设置的MBBR反应器，MBBR反应器包括内设悬浮填料且表面开孔的筒体，平板式曝气器与曝气管路连通且可使筒体内的悬浮填料处于流化状态；预脱硝区内固定有搭载催化剂的承载框体，催化剂中金属活性组分由Pd、Cu组成，好氧区的硝化液部分输出至预脱硝区。本发明解决了现有技术中存在的脱氮效率低、填料悬浮效果差且能耗高等问题，具有脱氮效率高、填料悬浮效果好、能耗低等优点。
权利要求书
1.改进的A3/O+MBBR生活污水处理装置，包括依次连通的预脱硝区、厌氧区、缺氧区、好氧区、沉淀区，沉淀区的部分活性污泥回流至接预脱硝区及厌氧区，好氧区内设有悬浮填料且其硝化液部分输出至缺氧区，还原剂溶液箱(1)的物料输出接预脱硝区；其特征在于：A、好氧区内沿污水传输方向间隔设置MBBR反应器(8)，MBBR反应器(8)包括筒体(8A)，悬浮填料(8B)设置于筒体(8A)内，平板式曝气器(8D)与好氧区底部的曝气管路(13)连通且可使筒体(8A)内的悬浮填料(8B)处于流化状态，筒体(8A)表面设有与其内部连通的开孔(8F)；B、预脱硝区内固定有催化剂承载框体(10)，催化剂承载框体(10)上固定有载体(10G)，载体(10G)上承载有用于化学催化还原脱氮的催化剂，催化剂中金属活性组分由Pd、Cu组成，二者的质量份数比为Pd：Cu＝1～1.5：1～1.5；好氧区的硝化液部分输出至预脱硝区。
2.根据权利要求1所述的改进的A3/O+MBBR生活污水处理装置，其特征在于所述的好氧区的进水输入端通过折线形流道与沉淀区的进水输入端连通，MBBR反应器(8)设置于折线形流道内。
3.根据权利要求1所述的改进的A3/O+MBBR生活污水处理装置，其特征在于所述的折线形流道内间隔设有潜水推进器(9)。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的改进的A3/O+MBBR生活污水处理装置，其特征在于开孔(8F)为沿筒体(8A)轴向及径向间隔开设的长圆形。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的改进的A3/O+MBBR生活污水处理装置，其特征在于筒体(8A)底部通过支架(8E)与好氧区底部固定。
6.根据权利要求1所述的改进的A3/O+MBBR生活污水处理装置，其特征在于所述的筒体(8A)采用通过法兰(8C)连接的分段式结构。
7.根据权利要求1所述的改进的A3/O+MBBR生活污水处理装置，其特征在于所述的载体(10G)采用为大孔聚苯乙烯树脂，载体(10G)的比表面积为400m2/g～600m2/g，孔容为0.4m3/g～2.Om3/g，孔径为3.0nm～5.0nm。
8.根据权利要求1或7所述的改进的A3/O+MBBR生活污水处理装置，其特征在于所述的载体(10G)通过悬挂杆(10C)与催化剂承载框体(10)固定。
9.根据权利要求1所述的改进的A3/O+MBBR生活污水处理装置，其特征在于所述的催化剂承载框体(10)通过导轨(10D)与预脱硝区池壁连接。
10.根据权利要求1或9所述的改进的A3/O+MBBR生活污水处理装置，其特征在于所述的催化剂承载框体(10)采用由环向框架杆(10A)、水平横向杆(10E)、水平纵向杆(10F)及竖向连接杆(10B)组成的框架结构。
11.根据权利要求1所述的改进的A3/O+MBBR生活污水处理装置，其特征在于还原剂溶液箱(1)的物料输出的通过加药泵(2)接预脱硝区，还原剂采用甲酸或甲酸钠。
12.根据权利要求1所述的改进的A3/O+MBBR生活污水处理装置，其特征在于沉淀区形成的污泥部分通过排泥泵(4)回流至预脱硝区和厌氧区。
13.根据权利要求1所述的改进的A3/O+MBBR生活污水处理装置，其特征在于好氧区产生的硝化液经硝化液回流泵(3)输出至缺氧区。
14.根据权利要求1～13所述的改进的A3/O+MBBR生活污水处理装置的使用方法，其特征在于包括如下步骤：a、污水进入预脱硝区，沉淀区的部分活性污泥回流至预脱硝区，好氧区内的部分硝化液回流至预脱硝区；b、还原剂自还原剂溶液箱(1)内投加至预脱硝区，自沉淀区输入的回流污泥以及自好氧区输入的部分硝化液在还原剂及催化剂的作用下进行化学催化还原脱氮反应，同时在活性污泥的作用下进行生物脱氮反应；c、预脱硝区产生的污水以及沉淀区产生部分活性污泥回流至厌氧区，进行厌氧释磷和有机物的降解；d、厌氧区产生的污水以及好氧区产生的硝化液输出至缺氧区，进行生物反硝化脱氮和有机物降解；e、缺氧区产生的污水进入好氧区内的MBBR反应器(8)，有机物充分降解，污水中的氮进行硝化反应形成硝态氮，聚磷菌进行好氧吸磷反应；f、好氧区出水进入沉淀区泥水分离，产生的活性污泥部分回流至预脱硝区和厌氧区，余下的作为剩余污泥外排。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提供一种改进的A3/O+MBBR生活污水处理装置及其使用方法，以达到相比现有技术具有脱氮效率高，能耗较低且构造简化的发明目的。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
改进的A3/O+MBBR生活污水处理装置，包括依次连通的预脱硝区、厌氧区、缺氧区、好氧区、沉淀区，沉淀区的部分活性污泥回流至接预脱硝区及厌氧区，好氧区内设有悬浮填料且其硝化液部分输出至缺氧区，还原剂溶液箱的物料输出接预脱硝区；还包括：
A、好氧区内沿污水传输方向间隔设置MBBR反应器，MBBR反应器包括筒体，悬浮填料设置于筒体内，平板式曝气器与好氧区底部的曝气管路连通且可使筒体内的悬浮填料处于流化状态，筒体表面设有与其内部连通的开孔；
B、预脱硝区内固定有催化剂承载框体，催化剂承载框体上固定有载体，载体上承载有用于化学催化还原脱氮的催化剂，催化剂中金属活性组分由Pd、Cu组成，二者的质量份数比为Pd：Cu＝1～1.5：1～1.5；好氧区的硝化液部分输出至预脱硝区。
改进的A3/O+MBBR生活污水处理装置的使用方法，包括如下步骤：
a、污水进入预脱硝区，沉淀区的部分活性污泥回流至预脱硝区，好氧区内的部分硝化液回流至预脱硝区；
b、还原剂自还原剂溶液箱内投加至预脱硝区，自沉淀区输入的回流污泥以及自好氧区输入的部分硝化液在还原剂及催化剂的作用下进行化学催化还原脱氮反应，同时在活性污泥的作用下进行生物脱氮反应；
c、预脱硝区产生的污水以及沉淀区产生部分活性污泥回流至厌氧区，进行厌氧释磷和有机物的降解；
d、厌氧区产生的污水以及好氧区产生的硝化液输出至缺氧区，进行生物反硝化脱氮和有机物降解；
e、缺氧区产生的污水进入好氧区内的MBBR反应器，有机物充分降解，污水中的氮进行硝化反应形成硝态氮，聚磷菌进行好氧吸磷反应；
f、好氧区出水进入沉淀区泥水分离，产生的活性污泥部分回流至预脱硝区和厌氧区，余下的作为剩余污泥外排。
为便于好氧区内反应的充分进行，同时避免物料短路运行，优选的技术实现手段是，所述的好氧区的进水输入端通过折线形流道与沉淀区的进水输入端连通，MBBR反应器设置于折线形流道内。为便于物料流动，优选的技术实现手段是，折线形流道内间隔设有潜水推进器。
所述的开孔为沿筒体轴向及径向间隔开设的长圆形。
为便于实现筒体的固定，优选的技术实现手段是，所述的筒体底部通过支架与好氧区底部固定。
为使筒体的高度能够满足不同的需要，同时便于实现拆装维护，优选的技术实现方式是，所述的筒体采用通过法兰连接的分段式结构。
为满足催化效果的需要，同时便于实现催化剂在载体上的搭载效果，优选的技术实现手段是，所述的载体采用为大孔聚苯乙烯树脂，载体的比表面积为400m2/g～600m2/g，孔容为0.4m3/g～2.Om3/g，孔径为3.0nm～5.0nm。
为便于实现载体的安装，优选的技术实现手段是，所述的载体通过悬挂杆与催化剂承载框体固定。
为便于实现催化剂承载框体的安装，优选的技术实现手段是，所述的催化剂承载框体通过导轨与预脱硝区池壁连接。这样可以方便地通过插接配合将催化剂承载框体与预脱硝区内壁实现装配。
催化剂承载框体可以采用多种结构形式的框架结构以满足结构强度的需要，同时便于实现催化剂的搭载，均不脱离本发明的实质，优选的技术实现方式是，所述的催化剂承载框体采用由环向框架杆、水平横向杆、水平纵向杆及竖向连接杆组成的框架结构。
还原剂溶液箱的物料输出的通过加药泵接预脱硝区，还原剂采用甲酸或甲酸钠。
沉淀区形成的活性污泥部分通过排泥泵回流至预脱硝区和厌氧区。
好氧区产生的硝化液经硝化液回流泵输出至缺氧区。
为验证本发明的效果，申请人进行了如下试验：
脱氮去除率试验
1、实验时间：2023年8月20日；
2、试验地点：河北天大环境研究院有限公司；
3、试验人员：蒋鹏飞，付时翔；
4、试验依据：《水质硝酸盐氮的测定紫外分光光度法》(HJ/T346-2007)、《水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法》(HJ535-2009)、《水质亚硝酸盐氮的测定分光光度法》(GB7493-87)；
5、试验过程：处理污水为人工模拟的生活污水，硝酸盐氮为529mg/L，主要工艺运行条件为：甲酸投加量6.5g/L，反应温度25℃，催化剂活性组分Pd-Cu质量百分比：Pd1％～1.5％，Cu1％～1.5％；载体大孔聚苯乙烯树脂比表面积400m2/g～600m2/g，孔容0.4m3/g～2.Om3/g；pH＝4.2，反应时间2小时，DO溶解氧0.5-1mg/L；
6、试验结果：反应结束后硝酸盐氮为63.48mg/L，氨氮为12mg/L，硝酸盐去除率为88％，氮气选择性为90％。
在本发明的描述中，术语“轴向”、“径向”、“底部”、“输入”、“输出”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于简化描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述区别，而不能理解为暗示重要性。
本发明所具备的实质性特点及取得的显著技术进步在于：
1、本发明在预脱硝区设置有搭载催化剂的承载框体，一是将化学催化还原法脱氮与生物脱氮相结合，可以达到更高的脱氮效率，经申请人试验，采用本发明的装置及方法硝酸盐去除率为88％，氮气选择性达到90％，相比现有技术的系统脱氮效率为50％～70％大幅度提高；二是采用大孔聚苯乙烯树脂作为催化剂载体，能够有效保证催化剂的搭载量进而满足反应的顺利进行，同时承载框体结构稳定，利于工艺的稳定运行。
2、本发明在好氧区采用折线形流道+改进型MBBR填料布置形式，一是将活性污泥法和生物膜法相结合，提高了生化处理效率；二是将MBBR反应器设置于水流过水断面处并采用折线形流道，可以防止水流在好氧区内短路流动，同时延长反应路径，提高反应效果。
3、本发明将悬浮填料设置于筒体内，下部设有平板式曝气器，使筒体内的填料处于流化状态。相比于现有技术中一是能耗较低且填料更易于悬浮；二是省去拦截装置，设备简化且投入有效降低。
（发明人：李小亚;栗勇田;蒋鹏飞;李军波;王东伟;王方舟;付时翔;钟焕;张青）