一种降本增效的A/A/O污水处理系统及方法

一种降本增效的a/a/o污水处理系统及方法
技术领域
1.本发明涉及一种降本增效的a/a/o污水处理系统及方法，属于污水处理技术领域。


背景技术：

2.城市污水脱氮除磷是缓解水体富营养化的重要举措，也是污水处理系统的一项重要功能。目前，城市污水处理厂广泛采用厌氧/缺氧/好氧(a/a/o)工艺以实现污水中氮磷污染物的去除。其中，氮素的去除主要依靠生物脱氮过程，即通过硝化菌和反硝化菌的生命代谢活动将污水中的nh
4+
转化为n2；磷素的去除则可借助化学除磷辅助生物除磷，以保障出水总磷达标。相比之下，深度脱氮是现阶段污水处理达标排放的痛点和难点。
3.a/a/o工艺发展较为成熟，运行管理简单方便；但其主要依赖于传统硝化/反硝化过程进行生物脱氮，该脱氮模式需要消耗大量碳源。然而，我国城市污水大多呈低碳氮比特征，往往需依赖外碳源投加以实现出水总氮达标，这将大幅增加污水处理运行费用。因此，基于城市污水处理厂污染物排放标准不断提升的现状，面向污水处理减污降碳协同增效的迫切需求，提出一种适用于a/a/o污水处理系统的生物脱氮增效降碳方法至关重要。
4.膜曝气生物膜反应器(mabr)是一种基于无泡曝气的新型高效传氧装置，疏水透气膜在为生物处理系统供氧的同时，微生物自发地在疏水透气膜表面附着并形成生物膜，实现污染物快速降解。mabr膜组件为模块化设备，故适合于现有污水处理工艺的改建扩建。因此，可借助mabr技术提高生化池中微生物数量和功能菌丰度，强化氮素转化。此外，mabr因具有精细化调控低氧曝气状态和好/缺氧生物膜分层特点，其可为原有传统异养脱氮系统引入短程硝化/厌氧氨氧化(pn/a)自养脱氮途径。在a/a/o污水处理系统中，缺氧池是增设mabr膜组件的一个理想位置，将传统异养脱氮耦合厌氧氨氧化(anammox)自养脱氮，实现氮素的低碳高效去除，满足日趋严格的污水排放标准。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术，本发明提供了一种降本增效的a/a/o污水处理系统及方法。本发明通过在缺氧池中增设mabr膜组件的方式，强化了系统的脱氮性能，降低了污水处理成本，实现了原位脱氮增效降碳，可解决深度脱氮困难的问题，满足日趋严格的排放标准。
6.本发明是通过以下技术方案实现的：
7.一种降本增效的a/a/o污水处理系统，包括依次连接的厌氧池、缺氧池、好氧池和二沉池，其中，所述二沉池的底部通过污泥回流泵与厌氧池连接；所述好氧池内设有曝气盘；所述好氧池的底部通过硝化液回流泵与缺氧池连接，所述二沉池的底部连接有排泥泵；
8.所述缺氧池中设有mabr膜组件；所述mabr膜组件是由数根疏水透气膜构成的，膜面积的装填密度为60～120m2/m3。
9.进一步地，所述疏水透气膜为中空纤维膜、板式膜、卷式膜、管式膜中的任意一种，优选中空纤维膜。
10.进一步地，所述厌氧池、缺氧池内设有潜水推流搅拌器，以实现泥水混合。
11.进一步地，所述厌氧池、缺氧池和好氧池的有效体积比为1:(2～3):(2～6)。
12.所述降本增效的a/a/o污水处理系统在处理污水中的应用。
13.一种利用上述降本增效的a/a/o污水处理系统处理污水的方法，包括以下步骤：
14.(1)污水进入厌氧池内，进行有机物水解和厌氧释磷：进水中的部分难降解有机物在水解酸化菌的作用下分解成易生物降解的短链脂肪酸，聚磷菌在厌氧环境中利用原水中以及水解出的短链脂肪酸进行释磷反应；
15.(2)厌氧池出水进入缺氧池内，调节mabr膜组件的曝气量，维持0～10kpa的低压曝气，以调控mabr生物膜外层和缺氧池液相中为缺氧环境；在缺氧池液相中主要进行异养反硝化过程，反硝化菌利用短链脂肪酸将no
3-还原为n2；在mabr生物膜中主要进行pn/a自养脱氮过程，生物膜内侧的氨氧化细菌(aob)将污水中的部分nh
4+
转化为no
2-，生成的no
2-和nh
4+
在生物膜外层的厌氧氨氧化细菌(anaob)作用下转化为n2；
16.(3)缺氧池出水进入好氧池内，好氧池中do控制在2～3mg/l，在好氧池内进行全程硝化和好氧吸磷，硝化菌将污水中剩余的nh
4+
氧化为no
3-，聚磷菌以聚磷形式储存超过生长所需要的磷量；好氧池出水的泥水混合液一部分经硝化液回流泵进入缺氧池，剩余部分进入二沉池；
17.(4)好氧池出水进入二沉池，在二沉池中进行泥水分离，得上清液和浓缩污泥，上清液进入下一处理单元，底部浓缩污泥的一部分经污泥回流泵进入厌氧池，剩余浓缩污泥经排泥泵排出系统。
18.本发明的降本增效的a/a/o污水处理系统，在缺氧池中增加了mabr膜组件，引入了pn/a自养脱氮途径。本发明将传统异养脱氮耦合anammox自养脱氮，将a/a/o系统原位改造成传统异养脱氮和新型自养脱氮并存的复合脱氮系统(改造方法施工难度小，施工周期短，提标见效快)，强化系统脱氮性能，降低污水处理成本，可实现氮素的低碳高效去除，满足日趋严格的污水排放标准，实现污水绿色高效处理。
19.本发明的降本增效的a/a/o污水处理系统，具有以下有益效果：
20.(1)在传统异养脱氮系统中引入了anammox自养脱氮，强化氮素低能耗去除；
21.(2)mabr系统可原位提升a/a/o系统nh
4+
和tn去除负荷，提升出水水质，实现污水处理提质增效；
22.(3)适用于污水处理厂低碳提标改造，无需摒弃原有构筑物，且无需新增用地；
23.(4)mabr设备模块化，改造方式简单，适用性强。
24.本发明使用的各种术语和短语具有本领域技术人员公知的一般含义。
附图说明
25.图1：降本增效的a/a/o污水处理系统的结构示意图。
26.其中，1-厌氧池、2-缺氧池、3-好氧池、4-二沉池、5-污泥回流泵、6-第一潜水推流搅拌器、7-硝化液回流泵、8-第二潜水推流搅拌器、9-曝气盘、10-排泥泵、11-mabr膜组件、12-疏水透气膜。
具体实施方式
27.下面结合实施例对本发明作进一步的说明。然而，本发明的范围并不限于下述实
施例。本领域技术人员能够理解，在不背离本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明进行各种变化和修饰。
28.下述实施例中所涉及的仪器、试剂、材料，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规仪器、试剂、材料，可通过正规商业途径获得。下述实施例中所涉及的实验方法、检测方法等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规实验方法、检测方法。
29.实施例1
30.一种降本增效的a/a/o污水处理系统，如图1所示，包括依次连接的厌氧池1、缺氧池2、好氧池3和二沉池4，厌氧池1、缺氧池2和好氧池3的有效体积比为1:2:4。其中，所述二沉池4的底部通过污泥回流泵5与厌氧池1连接；所述好氧池2内设有曝气盘9；所述好氧池3的底部通过硝化液回流泵7与缺氧池2连接，所述二沉池4的底部连接有排泥泵10；所述厌氧池1内设有第一潜水推流搅拌器6，所述缺氧池2内设有第二潜水推流搅拌器8，以实现泥水混合。
31.所述缺氧池2中设有mabr膜组件11；所述mabr膜组件11是由数根疏水透气膜12构成的(疏水透气膜12为中空纤维膜)，膜面积的装填密度为80m2/m3。
32.实施例2
33.利用实施例1的a/a/o污水处理系统处理污水，步骤如下(注：因为是小试，所以没有加外碳源；污水处理厂在处理实际污水时，为保证出水tn达标需投加外碳源)：
34.(1)污水进入厌氧池内，进行有机物水解和厌氧释磷(水力停留时间hrt为1.5h)：进水中的部分难降解有机物在水解酸化菌的作用下分解成易生物降解的短链脂肪酸，聚磷菌在厌氧环境中利用原水中以及水解出的短链脂肪酸进行释磷反应；
35.(2)厌氧池出水进入缺氧池内进行生物脱氮过程，hrt为3h。调节mabr膜组件曝气量，维持0～10kpa的低压曝气，以调控生物膜外层和缺氧池液相中为缺氧环境(do小于0.1mg/l)。在缺氧池液相中主要进行异养反硝化过程，反硝化菌利用短链脂肪酸将no
3-还原为n2；在mabr生物膜中主要发生pn/a自养脱氮过程，生物膜内层的aob将污水中的部分nh
4+
转化为no
2-，生成的no
2-和nh
4+
在生物膜外层的anaob作用下转化为n2；
36.(3)缺氧池出水进入好氧池内，好氧池中do控制在2～3mg/l，在好氧池内进行全程硝化和好氧吸磷，hrt为6h，硝化液回流比为200％；硝化菌将污水中剩余的nh
4+
氧化为no
3-，聚磷菌以聚磷形式储存超过生长所需要的磷量；好氧池出水的泥水混合液一部分经硝化液回流泵进入缺氧池，剩余部分进入二沉池；
37.(4)好氧池出水进入二沉池，在二沉池中进行泥水分离，得上清液和浓缩污泥，hrt为2h，污泥回流比为100％，污泥停留时间为15d。上清液进入下一处理单元，底部浓缩污泥的一部分经污泥回流泵进入厌氧池，剩余浓缩污泥经排泥泵排出系统。
38.缺氧池中的氮素转化过程为：在缺氧池的泥水混合液中，发生异养反硝化过程，反硝化菌利用污水中短链脂肪酸将no
3-还原为n2；在缺氧池的mabr生物膜上，发生短程硝化和anammox过程，生物膜内侧的aob将污水中部分nh
4+
转化为no
2-，生成的no
2-和nh
4+
在生物膜外侧的anaob作用下转化为n2。
39.同时，与改造前的污水处理系统(即缺氧池中不设mabr膜组件)进行效果比较。
40.结果：利用本发明的a/a/o污水处理系统处理污水30l/d，在进水cod为150
±
25mg/l，nh
4+-n为35
±
8mg/l时，出水tn下降至9
±
1mg/l(改造前为16
±
2mg/l)，出水nh
4+-n下降至
0.9
±
0.2mg/l(改造前为4.5
±
0.5mg/l)，显著优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(gb 18918—2002)中，一级a的tn排放限值(15mg/l)和nh
4+-n排放限值(5mg/l)。
41.改造后a/a/o污水处理系统中传统异养脱氮途径占比45.5％
±
5.9％，anammox自养脱氮途径占比28.8
±
3.2％，实现了城市污水异养耦合自养深度脱氮。
42.给本领域技术人员提供上述实施例，以完全公开和描述如何实施和使用所主张的实施方案，而不是用于限制本文公开的范围。对于本领域技术人员而言显而易见的修饰将在所附权利要求的范围内。

技术特征：
1.一种降本增效的a/a/o污水处理系统，其特征在于：包括依次连接的厌氧池、缺氧池、好氧池和二沉池，其中，所述二沉池的底部通过污泥回流泵与厌氧池连接；所述好氧池内设有曝气盘；所述好氧池的底部通过硝化液回流泵与缺氧池连接，所述二沉池的底部连接有排泥泵；所述缺氧池中设有mabr膜组件；所述mabr膜组件是由数根疏水透气膜构成的，膜面积的装填密度为60～120m2/m3。2.根据权利要求1所述的降本增效的a/a/o污水处理系统，其特征在于：所述疏水透气膜为中空纤维膜、板式膜、卷式膜、管式膜中的任意一种。3.根据权利要求1所述的降本增效的a/a/o污水处理系统，其特征在于：所述厌氧池、缺氧池内设有潜水推流搅拌器，以实现泥水混合。4.根据权利要求1所述的降本增效的a/a/o污水处理系统，其特征在于：所述厌氧池、缺氧池和好氧池的有效体积比为1:(2～3):(2～6)。5.权利要求1～4中任一项所述的降本增效的a/a/o污水处理系统在处理污水中的应用。6.利用权利要求1～4中任一项所述的降本增效的a/a/o污水处理系统处理污水的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)污水进入厌氧池内，进行有机物水解和厌氧释磷；(2)厌氧池出水进入缺氧池内，调节mabr膜组件的曝气量，维持0～10kpa低压曝气，以调控mabr生物膜外层和缺氧池液相中为缺氧环境；在缺氧池液相中主要进行异养反硝化过程，反硝化菌利用短链脂肪酸将no
3-还原为n2；在mabr生物膜中主要进行pn/a自养脱氮过程，生物膜内侧的氨氧化细菌将污水中的部分nh
4+
转化为no
2-，生成的no
2-和nh
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在生物膜外层的厌氧氨氧化细菌作用下转化为n2；(3)缺氧池出水进入好氧池内，好氧池中do控制在2～3mg/l，在好氧池内进行全程硝化和好氧吸磷；好氧池出水的泥水混合液一部分经硝化液回流泵进入缺氧池，剩余部分进入二沉池；(4)好氧池出水进入二沉池，在二沉池中进行泥水分离，得上清液和浓缩污泥，上清液进入下一处理单元，底部浓缩污泥的一部分经污泥回流泵进入厌氧池，剩余浓缩污泥经排泥泵排出系统。

技术总结
本发明公开了一种降本增效的A/A/O污水处理系统及方法，属于污水处理技术领域。该系统包括依次连接的厌氧池、缺氧池、好氧池和二沉池，其中，所述二沉池的底部通过污泥回流泵与厌氧池连接；所述好氧池的底部通过硝化液回流泵与缺氧池连接；所述缺氧池中设有MABR膜组件；所述MABR膜组件是由数根疏水透气膜构成的，膜面积的装填密度为60～120m2/m3。本发明还公开了利用该A/A/O污水处理系统处理污水的方法。本发明的A/A/O污水处理系统，在缺氧池中增加了MABR膜组件，引入了短程硝化/厌氧氨氧化自养脱氮途径，强化了系统的脱氮性能，降低了污水处理成本。了污水处理成本。了污水处理成本。


技术研发人员：王亚宜 李佳 王伟刚
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：2023.02.24
技术公布日：2023/8/9