一种MBBR污水处理系统的制作方法

本实用新型涉及MBBR污水处理技术领域，具体涉及一种MBBR污水处理系统。

背景技术：

为了强化对水环境的保护，国家对污水处理厂出水水质提出了更高的要求，传统的污水处理厂二级处理工艺流程，对氮、磷的去除效果一般，并且容积负荷低，占地面积大；重力式泥水分离出水SS较高，不能满足越来越高的出水SS要求。这两点是传统二级处理工艺流程的技术滞后之处。

利用MBBR(Moving Bed Biofilm Reactor，移动床生物膜反应器)工艺，向反应器中投加一定数量的悬浮载体，作为微生物附着生长的载体，由于载体上生物膜不受排泥的工程泥龄限制，可以富集更多长泥龄菌群，尤其是硝化菌，获得高效的氨氮硝化效果，负荷高，出水氨氮浓度低。且MBBR还具有占地省，基建费用低，改造、建设灵活简单等优点。目前MBBR工艺多与活性污泥相结合，共存于一个池体内，控制条件相互制约，不能发挥MBBR工艺的最大作用。

泥水分离方面，利用MBR超滤膜过滤替代重力进行泥水分离，获得低SS出水，也是未来泥水分离的发展趋势，但是直接的活性污泥混合液中过滤，存在能耗高，膜易堵塞，从而降低膜的使用寿命，增加能耗和折旧等问题。

目前也有一些MBBR悬浮载体工艺与MBR过滤膜相结合的工艺方式，具体研究有：

CN 107311405 A公开了一种城市污水处理系统及工艺，其只是以AAO工艺流程为基础，在缺氧、好氧中投加悬浮载体后，经过沉淀池沉淀后与MBR简单串联，工艺流程长，MBR只是起到深度处理的过滤作用。

CN 107285467 A公开了一种用于水处理厂的MBBR与MBR集成工艺及设备，其只是简单的设置缺氧区和将MBR膜组件放置于MBBR生物池内，虽然工艺流程短，并宣称MBBR悬浮载体可以对MBR膜表面进行清洗，但是MBBR悬浮载体会在流化过程中，划伤MBR膜，大大降低MBR膜的使用寿命。且都只是对氮素的去除和SS的去除效果进行了强化，对磷的去除没有强化，也没有解决氮、磷对碳源的竞争问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种MBBR污水处理系统，其具有氮、磷、SS处理效果好，出水浓度低，碳源利用率高，系统集成度高，统计负荷高，占地少等优点。

为实现上述目的，本实用新型所需克服的技术问题有：

如何通过合理的功能区域设置和回流设置来解决由于受限于进水碳源中VFA含量以及氮素反硝化对碳源的竞争而造成的除磷除磷效果差的问题；而且让好氧聚磷的过程在含有分子态氧硝酸盐氮的缺氧区即可实现，也就是说，如何利用DPB的特点，可以在经过缺氧区后，污水中的磷素即转移至污泥中，允许在缺氧段后端即可设置沉淀池，进行泥水分离，而不必设置在好氧池后。

为解决上述技术问题，采用了如下技术方案：

一种MBBR污水处理系统，其包括自前往后依次连接的厌氧区、缺氧一区、缺氧二区、絮凝区、沉淀区、生物膜区及出水区，相邻的区域由隔墙分隔，所述隔墙上均设置有连通口，相邻的区域通过打开所述连通口保持连通；

所述的厌氧区连接有进水管，所述的出水区连接有出水管，待处理污水经所述进水管进入，经处理后从所述出水管排出；

所述的絮凝区连接有加药管，所述的沉淀区底部连接有污泥回流管一和剩余污泥排放管，所述的污泥回流一管的另一端连接至所述缺氧一区，所述剩余污泥排放管用于将剩余污泥排出；

所述的出水区与所述的缺氧一区之间连接有硝化液回流管，所述的厌氧区与所述的缺氧二区之间连接有污泥回流管二；

在所述的厌氧区、缺氧一区、缺氧二区及絮凝区内分别设置有搅拌器，在所述的生物膜区内布置有悬浮载体、曝气器一及拦截筛网，在所述出水区内设置有超滤膜组件及曝气器二。

作为本实用新型的一个优选方案，所述的污泥回流管一、硝化液回流管及污泥回流管二上均设置有水泵。

作为本实用新型的另一个优选方案，所述的拦截筛网设置在所述出水区的出水口之前，其为多孔板，所述超滤膜组件上方设置有集水槽，所述集水槽位于水面以下。

进一步的，所述的曝气器一为充氧曝气器，所述的曝气器二为反冲洗曝气器。

进一步的，位于絮凝区内的搅拌器为立式搅拌器。

本实用新型的显著特征是，利用DPB(反硝化聚磷菌)，在厌氧释磷并吸收碳源储存能量后，可以利用硝酸盐代替氧作为电子受体过量吸磷的特点，让好氧聚磷的过程在含有分子态氧硝酸盐氮的缺氧区即可实现，就是说，利用DPB的特点，可以在经过缺氧区后，污水中的磷素即转移至污泥中，允许在缺氧段后端即可设置沉淀区，进行泥水分离，而不必设置在好氧区后。

起泥水分离作用的沉淀区位于缺氧区后，整个生化反应的中段，而非传统的生化段末端(曝气区)。沉淀区后上清液进入的生物膜区，生物膜区内无活性污泥，利用载体上的富集的微生物膜对氨氮进行硝化，实现了在一个系统内存在两种污泥浓度，厌氧区、缺氧区内污泥浓度高，进行释磷、聚磷和硝酸盐氮的反硝化，起硝化作用的生物膜区内污泥浓度则很低。

出水进入后续的出水区后，混合液中的SS浓度低，可以减少对出水区内膜组件的磨损，延长系统使用寿命。

本实用新型所带来的有益技术效果为：

1)生物除磷效果好，厌氧区进水包括总进水和回流自缺氧二区的混合液，缺氧二区末端的混合液，由于经过了充分的反硝化聚磷反应，硝酸盐浓度低，回流至厌氧区后，不影响聚磷菌的厌氧释磷储能，从而更充分保证生化除磷的效果；

2)反硝化容积负荷高，不同于传统二级处理工艺的沉淀区设置于工艺段末端，本实用新型污水处理系统的沉淀区设置于工艺段中间，出水非最终出水，无需担心进入沉淀区的污泥浓度过高造成沉淀区出水SS超标，因此可以允许缺氧区具有高污泥浓度，在相同的污泥负荷下，容积负荷更高；

3)碳源、能源充分利用，一碳多用，首先本实用新型污水处理系统的回流设置，可利用DPB反硝化聚磷菌同步反硝化除磷的特点，聚磷利用硝酸盐氮作为电子受体，一碳两用。此外，缺氧区高浓度污泥利于内碳源析出，可以更多的利用系统内源碳源，在进水碳源不足时，节约外加碳源非用。且沉淀区位于缺氧区后，污泥并未经过好氧区域，避免了碳源被好氧降解，可以进入到污泥内，提高污泥的资源、能源回收价值，且聚磷利用的是化合态氧NO3，减少了对溶氧的需求，降低了能耗；

4)硝化充分，负荷高，经沉淀区后，上清液进入生物膜区，由于悬浮载体被筛网拦截在固定区域，有利于泥龄较长的微生物，特别是亚硝化菌属和硝化菌属的附着和生长，硝化效果好，可以充分硝化污水中的氨态氮；

5)生物膜区内只存在悬浮载体上的生物膜一种微生物形态，运行管理和调控简单，且硝化负荷高，同时，利用生物膜的多层结构，可以为同步硝化反硝化的进行提供有利条件，增强对氮素的去除效果；

6)延长过滤膜的使用寿命，本实用新型污水处理系统在生物膜区前设置了沉淀区，经过沉淀后的上清液进入生物膜区，依靠池内的悬浮载体上附着的微生物进行硝化过程，出水SS浓度远低于活性污泥混合液，可以减少膜的过滤压力，提高膜通量，降低膜的冲洗和清洗频率，延长膜的使用寿命；

7)负荷高，占地省，采用本实用新型污水处理系统，厌氧区和缺氧区的污泥浓度高，生物膜区依靠载体高效的硝化效果，容积负荷都很高，节省池容占地，最终的泥水分离出水采用膜过滤，效果好占地省，且系统集成度高，虽然对各指标均有良好的去除效果，但是占地很节约；

8)广泛适用于污水厂新建、改造，污水处理一体化设备。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：

图1为本实用新型MBBR污水处理系统结构简图；

图中：

C1—厌氧区，C2—缺氧一区，C3—缺氧二区，C4—絮凝区，C5—沉淀区，C6—生物膜区，C7—出水区，S1—厌氧区搅拌器，S2—缺氧一区搅拌器，S3—缺氧二区搅拌器，S4—絮凝区搅拌器，S5—悬浮载体，S6—生物膜区曝气，S7—拦截筛网，S8—出水区曝气，S9—超滤膜，P1—进水管，P2—出水管，P3—加药管，P4—污泥回流管一，P5—剩余污泥排放管，P6—硝化液回流管，P7—污泥回流管二，B1—污泥回流泵二(水泵)，B2—污泥回流泵一(水泵)，B3—硝化液回流泵(水泵)。

具体实施方式

本实用新型提出了一种MBBR污水处理系统，为了使本实用新型的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本实用新型做详细说明。

首先，结合图1对本实用新型MBBR污水处理系统做详细说明，自前往后(从左向右)依次包括厌氧区C1、缺氧一区C2、缺氧二区C3、絮凝区C4、沉淀区C5、生物膜区C6、出水区C7及相关工艺管道，相邻的区域由隔墙分隔，隔墙上均设置有连通口，相邻的区域通过打开连通口保持连通，相关工艺管道包括进水管P1、出水管P2、加药管P3、污泥回流管一P4、剩余污泥排放管P5、硝化液回流管P6、污泥回流管二P7。其中，进水管P1与厌氧区前端相通；出水管P2与出水区超滤膜组件相通；加药管P3与絮凝区进水端相通；污泥回流管一P4一端与沉淀区底部相通，另一端与缺氧一区前端相通；剩余污泥排放管P5与沉淀区底部相通；硝化液回流管P6一端与出水区集水斗底部相通，另一端与缺氧一区前端相通；污泥回流管二P7一端与缺氧二区末端相通，另一端与厌氧区前端相通；污泥回流管一P4、硝化液回流管P6、污泥回流管二P7上均设有水泵，分别为在污泥回流管一P4上设置污泥回流泵一B2，在硝化液回流管P6上设置硝化液回流泵B3，在污泥回流管二P7上设置污泥回流泵二B1。

在上述厌氧区、缺氧一区、缺氧二区、絮凝区均安装有搅拌器，具体安装位置本领域技术人员可结合本文得知，厌氧区、缺氧一区、缺氧二区的搅拌器为起流化作用的搅拌器，保证功能区内的活性污泥不沉降即可，通常为低速搅拌器；絮凝区内的搅拌器为起混合絮凝药剂与污泥混合液的搅拌器，需让絮凝药剂与污泥混合液充分混合，并形成絮体，转速较快，优选为立式搅拌。

在生物膜区内布置有悬浮载体、曝气器一及拦截筛网，在出水区内设置有超滤膜组件及曝气器二。拦截筛网设置在出水区的出水口之前，其为多孔板，超滤膜组件上方设置有集水槽，集水槽位于水面以下。悬浮载体为一种塑料制填料设备，可以投加在反应器内，无需固定，微生物构成的生物膜可以附着生长在其表面，通过生物膜上的微生物对水中的污染物进行降解，在挂膜前后与水体密度相近，使其可在水中悬浮。悬浮载体填充率为生物膜区内悬浮载体，在自然堆积下的总体积，与反应器容积的比例。

上述生物膜区内曝气为充氧曝气，为微生物提供降解污染物过程中所需要的溶解氧，并未悬浮载体的流化提供动力，出水区内的曝气为反冲洗曝气，吹脱过滤膜表面附着的杂质，保证膜通量。

上述拦截筛网为不锈钢穿孔板制作，孔眼直径小于悬浮填料的尺径，可以拦截悬浮载体在固定的区域，用于本系统，还可以起到膜格栅的作用，避免大的杂质进入出水区，影响膜组件的使用寿命；

上述集水槽、集水斗为出水区的局部池体设计，可以让混合液收集并存储的一个区域内，并保证一定的容量，便于出水或链接管道；

上述絮凝区加药管，与储药罐相连，可以为絮凝区投加絮凝剂、混凝剂等化学药剂，辅助污泥的絮凝沉降以及磷的去除。

利用上述MBBR污水处理系统，提出MBBR污水处理工艺，具体步骤为：

进水依次通过厌氧区C1、缺氧一区C2、缺氧二区C3、絮凝区C4、沉淀区C5、生物膜区C6、出水区C7，实现污染物的去除；进水流量为Q，沉淀区污泥通过污泥回流管一P4回流至缺氧一区前端，污泥回流管一回流量为0.8-1.2Q，剩余污泥通过剩余污泥排放管5排放；出水区混合液通过硝化液回流管P6回流至缺氧一区前端，硝化液回流量为1-3Q；缺氧二区混合液通过缺氧二区末端的污泥回流管二P7回流至厌氧区前端，污泥回流管二回流量为污泥回流管一回流量与硝化液回流量的平均值。

上述厌氧区污泥浓度为3000-5000mg/L，缺氧一区、缺氧二区污泥浓度为6000-8000mg/L；生物膜区污泥浓度＜500mg/L。

上述生物膜区内悬浮载体填充率为30-67％，生物膜区DO在1-8mg/L；出水区内放置超滤膜组件，膜通量18-25L/m²/h，膜组件曝气密度8-20L/min/m²；当填充率30％-50％时，生物膜区气水比5:1至8:1，出水区膜通量为20-25L/m²/h，膜组件曝气密度8-15L/min/m²；当填充率50％-67％，生物膜区气水比7:1至10:1，出水区膜通量18-22L/m²/h，膜组件曝气密度12-20L/min/m²。

利用本实用新型MBBR污水处理系统的工艺步骤为：

1)控制生物膜区DO在3-5mg/L；

2)当生物膜区出水氨氮>2mg/L时，提高生物膜区DO10-20％，直至生物膜区出水氨氮≤2mg/L，保持此时DO不变；

3)当生物膜区出水TN>8mg/L时，降低生物膜区DO10-20％，直至生物膜区出水TN≤8mg/L，保持此时DO不变；

4)重复步骤2)和步骤3)，保证生物膜区出水氨氮≤2mg/L，生物膜区出水TN≤8mg/L。

经本实用新型工艺处理后，从出水口排出的水指标为：出水TP≤0.2mg/L或TP去除率≥90％，出水TN≤8mg/L，出水SS≤6mg/L，系统TN去除负荷≥0.1kgN/m³/d。

下面结合具体实施例做详细说明。

实施例1：

以某城市污水处理厂初沉池出水作为系统进水，水量8.3m³/h，pH均值6.90，进水COD浓度120～300mg/L，BOD浓度60～125mg/L，TN浓度32～45mg/L，氨氮浓度25～40mg/L，TP浓度2～6mg/L，SS浓度120～200mg/L。高效污水处理工艺厌氧区停留时间1.5h；缺氧一区1.5h；缺氧二区1.5h；沉淀区表面负荷8m³/m²/h；生物膜区停留时间2.5h，所用悬浮载体比表面积800m²/m³，填充率45％；出水区采用浸入式超滤膜组件，负压抽吸式过滤。

运行时，生物膜区至缺氧一区硝化液回流比240％，缺氧二区至厌氧区回流比160％，沉淀区至缺氧一区污泥回流比80％。厌氧区污泥浓度4000mg/L，缺氧一区、二区污泥浓度保持7000mg/L,生物膜区内污泥浓度约400mg/L。在絮凝区投加絮凝剂，辅助污泥沉降和除磷。

控制生物膜区气水比7.5:1，DO在3.5～4.5mg/L。出水区膜通量为18-20L/m²/h，膜组件曝气密度约12L/min/m²。

经过处理，总出水的COD浓度≤30mg/L，TN浓度≤7mg/L，氨氮浓度≤1.5mg/L，TP浓度≤0.15mg/L，SS浓度≤5mg/L。

实施例2：

以某乡镇污水处理站调节池出水作为系统进水，水量4.2m³/h，pH均值6.90，进水COD浓度100～400mg/L，BOD浓度50～225mg/L，TN浓度25～45mg/L，氨氮浓度20～40mg/L，TP浓度3～8mg/L，SS浓度150～250mg/L。厌氧区停留时间1.5h；缺氧一区1.0h；缺氧二区1.5h；沉淀区表面负荷8m³/m²/h；生物膜区停留时间3h，所用悬浮载体比表面积800m²/m³，填充率50％；出水区内设置浸入式膜组件，负压抽吸式过滤。

运行时，生物膜区至缺氧一区硝化液回流比200％，缺氧二区至厌氧区回流比150％，沉淀区至缺氧一区污泥回流比100％。厌氧区污泥浓度4500mg/L，缺氧一区、二区污泥浓度保持7500mg/L,生物膜区内污泥浓度约300mg/L。在絮凝区投加絮凝剂，辅助污泥沉降和除磷。

控制生物膜区气水比7:1，DO在4～4.5mg/L。出水区膜通量为20-22L/m²/h，膜组件曝气密度约10L/min/m²。

经过处理，工艺系统总出水的COD浓度≤25mg/L，TN浓度≤6mg/L，氨氮浓度≤1.0mg/L，TP浓度≤0.15mg/L，SS浓度≤5mg/L。

上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。

需要说明的是，在本说明书的教导下本领域技术人员所做出的任何等同方式，或明显变型方式均应在本实用新型的保护范围内。