一种半固定式移动床生物膜反应器的制作方法

本实用新型属于污水处理技术领域，更具体地，涉及一种半固定式移动床生物膜反应器。

背景技术：

目前，随着社会的发展及人们生活水平的提高，城市生活污水的排放量日益增大，造成的环境污染越来越严重。城市生活污水与工业废水不同，包括各种洗涤用水、厨房用水及卫生间用水产生的排放水。其中含有大量的有机物和氮磷，包括糖类、纤维素、脂类和蛋白质等。如果处理不当直接排入水体，会造成严重的水体富营养化，使水体发黑发臭。针对于此，国家有关部门不断出台新的排放标准对污水中的氮磷等指标进行严格控制，导致目前许多污水处理厂的总氮、总磷无法达到排放标准。因此，如何使污水中的氮磷得到有效去除，对现有城市污水处理厂的运行和发展具有重要意义。

移动床生物膜反应器（MBBR）作为一种高效处理方式，可替代传统活性污泥法用于城市污水及工业废水处理。在MBBR系统中，采用具有较大比表面积的填料载体。微生物以生物膜的形式附着在填料载体表面，显著增加了反应池中的生物量及生物种类，与此同时，填料的机械搅动使污泥粒径变小，曝气作用产生的大量气泡，经填料切割成微小气泡。增加了微生物之间的传质作用，起到强化脱氮除磷的作用。但是在实际操作过程中，由于进气不均匀，导致填料出现局部堆积的现象，填料不加控制的进行无规则机械搅动，很容易造成填料随处理水流出系统外。由此，针对传统MBBR进行工艺改进并将其推广到实际工程应用中，对降低水体中的污染物含量及改善我国水污染现状具有重要的现实意义。

专利“一种基于MBBR工艺的脱氮除磷方法（专利号：201810201416.8）存在工艺复杂，缺氧区较多，较难控制每个缺氧区的溶解氧等问题。

专利“一种城市生活污水MBBR+MBR生物脱氮除磷装置及脱氮除磷方法（专利号：201810014451.9）”也采用了多个缺氧池与厌氧好氧串联耦合的原理，管路繁多，工艺较为复杂，溶解氧难以控制，膜池的加入显著增加了运行成本。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种用于城市污水处理的半固定式移动床生物膜反应器，所述半固定式移动床生物膜反应器具有微生物种类丰富，传质效率高，脱氮除磷效果好，填料搅拌均匀以及不会随处理水流出系统外等优点。

本实用新型的上述目的是通过以下技术方案给予实现的：

一种半固定式移动床生物膜反应器，包括依次连接的进水池1、厌氧池2、缺氧池3、好氧池4和二沉池5；所述厌氧池2、缺氧池3和二沉池4内设有搅拌装置；所述好氧池4内设有曝气装置11和填料聚集器12，所述填料聚集器为相对密封的腔体，其表面均匀设有孔径小于填料的孔洞，内部装载有填料13；所述好氧池4设有连接缺氧池3的内回流管，二沉池5设有连接厌氧池2的外回流管。

本实用新型在好氧池内设置用于转载填料的填料聚集器，由于填料聚集器的表面均匀分布孔径小于填料的孔洞，因此当进行污水处理时，污水可以顺利进入到填料聚集器的内部，通过曝气装置产生的气流限制填料颗粒在填料聚集器内做无规则机械运动，从而减小污泥粒径，强化传质作用，有效防止了填料随处理水流出而导致填料损失。

优选地，所述填料聚集器12不与好氧池4底部接触，曝气装置11设在填料聚集器12的正下方，从而曝气均匀，使得填料搅拌均匀。

优选地，所述填料聚集器12为圆柱形腔体。

优选地，所述填料聚集器12的体积为好氧池4的30%。

优选地，所述填料13为K3共聚填料，其体积约占填料聚集器13的30%。

优选地，所述进水池1与厌氧池2连接的管道上设置有进水泵6及流量计。

优选地，所述内回流管上设有内回流泵7和回流阀，外回流管上设有外回流泵8和回流阀；回流阀可以控制回流量。

优选地，所述二沉池5中设有刮泥机15，使污泥流入污泥斗中。

优选地，所述二沉池5连接有排泥泵16。

优选地，所述填料聚集器12悬浮设置在好氧池4内。

优选地，所述填料聚集器12通过挂线或挂绳悬浮设置在好氧池4内。

优选地，所述填料聚集器12由铁制成。

本实用新型半固定式移动床生物膜反应器工作原理为污水通过进水泵进入厌氧池，释磷菌进行释磷，污水中的有机物得到分解。污水通过溢流进入缺氧池，反硝化细菌利用污水中的有机物进行反硝化脱氮，硝酸盐发生反硝化过程，污水通过溢流进入好氧池。好氧池中，K3共聚填料形成一层生物膜，生物膜内部为厌氧环境，外部为好氧环境，厌氧区中，在反硝化细菌作用下，有机物进一步被利用，完成反硝化过程；好氧区中，在硝化细菌作用下，有机物得到进一步分解，氨氮完成硝化过程。与此同时，好氧池中的悬浮微生物发生硝化作用，进行硝化过程。然后通过溢流进入二沉池，沉淀后上清液溢流出系统，完成处理。

应用本实用新型的半固定式移动床生物膜反应进行脱氮除磷的方法如下所示：

S1.污水通过先进入厌氧池2，进行释磷反应，分解污水中的有机物；

S2.步骤S1处理后的污水通过溢流进入缺氧池3，进行厌氧反硝化；

S3.步骤S2处理后的污水通过溢流进入好氧池4，进行好氧硝化、异氧反硝化，同时内回流泵往缺氧池3运输混合液；

S4.步骤S3处理后的污水通过溢流进入二沉池5，沉淀后上清液溢流出系统外，同时外回流泵往厌氧池运输污泥。

优选地，所述内回流泵往缺氧池运输混合液回流比为200%，外回流泵往厌氧池运输污泥回流比为80%。

优选地，水力停留时间为厌氧池1h，缺氧池2.3h，好氧池8h，二沉池3h，出水经二沉池溢流排出。

优选地，所述K3共聚填料上附着微生物污泥浓度达到4000mg/L。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

（1）本实用新型的反应器在传统A2/O基础上在好氧池加入一个填料聚集器，填料聚集器内投加K3共聚填料，显著增加反应器内微生物数量和种类。

（2）通过K3共聚填料的机械搅拌作用，污泥粒径减小，曝气气泡被分割为微小气泡，增加了微生物与氧的接触，强化传质作用，脱氮除磷效率得到提高。

（3）填料聚集器的加入有效改善了由于进气不均匀导致的填料局部堆积现象，防止填料由于无规则运动随处理水流出的问题。

附图说明

图1为实用新型所述的半固定式移动床生物膜反应器侧面示意图。

图注：1-进水桶；2-厌氧池；3-缺氧池；4-好氧池；5-二沉池；6-进水泵；7-内回流泵；8-外回流泵；9-厌氧搅拌器；10-缺氧搅拌器；11-曝气盘；12-填料聚集器；13-K3共聚填料；14-二沉池搅拌器；15-刮泥机；16-排泥泵；17气泵。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本实用新型，但实施例并不对本实用新型做任何形式的限定。

实施例1

一种半固定式移动床生物膜反应器，如图1所示：包括依次连接的进水桶1、厌氧池2、缺氧池3、好氧池4和二沉池5；所述进水桶1与厌氧池2连接的管道上设置有进水泵6及流量计；所述厌氧池2内设有厌氧搅拌器9、缺氧池3内设有缺氧搅拌器10、二沉池4内设有二沉池搅拌器14；所述好氧池4底部设有曝气盘11和填料聚集器12，所述曝气盘11连接有气泵17，气水比为4：1，所述填料聚集器为相对密封的圆柱形腔体，其表面均匀设有孔径小于K3共聚填料的孔洞，内部装载有K3共聚填料13，填料聚集器12体积约为好氧池4的30%，填料聚集器12内的K3共聚填料13的体积约占填料聚集器12的30%；同时，所述好氧池4设有连接缺氧池3的内回流管，二沉池5设有连接厌氧池2的外回流管，所述内回流管上设有内回流泵7和回流阀，外回流管上设有外回流泵8和回流阀；二沉池5中设有刮泥机15，同时二沉池5还连接有排泥泵16。

所述进水桶为一个体积约100L的塑料桶，用于临时储存生活污水。厌氧池体积为21L，缺氧池体积为49L，好氧池体积为160L。二沉池有效容积为63L，进水流量为500L/d。

在进行污水处理时，污水通过进水泵6进入厌氧池2，释磷菌进行释磷，污水中的部分有机物发生氨化作用。处理后的污水通过溢流进入缺氧池3，反硝化细菌利用污水中的有机物进行反硝化脱氮，硝酸盐和亚硝酸盐发生反硝化脱氮过程；处理后的污水通过溢流进入好氧池4，好氧池4中的K3共聚填料形成一层生物膜，生物膜内部为厌氧环境，外部为好氧环境，厌氧区中，在反硝化细菌作用下，有机物进一步被利用，完成反硝化过程；好氧区中，在硝化细菌作用下，有机物得到进一步分解，氨氮完成硝化过程。与此同时，好氧池4中的悬浮微生物发生硝化作用，进行硝化过程。然后通过溢流进入二沉池5，沉淀后上清液最终溢流出系统。

实施例2

污水的脱氮除磷处理：

利用实施例1中所构建的装置在实验室进行小试，进水量为500L/d，污水通过进水口进入各级反应器，水力停留时间为11h，污泥停留时间为14d，气水比为5：1，内回流比为200%，外回流比为80%，反应器悬浮污泥浓度在3000～3500mg/L，附着污泥浓度在2500～3000mg/L，温度在24℃左右，好氧池4浓度在3.2mg/L左右，缺氧池3溶解氧浓度在0.2mg/L左右，厌氧池1浓度低于0.1mg/L左右，反应池pH在7～8。

进水为实验室模拟废水，COD含量200～400mg/L，NH4-N含量20～45mg/L，TN含量30～60mg/L，TP含量4～9mg/L。

处理结果如表1和表2所示，

表1 反应器稳定运行30d脱氮除磷情况

表2 附着污泥浓度与悬浮污泥浓度变化情况

实施例3

污水的脱氮除磷处理：

利用实施例1中所构建的装置在广州某城市污水处理厂进行污水处理中试，进水流量为500L/d，污水通过进水口进入各级反应器，水力停留时间为11.3h，污泥停留时间为13.2d，气水比为4：1，内回流比为200%，外回流比为80%。反应器悬浮污泥浓度在2500～3000mg/L，附着污泥浓度在2500～3500mg/L，温度在25℃左右，好氧池4溶解氧浓度在3.5mg/L左右，缺氧池3溶解氧浓度在0.4mg/L左右，厌氧池1溶解氧浓度在低于0.1mg/L。反应池pH在7～8。

进水为实际生活污水，COD含量150～280mg/L，NH4-N含量15～25mg/L，TN含量20～30mg/L，TP含量1.5～3.5mg/L。

水处理结果如表3所示：

表3 反应器稳定运行30d脱氮除磷情况

对比例1

本实施例与实施例2的结构方法基本相同，不同之处在于好氧池不加入填料聚集器以及K3共聚填料，处理结果如表4所示：

表4 反应器稳定运行30d脱氮除磷情况

在实际中试过程中，经过对比可以发现，在好氧池中加入填料聚集器，并向其中加入K3共聚填料，可显著增强总磷及氨氮的去除效率，其中总磷去除率提高59%，氨氮去除率提高50%。与此同时，污水中的总氮与COD浓度经半固定式移动床生物膜反应器处理后也比传统A²/O有所降低。处理后的出水基本达到排放标准，与现有工艺生物处理后投加化学药剂除磷相比，极大的节省了成本。

需要说明的是，本实用新型所描述的具体实施例为较佳实施例，并不限制本实用新型，凡是在本实用新型说明书指导下的技术人员可以对具体实施例做出任何修改、补充、等同替换，均在本实用新型保护范围之内。