一种基于MBBR工艺的填料减量优化方法与流程

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种基于mbbr工艺的填料减量优化方法。

背景技术：

目前生物池采用的mbbr工艺其填充料为43％，但在实际运行过程中，此填充料条件下，需要大量的曝气来对填料进行流化，而过量的曝气会使得活性污泥变得蓬松甚至解体，影响活性污泥的沉降性能，对后续二沉池的运行，以及污泥的处理都带来了不小的困难。

鉴于上述原因，有必要提出一种基于mbbr工艺的填料减量优化方法。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种基于mbbr工艺的填料减量优化方法，旨在通过降低mbbr池填充率，并进行曝气调整，以在相对较小的曝气量的条件下，保证填料流化，提高活性污泥的沉降性能，降低能耗。

为实现上述目的，本发明提供的一种基于mbbr工艺的填料减量优化方法，所述方法包括如下步骤：

步骤10，实验探究ifas系统填料填充率对硝化效果的影响；

步骤20，根据步骤10的实验探究结果选择硝化效果满足预设要求的结果对应的填料填充率；

步骤30，根据所选择的填料填充率对mbbr二期生物池进行填料打捞，降低二期生物池填料填充率。

优选地，所述步骤10包括：

在填料填充率分别为20％、30％、40％、50％的条件下，控制溶解氧并保证填料流化，观测其氨氮浓度变化，分析比较硝化速率。

优选地，所述步骤20为：

根据步骤10探究ifas系统填料填充率对硝化效果的影响选择将mbbr工艺的填料减少至填料为30％。

优选地，所述方法还包括：

对生物池的生物填料的破损率进行研究，研究生物填料的破损率随时间的变化情况，用于根据生物填料的破损率选择最优填料填充率。

优选地，根据生物池中不同点位的微孔曝气的氧转化效率，对不同点位的曝气进行差异化调整。

优选地，对不同点位的曝气进行差异化调整的方式为：

在mbbr区整体曝气从出水端向进水端依次减弱的方式进行调整。

优选地，对不同点位的曝气进行差异化调整的方式为：

在mbbr前部的曝气以微孔曝气管道为主，穿孔曝气管道辅助或者不打开穿孔；

在mbbr中部的曝气以微孔曝气管道和穿孔曝气管道并用；

在mbbr后部的曝气大于mbbr中部的曝气，采用以微孔曝气管道和穿孔曝气管道并用并结合反冲洗曝气的方式进行。

本发明基于mbbr工艺的填料减量优化方法，所述方法包括如下步骤：

步骤10，实验探究ifas系统填料填充率对硝化效果的影响；

步骤20，根据步骤10的实验探究结果选择硝化效果满足预设要的结果对应的填料填充率；

步骤30，根据所选择的填料填充率对mbbr生物池进行填料减量操作，降低生物池填料填充率。

本发明的方法中通过降低mbbr池填充率，并进行曝气调整，能过在相对较小的曝气量的条件下，保证填料流化，提高活性污泥的沉降性能，降低能耗。

附图说明

附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1为本发明实施例中氨氮浓度随时间变化趋势图；

图2为本发明实施例中每30min硝化反应速率变化；

图3为本发明实施例中前0.5h与后2.5h硝化反应速率；

图4为本发明实施例中2h氨氮去除率；

图5为本发明实施例中3h氨氮去除率；

图6为本发明实施例进行的溶解氧传递效率实验的现场效果图；

图7为本发明实施例流体力学图；

图8为本发明实施例调整曝气前后单位mlss、单位(万吨)水去除单位氨氮消耗的风量对比图；

图9为本发明实施例不同情况下一、二期风机电单耗图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明实施例解决的技术问题、所采用的技术方案以及实现的技术效果进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，并不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下，所获得的所有其它等同或明显变型的实施例均落在本发明的保护范围内。本发明实施例可以按照权利要求中限定和涵盖的多种不同方式来具体化。

需要说明的是，在下面的描述中，为了方便理解，给出了许多具体细节。但是很明显，本发明的实现可以没有这些具体细节。

需要说明的是，在没有明确限定或不冲突的情况下，本发明中的各个实施例及其中的技术特征可以相互组合而形成技术方案。

本发明的主要目的在于提供一种基于mbbr工艺的填料减量优化方法，旨在通过降低mbbr池填充率，并进行曝气调整，以在相对较小的曝气量的条件下，保证填料流化，提高活性污泥的沉降性能，降低能耗。

本发明实施例中，参照图1至图9，所述的基于mbbr工艺的填料减量优化方法包括如下步骤：

步骤10，实验探究ifas系统填料填充率对硝化效果的影响；

步骤20，根据步骤10的实验探究结果选择硝化效果满足预设要的结果对应的填料填充率；

步骤30，根据所选择的填料填充率对mbbr生物池进行填料减量操作，降低生物池填料填充率。

具体地，步骤10中的探究ifas系统填料填充率对硝化效果的影响的具体方法如下：

为了探究系统在不同填料填充率条件下，氨氮的去除效率，于不同时期(3月、5月、7月、9月、12月)采用静态动力学研究活性污泥、生物膜及复合系统在不同温度、填充率条件下对氨氮去除率的影响。在保障填料流化(溶解氧现场测试)前提下，填充率分别取20％、30％、40％、50％。

1.实验器材：有机玻璃反应器、微孔曝气头、气泵、气体流量计、温度计。

2.实验材料：活性污泥及生物膜均取自李村河一期曝气池末端，清水取自李村河二期二沉池出水。

3.实验装置：

实验设计如下表所示，反应器有效容积为10l，实验持续3h，每半小时取一次样，样品进行现场过滤制样，对样品的氨氮含量和硝氮进行检测

实验分析

实验结果如下图表所示。

表1.氨氮浓度变化(mg/l)

从图1中可以看出在，前30分钟，所有实验组的氨氮浓度下降均较快，其中，填料填充率为30％实验组前30分钟时间内氨氮浓度降低最多，达到11.57mg/l。30分钟之后，速率逐渐下降，速率下降的原因可能是：一方面是前30分钟反应速率较快，硝化过程产生了较多的h+离子，导致系统的ph变化，而硝化菌对ph变化较敏感，从而导致后续硝化速率下降。另一方面，随着反应进行，系统所剩下的氨氮基数也在减小。

表2.每30min硝化速率(mg/l·h)

表2与图2、3为每隔30min的硝化速率。前30分钟所有实验组的硝化速率均较大，其中填料填充率为30％实验组消化速率最大，为23.14mg/l·h，分别比20％、40％、50％填充率实验组大了76.37％、19.90％、38.90％。

图4、图5分别为各实验组2h和3h的氨氮去除率，20％和30％填充率实验组2h氨氮去除率较高，40％和50％填料填充率3h氨氮去除率较高。

综合考虑各种填料填充率下的硝化性能，填料填充率为30％时，其硝化速率和2h氨氮去除率较其他填充率优。

故在上述的探究实验下，将mbbr工艺中的生物池中的填充料减量，减少为30％或者接近30％。

此外，本发明的基于mbbr工艺的填料减量优化方法中，除了根据探究ifas系统填料填充率对硝化效果的影响来选择对应的填料填充率之外，还进一步研究生物池中填料破损率。具体的研究数据如下：

在生产过程中发现二期生物池中，出现变形破损的生物填料。6月中旬对二期生物填料进行破损率实验。发现填料中有15％左右已经产生不同程度的变形，其中旧填料的变形率更高在20左右。填料变形会减少其比表面积，硝化效率减弱。

根据填料填充率实验以及填料破损率实验结果，对二期生物池填料进行减量化。打捞二期生物池填料，降低二期生物池填料填充率，减缓填料堆积，提高生产效率。通过15天的打捞，将二期mbbr前后区分别从43％、40％降低至33％、30％。

此外，进一步地，本次的对mbbr工艺的填料减量优化探索实验中还进一步研究了mbbr好氧段的曝气方式。根据生物池中不同点位的微孔曝气的氧转化效率，对不同点位的曝气进行差异化调整。

在一般的mbbr区可以分为三个部分：前部、中部、后部，其中前部和中部均布有微孔曝气管道和穿孔曝气管道，后部除了微孔和穿孔管道外还会布置反冲洗曝气管道用于冲刷过水格网。

对于此三部分的曝气需要根据水量、水流方向、污水浓度、溶解氧、填料流化情况调节微孔、穿孔、反冲洗管道气量，保证合理的溶解氧并使填料的流化情况符合实际的工艺运行需要，防止填料在某处发生堆积和沉降现象。

针对不同的三个区域曝气的分析：

前部：此部分因为进水会将填料推至中部区域，而且进水污染物负荷大溶解氧消耗大，所以此处曝气以微孔为主穿孔辅助或不开。因为池底填料会被水退到中段，中部表面的填料会被中部曝气推到前部，所以此处曝气主要保证填料能原地流化不沉降堆积就行，太大的曝气会阻挡中部表面的填料进入前部，使前部填料变的稀少，无法处理足够的氨氮从而浪费池容。同时通过曝气保证较高的溶解氧使此处的硝化反映能正常进行。

中部：因为此部分会受到前部、后部的曝气影响使填料集中在此，污染物负荷仍较高，所以此部分曝气可穿孔、微孔并用。此处曝气应小于后部曝气防止挡住后部填料进入中部，曝气的主要目是借助后部曝气的余力克服水流力量将表面的填料推至前部，让进水从底部流到后部。维持一定的溶解氧适当的去除氨氮。

后部：因为此处受到水流的冲击大部分的填料会堆积到此处，因此后部曝气应该大于中段曝气。反冲洗曝气保证填料的流化不堵塞格网，通过穿孔、微孔曝气在水面形成填料明显的回流向中段的现象，保证高的溶解氧去除前中部未处理完成的氨氮。虽然此处填料密度高但是后部区域有限，不能全部依靠此处处理全部的氨氮，所以必须保证好前中部的溶解氧不能过低。

综上所述：mbbr区整体曝气从出水端向进水端依次减弱，反冲洗曝气就保证填料不在格网处堆积堵塞格网，穿孔曝气为主配合微孔曝气保证填料流化，并在水面形成明显填料回流向进水口的现象，当溶解氧不足时开大微孔补足溶解氧保证氨氮去除。

具体地，进行了溶解氧转移效率实验，如下：

为了确定各部分微孔曝气的氧转移效率，在二期生物池2-1-1进行ote(溶解氧传递效率实验)，

如图6所示，发现1、2号的微孔曝气溶解氧传递效率低于3号溶解氧(溶解氧点位如下图)，但考虑到整个mbbr硝化利用率，关闭2号微孔曝气，进行现场实验以及模拟如下表。

进行cfd计算流体力学模拟，参照图7，发现在关闭2号微孔曝气时，2号微孔曝气上方仍然有从1、3号流动来的气泡存在。

二期mbbr区差异化曝气方式调整。根据以上实验结果，结合实际运行经验对二期曝气进行差异化调整。调整后，填料堆积堵塞现象明显介绍，二期生物池6个mbbr廊道出水水质正常，无偏流现象。

随机抽取打捞填料前，打捞填料后调整曝气前，调整曝气后的3个时间段进行一二期风机电单耗分析，结果如图8和图9所示。

调整曝气后，单位mlss、单位(万吨)水去除单位氨氮消耗的风量明显减少。单位风机电单耗比打捞前明显减小；高于打捞填料前，这是因为打捞填料前正值夏季进水高峰期，进水量较大。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。