一种基于MBBR工艺的稀土尾水反硝化脱氮的装置及方法与流程

一种基于mbbr工艺的稀土尾水反硝化脱氮的装置及方法
技术领域
1.本发明涉及污水处理领域，具体为一种基于mbbr工艺的稀土尾水反硝化脱氮的装置及方法，主要运用于高稀土尾水脱氮处理领域。


背景技术：

2.流域稀土尾水是采用原地浸矿工艺开采稀土后遗留在矿山内部的母液(硫酸铵)随地表、地下水缓慢进入自然水体而形成的一种氨氮、硝氮含量高的废水，是造成矿区地表水系长期氨氮、总氮超标的最重要的源头。目前针对流域性稀土尾水中氨氮的处理方式主要有高负荷地下渗滤技术、膜法、传统生物脱氮法以及同步硝化反硝化等工艺，但对于总氮的处理目前依然困难重重，主要原因是由于稀土尾水中有机物浓度低、可生化性差、盐分高等特点决定的。目前实际稀土尾水反硝化运行中均因cod投加成本较大、工艺控制难等因素造成系统出水的不稳定；cn 106673205 a公开了一种一体式自养脱氮系统的快速启动方法，该方法中采用序批式sbr反应器，按质量比为1:3～1:1接种短程硝化污泥和厌氧氨氧化污泥，采用间歇曝气的运行方式，在第一步接种时反应器总氮去除负荷为0.3kgn/(m3
·
d)的情况下，30天内反应器总氮去除负荷可达0.63kgn/(m3
·
d)；但该方法接种比例大，达到50％-75％，且采用间歇式运行，工程应用中体量较大，不具有大规模启动意义。


技术实现要素：

3.针对背景技术中存在的技术问题，(moving bed biofilm reactor process)即载体流动床移动床生物膜反应器；本发明提供了一种基于mbbr工艺的稀土尾水反硝化脱氮处理装置及方法，为了解决上述流域性稀土尾水总氮处理难等问题。
4.为了实现上述目的，本发明主要采用如下技术方案：
5.一种基于mbbr工艺的稀土尾水反硝化脱氮处理的装置，包括进水箱体、进水提升泵、进水流量计、搅拌器、格栅网、出水堰槽、污泥沉淀及回流系统、mbbr布水管网、mbbr反应箱体、转动筛条、mbbr填料、多孔性缓释碳源等组成。
6.进一步地，所述一种基于mbbr工艺的稀土尾水反硝化脱氮处理的装置，所述进水箱体、mbbr反应箱体与污泥沉淀回流系统是单独的箱体或组合式箱体。
7.进一步地，所述装置通过进水提升泵将经过硝化反应的稀土尾水送入mbbr反应箱体内，并通过位于底部的布水管网，均匀的布入反应箱体内，并利用水泵给予水体的动能对mbbr反应箱体内的填料与活性污泥进行搅拌混合，防止mbbr填料在反应箱体底部堆积。
8.进一步地，所述装置中mbbr反应箱体上部安装由格栅网条，利用格栅空隙小于mbbr填料直径的原理，将悬浮着的填料截留在反应箱内部，防止系统内填料的流失。
9.进一步地，所述装置中mbbr反应箱体中框式搅拌器的桨叶中安装有数量不等的转动筛条，随着搅拌器电机的转动，进一步的对mbbr反应箱体内污泥、填料混合液进行切割搅拌，强化搅拌器搅拌效果。
10.本发明还提供一种基于mbbr工艺的稀土尾水反硝化脱氮的运行控制方法，所述方
法包括将稀土尾水引入装有mbbr填料、多孔性缓释碳源以及活性污泥的反应池中，通过安装于反应器底部的配水管网，促使稀土尾水向反应器上部流动，并与反应器内mbbr填料中微生物膜以及悬浮的活性污泥混合，通过搅拌器及搅拌器上安装的转动筛条等设施强化搅拌，促使反应器内的mbbr填料和活性污泥始终处于悬浮混合状态，通过投加的缓释碳源，缓慢的将碳源释放至反应器中，供反硝化脱氮使用，不足的碳源随进水进行一定的补充。在反应器上部，通过安装的格栅网将mbbr填料及多孔性缓释碳源牢牢的隔绝阻拦在反应器内，防止填料流失。在污泥沉淀及回流系统中，由于水中还存在一定未消耗完的有机物(cod)以及剩余污泥，在沉淀系统中进一步的进行反硝化作用，强化处理脱氮效果；同时，利用污泥回流设施，按照大比例回流的方式(回流量与进水量的比例在5:1～10:1之间)，将一部分沉淀池中的泥水混合物回流至反应器内，进一步防止反硝化细菌的流失，从而达到快速经济的反硝化脱氮作用。
11.进一步地，控制mbbr反应器内溶解氧浓度为0.3～0.8mg/l。如溶解氧高于0.8mg/l，需降低反应器搅拌转速，同时可在反应器上部安装密封罩，防止空气中氧气进入。
12.进一步地，控制反应区内污泥浓度(mlss)为5000mg/l～8000mg/l，污泥泥龄(srt)为30-35d。
13.若混合反应区内污泥浓度低于5000mg/l，应采取以下方式的一种或多种方式组合进行调试：
①
人工投加适量经反硝化驯化后的活性污泥；
②
适量加大污泥回流比例；
③
适当加大进水有机物浓度。若混合反应区污泥高于8000mg/l，应采取人工排泥的方式，适当排泥。
14.进一步地，为避免进水对系统稳定性的冲击，优选地，控制进水ph值为7.5～8.0，进水碳氮比(c/n)控制为2.5:1～5:1。
15.优选地，反应器内mbbr填料投加的体积与反应器容积的比例控制为0.5～0.8，mbbr填料优先选择使用聚氨酯海绵生物填料和多孔旋转球形悬浮填料，两种填料可混合使用。
16.本发明有以下效益：
17.1)本技术采用一种基于mbbr工艺的稀土尾水反硝化脱氮处理的装置，通过投加的多孔性、比表面积大的悬浮状的mbbr填料为微生物提供着床的载体，从而提高系统内微生物量及丰富生物种类。
18.2)在基于mbbr工艺的稀土尾水反硝化脱氮处理的装置中，悬浮状的mbbr填料吸附并附着大量的微生物形成生物膜，由于生物膜厚度不断增加，氧气不能透入的内部深处将转变为厌氧状态，从而达到每一个填料中均同时含有不同的生物种类，填料最内部为厌氧菌，依次往外分别为兼氧菌和好氧菌，这样每个填料单元均可成为一个小型的具备硝化、反硝化于一体的反应器，从而提高了处理效果。
19.3)本发明所采用的mbbr工艺的稀土尾水反硝化脱氮处理的装置中，通过在mbbr投加悬浮状的mbbr填料，悬浮状的mbbr填料表面生物膜在好氧条件下可生长大量各类微生物，而且悬浮状的mbbr填料生物膜生物量与池内活性污泥生物量共同在一个池内生长，显著提高单位容积内的生物量，硝化负荷得到显著提高，出水氨氮的浓度可降到很低水平。
20.4)本发明通过一个沿mbbr反应箱体边的整个进水横截面宽度上设置出水堰槽，可大大降低mbbr反应箱体截面混合液流速，使得mbbr反应箱体内悬浮载体分布均匀，防止悬
浮载体因混合液流速过大而拥堵mbbr拦截格栅网上。
21.5)mbbr内污泥回流泵设置在mbbr反应箱体底部，有效防止了多孔性缓释碳源以及mbbr填料进入内回流泵区内；通过转动筛条旋转，将多孔性缓释碳源以及mbbr填料均匀设置在mbbr反应箱体内，从而可有效防止悬浮载体拥堵在出水筛网上。
22.6)对需要升级改造污水处理生化池，无需新增建设用地；对于新建工程，采用本发明，可极大节省生物池占地面积；本发明适用于各种规模污水处理设施新建或升级改造，也可应用于占地省的一体化污水装置。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将所述装置的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。
24.图1为本发明结构示意图。
25.在图中：1-进水箱体；2-进水提升泵；3-进水流量计；4-搅拌器；5-格栅网；6-出水堰槽；7-污泥沉淀池；8-污泥回流泵；9-mbbr布水管网；10-多孔性缓释碳源；11-mbbr反应箱体；12-转动筛条；13-mbbr填料。
具体实施方式
26.现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
27.本发明优选提供一种如附图所示的一套基于mbbr工艺的稀土尾水反硝化脱氮装置，其主要包括进水系统、mbbr反应系统、污泥沉淀回流系统及其附属构筑物组成；其中进水系统包括进水箱1、进水泵2、流量计3、布水管网9等；mbbr反应系统包括反应箱体11、mbbr填料13、多孔性缓释碳源10、搅拌器4、格栅网5、辅助搅拌用转动筛12等。
28.在上述装置中，进水系统、mbbr反应系统与污泥沉淀回流系统优先的选用一体式组合箱体结构，可合理利用空间以便节约用地面积。mbbr反应系统中的出水堰槽6与格栅网5通过铰链或插销的方式连接在一起，格栅网可自由的安装与拆除，出水堰槽6出水口通过管道或者过水孔的方式与沉淀池7连接，如采用竖流式沉淀池，则需保障其中心导流筒中流速不大于0.3m/s。搅拌器4通过槽钢焊接的方式固定与反应器顶部，辅助搅拌用转动筛12通过卡扣或者点焊的方式固定在搅拌器桨叶上，安装间隙在5～10cm之间。沉淀池7底部通过预留回流管道与污泥回流泵8连接，将沉淀池7中部分污泥回流至mbbr反应箱11中。
29.在实际运用过程中，进水箱中的稀土尾水通过提升泵将含氮废水送入mbbr反应系统中，并由流量计调控进水水量。当废水进入mbbr反应器后，通过布设于反应器底部的丰字型管网，均匀的与反应器内悬浮的mbbr填料、悬浮游离的活性污泥以及多孔性缓释碳源相接触，废水中的含氮污染物以及有机物，在于mbbr填料接触的过程中，被附着在其表面的微生物膜吸附，并向微生物膜内部转移，在转移的过程中，小部分有机物及含氮污染物用来维持微生物的正常新陈代谢，大部分被反硝化细菌还原成氮气，排入大气中。
30.为保障系统快速启动：
31.优选地，优先接种经过反硝化驯化的活性污泥，如没有，可就近选择城市污水处理
厂的二沉池剩余污泥作为接种污泥来源。
32.优选地，控制mbbr填充的悬浮填料体积与反应器容积的比例为0.5～0.8；
33.优选地多孔性缓释碳源填充体积与反应器容积的比例为0.3～0.5；
34.优选地保障池内污泥浓度不小于4000mg/l，系统所有的设备均应保持24小时连续运行，搅拌器4转速应严格控制在10转/分钟以内，污泥回流泵8回流的体量至少应在进水水量的5～10倍；
35.同时，应采用阶段提升进水污染浓度的方式逐步提高进水总氮的数值，并每天至少取2次出水进行水质分析，直至系统稳定运行。
36.下面结合具体实施例对本发明做详细说明。
37.实施例1：
38.龙南某稀土流域中稀土尾水处理中试项目，日处理水量为7.2m3/d，进水硝态氮浓度为80～150mg/l，进水总氮浓度为90～170mg/l，进水cod浓度为0～40mg/l，总磷0.1～0.5mg/l。采用所述一种基于mbbr工艺的稀土尾水反硝化脱氮装置进行试验。试验采用人工投加碳源的方式进行反硝化碳源的补充，碳源分别采用乙酸钠、丙三醇/丙二醇/乙酸钠混合碳源以及葡萄糖，采用全天候进水模式，mbbr悬浮填料填充体积与反应器容积的比例为0.6，反应器内悬浮污泥浓度为5500mg/l，回流比控制在5：1～10:1之间。试验结果如下表。
[0039][0040]
由表1结果可以看出，本发明采用一种基于mbbr工艺的稀土尾水反消化脱氮处理的效果能够达到国家《稀土工业污染物排放标准》中相应的排放要求，同时，对比试验进水
cod浓度与进水总氮浓度的比值发现，平均值在3.11，最小值为1.35，传统反硝化脱氮工艺的进水cod浓度与进水总氮浓度之比大于5，由此可见，本系统在碳源的节约方面同传统反硝化脱氮工艺相比，具备较大的优势。
[0041]
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。