一种基于MBBR的后置反硝化运行方法

摘要

本发明公开了一种基于MBBR的后置反硝化装置及运行方法，解决现有MBBR反硝化工艺中，填料易钙化沉淀、后段基质浓度低限制微生物生长、有毒有害物质积累等问题。该装置是由2-4个MBBR反应器R1、R2、R3、R4串联而成，缺氧反硝化处理二级反应器出水，根据单位反应器容积降解硝酸盐氮量来决定调整进水在反应器中流经顺序的阶段时间，在污水中硬度为120-300mgCaCO3/L时，每降解1.0-3.0kgN/m3，调整一次运行顺序；在污水中硬度为300-480mg CaCO3/L时，每降解0.8-1.5kgN/m3，调整一次运行顺序；在污水中硬度≥480mg CaCO3/L时，每降解0.5-1.0kgN/m3，调整一次运行顺序。本发明在高容积负荷前提下，仍可以保持出水TN≤10mg/L，且持续性强，稳定性好。

权利要求

1.一种基于MBBR的后置反硝化运行方法，其特征在于：其所采用的装置是由2-4个MBBR反应器串联而成，所述方法包括以下步骤：

缺氧反硝化处理二级反应器出水:根据单位反应器容积降解硝酸盐氮量来决定调整进水在反应器中流经顺序的阶段时间，在120mgCaCO3/L≤污水中硬度＜300mgCaCO3/L时，每降解1.0-3.0kgN/m3，调整一次运行顺序；在300mgCaCO3/L≤污水中硬度＜480mg CaCO3/L时，每降解0.8-1.5kgN/m3，调整一次运行顺序；在污水中硬度≥480mg CaCO3/L时，每降解0.5-

1.0kgN/m3，调整一次运行顺序；

流经顺序按如下进行：当所采用的装置是由反应器R1、R2串联而成时，第1阶段流经顺序为R1、R2，第2阶段流经顺序为R2、R1，重复周期运行；当所采用的装置是反应器由R1、R2、R3串联而成时，第1阶段流经顺序为R1、R2、R3，第2阶段为R3、R1、R2，第3阶段为R2、R3、R1，重复周期运行；当所采用的装置是由反应器R1、R2、R3、R4串联而成时，第1阶段为R1、R2、R3、R4，第2阶段为R2、R3、R4、R1，第3阶段为R3、R4、R1、R2，第4阶段为R4、R1、R2、R3，重复周期运行。

2.根据权利要求1所述的基于MBBR的后置反硝化运行方法，其特征在于：在每个MBBR反应器内采用生物填料进行填充，所述生物填料挂膜前与水比重为0.90-1.10:1，生物填料的孔隙率≥80％，生物填料的填充率为10-70％，控制该装置为缺氧状态运行，并通过搅拌控制其流化。

说明书

一种基于MBBR的后置反硝化运行方法

技术领域

[0001] 本发明属于污水反硝化脱氮处理领域，具体涉及一种基于MBBR的后置反硝化运行方法。

背景技术

[0002] 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，从一级B(TN<20mg/L)，到一级A(TN<15mg/L)，再到部分地方标准(TN<10mg/L)，下阶段可能进一步限制在TN<5mg/L。现有工艺系统中，生化段往往无法实现TN达标，需借助后续的深度处理来满足更高的出水要求，特别是对TN的出水要求。

[0003] 基于这种需求，大量反硝化深度处理技术应运而生，MBBR工艺属于其中的一种。MBBR(Moving Bed Biofilm Reactor，移动床生物膜反应器)是通过向反应器中投加一定数量的悬浮载体，提高反应器中的生物量及生物种类，从而提高反应器的处理效率。悬浮填料投加量以填充率表示，即填料的堆积体积与反应器容积的比例。悬浮填料孔隙率(散粒状材料堆积体积中，颗粒之间的空隙体积占总体积的比例)高，密度接近水，在挂膜前后与水体密度相近，使其可在水中悬浮。在应用于缺氧反硝化时，依靠设置的搅拌器保持填料在反应器中均匀分布，实现流化。MBBR工艺应用于后置反硝化深度处理，具有占地省，基建费用低，改造、建设灵活简单等优点。

[0004] 由于MBBR为完全混合式运行，为了在保证出水水质的同时获得较高的容积负荷，许多MBBR工艺在应用时，采用多级方式运行。同时设置R1、R2、R3……Rn多个反应器，前段反应器可以获得充足的基质，容积负荷较高，中后段反应器获得的基质越来越少，容积负荷也依次递减。至末段反应器出水及最终出水，水中污染物浓度已经非常低，达到了净化水质的目的。

[0005] 采用这种方式运行的MBBR工艺具有总体容积负荷高、出水中污染物浓度低、抗冲击负荷能力强等优点，但是在实际运行中发现，这种多级MBBR工艺应用于后置反硝化，特别是当进水的硝酸盐氮浓度或硬度较高时，会出现如下问题：

[0006] (1)悬浮填料钙化，由于反硝化产碱造成反应器中的pH升高，特别是后段反应器，pH达到8.0以上，较高的pH容易让水中的钙质钙化，造成生物填料变重沉淀，不能呈悬浮态均匀的分布在水中，影响基质传递，最终降低处理效果；

[0007] (2)后段基质浓度低限制微生物生长，由于在多级MBBR工艺中，各个反应器内的基质浓度逐渐递减，后段反应器内生物填料上生物量受基质浓度限制，生物膜生长状态一般；

[0008] (3)有毒有害物质积累，进水中部分有毒有害物质会在微生物细胞内逐步富集，前段反应器，特别是首段，更容易受进水中有毒有害物质影响，在运行一段时间后，填料上生物膜变差，处理效果下降。

发明内容

[0009] 本发明的目的在于提供一种基于MBBR的后置反硝化运行方法，采用该MBBR污水缺氧深度处理运行方法，具有容积负荷高、出水效果好、填料比重稳定流化性强、生物膜生长状态持续良好等优点。

[0010] 一种基于MBBR的后置反硝化运行方法，其所采用的装置是由2-4个MBBR反应器串联而成，该方法包括以下步骤：

[0011] 缺氧反硝化处理二级反应器出水，根据单位反应器容积降解硝酸盐氮量来决定调整进水在反应器中流经顺序的阶段时间，在污水中硬度为120-300mgCaCO3/L时，每降解1.0-3.0kgN/m3，调整一次运行顺序；在污水中硬度为300-480mg CaCO3/L时，每降解0.8-
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1.5kgN/m ，调整一次运行顺序；在污水中硬度≥480mg CaCO3/L时，每降解0.5-1.0kgN/m ，调整一次运行顺序；

[0012] 流经顺序按如下进行：当所采用的装置是由R1、R2串联而成时，第1阶段流经顺序为R1、R2，第2阶段流经顺序为R2、R1，重复周期运行；当所采用的装置是由R1、R2、R3串联而成时，第1阶段流经顺序为R1、R2、R3，第2阶段为R3、R1、R2，第3阶段为R2、R3、R1，重复周期运行；当所采用的装置是由反R1、R2、R3、R4串联而成时，第1阶段为R1、R2、R3、R4，第2阶段为R2、R3、R4、R1，第3阶段为R3、R4、R1、R2，第4阶段为R4、R1、R2、R3，重复周期运行。

[0013] 作为本发明的一个优选方案，在每个MBBR反应器内采用生物填料进行填充，所述生物填料挂膜前与水比重为0.90-1.10:1，生物填料的孔隙率≥80％，生物填料的填充率为10-70％，控制该装置为缺氧状态运行，并通过搅拌控制其流化。

[0014] 本发明所带来的有益技术效果：

[0015] 本发明后置反硝化装置的运行方法，与现有技术相比，具有以下优点：

[0016] 1)在高容积负荷前提下，仍可以保持出水TN≤10mg/L，且持续性强，稳定性好；

[0017] 2)填料比重稳定，在高硝酸盐氮和高钙质进水条件下，也不会因持续运行造成填料逐渐钙化而沉淀，影响流化；

[0018] 3)生物膜生长状态持续良好，各个反应器可轮流获得充分的基质，使各个反应器内均保证有充足的生物量；

[0019] 4)耐冲击负荷能力强，由于其各个反应器内生物膜均得到良好的生长，生物量较一般的多级式MBBR反应器要多且活性更高，所以可以承担更大的冲击负荷；

[0020] 5)对有毒有害物质耐受性强，特别是对富集性有毒有害物质的耐受性，可避免因有毒有害物质的积累造成的微生物失活，填料脱落。

附图说明

[0021] 下面结合附图对本发明做进一步说明：

[0022] 图1为本发明后置反硝化装置的工艺流程图；

[0023] 图中，R1、R2、R3均为MBBR反应器，V1-1、V1-2、V2-2、V3-3、V1-3、V2-1、V2-3、V3-1、V3-2均为阀门。

具体实施方式

[0024] 本发明提出了一种基于MBBR的后置反硝化运行方法，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明做详细说明。

[0025] 结合图1所示，本发明方法所采用的后置反硝化装置是由三大部分组成的，分别是位于前部反应器R1、位于中间的反应器R2和位于尾部的反应器R3，R1、R2、R3也称为第一反应器、第二反应器和第三反应器。

[0026] 在第一反应器、第二反应器和第三反应器上分别设置有进水口和出水口，第一反应器的进水口、第二反应器的进水口和第三反应器的进水口分别通过第一进水管道、第二进水管道和第三进水管道连接主进水管道，第一进水管道、第二进水管道和第三进水管道上未设置支路管道，在第一反应器的出水口、第二反应器的出水口和第三反应器的出水口分别通过第一出水管道、第二出水管道和第三出水管道连接至主出水管道；

[0027] 在上述第一出水管道上设置有第一支路管道，第一支路管道连接至第二进水管道，以连通第一反应器和第二反应器组；在第二出水管道上设置有第二支路管道，第二支路管道连接至第三进水管道，以连通第二反应器组和第三反应器；在第三出水管道上设置有第三支路管道，第三支路管道连接至第一进水管道，即第三反应器内的液相可通过第三支路管道回流至第一反应器内；

[0028] 在上述第一支路管道、第二支路管道、第三支路管道、第一进水管道、第二进水管道、第三进水管道和出水主管道上分别设置有用于控制水流量的阀门V1-2、V2-2、V3-2、V1-1、V2-1、V3-1、V1-3、、V2-3和V3-3。

[0029] 如图1所示的三个串联的反应器，当以R1、R2、R3顺序运行时，打开阀门V1-1、V1-2、V2-2、V3-3，关闭V1-3、V2-1、V2-3、V3-1、V3-2；当以R3、R1、R2的方式运行时，打开V1-2、V2-3、V3-1、V3-2，关闭V1-1、V1-3、V2-1、V2-2、V3-3；当以R2、R3、R1的方式运行时，打开V1-3、V2-1、V2-2、V3-2，关闭V1-1、V1-2、V2-3、V3-1、V3-3。

[0030] 下面结合某城市的具体实施例做详细说明。

[0031] 实施例1：

[0032] 以某城市污水处理厂冬季二级出水作为进水，水量0.8m3/h，水温10-14℃，pH均值6.90，水中硝酸盐氮浓度30-40mg/L，硬度300-350mg CaCO3/L。单个反应器容积1.44m3，共设置2个反应器串联，分别为第一反应器R1、第三反应器R3。所用悬浮填料比表面积620m2/m3，填充率50％，挂膜前比重为0.95。在进水中投加乙酸钠补充反硝化所需碳源。

[0033] 开始运行时，未调整运行顺序，进水依次流经反应器R1、R3，运行开始后30天，反应器R1负荷均值0.50kgN/(m3·d)，反应器R3负荷均值0.10kgN/(m3·d)，出水TN浓度均值9.6mg/L，此时R2内PH≥8.5。运行至35天，R3内填料比重明显增加，填料下沉至反应器底部，不能均匀流化，出水TN浓度均值也增加至14.2mg/L。运行至40天，调整进水流经顺序，首先进入反应器R3，然后进入R1。调整顺序后，R3内填料上生物膜生长状态明显得到改善，至46天，R3负荷增加至0.51kgN/(m3·d)，总出水稳定＜8mg/L。52天，再次更换进水流经顺序为R1、R3，56天，再次调整进水流经顺序为R3、R1。此后每4天更换一次运行顺序，依进水流经顺
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序，2个反应器负荷可以达到0.51kgN/(m·d)、0.16kgN/(m·d)，出水TN浓度均值3.4mg/L；

[0034] 实施例2：

[0035] 以某污水处理厂夏季二级出水作为进水，水量1.2m3/h，水温22-28℃，pH均值6.97，水中硝酸盐氮浓度60-65mg/L，硬度300-350mg CaCO3/L。单个反应器容积1.44m3，共设置3个反应器串联，分别为第一反应器R1、第二反应器R2、第三反应器R3。所用悬浮填料比表面积800m2/m3，填充率40％，挂膜前比重为0.95，在进水中投加乙酸钠补充反硝化所需碳源；

[0036] 开始运行时，进水流经顺序为R1、R2、R3，运行后22天，填料挂膜成熟，开始以8天为一个周期，每周期调整一次运行顺序，每周期的进水流经顺序依次为R1、R2、R3，R3、R1、R2，R2、R3、R1，再恢复至R1、R2、R3。由于水厂二级处理后水中投加了消毒剂，造成进水端填料在运行一段时间后脱膜，所以在运行至50天，调整为6天一个周期。调整后，生物膜恢复正常生长，最终出水TN浓度≤3mg/L，依进水流经顺序，3个反应器负荷可以达到0.72kgN/(m3·d)、0.35kgN/(m3·d)、0.15kgN/(m3·d)。

[0037] 上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。

[0038] 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发明的保护范围内。