[實用新型]一種基于MBBR的高效自養脫氮系統

有效

• 申請號: 201822028936.1
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN209468182U
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 吳迪;韓文杰;周家中;管勇杰
• 申請（專利權）人: 青島思普潤水處理股份有限公司
• 主分類號: C02F3/12
• 分類號: C02F3/12;C02F3/30;C02F101/16
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 張紅鳳

本實用新型公開了一種基于MBBR的高效自養脫氮系統，屬于廢水生物脫氮技術領域。解決了現有技術中相關系統接種量過多、啟動時間長、脫氮效率低等問題。本實用新型將反硝化同一段式自養脫氮耦合，反硝化池前置，自養脫氮出水回流，第一階段實現硝酸鹽和有機物的去除，第二階段進行自養脫氮。本實用新型可實現三種運行模式，分別為并聯運行模式、雙系列A運行模式和雙系列B運行模式，通過連通閥控制四個反應池出水方向實現反應池串聯、并列或單獨運行；通過接種、流加等手段實現自養脫氮工藝的快速啟動；根據處理要求，實現不同的工藝布置形式。本實用新型具有接種比例小、啟動快、脫氮效率高、對進水有機物耐受性好等優點。

技術領域

本實用新型屬于廢水生物脫氮技術領域，具體涉及一種基于MBBR的高效自養脫氮系統。

背景技術

20世紀90年代，在發現厭氧氨氧化現象的同時，人們意識到一種新型自養脫氮工藝，在缺氧條件下，以浮霉目細菌為代表的微生物直接以亞硝酸鹽為電子受體，二氧化碳為主要碳源，將氨氮氧化成氮氣的生物脫氮工藝，由于傳統生物脫氮工藝在處理高氨氮低C/N廢水時常因缺乏碳源而限制了脫氮性能，需額外添加有機物，從而提高了運行成本且易造成二次污染風險，不利于系統安全經濟的運行，自養脫氮工藝，相比傳統的硝化反硝化工藝具有較多有點，首先，自養脫氮工藝中的厭氧氨氧化反應需要部分亞硝化作為前處理工藝，根據其化學計量關系，理論上可節省62.5％的供養動力消耗，并且其無需額外投加有機碳源，節省了100％的外加碳源所增加的運行費用，再者，其污泥產量少，節省了污泥處置費用，最后，不但可以減少二氧化碳等溫室氣體的過量排放，反而可以消耗二氧化碳，然而自養脫氮工藝理論上的總氮去除率為89％，對于出水總氮要求較高的項目可能難以保證出水達標。

為了進一步提升總氮去除率，反硝化耦合自養脫氮技術受到人們的廣泛關注，主要工藝形式分為前置反硝化和后置反硝化，對于大多數廢水，進水中或多或少會含有一部分有機碳源，在利用后置聯合形式時，有機物首先進入自養脫氮階段，可能會對其造成影響，因此有研究者將反硝化階段前置，設置出水回流，在第一階段實現硝酸鹽和有機物的去除，與后置反硝化相比，這種聯合方式出水有機物更容易控制，可以通過自養脫氮區曝氣量或溶解氧的調控，去除大部分有機物，同時提高總氮去除率，但是，當前絕大多數前置反硝化工藝采用的是顆粒污泥或缺氧污泥，出水需進行泥水分離，長期運行易導致污泥產量過大，需經常排泥，另外，污泥易隨出水進入后續處理系統對后續工藝產生影響，且容易發生污泥膨脹現象，因此難以長期穩定運行。而生物膜法的前置反硝化工藝相比活性污泥法工藝微生物群落更加豐富，物種多樣性更為穩定；生物膜脫落后易形成顆粒較大且具有良好沉降性能的絮體，且具有較好的沉降性能，易固液分離；另外，生物膜法一般不需要污泥回流，能耗較低，易于維護和管理且不存在污泥膨脹問題。受限于純膜法前置反硝化工藝啟動及穩定運行所需技術瓶頸，純膜反硝化至今仍缺乏大規模工程化應用。

當前關于一段式自養脫氮相關工藝的研究多停留在實驗室級別，主要原因為自養脫氮工藝的兩種功能微生物氨氧化菌(AOB)和厭氧氨氧化菌(AnAOB)，生長非常緩慢，倍增時間較長，難以維持較高生物濃度，且AnAOB極易受到進水中有機物等抑制因素的影響而降低活性；AOB是好氧菌，AnAOB是厭氧菌，過高的溶解氧會抑制AnAOB，過低的溶解氧無法保證氨氮向亞硝酸鹽轉化，亞硝酸鹽過低會導致AnAOB基質不足，生長受到抑制。另外，當前的大多數一段式自養脫氮工藝系統也多采用顆粒污泥形式，導致其對溶解氧的耐受性較低(多為1mg/L以下)，稍高溶解氧即容易對AnAOB產生抑制，甚至使系統崩潰。另外，一段式自養脫氮顆粒污泥工藝難以實現絮狀污泥的硝化性能和顆粒污泥厭氧氨氧化菌活性之間的協同，同時污泥上浮會造成厭氧氨氧化菌脫落和系統性能惡化。鑒于此工藝弊端，能否找到合適的自養脫氮工藝形式并快速啟動且高負荷穩定運行是該工藝成為工程應用的關鍵。

現有技術相關方面的研究報道主要有：