公布日：2024.05.31
申請日：2024.02.27
分類號：C02F3/12(2023.01)I;C02F3/30(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)I;C02F9/00(2023.01)I;C02F1/44(2023.01)N
摘要
本發明提供了一種基于污泥分流的MBR污水處理方法及系統，該方法包括：預處理尾水經AAO生化池脫氮除磷后與污泥共同通過第一管路被輸送至污泥分流器；污泥分流器首先對第一管路排出的泥水混合物進行泥水快速分離，再將分離出的污泥部分一部分經過第三管路的第一回流污泥管路回流至AAO生化池，另一部分作為剩余污泥通過第一剩余污泥排放管路排放；分離出的液體部分(低污泥濃度泥水混合液)經過第二管路進入MBR膜池；MBR膜池對分離出的液體部分進一步硝化和過濾處理，清水排出所述MBR膜池。本發明脫氮除磷效率高，能耗低，可適用于市政污水處理廠的新、改、擴建工程。
權利要求書
1.一種基于污泥分流的MBR污水處理方法，其特征在于，所述方法應用于基于污泥分流的MBR污水處理系統，所述基于污泥分流的MBR污水處理系統包括從前往后依次通過管道連接的AAO生化池、污泥分流器和MBR膜池，所述MBR膜池配置有相應的膜擦洗設施，所述AAO生化池與所述污泥分流器之間通過第一管路連接，所述污泥分流器與所述MBR膜池之間通過第二管路連接，所述污泥分流器的底部設置第三管路，所述第三管路分為兩路，其中一路為第一回流污泥管路，所述第一回流污泥管路上接回流污泥泵及控制閥門，另一路為第一剩余污泥排放管路，所述第一剩余污泥排放管路上接剩余污泥泵及控制閥門，所述方法包括以下步驟：所述AAO生化池對進水進行處理后通過所述第一管路輸送至所述污泥分流器；所述污泥分流器對所述AAO生化池處理后的泥水混合物進行泥水快速分離，分離出的污泥部分一部分經過第三管路的第一回流污泥管路回流至AAO生化池，另一部分作為剩余污泥通過所述第一剩余污泥排放管路排放；分離出的液體部分經過所述第二管路進入所述MBR膜池，所述分離出的液體部分的污泥濃度MLSS為1-2g/L；所述MBR膜池對分離出的液體部分進一步硝化和過濾處理，清水排出所述MBR膜池，處理后的清水懸浮物濃度SS＜5mg/L。
2.根據權利要求1所述的基于污泥分流的MBR污水處理方法，其特征在于，所述AAO生化池包括從前往后依次連接的厭氧池、缺氧池以及好氧池，所述好氧池底部布滿曝氣裝置，所述AAO生化池總水力停留時間為12-16小時，所述AAO生化池全流程污泥濃度MLSS穩定維持在5-6g/L，所述好氧池的后端還設置有硝化液回流管道，通往所述缺氧池的前端，回流比為100％-200％，所述AAO生化池對進水進行處理的步驟包括：所述厭氧池對進水中的有機氮進行氨化、對有機物進行轉化并在胞內儲存為內碳源，同時向水中大量釋磷；所述缺氧池利用經過所述厭氧池處理的出水有機物對所述好氧池回流的硝化液進行反硝化脫氮；所述好氧池通過曝氣對所述缺氧池的出水氨氮進行硝化作用后，一部分泥水混合物通過所述第一管路進入所述污泥分流器，另一部分回流至所述缺氧池進行反硝化。
3.根據權利要求2所述的基于污泥分流的MBR污水處理方法，其特征在于，所述MBR膜池設置有第二回流污泥管路和第二剩余污泥排放管路，所述第二回流污泥管路與所述好氧池的前端連接，且所述第二回流污泥管路中連接回流污泥泵及控制閥門，所述MBR膜池對分離出的液體部分進行進一步硝化和過濾處理；所述MBR膜池內的污泥濃度預設限值可設置為8g/L以下，并可通過所述第二回流污泥管回流污泥至所述好氧池，或通過所述第二剩余污泥排放管路作為剩余污泥排放進行動態調節。
4.根據權利要求2所述的基于污泥分流的MBR污水處理方法，其特征在于，所述好氧池的末端設置有除磷藥劑投加點，投加的藥劑在水力作用下被混合及攪拌，形成化學絮凝物，實現化學輔助除磷。
5.根據權利要求1至4任意一項所述的基于污泥分流的MBR污水處理方法，其特征在于，所述污泥分流器的泥水分離效果要求為污泥部分的污泥濃度MLSS為8-10g/L，液體部分的污泥濃度MLSS為1-2g/L，所述污泥分流器的分流效果要求是污泥濃度MLSS為8-10g/L的污泥部分分流至所述AAO生化池，污泥濃度MLSS為1-2g/L的液體部分分流至所述MBR膜池。
6.一種基于污泥分流的MBR污水處理系統，其特征在于，所述系統包括從前往后依次通過管道連接的AAO生化池、污泥分流器和MBR膜池，所述AAO生化池與所述污泥分流器之間通過第一管路連接，所述污泥分流器與MBR膜池之間通過第二管路連接，所述污泥分流器的底部設置第三管路，所述第三管路分為兩路，其中一路為第一回流污泥管路，另一路為第一剩余污泥排放管路；所述AAO生化池用于對進水進行處理后通過第一管路輸送至所述污泥分流器；所述污泥分流器用于對所述AAO生化池處理后的泥水混合物進行泥水分離，分離出的污泥部分一部分經過第三管路的第一回流污泥管路回流至AAO生化池，另一部分作為剩余污泥通過所述第一剩余污泥排放管路排放；分流出的液體部分經過所述第二管路分流至所述MBR膜池，所述分流出的液體部分的污泥濃度MLSS為1-2g/L；所述MBR膜池用于對分流出的液體部分進一步硝化和過濾處理，清水排出所述MBR膜池，處理后的清水懸浮物濃度SS＜5mg/L。
7.根據權利要求6所述的基于污泥分流的MBR污水處理系統，其特征在于，所述AAO生化池包括從前往后依次連接的厭氧池、缺氧池以及好氧池，所述好氧池的后端還設置有硝化液回流管道，通往所述缺氧池的前端：所述厭氧池用于活性污泥對進水中的有機氮進行氨化、對有機物進行轉化并在胞內儲存為內碳源，同時向水中大量釋磷；所述缺氧池用于利用經過所述厭氧池處理的出水有機物和活性污泥胞內碳源對所述好氧池回流的硝化液進行反硝化脫氮；所述好氧池用于對所述缺氧池的出水氨氮進行硝化后，一部分泥水混合物通過所述第一管路進入所述污泥分流器，另一部分回流至所述缺氧池進行反硝化。
8.根據權利要求7所述的基于污泥分流的MBR污水處理系統，其特征在于，所述MBR膜池設置有第二回流污泥管路和第二剩余污泥排放管路，所述第二回流污泥管路與所述好氧池的前端連接；所述MBR膜池內的污泥濃度可通過所述第二回流污泥管回流污泥至所述好氧池，或通過所述第二剩余污泥排放管路作為剩余污泥排放進行動態調節，使得其處于預設濃度范圍內；所述MBR膜池內的活性污泥預設濃度，可結合膜組件擦洗方式和強度設定于膜組件允許范圍內，所述MBR膜池內的活性污泥預設濃度為8-10g/L；所述第二回流污泥管回流污泥和所述第二剩余污泥排放管路排放剩余污泥是連續式或間歇式的。
9.根據權利要求7所述的基于污泥分流的MBR污水處理系統，其特征在于，所述好氧池的末端設置有除磷藥劑投加點，投加的藥劑在水力作用下被混合及攪拌，形成化學絮凝物，實現化學輔助除磷。
10.根據權利要求6至9任意一項所述的基于污泥分流的MBR污水處理系統，其特征在于，所述污泥分流器用于快速實現泥水分離，并將污泥濃度MLSS為8-10g/L的污泥部分分流至所述AAO生化池，污泥濃度MLSS為1-2g/L的液體部分分流至所述MBR膜池。
發明內容
本發明的主要目的在于提供一種基于污泥分流的MBR污水處理系統及方法，旨在解決現有技術中的應用瓶頸：1、為了保持膜組件的正常運行，MBR膜池曝氣擦洗需求量大、能耗高、溶解氧也高，池內高溶解氧混合液污泥再回流至前端AAO池，極易影響前端厭、缺氧環境，導致AAO生化池脫氮除磷效率降低；2、若MBR膜池內的污泥濃度長期保持較高水平，需要較高的擦洗強度，還需要較為頻繁的停機化學清洗，影響其產水率和使用壽命，不利于膜組的穩定、健康運行；3、為保持前端生化池的污泥濃度所需來自MBR膜池的回流量較大，導致系統整體水力負荷偏高，回流管(渠)設計較大，所需占地面積也較大，回流泵能耗高。
為了達到上述目的，本發明提出一種基于污泥分流的MBR污水處理方法，所述方法應用于基于污泥分流的MBR污水處理系統，所述基于污泥分流的MBR污水處理系統包括從前往后依次通過管道連接的AAO生化池、污泥分流器和MBR膜池，所述MBR膜池配置有相應的膜擦洗設施，所述AAO生化池與所述污泥分流器之間通過第一管路連接，所述污泥分流器與所述MBR膜池之間通過第二管路連接，所述污泥分流器的底部設置第三管路，所述第三管路分為兩路，其中一路為第一回流污泥管路，所述第一回流污泥管路上接回流污泥泵及控制閥門，另一路為第一剩余污泥排放管路，所述第一剩余污泥排放管路上接剩余污泥泵及控制閥門，所述方法包括以下步驟：
所述AAO生化池對進水進行處理后通過所述第一管路輸送至所述污泥分流器；
所述污泥分流器對所述AAO生化池處理后的泥水混合物進行泥水快速分離，分離出的污泥部分一部分經過第三管路的第一回流污泥管路回流至AAO生化池，另一部分作為剩余污泥通過所述第一剩余污泥排放管路排放；分離出的液體部分經過所述第二管路分流至所述MBR膜池，所述分離出的液體部分的污泥濃度MLSS約1-2g/L；
所述MBR膜池對分離出的液體部分進一步硝化和過濾處理，清水排出所述MBR膜池，處理后的清水懸浮物濃度SS＜5mg/L。
本發明進一步的技術方案是，所述AAO生化池包括從前往后依次連接的厭氧池、缺氧池以及好氧池，所述好氧池底部布滿曝氣裝置，所述AAO生化池總水力停留時間為12-16小時，所述AAO生化池全流程污泥濃度MLSS穩定維持在5-6g/L，所述好氧池的后端還設置有硝化液回流(內回流)管道，通往所述缺氧池的前端，回流比為100％-200％，所述AAO生化池對進水進行處理的步驟包括：
所述厭氧池對進水中的有機氮進行氨化、對有機物進行轉化并在胞內儲存為內碳源，同時向水中大量釋磷；
所述缺氧池用于利用經過所述厭氧池處理的出水有機物對所述好氧池回流的硝化液進行反硝化脫氮；
所述好氧池通過曝氣對所述缺氧池的出水氨氮進行硝化作用后，一部分泥水混合物通過所述第一管路進入所述污泥分流器，另一部分回流至所述缺氧池進行反硝化。
本發明進一步的技術方案是，所述MBR膜池設置有第二回流污泥管路和第二剩余污泥排放管路，所述第二回流污泥管路與所述好氧池的前端連接，且所述第二回流污泥管路中連接回流污泥泵及控制閥門，所述MBR膜池對分離出的液體部分進行進一步硝化和過濾處理；
所述MBR膜池內的污泥濃度預設限值可設置為8g/L以下，并可通過所述第二回流污泥管回流污泥至所述好氧池，或通過所述第二剩余污泥排放管路作為剩余污泥排放進行動態調節。
所述MBR膜池內的污泥濃度可通過所述第二回流污泥管回流污泥至所述好氧池，或通過所述第二剩余污泥排放管路作為剩余污泥排放進行動態調節，使得其處于預設濃度范圍內。MBR膜池內的活性污泥預設濃度，可結合膜組件的擦洗方式和強度等，設定于膜組件允許范圍(一般為8-10g/L)內，或者更低值。
所述第二回流污泥管回流污泥和所述第二剩余污泥排放管路排放剩余污泥是可以是連續式或間歇式的。
本發明進一步的技術方案是，所述好氧池的末端設置有除磷藥劑投加點，投加的藥劑在水力作用下被混合及攪拌，形成化學絮凝物，實現化學輔助除磷。
本發明進一步的技術方案是，所述污泥分流器的泥水分離效果要求為污泥部分的污泥濃度MLSS約8-10g/L，液體部分的污泥濃度MLSS約1-2g/L。
所述污泥分流器的分流效果要求是高濃度(污泥濃度MLSS約8-10g/L)污泥部分分流至所述AAO生化池，低濃度(污泥濃度MLSS約1-2g/L)液體部分分流至MBR膜池。
為實現上述目的，本發明還提出一種基于污泥分流的MBR污水處理系統，所述系統包括從前往后依次通過管道連接的AAO生化池、污泥分流器和MBR膜池，所述AAO生化池與所述污泥分流器之間通過第一管路連接，所述污泥分流器與MBR膜池之間通過第二管路連接，所述污泥分流器的底部設置第三管路，所述第三管路分為兩路，其中一路為第一回流污泥管路，另一路為第一剩余污泥排放管路；
所述AAO生化池用于對進水進行處理后通過第一管路輸送至所述污泥分流器；
所述污泥分流器用于對所述AAO生化池處理后的泥水混合物進行泥水分離，分離出的污泥部分一部分經過第三管路的第一回流污泥管路回流至AAO生化池，另一部分作為剩余污泥通過所述第一剩余污泥排放管路排放；分流的液體部分(低濃度混合液)經過第二管路分流至MBR膜池，所述分流出的液體部分的污泥濃度MLSS為1-2g/L；
所述MBR膜池用于對分流出的液體部分(低濃度混合液)進一步硝化和過濾處理，清水排出所述MBR膜池，處理后的清水懸浮物濃度SS＜5mg/L。
本發明進一步的技術方案是，所述AAO生化池包括從前往后依次連接的厭氧池、缺氧池以及好氧池，所述好氧池的后端還設置有硝化液回流(內回流)管道，通往所述缺氧池的前端：
所述厭氧池用于活性污泥對進水中的有機氮進行氨化、對有機物進行轉化并在胞內儲存為內碳源，同時向水中大量釋磷；
所述缺氧池用于利用經過所述厭氧池處理的出水有機物和活性污泥胞內碳源對所述好氧池回流的硝化液進行反硝化脫氮；
所述好氧池用于對所述缺氧池的出水氨氮進行硝化后，一部分泥水混合物通過所述第一管路進入所述污泥分流器，另一部分回流至所述缺氧池進行反硝化。
本發明進一步的技術方案是，所述MBR膜池設置有第二回流污泥管路和第二剩余污泥排放管路，所述第二回流污泥管路與所述好氧池的前端連接；所述第二回流污泥管路可根據需要設置，新建污水處理系統可以不設，但應適當加大其排泥管道，已建“AAO+MBR”污水處理系統的升級改造，可以將已有的回流管路保留。
所述MBR膜池內的污泥濃度可通過所述第二回流污泥管回流污泥至所述好氧池，或通過所述第二剩余污泥排放管路作為剩余污泥排放進行動態調節，使得其處于預設濃度以下。
所述MBR膜池內的活性污泥預設濃度，可結合膜組件的擦洗方式和強度等，設定于膜組件允許范圍(一般為8-10g/L)內，或者更低值；
所述的第二污泥回流和第二剩余污泥排放是連續式或間歇式的。
所述第二剩余污泥排放方式，經長期運行，可通過污泥分流器篩選出沉降性能較好的污泥回流至系統，沉降性能較差的污泥經MBR膜池濃縮后外排。
本發明進一步的技術方案是，所述好氧池的末端設置有除磷藥劑投加點，投加的藥劑在水力作用下被混合及攪拌，形成化學絮凝物，實現化學輔助除磷。
本發明進一步的技術方案是，所述污泥分流器主要功能在于快速實現泥水分離，并將高濃度(污泥濃度MLSS約8-10g/L)污泥部分分流至所述AAO生化池，低濃度(污泥濃度MLSS約1-2g/L)液體部分分流至MBR膜池；
所述污泥分流器也可根據需要設置相應的污泥濃縮功能，提高污泥回流效率。
本發明基于污泥分流的MBR污水處理方法及系統通過設污泥分流器，形成“AAO+污泥分流器+MBR”工藝，主要技術效果是：
(1)與傳統“AAO耦合MBR”工藝比，通過污泥分流器快速分離出的泥污泥濃度高，分流至生化池的污泥量可相應減少，系統的實際水力負荷和回流泵能耗均大幅降低；
(2)污泥分流器主要功能在于快速實現泥水分離，并將高濃度(污泥濃度MLSS約8-10g/L)污泥部分分流至所述AAO生化池，低濃度(污泥濃度MLSS約1-2g/L)液體部分分流至MBR膜池；因分離程度無須達到完全分離，因此其水力停留時間、池容的要求較低，占地面積也可縮減，對相應設備的功能要求也較低。經快速分離出的污泥大多為沉降性能較好的污泥，回流至AAO生化池，沉降性能較差的污泥隨著液體部分進入MBR膜池進行過濾和濃縮后，逐漸排出系統。如此往復循環，可實現易沉降污泥篩選功能；
(3)與傳統“AAO耦合MBR”工藝MBR膜池高溶解氧回流污泥相比，經污泥分流器泥水快速分離后的污泥部分溶解氧含量低，將其分流至前端厭氧池不會影響厭氧環境及脫氮除磷效果；
(4)為MBR膜池設置第二回流污泥管路及第二剩余污泥排放管路，視情況機動運行，避免污泥在MBR膜池內累積，使MBR膜池維持在低污泥濃度環境下運行，其擦洗強度可大幅下調，可采用間歇曝氣或非氣泡擦洗方式等，有效降低MBR膜池的曝氣及回流能耗；同時，較低的污泥濃度環境，可有效降低出水抽吸能耗，有效減緩膜污染，降低膜的化學清洗頻率并延長其使用壽命；
(5)氨氮在前端生化池中若未完全硝化，MBR膜池通過曝氣可進一步完成硝化作用，再調整回流方式可實現進一步脫氮。
（發明人：黃文章;王未君;張宏;汪義強;石富生;林用略）
