公布日：2024.02.23
申請日：2023.12.16
分類號：C02F3/30(2023.01)I;C02F3/12(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本發明涉及污水處理技術領域，尤其涉及一種改進的A3/O+MBBR生活污水處理裝置及其使用方法。本發明的處理裝置包括好氧區內間隔設置的MBBR反應器，MBBR反應器包括內設懸浮填料且表面開孔的筒體，平板式曝氣器與曝氣管路連通且可使筒體內的懸浮填料處于流化狀態；預脫硝區內固定有搭載催化劑的承載框體，催化劑中金屬活性組分由Pd、Cu組成，好氧區的硝化液部分輸出至預脫硝區。本發明解決了現有技術中存在的脫氮效率低、填料懸浮效果差且能耗高等問題，具有脫氮效率高、填料懸浮效果好、能耗低等優點。
權利要求書
1.改進的A3/O+MBBR生活污水處理裝置，包括依次連通的預脫硝區、厭氧區、缺氧區、好氧區、沉淀區，沉淀區的部分活性污泥回流至接預脫硝區及厭氧區，好氧區內設有懸浮填料且其硝化液部分輸出至缺氧區，還原劑溶液箱(1)的物料輸出接預脫硝區；其特征在于：A、好氧區內沿污水傳輸方向間隔設置MBBR反應器(8)，MBBR反應器(8)包括筒體(8A)，懸浮填料(8B)設置于筒體(8A)內，平板式曝氣器(8D)與好氧區底部的曝氣管路(13)連通且可使筒體(8A)內的懸浮填料(8B)處于流化狀態，筒體(8A)表面設有與其內部連通的開孔(8F)；B、預脫硝區內固定有催化劑承載框體(10)，催化劑承載框體(10)上固定有載體(10G)，載體(10G)上承載有用于化學催化還原脫氮的催化劑，催化劑中金屬活性組分由Pd、Cu組成，二者的質量份數比為Pd：Cu＝1～1.5：1～1.5；好氧區的硝化液部分輸出至預脫硝區。
2.根據權利要求1所述的改進的A3/O+MBBR生活污水處理裝置，其特征在于所述的好氧區的進水輸入端通過折線形流道與沉淀區的進水輸入端連通，MBBR反應器(8)設置于折線形流道內。
3.根據權利要求1所述的改進的A3/O+MBBR生活污水處理裝置，其特征在于所述的折線形流道內間隔設有潛水推進器(9)。
4.根據權利要求1～3中任一項所述的改進的A3/O+MBBR生活污水處理裝置，其特征在于開孔(8F)為沿筒體(8A)軸向及徑向間隔開設的長圓形。
5.根據權利要求1～3中任一項所述的改進的A3/O+MBBR生活污水處理裝置，其特征在于筒體(8A)底部通過支架(8E)與好氧區底部固定。
6.根據權利要求1所述的改進的A3/O+MBBR生活污水處理裝置，其特征在于所述的筒體(8A)采用通過法蘭(8C)連接的分段式結構。
7.根據權利要求1所述的改進的A3/O+MBBR生活污水處理裝置，其特征在于所述的載體(10G)采用為大孔聚苯乙烯樹脂，載體(10G)的比表面積為400m2/g～600m2/g，孔容為0.4m3/g～2.Om3/g，孔徑為3.0nm～5.0nm。
8.根據權利要求1或7所述的改進的A3/O+MBBR生活污水處理裝置，其特征在于所述的載體(10G)通過懸掛桿(10C)與催化劑承載框體(10)固定。
9.根據權利要求1所述的改進的A3/O+MBBR生活污水處理裝置，其特征在于所述的催化劑承載框體(10)通過導軌(10D)與預脫硝區池壁連接。
10.根據權利要求1或9所述的改進的A3/O+MBBR生活污水處理裝置，其特征在于所述的催化劑承載框體(10)采用由環向框架桿(10A)、水平橫向桿(10E)、水平縱向桿(10F)及豎向連接桿(10B)組成的框架結構。
11.根據權利要求1所述的改進的A3/O+MBBR生活污水處理裝置，其特征在于還原劑溶液箱(1)的物料輸出的通過加藥泵(2)接預脫硝區，還原劑采用甲酸或甲酸鈉。
12.根據權利要求1所述的改進的A3/O+MBBR生活污水處理裝置，其特征在于沉淀區形成的污泥部分通過排泥泵(4)回流至預脫硝區和厭氧區。
13.根據權利要求1所述的改進的A3/O+MBBR生活污水處理裝置，其特征在于好氧區產生的硝化液經硝化液回流泵(3)輸出至缺氧區。
14.根據權利要求1～13所述的改進的A3/O+MBBR生活污水處理裝置的使用方法，其特征在于包括如下步驟：a、污水進入預脫硝區，沉淀區的部分活性污泥回流至預脫硝區，好氧區內的部分硝化液回流至預脫硝區；b、還原劑自還原劑溶液箱(1)內投加至預脫硝區，自沉淀區輸入的回流污泥以及自好氧區輸入的部分硝化液在還原劑及催化劑的作用下進行化學催化還原脫氮反應，同時在活性污泥的作用下進行生物脫氮反應；c、預脫硝區產生的污水以及沉淀區產生部分活性污泥回流至厭氧區，進行厭氧釋磷和有機物的降解；d、厭氧區產生的污水以及好氧區產生的硝化液輸出至缺氧區，進行生物反硝化脫氮和有機物降解；e、缺氧區產生的污水進入好氧區內的MBBR反應器(8)，有機物充分降解，污水中的氮進行硝化反應形成硝態氮，聚磷菌進行好氧吸磷反應；f、好氧區出水進入沉淀區泥水分離，產生的活性污泥部分回流至預脫硝區和厭氧區，余下的作為剩余污泥外排。
發明內容
本發明針對現有技術存在的問題，提供一種改進的A3/O+MBBR生活污水處理裝置及其使用方法，以達到相比現有技術具有脫氮效率高，能耗較低且構造簡化的發明目的。
為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：
改進的A3/O+MBBR生活污水處理裝置，包括依次連通的預脫硝區、厭氧區、缺氧區、好氧區、沉淀區，沉淀區的部分活性污泥回流至接預脫硝區及厭氧區，好氧區內設有懸浮填料且其硝化液部分輸出至缺氧區，還原劑溶液箱的物料輸出接預脫硝區；還包括：
A、好氧區內沿污水傳輸方向間隔設置MBBR反應器，MBBR反應器包括筒體，懸浮填料設置于筒體內，平板式曝氣器與好氧區底部的曝氣管路連通且可使筒體內的懸浮填料處于流化狀態，筒體表面設有與其內部連通的開孔；
B、預脫硝區內固定有催化劑承載框體，催化劑承載框體上固定有載體，載體上承載有用于化學催化還原脫氮的催化劑，催化劑中金屬活性組分由Pd、Cu組成，二者的質量份數比為Pd：Cu＝1～1.5：1～1.5；好氧區的硝化液部分輸出至預脫硝區。
改進的A3/O+MBBR生活污水處理裝置的使用方法，包括如下步驟：
a、污水進入預脫硝區，沉淀區的部分活性污泥回流至預脫硝區，好氧區內的部分硝化液回流至預脫硝區；
b、還原劑自還原劑溶液箱內投加至預脫硝區，自沉淀區輸入的回流污泥以及自好氧區輸入的部分硝化液在還原劑及催化劑的作用下進行化學催化還原脫氮反應，同時在活性污泥的作用下進行生物脫氮反應；
c、預脫硝區產生的污水以及沉淀區產生部分活性污泥回流至厭氧區，進行厭氧釋磷和有機物的降解；
d、厭氧區產生的污水以及好氧區產生的硝化液輸出至缺氧區，進行生物反硝化脫氮和有機物降解；
e、缺氧區產生的污水進入好氧區內的MBBR反應器，有機物充分降解，污水中的氮進行硝化反應形成硝態氮，聚磷菌進行好氧吸磷反應；
f、好氧區出水進入沉淀區泥水分離，產生的活性污泥部分回流至預脫硝區和厭氧區，余下的作為剩余污泥外排。
為便于好氧區內反應的充分進行，同時避免物料短路運行，優選的技術實現手段是，所述的好氧區的進水輸入端通過折線形流道與沉淀區的進水輸入端連通，MBBR反應器設置于折線形流道內。為便于物料流動，優選的技術實現手段是，折線形流道內間隔設有潛水推進器。
所述的開孔為沿筒體軸向及徑向間隔開設的長圓形。
為便于實現筒體的固定，優選的技術實現手段是，所述的筒體底部通過支架與好氧區底部固定。
為使筒體的高度能夠滿足不同的需要，同時便于實現拆裝維護，優選的技術實現方式是，所述的筒體采用通過法蘭連接的分段式結構。
為滿足催化效果的需要，同時便于實現催化劑在載體上的搭載效果，優選的技術實現手段是，所述的載體采用為大孔聚苯乙烯樹脂，載體的比表面積為400m2/g～600m2/g，孔容為0.4m3/g～2.Om3/g，孔徑為3.0nm～5.0nm。
為便于實現載體的安裝，優選的技術實現手段是，所述的載體通過懸掛桿與催化劑承載框體固定。
為便于實現催化劑承載框體的安裝，優選的技術實現手段是，所述的催化劑承載框體通過導軌與預脫硝區池壁連接。這樣可以方便地通過插接配合將催化劑承載框體與預脫硝區內壁實現裝配。
催化劑承載框體可以采用多種結構形式的框架結構以滿足結構強度的需要，同時便于實現催化劑的搭載，均不脫離本發明的實質，優選的技術實現方式是，所述的催化劑承載框體采用由環向框架桿、水平橫向桿、水平縱向桿及豎向連接桿組成的框架結構。
還原劑溶液箱的物料輸出的通過加藥泵接預脫硝區，還原劑采用甲酸或甲酸鈉。
沉淀區形成的活性污泥部分通過排泥泵回流至預脫硝區和厭氧區。
好氧區產生的硝化液經硝化液回流泵輸出至缺氧區。
為驗證本發明的效果，申請人進行了如下試驗：
脫氮去除率試驗
1、實驗時間：2023年8月20日；
2、試驗地點：河北天大環境研究院有限公司；
3、試驗人員：蔣鵬飛，付時翔；
4、試驗依據：《水質硝酸鹽氮的測定紫外分光光度法》(HJ/T346-2007)、《水質氨氮的測定納氏試劑分光光度法》(HJ535-2009)、《水質亞硝酸鹽氮的測定分光光度法》(GB7493-87)；
5、試驗過程：處理污水為人工模擬的生活污水，硝酸鹽氮為529mg/L，主要工藝運行條件為：甲酸投加量6.5g/L，反應溫度25℃，催化劑活性組分Pd-Cu質量百分比：Pd1％～1.5％，Cu1％～1.5％；載體大孔聚苯乙烯樹脂比表面積400m2/g～600m2/g，孔容0.4m3/g～2.Om3/g；pH＝4.2，反應時間2小時，DO溶解氧0.5-1mg/L；
6、試驗結果：反應結束后硝酸鹽氮為63.48mg/L，氨氮為12mg/L，硝酸鹽去除率為88％，氮氣選擇性為90％。
在本發明的描述中，術語“軸向”、“徑向”、“底部”、“輸入”、“輸出”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于簡化描述本發明，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。術語“第一”、“第二”僅用于描述區別，而不能理解為暗示重要性。
本發明所具備的實質性特點及取得的顯著技術進步在于：
1、本發明在預脫硝區設置有搭載催化劑的承載框體，一是將化學催化還原法脫氮與生物脫氮相結合，可以達到更高的脫氮效率，經申請人試驗，采用本發明的裝置及方法硝酸鹽去除率為88％，氮氣選擇性達到90％，相比現有技術的系統脫氮效率為50％～70％大幅度提高；二是采用大孔聚苯乙烯樹脂作為催化劑載體，能夠有效保證催化劑的搭載量進而滿足反應的順利進行，同時承載框體結構穩定，利于工藝的穩定運行。
2、本發明在好氧區采用折線形流道+改進型MBBR填料布置形式，一是將活性污泥法和生物膜法相結合，提高了生化處理效率；二是將MBBR反應器設置于水流過水斷面處并采用折線形流道，可以防止水流在好氧區內短路流動，同時延長反應路徑，提高反應效果。
3、本發明將懸浮填料設置于筒體內，下部設有平板式曝氣器，使筒體內的填料處于流化狀態。相比于現有技術中一是能耗較低且填料更易于懸浮；二是省去攔截裝置，設備簡化且投入有效降低。
（發明人：李小亞;栗勇田;蔣鵬飛;李軍波;王東偉;王方舟;付時翔;鐘煥;張青）
