一种基于低成本悬浮填料的a2o+mbbr处理系统
技术领域
[0001]
本发明污水处理技术领域，具体为一种基于低成本悬浮填料的a2o+mbbr处理系统。
背景技术：
[0002]
mbbr工艺原理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。由于填料密度接近于水，所以在曝气的时候，与水呈完全混合状态，微生物生长的环境为气、液、固三相。载体在水中的碰撞和剪切作用，使空气气泡更加细小，增加了氧气的利用率。另外，每个载体内外均具有不同的生物种类，内部生长一些厌氧菌或兼氧菌，外部为好养菌，这样每个载体都为一个微型反应器，使硝化反应和反硝化反应同时存在，从而提高了处理效果。mbbr的主要特点是：
①
处理负荷高；
②
氧化池容积小，降低了基建投资；
③
mbbr工艺中可不需要污泥回流设备，不需反冲洗设备，减少了设备投资，操作简便，降低了污水的运行成本；
④
mbbr工艺污泥产率低，降低了污泥处置费用；
⑤
mbbr工艺中不需要填料支架，直接投加，节省了安装时间和费用。
[0003]
专利cn 111675435 a公开了一种基于a/o-mbbr工艺的一体化污水处理设备及污水处理方法，具体步骤为：污水与沉淀池回流的硝化液一同进入澄清池中，经污泥澄清过滤后溢流至缺氧池中，并向缺氧池中补充碳源，进行反硝化反应，去除总氮；缺氧池中的污水溢流至一级好氧池中，降解大部分cod和部分氨氮；一级好氧池出水溢流至二级好氧池中，降解剩余cod和大部分氨氮；二级好氧池出水进入沉淀池中，进行固液分离；沉淀池底部硝化液回流至澄清池中，回流过程中添加除磷药剂。该处理方法虽然具有良好的抗冲击能力，但其采用的悬浮填料为高密度聚乙烯mbbr填料和ppc生物载体，成本较高。
技术实现要素：
[0004]
针对以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种基于低成本悬浮填料的a2o+mbbr处理系统。本发明处理系统中缺氧池及厌氧池采用特定方法制备的填料在为厌氧异养菌提供代谢繁殖亲和载体的同时，还能缓释提供细菌生长所需的营养物质，显著增强细菌活性，处理效率高；好氧池采用特定方法制备得到的载体填料，对耗氧微生物具有良好的亲和性，能够促进微生物生长繁殖，且制备成本低。
[0005]
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0006]
一种基于低成本悬浮填料的a2o+mbbr处理系统，包括依次连接的缺氧池、厌氧池及好氧池；所述缺氧池和厌氧池中采用如下方法制备得到的悬浮填料：
[0007]
将生物质原料经破碎后与养殖场动物粪便以及沸石混合，控制含水率为10％～40％，然后压制成板块状材料，80～120℃温度下真空干燥处理得到多孔结构，然后在惰性气氛及250～360℃温度下低温炭化处理成型，切块，控制生物质原料、养殖场动物粪便以及沸石的混合比例，使成型后的材料密度为0.8～1.2g/cm3，得到悬浮填料；
[0008]
所述好氧池采用如下方法制备得到的悬浮填料：
[0009]
将生物质原料经破碎后与养殖场动物粪便以及沸石混合，控制含水率为10％～40％，然后压制成板块状材料，80～120℃温度下真空干燥处理得到多孔结构，然后在惰性气氛及400～800℃温度下高温炭化处理成型，切块，控制生物质原料、养殖场动物粪便以及沸石的混合比例，使成型后的材料密度为0.8～1.2g/cm3，得到悬浮填料。
[0010]
进一步地，所述缺氧池和厌氧池中悬浮填料制备过程中生物质原料与养殖场动物粪便混合的质量比为1:1～3。经验证动物粪便为缓释提供有机碳及微量元素的主要来源，促进细菌生长，增强细菌活性，与细菌亲和性更好；生物质原料主要维持填料强度，更有利于生物膜的附着和生长。两者协同作用以符合厌氧异养菌悬浮载体填料的要求。
[0011]
进一步地，所述好氧池中悬浮填料制备过程中各原料重量配比如下：生物质原料20％～40％、养殖场动物粪便30％～60％、沸石20％～40％。
[0012]
进一步地，所述缺氧池和厌氧池中悬浮填料制备过程中的生物质原料包括农田秸秆、谷壳、木屑中的至少一种。上述生物质原料来源广泛，成本低廉。所述好氧池中悬浮填料制备过程中的生物质原料优选为农田秸秆。农田秸秆经高温炭化后具有更大的孔隙，有利于好氧池中微生物在曝气环境下的快速生长。
[0013]
进一步地，所述生物质原料经破碎后的粒径为0.5～10mm。以保证炭化后具有良好的孔隙率。
[0014]
进一步地，所述养殖场动物粪便优选为牛、羊、猪、鸡、鸭粪便中的至少一种。上述动物粪便来源广泛，含有大量粗纤维及微量元素，经高温炭化能够生成与细菌亲和性好及对氨氮具有良好吸附的生物炭材料；经低温炭化后的产物能够长效缓释提供适合厌氧异养型细菌利用的有机碳源及微量元素。
[0015]
进一步地，所述悬浮填料制备过程中控制含水率的方法通过加水、自然晾晒或机械脱水实现。控制含水率为10％～40％的主要目的是方便后续压制成板块状材料，并保证能在后续真空干燥处理过程中得到多孔结构，以提供细菌的生长空间并容易挂膜。
[0016]
进一步地，所述压制成板块状材料的厚度为1～10cm。适宜的厚度有利于在后续形成均匀稳定的多孔结构，利于细菌的生长挂膜。所述切块是指切成长径比为1:0.8～1.2的圆柱状小块。适宜的大小及形状有利于作为悬浮载体与水呈完全的混合状态。
[0017]
进一步地，所述缺氧池及厌氧池中悬浮填料的填充率为40％～80％，所述好氧池中悬浮填料的填充率为20％～40％。
[0018]
进一步地，所述悬浮填料的密度更优选控制为0.95～1.05g/cm3。
[0019]
进一步地，所述惰性气氛是指n2气氛。n2来源广泛且成本较低。
[0020]
进一步地，所述高温炭化处理的时间为2～6h；所述低温炭化处理的时间为4～12h。
[0021]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0022]
(1)本发明缺氧池及厌氧池填料采用生物质原料、养殖场动物粪便及沸石混合在低温炭化处理条件下制成，经验证低温炭化后动物粪便为缓释提供适合厌氧异养型细菌有机碳及微量元素的主要来源，与细菌的亲和性更好，能够促进细菌生长并增强活性；生物质原料主要维持填料强度，更有利于生物膜的附着和生长，沸石用于调节填料密度至与水接近并具有良好的细菌亲和性及多孔结构。三者协同作用以符合悬浮填料的要求。
[0023]
(2)本发明处理方法所采用的好氧池填料采用生物质原料、养殖场动物粪便及沸
石混合在高温炭化处理条件下制成，该填料对耗氧微生物具有良好的亲和性，能一定程度提供微生物所需的微量元素，促进微生物生长繁殖，沸石用于调节填料密度至与水接近并具有良好的细菌亲和性及多孔结构。非常适合作为好氧池在曝气环境下的悬浮载体。
[0024]
(3)本发明处理方法所采用的填料的主要成分均为农业废弃物及畜牧业粪便污染物，实现了变废为宝，具有显著的环保和经济效益；同时上述原料来源广泛，原料成本几乎为零，填料制备成本低。
具体实施方式
[0025]
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0026]
实施例1
[0027]
本实施例的一种基于低成本悬浮填料的a2o+mbbr处理系统，包括依次连接的缺氧池、厌氧池及好氧池。
[0028]
所述缺氧池和厌氧池中采用如下方法制备得到的悬浮填料：
[0029]
将重量百分比为26％的生物质原料玉米秸秆经破碎至平均粒径为5mm左右，与48％养殖场牛粪和猪粪以及26％沸石(3～5mm)混合，采用挤水机机械脱水至含水率为30％，然后压制成厚度为5cm的板块状材料，80～100℃温度下真空干燥处理得到多孔结构，然后在氮气气氛及250～280℃温度下低温炭化处理12h成型，切成长径比接近1:1的圆柱状小块，得到密度约为1g/cm3悬浮填料。
[0030]
所述好氧池采用如下方法制备得到的悬浮填料：
[0031]
将重量百分比为28％的生物质原料玉米秸秆经破碎至平均粒径为5mm左右，与50％养殖场牛粪和猪粪以及22％沸石(3～5mm)混合，采用挤水机机械脱水至含水率为30％，然后压制成厚度为5cm的板块状材料，80～100℃温度下真空干燥处理得到多孔结构，然后在氮气气氛及700～720℃温度下高温炭化处理4h成型，切成长径比接近1:1的圆柱状小块，得到密度约为1g/cm3悬浮填料。
[0032]
实施例2
[0033]
本实施例的一种基于低成本悬浮填料的a2o+mbbr处理系统，包括依次连接的缺氧池、厌氧池及好氧池。
[0034]
所述缺氧池和厌氧池中采用如下方法制备得到的悬浮填料：
[0035]
将重量百分比为25％的生物质原料玉米秸秆、谷壳和木屑的混合经破碎至平均粒径为2mm左右，与50％养殖场猪粪和鸡粪以及25％沸石(1～3mm)混合，干燥至含水率为20％，然后压制成厚度为2cm的板块状材料，80～100℃温度下真空干燥处理得到多孔结构，然后在氮气气氛及300～320℃温度下低温炭化处理8h成型，切成长径比接近1:1的圆柱状小块，得到密度约为1g/cm3悬浮填料。
[0036]
所述好氧池采用如下方法制备得到的悬浮填料：
[0037]
将重量百分比为26％的生物质原料玉米秸秆经破碎至平均粒径为5mm左右，与50％养殖场猪粪和鸡粪以及24％沸石(1～3mm)混合，干燥至含水率为20％，然后压制成厚度为2cm的板块状材料，80～100℃温度下真空干燥处理得到多孔结构，然后在氮气气氛及450～480℃温度下高温炭化处理6h成型，切成长径比接近1:1的圆柱状小块，得到密度约为1g/cm3悬浮填料。
[0038]
实施例3
[0039]
本实施例的一种基于低成本悬浮填料的a2o+mbbr处理系统，包括依次连接的缺氧池、厌氧池及好氧池。
[0040]
所述缺氧池和厌氧池中采用如下方法制备得到的悬浮填料：
[0041]
将重量百分比为25％的生物质原料水稻秸秆经破碎至平均粒径为10mm左右，与51％养殖场牛粪和猪粪以及24％沸石(3～5mm)混合，干燥至含水率为30％，然后压制成厚度为10cm的板块状材料，100～120℃温度下真空干燥处理得到多孔结构，然后在氮气气氛及340～360℃温度下低温炭化处理4h成型，切成长径比接近1:1的圆柱状小块，得到密度约为1g/cm3悬浮填料。
[0042]
所述好氧池采用如下方法制备得到的悬浮填料：
[0043]
将重量百分比为26％的生物质原料水稻秸秆经破碎至平均粒径为10mm左右，与50％养殖场牛粪和猪粪以及24％沸石(3～5mm)混合，干燥至含水率为30％，然后压制成厚度为10cm的板块状材料，100～120℃温度下真空干燥处理得到多孔结构，然后在氮气气氛及760～800℃温度下高温炭化处理2h成型，切成长径比接近1:1的圆柱状小块，得到密度约为1g/cm3悬浮填料。
[0044]
对比例1
[0045]
与实施例1相比，缺氧池和厌氧池中采用高密度聚乙烯载体填料，好氧池采用聚氨酯多孔凝胶载体(ppc生物载体)，其余完全相同。
[0046]
对以上实施例及对比例的处理系统进行城市生活污水处理测试，测试时进一步将系统接入沉淀池，并在沉淀池中加入除磷药剂聚合氯化铝进行沉淀除磷，同时底部硝化液回流至缺氧池，所得沉淀污泥分离排出，处理后的污水进行测试(稳定运行阶段后测试，测试规模1m3/h，处理前cod
cr
为146mg/l，氨氮(nh
3-n)为33.4mg/l，总氮(tn)为37.8mg/l，总磷(tp)为5.89mg/l；水力停留时间：缺氧池3h，厌氧池3h，好氧池6h，沉淀池4h；缺氧池及厌氧池中悬浮填料的填充率为60％，所述好氧池中悬浮填料的填充率为30％)结果进行记录，结果如下表1所示：
[0047]
表1
[0048][0049]
由表1结果可以看出，本发明采用特定悬浮填料的a2o+mbbr处理系统处理生活污水的效果能够达到甚至超过现有高密度聚乙烯载体填料及ppc生物载体填料的效果，能够达到gb18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级a排放标准，特别是总氮及总磷的处理效果更优，这得益于本发明缺氧池及厌氧池填料采用生物质原料、养殖场动物粪便
及沸石混合在低温炭化处理条件下制成，低温炭化后的产物能够长效缓释提供适合厌氧异养型细菌如反硝化菌及聚磷菌利用的有机碳源及微量元素，与细菌具有更好的亲和性，能够促进细菌生长并增强细菌活性，显著提升处理效果。同时本发明处理方法所采用的填料的原料均为农业废弃物及畜牧业粪便污染物，实现了变废为宝，具有显著的环保和经济效益，与现有市场上的mbbr填料，成本显著降低。具有显著的商业价值。
[0050]
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。
技术特征：
1.一种基于低成本悬浮填料的a2o+mbbr处理系统，其特征在于：所述处理系统包括依次连接的缺氧池、厌氧池及好氧池；所述缺氧池和厌氧池中采用如下方法制备得到的悬浮填料：将生物质原料经破碎后与养殖场动物粪便以及沸石混合，控制含水率为10％～40％，然后压制成板块状材料，80～120℃温度下真空干燥处理得到多孔结构，然后在惰性气氛及250～360℃温度下低温炭化处理成型，切块，控制生物质原料、养殖场动物粪便以及沸石的混合比例，使成型后的材料密度为0.8～1.2g/cm3，得到悬浮填料；所述好氧池采用如下方法制备得到的悬浮填料：将生物质原料经破碎后与养殖场动物粪便以及沸石混合，控制含水率为10％～40％，然后压制成板块状材料，80～120℃温度下真空干燥处理得到多孔结构，然后在惰性气氛及400～800℃温度下高温炭化处理成型，切块，控制生物质原料、养殖场动物粪便以及沸石的混合比例，使成型后的材料密度为0.8～1.2g/cm3，得到悬浮填料。2.根据权利要求1所述的一种基于低成本悬浮填料的a2o+mbbr处理系统，其特征在于：所述缺氧池和厌氧池中悬浮填料制备过程中生物质原料与养殖场动物粪便混合的质量比为1:1～3；所述好氧池中悬浮填料制备过程中各原料重量配比如下：生物质原料20％～40％、养殖场动物粪便30％～60％、沸石20％～40％。3.根据权利要求1所述的一种基于低成本悬浮填料的a2o+mbbr处理系统，其特征在于：所述缺氧池和厌氧池中悬浮填料制备过程中的生物质原料包括农田秸秆、谷壳、木屑中的至少一种；所述好氧池中悬浮填料制备过程中的生物质原料为农田秸秆。4.根据权利要求1所述的一种基于低成本悬浮填料的a2o+mbbr处理系统，其特征在于：所述生物质原料经破碎后的粒径为0.5～10mm。5.根据权利要求1所述的一种基于低成本悬浮填料的a2o+mbbr处理系统，其特征在于：所述养殖场动物粪便为牛、羊、猪、鸡、鸭粪便中的至少一种。6.根据权利要求1所述的一种基于低成本悬浮填料的a2o+mbbr处理系统，其特征在于：所述悬浮填料制备过程中控制含水率的方法通过加水、自然晾晒或机械脱水实现。7.根据权利要求1所述的一种基于低成本悬浮填料的a2o+mbbr处理系统，其特征在于：所述压制成板块状材料的厚度为1～10cm；所述切块是指切成长径比为1:0.8～1.2的圆柱状小块。8.根据权利要求1所述的一种基于低成本悬浮填料的a2o+mbbr处理系统，其特征在于：所述缺氧池及厌氧池中悬浮填料的填充率为40％～80％，所述好氧池中悬浮填料的填充率为20％～40％。9.根据权利要求1所述的一种基于低成本悬浮填料的a2o+mbbr处理系统，其特征在于：所述悬浮填料的密度控制为0.95～1.05g/cm3。10.根据权利要求1所述的一种基于低成本悬浮填料的a2o+mbbr处理系统，其特征在于：所述惰性气氛是指n2气氛；所述高温炭化处理的时间为2～6h；所述低温炭化处理的时间为4～12h。
技术总结
本发明属于污水处理技术领域，公开了一种基于低成本悬浮填料的A2O+MBBR处理系统。所述处理系统包括依次连接的缺氧池、厌氧池及好氧池。本发明缺氧池和厌氧池中的悬浮填料采用生物质原料、动物粪便及沸石混合低温炭化处理成型，能够提供适合厌氧异养型细菌的有机碳及微量元素，与细菌的亲和性更好，能够促进细菌生长并增强活性；好氧池悬浮填料采用生物质原料、动物粪便及沸石混合高温炭化处理成型，对耗氧微生物具有良好的亲和性，能一定程度提供微生物所需的微量元素，促进微生物生长繁殖；所述系统的处理效果能够达到甚至超过现有高密度聚乙烯载体填料及PPC生物载体填料，具有显著的成本及环保优势。显著的成本及环保优势。
技术开发人、权利持有人：李亮 宁小飞 任国庆 罗青春 吉康宁 简陈生 王鹏
