低能耗强化除磷改良MBR系统的制作方法

低能耗强化除磷改良mbr系统
技术领域
1.本系统属于污水处理领域。


背景技术：

2.传统a2o+mbr工艺问题
3.在市政污水处理项目中，为达到准ⅳ或更高标准和控制用地指标的原因，应用a2o+mbr工艺普遍。但此工艺投资高、运行成本高、生物除磷效果差，膜清洗药剂对环境影响大，目前还没有得到很好的改进。
4.1)改进方向
5.①
工艺的优点是污泥浓度高，可达8000mg/l，负荷高，池容小，土建投资低。改进系统应保留此项优势，不能造成土建投资增加过大。
6.②
工艺的设备投资较高，尤其膜组件和配套设备的投资较高，改进系统的设备应当减少，投资相应降低。
7.③
工艺生化系统的生物除磷效果差(约50％)，低于常规a2o非mbr 工艺(60～70％)。需要投加大量的除磷药剂。改进系统应当充分发挥生化除磷能力，降低药剂消耗。
8.④
工艺的能耗包含药剂、电耗、设备、材料、人工等，其中因为mbr 膜分离系统因为处于污泥环境运行，污堵严重，通量较低，因此，膜擦洗、膜药剂清洗能耗巨大。此外，膜组件也需要5～8年全部更换。改进的目标是：减少模组件数量，降低擦洗强度和膜清洗药剂消耗。以上改良方向将有效提升技术的短板，扩展应用领域，有很高的实用价值。


技术实现要素：

9.低能耗强化除磷改良mbr系统，其特征在于，包括：sbr池1、混凝沉淀池2、浸没式超滤池3、曝气风机4、加药设备5、膜擦洗风机6、抽吸泵7、 sbr进水管8、sbr出水管9、混凝沉淀池出水管10、浸没式超滤抽吸管11、产水管12、滗水器13、曝气器14、搅拌器15、混合搅拌机16、絮凝搅拌机 17和膜组件19。
10.sbr池1设有滗水器13、曝气器14和搅拌器15、曝气风机4与曝气器连接，然后sbr池连接混凝沉淀池2。
11.混凝沉淀池2分为混合、絮凝和沉淀3个部分，混合部分设有加药设备5 和混合搅拌机16，絮凝设有絮凝搅拌机17，连接混凝沉淀池2通过混凝沉淀池出水管10与浸没式超滤池3连接。
12.浸没式超滤池设置膜擦洗风机和膜组件。浸没式超滤池通过浸没式超滤抽吸管11连接了抽吸泵7；抽吸泵7还连接产水管12。
13.进一步，混凝沉淀池2的沉淀部分设有斜管，斜管18为多根紧密平行排布六角管状组合而成的立体结构，为单排或多排。
14.(1)sbr工艺替代a2o工艺
15.与a2o+mbr工艺不同的是，采用sbr工艺替代a2o工艺。
16.sbr是序批式活性污泥法的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，在时间上将厌氧段与好氧段进行分割，以非稳定生化反应代替稳态生化反应，静置理想沉淀代替传统动态沉淀，通过在sbr反应池运行上的有序和间歇操作，完成对污水的处理。
17.sbr工艺的运行方式及操作灵活，通过工艺控制能够取得脱氮、除磷的良好效果，可按照进水-曝气好氧反应-停止曝气缺氧反应-沉淀-排水-闲置六个阶段周期性运行。sbr进水期只进行搅拌，制造厌氧环境，保证混合液处于厌氧状态，进水结束后进行充氧曝气，完成碳氧化、氨氮硝化及磷的吸收，此为好氧反应期。缺氧反应期停止曝气，保持搅拌混合，制造缺氧环境达到脱氮目的。沉淀期进行混合液的泥水分离，沉淀完成后排水、闲置。周期设计通常为4、6、8h，每天完成整数周期，运行周期可以通过自动化灵活调整。单个池体间歇运行，4个池体可以实现连续进水、连续出水。为确保生化系统的脱氮除磷效果，精确控制溶解氧，厌氧段在0mg/l-0.2mg/l之间,缺氧段在 0.2mg/l-0.5mg/l之间,好氧段在1.5mg/l-3mg/l之间。
18.sbr工艺曝气池与沉淀池合一，不需要建设二沉池。不仅能够代替a2o 工艺，而且能节约用地，降低土建投资。由于可以充分利用sbr的生物除磷能力，而不需要在生物池内投加除磷药剂，避免降低药效和对污泥造成不利影响，优于a2o+mbr工艺。
19.(2)增加混凝沉淀单元
20.在sbr工艺后增加混凝沉淀单元，实现高效的化学除磷，不仅避免常规工艺在a2o生物池中投加除磷药剂对生化反应的不利影响，而且降低药剂消耗。在混凝沉淀后，水质大大改善，也有利于膜组件对污染物的分离。
21.混凝沉淀可以采用高效沉淀池、磁混凝、气浮等工艺代替。降低水力负荷，节约占地。
22.(3)泥水分离膜池改为浸没式超滤池出水
23.常规a2o+mbr工艺的膜池用于分离泥水混合物，由于污泥浓度高，超过1％，分离难度大，膜组件污堵严重，随着运行时间的延长，通量越来越低，产水量下降。膜组件的擦洗能耗巨大，药剂清洗频繁，消耗量巨大，而清洗的废水里包含的次氯酸钠、柠檬酸、氢氧化钠对环境影响较大。而工艺优化后，对混凝沉淀后污水进一步分离，分离难度大大降低，气擦洗曝气量减半、药剂消耗量大大降低，膜通量增大约100％，设备投资会降低约50％。
24.(4)改良系统有利于污泥脱水
25.a2o+mbr工艺产生污泥难以脱水，含水率高，运输和处置费用高。而改良系统的污泥便于脱水，药剂消耗和运输处置费用均较低。
附图说明
26.图1本系统原理图
27.sbr池1；混凝沉淀池2；浸没式超滤池3；曝气风机4；加药设备5；膜擦洗风机6；抽吸泵7；sbr进水管8；sbr出水管9；混凝沉淀池出水管 10；浸没式超滤抽吸管11；产水管12；滗水器13；曝气器14；搅拌器15；混合搅拌机16；絮凝搅拌机17；斜管18；膜组件19。
28.图2是斜管示意图。
具体实施方式
29.1)系统组成说明
30.流程：污水依次进过sbr池1
→
混凝沉淀池2
→
浸没式超滤池3处理，为节约用地和投资，宜共壁合建。
31.水头要求：sbr池1采用滗水器13排水，因此，需要预留约1.5m水头，即sbr池1液位高于混凝沉淀池2液位1.5m左右；混凝沉池2液位高于浸没式超滤池3内液位0.4m左右。
32.sbr池1：4格为一组，可根据水量设计2组或多组，共壁建设。池内安装滗水器13，用于出水时从池内液面顶部撇水，不出水时高于液面。池底部安装曝气器14，鼓风机房内的曝气鼓风机4用于曝气阶段向sbr池1充氧。池内壁安装搅拌器15，由plc精确控制启停时间，用于在厌氧段和缺氧段充分搅拌，确保生化反应充分。sbr池进水由自动阀门控制，进入4格中的一个，每一组的不同池内可以交替处于进水、反应、沉淀、出水阶段，连续进水、连续均匀出水(详见下表，时间可灵活调整)。
33.表1sbr池常规运行时序表
34.步序1h1h1h1h1池进水反应(曝气和缺氧)沉淀滗水2池滗水进水反应(曝气和缺氧)沉淀3池沉淀滗水进水反应(曝气和缺氧)4池反应(曝气和缺氧)沉淀滗水进水
35.滗水器13的排水的通过sbr出水管9进入混凝沉淀池2。在进水厌氧段搅拌器15开启，在曝气后的缺氧段，搅拌器15开启。
36.混凝沉淀池2：与sbr池1渠道或管道连接。分为混合、絮凝和沉淀3 个部分，目的是经过sbr池1后进一步化学除磷和降低悬浮物。混合反应段内部安装混合搅拌机16，水力停留时间1～2min,速度梯度不低于500。加药间内的加药设备5向混合段投加混凝剂，如pac、聚合硫酸铁三氯化铁等絮凝剂，与污水充分混合。污水与药剂充分混合后，在絮凝段中心位置安装絮凝搅拌机17，电机位于搅拌机顶部，采用框式桨叶，液下低速搅拌，污水中悬浮物、磷酸盐和混凝药剂反应形成絮体，便于在沉淀池泥水分离。沉淀池内部安装的斜管18，常规斜管18为六角管状，为波纹板焊接而成，斜长1m，角度60
°
，采用斜管18其处理能力是平流式沉淀池的3-5倍，可以提高分离效率，降低池体平面面积。在沉淀池悬浮物和磷酸盐沉淀后去除后，顶部分离后的污水通过混凝沉淀池出水管10进入浸没式超滤池3，为其提供低悬浮物的进水。
37.浸没式超滤池3：池内安装膜组件19，可以池壁固定，或者池底支撑。通过低孔隙率微滤膜《mf》和超滤膜《uf》,大都采用0.1～0.4μm膜孔径的膜组件19过滤混凝沉淀池2的出水，通量宜控制在25～30l/m2.h，高于 a2o+mbr工艺的15～20l/m2.h，膜组件数量减少50％。过滤的压力由抽吸泵 7提供，出水通过产水管12进入后续消毒工艺段。为保障膜组件的稳定产水，鼓风机房内的膜擦洗风机6向膜组件19底部持续曝气、擦洗，降低表面的污堵率。气水比控制在4倍左右，低于a2o+mbr工艺8倍。膜组件19每7天进行一次维护性，3～6个月进行一次恢复性清洗，频率低于常规a2o+mbr 工艺。
38.参数控制
39.①
控制sbr工艺出水连续、稳定和均匀，避免对后续单元造成冲击。
40.②
混凝沉淀也可以替换为高水力负荷的高效沉淀池、磁混凝或气浮技术，降低占地和土建投资。
41.③
为降低sbr池容，降低土建投资和造价，可投加悬浮填料。
42.④
sbr池污泥浓度宜控制在4500～5000mg/l范围。
43.⑤
混凝沉淀池表面负荷宜控制在15～20m3/m2.h。
44.⑥
浸没式超滤膜通量宜控制在25～30l/m2.h。