一种污水处理系统及其运行方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于污水处理领域，尤其涉及一种污水处理系统及其运行方法。
【背景技术】
[0002] 常规的生物脱氮主要依靠硝化细菌（Nitrifyingbacteria)的硝化作用和反硝化 细菌的反硝化作用完成。影响生物脱氮的因素众多，其主要因素包括酸碱度、温度、溶解氧、 碳氮比、循环比、污泥龄、氧化还原电位、抑制性物质等。
[0003] 硝化细菌属于自养性细菌，包括两种完全不同的代谢群：亚硝酸菌属 (nitrosomonas)及硝酸菌属（nitrobacter)，包括形态互异的杆菌、球菌和螺旋菌。亚硝酸 菌包括亚硝化单胞菌属、亚硝化球菌属、亚硝化螺菌属和亚硝化叶菌属中的细菌；硝酸菌包 括硝化杆菌属、硝化球菌属和硝化囊菌属中的细菌。硝化细菌是化能生物，自养需氧型细 菌，以二氧化碳为碳源，世代长，增殖速度慢，污泥产率低，对外界环境条件较为敏感，所以 难以维持较高生物浓度，成为生物脱氮过程的限制因子。因此，硝化功能启动慢、硝化能力 不足已成为制约生物脱氮效果的瓶颈。
[0004] 我国的一些城镇污水处理厂进水中工业废水占较大比例，甚至几乎全部为工业废 水，含有对生物有较强抑制作用的污染物质，在冬季气温较低等不利条件下，再遇上冲击负 荷时容易导致脆弱的硝化细菌失活甚至完全死亡，导致污水厂的硝化功能崩溃，恢复所需 时间很长，给城镇污水厂的稳定运行带来极大的风险。
[0005]向污水生物处理系统中投加硝化菌通常认为是恢复硝化功能最有效方法。目前硝 化强化技术主要分为两类：一类是使用由一种或几种硝化菌组成的纯硝化菌剂。纯菌剂通 过发酵制备，其优点是富集培养速度快、菌种纯度高、密度高，缺点是制备成本高，且存在菌 种变异和退化，另外由于菌种组成相对单一，与实际水处理系统的生物群落结构相似相容 性差，因此在实际应用中适应能力较差，不容易有效发挥生物强化功能。另一类是接种其它 污水厂具有硝化细菌的活性污泥。此种方式克服了纯菌制剂中存在的问题，制备成本低，不 存在菌种变异和退化，另外硝化种群具有多样性，生物群落结构相似相容性好。但在开放式 的生物反应池内接种硝化混合液，硝化菌易流失，生物反应池内所截留的硝化细菌比例有 限，加上硝化混合液菌种的纯度和密度相对不高，使得硝化混合液接种量巨大，运输极其困 难，工程可实施性较弱。若投加大量脱水泥饼，虽然提高了菌群的投加量，但污泥脱水过程 中，投加的PAM等絮凝剂又影响了硝化细菌的活性，使接种污泥恢复污水厂的硝化活性较 为困难。
[0006] 因此，为了克服生物脱氮过程中，突遇硝化功能失活而需快速恢复生产的问题，有 针对性的开发一种硝化菌分离驯化富集装置及应急使用方法，用于硝化功能失活后的快速 启动，降低生物脱氮处理工艺的运行风险，提高生物脱氮的去除效果，降低已经处置处理成 本，将更符合环境低碳可持续发展的趋势。
[0007]
【发明内容】
[0008] 针对现有技术中硝化处理系统的硝化功能失活后，恢复生产所需时间长的不足， 本发明的目的在于提供一种在突遇硝化功能失活后能快速恢复生产的污水处理系统。
[0009] 一种污水处理系统，包括可提供硝化活性菌群活性污泥的曝气池，还包括污水硝 化活性菌群分离驯化富集系统，所述污水硝化活性菌群分离驯化富集系统包括：
[0010] 监控检测污水处理系统进水pH值的第一pH测试仪；
[0011] 用于分离去除曝气池活性污泥混合液中惰性物质的旋流分离器，包括壳体和内部 的搅拌机构，壳体底部通过管道连接排泥机构；
[0012] 设于曝气池与旋流分离器之间的进水机构；
[0013] 用于截留、富集硝化活性菌群的膜生物反应器，与旋流分离器液相出口连通；
[0014] 接收监控信号，控制进水机构、旋流分离器和排泥机构运行的控制器；
[0015] 将富集的硝化活性菌群送回曝气池的回流机构。
[0016] 作为优选，所述生物膜反应器包括反应池，所述反应池内设有膜组件和曝气管，反 应池外设有分别与膜组件和曝气管连通的抽吸泵和鼓风机。
[0017] 作为优选，所述反应池内设有与控制器电连接的液位计，所述控制器接收液位计 的信号，控制抽吸泵运行。
[0018] 为了使反应池内的硝化细菌能大量繁殖富集，作为优选，所述反应池内设有与控 制器电连接的第二pH测试仪，所述膜生物反应器还包括受控于所述控制器的营养液投加 装置和pH值调节装置。
[0019] 反应池内的第二pH测试仪检测反应池内的pH值，并将检测结果传输给控制器，控 制器根据检测结果控制pH值调节装置，通过向反应池内添加pH值调节液来调节反应池内 的pH值。
[0020] 作为优选，所述旋流分离器分为上、下两段，上段设有叶轮由永磁体制成的搅拌 器，下段设有螺旋线圈。旋流分离器内螺旋线圈通电后会形成电磁场。活性污泥混合液在 旋流分离器内分离中惰性物质的同时，在搅拌器叶轮的永磁场和螺旋线圈的电磁场作用下 得到磁化，可以改善污水内硝化细菌的活性。
[0021] 作为优选，所述上段与下段的高度比例为0. 5~1. 2,上段的高径比为0. 5~1，下 段的高径比为1.0~1.5。
[0022] 本发明还提供了上述污水处理系统的运行方法，包括：
[0023] 通过进水机构，将曝气池内的活性污泥混合液通入旋流分流器，分离除去惰性物 质后再通入膜生物反应器，向膜生物反应器内投放营养液和碱度调节剂培育、驯化、硝化菌 群，通过膜过滤作用富集硝化菌群，通过间歇外排控制膜生物反应器内悬浮固体的浓度为 6~15g/L，控制硝化细菌的总量和活性；
[0024] 若污水处理系统的进水水质正常，则进水机构和旋流分离器正常运行，把污水处 理系统曝气池中的活性污泥混合液作为基质，连续输入至膜生物反应器，培育、驯化、富集 硝化细菌；
[0025] 若污水处理系统的进水水质异常，则停止进水机构和旋流分离器的运行，关闭活 性污泥混合液的输入。
[0026] 在污水处理系统运行正常、曝气池内活性污泥具有良好硝化活性的条件下启动污 水硝化活性菌群分离驯化富集系统。
[0027] 所述的污水处理系统进水水质正常是指，进水pH值（6~9)正常、有毒有害物质 含量不对曝气池的活性污泥硝化性能产生不良影响，废水处理工艺运行正常，曝气池内的 硝化污泥具有良好的硝化活性；所述的污水处理系统进水水质异常是指，进水异常使得曝 气池的运行出现异常，硝化污泥具有失活风险，如pH值小于6或大于9,或含有重金属等有 毒有害物质，且持续时间超过l〇min。
[0028] 若曝气池出现硝化活性大幅度下降、需要硝化强化现象，首先调整进水水质，调节 曝气池运行工况，排除导致曝气池硝化失活的异常因素，使曝气池具备接种硝化细菌条件 后，再将膜生物反应器内富集的硝化细菌的按一定量分批送回曝气池，接种硝化细菌，即可 迅速恢复曝气池的硝化功能，恢复正常运行。
[0029] 作为优选，旋流分离时，叶轮的转速为8~60r/min。
[0030] 作为优选，旋流分离时，电磁感应强度为0. 04~0. 06T，磁化时间为20~40min。
[0031] 作为优选，营养液投加装置内装有包含硫酸铵（或氯化铵）等配制的高浓度氨氮 溶液，NH4+-N的质量百分比浓度为0? 5%~5. 0%。
[0032] 作为优选，营养液投加装置内的高浓度氨氮溶液中，包含有按一定比例配制的磷 酸盐和镁、钙、铁、锰、锌、铜等微量元素混合液；其中N[NH4+-N] :P[P043+]=8 :l，Mg2+的 浓度为 〇? 1 ~〇? 5mg/L、Ca2+的浓度为 0? 01 ~0?lmg/L、Fe2+的浓度为 0? 001 ~0?Olmg/L、 Mn2+的浓度为 0? 001 ~0?Olmg/L、Cu2+的浓度为 0? 0002 ~0? 001mg/L。
[0033] 营养液通过第一计量泵按一定的流量加入膜生物反应器内，高浓度氨氮溶液的投 加量标准为：控制膜生物反应器内氨氮容积负荷为1. 5~4. 5kgAm3 ?d)。
[0034] 作为优选，pH值调节装置内按一定比例加入碳酸氢盐配置溶液，HC0广的质量百分 比浓度为0.5%~5.0%。
[0035] 通过第二计量泵送入膜生物反应器内以控制其内的pH值，投加量为4. 0~ 4. 5kg[HC032 ]/kg[NH4+_N]。
[0036] 作为优选，将所述膜生物反应器内的pH值控制在7. 5~9. 0。
[0037] 在污水处理系统的运行过程中，第一pH测试仪按一定频率监测污水处理系统进 水的pH值，监测频率为1~30min/次，辅助人工测试进水中有毒有害物质含量，调节控制 污水硝化活性菌群分离驯化富集系统的运行。
[0038] 作为优选，在曝气池恢复运行过程中，膜生物反应器内富集的硝化细菌分2~4次 投加至曝气池内，投加总量小于膜生物反应器内硝化细菌总量的95%，剩余部分作为菌种 进行下一轮培育、驯化、富集。
[0039] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0040] 本发明的一种污水处理系统，将曝气池内的少量污水污泥混合液经旋流分离去除 泥沙等惰性成分后，把混合液中固体的菌胶团以及液体中残留的碱度成分、磷盐、微量营养 成分输入到膜生物反应器内，投加高浓度氨氮溶液促进硝化细菌生长，富集后的硝化细菌 回流至曝气池中，用于迅速提高曝气池中硝化菌的数量。以曝气池内的污水污泥混合液为 硝化菌富集原料可大幅度节省硝化菌富集所需磷盐、微量元素、pH调节的药剂消耗；菌胶 团还会给硝化菌提供大量的吸附界面，促使硝化菌附着在菌胶团上，避免硝化菌游离生长 而引起严重的膜污染；此外，富集污泥与曝气池中污泥具有很强的生物同源性和基质类似 性，因此回流投加使用后对污水厂的水质有很强的适应性。
【附图说明】
[0041]图1为本发明的污水硝化活性菌群分离驯化富集系统的结构示意图；
[0042] 图2为本发明的旋流分离器的俯视结构示意图。
[0043] 图中：11、壳体；12、电机；13、叶轮；1