CN103991959B - 一种污水生物反应系统以及升级扩容方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污水生物反应系统以及升级扩容方法，其包污水生物反应池，活性污泥缺氧区、活性污泥缺氧/厌氧区与缺氧/好氧过渡区依次连通，MBBR处理区与活性污泥好氧区通过隔墙底部的穿孔相连通，MBBR处理区通过出水筛网与单纯活性污泥好氧区相连通；缺氧/好氧过渡区与活性污泥好氧区相连通，单纯活性污泥好氧区通过内回流潜污泵与活性污泥缺氧区相连通；单纯活性污泥好氧区通过一管路与二沉池相连通，二沉池通过一回流管路与活性污泥缺氧区相连通。对现有的CAST/CASS生物池进行改装，在降低改装成本的前提下，有效增强池内总氮(TN)、总磷(TP)生物去除能力和提高污染负荷(扩容)的处理能力，提高了污水处理效率。

Description

一种污水生物反应系统以及升级扩容方法

技术领域

本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种应用MBBR工艺和新建二沉池升级扩容CAST/CASS生物池的污水生物反应系统及升级扩容方法。

背景技术

CAST/CASS工艺是传统SBR工艺的一种改进工艺，一般CAST/CASS反应池分为生物选择区和主反应区，应用改类工艺时，一个污水处理厂至少有两组CAST/CASS生物反应池，如图1所示，但大多数厂是建四组并联运行的池子。

CAST/CASS生物反应池的生物选择区是位于反应池前部的一个小区域，一般设机械搅拌装置，通常在缺氧/厌氧条件下运行。进入反应池的污水首先在此与来自主反应区的回流污泥充分混合接触，通过生物反应快速去除其中的溶解性易降解有机物并抑制丝状菌的生长，从而抑制了丝状细菌的生长和繁殖，避免了污泥膨胀的发生；另外，当生物选择器处于缺氧环境时，回流污泥存在的少量硝酸盐氮可得到反硝化，反硝化量可达整个系统硝化量的20％左右；当选择器处于厌氧环境时磷得以有效地释放，为生物除磷做准备。

CAST/CASS生物反应池的主反应区是进行生物降解和泥水分离的主要区域，在可变容积完全混合反应条件下运行，在曝气过程中完成有机物的降解。该工艺曝气与非曝气交替进行，从而使泥水混合液通过主反应区，顺序经过缺氧-好氧-厌氧环境，尤其在非曝气阶段0.5小时-1.0小时内污泥层以胞内，在生物选择高负荷下储存或吸收的碳为碳源进行反硝化，在污泥沉淀过程中也有一定的反硝化作用；同时运行时通过控制溶解氧的浓度从0缓慢上升到2.5mg/L使活性污泥絮体的外周保持一个好氧环境进行好氧硝化，但另一方面由于氧在活性污泥絮体内的传递受到限制，导致具有较高浓度梯度的硝酸盐则能较好地渗透到絮体内部有效地进行同步反硝化，从而保证了整个运行池内的硝化、反硝化以及磷吸收的同步进行。最后泥水分离的上清液通过主反应区末端的滗水装置排出池外。

随着城市人口的增加、社会经济的发展及污水处理标准的提高，现有国内许多污水处理厂所面临的主要问题是出水指标提高或进水水量、负荷超过污水处理厂设计能力，导致大量的城市和工业污水处理系统需要升级改造和扩容。

CAST/CASS工艺的污水处理厂升级改造和扩容的最大的难点是总氮的去除，因为生物硝化反应受温度影响较大；在一般情况在冬季水温为12℃时硝化菌的比生长速率降低到常温时(20℃)的46％以下；而反硝化速率甚至降低到常温时(20℃)的54％以下。延长好氧区水力停留时间、提高污泥浓度、延长泥龄都能在一定程度上提高硝化效果；其中延长停留时间效果更佳，但是往往受限于现状CAST/CASS生化池池容的影响，在条件允许下升级改造可以重新核定处理规模、增设新的二沉池，或通过对CAST/CASS工艺环境参数的精细控制，提高污泥浓度，增加微生物反应速率来提高系统脱氮效率。实际扩容和升级强化生物处理的主要方式有：①增加系统内有效微生物的数量和活性，增加系统内工作微生物的数量主要通过在生化段投加生物膜载体提高污泥浓度来实现；提高系统工作微生物的活性主要是指通过增设缺氧搅拌区，提高硝化菌、反硝化菌的活性达到氨氮和TN的有效去除，但在处理池容积一定的前提下，难以提高污水处理量，并且增加了污水处理成本。②增加系统内微生物的有效工作时间，它主要是指调整运行周期，即提高池容利用率，但是需要消耗大量的时间，降低了污水处理效率。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种应用MBBR工艺和新建二沉池升级扩容CAST/CASS生物池的污水生物反应系统及升级扩容方法。

为解决上述技术问题，本发明方案包括：

一种应用MBBR工艺和新建二沉池升级扩容CAST/CASS生物池的污水生物反应系统，其包括污水生物反应池，其中，污水生物反应池内一侧自右向左布置有活性污泥缺氧区、活性污泥缺氧/厌氧区与缺氧/好氧过渡区，活性污泥缺氧区、活性污泥缺氧/厌氧区与缺氧/好氧过渡区依次连通，污水生物反应池内另一侧自右向左布置有单纯活性污泥好氧区、MBBR处理区与活性污泥好氧区，MBBR处理区与活性污泥好氧区通过隔墙底部的穿孔相连通，MBBR处理区通过出水筛网与单纯活性污泥好氧区相连通；缺氧/好氧过渡区与活性污泥好氧区相连通，单纯活性污泥好氧区通过内回流潜污泵与活性污泥缺氧区相连通；单纯活性污泥好氧区通过一管路与二沉池相连通，二沉池通过一回流管路与活性污泥缺氧区相连通。

所述的污水生物反应系统，其中，上述活性污泥缺氧/厌氧区内设置有增加浮筒式搅拌机或立式环流搅拌机。

所述的污水生物反应系统，其中，上述回流管路上接入一剩余污泥排出管路。

一种应用所述的污水生物反应系统的升级扩容方法，其包括以下步骤：

污水进入活性污泥缺氧区处理后进入活性污泥缺氧/厌氧区进行处理，待其处理完毕后，通过缺氧/好氧过渡区进入活性污泥好氧区进行处理，待其处理完毕后，进入MBBR处理区处理后再进入单纯活性污泥好氧区，经过单纯活性污泥好氧区处理的污水通过内回流潜污泵进入活性污泥缺氧区进行循环处理。

所述的升级扩容方法，其中，其还包括以下步骤：

待污水经过循环处理达到要求后，其最后通过单纯活性污泥好氧区进入二沉池处理后排出，其中二沉池内部分泥水混合液通过回流管路回流到活性污泥缺氧区。

本发明提供了一种应用MBBR工艺和新建二沉池升级扩容CAST/CASS生物池的污水生物反应系统及升级扩容方法，对现有的CAST/CASS生物池进行改装，在降低改装成本的前提下，有效增强池内总氮(TN)、总磷(TP)生物去除能力和提高污染负荷(扩容)的处理能力，在CAST/CASS生物池后面新增建二沉池的基础上，通过在其内投加MBBR工艺生物填料，将MBBR工艺“镶嵌”在现有CAST/CASS生物池内，充分发挥MBBR工艺生物膜悬浮填料增强硝化的优点，即达到原规模污水污染负荷量下出水指标的升级，又可增加现有生物池的生物处理能力，能够达到原有CAST/CASS池处理能力的2倍以上，从而可将整个污水生物反应系统内的运行方式灵活调整为带有常规A₂O/倒置A₂O特点的MBBR-活性污泥的泥膜复合工艺，并且两个MBBR池可最高填充占池容体积2/3的悬浮生物填料，更进一步提高了污水处理效率。

附图说明

图1为现有技术中CAST/CASS生物池的平面结构示意图；

图2为本发明中污水生物反应系统的平面结构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种应用MBBR工艺和新建二沉池升级扩容CAST/CASS生物池的污水生物反应系统及升级扩容方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种应用MBBR工艺和新建二沉池升级扩容CAST/CASS生物池的污水生物反应系统，如图2所示的，其包括污水生物反应池，污水生物反应池一般是将现有技术中每两组CAST/CASS池改为按AAO-MBBR泥膜复合工艺的处理池，(若原来有四组CAST/CASS池，可改为2个并联的AAO-MBBR泥膜复合工艺处理池)，其中，污水生物反应池内一侧自右向左布置有活性污泥缺氧区1、活性污泥缺氧/厌氧区2与缺氧/好氧过渡区3，活性污泥缺氧区1、活性污泥缺氧/厌氧区2与缺氧/好氧过渡区3依次连通，污水生物反应池内另一侧自右向左布置有单纯活性污泥好氧区7、MBBR处理区5与活性污泥好氧区4，MBBR处理区5与活性污泥好氧区4通过隔墙底部的穿孔相连通，MBBR处理区5通过出水筛网8与单纯活性污泥好氧区7相连通；缺氧/好氧过渡区3与活性污泥好氧区4相连通，单纯活性污泥好氧区7通过内回流潜污泵6与活性污泥缺氧区1相连通；单纯活性污泥好氧区7通过一管路与二沉池9相连通，二沉池9通过一回流管路10与活性污泥缺氧区1相连通。

更进一步的，上述活性污泥缺氧/厌氧区2设置有时间短、运行费用低和可避免对现有混凝土池体开孔破坏的增加浮筒式搅拌机、立式环流搅拌机或其他易于安装的搅拌系统，以确保缺氧反硝化去除TN和厌氧除磷。并且上述回流管路10上接入一剩余污泥排出管路11，用于排出剩余污泥。

本发明还提供了一种应用所述的污水生物反应系统的升级扩容方法，其包括以下步骤：

污水进入活性污泥缺氧区1处理后进入活性污泥缺氧/厌氧区2进行处理，待其处理完毕后，通过缺氧/好氧过渡区3进入活性污泥好氧区4进行处理，待其处理完毕后，进入MBBR处理区5处理后再进入单纯活性污泥好氧区7，经过单纯活性污泥好氧区7处理的污水通过内回流潜污泵6进入活性污泥缺氧区1进行循环处理。

并且待污水经过循环处理达到要求后，其最后通过单纯活性污泥好氧区7进入二沉池9处理后排出，其中二沉池8内部分泥水混合液通过回流管路10回流到活性污泥缺氧区。

为了更进一步描述本发明，以下列举更为详尽的实施例进行说明。

将每两组交替并联运行CAST/CASS池改为AAO-MBBR泥膜混合生物处理池：1)将每2组CAST/CASS池中的其中一组池主要改建为缺氧区1、缺氧/厌氧区2、缺氧/好氧过度区3，污水首先流入活性污泥缺氧区1(原一组CAST池的生物选择池)；2)然后再流过缺氧/厌氧区2(倒置AAO工艺，由其中一组CAST池的部分主反应区改建而成)，在缺氧/厌氧区2内安装时间短、运行费用低和可避免对现有混凝土池体开孔破坏的增加浮筒式搅拌机、立式环流搅拌机或其他易于安装的搅拌系统；3)第三步活性泥水混合液流到缺氧/好氧过渡区3(由其中原一组CAST池的部分主反应区改建而成)，其内安装搅拌器和微孔曝气系统；4)第四步是活性泥水混合液流到活性污泥好氧区4(由其中另一组CAST池的部分主反应区改建而成)，其内设置有微孔曝气系统；5)第五步是活性泥水混合液流到MBBR处理区5(由其中另一组CAST池的部分主反应区改建而成)，其内安装专用的穿孔管曝气系统，充分发挥MBBR工艺生物膜悬浮填料增强硝化的优点，增强系统的升级去除氨氮、TN或扩容改造的生物池处理能力；6)在MBBR处理区5内的泥水混合液穿过可拦截MBBR工艺悬浮填料的出水筛网8进入后置的低DO的单纯活性污泥好氧区7(由其中另一组CAST池的生物选择区改建而成)，其内安装传统的微孔曝气系统和内回流潜污泵系统6；7)改造后的污水生物反应系统的出水最终流入后面新建的二沉池9，未去除TN的需要部分泥水混合液内回流到缺氧区1。在降低改装成本的前提下，有效增强池内总氮(TN)、总磷(TP)生物去除能力和提高污染负荷(扩容)的处理能力。

以某现有污水处理厂采用CAST工艺，现有处理规模为30000吨/日，出水水质为1B标准。客户要求在不增加生物池的情况下将该污水处理厂升级到1A标准，并扩容到60000吨/日处理规模。生物处理段采用AAO-MBBR(由原CAST池改造而成)工艺。该项目改造后的生物池工艺设计参数如下：

说明：改污水厂现有生物池容不变的前提下，即使生物池进水负荷翻番，采用MBBR-A/A/O改造工艺，可以实现生物段出水总氮、氨氮、总磷基本稳定达到一级A排放标准，通过简单的方式解决了复杂的工程问题，达到了投资省、工期短、见效快的目的。

当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (3)

1.一种应用MBBR工艺和新建二沉池升级扩容CAST/CASS生物池的污水生物反应系统，其包括污水生物反应池，其特征在于，污水生物反应池内一侧自右向左布置有活性污泥缺氧区、活性污泥缺氧/厌氧区与缺氧/好氧过渡区，活性污泥缺氧区、活性污泥缺氧/厌氧区与缺氧/好氧过渡区依次连通，污水生物反应池内另一侧自右向左布置有单纯活性污泥好氧区、MBBR处理区与活性污泥好氧区，MBBR处理区与活性污泥好氧区通过隔墙底部的穿孔相连通，MBBR处理区通过出水筛网与单纯活性污泥好氧区相连通；缺氧/好氧过渡区与活性污泥好氧区相连通，单纯活性污泥好氧区通过内回流潜污泵与活性污泥缺氧区相连通；单纯活性污泥好氧区通过一管路与二沉池相连通，二沉池通过一回流管路与活性污泥缺氧区相连通；上述活性污泥缺氧/厌氧区内设置有增加浮筒式搅拌机或立式环流搅拌机；上述回流管路上接入一剩余污泥排出管路。

2.一种应用如权利要求1所述的污水生物反应系统的升级扩容方法，其包括以下步骤：

污水进入活性污泥缺氧区处理后进入活性污泥缺氧/厌氧区进行处理，待其处理完毕后，通过缺氧/好氧过渡区进入活性污泥好氧区进行处理，待其处理完毕后，进入MBBR处理区处理后再进入单纯活性污泥好氧区，经过单纯活性污泥好氧区处理的污水通过内回流潜污泵进入活性污泥缺氧区进行循环处理。

3.根据权利要求2所述的升级扩容方法，其特征在于，其还包括以下步骤：

待污水经过循环处理达到要求后，其最后通过单纯活性污泥好氧区进入二沉池处理后排出，其中二沉池内部分泥水混合液通过回流管路回流到活性污泥缺氧区。