公布日：2023.12.29
申请日：2023.09.26
分类号：C02F3/12(2023.01)I;C02F3/10(2023.01)I;C02F3/34(2023.01)I;B01D21/02(2006.01)I;C08J9/42(2006.01)I;C08J9/40(2006.01)I;C08L75/08(2006.01)I
摘要
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种移动床生物膜反应器及污水处理方法。相较于以往通过增加移动床生物膜反应器的设备结构，以提高微生物污水处理效果的技术方案，本发明以微生物实际富集、并进行污水处理的具体场所——MBBR载体作为研发重心，通过对其进行改性，提供了一种具有超高比表面积、高机械性能的MBBR载体；在此基础上，本发明还通过对移动床生物膜反应器设备进行高适配性设计，并配以针对性的污水处理方法，可以对污水，特别是农业源轻污染水体进行高效处理。这为农业源污染水体的处理提供了一种具有高性价比的新型污水处理设备及方法，在一定程度上解决了农业源污染源分散度高，集中处理难，污水处理成本高的问题。
权利要求书
1.一种移动床生物膜反应器，包括在处理污水流动方向上依次连通的反应池和沉淀池，其特征在于，所述反应池内部装载有MBBR载体，所述MBBR载体包括经聚乳酸改性的聚氨酯骨架，以及固定设置在聚氨酯骨架上的包覆层，所述包覆层还含有无机吸附粉末；所述移动床生物膜反应器还包括用于对反应池内污水的溶氧量进行调节的氧溶控制装置。
2.根据权利要求1所述的一种移动床生物膜反应器，其特征在于，所述MBBR载体的制备包括以下步骤：S1、预聚：将多元醇、异氰酸酯、聚乳酸的混合物预聚，得到聚氨酯预聚体，所述混合物中异氰酸酯指数大于1；S2、发泡：向聚氨酯预聚体中加入发泡剂、催化剂、匀泡剂和扩链剂，使之发泡得到聚氨酯骨架；S3、浸渍：将聚氨酯骨架浸渍在包含有无机吸附粉末的多元醇溶剂中，使之聚合得到MBBR载体。
3.根据权利要求2所述的一种移动床生物膜反应器，其特征在于，以质量份数计，S1中混合物中各组分的添加量为多元醇100-200份、异氰酸酯30-50份、聚乳酸10-40份。
4.根据权利要求2所述的一种移动床生物膜反应器，其特征在于，S3中多元醇溶剂中还包含有催化剂、扩链剂中的一种或几种。
5.根据权利要求2所述的一种移动床生物膜反应器，其特征在于，S3中无机吸附粉末包括沸石粉、活性炭或者电气石中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种移动床生物膜反应器，其特征在于，所述反应池内还沿反应池进水时污水流动方向设置有将反应池分为进流区和回流区的引流板；并且，反应池进水口直接连通进流区的前端，所述进流区末端直接相通回流区的前端，所述回流区的末端与所述进流区的前端相通；所述反应池内还设有将进流区末端污水导向回流区前端的导向板；所述导向板将所述反应池分隔成具有MBBR载体和不具有MBBR载体的两个区域，且在所述不具有MBBR载体的区域设有与所述沉淀池相连通的反应池出水口；所述导向板上具有供水通过的过水孔。
7.根据权利要求6所述的一种移动床生物膜反应器，其特征在于，所述进流区和回流区的任意一段区域沿污水流动方向上设有推动含有MBBR载体的污水和/或污泥流动的推流搅拌装置，所述推流搅拌装置包括搅拌器，以及用于调节所述搅拌器在污水中深度的滑轨，所述推流搅拌装置还包括带动搅拌器沿着滑轨移动的控制电机和驱动搅拌器工作的工作电机。
8.根据权利要求1所述的一种移动床生物膜反应器，其特征在于，所述氧溶控制装置包括用以测量反应池污水中溶氧量的溶氧传感器，以及用于接收溶氧传感器测量信息的PLC控制器，所述PLC控制器电连接有用以向反应池提供氧气的鼓风机；所述氧溶控制装置还包括全部或部分设置在反应池内部的曝气装置，所述曝气装置包括与鼓风机相接的曝气管道，以及与所述曝气管道相接的且将气体分散的多个曝气头，所述曝气头处于污水底部。
9.根据权利要求1所述的一种移动床生物膜反应器，其特征在于，所述反应池出水口与沉淀池进水口相通；以沉淀池进水口的进水方向为分界线，所述沉淀池沿着水深度方向上自上而下贯通设置有清水区和污泥处置区；所述清水区设有清水出水口；所述污泥处置区包括用以对沉淀池的进水中的污泥进行汇集的污泥池，以及设置在污泥池内部的污泥回流泵，所述污泥回流泵连接有用于将污泥池中的污泥回流至反应池内的污泥回流管。
10.根据权利要求9所述的一种移动床生物膜反应器，其特征在于，所述清水区和污泥处置区之间还设有用以对流入清水区的水进行过滤的污泥筛分区；所述污泥筛分区包括设置在沉淀池进水口上方的筛分填料，以及用于对筛分填料进行固定的筛分填料固定件。
11.根据权利要求9或10所述的一种移动床生物膜反应器，其特征在于，所述清水区包括用于将水引流至清水出水口的出水槽，所述出水槽包括用于控制出水槽内部水流大小的溢流堰台，所述出水槽由溢流堰台与沉淀池侧表面围合而成。
12.权利要求1-11任一项所述的移动床生物膜反应器在污水处理中进行应用。
13.根据权利要求12所述的应用，其特征在于，所述移动床生物膜反应器在农业源水污染处理中应用。
14.一种污水处理方法，其特征在于，使用权利要求1-11任一项所述的移动床生物膜反应器；所述污水处理方法包括以下步骤：S1、挂膜：将MBBR载体加入装载有污水的反应池内，使得污水中的细菌在MBBR载体上进行挂膜，得到成膜体系；所述细菌包括好氧硝化细菌和厌氧反硝化细菌；S2、污水处理：向成膜体系中引入污水，通过氧溶控制装置对污水中的溶氧量进行调控，使得经挂膜后的MBBR载体对污水进行处理，得到处理水。
15.根据权利要求14所述的一种污水处理方法，其特征在于，步骤S1包括：S1.1、向污水中投加微生物营养物质，所述微生物营养物质包括尿素、磷酸氢二钾和蔗糖，得到营养液；S1.2、向营养液中投加好氧硝化细菌，使其扩培，得到菌液；S1.3、向菌液中投加MBBR载体，使得好氧硝化细菌在MBBR载体表面挂膜，得到挂膜体系；S1.4、向挂膜体系中接种厌氧反硝化细菌，使得MBBR载体表面形成生物膜，得到成膜体系。
16.根据权利要求15所述的一种污水处理方法，其特征在于，步骤S1.3中，以反应池有效污水处理体积计算，所述MBBR载体的投加量为8％-15％。
17.根据权利要求14所述的一种污水处理方法，其特征在于，步骤S2中，所述引入污水包括以下步骤：S2.1、通过反应池进水口向进流区前端引入污水，而后污水沿着引流板流至进流区末端；S2.2、进流区末端的部分污水在导流板的导流下流入回流区，进入回流区的污水沿着引流板流至回流区末端，最终汇入进流区前端；进流区末端的其余污水透过导流板的过水孔，最终在反应池出水口流出。
18.根据权利要求14所述的一种污水处理方法，其特征在于，步骤S2中，氧溶控制装置对污水中溶氧量进行调控的步骤包括：S2.1、溶氧传感器的监测探头采集反应池污水中的溶氧量数据，而后通过溶氧传感器的通讯模块将所述溶氧量数据上传至PLC控制器；S2.2、PLC控制器对溶氧量数据进行分析，并根据分析结果，通过指令鼓风机的开启或者关闭，对污水中溶氧量进行调控。
19.根据权利要求18所述的一种污水处理方法，其特征在于，步骤S2.2还包括：当污水中溶氧量低于1mg/L时，PLC控制器将指令鼓风机开启，使得氧气沿曝气管道流至污水底部，并经曝气头流出，以提高污水中的溶氧量；当溶氧量高于4mg/L时，PLC控制器将指令鼓风机关闭。
20.根据权利要求14所述的一种污水处理方法，其特征在于，步骤S2还包括：向反应池的污水中投加碳酸钙，使得污水的pH值维持在7.0-8.5。
21.根据权利要求14所述的一种污水处理方法，其特征在于，步骤S2中污水的温度为15-30℃。
22.根据权利要求14所述的一种污水处理方法，其特征在于，步骤S2中反应池内污水的水力停留时间为2-4h。
23.根据权利要求14所述的一种污水处理方法，其特征在于，还包括：S3、水质净化：经反应池出水口流出的处理水沿沉淀池进水口流入沉淀池，随着沉淀池内处理水水位的不断提升，处理水中的水将渗透过筛分填料流入清水区，最终在清水出水口流出；而流入沉淀池的处理水中的污泥在重力作用下沉入污泥处置区，经污泥回流管回流至反应池。
发明内容
本发明的目的是提供一种污水处理效率高、污水处理成本低的移动床生物膜反应器及污水处理方法，具体通过以下技术方案实现：
一种移动床生物膜反应器，包括在处理污水流动方向上依次连通的反应池和沉淀池，所述反应池内部装载有MBBR载体，所述MBBR载体包括经聚乳酸改性的聚氨酯骨架，以及固定设置在聚氨酯骨架上的包覆层，所述包覆层还含有无机吸附粉末；所述移动床生物膜反应器还包括用于对反应池内污水的溶氧量进行调节的氧溶控制装置。
相较于以往通过增加移动床生物膜反应器的设备结构，以提高微生物污水处理效果的技术方案，本发明另辟蹊径，以微生物实际富集、并进行污水处理的具体场所——MBBR载体作为研发重心，并通过对移动床生物膜反应器设备进行高适配性设计，提供了一种污水处理效率高且污水处理成本低的移动床生物膜反应器。具体而言：
首先，本发明在MBBR载体制备过程中创新性引入聚乳酸作为原料之一，强化了MBBR载体内部聚氨酯骨架中软链段与硬链段之间的交联作用，大幅度的提升了聚氨酯骨架的机械性能，因此在污水处理过程中，本发明的MBBR载体可以更好的应对水力的剪切、气流的冲击以及MBBR载体之间的摩擦碰撞，相较于市售的普通载体，其使用周期更长，无需频繁补加以维持污水处理效果，这减少了移动床生物膜反应器的长期运行费用。
其次，申请人发现，聚氨酯骨架中软链段与硬链段之间形成的交联结构不仅会增加聚氨酯骨架的机械强度，与此同时，随着交联密度的增加，聚氨酯骨架表面越来越粗糙，因此，通过在聚氨酯骨架表面引入无机吸附粉末进行无机改性，将进一步提高MBBR载体的比表面积。经测定，本发明的MBBR载体的比表面积超过20000m2/m3，达到市售普通载体比表面积的13倍之多。这意味着同等体积的MBBR载体可以富集有更多的污水处理微生物，因此同等反应池污水处理有效容积下，相较于现有载体30％-40％的投配量，本发明的载体投配量仅需8％-15％，这减少了移动床生物膜反应器的工程造价。
本发明除了针对MBBR载体进行研发外，还对移动床生物膜反应器设备进行了适配设计。这具体体现在，本发明的移动床生物膜反应器摒弃了以往复杂的结构，仅设置有单一反应池，通过在反应池内设置与MBBR载体相配合的氧溶控制装置，巧妙地解决了在单一反应池条件下，两种污水处理必备菌——厌氧反硝化细菌和好氧硝化细菌的污水处理条件难统一的技术问题。具体的，基于MBBR载体内部及外表面与污水之间接触充分程度的不同，MBBR载体由外至内将形成由高至低的氧气梯度，因此经过微生物挂膜后，好氧硝化细菌将富集在MBBR载体表面，厌氧反硝化细菌将沿低氧气梯度方向移动直至在MBBR载体内部附着。然而常规附着并不意味着可以良好的进行污水处理，本发明还通过设置氧溶控制装置，可以对污水中的溶氧量进行动态调整，以充分激发好氧硝化细菌的硝化作用和厌氧反硝化细菌的反硝化作用。此外，本发明通过提供具有高比表面积的MBBR载体可以与厌氧反硝化细菌的反硝化进程相契合，促进MBBR载体内部形成厌氧层，具体的，经过MBBR载体外表面好氧消化细菌氧化后，氨氮转化为硝酸盐，硝酸盐在MBBR载体内部厌氧反硝化细菌的还原下会生成氮气，由于本发明的MBBR载体具有极大的比表面积，因此相较于现有技术将会有更多的氮气被截留在MBBR载体内部，形成厌氧区，这可以为厌氧反硝化细菌进一步反硝化步骤的进行提供最适的污水厌氧处理环境。综上，本发明的MBBR载体，在微生物挂膜并进行污水处理后，由外至内将形成稳定的好氧、厌氧区，以配合微生物对污水的处理，因此省去了现有技术中多种处理液回流反应的步骤，有效的提高了污水的处理效率。
作为优选，所述MBBR载体的制备包括以下步骤：
S1、预聚：将多元醇、异氰酸酯、聚乳酸的混合物预聚，得到聚氨酯预聚体，所述混合物中异氰酸酯指数大于1；
S2、发泡：向聚氨酯预聚体中加入发泡剂、催化剂、匀泡剂和扩链剂，使之发泡得到聚氨酯骨架；
S3、浸渍：将聚氨酯骨架浸渍在包含有无机吸附粉末的多元醇溶剂中，使之聚合得到MBBR载体。
聚乳酸是一种由乳酸单体通过聚合反应而形成的聚酯类聚合物，其含有丰富的酯基，是一种公认的生物降解材料，目前被广泛应用在可降解包装材料或可降解医用材料等领域。从化学本质上看，其降解机理为酯基为微生物的催化降解提供了结合位点，经微生物分泌的蛋白酶作用后，酯键裂解。
然而本发明的MBBR载体的运作环境极为恶劣，一方面MBBR载体需要长时间浸泡在污水中，另一方面，污水的处理依赖MBBR载体上负载的微生物，这显然为聚乳酸材质降解的极佳环境，因此本领域技术人员很难想象将聚乳酸作为MBBR载体的制备材料之一，且经检索，在污水处理技术领域，暂未发现聚乳酸材料在污水处理设备及载体填料中进行应用。
但本案申请人发现，将聚乳酸引入聚氨酯预聚体进行共混改性后，可以获得具有极佳机械性能的聚氨酯骨架。在试验的基础上，结合理论分析发现：(1)聚乳酸与多元醇、异氰酸酯反应分别形成具有高结晶性的聚氨酯软链段和硬链段，这增加了软链段和硬链段的有序性和紧密度，从而有效提高了聚氨酯骨架的机械强度。(2)聚乳酸与多元醇、异氰酸酯反应分别形成含有大量官能团的聚氨酯软链段和硬链段，通过软链段和硬链段之间相互吸引形成了大量氢键，这增强了硬链段与软链段之间的交联作用，与此同时交联作用可以进一步增加聚氨酯骨架的结晶行为，形成更有序、紧密的结构，使得聚氨酯骨架具有更高的机械强度。此外，由于官能团的大量引入提高了聚氨酯骨架的亲水性。(3)聚乳酸含有大量的酯基，聚合物内聚能研究试验表明酯基的内聚能较高，通过聚乳酸共混改性，赋予了聚氨酯骨架出色的耐磨性。
在此基础上，为避免因聚乳酸引入的大量酯基导致聚氨酯骨架在污水处理过程中被极速降解的技术问题，本条方案通过浸渍工艺，在聚氨酯骨架表面形成了聚氨酯包覆层，所述固定设置在聚氨酯骨架上的包覆层可以将聚氨酯骨架与污水、微生物等易降解环境相隔绝。具体的，S1混合物中异氰酸酯指数大于1时，混合物经预聚、发泡后获得主要含有端异氰酸酯预聚物和异氰酸酯单体的聚氨酯骨架，而后通过S3浸渍，聚氨酯骨架表面的端异氰酸酯预聚物和异氰酸酯单体将与多元醇溶剂再次进行聚合反应，形成包覆层。
此外，申请人还发现，聚氨酯骨架中软链段与硬链段之间形成的交联结构不仅会增加聚氨酯骨架的机械强度，与此同时随着交联密度的增加，聚氨酯骨架表面越来越粗糙。因此浸渍时在MBBR载体中引入无机吸附粉末进行无机改性，一方面，粗糙的聚氨酯骨架表面为无机吸附粉末的粘结提供了极佳的结合位点，无机吸附粉末在后续污水处理的过程中不易溶出；另一方面，粗糙的聚氨酯骨架表面意味着可以负载有更多含量的无机吸附粉末，这可以强化无机吸附粉末本身的性能。具体的，如电气石、活性炭无机吸附粉末能有效吸收和降解污水中的有毒物质，提高移动床生物膜反应器的系统稳定性；沸石粉可快速富集微污染水体中的氨氮，形成高氨氮富集区，因此污水处理的效率更高。其次，可以负载有更多含量的无机吸附粉末还意味着扩大了载体密度的可调整范围，有助于实现载体在污水中的良好自悬浮和自流化，减少流化辅助设备的能耗。
综上，本发明在MBBR载体制备过程中创新性引入聚乳酸作为共混改性材料并配以浸渍工艺，提高了聚氨酯骨架的机械强度，因此相较于现有的MBBR载体，其具有更长的使用周期，无需频繁补加以维持污水中氨氮等污染物的去除率；此外，本发明的MBBR载体通过有机无机杂化技术极大的提高的MBBR载体的比表面积，一方面，可以富集有更多的微生物对污水进行处理，因此污水处理效率会更高；另一方面，相较于现有的MBBR载体，同等大小的移动床生物膜反应器可以装配有更少的MBBR载体，这将大幅度降低MBBR载体的投入费用。
作为优选，S1中预聚的温度为70-90℃，S3中浸渍的温度为10-35℃。
作为优选，以质量份数计，S1中混合物中各组分的添加量为多元醇100-200份、异氰酸酯30-50份、聚乳酸10-40份。
作为优选，所述多元醇的羟值为26-300，分子量为2000-6000。
作为优选，所述聚乳酸的分子量为5000-10000。
作为优选，S3中无机吸附粉末包括沸石粉、活性炭或者电气石中的一种或几种。
作为优选，S3中多元醇溶剂中无机吸附粉末的浓度为2-5g/L。
作为优选，S3中多元醇溶剂包含有催化剂、扩链剂中的一种或几种。
作为优选，上述多元醇包括聚合物多元醇、聚醚多元醇中的一种或几种。异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯中的一种或几种。发泡剂包括水、乙酸甲酯、二氯甲烷、液态二氧化碳中的一种或几种。催化剂包括发泡剂催化剂和凝胶催化剂，所述发泡剂催化剂为三亚乙基二胺的正丙醇溶液，凝胶催化剂包括有机铋、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、三乙烯二胺中的一种或几种。匀泡剂为硅油。扩链剂包括1，4-丁二醇、1，4-环己二醇、乙二醇、丙二醇、三乙醇胺中的一种或几种。
作为优选，所述反应池内还沿反应池进水时污水流动方向设置有将反应池分为进流区和回流区的引流板；并且，反应池进水口直接连通进流区的前端，所述进流区末端直接相通回流区的前端，所述回流区的末端与所述进流区的前端相通；所述反应池内还设有将进流区末端污水导向回流区前端的导向板；所述导向板将所述反应池分隔成具有MBBR载体和不具有MBBR载体的两个区域，且在所述不具有MBBR载体的区域设有与所述沉淀池相连通的反应池出水口；所述导向板上具有供水通过的过水孔。
如上所述，污水处理的过程中，本发明的MBBR载体由外至内将形成稳定的好氧、厌氧区，因此相应的，基于设备成本等综合因素考量，本发明的移动床生物膜反应器的主要污水处理装置——反应池仅设置为一个。为解决单一反应池条件下，低投配量的MBBR载体无法充分与污水之间进行接触的技术问题，本发明对反应池内部进行了特殊设计。具体的，本条技术方案通过引流板和导流板的设计，可以充分利用进水水流的冲击力实现污水在反应池内的自循环流动，因此在污水的带动下，MBBR载体将在污水中充分的流化，进而使得其上的微生物对污水进行处理。此外，相较于现有的设置回流机构的设计，本发明通过引流板和导流板将进一步节约污水处理设备的运行能耗，更加符合绿色发展的要求。
作为优选，所述进流区和回流区的任意一段区域沿污水流动方向上设有推动含有MBBR载体的污水和/或污泥流动的推流搅拌装置，所述推流搅拌装置包括搅拌器，以及用于调节所述搅拌器在污水中深度的滑轨，所述推流搅拌装置还包括带动搅拌器沿着滑轨移动的控制电机和驱动搅拌器工作的工作电机。
虽然设置引流板和导流板可以有效的利用进水水流的冲击力实现MBBR载体与污水之间充分接触，但是污水在反应池内部流动过程中，污水的动能难免会有所损耗，因此污水的流速将逐渐趋于平缓，且污泥分布亦将更为集中，这不利于MBBR载体或污泥中的微生物对污水的充分处理。基于此，本条技术方案通过在进流区和回流区的任意一段区域沿污水流动方向上设置推流搅拌装置，一方面将为污水的流动提供助力；另一方面可以使得污水处理微生物与污水进行更加有效的接触，进而提高反应池内污水的整体处理效果。
作为优选，所述氧溶控制装置包括用以测量反应池污水中溶氧量的溶氧传感器，以及用于接收溶氧传感器测量信息的PLC控制器，所述PLC控制器电连接有用以向反应池提供氧气的鼓风机；所述氧溶控制装置还包括全部或部分设置在反应池内部的曝气装置，所述曝气装置包括与鼓风机相接的曝气管道，以及与所述曝气管道相接的且将气体分散的多个曝气头，所述曝气头处于污水底部。
在移动床生物膜反应器污水处理过程中，反应池污水中的溶氧量是维持本发明MBBR载体中微生物代谢及污水处理的关键因素。因此，本条技术方案通过对污水中溶氧量进行实时监测，并通过PLC控制器开启或者关闭鼓风机对污水中溶氧量进行动态调节，可以更加精准的为微生物提供较为适宜的污水处理氧气环境。
作为优选，所述反应池出水口与沉淀池进水口相通；以沉淀池进水口的进水方向为分界线，所述沉淀池沿着水深度方向上自上而下贯通设置有清水区和污泥处置区；所述清水区设有清水出水口；所述污泥处置区包括用以对沉淀池的进水中的污泥进行汇集的污泥池，以及设置在污泥池内部的污泥回流泵，所述污泥回流泵连接有用于将污泥池中的污泥回流至反应池内的污泥回流管。
在移动床生物膜反应器中，除了MBBR载体表面会富集有污水处理微生物外，污水中的污泥表面也会附着有一些微生物。因此，为避免直接排放反应池处理后的水导致污水处理微生物的流失，本条技术方案通过设置污泥处置区，一方面，可以及时的将附着有微生物的污泥及时回流至反应池中，保证反应池中达到相应的生物量；另一方面，通过设置沉淀池还可以减少水中的杂质，经清水出水口流出的水质会更高。
作为进一步优选，所述清水区和污泥处置区之间还设有用以对流入清水区的水中的污泥进行过滤的污泥筛分区；所述污泥筛分区包括设置在沉淀池进水口上方的筛分填料，以及用于对筛分填料进行固定的筛分填料固定件。
原则上，在沉淀池内设置清水区和污泥处置区，即可借助污泥自身的重力实现水与污泥的上下分层，但本条技术方案通过在清水区和污泥处置区之间设置污泥筛分区，可以进一步的对清水区的水质进行把控。具体的，经沉淀池进水口流入的处理水在筛分填料的筛分下，污泥等大粒径物质因无法通过筛分填料将陆续在重力的作用下沉入污泥处置区，经污泥回流管回流至反应池；然而，除大粒径物质外的水将随着沉淀池内水位的不断提升而渗透过筛分填料流入清水区，最终在清水出水口流出。
作为进一步优选，所述清水区包括用于将水引流至清水出水口的出水槽，所述出水槽包括用于控制出水槽内部水流大小的溢流堰台，所述出水槽由溢流堰台与沉淀池侧表面围合而成。
本条技术方案通过在清水区设置溢流堰台，一方面可以使得清水区中的水均匀的通过溢流堰台进而沿着出水槽流至清水出水口；另一方面溢流堰台还可以对污水中的杂质进行阻挡，这进一步的提高了出水的水质。
本发明还提出了上述任一项所述的移动床生物膜反应器在污水处理中进行应用。
作为优选，所述移动床生物膜反应器在农业源水污染处理中应用。
所述农业源水污染是指农业活动导致的水体污染问题，包括农田种植过程中农药、化肥等的使用造成的水污染、畜禽养殖业、水产养殖业造成的水污染中的一种或几种，其以化学需氧量、氨氮、总氮、总磷超标为主要特征。据《第二次全国污染源普查公报》中显示，2017年农业源水污染物排放量为：化学需氧量1067.13万吨，氨氮21.62万吨，总氮141.49万吨，总磷21.20万吨，分别占全国水污染物排放总量的49.78％、22.44％、46.52％、67.22％，可见农业源水污染治理势在必行。
本申请提供的移动床生物膜反应器通过MBBR载体、反应池、以及氧溶控制装置的配合，在保证达到特定污水处理效果的前提下，极大的减少了设备的占地面积、设备工程造价，以及反应器长期的运行维护成本，且反应池内污水的水力停留时间相较于现有技术缩减了一半之多，这意味着进一步降低了污水处理的运行成本，体现出了极高的经济价值。因此设立本发明的移动床生物膜反应器的经济负担更低，这将在一定程度上加快农业活动污水处理厂的建设，进而解决目前农业源水污染分散性高、集中处理难的问题。此外，从性能测试结果来看，本发明的反应器在4h水力停留时间下，污水中氨氮、总磷、总氮、化学需氧量的去除率均达到了90％以上，可见，其可以对集中大批量排放的污水进行高效的处理，十分契合农业源污水的处理需求，对于改善地表水质环境、助力和美乡村建设具有特殊的意义。
一种污水处理方法，使用上述任一项所述的移动床生物膜反应器；所述污水处理方法包括以下步骤：
S1、挂膜：将MBBR载体加入装载有污水的反应池内，使得污水中的细菌在MBBR载体上进行挂膜，得到成膜体系；所述细菌包括好氧硝化细菌和厌氧反硝化细菌；
S2、污水处理：向成膜体系中引入污水，通过氧溶控制装置对污水中的溶氧量进行调控，使得经挂膜后的MBBR载体对污水进行处理，得到处理水。
作为优选，所述步骤S1包括：
S1.1、向污水中投加微生物营养物质，所述微生物营养物质包括尿素、磷酸氢二钾和蔗糖，得到营养液；
S1.2、向营养液中投加好氧硝化细菌，使其扩培，得到菌液；
S1.3、向菌液中投加MBBR载体，使得好氧硝化细菌在MBBR载体表面挂膜，得到挂膜体系；
S1.4、向挂膜体系中接种厌氧反硝化细菌，使得MBBR载体表面形成生物膜，得到成膜体系。
作为优选，步骤S1.3中，以反应池有效污水处理体积计算，所述MBBR载体的投加量为8％-15％。
作为优选，步骤S2中，所述引入污水包括以下步骤：
S2.1、通过反应池进水口向进流区前端引入污水，而后污水沿着引流板流至进流区末端；
S2.2、进流区末端的部分污水在导流板的导流下流入回流区，进入回流区的污水沿着引流板流至回流区末端，最终汇入进流区前端；进流区末端的其余污水透过导流板的过水孔，最终在反应池出水口流出。
作为优选，步骤S2中，氧溶控制装置对污水中溶氧量进行调控的步骤包括：
S2.1、溶氧传感器采集反应池污水中的溶氧量数据，而后通过溶氧传感器的通讯模块将所述溶氧量数据上传至PLC控制器；
S2.2、PLC控制器对溶氧量数据进行分析，并根据分析结果，通过指令鼓风机的开启或者关闭，对污水中溶氧量进行调节。
作为进一步优选，所述步骤S2.2还包括：
当污水中溶氧量低于1mg/L时，PLC控制器将指令鼓风机开启，使得氧气沿曝气管道流至污水底部，并经曝气头流出，以提高污水中的溶氧量；当溶氧量高于4mg/L时，PLC控制器将指令鼓风机关闭。
作为优选，步骤S2还包括：向反应池的污水中投加碳酸钙，使得污水的pH值维持在7.0-8.5。
作为优选，步骤S2中污水的温度为15-30℃。
作为优选，步骤S2中反应池内污水的水力停留时间为2-4h。
作为优选，污水处理方法还包括：
S3、水质净化：经反应池出水口流出的处理水沿沉淀池进水口流入沉淀池，随着沉淀池内处理水水位的不断提升，处理水中的水将渗透过筛分填料流入清水区，最终在清水出水口流出；而流入沉淀池的处理水中的污泥在重力作用下沉入污泥处置区，经污泥回流管回流至反应池。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过对移动床生物膜反应器的MBBR载体进行改性研发，大幅度的提升了聚氨酯骨架的机械性能，因此在污水处理过程中，本发明的MBBR载体可以更好的应对水力的剪切、气流的冲击以及MBBR载体之间的摩擦碰撞，相较于市售的普通载体，其使用周期更长，无需频繁补加以维持污水处理效果，这减少了移动床生物膜反应器的长期运行费用。
本发明通过在聚氨酯骨架表面引入无机吸附粉末进行无机改性，将进一步提高MBBR载体的比表面积。经测定，本发明的MBBR载体的比表面积超过20000m2/m3，达到市售普通载体比表面积的13倍之多。这意味着同等体积的MBBR载体可以富集有更多的污水处理微生物，因此同等反应池有效污水处理容积下，相较于现有载体30％-40％的投配量，本发明的载体投配量仅需8％-15％，这减少了移动床生物膜反应器的工程造价。
本发明提供的移动床生物膜反应器通过MBBR载体、反应池、以及氧溶控制装置的配合，一方面，在保证达到特定污水处理效果的前提下，极大的减少了设备的占地面积、设备工程造价，以及反应器长期的运行维护成本，体现出了极高的经济价值；另一方面，相较于现有技术，本发明反应池内污水的水力停留时间缩短了一半之多，这意味本发明极大的提高了污水的处理效率，进一步降低了污水处理的运行成本。
从性能测试结果来看，本发明的移动床生物膜反应器在4h水力停留时间下，对农业源污水中氨氮、总磷、总氮、化学需氧量的去除率均达到了90％以上，可见，其可以对集中大批量排放的污水进行高质、高效的处理，十分契合农业源污水的处理需求，对于改善地表水质环境、助力和美乡村建设具有特殊的意义。
（发明人：许超;胡立江;贾洪柏;刘军;闫晨煜;杨宇;任波源;陈升;杨云成;饶宾期）
