公布日：2024.05.31
申请日：2024.02.27
分类号：C02F3/12(2023.01)I;C02F3/30(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)I;C02F9/00(2023.01)I;C02F1/44(2023.01)N
摘要
本发明提供了一种基于污泥分流的MBR污水处理方法及系统，该方法包括：预处理尾水经AAO生化池脱氮除磷后与污泥共同通过第一管路被输送至污泥分流器；污泥分流器首先对第一管路排出的泥水混合物进行泥水快速分离，再将分离出的污泥部分一部分经过第三管路的第一回流污泥管路回流至AAO生化池，另一部分作为剩余污泥通过第一剩余污泥排放管路排放；分离出的液体部分(低污泥浓度泥水混合液)经过第二管路进入MBR膜池；MBR膜池对分离出的液体部分进一步硝化和过滤处理，清水排出所述MBR膜池。本发明脱氮除磷效率高，能耗低，可适用于市政污水处理厂的新、改、扩建工程。
权利要求书
1.一种基于污泥分流的MBR污水处理方法，其特征在于，所述方法应用于基于污泥分流的MBR污水处理系统，所述基于污泥分流的MBR污水处理系统包括从前往后依次通过管道连接的AAO生化池、污泥分流器和MBR膜池，所述MBR膜池配置有相应的膜擦洗设施，所述AAO生化池与所述污泥分流器之间通过第一管路连接，所述污泥分流器与所述MBR膜池之间通过第二管路连接，所述污泥分流器的底部设置第三管路，所述第三管路分为两路，其中一路为第一回流污泥管路，所述第一回流污泥管路上接回流污泥泵及控制阀门，另一路为第一剩余污泥排放管路，所述第一剩余污泥排放管路上接剩余污泥泵及控制阀门，所述方法包括以下步骤：所述AAO生化池对进水进行处理后通过所述第一管路输送至所述污泥分流器；所述污泥分流器对所述AAO生化池处理后的泥水混合物进行泥水快速分离，分离出的污泥部分一部分经过第三管路的第一回流污泥管路回流至AAO生化池，另一部分作为剩余污泥通过所述第一剩余污泥排放管路排放；分离出的液体部分经过所述第二管路进入所述MBR膜池，所述分离出的液体部分的污泥浓度MLSS为1-2g/L；所述MBR膜池对分离出的液体部分进一步硝化和过滤处理，清水排出所述MBR膜池，处理后的清水悬浮物浓度SS＜5mg/L。
2.根据权利要求1所述的基于污泥分流的MBR污水处理方法，其特征在于，所述AAO生化池包括从前往后依次连接的厌氧池、缺氧池以及好氧池，所述好氧池底部布满曝气装置，所述AAO生化池总水力停留时间为12-16小时，所述AAO生化池全流程污泥浓度MLSS稳定维持在5-6g/L，所述好氧池的后端还设置有硝化液回流管道，通往所述缺氧池的前端，回流比为100％-200％，所述AAO生化池对进水进行处理的步骤包括：所述厌氧池对进水中的有机氮进行氨化、对有机物进行转化并在胞内储存为内碳源，同时向水中大量释磷；所述缺氧池利用经过所述厌氧池处理的出水有机物对所述好氧池回流的硝化液进行反硝化脱氮；所述好氧池通过曝气对所述缺氧池的出水氨氮进行硝化作用后，一部分泥水混合物通过所述第一管路进入所述污泥分流器，另一部分回流至所述缺氧池进行反硝化。
3.根据权利要求2所述的基于污泥分流的MBR污水处理方法，其特征在于，所述MBR膜池设置有第二回流污泥管路和第二剩余污泥排放管路，所述第二回流污泥管路与所述好氧池的前端连接，且所述第二回流污泥管路中连接回流污泥泵及控制阀门，所述MBR膜池对分离出的液体部分进行进一步硝化和过滤处理；所述MBR膜池内的污泥浓度预设限值可设置为8g/L以下，并可通过所述第二回流污泥管回流污泥至所述好氧池，或通过所述第二剩余污泥排放管路作为剩余污泥排放进行动态调节。
4.根据权利要求2所述的基于污泥分流的MBR污水处理方法，其特征在于，所述好氧池的末端设置有除磷药剂投加点，投加的药剂在水力作用下被混合及搅拌，形成化学絮凝物，实现化学辅助除磷。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的基于污泥分流的MBR污水处理方法，其特征在于，所述污泥分流器的泥水分离效果要求为污泥部分的污泥浓度MLSS为8-10g/L，液体部分的污泥浓度MLSS为1-2g/L，所述污泥分流器的分流效果要求是污泥浓度MLSS为8-10g/L的污泥部分分流至所述AAO生化池，污泥浓度MLSS为1-2g/L的液体部分分流至所述MBR膜池。
6.一种基于污泥分流的MBR污水处理系统，其特征在于，所述系统包括从前往后依次通过管道连接的AAO生化池、污泥分流器和MBR膜池，所述AAO生化池与所述污泥分流器之间通过第一管路连接，所述污泥分流器与MBR膜池之间通过第二管路连接，所述污泥分流器的底部设置第三管路，所述第三管路分为两路，其中一路为第一回流污泥管路，另一路为第一剩余污泥排放管路；所述AAO生化池用于对进水进行处理后通过第一管路输送至所述污泥分流器；所述污泥分流器用于对所述AAO生化池处理后的泥水混合物进行泥水分离，分离出的污泥部分一部分经过第三管路的第一回流污泥管路回流至AAO生化池，另一部分作为剩余污泥通过所述第一剩余污泥排放管路排放；分流出的液体部分经过所述第二管路分流至所述MBR膜池，所述分流出的液体部分的污泥浓度MLSS为1-2g/L；所述MBR膜池用于对分流出的液体部分进一步硝化和过滤处理，清水排出所述MBR膜池，处理后的清水悬浮物浓度SS＜5mg/L。
7.根据权利要求6所述的基于污泥分流的MBR污水处理系统，其特征在于，所述AAO生化池包括从前往后依次连接的厌氧池、缺氧池以及好氧池，所述好氧池的后端还设置有硝化液回流管道，通往所述缺氧池的前端：所述厌氧池用于活性污泥对进水中的有机氮进行氨化、对有机物进行转化并在胞内储存为内碳源，同时向水中大量释磷；所述缺氧池用于利用经过所述厌氧池处理的出水有机物和活性污泥胞内碳源对所述好氧池回流的硝化液进行反硝化脱氮；所述好氧池用于对所述缺氧池的出水氨氮进行硝化后，一部分泥水混合物通过所述第一管路进入所述污泥分流器，另一部分回流至所述缺氧池进行反硝化。
8.根据权利要求7所述的基于污泥分流的MBR污水处理系统，其特征在于，所述MBR膜池设置有第二回流污泥管路和第二剩余污泥排放管路，所述第二回流污泥管路与所述好氧池的前端连接；所述MBR膜池内的污泥浓度可通过所述第二回流污泥管回流污泥至所述好氧池，或通过所述第二剩余污泥排放管路作为剩余污泥排放进行动态调节，使得其处于预设浓度范围内；所述MBR膜池内的活性污泥预设浓度，可结合膜组件擦洗方式和强度设定于膜组件允许范围内，所述MBR膜池内的活性污泥预设浓度为8-10g/L；所述第二回流污泥管回流污泥和所述第二剩余污泥排放管路排放剩余污泥是连续式或间歇式的。
9.根据权利要求7所述的基于污泥分流的MBR污水处理系统，其特征在于，所述好氧池的末端设置有除磷药剂投加点，投加的药剂在水力作用下被混合及搅拌，形成化学絮凝物，实现化学辅助除磷。
10.根据权利要求6至9任意一项所述的基于污泥分流的MBR污水处理系统，其特征在于，所述污泥分流器用于快速实现泥水分离，并将污泥浓度MLSS为8-10g/L的污泥部分分流至所述AAO生化池，污泥浓度MLSS为1-2g/L的液体部分分流至所述MBR膜池。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于污泥分流的MBR污水处理系统及方法，旨在解决现有技术中的应用瓶颈：1、为了保持膜组件的正常运行，MBR膜池曝气擦洗需求量大、能耗高、溶解氧也高，池内高溶解氧混合液污泥再回流至前端AAO池，极易影响前端厌、缺氧环境，导致AAO生化池脱氮除磷效率降低；2、若MBR膜池内的污泥浓度长期保持较高水平，需要较高的擦洗强度，还需要较为频繁的停机化学清洗，影响其产水率和使用寿命，不利于膜组的稳定、健康运行；3、为保持前端生化池的污泥浓度所需来自MBR膜池的回流量较大，导致系统整体水力负荷偏高，回流管(渠)设计较大，所需占地面积也较大，回流泵能耗高。
为了达到上述目的，本发明提出一种基于污泥分流的MBR污水处理方法，所述方法应用于基于污泥分流的MBR污水处理系统，所述基于污泥分流的MBR污水处理系统包括从前往后依次通过管道连接的AAO生化池、污泥分流器和MBR膜池，所述MBR膜池配置有相应的膜擦洗设施，所述AAO生化池与所述污泥分流器之间通过第一管路连接，所述污泥分流器与所述MBR膜池之间通过第二管路连接，所述污泥分流器的底部设置第三管路，所述第三管路分为两路，其中一路为第一回流污泥管路，所述第一回流污泥管路上接回流污泥泵及控制阀门，另一路为第一剩余污泥排放管路，所述第一剩余污泥排放管路上接剩余污泥泵及控制阀门，所述方法包括以下步骤：
所述AAO生化池对进水进行处理后通过所述第一管路输送至所述污泥分流器；
所述污泥分流器对所述AAO生化池处理后的泥水混合物进行泥水快速分离，分离出的污泥部分一部分经过第三管路的第一回流污泥管路回流至AAO生化池，另一部分作为剩余污泥通过所述第一剩余污泥排放管路排放；分离出的液体部分经过所述第二管路分流至所述MBR膜池，所述分离出的液体部分的污泥浓度MLSS约1-2g/L；
所述MBR膜池对分离出的液体部分进一步硝化和过滤处理，清水排出所述MBR膜池，处理后的清水悬浮物浓度SS＜5mg/L。
本发明进一步的技术方案是，所述AAO生化池包括从前往后依次连接的厌氧池、缺氧池以及好氧池，所述好氧池底部布满曝气装置，所述AAO生化池总水力停留时间为12-16小时，所述AAO生化池全流程污泥浓度MLSS稳定维持在5-6g/L，所述好氧池的后端还设置有硝化液回流(内回流)管道，通往所述缺氧池的前端，回流比为100％-200％，所述AAO生化池对进水进行处理的步骤包括：
所述厌氧池对进水中的有机氮进行氨化、对有机物进行转化并在胞内储存为内碳源，同时向水中大量释磷；
所述缺氧池用于利用经过所述厌氧池处理的出水有机物对所述好氧池回流的硝化液进行反硝化脱氮；
所述好氧池通过曝气对所述缺氧池的出水氨氮进行硝化作用后，一部分泥水混合物通过所述第一管路进入所述污泥分流器，另一部分回流至所述缺氧池进行反硝化。
本发明进一步的技术方案是，所述MBR膜池设置有第二回流污泥管路和第二剩余污泥排放管路，所述第二回流污泥管路与所述好氧池的前端连接，且所述第二回流污泥管路中连接回流污泥泵及控制阀门，所述MBR膜池对分离出的液体部分进行进一步硝化和过滤处理；
所述MBR膜池内的污泥浓度预设限值可设置为8g/L以下，并可通过所述第二回流污泥管回流污泥至所述好氧池，或通过所述第二剩余污泥排放管路作为剩余污泥排放进行动态调节。
所述MBR膜池内的污泥浓度可通过所述第二回流污泥管回流污泥至所述好氧池，或通过所述第二剩余污泥排放管路作为剩余污泥排放进行动态调节，使得其处于预设浓度范围内。MBR膜池内的活性污泥预设浓度，可结合膜组件的擦洗方式和强度等，设定于膜组件允许范围(一般为8-10g/L)内，或者更低值。
所述第二回流污泥管回流污泥和所述第二剩余污泥排放管路排放剩余污泥是可以是连续式或间歇式的。
本发明进一步的技术方案是，所述好氧池的末端设置有除磷药剂投加点，投加的药剂在水力作用下被混合及搅拌，形成化学絮凝物，实现化学辅助除磷。
本发明进一步的技术方案是，所述污泥分流器的泥水分离效果要求为污泥部分的污泥浓度MLSS约8-10g/L，液体部分的污泥浓度MLSS约1-2g/L。
所述污泥分流器的分流效果要求是高浓度(污泥浓度MLSS约8-10g/L)污泥部分分流至所述AAO生化池，低浓度(污泥浓度MLSS约1-2g/L)液体部分分流至MBR膜池。
为实现上述目的，本发明还提出一种基于污泥分流的MBR污水处理系统，所述系统包括从前往后依次通过管道连接的AAO生化池、污泥分流器和MBR膜池，所述AAO生化池与所述污泥分流器之间通过第一管路连接，所述污泥分流器与MBR膜池之间通过第二管路连接，所述污泥分流器的底部设置第三管路，所述第三管路分为两路，其中一路为第一回流污泥管路，另一路为第一剩余污泥排放管路；
所述AAO生化池用于对进水进行处理后通过第一管路输送至所述污泥分流器；
所述污泥分流器用于对所述AAO生化池处理后的泥水混合物进行泥水分离，分离出的污泥部分一部分经过第三管路的第一回流污泥管路回流至AAO生化池，另一部分作为剩余污泥通过所述第一剩余污泥排放管路排放；分流的液体部分(低浓度混合液)经过第二管路分流至MBR膜池，所述分流出的液体部分的污泥浓度MLSS为1-2g/L；
所述MBR膜池用于对分流出的液体部分(低浓度混合液)进一步硝化和过滤处理，清水排出所述MBR膜池，处理后的清水悬浮物浓度SS＜5mg/L。
本发明进一步的技术方案是，所述AAO生化池包括从前往后依次连接的厌氧池、缺氧池以及好氧池，所述好氧池的后端还设置有硝化液回流(内回流)管道，通往所述缺氧池的前端：
所述厌氧池用于活性污泥对进水中的有机氮进行氨化、对有机物进行转化并在胞内储存为内碳源，同时向水中大量释磷；
所述缺氧池用于利用经过所述厌氧池处理的出水有机物和活性污泥胞内碳源对所述好氧池回流的硝化液进行反硝化脱氮；
所述好氧池用于对所述缺氧池的出水氨氮进行硝化后，一部分泥水混合物通过所述第一管路进入所述污泥分流器，另一部分回流至所述缺氧池进行反硝化。
本发明进一步的技术方案是，所述MBR膜池设置有第二回流污泥管路和第二剩余污泥排放管路，所述第二回流污泥管路与所述好氧池的前端连接；所述第二回流污泥管路可根据需要设置，新建污水处理系统可以不设，但应适当加大其排泥管道，已建“AAO+MBR”污水处理系统的升级改造，可以将已有的回流管路保留。
所述MBR膜池内的污泥浓度可通过所述第二回流污泥管回流污泥至所述好氧池，或通过所述第二剩余污泥排放管路作为剩余污泥排放进行动态调节，使得其处于预设浓度以下。
所述MBR膜池内的活性污泥预设浓度，可结合膜组件的擦洗方式和强度等，设定于膜组件允许范围(一般为8-10g/L)内，或者更低值；
所述的第二污泥回流和第二剩余污泥排放是连续式或间歇式的。
所述第二剩余污泥排放方式，经长期运行，可通过污泥分流器筛选出沉降性能较好的污泥回流至系统，沉降性能较差的污泥经MBR膜池浓缩后外排。
本发明进一步的技术方案是，所述好氧池的末端设置有除磷药剂投加点，投加的药剂在水力作用下被混合及搅拌，形成化学絮凝物，实现化学辅助除磷。
本发明进一步的技术方案是，所述污泥分流器主要功能在于快速实现泥水分离，并将高浓度(污泥浓度MLSS约8-10g/L)污泥部分分流至所述AAO生化池，低浓度(污泥浓度MLSS约1-2g/L)液体部分分流至MBR膜池；
所述污泥分流器也可根据需要设置相应的污泥浓缩功能，提高污泥回流效率。
本发明基于污泥分流的MBR污水处理方法及系统通过设污泥分流器，形成“AAO+污泥分流器+MBR”工艺，主要技术效果是：
(1)与传统“AAO耦合MBR”工艺比，通过污泥分流器快速分离出的泥污泥浓度高，分流至生化池的污泥量可相应减少，系统的实际水力负荷和回流泵能耗均大幅降低；
(2)污泥分流器主要功能在于快速实现泥水分离，并将高浓度(污泥浓度MLSS约8-10g/L)污泥部分分流至所述AAO生化池，低浓度(污泥浓度MLSS约1-2g/L)液体部分分流至MBR膜池；因分离程度无须达到完全分离，因此其水力停留时间、池容的要求较低，占地面积也可缩减，对相应设备的功能要求也较低。经快速分离出的污泥大多为沉降性能较好的污泥，回流至AAO生化池，沉降性能较差的污泥随着液体部分进入MBR膜池进行过滤和浓缩后，逐渐排出系统。如此往复循环，可实现易沉降污泥筛选功能；
(3)与传统“AAO耦合MBR”工艺MBR膜池高溶解氧回流污泥相比，经污泥分流器泥水快速分离后的污泥部分溶解氧含量低，将其分流至前端厌氧池不会影响厌氧环境及脱氮除磷效果；
(4)为MBR膜池设置第二回流污泥管路及第二剩余污泥排放管路，视情况机动运行，避免污泥在MBR膜池内累积，使MBR膜池维持在低污泥浓度环境下运行，其擦洗强度可大幅下调，可采用间歇曝气或非气泡擦洗方式等，有效降低MBR膜池的曝气及回流能耗；同时，较低的污泥浓度环境，可有效降低出水抽吸能耗，有效减缓膜污染，降低膜的化学清洗频率并延长其使用寿命；
(5)氨氮在前端生化池中若未完全硝化，MBR膜池通过曝气可进一步完成硝化作用，再调整回流方式可实现进一步脱氮。
（发明人：黄文章;王未君;张宏;汪义强;石富生;林用略）
