一种MFBR污水处理装置和污水处理方法

一种mfbr污水处理装置和污水处理方法
技术领域
1.本发明涉及污水处理技术领域，具体地，涉及一种mfbr污水处理装置和污水处理方法。


背景技术：

2.随着我国经济发展水平和人民生活质量的提升，对生态环境的要求也日益增高。市政污水处理厂作为生活污水和部分工业废水的主要处理场所，其排放标准也日益严格。我国最早的国家级城市污水处理厂污染物排放标准(1988年)的核心指标是cod、bod5和ss；2006年国家环保部在太湖流域强制推行了一级a标准；经过十几年的发展，一级a标准已经无法满足一些地方的实际需求，北京、天津等地相继出台了更为严格的标准。从整体来看，排放标准日益严格，不仅核心指标递增，同时排放标准值也越来越严格。因此，需要采用新型的污水处理装置及工艺，提高污水处理能力，满足日益严格的污水处理指标，到达污水处理厂提标改造的目的。
3.水处理生物法是处理市政污水的常用工艺，包括活性污泥法和生物膜反应器工艺。普通活性污泥法工艺中由于二沉池和出水水质指标的限制，无法再继续提高污泥浓度，所以在设计中需要建造很大的水池，直接导致土建投资增加，占地面积增加，而在现有的一些建成的污水处理厂中，由于土地受限，已经无法扩容，面对日益提高的排放标准，只能通过现有土地进行提标改造，唯一的选择就是增加单位体积内微生物的浓度来提高处理效率；生物膜反应器工艺虽然在处理城市污水、工业废水中已经得到了一定程度的工程化应用，但在国内的研究和应用还处于起步阶段，对于兼容多种功能的生物反应器开发有待于进一步加强，与其他处理工艺的组合还需要进行深入的研究。因此，研发一种能够结合活性污泥法和生物膜反应器工艺优点的新型多效能生物反应器(multi-functional biological reactor，mfbr)是十分必要的。
4.经检索，申请公开号为cn110436703a的中国发明专利，公开了一种mfbr污水处理装置，包括处理筒，所述处理筒内分隔成调节区、中间反应区、mfbr反应区和沉淀分离区；所述mfbr反应区分隔成流化床好氧区和固定床好氧区，所述流化床好氧区和固定床好氧区之间通过开设在底部的过水孔连通，流化床好氧区和固定床好氧区内分别通过网格篮设置有流化填料和固定填料，在mfbr反应区底部设置有曝气管；所述沉淀分离区内设置有气提装置，所述气提装置的出液端通过回流管与中间反应区连通，气提装置和曝气管通过气泵提供气源。该发明的主要不足之处有：(1)未考虑对微生物进行分级筛选，培养出适合各个阶段的微生物；(2)通过网格篮设置流化填料和固定填料，可能存在不充分流化的现象；(3)未考虑污水在不同区之间流动时，填料的拦截和堵塞问题。
5.此外，授权公告号为cn211056798u的中国实用新型专利，公开了一种同心套筒式mfbr农村污水处理装置，包括处理筒，所述处理筒内分隔成同心的调节区、中间反应区和外圈区；所述中间反应区分隔成厌氧区和缺氧区，所述调节区和缺氧区通过第一过水孔连通，所述调节区和厌氧区通过第二过水孔连通，所述厌氧区和缺氧区通过第三过水孔连通；所
述外圈区分隔成mfbr反应区、沉淀区和清水区，所述厌氧区和mfbr反应区通过第四过水孔连通，在mfbr反应区的底部设置有曝气管；所述沉淀区内设置有气提装置，所述气提装置的出液端通过回流管与缺氧区连通。但是该发明同样存在申请公开号为cn110436703a的中国发明专利中的主要不足之处。


技术实现要素：

6.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种mfbr污水处理装置和污水处理方法，本发明的装置结构简单，施工方便，占地面积小，能够改造市政污水、工业废水的处理工艺，提高污水处理能力，从而能够保障污水处理厂的污水处理能力满足日益严格的污水处理指标。
7.根据本发明的一个方面，提供一种用于废水、污水处理技术领域中的mfbr污水处理装置，包括mfbr反应池，所述mfbr反应池内填设有生物填料，所述mfbr反应池的一端设有进水口，另一端设有出水口，沿从所述进水口至所述出水口的方向所述mfbr反应池依次被分隔为一阶降解区、中继分级区和二阶降解区，所述中继分级区分别与所述一阶降解区和所述二阶降解区连通；
8.所述一阶降解区用于cod的降解，所述中继分级区用于对微生物进行筛选分级，培养出适合各个阶段的微生物；所述二阶降解区用于氨氮的降解。
9.进一步地，所述一阶降解区与所述中继分级区之间设有第一隔墙，所述二阶降解区与所述中继分级区之间设有第二隔墙，所述第一隔墙和所述第二隔墙上均开设有过水孔；所述一阶降解区包括第一生物拦截装置、第一布气流化装置和第一防堵塞装置，所述第一生物拦截装置靠近所述第一隔墙且位于靠上位置，所述第一布气流化装置固定于所述一阶降解区的侧壁上，所述第一防堵塞装置靠近所述第一隔墙上的过水孔。
10.进一步地，所述mfbr反应池由钢结构形成，所述第一隔墙和所述第二隔墙均为带孔的钢板，所述mfbr反应池的体积根据所述mfbr污水处理装置的日处理能力确定。
11.进一步地，所述中继分级区包括第二生物拦截装置、第二布气流化装置和第二防堵塞装置，所述第二生物拦截装置靠近所述第二隔墙且位于靠下位置，所述第二布气流化装置固定于所述中继分级区的侧壁，所述第二防堵塞装置靠近所述第二隔墙上的过水孔。
12.进一步地，所述二阶降解区包括第三生物拦截装置、第三布气流化装置和第三防堵塞装置，所述第三生物拦截装置位于所述二阶降解区的尾端侧壁且位于靠上位置，所述第二布气流化装置固定于所述二阶降解区的侧壁上，所述第二防堵塞装置靠近所述出水口。
13.进一步地，所述第一生物拦截装置、所述第二生物拦截装置和所述第三生物拦截装置均为由冲孔板形成的拦截网，所述拦截网的孔径和孔隙根据生物填料的大小确定。
14.进一步地，所述第一布气流化装置、所述第二布气流化装置和所述第三布气流化装置均包括多根曝气管道，多根所述曝气管道通过钢杆固定于所述mfbr反应池的侧壁上，多根所述曝气管道上的曝气孔的孔径不同，所述曝气管道上设有用于调节出气量的阀门。
15.进一步地，所述第一防堵塞装置、所述第二防堵塞装置和所述第三防堵塞装置均采用吹扫曝气装置。
16.根据本发明的另一方面，提供一种污水处理方法，包括：待处理水体进入到上述的
mfbr污水处理装置进行氨氮、cod和部分磷指标的处理；然后进入到水体净化装置，投加水处理药剂进行除磷反应，通过水体净化装置分离出磷，最后将处理后的水体排进河道。
17.进一步地，所述水处理药剂为聚合氯化铝和聚丙烯酰胺。
18.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
19.本发明的mfbr污水处理装置和污水处理方法，通过mfbr污水处理装置的合理分格设计，限制填料在特定区域内运动，可以对微生物进行筛选，培养出适合各个阶段的微生物，对水中的污染物处理更具备针对性，在针对某些低cod、有毒类、高盐分类的水处理中，可以在较短停留时间内实现cod、氨氮等指标的快速稳定降解；并且由于填料的稳定性，不会出现微生物的流失问题，适用于普通活性污泥法无法处理的低cod类型的水体、有毒类水体、高盐分水体的处理中，具备其他污水处理工艺无法相比的优势。
附图说明
20.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
21.图1为本发明实施例中mfbr污水处理装置的结构示意图；
22.图2为本发明实施例中mfbr污水处理装置的侧视示意图；
23.图3为本发明实施例中内河河道水质处理的工艺流程图；
24.图4为本发明实施例中工业废水处理的工艺流程图；
25.图中：1为mfbr反应池，2为一阶降解区，3为中继分级区，4为二阶降解区，5为进水口，6为第一生物拦截装置，7为第一布气流化装置，8为第一防堵塞装置，9为第二生物拦截装置，10为第二布气流化装置，11为第二防堵塞装置，12为出水口，13为第三生物拦截装置，14为第三布气流化装置，15为第三防堵塞装置。
具体实施方式
26.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
27.本发明实施例提供一种mfbr污水处理装置，如图1-2，mfbr污水处理装置包括mfbr反应池1，mfbr反应池1进行分区设计，按水流经过的方向从左往右即从进水口5至出水口12依次分为一阶降解区2、中继分级区3和二阶降解区4，中继分级区3分别与一阶降解区2和二阶降解区4连通，这样的设计能够限制填料在特定区域内运动，对微生物进行分级筛选，培养出适合各个阶段的微生物，提高了对水中污染物处理的针对性，并且由于填料的稳定性，不会出现微生物的流失问题。
28.一阶降解区2用于cod的降解，左端配有进水口5，包括第一生物拦截装置6、第一布气流化装置7和第一防堵塞装置8。工作时格中布满生物填料，污水从进水口5进入，通过生物填料表面附着降解cod的菌株进行cod的降解。
29.中继分级区3用于分割一阶降解区2和二阶降解区4，通过开设在隔墙上的过水孔连通一阶降解区2和二阶降解区4，同时对微生物进行筛选分级，培养出适合各个阶段的微
生物，包括第二生物拦截装置9、第二布气流化装置10和第二防堵塞装置11。中继分级区3主要是针对不同污染物所需降解微生物(如：cod、氨氮、总磷等)不同、同一污染物浓度不同、以及由于进水水质波动(必然情况)而会形成对系统的负荷冲击所采取的必要优化设计，以保证各类污染物系统处理降解后能够稳定运行，出水达到设计标准。具体的讲，对于不同类污染物(如：cod、氨氮、总磷等)需要不同种类的微生物(如：降解cod的菌株、脱氮的硝化菌等)进行降解，分级设置可以优化各级的微生物种群，各级可形成不同类的优势微生物种群，也同时避免了不同类微生物种群的竞争性干扰，而形成高效的除去效率；对于高浓度污水的情况同理，分级设置可以形成各级的优势微生物种群，各级的负荷不同，微生物的数量及能力不同，逐级形成强有力的污染物降解去除保障，同时可以抵抗水质波动的冲击。
30.二阶降解区4用于氨氮的降解，右端配有出水口12，包括第三生物拦截装置13、第三布气流化装置14和第三防堵塞装置15。工作时通过生物填料表面附着脱氮的硝化菌进行氨氮的降解。
31.优选地，mfbr反应池1由钢结构构成，且各分区之前通过带孔的钢板连接，即一阶降解区2与中继分级区3之间的第一隔墙，二阶降解区4与中继分级区3之间的第二隔墙均为带孔的钢板，第一隔墙和第二隔墙上均开设有过水孔，其占地面积需根据日处理量调整，针对日处理能力2000方，体积为长11.6m，宽3m，高3.15米。
32.优选地，第一生物拦截装置6、第二生物拦截装置9、第三拦截装置13为用冲孔板做的网格结构拦截网，根据过流量不同而设计了不同数量的同孔径的圆孔，如“筛子”一样，其孔径小于生物填料的直径，以此实现拦截功能，并且为减小生物拦截装置占用面积，设备化后可将其卷曲成桶状；第一生物拦截装置6布置在一阶降解区2的右端靠上位置，即第一生物拦截装置6靠近第一隔墙且位于靠上位置，第二生物拦截装置9布置在中继分级区3的布置在中继分级区3的右端靠下位置，即第二生物拦截装置9位于二阶降解区4的尾端侧壁且位于靠上位置，第三拦截装置13布置在二阶降解区4的右端靠上位置，即第三生物拦截装置13位于二阶降解区4的尾端侧壁且位于靠上位置，如此设置主要是从水体流态考虑，避免每一级中出现“短流”的可能，从而保证微生物与污水的充分混合、接触、传质，从而达到高效的降解效率；各生物拦截装置的位置和孔径根据生物填料的大小和污水日处理量进行调整。
33.第一布气流化装置7、第二布气流化装置10和第三布气流化装置14均包括多根曝气管道；优选地，第一布气流化装置7、第二布气流化装置10、第三布气流化装置14分别由4个开有不同大小孔径的曝气端构成，分别通过两个钢杆固定在一阶降解区2、中继分级区3、二阶降解区4的侧面边壁上，并配有阀门控制，可通过不同的高度和孔径来调节出气量，使区域内生物填料充分的运动，也可以根据日处理量增加曝气端的大小和数量。布气流化装置采用多孔径、不同压力的自动调节的充氧曝气流化的工艺设计，并设置了防堵塞的结构设计，避免装置的堵塞的可能，溶氧效率可达到30％以上，节能降耗。
34.优选地，第一防堵塞装置8、第二防堵塞装置11、第三防堵塞装置15均采用吹扫曝气装置，吹扫装置上设置微孔结构，压缩空气将通过在吹扫装置上的微孔均匀射出，形成射流作用，将聚集在拦截装置周边的生物填料吹开，防止生物填料堆积在拦截装置表面，防止堵塞，并通过流态设计形成旋流流态，使得生物填料回流至前端；各防堵塞装置分布布置在一阶降解区2、中继分级区3、二阶降解区4的隔墙以及二阶降解区4尾端侧壁上，第一防堵塞
装置8靠近第一隔墙上的过水孔，第二防堵塞装置11靠近第二隔墙上的过水孔，第二防堵塞装置11靠近出水口12。
35.mfbr反应池1中一阶降解区2、中继分级区3、二阶降解区4中除了能够对氨氮、cod进行降解，对生物填料进行分级之外，还能降解部分的磷。部分磷指标在mfbr反应池1中处理主要是通过微生物的生命活动进行生物合成降解处理的，磷作为营养元素，随着微生物的生长和繁殖而被微生物作为营养物进行吸收，形成微生物自身的组织；在曝气的过程中填料对于空气的切割，促使水体中溶解氧高于普通水体，聚磷菌可以过量吸附磷元素。
36.本发明实施例中的mfbr污水处理装置，采用多级mbbr&sbbr组合工艺，通过培育附着在比表面积超过800m2/m3的纳米微生物填料上的混合兼性菌种，实现降解cod，硝化-反硝化、短程硝化-反硝化的高效生物脱氮，其中生物填料的比表面积达到800m2/m3以上，且采用了生物流化床的工艺，由此氨氮及cod的设计负荷是传统工艺的2.0倍以上，由此在相同水量水质的情况下，其池容体积可缩小2.0倍以上。
37.本发明实施例还提供一种污水处理方法，该方法基于上述实施例中的mfbr污水处理装置实现，包括：待处理水体进入到上述实施例中的mfbr污水处理装置进行氨氮、cod和部分磷指标的处理；然后进入到水体净化装置，投加水处理药剂进行除磷反应，通过水体净化装置分离出磷，最后将处理后的水体排进河道。
38.为提高污水处理的效果，在一些优选的实施例中，水处理药剂为聚合氯化铝和聚丙烯酰胺。
39.应用例1
40.本实施例中将mfbr污水处理装置应用于内河河道水质的处理，整个设计方案如图1-2所示，包括mfbr反应池1，mfbr反应池1进行分区设计，按水流方向依次分为一阶降解区2、中继分级区3和二阶解区4；一阶降解区2包括进水口5、第一布气流化装置7、第一生物拦截装置6、第一防堵漏装置8；中继分级区3与一阶降解区2通过开设在隔墙上的水孔连通，包括第二布气流化装置10、第二生物拦截装置9、第二防堵漏装置11；二阶解区4与中继分级区3通过开设在隔墙上的水孔连通，包括第三布气流化装置14、第三生物拦截装置13、第三防堵漏装置15和出水口12。
41.mfbr反应池1由钢结构构成，且各分格之前通过带孔的钢板连接，设计水量1000m2/d，体积为长11.6m，宽3m，高3.15米。
42.第一生物拦截装置6、第二生物拦截装置9、第三拦截装置13为用冲孔板做的网格结构拦截网，拦截网的孔径和空隙为1.5cm，以此实现拦截功能，并且为减小生物拦截装置占用面积，设备化后可将其卷曲成桶状；第一生物拦截装置6布置在一阶降解区2的右端靠上位置，第二生物拦截装置9布置在中继分级区3的布置在中继分级区3的右端靠下位置，第三拦截装置13布置在二阶降解区4的右端靠上位置，如此设置主要是从水体流态考虑，避免每一级中出现“短流”的可能，从而保证微生物与污水的充分混合、接触、传质，从而达到高效的降解效率。
43.第一布气流化装置7、第二布气流化装置10、第三布气流化装置14分别由4个开有不同大小孔径的曝气端构成，分别通过两个钢杆固定在一阶降解区2、中继分级区3、二阶降解区4的侧面边壁上，并配有阀门控制，可通过不同的高度和孔径来调节出气量，使区域内生物填料充分的运动，也可以根据日处理量增加曝气端的大小和数量。
44.第一防堵塞装置8、第二防堵塞装置11、第三防堵塞装置15均由吹扫曝气装置组成，吹扫装置上设置微孔结构，压缩空气将通过在吹扫装置上的微孔均匀射出，形成射流作用，将聚集在拦截装置周边的生物填料吹开，防止生物填料堆积在拦截装置表面，防止堵塞，并通过流态设计形成旋流流态，使得生物填料回流至前端；各防堵塞装置分布布置在一阶降解区2、中继分级区3、二阶降解区4的隔墙以及二阶降解区4尾端侧壁上。
45.工艺流程图如图3所示，处理水体由提升泵提升进入到生物多效能反应器(mfbr)进行氨氮，cod和一部分磷指标的处理。完成生化处理后，通过投加pac，pam药剂进行除磷反应后，由水体净化装置将磷分离出系统，最终系统出水满足排放要求排入河道中。
46.实验效果：
47.项目处理水量1000m3/d，生化系统有效池容100m3，停留时间为2.4h；填料投加数量50m3，经过28天的数据记录，进水水质cod 40-60mg/l、nh3-n 4-8mg/l、tp 0.1-0.3mg/l，处理后出水水质保持在cod 15-20mg/l、nh3-n 0.53-0.89mg/l、tp 0.08-0.15mg/l，基本达到一类水标准，处理效果明显。
48.应用例2
49.本实施例中将mfbr污水处理装置应用于工业废水的处理，mfbr污水处理装置的结构示意图同应用例1。
50.工艺流程图如图4所示，处理水体由提升泵提升进入到生物多效能反应器进行氨氮，cod和一部分磷指标的处理。完成生化处理后，通过投加pac，pam药剂进行除磷反应后，由水体净化装置将磷分离出系统，最终系统出水满足排放要求排入河道中。
51.实验效果：
52.项目处理水量1000m3/d，生化系统有效池容100m3，停留时间为2.4h；填料投加数量50m3，经过31天的数据记录，进水水质cod 30-114mg/l、nh3-n 6-15mg/l、tp0.1-0.3mg/l，处理后出水水质保持在cod 15-23mg/l、nh3-n 0.32-0.89mg/l、tp0.13-0.22mg/l，基本达到一类水标准，处理效果明显。
53.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。上述各优选特征在互不冲突的情况下，可以任意组合使用。

技术特征：
1.一种mfbr污水处理装置，其特征在于，包括mfbr反应池，所述mfbr反应池内填设有生物填料，所述mfbr反应池的一端设有进水口，另一端设有出水口，沿从所述进水口至所述出水口的方向所述mfbr反应池依次被分隔为一阶降解区、中继分级区和二阶降解区，所述中继分级区分别与所述一阶降解区和所述二阶降解区连通；所述一阶降解区用于cod的降解，所述中继分级区用于对微生物进行筛选分级，培养出适合各个阶段的微生物；所述二阶降解区用于氨氮的降解。2.根据权利要求1所述的mfbr污水处理装置，其特征在于，所述一阶降解区与所述中继分级区之间设有第一隔墙，所述二阶降解区与所述中继分级区之间设有第二隔墙，所述第一隔墙和所述第二隔墙上均开设有过水孔；所述一阶降解区包括第一生物拦截装置、第一布气流化装置和第一防堵塞装置，所述第一生物拦截装置靠近所述第一隔墙且位于靠上位置，所述第一布气流化装置固定于所述一阶降解区的侧壁上，所述第一防堵塞装置靠近所述第一隔墙上的过水孔。3.根据权利要求2所述的mfbr污水处理装置，其特征在于，所述mfbr反应池由钢结构形成，所述第一隔墙和所述第二隔墙均为带孔的钢板，所述mfbr反应池的体积根据所述mfbr污水处理装置的日处理能力确定。4.根据权利要求2所述的mfbr污水处理装置，其特征在于，所述中继分级区包括第二生物拦截装置、第二布气流化装置和第二防堵塞装置，所述第二生物拦截装置靠近所述第二隔墙且位于靠下位置，所述第二布气流化装置固定于所述中继分级区的侧壁，所述第二防堵塞装置靠近所述第二隔墙上的过水孔。5.根据权利要求4所述的mfbr污水处理装置，其特征在于，所述二阶降解区包括第三生物拦截装置、第三布气流化装置和第三防堵塞装置，所述第三生物拦截装置位于所述二阶降解区的尾端侧壁且位于靠上位置，所述第二布气流化装置固定于所述二阶降解区的侧壁上，所述第二防堵塞装置靠近所述出水口。6.根据权利要求5所述的mfbr污水处理装置，其特征在于，所述第一生物拦截装置、所述第二生物拦截装置和所述第三生物拦截装置均为由冲孔板形成的拦截网，所述拦截网的孔径和孔隙根据生物填料的大小确定。7.根据权利要求5所述的mfbr污水处理装置，其特征在于，所述第一布气流化装置、所述第二布气流化装置和所述第三布气流化装置均包括多根曝气管道，多根所述曝气管道通过钢杆固定于所述mfbr反应池的侧壁上，多根所述曝气管道上的曝气孔的孔径不同，所述曝气管道上设有用于调节出气量的阀门。8.根据权利要求5所述的mfbr污水处理装置，其特征在于，所述第一防堵塞装置、所述第二防堵塞装置和所述第三防堵塞装置均采用吹扫曝气装置。9.一种污水处理方法，其特征在于，包括：待处理水体进入到权利要求1-8任一项所述的mfbr污水处理装置进行氨氮、cod和部分磷指标的处理；然后进入到水体净化装置，投加水处理药剂进行除磷反应，通过水体净化装置分离出磷，最后将处理后的水体排进河道。10.根据权利要求9所述的污水处理方法，其特征在于，所述水处理药剂为聚合氯化铝和聚丙烯酰胺。

技术总结
本发明提供一种MFBR污水处理装置和污水处理方法，所述装置包括MFBR反应池，MFBR反应池内填设有生物填料，MFBR反应池的一端设有进水口，另一端设有出水口，沿从进水口至出水口的方向MFBR反应池依次被分隔为一阶降解区、中继分级区和二阶降解区，中继分级区分别与一阶降解区和二阶降解区连通；一阶降解区用于COD的降解，中继分级区用于对微生物进行筛选分级，培养出适合各个阶段的微生物；二阶降解区用于氨氮的降解；所述方法使用该MFBR污水处理装置进行污水处理。本发明可用于工业废水的处理、污水处理厂的提标改造，具有经济节能、基建投资和运行费用低、污水处理效果好、污水处理效率高、处理工艺简便易行等优点。处理工艺简便易行等优点。处理工艺简便易行等优点。


技术研发人员：韦兵 朱健 施志德 王锐 喻国良 赵洪启 刘惠杰
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：2022.05.17
技术公布日：2022/7/5