一種基于mbbr的微污染水氨氮去除的預處理方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于MBBR的微污染水氨氮去除的預處理方法，屬于飲用水凈化領域，其針對微污染水的氨氮，通過采用MBBR工藝進行處理，旨在解決以往生化工藝中的啟動速度慢、處理效果不穩定、低溫處理效果差等問題。所述方法包括接種啟動、連續流運行，最終氨氮膜面負荷為0.45-2.25gN/m2/d，出水氨氮穩定≤0.5mg/L，滿足飲用水衛生標準對氨氮的要求。該工藝占地小，操作簡單，運行可靠；無固定床工藝滋生紅蟲、布水不均勻易形成死區等問題；相比生物流化床，氧利用率高，曝氣流化能耗低。
【專利說明】一種基于MBBR的微污染水氨氮去除的預處理方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于飲用水凈化領域，具體涉及一種去除微污染水中氨氮的MBBR預處理方法。
【背景技術】
[0002]我國水環境整體形勢嚴峻，污染較為嚴重，受此影響，許多水源地被污染形成微污染水體。微污染水是指受到污染，部分水質指標超過《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)III類水體標準的水體，主要為氨氮、高錳酸鹽指數、化學需氧量等。微污染水源水一般沒有急毒性，但可影響管網水質穩定，甚至部分有機物具有生物富集性能，造成較長期影響；且氯消毒環節產生對人體有“三致”作用的消毒副產物，增加氯氣投加量。研究表明，水中氨氮每增加lmg/L，就需要多投加8mg/L的氯。
[0003]《生活飲用水衛生標準》(GB5749-2006)規定氨氮限值為0.5mg/L，但常規給水工藝中，對氨氮去除效果有限，尤其是氨氮超標時不易處理，難以保證飲用水質量，需增加預處理或深度處理工藝。
[0004]目前，針對氨氮，主要的去除方法有物理吸附、催化氧化及生物預處理等。氨氮為極性分子，需對常見吸附劑，如活性炭、沸石、陶粒等進行改性，且吸附效果有限，達到飽和需進行再生，綜合處理效果及經濟性較適用于突發性污染，不宜作為常規處理方法；氨氮在水體中極為穩定，一般的氧化劑難以對其氧化，一般采用催化氧化，但效果不佳且運行費用極高；從處理效果及經 濟來考慮，生物處理是最佳處理選擇。考慮飲用水安全性，防止出現生物泄露等事故，一般采用生物膜法。
[0005]考慮飲用水安全性，防止出現生物泄露等事故，微污染水的氨氮去除一般采用生物膜法,常見的生物膜法主要有生物轉盤、生物濾池、生物接觸氧化、MBBR等。
[0006]生物轉盤是在其盤上的生物膜能夠周期性地運動于空氣和水中，微生物能直接從大氣中吸收氧氣，使生化過程更為有利進行。但生物轉盤需較多的接觸時間，占地面積大，且容易孽生蚊蟲，對轉軸、盤片、驅動等裝置要求較高，故實際應用不多。
[0007]生物濾池采用比表面積較大的填料，通過固定生長技術在填料表面形成生物膜，水體與生物膜不斷接觸過程中，使有機物及氮等營養物質被生物膜吸收。但生物濾池需進行反沖洗，不易維護管理，處理負荷低。
[0008]生物接觸氧化也叫淹沒式生物膜法，即在池內設置人工合成填料，經過充氧的水以一定的速度流經填料，使填料上長滿生物膜。水體與生物膜接觸過程中，通過生物凈化的作用使水中污染物質得到降解和去除，這種工藝是介于活性污泥法與生物過濾之間的處理方法，兼有兩者的優點。處理能力大，對沖擊負荷有較強適應性，污泥產量少，能保證出水水質，容易維護管理。但填料間水流緩慢，水力沖刷小，生物膜只能自行脫落，更新速度慢，容易引起堵塞。
[0009]MBBR(Moving Bed Biofilm Reactor,移動床生物膜反應器)是通過向反應器中投加一定數量的懸浮載體，提高反應器中的生物量及生物種類，從而提高反應器的處理效率，懸浮填料密度接近水，在掛膜前后與水體密度相近，使其可在水中懸浮，相比流化床工藝，流化動力低，通過少量曝氣，就可實現填料完全流化，實現高效處理。
[0010]本發明針對微污染水的氨氮，通過采用MBBR工藝進行處理，旨在解決以往生化工藝中的啟動速度慢、處理效果不穩定、低溫處理效果差等問題。
【發明內容】
[0011]為了解決上述現有技術中存在的問題，本發明提出了一種基于MBBR的微污染水氨氮去除的預處理方法，采用該MBBR預處理法具有掛膜速度快、流化性能好、處理負荷高、抗沖擊力強、能處理低溫低基質水等優點。
[0012]本發明技術方案包括:
[0013]一種基于MBBR的微污染水氨氮去除的預處理方法，包括以下步驟:
[0014]I)選用生物填料進行填充，該生物填料比表面積大于500m2/m3，呈圓柱狀，掛膜前填料比重為0.93-0.97，孔隙率> 90%，填料的填充率為15-55% ；
[0015]2)接種啟動，該接種啟動在水溫15_35°C時進行，接種污水處理廠曝氣池活性污泥，接種后反應器內污泥濃度≤2.0g/L,反應器氨氮去除負荷≤0.05kgN/kgMLSS/d ;將接種污泥投入反應器后充分與生物填料混合，采用間歇方式運行，每個周期48-72h，通過在原水中投加硫酸銨和碳酸氫鈉，使進水氨氮濃度為100-200mg/L，總堿度為600_1200mg/L (以碳酸鈣計)，控制曝氣氣水比為1.0-9.5，直至反應器內氨氮小于10mg/L，反應停止后將水及污泥全部排出，進入下一周期，重復此運行方式，直到氨氮膜面負荷> 0.50gN/m2/d ；
[0016]3)連續流啟動，當間歇方式運行的氨氮膜面負荷≤0.50gN/m2/d后，轉為連續進水、連續出水運行，進水氨氮濃度為l-10mg/L，總堿度為100-350mg/L (以碳酸鈣計)，通過控制水力停留時間保證出水氨氮< 0.5mg/L，逐步縮短水力停留時間，最終控制水力停留時間為30-90min、氣水比為1.0-9.5 ;若水溫為3_10°C時，平均氨氮氨氮膜面負荷為
0.45-0.70gN/m2/d ;若水溫為10_15°C時，平均氨氮膜面負荷為0.70-1.25gN/m2/d ;若水溫為15-35°C時，平均氨氮膜面負荷為1.25-8.25gN/m2/d ;出水氨氮≤0.5mg/L。
[0017]本發明所帶來的有益技術效果:
[0018]本發明提出了一種基于MBBR的微污染水氨氮去除的預處理方法，與現有技術相t匕，本發明具有以下優點:
[0019]I)本發明可處理極低氨氮(0.5-5mg/L)水平的微污染原水；
[0020]2)啟動速度快，15°C時僅需7-15天；
[0021]3)處理負荷高，3.2°C時填料的氨氮膜面負荷仍可達到0.50gN/m2/d，25°C時填料的氨氮膜面負荷可達到為2.50gN/m2/d,占地小,操作簡單,運行可靠；
[0022]4)相比固定床工藝，無滋生紅蟲、布水不均勻易形成死區等問題；
[0023]5)相比流化床工藝，氧利用率高，曝氣流化能耗低。
【具體實施方式】
[0024]為了使本發明的目的、技術方案以及優點更清楚、明確，以下將結合具體實施例，對本發明進一步詳細說明。
[0025]實施例1:[0026]MBBR工藝所用懸浮填料比表面積> 500m2/m3,比重為0.95，直徑25cm，厚10cm，反應器容積4m3，投加懸浮填料1.00m3，填充率25% ；
[0027]接種某污水處理廠曝氣池活性污泥，接種后污泥濃度2.32g/L，反應器的的氨氮去除負荷為0.051kgN/kgMLSS/d ;接種后采用間歇方式運行，水溫為15.6°C，通過在原水中投加硫酸銨和碳酸氫鈉，進水氨氮濃度為102.33mg/L，總堿度604.2mg/L，曝氣氣水比為
5.2，連續運行96h，將水及污泥全部排出；重新進水并投加硫酸銨和碳酸氫鈉，使進水氨氮濃度為100-110mg/L，總堿度為600-700mg/L，曝氣氣水比5.2，運行直至反應器內氨氮小于0.5mg/L,排水,按此方式運行,經過7天,氨氮膜面負荷達到0.52gN/m2/d ；
[0028]改為連續流運行，進水氨氮4.2-5.5mg/L,控制進水流量40m3/d,出水氨氮為0.22mg/L,逐步減少水力停留時間，經過8天，水力停留時間可達到48min，進水流量為120m3/d,氣水比1.4，氨氮膜面負荷達到1.12gN/m2/d,出水氨氮平均為0.15mg/L。[0029]實施例2:
[0030]MBBR工藝所用懸浮填料比表面積> 500m2/m3,比重為0.96，直徑25cm，厚10cm，反應器容積10m3，投加懸浮填料3.00m3，填充率30% ；
[0031]接種某污水處理廠曝氣池活性污泥，接種后污泥濃度2.62g/L，反應器的的氨氮去除負荷為0.055kgN/kgMLSS/d，接種后采用間歇方式運行，水溫為16.2°C，通過在原水中投加硫酸銨和碳酸氫鈉，進水氨氮濃度為104.13mg/L，總堿度603.2mg/L，曝氣氣水比為
4.2，連續運行96h，將水及污泥全部排出；重新進水并投加硫酸銨和碳酸氫鈉，使進水氨氮濃度為100-110mg/L，總堿度為600-700mg/L，曝氣氣水比4.2，運行直至反應器內氨氮小于
0.5mg/L,排水,按此方式運行,經過7天,氨氮膜面負荷達到0.54gN/m2/d ；
[0032]改為連續流運行，撤去外投藥品，直接處理原水，此時水溫已升到19°C，此時進水氨氮8.0-8.5mg/L,控制進水流量140m3/d,出水氨氮為0.31mg/L,逐步減少水力停留時間，經過7天，水力停留時間可達到55min，進水流量260m3/d，氣水比1.2，氨氮膜面負荷達到
1.38gN/m2/d,出水氨氮平均為0.28mg/L。
[0033]實施例3:
[0034]MBBR工藝所用懸浮填料比表面積> 620m2/m3,比重為0.96，直徑25cm，厚10cm，反應器容積10m3，投加懸浮填料2.00m3，填充率20% ；
[0035]接種某污水處理廠曝氣池活性污泥，接種后污泥濃度2.33g/L，反應器的的氨氮去除負荷為0.050kgN/kgMLSS/d,接種后采用間歇方式運行,水溫為22°C,通過在原水中投加硫酸銨和碳酸氫鈉，進水氨氮濃度為104.22mg/L,總堿度600.lmg/L,曝氣氣水比為6.3,連續運行72h，將水及污泥全部排出；重新進水并投加硫酸銨和碳酸氫鈉，使進水氨氮濃度為100-110mg/L，總堿度為600-700mg/L，曝氣氣水比6.3，運行直至反應器內氨氮小于0.5mg/L，排水，按此方式運行，經過6天，氨氮膜面負荷達到0.60gN/m2/d ；
[0036]改為連續流運行，撤去外投藥品，直接處理原水，進水氨氮7.0-7.5mg/L,控制進水流量200m3/d，出水氨氮為0.26mg/L，逐步減少水力停留時間，經過9天，水力停留時間達到38min，進水流量380m3/d，氣水比1.5，氨氮膜面負荷達到2.19gN/m2/d,出水氨氮平均為
0.12mg/L。
[0037]MBBR工藝的主要特點如下:
[0038]I)比表面積大。懸浮填料通過采用內部空心的結構方式，設置多道凹槽和網架，大大增加了填料的比表面積。通常懸浮填料的比表面積在500m2/m3以上，比表面積的增加，使填料表面附著的生物膜數量和濃度也大為增加；
[0039]2)反應形態好。懸浮填料在反應器內處于流化狀態，其反應形態類似于完全混合反應器，填料與氣、水接觸比較充分，提高了填料上的生物膜與水中營養物質的傳質作用與其他固定床填料相比，懸浮填料層基本沒有水頭損失，有利于布水、布氣的均勻性。另外，在流化狀態下，老化的生物膜可通過水力沖刷自動脫落，促進了生物膜的更新；
[0040]3)氧利用率高。通過填料層分割作用以及填料不斷與水流和氣流的接觸，可以大大提高氧的利用率。對不同填料投加率時穿孔曝氣系統的充氧性能進行了比較，發現在填料的投配率條件下，曝氣系統的氧傳遞系數可由不加填料時的4.4%增加為9.7% ；
[0041]4)由于懸浮填料上的生物總量較大，生物膜對水中的有機物和氧利用充分，因此懸浮填料的生物反應效率大為提高，根據德國、挪威等地在污水中的應用經驗，懸浮填料生物接觸氧化池內的硝化速率和對含氮物質的去除率要高于相同停留時間下的活性污泥系統；
[0042]5)另外，懸浮填料可以直接投加在水池中，不需任何支架及安裝工程，投加和更新也十分方便。在實際運行中，懸浮填料在流化過程中不易出現結團和堵塞現象，不需要反沖洗設施，管理和維護工作也比較簡單。
[0043]上述方式中未述及的部分采取或借鑒已有技術即可實現。
[0044]需要說明的是，在本說明書的教導下本領域技術人員所做出的任何等同方式，或明顯變型方式均應在本發明 的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種基于MBBR的微污染水氨氮去除的預處理方法，其特征在于包括以下步驟: 1)選用生物填料進行填充，該生物填料比表面積大于500m2/m3，呈圓柱狀，掛膜前填料比重為0.93-0.97，孔隙率> 90%，填料的填充率為15-55% ； 2)接種啟動，該接種啟動在水溫15-35°C時進行，接種污水處理廠曝氣池活性污泥，接種后反應器內污泥濃度> 2.0g/L,反應器氨氮去除負荷> 0.05kgN/kgMLSS/d ;將接種污泥投入反應器后充分與生物填料混合，采用間歇方式運行，每個周期48-72h，通過在原水中投加硫酸銨和碳酸氫鈉，使進水氨氮濃度為100-200mg/L,總堿度為600-1200mg/L,控制曝氣氣水比為1.0-9.5，直至反應器內氨氮小于10mg/L，反應停止后將水及污泥全部排出，進入下一周期，重復此運行方式，直到氨氮膜面負荷> 0.50gN/m2/d ； 3)連續流啟動，當間歇方式運行的氨氮膜面負荷>0.50gN/m2/d后，轉為連續進水、連續出水運行,進水氨氮濃度為l-10mg/L，總堿度為100-350mg/L，通過控制水力停留時間保證出水氨氮< 0.5mg/L，逐步縮短水力停留時間，最終控制水力停留時間為30-90min、氣水比為1.0-9.5 ;若水溫為3-10°C時，平均氨氮膜面負荷為0.45-0.70gN/m2/d ;若水溫為10-15°C時，平均氨氮氨氮膜面負荷為0.70-1.25gN/m2/d ;若水溫為15_35°C時，平均氨氮膜面負荷為1.25-8.25gN/m2/d ;出水氨氮≤0.5mg/L。
【文檔編號】C02F101/16GK103708602SQ201310677032
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月12日 優先權日:2013年12月12日
【發明者】吳迪, 宋美芹, 劉曙, 劉宜龍, 于振濱 申請人:青島思普潤水處理有限公司