[发明专利]一种改良MBBR工艺处理低碳氮比污水的装置与方法

说明书

技术领域：

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种改良MBBR工艺处理低碳氮比污水的装置与方法。

背景技术：

随着社会发展，人们的饮食结构和生活方式的改变，进入污水厂的生活污水中氮的含量不断增高，而COD浓度不断降低，我国的生活污水低碳氮比趋势日益严重。原水的低碳氮比导致污水处理中硝化和反硝化反应难以达到平衡，影响总氮去除效果，脱氮和除磷过程存在碳源竞争，进而影响除磷效果。

移动床生物膜反应器(MBBR)是在生物膜技术的基础上，以悬浮填料载体上附着生长的生物膜代替活性污泥而形成的一种复合式膜生物废水处理装置。其生物膜作为一种特殊的微生物聚集形式，可在生物膜上形成稳定的好氧区、缺氧区/厌氧区，从而实现在生物膜表面硝化，内部反硝化的同步硝化反硝化(SND)过程。

瑞典Siolunda污水处理厂将MBBR作为反硝化反应池，并持续投加液体碳源乙醇和甲醇，在水温为16℃时，乙醇的反硝化速率约为2.5gN/m²·d，甲醇的最大硝化率约为2.0gN/m²·d(见文献Water Science&Technology，1998，38(1)：31-38)。由此可见，MBBR工艺对于低碳氮比的污水的处理需投加外加碳源。

外加碳源一般会优先选择乙醇、甲醇、乙酸钠、葡萄糖等液体碳源。然而这些液体碳源在投加中投加量不易控制，极易影响出水的水质，造成二次污染(见文献，Applied microbiology and Biotechnology.1996，46(1)：92-97.)。固体碳源与液体碳源相比，既可以提供碳源，又可以作为生物附着的载体。具有使用寿命长，不需多次投加，可避免快速释碳而引起的二次污染的优势。

目前研究最多的固体碳源主要有两种，可生物降解聚合物材料，如PLA、PBS、PCL等(见文献Polymer degradation and Stability.2002，76(2)：321-327.)，和天然纤维素材料，如稻草，花生壳，玉米芯等(见文献，中国环境科学，2011，31(5)：748-754.)。李秀艳等人发明一种可生物降解缓释碳材料及其制备方法，在发明中利用可生物降解聚合物(BDPS)作为外加固体碳源，提高率脱氮效率(见专利CN2016101603753，2016.03.21)。郝瑞霞等人发明的一种以淀粉和聚乙烯醇(PVA)作为基材的缓释碳源滤料的制备方法，在对于低碳氮比污水处理中，缓释碳源滤料的反硝化脱氮效果较好，同时出水COD能够达到再生水回用的要求(见专利CN1039644565A，2014.8.6)。可生物降解聚合物材料虽然反硝化速率较高，但是其使用成本偏高，严重限制了其在实际工程中的使用范围。

天然纤维素材料具有来源广泛，易获取，价格低廉，易生物降解，无毒等优点。采用天然纤维素类材料酒糟作为外加固体碳源，通过木薯酒糟在污水处理中缓慢释放有机碳作为微生物反硝化的碳源，不仅实现了高效脱氮也避免了资源浪费，减轻了对环境的污染。(见专利CN102826649，2012.07.24)。以芦苇作为填料以及生物载体，在生物流化床或固定床中进行有机废水处理，由于其比表面积大，比重接近于水，其表面附着的微生物量大，使得出水中总氮，总磷，有机物及氨氮含量均满足国家一级排放标准。(见专利CN103214106A，2013.7.24)。采用以稻壳粉末、玉米芯粉末、秸秆粉末、稻草粉末和米糠复合而成的固体碳源为外加碳源处理低碳氮比的生活污水，污水从流入预脱硝池到流出沉淀池仅需2～5h，即可使出水的总氮含量≤10mg/L，总磷含量≤5mg/L。(见专利CN104003520A，2014.8.27)。采用荔枝核粉末与天然多糖物质葡甘聚糖制备的复合固体碳源处理养殖废水，硝酸盐氮去除率即可达100％，且无亚硝酸盐积累(见专利CN105502650A，2016.4.20)。

以上发明通过添加固体碳源的方式弥补低碳氮比进水中碳源不足的缺陷，从而提高了脱氮效率。但未考虑水处理过程中固体碳源残渣对出水水质的影响，也未考虑对磷的同步去除问题。

发明内容：

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种改良MBBR工艺处理低碳氮比污水的装置与方法。该方法用固体碳源替代MBBR工艺中的悬浮填料，兼具碳源和生物载体两种功能，强化工艺对低碳氮比污水的脱氮能力；出水采用平板膜或中空纤维膜等膜过滤方式能够有效控制碳源残渣和生物量溢出，并设置撇渣装置排除上浮的碳源残渣，培养驯化反硝化除磷污泥接种于反应器，可使系统获得较好的脱氮除磷功能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：