公布日：2024.01.23
申請日：2023.10.18
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F3/30(2023.01)N;C02F3/34(2023.01)N;C02F101/38(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N;C02F1/00(2023.01)N
摘要
本發明公開了一種可調式連續流系統實現污水深度脫氮的裝置及方法，該裝置包括厭氧池、缺氧池、第一可調節池、第一好氧池、第二可調節池、第二好氧池、第三好氧池、消氧池、沉淀池、控制器及污泥厭氧發酵系統；厭氧池、缺氧池、第一可調節池、第一好氧池、第二可調節池、第二好氧池、第三好氧池、消氧池依次連通；原水由厭氧池、消氧池進入沉淀池實現泥水分離，沉淀池上清液流出，底泥一部分回流至厭氧池；污泥厭氧發酵系統用于為缺氧池、第二可調節池提供污泥發酵液；控制器通過監測水質、水量，對第一、第二可調節池進行缺氧、好氧模式的轉換，并調節第二可調節池碳源補充量。本發明能夠實現多種運行環境相結合的模式，有效提高脫氮效率。
權利要求書
1.一種可調式連續流系統實現污水深度脫氮的裝置，其特征在于，包括厭氧池、缺氧池、第一可調節池、第一好氧池、第二可調節池、第二好氧池、第三好氧池、消氧池、沉淀池、控制器及污泥厭氧發酵系統；所述厭氧池、缺氧池、第一可調節池、第一好氧池、第二可調節池、第二好氧池、第三好氧池、消氧池依次連通；原水由厭氧池進水、消氧池出水進入沉淀池實現泥水分離，沉淀池內上清液作為最終出水流出，底泥一部分作為回流污泥回流至厭氧池；所述污泥厭氧發酵系統用于為缺氧池、第二可調節池提供污泥發酵液；控制器通過監測水質、水量，對第一可調節池、第二可調節池進行缺氧、好氧模式的轉換，并調節第二可調節池碳源補充量。
2.如權利要求1所述的可調式連續流系統實現污水深度脫氮的裝置，其特征在于，所述第一可調節池、第一好氧池、第二可調節池、第二好氧池、第三好氧池中均設有曝氣系統，通過控制器控制曝氣系統調節各反應池的曝氣量。
3.如權利要求2所述的可調式連續流系統實現污水深度脫氮的裝置，其特征在于，所述厭氧池、缺氧池、第一可調節池、第二可調節池及消氧池中均設置有攪拌器。
4.如權利要求3所述的可調式連續流系統實現污水深度脫氮的裝置，其特征在于，根據當前水質濃度是否處于限定范圍內，來控制攪拌器或曝氣系統的啟停，實現第一可調節池或第二可調節池缺氧、好氧模式的轉換。
5.如權利要求1-4任一項所述的可調式連續流系統實現污水深度脫氮的裝置，其特征在于，所述污泥厭氧發酵系統包括污泥發酵罐、離心機及污泥發酵液存儲罐；沉淀池內底泥另一部分作為剩余污泥通過污泥發酵罐的厭氧堿性發酵后經離心機處理產生污泥發酵液，儲存在污泥發酵液存儲罐內。
6.如權利要求5所述的可調式連續流系統實現污水深度脫氮的裝置，其特征在于，所述厭氧池中間隔設置兩塊引流板形成三個廊道，所述缺氧池、第一可調節池及第二可調節池中均設置有導流墻。
7.一種可調式連續流系統實現污水深度脫氮的方法，其特征在于，采用如權利要求1-6所述的裝置，原水進入厭氧池進行氨化和釋磷反應后進入缺氧池，在缺氧池中與來自消氧池的回流硝化液進行反硝化脫氮；同時沉淀池內的回流污泥進入厭氧池；接著進入第一可調節池，根據當前水質濃度是否處于限定范圍內，進行缺氧、好氧模式的轉換；然后進入第一好氧池進行硝化和有機物的降解；之后進入第二可調節池，根據當前水質濃度是否處于限定范圍內，進行缺氧、好氧模式的轉換；最后依次進入第二好氧池、第三好氧池進行進一步的硝化和有機物的降解；進入消氧池后部分混合液作為硝化液回流至前端的缺氧池中進行反硝化脫氮；消氧池出水進入沉淀池實現泥水分離，上清液作為最終出水流出系統，底泥一部分作為回流污泥回流至厭氧池，另一部分作為剩余污泥進入污泥厭氧發酵系統。
8.如權利要求7所述的可調式連續流系統實現污水深度脫氮的方法，其特征在于，PLC控制器對水質、水量進行監測，將采集的數據與數據庫進行比對，當水質指標參數處于限定濃度范圍內時，觸發相應的曝氣系統、攪拌器及污泥發酵系統的調節指令。
9.如權利要求7所述的可調式連續流系統實現污水深度脫氮的方法，其特征在于，當第一、第二可調節池均為缺氧池時，厭氧池、缺氧池、好氧池、消氧池水力停留時間比為1:3:3:1；當第一、第二可調節池分別為缺氧池和好氧池時，厭氧池、缺氧池、好氧池、消氧池水力停留時間比為1:2:4:1；當第一、第二可調節池分別為好氧池和缺氧池時，厭氧池、缺氧池、好氧池、消氧池水力停留時間比為1:2:4:1；當第一、第二可調節池均為好氧池時，厭氧池、缺氧池、好氧池、消氧池水力停留時間比為1:1:5:1。
10.如權利要求7所述的可調式連續流系統實現污水深度脫氮的方法，其特征在于，好氧池溶解氧濃度DO＝3.0～4.0mg/L，所述好氧池包括第一、第二可調節池切換的好氧池；消氧池硝化液回流至前端缺氧池的回流比r＝300％；沉淀池部分剩余污泥回流至前端厭氧池的回流比R＝100％；部分剩余污泥經污泥發酵系統處理后，產生的污泥發酵液輸入至前端缺氧池及第二可調節池，其投加體積比例為4％～6％；污泥發酵系統中通過NaOH溶液調節內部pH，使其控制在9.5～10.5范圍內。
發明內容
有鑒于此，本發明提供了一種可調式連續流系統實現污水深度脫氮的裝置及方法，能夠實現多種運行環境相結合的模式，有效提高脫氮效率。
本發明采用的技術方案如下：
一種可調式連續流系統實現污水深度脫氮的裝置，包括厭氧池、缺氧池、第一可調節池、第一好氧池、第二可調節池、第二好氧池、第三好氧池、消氧池、沉淀池、控制器及污泥厭氧發酵系統；
所述厭氧池、缺氧池、第一可調節池、第一好氧池、第二可調節池、第二好氧池、第三好氧池、消氧池依次連通；原水由厭氧池進水、消氧池出水進入沉淀池實現泥水分離，沉淀池內上清液作為最終出水流出，底泥一部分作為回流污泥回流至厭氧池；
所述污泥厭氧發酵系統用于為缺氧池、第二可調節池提供污泥發酵液；
控制器通過監測水質、水量，對第一可調節池、第二可調節池進行缺氧、好氧模式的轉換，并調節第二可調節池碳源補充量。
進一步地，所述第一可調節池、第一好氧池、第二可調節池、第二好氧池、第三好氧池中均設有曝氣系統，通過控制器控制曝氣系統調節各反應池的曝氣量。
進一步地，所述厭氧池、缺氧池、第一可調節池、第二可調節池及消氧池中均設置有攪拌器。
進一步地，根據當前水質濃度是否處于限定范圍內，來控制攪拌器或曝氣系統的啟停，實現第一可調節池或第二可調節池缺氧、好氧模式的轉換。
進一步地，所述污泥厭氧發酵系統包括污泥發酵罐、離心機及污泥發酵液存儲罐；
沉淀池內底泥另一部分作為剩余污泥通過污泥發酵罐的厭氧堿性發酵后經離心機處理產生污泥發酵液，儲存在污泥發酵液存儲罐內。
進一步地，所述厭氧池中間隔設置兩塊引流板形成三個廊道，所述缺氧池、第一可調節池及第二可調節池中均設置有導流墻。
一種可調式連續流系統實現污水深度脫氮的方法，采用上述的裝置，原水進入厭氧池進行氨化和釋磷反應后進入缺氧池，在缺氧池中與來自消氧池的回流硝化液進行反硝化脫氮；同時沉淀池內的回流污泥進入厭氧池；
接著進入第一可調節池，根據當前水質濃度是否處于限定范圍內，進行缺氧、好氧模式的轉換；
然后進入第一好氧池進行硝化和有機物的降解；
之后進入第二可調節池，根據當前水質濃度是否處于限定范圍內，進行缺氧、好氧模式的轉換；
最后依次進入第二好氧池、第三好氧池進行進一步的硝化和有機物的降解；進入消氧池后部分混合液作為硝化液回流至前端的缺氧池中進行反硝化脫氮；消氧池出水進入沉淀池實現泥水分離，上清液作為最終出水流出系統，底泥一部分作為回流污泥回流至厭氧池，另一部分作為剩余污泥進入污泥厭氧發酵系統。
進一步地，PLC控制器對水質、水量進行監測，將采集的數據與數據庫進行比對，當水質指標參數處于限定濃度范圍內時，觸發相應的曝氣系統、攪拌器及污泥發酵系統的調節指令。
進一步地，當第一、第二可調節池均為缺氧池時，厭氧池、缺氧池、好氧池、消氧池水力停留時間比為1:3:3:1；當第一、第二可調節池分別為缺氧池和好氧池時，厭氧池、缺氧池、好氧池、消氧池水力停留時間比為1:2:4:1；當第一、第二可調節池分別為好氧池和缺氧池時，厭氧池、缺氧池、好氧池、消氧池水力停留時間比為1:2:4:1；當第一、第二可調節池均為好氧池時，厭氧池、缺氧池、好氧池、消氧池水力停留時間比為1:1:5:1。
進一步地，好氧池溶解氧濃度DO＝3.0～4.0mg/L，所述好氧池包括第一、第二可調節池切換的好氧池；消氧池硝化液回流至前端缺氧池的回流比r＝300％；沉淀池部分剩余污泥回流至前端厭氧池的回流比R＝100％；部分剩余污泥經污泥發酵系統處理后，產生的污泥發酵液輸入至前端缺氧池及第二可調節池，其投加體積比例為4％～6％；污泥發酵系統中通過NaOH溶液調節內部pH，使其控制在9.5～10.5范圍內。
有益效果：
1、本發明通過在第一、第二調節池中設置兩套運行系統，實現傳統A2O、多級AO等工藝的轉換，在厭氧、缺氧、好氧段正常運行的前提下提供4種運行模式，并可根據實際進水水質、種類進行切換，減少進水水質對污染物去除效率的影響，有效緩解因水質波動所帶來的沖擊負荷；另外，厭氧、缺氧、好氧交替運行的環境使系統內交替進行硝化反硝化過程，無須設置分段進水，節省曝氣量的同時也能節約管道投建的成本。
其次，本發明采用的可調式連續流處理系統，工藝流程簡單且容易操控，并結合控制器定時監測水質水量變化，根據進出水水質要求及工藝運行情況調整各反應池運行方式，系統脫氮效果良好，在進水為生活污水的條件下，總氮去除率超過85％，能夠為工程化應用提供理論參考與技術支持。
2、本發明通過設置污泥發酵系統，開發污泥發酵液中的內碳源，在為缺氧段提供優質碳源、節省外碳源投加的同時也能解決后續剩余污泥的處理處置問題，實現污泥減量化；利用污泥發酵液中腐殖酸能夠抑制亞硝酸鹽氧化菌(NOB)活性的特性，并結合短污泥齡、低氧曝氣等策略能夠有效強化NOB的淘洗及氨氧化菌(AOB)的原位富集，實現穩定的短程硝化過程，進一步降低曝氣能耗。
3、本發明通過在系統末端設置消氧池，減少回流硝化液中過高濃度溶解氧對缺氧反硝化過程的干擾，并結合污泥發酵液多點投加的策略，補充反硝化過程所需碳源，強化關鍵脫氮微生物的富集及持留效果，因此，該系統無須投加填料來維持關鍵菌群的豐度，避免了污泥上浮及填料堵塞的問題。
4、本發明厭氧池中設置有三個廊道，便于原水的均勻混合，能夠降低進水的沖擊負荷。
5、本發明缺氧池、第一可調節池及第二可調節池中均設置有導流墻，能夠減少水池內流動場的死角。
（發明人：夏楊;劉曉靜;孫立東;史婉麗;康晨亮;張翀;饒杰;袁敏航;蔡文婷）
