申请日2015.04.01
公开(公告)日2015.06.17
IPC分类号C02F3/30
摘要
本发明公开了一种AAO氧化沟实时调控系统及其污水处理方法。缺氧池混合液脱氮后回流至厌氧池，与原水一起进行厌氧释磷，克服了传统AAO工艺中硝酸盐对厌氧释磷的影响;厌氧池混合液、二沉池回流污泥和氧化沟回流硝化液一起进入缺氧池，进行反硝化脱氮;缺氧池混合液进入氧化沟，通过调控创造好氧-缺氧交替的环境，使沟内发生同时硝化反硝化，强化了脱氮效果;PLC控制系统根据各在线监测仪采集的信号对曝气模式、回流比等进行实时调控。本发明通过对传统AAO氧化沟进行结构及设备改造和运行模式调控，建立了一套基于进水变化的实时调控系统，解决了AAO氧化沟存在的污泥沉积、脱氮除磷效果不佳和能耗高等问题，实现了出水稳定达标和节能降耗的目的。
权利要求书
1.一种AAO氧化沟实时调控系统，其特征在于由厌氧池、缺氧池、氧化沟、在线监测 仪及PLC控制系统组成;
所述厌氧池和缺氧池的弯道采用圆角池型;厌氧池至缺氧池设置有进水口;氧化沟至缺 氧池设置有硝化液回流通道;二沉池回流污泥、氧化沟回流硝化液及来自厌氧池的混合液在 缺氧池发生反硝化作用，将硝酸盐转化为氮气而去除;同时，缺氧池至厌氧池设置有混合液 回流通道，缺氧池内脱氮后的混合液回流至厌氧池，与进水一起发生厌氧释磷作用;
所述氧化沟采用双沟式，弯道采用圆角池型;氧化沟进水口设在氧化沟第一直道处，氧 化沟至缺氧池硝化液回流通道设在第四直道处;通过曝气控制使氧化沟内形成好氧-缺氧交替 的多级AO环境，混合液在氧化沟内不断发生硝化-反硝化作用强化脱氮效果;氧化沟硝化液 回流至缺氧池以补充反硝化脱氮所需的硝酸盐;
所述的厌氧池内设有ORP在线监测仪，并与PLC控制系统相连;所述的ORP在线监测 仪安装在缺氧池进水口与缺氧池至厌氧池回流通道之间;所述的缺氧池内设有NO3--N在线监 测仪与PLC控制系统相连;所述的NO3--N在线监测仪安装在缺氧池进水口与缺氧池至厌氧 池回流通道之间;所述的氧化沟出水口处设有MLSS、NH4+-N、DO在线监测仪I，均与PLC 控制系统相连;氧化沟至缺氧池回流通道入口处设有DO在线监测仪II与PLC控制系统相连。
2.如权利要求1所述AAO氧化沟实时调控系统，其特征在于所述氧化沟内设置有三台 曝气转盘，分别放置于第二、三、四直道内，曝气转盘可通过变频器实现转速的调控，每一 台曝气转盘上游均设置有水下推流器和挡流板，下游设置有导流板;所述的氧化沟的第一直 道内设置有一台水下推流器和一台浮筒式推流器。
3.如权利要求1所述AAO氧化沟实时调控系统，其特征在于厌氧池及缺氧池弯道处设 置有双道导流墙，直道处设置有两级导流板;所述导流板设置于水下推流器的下游方向，与 下游水面形成45°-55°夹角。
4.上述AAO氧化沟实时调控系统的污水处理方法，包括以下步骤：
1)原水进入厌氧池，与缺氧池回流混合液一起进行厌氧释磷作用，ORP在线监测仪采 集厌氧池内ORP值;
2)厌氧池混合液进入缺氧池，与二沉池回流污泥和氧化沟回流硝化液一起进行反硝化作 用，NO3--N在线监测仪采集缺氧池内硝酸盐氮浓度;
3)缺氧池混合液进入氧化沟，氧化沟内MLSS、NH4+-N在线监测仪分别采集氧化沟出 水口处污泥浓度及氨氮浓度，DO在线监测仪I采集氧化沟出水口处的溶解氧浓度，DO在线 监测仪II采集氧化沟至缺氧池回流通道入口处的溶解氧浓度;混合液在氧化沟内进行同时硝 化反硝化作用;二沉池回流污泥回流至缺氧池;
4)各在线监测仪将采集到的信号传输至PLC控制系统，根据运行程序计算得到实时控 制变量，对AAO氧化沟系统进行实时调控。
说明书
一种AAO氧化沟实时调控系统及其污水处理方法
技术领域
本发明属于环境保护领域，具体涉及一种AAO氧化沟实时调控系统及其污水处理方法。
背景技术
AAO(Anaerobic-Anoxic-Oxic)工艺是将厌氧-好氧除磷系统和缺氧-好氧脱氮系统相结合 而成，由厌氧池、缺氧池和好氧池构成，又称厌氧-缺氧-好氧法，是生物脱氮除磷基础工艺。 该工艺的水力停留时间少于其他同类工艺，厌氧/缺氧/好氧交替运行，有效地避免了污泥膨胀， SVI值一般小于100;该工艺中混合液回流比往往较大，因此具有很高的电耗，此外，由于大 量有机物在厌氧段被利用，导致缺氧段反硝化碳源不足，反硝化反应不彻底，影响脱氮效果。
氧化沟又名连续循环曝气池(Continuous Loop Reactor)，是活性污泥法的一种变形。氧 化沟污水处理工艺起源于荷兰，目前已在国内外广泛应用于生活污水和工业废水的处理中， 是新建污水处理厂的首选工艺之一。氧化沟具有特殊的水力学流态，既有完全混合式反应器 的特点，又有推流式反应器的特点，沟内能够形成好氧-缺氧交替的多级AO环境，有利于同 时硝化反硝化(SND)的发生，强化脱氮效果。氧化沟具有运行稳定、管理方便、出水水质 好、处理污水经济等优点，但当进水水温较低且污泥负荷较高时，容易发生污泥膨胀，导致 出水悬浮物过高。此外，由于沟内流速分布不均匀，容易产生污泥沉积问题。
AAO氧化沟是在氧化沟的基础上增设厌氧池和缺氧池，整体形成A-A-O的运行模式， 其中好氧池为氧化沟型。AAO氧化沟兼具AAO和氧化沟的优点，具有防止污泥膨胀、强化 脱氮除磷和节能降耗等优势。笔者曾以重庆市井口污水处理厂AAO表曝氧化沟工艺为对象， 针对其运行中存在的问题进行了优化调控和改进，脱氮效率提高23%，电耗平均降低25%， 出水TN稳定优于GB18918-2002一级B标准，但厌氧池与缺氧池仍存在死区，生产调控中 采用化学药剂辅助除磷，增加了部分处理成本。
发明内容
本发明为了解决AAO氧化沟运行中存在的污泥沉积、脱氮除磷效果差导致出水不能稳 定达标、以及能耗高等问题，提出一种AAO氧化沟实时调控系统及其调控处理方法，通过 对AAO氧化沟进行设备、沟型及装置的改进以及运行方式的调控，建立一套基于进水变化 的AAO氧化沟实时调控系统，实现强化脱氮除磷、出水稳定达标、节能降耗的目的。
为达到上述目的，采用技术方案如下：
一种AAO氧化沟实时调控系统，由厌氧池、缺氧池、氧化沟、在线监测仪及PLC控制 系统组成;
所述厌氧池和缺氧池的弯道采用圆角池型;厌氧池至缺氧池设置有进水口;氧化沟至缺 氧池设置有硝化液回流通道;二沉池回流污泥、氧化沟回流硝化液及来自厌氧池的混合液在 缺氧池发生反硝化作用，将硝酸盐转化为氮气而去除;同时，缺氧池至厌氧池设置有混合液 回流通道，缺氧池内脱氮后的混合液回流至厌氧池，与进水一起发生厌氧释磷作用;
所述氧化沟采用双沟式，弯道采用圆角池型;氧化沟进水口设在第一直道处，氧化沟至 缺氧池硝化液回流通道设在第四直道处;通过优化曝气转盘数量及运行模式，使氧化沟内形 成好氧-缺氧交替的多级AO环境，混合液在氧化沟内不断发生硝化-反硝化作用，强化了脱氮 效果;氧化沟硝化液回流至缺氧池以补充反硝化脱氮所需的硝酸盐;
所述的厌氧池内设有氧化还原电位(ORP)在线监测仪，并与PLC控制系统相连;所述 的ORP在线监测仪安装在缺氧池进水口与缺氧池至厌氧池回流通道之间;所述的缺氧池内设 有NO3--N在线监测仪，并与PLC控制系统相连;所述的NO3--N在线监测仪安装在缺氧池进 水口与缺氧池至厌氧池回流通道之间;所述的氧化沟出水口处设有MLSS、NH4+-N、DO在 线监测仪I均与PLC控制系统相连;氧化沟至缺氧池硝化液回流通道入口处设有DO在线监 测仪II与PLC控制系统相连。
按上述方案，所述氧化沟内设置有三台曝气转盘，分别放置于第二、三、四直道内，曝 气转盘可通过变频器实现转速的调控，每一台曝气转盘上游均设置有水下推流器和挡流板， 下游设置有导流板;所述的氧化沟的第一直道内设置有一台水下推流器和一台浮筒式推流器。
按上述方案，厌氧池及缺氧池弯道处设置有双道导流墙，直道处设置有两级导流板;所 述导流板设置于水下推流器的下游方向，与下游水面形成夹角α，α为45°-55°。
上述AAO氧化沟实时调控系统的污水处理方法，包括以下步骤：
1)原水进入厌氧池，与缺氧池回流混合液一起进行厌氧释磷作用，ORP在线监测仪采 集厌氧池内ORP值;
2)厌氧池混合液进入缺氧池，与二沉池回流污泥和氧化沟回流硝化液一起进行反硝化作 用，NO3--N在线监测仪采集缺氧池内硝酸盐氮浓度;
3)缺氧池混合液进入氧化沟，氧化沟内MLSS、NH4+-N在线监测仪分别采集氧化沟出 水口处污泥浓度及氨氮浓度，DO在线监测仪I采集氧化沟出水口处的溶解氧浓度，DO在线 监测仪II采集氧化沟至缺氧池回流通道入口处的溶解氧浓度;混合液在氧化沟内进行同时硝 化反硝化作用;二沉池回流污泥回流至缺氧池;
4)各在线监测仪将采集到的信号传输至PLC控制系统，根据运行程序计算得到实时控 制变量，对AAO氧化沟系统进行实时调控。
本发明以氧化沟为基础，对其采取进水碳源分配等措施，结合改良UCT工艺优势增设缺 氧池至厌氧池回流，将回流污泥回流至缺氧池，增设在线监测仪，进行实时调控，以达到同 时高效脱氮除磷和稳定出水的目的。
本发明对主反应区内曝气转盘的运行模式进行调控，增设DO、NH4+-N等在线监测仪， 采用“连续曝气-间歇曝气-溶氧控制”等手段，对系统运行模式进行实时调控，优化功率密 度及分布，实现强化脱氮除磷、稳定出水和节能降耗的目的。
活性污泥法污水处理工艺的核心为活性污泥，为保证生化池具有相对稳定的活性污泥浓 度，一般对污泥进行回流。污泥回流比过低，会降低反应器的污泥浓度和参与硝化反应的硝 化菌的数量，使硝化效果变差;相反，污泥回流比过高，会加大污泥耗氧量，增加二沉池的 水力负荷和扰动，从而影响泥水分离过程和出水水质。本发明通过调控氧化沟污泥浓度及污 泥回流比，达到强化脱氮除磷、稳定出水的目的。
在生物脱氮除磷工艺系统的运行过程中，水流流态是设计中需要考虑的关键因素之一， 只有混合液流动起来，才能达到充分反应的目的。若功能区内局部流速过低，则会造成积泥 现象，使得功能区有效体积减少，功能区内反应不均匀，因此需要对功能区内水流流态进行 优化。本发明为减少积泥现象，保证功能区有效容积，提高脱氮除磷效率，对功能区内设备 数量及功率进行优化，部分区域增设导流板，从而达到优化流态的目的。
本发明的AAO氧化沟实时调控系统及其污水处理方法有益效果如下：
1)解决了传统生物脱氮除磷工艺中同时脱氮除磷的硝酸盐矛盾，在缺氧池和厌氧池之间 设混合液内回流通道，二沉池回流污泥进入缺氧池，硝酸盐在缺氧池因反硝化作用而被去除， 避免了回流污泥中硝酸盐对厌氧池聚磷菌厌氧释磷的影响，并设ORP在线监测仪对厌氧池内 氧化还原电位进行实时监测，并通过PLC控制系统对缺氧池至厌氧池的混合液回流比进行调 控，以改善厌氧池内聚磷菌反应环境，强化了厌氧释磷效果，采用无动力混合液回流，降低 了运行成本。
2)解决了缺氧池反硝化碳源不足的矛盾，低温期采用厌氧池和缺氧池同时进水，合理分 配除磷和脱氮所需的碳源比例。
3)缺氧池增设导流板，合理安排推流器位置，优化沟内流速，避免污泥沉积及泥水分离 现象，沟内形成完全混合状态，使缺氧池反硝化反应充分发生。
4)氧化沟内增设水下推流器，避免沟内发生泥水分离和污泥沉积现象;优化曝气转盘数 量及运行模式，使沟内形成缺氧-好氧交替的多级AO环境，强化脱氮效果，并避免曝气过量 或硝化不足的问题，实现节能降耗和强化脱氮的目的。
5)在线DO监测仪I监测氧化沟内出水处的溶解氧浓度，保证出水中污染物质完全氧化 的前提下，避免了二沉池因溶解氧不足而造成的污泥膨胀及污泥上浮的现象，通过PLC自动 控制系统，调节曝气转盘的曝气模式及运行状态，实现对曝气量的实时控制，保证出水达标， 节约能源消耗。
6)在线DO监测仪II监测氧化沟内硝化液回流通道入口处的溶解氧浓度，在避免进入缺 氧池的硝化液内较高的溶解氧对缺氧池反硝化造成影响的前提下，实现对曝气转盘的实时控 制，节约能耗，保证脱氮效果。
7)在线ORP监测仪监测厌氧池内的氧化还原电位值，通过调控缺氧池回流至厌氧池的 混合液回流比，保证厌氧池内聚磷菌的释磷效果。
8)在线NO3--N监测仪监测缺氧池内混合液回流通道入口处的硝态氮浓度，确保缺氧池 的反硝化效果并避免回流至厌氧池的混合液内含有的较高的硝态氮而对厌氧释磷造成不利影 响，同时调控硝化液回流比，维持厌氧池足够的生物量，提高系统除磷效果。
9)在线MLSS监测仪监测氧化沟出水口处的污泥浓度，保证氧化沟内具有较高的污泥负 荷，通过调控污泥回流比，节约能源，保证出水达标。
10)在线NH4+-N监测仪监测氧化沟出水口处的氨氮浓度，保证出水能够达标排放。
11)采用在线监测仪控制，提高了系统的可控性，灵活性高，操作简单，维护方便，实 现了稳定出水和节能降耗的目的。