申请日2014.06.17
公开(公告)日2014.09.03
IPC分类号C02F3/30
摘要
本发明的单池型交替进水和曝气的污水脱氮除磷系统，包括调节池、进水泵、进水换向闸、出水汇集闸、鼓风机、时间控制器和多个反应池，每个反应池只有进水阶段和曝气阶段，鼓风机的输出端经气体换向阀与不同的反应池相通，气体换向阀在时间控制器的控制作用下将空气送入不同的反应池。本发明的污水脱氮除磷系统的工艺包括：a)进水搅拌;b)缺氧、厌氧反应;c)检测进水是否完毕;d)曝气作业;e)好氧反应;f)检测曝气是否完毕。本发明污水脱氮除磷系统和方法，采用多个反应池，在同一个反应池中就实现了脱氮过程中的氨化、硝化和反硝化，以及除磷过程中聚磷菌的储备能量和吸磷过程，不仅降低了污水处理过程中能源消耗，而且加快了污水处理效率。且具有基建和运行成本小、流程简单和易于操作管理的优点。
摘要附图
权利要求书
1.一种单池型交替进水和曝气的污水脱氮除磷系统，包括调节池(1)、进水泵(2)、进水换向闸(3)、出水汇集闸(6)、鼓风机(8)、时间控制器(10)和多个反应池，所述进水泵用于将调节池中的待处理污水抽入至进水换向闸的进水端，进水换向闸在时间控制器的控制下将待处理污水输送至不同的反应池;其特征在于：所述反应池的数量为两个或两个以上，每个反应池只有进水阶段和曝气两个阶段，鼓风机的输出端经气体换向阀(9)与不同的反应池相通，气体换向阀在时间控制器的控制作用下将空气送入不同的反应池;由反应池流出的水体均汇集至出水汇集闸，由出水汇集闸流出的水体流入至污泥截留池(7)中;经污泥截留池流出的水体可经污泥回流通道回流至进水换向闸的进水端;出水汇集闸由时间控制器进行控制。
2.根据权利要求1所述的单池型交替进水和曝气的污水脱氮除磷系统，其特征在于：所述反应池的形状为方形或圆形，方形的反应池采用壁面共建的建设方式，圆形的反应池采用非混凝土的材质。
3.根据权利要求1或2所述的单池型交替进水和曝气的污水脱氮除磷系统，其特征在于：所述反应池的出水处设置有溢流堰，在反应池中处理后的污水经溢流堰流入至出水汇集闸(6)中;污泥截留池(7)采用沉淀池或膜组件。
4.一种基于权利要求1所述的单池型交替进水和曝气的污水脱氮除磷系统的方法，其特征在于，设反应池的数量为N个，所述污水脱氮除磷方法通过以下步骤来实现：
a).进水搅拌，利用进水泵将调节池中的待处理污水抽至进水换向闸，在进水换向闸的控制作用下，将待处理污水抽至第n个反应池中，同时对反应池进行搅拌操作，第1个反应池在进水的同时不执行曝气操作;剩余的N-1个反应池不执行进水操作，但执行搅拌和曝气操作;n≤N;
b).缺氧、厌氧反应，在第n个反应池进水的过程中，由于处于缺氧、厌氧状态，异养微生物利用有机物将硝氮和亚硝氮转化为氮气，从而实现污水中氮元素的去除;聚磷菌厌氧环境下吸收有机物作为贮备能量，同时释放出少量的磷元素，为在好氧状态下吸收磷元素做准备;
c).检测进水是否完毕，检测第n个反应池的理应的进水时间段是否完毕，如果进水完毕，则执行步骤d);如果没有进水完毕，则继续进水;
d).曝气作业，通过进水换向闸停止对第n个反应池的供水，转为对第n+1个反应池供水;同时，通过气体换向阀向第n个反应池进行供气，实现第n个反应池的曝气操作，曝气的同时进行搅拌操作;
e).好氧反应，在第n个反应池曝气的过程中，活性污泥在好氧状态下分解有机物，同时自养微生物在好氧条件下将分解出的氨氮转化为亚硝氮和硝氮;聚磷菌在好氧环境中，消耗储备在细胞内的能量，吸收超过自身生长所需的磷，将污水中溶解态的磷元素转化到微生物固体中，通过排泥彻底去除;
f).检测曝气是否完毕，判断第n个反应池理应的曝气时间段是否完毕，如果完毕，则停止对其曝气;如果曝气没有完毕，则继续曝气作业;
g).对于本发明的污水脱氮除磷系统，对N个反应池按照步骤a)至步骤f)依次进行进行进水、曝气操作，以是实现污水的脱氮除磷;由于污泥截留池中截留的污泥经污泥回流通道又回流至进水换向闸的进水端。
5.根据权利要求4所述的单池型交替进水和曝气的污水脱氮除磷系统的方法，其特征在于：当反应池的数量为2个时，所述进气时间段和进气时间段相等;当反应池的数量为2个以上时，根据污水水质分配进水时间段和曝气时间段的比例大小;每个反应池只有进水阶段和曝气阶段。
说明书
单池型交替进水和曝气的污水脱氮除磷系统及方法
技术领域
本发明涉及一种单池型交替进水和曝气的污水脱氮除磷系统及方法，更具体的说尤其涉及一种利用反应池间歇地处于厌氧(缺氧)和曝气状态来实现污水的脱氮除磷目的系统及方法。
背景技术
我国城镇污水中不但含有变现为COD 的有机物，同时还有很高浓度的氮磷等元素，呈现出高氮低碳特征。常规的脱氮除磷工艺难以实现有效的脱氮除磷，投加额外的碳源又增加了污水厂的运行成本。针对不同工艺污水厂进水碳源不足的问题，提高进水碳源利用效率和简化运行管理为目标，开发更加合理的污水处理工艺。
污水生物脱氮过程包括氨化、硝化和反硝化三个过程。污水中的有机氮首先被生物化学反应转化为氨氮;然后通过自养微生物在好氧条件下将氨氮转化为硝氮和亚硝氮;最后异养微生物在厌氧或缺氧条件下利用有机物将硝氮和亚硝氮转化为氮气，从而实现污水中氮元素的真正去除。污水生物除磷是利用聚磷菌的超量吸磷作用完成的。聚磷菌首先在厌氧环境下吸收有机物作为贮备能量，同时释放出少量的磷元素;在好氧环境中，消耗储备在细胞内的能量，吸收超过微生物正常生长所需的磷，从而污水中溶解态的磷元素被转化到微生物固体中，通过排泥彻底去除。
在现行的污水厂流程中，为了同时达到微生物脱氮除磷的目的，需要流入的污水交替经历厌氧-缺氧-好氧的环境。以A/A/O工艺为例，污水依次厌氧-缺氧-好氧池，同时配合好氧池污水和微生物回流到前面的厌氧池和缺氧池，氮元素才可以完整的经过氨化、硝化和反硝化的去除过程，聚磷菌也才可以发挥自身的超量吸磷特点。
面对众多的污水脱氮除磷工艺，都有几个共同的缺点。首先，工艺流程复杂。由于需要污水经历不同的环境，污水在整个处理流程中被不断回流，控制因素过多，操作过程极为复杂。其次，处理成本高。由于工艺分池建设和污水回流的原因，在消耗大量电能的同时，大大增加了基建中构筑物和设备的数量和成本。即使如此大的投入和复杂的管理，脱氮除磷效果依然不稳定。这主要是由于进水中碳源不足引起的。活性污泥中除了硝化/反硝化菌和聚磷菌还存在着数量众多的异养微生物，它们会通过竞争消耗大量的进水有机物，从而导致现行的污水处理过程需要很大的碳氮保证脱氮除磷的目的。
发明内容
本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种单池型交替进水和曝气的污水脱氮除磷系统及方法。
本发明的单池型交替进水和曝气的污水脱氮除磷系统，包括调节池、进水泵、进水换向闸、出水汇集闸、鼓风机、时间控制器和多个反应池，所述进水泵用于将调节池中的待处理污水抽入至进水换向闸的进水端，进水换向闸在时间控制器的控制下将待处理污水输送至不同的反应池;其特别之处在于：所述反应池的数量为两个或两个以上，每个反应池只有进水阶段和曝气两个阶段，鼓风机的输出端经气体换向阀与不同的反应池相通，气体换向阀在时间控制器的控制作用下将空气送入不同的反应池;由反应池流出的水体均汇集至出水汇集闸，由出水汇集闸流出的水体流入至污泥截留池中;经污泥截留池截留的污泥可经污泥回流通道回流至进水换向闸的进水端;出水汇集闸由时间控制器进行控制。
调节池用于存储待处理的污水，进水泵用于将待处理污水抽入至反应池中，进水换向闸用于将污水分配到处于进水阶段的反应池中;鼓风机用于向反应池中通入气流，气体换向阀用于将气流分配至处于曝气阶段的反应池中;时间控制器根据设定好的进水和曝气时间来对进水换向闸、出水汇集闸和气体换向阀进行控制。由于采用多个反应池，且反应池依次交替进行进水和曝气操作，在同一个反应池中就实现了脱氮过程中的氨化、硝化和反硝化，以及除磷过程中聚磷菌的储备能量和吸磷过程，避免了以往采用多个反应池交替执行流水、曝气所带来的高能耗的弊端。
本发明的单池型交替进水和曝气的污水脱氮除磷系统，所述反应池的形状为方形或圆形，方形的反应池采用壁面共建的建设方式，圆形的反应池采用非混凝土的材质。
本发明的单池型交替进水和曝气的污水脱氮除磷系统，所述反应池的出水处设置有溢流堰，在反应池中处理后的污水经溢流堰流入至出水汇集闸中;污泥截留池采用沉淀池或膜组件。
本发明的单池型交替进水和曝气的污水脱氮除磷系统的方法，其特别之处在于，设反应池的数量为N个，所述污水脱氮除磷方法通过以下步骤来实现：a).进水搅拌，利用进水泵将调节池中的待处理污水抽至进水换向闸，在进水换向闸的控制作用下，将待处理污水抽至第n个反应池中，同时对反应池进行搅拌操作，第1个反应池在进水的同时不执行曝气操作;剩余的N-1个反应池不执行进水操作，但执行搅拌和曝气操作;n≤N;b).缺氧、厌氧反应，在第n个反应池进水的过程中，由于处于缺氧、厌氧状态，异养微生物利用有机物将硝氮和亚硝氮转化为氮气，从而实现污水中氮元素的去除;聚磷菌厌氧环境下吸收有机物作为贮备能量，同时释放出少量的磷元素，为在好氧状态下吸收磷元素做准备;c).检测进水是否完毕，检测第n个反应池的理应的进水时间段是否完毕，如果进水完毕，则执行步骤d);如果没有进水完毕，则继续进水;d).曝气作业，通过进水换向闸停止对第n个反应池的供水，转为对第n+1个反应池供水;同时，通过气体换向阀向第n个反应池进行供气，实现第n个反应池的曝气操作，曝气的同时进行搅拌操作;e).好氧反应，在第n个反应池曝气的过程中，活性污泥在好氧状态下分解有机物，同时自养微生物在好氧条件下将分解出的氨氮转化为亚硝氮和硝氮;聚磷菌在好氧环境中，消耗储备在细胞内的能量，吸收超过自身生长所需的磷，将污水中溶解态的磷元素转化到微生物固体中，通过排泥彻底去除;f).检测曝气是否完毕，判断第n个反应池理应的曝气时间段是否完毕，如果完毕，则停止对其曝气;如果曝气没有完毕，则继续曝气作业;g).对于本发明的污水脱氮除磷系统，对N个反应池按照步骤a)至步骤f)依次进行进行进水、曝气操作，以是实现污水的脱氮除磷;由于污泥截留池截留的污泥经污泥回流通道又回流至进水换向闸的进水端。
本发明的单池型交替进水和曝气的污水脱氮除磷系统的方法，当反应池的数量为2个时，所述进气时间段和进气时间段相等;当反应池的数量为2个以上时，根据污水水质分配进水时间段和曝气时间段的比例大小;每个反应池只有进水阶段和曝气阶段。
本发明的有益效果是：本发明的污水脱氮除磷系统的方法，充分利用流入污水中的有机物作为反硝化和聚磷菌的能量物质，保证脱氮除磷的需求;反应池为两个或两个以上，可以互为备用，实现了进水和曝气的交替进行，在同一个反应池即可实现脱氮除磷过程，不仅降低了污水处理过程中能源消耗，而且还加快了污水处理效率。本发明不但能稳定的去除污水中氮磷等物质，并且具有基建和运行成本小的优点;流程简单，易于操作管理。