连续可变容积恒水位序批式污水处理系统

　　申请日2012.08.08

　　公开(公告)日2012.11.07

　　IPC分类号C02F9/14

　　摘要

　　本发明公开了一种连续可变容积的恒水位序批式污水处理系统及方法，包括：将污水连续注入水位恒定的可变容积调节区，使可调容积区隔漂浮在液面上，通过分配泵向水位恒定的可变容积反应区注水，通过恒水位滗水装置和滗水泵向恒定水位可变容积水质稳定区注水，反应后的上清液滗水排入恒定水位可变容积反应区另一侧的恒定水位可变容积水质稳定区的上清液，再通过平流澄清区域，最后经过斜板澄清区后，连续排出与预处理进水的等量净化水。从而解决了：脱氮、除磷效率低，单一工艺构筑物出水指标无法满足国家标准一级A的指标要求，工艺结构复杂的技术问题。该系统具有：系统结构简单、整体工艺耗能低以及处理效果好等优点。

　　权利要求书

　　1.一种连续可变容积的恒水位序批式污水处理的系统，其特征在于包括：

　　由结构墙体形成的污水处理池，所述污水处理池中设有可调容积区隔，所述可调容积区隔底边和两侧边与污水处理池低部和侧墙连接，上边浮于液面，将污水处理池隔成恒定水位可变容积调节区、恒定水位可变容积反应区和恒定水位可变容积水质稳定区;所述可调容积区隔由加强纤维交织网格为骨架，外覆PP膜或PE膜构成，且所述可调容积区隔的展开面积大于变形软墙底边和两侧边与污水处理池低部和侧墙连接处同变形软墙两侧边与污水处理池侧墙连接的顶部的两点连线所为围成的面积;

　　所述恒定水位可变容积调节区内设有连续进水口和分配泵，所述分配泵的进水口设置于调节区内，出水口设置在恒定水位可变容积反应区内;

　　所述恒定水位可变容积反应区内设有曝气装置、搅拌装置、剩余污泥排放泵、恒水位滗水装置、溶解氧在线检测装置和软隔墙位移监测装置，并设有同铁盐加药管相连接的铁盐加料口以及同风管相连接的鼓风机相连接，所述剩余污泥排放泵同剩余污泥排放管相连接;所述恒定水位可变容积反应区内的曝气装置呈局部网格非满布置;

　　所述恒定水位可变容积水质稳定区设有同恒水位滗水装置相连接的滗水泵、沉淀斜板、水力排泥管以及连续出水口，且出水口处设有可调堰板;所述沉淀斜板分段设置在恒定水位可变容积水质稳定区内，将恒定水位可变容积水质稳定区分成斜板澄清段和平流澄清段。

　　2.根据权利要求1所述的一种连续可变容积的恒水位序批式污水处理的系统，其特征在于所述污水处理池由可调容积区隔隔成一个恒定水位可变容积调节区、两个恒定水位可变容积反应区和两个恒定水位可变容积水质稳定区，五个区域水位恒定;且恒定水位可变容积调节区、恒定水位可变容积反应区和恒定水位可变容积水质稳定区的容积比例为2:3:1。

　　3.根据权利要求2所述的一种连续可变容积的恒水位序批式污水处理的系统，其特征在于该系统能够在一个处理池内实现双组自动切换和组合运行：调节区与左侧的进水区和左侧的稳定区形成单组运行;调节区与右侧的进水区和右侧的稳定区形成单组运行;两组能够独立运行，也能同时运行。

　　4.一种利用权利要求1或2所述的连续可变容积的恒水位序批式污水处理系统进行污水处理的方法，其特征在于包括如下步骤：

　　1)将经过粗、细格栅和沉砂池预处理之后的污水续注入恒定水位可变容积调节区，使可调容积区隔漂浮在液面上，液位与可调堰板相同，通过分配泵向恒定水位可变容积反应区注水，通过恒水位滗水装置和滗水泵向恒定水位可变容积水质稳定区注水，随着连续注水，恒定水位可变容积调节区同恒定水位可变容积反应区之间的可调容积区隔，以及恒定水位可变容积反应区同恒定水位可变容积水质稳定区之间的可调容积区隔向着出水方向移动，通过调节使恒定水位可变容积调节区的进水量和恒定水位可变容积水质稳定区的排水量相等，其中恒定水位可变容积反应区的容积不变;

　　2)调节好进水和排水流量后，恒定水位可变容积反应区按照多点进水的多级AO模式、倒置A2O运行模式或短程硝化与反硝化模式进行污水处理;

　　3)在反应时间最后一次曝气开始时，若进水的磷浓度超过3或5mg/l，通过加药管往恒定水位可变容积反应区内加入铁盐，去除超过生物除磷的过量磷，确保滗水进入恒定水位可变容积水质稳定区的磷达标;

　　4)通过滗水排入恒定水位可变容积反应区另一侧的恒定水位可变容积水质稳定区的上清液，经过平均3小时的停留时间，通过平流澄清区域，最后经过斜板澄清区后，连续排出与预处理进水的等量净化水。

　　5.根据权利要求4所述的污水处理的方法，其特征在于所述步骤2)中的多点进水的多级AO模式进行污水处理的步骤如下：

　　分配泵第一次将水调入恒定水位可变容积反应区，进水时间约0.35小时以上;通过水流的自然流态，与处于分层和缺氧状态的微生物菌群与混合液，完成第一次的厌氧进水，完成厌氧释磷;

　　分配泵第二次将水调入恒定水位可变容积反应区，进水时间约0.42小时以上;同时，恒定水位可变容积反应区内搅拌启动，直到第二次进水时间结束，完成第一次缺氧过程;

　　随之，曝气开始，并控制池内溶解氧在0.5到1.8mg/l之间，使得微生物菌群中的好氧微生物呈现去除效率;完成的第一次好氧过程，约为0.65到1.25 小时;

　　紧接，第二次缺氧过程，既，重复上述第一次缺氧过程;

　　紧接，第二次好氧过程，既，重复上述第一次好氧过程;

　　最多进行三次的缺好氧交替过程;

　　反应时间结束后，恒定水位可变容积反应区进入沉淀阶段，即微生物菌群及代谢聚合体与污染物降解后的清水进行分离;沉淀后，进入上清液排除阶段，即通过恒水位滗水装置，将最上层的上清液排出;此两阶段相当于倒置A2O中的二沉过程，约为1.6到2小时。

　　6.根据权利要求4所述的污水处理的方法，其特征在于所述步骤2)中的倒置A2O运行模式进行污水处理的步骤如下：

　　分配泵将水调入恒定水位可变容积反应区，反应区内设置的搅拌装置工作，将恒定水位可变容积反应区经过较长时间的沉淀和滗水时间后，处于分层和缺氧状态的微生物菌群与混合液，再次进行充分混合;控制池内溶解氧在0.5mg/l 以下，使得微生物菌群中的兼氧微生物呈现去除效率，对进水进行相应反应; 此阶段相当于倒置A2O中的，缺氧池进水和二沉池的回流到缺氧池的功能，约为 0.5到1.5小时;

　　之后，进水时间结束后，恒定水位可变容积反应区内继续搅拌，溶解氧继续降低进入厌氧状态，控制池内溶解氧在0.1mg/l以下，使得微生物菌群中的兼氧微生物呈现去除效率;此阶段相当于倒置A2O中的厌氧过程，约为0.5到 0.85小时;

　　然后，恒定水位可变容积反应区内停止搅拌，通过网格设置的曝气装置进行曝气，并控制池内溶解氧在0.5到1.8mg/l之间，使得微生物菌群中的好氧微生物呈现去除效率;此阶段相当于倒置A2O中的好氧过程，约为1.3到2.5小时;

　　7.根据权利要求4所述的污水处理的方法，其特征在于所述步骤2)中的同步硝化与反硝化模式运行污水处理的步骤如下：

　　1)按照权利要求8所述运行周期内只按照一次进水，进行污泥培养，即进水、搅拌、曝气、沉淀和滗水，使系统逐渐具备厌氧释磷、缺氧反硝化和好氧硝化、除磷的基本功能，此时曝气阶段反应区溶解氧控制在0.8～1.8mg/L范围内，氨氮氧化为全硝化过程;

　　2)当系统具备全硝化-反硝化功能后，风机运行频率不变，通过溶解氧状态启停控制，并根据短程硝化-反硝化的工艺特点选取最佳控制点：即在好氧阶段当溶解氧达到上限值1.0mg/L时，风机停止，搅拌器开启运行;当溶解氧达到下限值0.3mg/L时，搅拌器停止，风机开启运行，使硝化控制在亚硝化反应阶段;

　　3)当系统具备全硝化-反硝化功能后，通过对剩余污泥排放量的控制逐步调整生物系统的泥龄介于亚硝酸菌的最小停留时间和硝酸菌的最小停留时间之间，控制参数为13~17天，逐步淘洗硝酸菌而选择亚硝酸菌;

　　4)当系统具备全硝化-反硝化功能后，将系统转换为多步进水运行模式，在单个反应周期中运用多次进水及多次厌氧、缺氧、好氧反应既能够为每次的反硝化提供充足的碳源;

　　5)当系统具备短程硝化-反硝化功能后，提高周期第一次进水比例50%。

　　说明书

　　连续可变容积的恒水位序批式污水处理系统及方法

　　技术领域

　　本发明涉及一种运用多种机理的一体化的污水处理系统，尤其涉及一种连续可变容积的恒水位序批式污水处理系统及方法。

　　背景技术

　　目前要达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A的二级生化工艺主要应用类型有以下几种：

　　1、如图1所示传统的生物脱氮除磷工艺——A2O工艺，其优点是工艺流程简单，厌氧、缺氧、好氧单独设置，交替运行，可以达到同时去除有机物、脱氮、除磷的目的，同时能够抑制丝状菌生长，基本不存在污泥膨胀问题。缺点是：由于聚磷细菌的泥龄短限制了系统的内循环，加上回流污泥中含有大量的硝态氮对厌氧池中释磷产生抑制作用;且回流污泥中的溶解氧的限制，除磷效果不可能十分理想;同时由于脱氮效果取决于混合液回流比，A2O工艺的混合液回流比不宜太高(≤200%)，脱氮效果不能满足较高要求。该系统由于厌氧、缺氧、好氧反应池分开固定容积设置，系统除磷和脱氮效率都不易提高。

　　2、如图2所示多点进水多级AO工艺，进水一部分进入厌氧池，其余按比例进入后续缺氧池，各缺氧池各流入串联的好氧池，二沉池污泥回流到厌氧池，或同时连到缺氧池，形成厌氧-缺氧-好氧-缺氧-好氧……。其优点是：取消了内回流，多点进水提高了碳源利用率，脱氮效率较高。其缺点是：流量分配对各池的运行状态影响大;回流污泥量对污泥浓度和总脱氮率影响较大;除磷效果不高;运行调整复杂。

　　3、如图3所示MSBR——改良式间歇活性污泥法，MSBR实质上由前端A2/O 与后端SBR串联而成的单池多格一体化工艺，即，巧妙地将连续流的空间控制 (A2/O)与间歇式的时间控制(SBR)有效地结合于一体，混合流与推流相结合，是一种集约化程度较高的一体化SBR变型工艺。其实质：进水-厌氧-缺氧-好氧 -缺/好/沉淀-出水过程。其优点是：为各种优势微生物的生长和繁殖，创造有利环境和生长条件，能使有机物降解，硝化和反硝化，以及磷的释放和吸收等生化过程保持较高效的状态;是一体化系统。缺点是：工艺结构复杂，系统运行维护复杂;采用的后置反硝化，不利于碳源的调配和补给，脱氮率受到限制。

　　发明内容

　　本发明针对以上问题的提出，而研制一种在污水处理中单一平台上，能够运用多种运行机理，又能单独或同时使用活性污泥和生物膜来处理污水，且能使污泥稳定减量的方法。使其能够以更高的负荷，更小的容积，以一体化集成的通用平台，对污水处理工艺做出改进，以达到氮、磷处理效果的稳定，全面稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A的指标要求的连续可变容积的恒水位序批式污水处理的方法和系统。本发明采用的技术手段如下：

　　一种连续可变容积的恒水位序批式污水处理的系统，其特征在于包括：

　　所述恒定水位可变容积调节区内设有连续进水口和分配泵，所述分配泵的进水口设置于调节区内，出水口设置在恒定水位可变容积反应区内;

　　所述恒定水位可变容积反应区内设有曝气装置、搅拌装置、剩余污泥排放泵、恒水位滗水装置、溶解氧在线检测装置和软隔墙位移监测装置，并设有同铁盐加药管相连接的铁盐加料口以及同风管相连接的鼓风机相连接，所述剩余污泥排放泵同剩余污泥排放管相连接;所述恒定水位可变容积反应区内的曝气装置呈局部网格非满布置(即形成水力循环的混合效果);

　　所述污水处理池由可调容积区隔隔成一个恒定水位可变容积调节区、两个恒定水位可变容积反应区和两个恒定水位可变容积水质稳定区，五个区域水位恒定;且恒定水位可变容积调节区、恒定水位可变容积反应区和恒定水位可变容积水质稳定区的容积比例为2:3:1。

　　该系统能够在一个处理池内实现双组自动切换和组合运行：调节区与左侧的进水区和左侧的稳定区形成单组运行;调节区与右侧的进水区和右侧的稳定区形成单组运行;两组能够独立运行，也能同时运行，仅需一个池体，即能够满足污水处理通常需要的“双系列”运行的基本要求;无须设置双容器，无需共用墙体的设置，工艺结构简单，减少结构造价。

　　一种利用上述连续可变容积的恒水位序批式污水处理系统进行污水处理的方法，其特征在于包括如下步骤：

　　2)调节好进水和排水流量后，恒定水位可变容积反应区按照多点进水的多级AO模式、倒置A2O运行模式或短程硝化与反硝化模式进行污水处理;

　　所述步骤2)中的多点进水的多级AO模式进行污水处理的步骤如下：

　　随之，曝气开始，并控制池内溶解氧在0.5到1.8mg/l之间，使得微生物菌群中的好氧微生物呈现去除效率;完成的第一次好氧过程，约为0.65到1.25 小时;

　　紧接，第二次缺氧过程，既，重复上述第一次缺氧过程;

　　紧接，第二次好氧过程，既，重复上述第一次好氧过程;

　　最多进行三次的缺好氧交替过程;

　　所述步骤2)中的倒置A2O运行模式进行污水处理的步骤如下：

　　所述步骤2)中的同步硝化与反硝化模式运行污水处理的步骤如下：

　　5)当系统具备短程硝化-反硝化功能后，提高周期第一次进水比例50%。

　　同现有技术相比本发明提出的连续流可变容积恒水位序批处理工艺的优点是显而易见的，该工艺除具备传统SBR工艺的本身特点外还具备以下特点和优点：

　　1、系统简单：实现功能一体化集成：调节，双边反应，出水稳定;结构简单，仅需一个容器;单容器设定，可满足污水处理安全稳定运行的基本要求; 无须设置双容器，减少结构造价。污泥负荷较高，在出水标准相同时(一级A) 容积较小。

　　2、节能：无需回流污泥，节省能源;恒定液位下，进行溶解氧在线检测，并实时对风机的频率进行闭环调整，使供氧量更接近微生物的需氧量趋势，风机工况稳定，节省能源。整体工艺节能，在可比条件下，可节能15到20%。

　　3、工况调节简单：在配套的人机界面上，仅需要改变选项和设定时间即可。

　　4、调节区内的分配泵的应用，有利于调整进水量，即，调整污水碳源的分配，特别容易实现其它工艺中要求的：多点、多阶段、多级进水等优化手段。

　　5、反应过程中，不需要污泥或硝化液的回流。

　　6、反应过程中，沉淀时断内，沉淀模式基本为理想的沉淀，澄清效率高。

　　7、采用堰口上开的恒定水位滗水装置，总是移取上清液表层水，可将最好的上清液排入水质稳定区。理想沉淀后的二次澄清，保障最好的出水指标，不需要另设沉淀或过滤装置。

　　8、一个反应平台勿须改变任何硬件，即可运用多种反应机理，且机理传统经典，适用范围广。特别是针对，特殊水质，如工业废水、低C/N比市政污水等，易于拓展功能：在反应区内投加比重约为1的，易流化，易沉淀的填料(投加量为反应容积的10到15%)，建立污泥和填料生物膜的平衡系统，提高系统的去除效率。

　　9、可达到污泥减量稳定的效果。

　　另外，本发明所述系统的结构简单，便于生产，而且投入成本非常低廉适于在污水处理领域广泛推广。