公布日：2022.11.18
申请日：2022.08.24
分类号：C02F3/30(2006.01)I
摘要
本发明涉及一种多点配水AAAOA—MBR组合工艺脱氮除磷污水处理系统；包括：第1级缺氧池、第1级厌氧池、第2级缺氧池、第1级好氧池、第3级缺氧池和MBR池；污泥由MBR池回流至第1缺氧池，混合液由第1好氧池回流至第2缺氧池，第3缺氧池外加碳源；第1级缺氧池、第1级厌氧池的前端分别设置原污水进水配水管道。本系统加强同步去除氮磷，适合进水水质为城镇生活污水，待反硝化硝酸盐浓度/进水BOD5浓度>0.15，出水水质满足：COD<30mg/L、BOD5<5mg/L、TN＝3～9mg/L、TP<0.4mg/L、SS<1.0mg/L，总反硝化率为83～95％，该工艺为新建污水厂和现状改造提供重要的思路。
权利要求书
1.一种多点配水AAAOA—MBR组合工艺脱氮除磷污水处理系统，其特征是，包括：第1级缺氧池、第1级厌氧池、第2级缺氧池、第1级好氧池、第3级缺氧池和MBR池；污泥回流由MBR池回流至第1缺氧池，混合液回流由第1好氧池回流至第2缺氧池，第3缺氧池外加碳源；第1级缺氧池、第1级厌氧池的前端分别设置原污水进水配水管道。
2.如权利要求1所述的污水处理系统，其特征是，第1级缺氧池、第1级厌氧池的前端设置原污水进水配水管道电动阀门调节进水流量；原水进水流量分别进入到第1级缺氧池和第1级厌氧池，其分配比例数值大小与进水氮碳比、污泥回流比及混合液回流比相关，其中第1级缺氧池配水比例R1为进水流量的20-50％，第1级厌氧池配水比例R2为进水流量的50-80％；R1+R2＝1。
3.如权利要求1所述的污水处理系统，其特征是，所述的第1级缺氧池设置有污泥回流管注入口，第2级缺氧池设置有混合液回流管注入口；所述的MBR池的污泥回流量应根据污泥龄确定，其设定值为50-150％的进水流量；所述的MBR池的混合液浓度控制在8-12g/L；所述的第1级缺氧池、第1级厌氧池、第2级缺氧池、第1级好氧池、第3级缺氧池污泥浓度由污泥回流比和MBR池的混合液浓度计算得出，其设计值为4-6g/L。
4.如权利要求1所述的污水处理系统，其特征是，所述的第1级好氧池曝气管路上设置第1级好氧池曝气总管。第1级好氧池内曝气管由进水方向，按密至疏布置曝气管道；且好氧池内曝气区尾部和消氧区分别设置DO探测探头；第1级好氧池尾部设消氧区；好氧池DO低区末端溶解氧控制浓度不小于2.0mg/L，消氧区末端溶解氧控制浓度为不大于0.5mg/L。
5.如权利要求1所述的污水处理系统，其特征是，MBR池的曝气管路上设置MBR池曝气管，通过MBR池曝气底部洗膜曝气吹脱氮气，并利用好氧环境消耗过量碳源。
6.如权利要求1所述的污水处理系统，其特征是，第1级好氧池设置有混合液回流管道；混合液回流应根据污泥龄和进水碳氮营养比关系确定，其设定值为150-400％的进水流量。
7.如权利要求1所述的污水处理系统，其特征是，第3缺氧池内投加碳源去除多余硝酸盐，第3级缺氧池用于反硝化的硝酸盐量占第3级缺氧池进水硝酸盐总量的比例ER为0.2-0.7。
8.如权利要求1所述的污水处理系统，其特征是，所述的MBR池通过MBR的膜分离功能去除颗粒和胶体态有机氮、无机磷，并使出水SS<1.0mg/L，并根据进水总磷浓度投加化学药剂，发生混凝沉淀除磷。
发明内容
为了应对污水厂提高出水标准的要求(尤其是脱氮除磷)，并同时解决诸多存在问题，如：回流比能耗高、降低DO对厌氧池和缺氧池的冲击、并且保证有效利用原水COD碳源进行反硝化，优化分配进水比例，是本发明主要考虑的。
本发明采用的技术方案为，采用多点配水的AAAOA+MBR组合工艺脱氮除磷污水处理系统如图3作为解决方式。该系统由多个独立的反应池相连而成，每个反应池的连通可由过水孔或管道相连接。
本发明的技术方案如下：
一种多点配水AAAOA—MBR组合工艺脱氮除磷污水处理系统，由第1级缺氧池、第1级厌氧池、第2级缺氧池、第1级好氧池、第3级缺氧池和MBR池依次连接；污泥回流由MBR池回流至第1缺氧池，混合液回流由第1好氧池回流至第2缺氧池，第3缺氧池外加碳源；第1级缺氧池、第1级厌氧池的前端分别设置原污水进水配水管道。
所述的污水处理系统，第1级缺氧池、第1级厌氧池的前端设置原污水进水配水管道电动阀门调节进水流量；原水进水流量Q分别进入到第1级缺氧池和第1级厌氧池，其分配比例数值大小与进水氮碳比、污泥回流比r及混合液回流比R相关，其中第1级缺氧池配水比例R1为进水流量Q的20-50％，第1级厌氧池配水比例R2为进水流量Q的50-80％，可知R1+R2＝1。
所述的第1级缺氧池设置有污泥回流管注入口，第2级缺氧池设置有混合液回流管注入口。所述的MBR池的污泥回流量rQ应根据污泥龄确定，污泥回流比r的设定值为进水流量的50-150％；所述的MBR池的混合液浓度控制在8-12g/L。所述的第1级缺氧池、第1级厌氧池、第2级缺氧池、第1级好氧池、第3级缺氧池污泥浓度由污泥回流比和MBR池的混合液浓度计算得出，其设计值为3-6g/L。
所述的第1级好氧池曝气管路上设置第1级好氧池曝气总管。第1级好氧池内曝气管由进水方向，按密至疏布置曝气管道；且好氧池内曝气区尾部和消氧区分别设置DO探测探头；第1级好氧池尾部设消氧区；好氧池DO低区末端溶解氧控制浓度不小于2.0mg/L，消氧区末端溶解氧控制浓度为不大于0.5mg/L。
所述的污水处理系统，MBR池的曝气管路上设置MBR池曝气管，通过MBR池曝气底部洗膜曝气吹脱氮气，并利用好氧环境消耗过量碳源。
所述的污水处理系统，第1级好氧池设置有混合液回流管道；混合液回流量RQ应根据污泥龄和进水碳氮营养比关系确定，混合液回流比R的设定值为进水流量Q的150-400％。
所述的污水处理系统，第3缺氧池内投加碳源去除多余硝酸盐，第3级缺氧池用于反硝化的硝酸盐量占第3级缺氧池进水硝酸盐总量的比例ER为0.2-0.7。
所述的MBR池通过MBR的膜分离功能去除颗粒和胶体态有机氮、无机磷，并使出水SS2.0mg/L)，会降低下阶段反硝化的反应，所以本发明中提出好氧池中采用逐级降低曝气，并在好氧池末端设置消氧区，将好氧池出水DO浓度控制在0.5mg/L以下。
第5步，第1级好氧池的污水混合液(RQ+rQ+Q)出水一部分作为混合液回流量RQ回流至第2级的缺氧区，参与反硝化反应；其另一部分污水混合液(rQ+Q)进入第3级缺氧池，在此池中可利用外加碳源进一步去除需要去除的剩余硝酸盐；
第6步，生化池内污水混合液(rQ+Q)进入MBR池吹脱氮气，同时利用MBR池将化学沉淀的磷和颗粒态有机氮、COD等污染物通过膜过滤，过滤后的污水达标排放或利用。
第7步，将MBR池内高浓度混合液作为回流污泥rQ回流至第1级缺氧池，参与反硝化反应(见第1步)，同时定期排出剩余污泥。
总之，该系统通过第1级缺氧池、第1级厌氧池、第2级缺氧池、第1级好氧池、第3级缺氧池的布置顺序，并结合优化后的配水进水比例，加强生化段脱氮除磷去除效果，最后设置MBR池，消耗过量碳源和通过底部洗膜曝气吹脱氮气，同时完成膜表面同步硝化反硝化，并最终完成过滤出水，使出水污染物进一步降低。本发明主要在同一生化池内根据进水合理分配有效利用COD有机物，进行先脱氮—释磷—再脱氮除磷—保障性脱氮—除SS等反应步骤，同时减小总回流比(能耗)，并降低好氧池出水DO利于缺氧池内的缺氧环境。其优点可总结如下：
1)优化生化除磷：第1级缺氧池设置在第1级厌氧池之前，减少回流液DO对厌氧池的冲击，保证厌氧池DO基本为0mg/L；
2)高效脱氮，节省碳源：设置多段反硝化，设置第1级缺氧池、第2级缺氧池，优化进水配水比例，利用原污水中碳源分别去除污泥回流液硝酸盐、回流混合液硝酸盐；
3)有效去除多余总氮：由于原污水可能的氮碳营养比例失调，故设置第3级缺氧池，利用碳源反硝化消耗多余硝酸盐，由于此方式会减少总回流比，可达到节能效果；
4)改良曝气：采用递减布置曝气管路优化曝气方式同时设置消氧区减少回流液溶解氧对缺氧、厌氧的冲击；
5)抗冲击负荷能力强：由于生化池采用2段AO、调整进水配水比例，调整回流比等方式，辅助以投药方式，强化了脱氮除磷；后续利用MBR的局部好氧-缺氧-厌氧环境和膜分离技术，进一步保障降低SS的同时去除颗粒态污染物，提高工艺段对污水进水负荷变化的适应性，同时提高北方低温的适应能力。尤其是：雨季冲击负荷的效果。雨季冲击负荷的特点：1)初期雨水的污染物浓度适当降低、SS增加，本发明利用MBR膜分离技术应对SS的增加；2)进水流量增加，可短时间内提高膜通量，适应水力停留时间减少；3)通过调节排泥量及剩余污泥浓度，有效调整污泥龄，从而保障生化池微生物数量和活性。
6)节能降耗：有效利用碳源、减少回流比、优化曝气方式等多种手段达到节能降耗；
7)出水保证率高：由于采用多段AO方式，对脱氮能够有效去除，并利用第生物除磷和化学除磷、膜分离技术的并用，有效降低出水SS的同时，也降低了颗粒态氮、磷，出水比传统工艺更有保证；
8)工艺简化、操控简便：该系统改良传统工艺，流程短，便于人工操作及者自动化控制，设备较少，便于维护；
9)节省占地：利用AAAO和MBR组合为一个生化池，节约土建占地。
本发明的有益效果如下：
高效脱氮除磷，优化改良曝气系统、出水更有保障、抗冲击负荷能力强、节能降耗、工艺简化、操作简便、节省占地等多方面的优点。
(1)出水水质保障效果：具有高效脱氮除磷的特点。本系统利用多点配水AAAOA-MBR组合工艺加强同步去除氮磷，兼顾SS、COD等污染物的去除效果，出水水质好，从而总体保障污水出水达标，为现状污水厂调标改造和新建污水厂的建设提供重要的思路。由于出水污染物去除率高，水质稳定优良，也可以参照再生水相关标准考虑优先资源化利用。
(2)厌氧和缺氧区的改善效果：通过在厌氧池前增加第1级缺氧池，优化了厌氧环境，提高了系统的除磷效果。
(3)节能降耗效果：由于采用在第3缺氧池投加碳源，减少了总回流比能耗；同时替代了常规的AAO-MBR工艺的逐级回流工艺，降低能耗明显。
(4)优化溶解氧环境的效果：改良曝气系统，将第1级好氧池逐级递减曝气，既满足了好氧环境硝化反应，又降低了第1级和第2级缺氧区进水溶解氧浓度，改善了缺氧环境，保证反硝化反应，同时，也保证了厌氧池的DO为0mg/L。
(5)抗冲击负荷效果：由于生化池采用2段AO、调整进水配水比例，调整回流比等方式，辅助以投药方式，强化了脱氮除磷；后续利用MBR的局部好氧-缺氧-厌氧环境和膜分离技术，进一步保障降低SS的同时去除颗粒态污染物，提高工艺段对污水进水负荷变化的适应性，能够有效提高抗冲击负荷的能力。尤其是抗雨季冲击负荷的效果更加显著。
(7)减小占地效果：该工艺流程较短，比传统AAO+二沉池—深度处理工艺节省占地，优势明显。同时由于MBR的MLSS浓度较高(8-12g/L)的特点，导致生化池总体MLSS浓度比常规AAO+二沉池的MLSS浓度较高，所以按污泥龄法计算，相同污泥龄、剩余污泥的条件下，生化池的容积也会减小。
(8)运行的效果：与AAO+二沉池+深度处理的工艺比较，在同一生化池内完成脱氮除磷等，所以工艺流程简化、操作简单，便于操作。
（发明人：刘沐之;梁佳斌;段勇;于海明;陈迪嘉;李博洋;刘倩倩;钟适谦）