公布日：2022.10.21
申请日：2022.08.19
分类号：C02F3/30(2006.01)I;C02F101/38(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N;C02F101/10(2006.01)N
摘要
本发明提供了一种基于两级AO双回流工艺的污水深度脱氮装置及运行方法，包括原水箱、主反应器和二沉池，主反应器分隔为依次连通的预缺氧区、厌氧区、第一好氧区、缺氧区和第二好氧区，原水箱通过第一进水泵与预缺氧区和缺氧区的首段连通，第二好氧区末段通过溢流管与二沉池的顶端连通，第一好氧区的末段底部通过第一内回流泵与预缺氧区连通，第二好氧区的末段底部通过第二内回流泵与缺氧区的首段连通，二沉池的底部通过污泥回流泵与预缺氧区连通；第一好氧区和第二好氧区内部的底端均安装有曝气盘，曝气盘外部连通气泵，每个曝气盘与气泵之间均设有转子流量计，该装置无需投加外碳源，有效解决城市污水低C/N导致的脱氮效率低的问题。
权利要求书
1.基于两级AO双回流工艺的污水深度脱氮装置，其特征在于，包括依次连通的原水箱、主反应器和二沉池，所述主反应器分隔为依次连通的预缺氧区、厌氧区、第一好氧区、缺氧区和第二好氧区，所述原水箱通过第一进水泵与所述预缺氧区和所述缺氧区的首段连通，第二好氧区末段通过溢流管与所述二沉池的顶端连通，所述第一好氧区的末段底部通过第一内回流泵与所述预缺氧区连通，所述第二好氧区的末段底部通过第二内回流泵与所述缺氧区的首段连通，所述二沉池的底部设有污泥回流口，所述污泥回流口通过污泥回流泵与所述预缺氧区连通；所述第一好氧区和所述第二好氧区内部的底端均安装有曝气盘，所述曝气盘外部连通气泵，每个所述曝气盘与所述气泵之间均设有转子流量计，所述第一好氧区和所述第二好氧区内部均放置有悬浮空心环填料。
2.根据权利要求1所述的基于两级AO双回流工艺的污水深度脱氮装置，其特征在于，所述第一进水泵与所述缺氧区首段的连通管路上设有第二进水泵。
3.根据权利要求1所述的基于两级AO双回流工艺的污水深度脱氮装置，其特征在于，所述预缺氧区、厌氧区和所述缺氧区内部均设置有搅拌桨，每个所述搅拌桨的顶端均连接有搅拌器。
4.根据权利要求1所述的基于两级AO双回流工艺的污水深度脱氮装置，其特征在于，所述预缺氧区、厌氧区、第一好氧区、缺氧区和第二好氧区的体积之比为1:1:2:2:2。
5.根据权利要求1所述的基于两级AO双回流工艺的污水深度脱氮装置，其特征在于，所述第一好氧区和所述第二好氧区中所述悬浮空心环填料的填充比为30％-40％，孔隙率为95％，比表面为500-1000m2/m3，密度为900-1000kg/m3。
6.根据权利要求1所述的基于两级AO双回流工艺的污水深度脱氮装置，其特征在于，所述预缺氧区、厌氧区、第一好氧区、缺氧区和第二好氧区之间通过连接孔依次连通，所述连接孔依次上下错位排列。
7.根据权利要求1所述的基于两级AO双回流工艺的污水深度脱氮装置，其特征在于，所述主反应器的的材质为有机玻璃。
8.根据权利要求3所述的基于两级AO双回流工艺的污水深度脱氮装置，其特征在于，所述搅拌器的转速为70-80rpm。
9.根据权利要求2所述的基于两级AO双回流工艺的污水深度脱氮装置的运行方法，其特征在于，具体包括启动阶段和稳定运行阶段；S1：两级AO主反应器启动阶段；S101：原水由原水箱内通过第一进水泵进入主反应器的预缺氧区，同时与原水一同进入预缺氧区的还有来自二沉池的回流污泥，反硝化菌利用进水中的有机物及回流污泥中残留的硝态氮进行反硝化；S102：混合液进入厌氧区，含氮有机物在厌氧区发生氨化作用分解转化为氨氮，同时，厌氧区内存在的反硝化聚磷菌能够进行内碳源储存，为后续缺氧反硝化提供部分碳源；S103：混合液进入第一好氧区发生硝化反应，通过转子流量计控制溶解氧的浓度；S104：混合液由第一好氧区进入缺氧区，缺氧区的硝化液在反硝化菌作用下进行脱氮；S105：混合液由缺氧区进入第二好氧区再次发生硝化反应，溶解氧的存在使悬浮空心环填料及悬浮污泥处于流化状态，进而改善污泥的沉降性能，同时第二好氧区的溶解氧能够吹脱缺氧区反硝化作用产生的氮气，部分混合液通过第二内回流泵回流到缺氧区的硝化液在反硝化菌的作用下进一步脱氮，此时第二内回流比设置为200％；S106：混合液由第二好氧区进入二沉池进行泥水分离，二沉池中的上清液进行排放，二沉池底部分离的部分污泥通过污泥回流泵回流到预缺氧区；S2：系统稳定运行阶段：待主反应器系统的原水均为生活污水的条件下启动运行时；S201：将原水箱出口端设置为分段进水，启动第二进水泵，调节第二进水泵转速，预缺氧区和缺氧区的原水进水体积比为1:1，以补充缺氧区反硝化菌利用的碳源；S202：开启第一内回流泵，使第一好氧区末段的部分硝化液回流至预缺氧区，缓解缺氧区反硝化菌的压力的同时也能利用原水中的碳源；S203：随着反应的进行，进入缺氧区的混合液中有机物含量减少，将第一内回流比调整为150％，将第二内回流比调整为100％，以平衡各反应区的进水流量，减少回流硝化液中溶解氧对缺氧环境的影响。
10.根据权利要求9所述的基于两级AO双回流工艺的污水深度脱氮装置的运行方法，其特征在于，系统启动前期，步骤S101中的原水采用人工配水，其中NH4Cl浓度为190.8mg/L，所对应的NH4+-N为50.0mg/L；葡萄糖浓度为141.5mg/L，所对应的COD当量为150.0mg/L；KH2PO4浓度为44.0mg/L，所对应的PO43--P为10.0mg/L；NaHCO3浓度为800.0mg/L，pH值控制在7.0-8.0，在此期间内，每天监测主反应器进出水NH4+、NO3-及COD浓度，待出水各指标稳定后，逐渐增加生活污水的比例，直至原水全部为生活污水。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于两级AO双回流工艺的污水深度脱氮装置及运行方法，以解决目前城市污水处理厂存在的运行成本高、碳源不足、出水总氮难以稳定达标等问题。
本发明提供一种基于两级AO双回流工艺的污水深度脱氮装置，包括依次连通的原水箱、主反应器和二沉池，所述主反应器分隔为依次连通的预缺氧区、厌氧区、第一好氧区、缺氧区和第二好氧区，所述原水箱通过第一进水泵与所述预缺氧区和所述缺氧区的首段连通，第二好氧区末段通过溢流管与所述二沉池的顶端连通，所述第一好氧区的末段底部通过第一内回流泵与所述预缺氧区连通，所述第二好氧区的末段底部通过第二内回流泵与所述缺氧区的首段连通，所述二沉池的底部设有污泥回流口，所述污泥回流口通过污泥回流泵与所述预缺氧区连通；
所述第一好氧区和所述第二好氧区内部的底端均安装有曝气盘，所述曝气盘外部连通气泵，每个所述曝气盘与所述气泵之间均设有转子流量计，所述第一好氧区和所述第二好氧区内部均放置有悬浮空心环填料。
进一步的，所述第一进水泵与所述缺氧区首段的连通管路上设有第二进水泵。
进一步的，所述预缺氧区、厌氧区和所述缺氧区内部均设置有搅拌桨，每个所述搅拌桨的顶端均连接有搅拌器。
进一步的，所述预缺氧区、厌氧区、第一好氧区、缺氧区和第二好氧区的体积之比为1:1:2:2:2。
进一步的，所述第一好氧区和所述第二好氧区中所述悬浮空心环填料的填充比为30％-40％，孔隙率为95％，比表面为500-1000m2/m3，密度为900-1000kg/m3。
进一步的，所述预缺氧区、厌氧区、第一好氧区、缺氧区和第二好氧区之间通过连接孔依次连通，所述连接孔依次上下错位排列。
进一步的，所述主反应器的的材质为有机玻璃。
进一步的，所述搅拌器的转速为70-80rpm。
一种基于两级AO双回流工艺的污水深度脱氮装置的运行方法，其特征在于，具体包括启动阶段和稳定运行阶段；
S1：两级AO主反应器启动阶段；
S101：原水由原水箱内通过第一进水泵进入主反应器的预缺氧区，同时与原水一同进入预缺氧区的还有来自二沉池的回流污泥，反硝化菌利用进水中的有机物及回流污泥中残留的硝态氮进行反硝化；
S102：混合液进入厌氧区，含氮有机物在厌氧区发生氨化作用分解转化为氨氮，同时，厌氧区内存在的反硝化聚磷菌能够进行内碳源储存，为后续缺氧反硝化提供部分碳源；
S103：混合液进入第一好氧区发生硝化反应，通过转子流量计控制溶解氧的浓度；
S104：混合液由第一好氧区进入缺氧区，缺氧区的硝化液在反硝化菌作用下进行脱氮；
S105：混合液由缺氧区进入第二好氧区再次发生硝化反应，溶解氧的存在使悬浮空心环填料及悬浮污泥处于流化状态，进而改善污泥的沉降性能，同时第二好氧区的溶解氧能够吹脱缺氧区反硝化作用产生的氮气，部分混合液通过第二内回流泵回流到缺氧区的硝化液在反硝化菌的作用下进一步脱氮，此时第二内回流比设置为200％；
S106：混合液由第二好氧区进入二沉池进行泥水分离，二沉池中的上清液进行排放，二沉池底部分离的部分污泥通过污泥回流泵回流到预缺氧区；
S2：系统稳定运行阶段：待主反应器系统的原水均为生活污水的条件下启动运行时；
S201：将原水箱出口端设置为分段进水，启动第二进水泵，调节第二进水泵转速，预缺氧区和缺氧区的原水进水体积比为1:1，以补充缺氧区反硝化菌利用的碳源；
S202：开启第一内回流泵，使第一好氧区末段的部分硝化液回流至预缺氧区，缓解缺氧区反硝化菌的压力的同时也能利用原水中的碳源；
S203：随着反应的进行，进入缺氧区的混合液中有机物含量减少，将第一内回流比调整为150％，将第二内回流比调整为100％，以平衡各反应区的进水流量，减少回流硝化液中溶解氧对缺氧环境的影响。
进一步的，系统启动前期，步骤S101中的原水采用人工配水，其中NH4Cl浓度为190.8mg/L，所对应的NH4+-N为50.0mg/L；葡萄糖浓度为141.5mg/L，所对应的COD当量为150.0mg/L；KH2PO4浓度为44.0mg/L，所对应的PO43--P为10.0mg/L；NaHCO3浓度为800.0mg/L，pH值控制在7.0-8.0，在此期间内，每天监测主反应器进出水NH4+、NO3-及COD浓度，待出水各指标稳定后，逐渐增加生活污水的比例，直至原水全部为生活污水。
本发明的技术方案与现有技术相比，有益效果是：通过设置双回流的策略，可有效提高原水中碳源的利用率，同时，两级AO工艺的结合也能够强化反硝化脱氮过程，另外，预缺氧区及分段进水的设置在减少溶解氧对缺氧环境影响的同时，也能降低碳源投加等运行成本，最终达到城市污水深度脱氮的目的。本发明工艺流程简单，无需投加外碳源，能够有效解决城市污水低C/N导致的脱氮效率低的问题。
（发明人：夏杨;刘晓静;张云富;张翀;郭钊搏;王宗葳;袁敏航）