公布日：2022.07.12
申请日：2022.06.13
分类号：C02F9/14(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本公开涉及一种污水总氮去除装置及其运行方法，包括：脱氮池、沉淀分离区和补充反应区，其中：所述沉淀分离区和所述补充反应区位于所述脱氮池内部，所述沉淀分离区位于所述补充反应区上方，并与所述补充反应区通过三相分离器连通，所述脱氮池内的污水能够流入补充反应区，所述沉淀区内经过除氮处理的污水能够直接流至所述脱氮池外；所述沉淀分离区的顶面密封且所述顶面的直径大于底面的直径，所述补充反应区的内部填充好氧颗粒污泥；所述沉淀分离区和所述补充反应区的外侧壁与所述脱氮池内腔形成的空间内设置MABR膜组件，且所述脱氮池侧壁设置在线COD检测仪和在线硝态氮检测仪。本公开提供的装置运行简单、节约能耗且出水水质较好。
权利要求书
1.一种污水总氮去除装置，其特征在于，所述污水总氮去除装置包括：脱氮池（1）、沉淀分离区（3）和补充反应区（2），其中：所述沉淀分离区（3）和所述补充反应区（2）位于所述脱氮池（1）内部，所述沉淀分离区（3）位于所述补充反应区（2）上方，并与所述补充反应区（2）通过三相分离器（4）连通，所述脱氮池（1）内的污水能够流入补充反应区（2），所述沉淀分离区（3）内腔的上部设置溢流堰（301），所述溢流堰（301）凸出所述沉淀分离区（3）侧壁，经过除氮处理的污水通过溢流堰（301）流至脱氮池（1）外；所述沉淀分离区（3）和所述补充反应区（2）外壁设置导流管（6），所述导流管（6）的进水口设置于所述沉淀分离区（3）外侧壁与所述脱氮池（1）内腔形成的空间内，且所述进水口的水平高度高于所述溢流堰（301）的排水口高度，所述导流管（6）的出水口连通所述补充反应区（2）的底部；所述沉淀分离区（3）的顶面密封且所述顶面的直径大于底面的直径，所述补充反应区（2）的内部填充好氧颗粒污泥；所述沉淀分离区（3）和所述补充反应区（2）的外侧壁与所述脱氮池（1）内腔形成的空间内设置MABR膜组件（101），且所述脱氮池（1）侧壁设置在线COD检测仪（103）和在线硝态氮检测仪（102）；所述MABR膜组件（101）包括顶板、多组MABR膜和底板，所述MABR膜两端分别固定于所述顶板和底板上，所述底板固定于所述脱氮池（1）的底部，所述顶板固定于所述脱氮池（1）的顶部和/或所述补充反应区（2）的外侧壁；所述污水总氮去除装置还包括一级曝气器（701）、二级曝气器（702）和三级曝气器（703），所述一级曝气器（701）连接所述MABR膜组件（101）的底板，所述二级曝气器（702）的补气管道设置于所述脱氮池（1）内腔的底部，所述三级曝气器（703）的补气管道设置于所述补充反应区（2）的底部。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述污水总氮去除装置还包括备用厌氧池（5），所述备用厌氧池（5）内部填充活性污泥且设置搅拌器（501），所述备用厌氧池（5）侧壁顶部设置二级进水通道（503）且底部设置回流通道（504），所述备用厌氧池（5）分别通过二级进水通道（503）和回流通道（504）与所述脱氮池（1）连接。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述污水总氮去除装置还包括与所述脱氮池（1）底部连通的主进水通道（104），以及所述污水总氮去除装置还包括连通所述主进水通道（104）和备用厌氧池（5）的一级进水通道（502），所述二级进水通道（503）与所述主进水通道（104）相连通；在所述一级进水通道（502）上设置一级进水阀，在所述主进水通道（104）上设置主进水阀，在所述二级进水通道（503）上设置二级进水阀，在所述回流通道（504）上设置回流进水阀；在主进水通道（104）上设置进水泵（1041），所述进水泵（1041）设置于主进水通道（104）和一级进水通道（502）连接处前端，同时，在回流通道（504）上设置回流泵（5041）。
4.一种权利要求1-3中的任一项所述的污水总氮去除装置的运行方法，其特征在于，所述运行方法包括如下步骤：（1）原水在脱氮池内反应；（2）反应后的原水流入补充反应区进行补充反应，并通过重力自流形成上升流；（3）上升流经过三相分离器除去空气气泡和部分好氧颗粒污泥后进入沉淀分离区，在沉淀分离区脱出剩余好氧颗粒污泥并流至脱氮池外，完成污水总氮去除。
5.根据权利要求4所述的运行方法，其特征在于，在所述运行方法中，所述装置包括的一级曝气器和进水泵持续运行，所述在线COD检测仪和在线硝态氮检测仪以固定频率记录脱氮池原水的COD浓度和硝态氮浓度，并计算COD浓度与硝态氮浓度的比值；在装置开始运行时，二级曝气器处于关闭状态，三级曝气器处于运行状态，当COD浓度与硝态氮浓度的比值≥4时，二级曝气器启动，三级曝气器关停，当COD浓度与硝态氮浓度的比值回落至≤3.5，二级曝气器关停，三级曝气器启动。
6.根据权利要求5所述的运行方法，其特征在于，当所述二级曝气器处于启动状态，一级进水阀、二级进水阀、回流进水阀开启，主进水阀关闭，同时回流泵开启，备用厌氧池内部的搅拌器开启；当所述二级曝气器处于关停状态，主进水阀开启，一级进水阀、二级进水阀、回流进水阀关闭，同时，回流泵和搅拌器关闭。
7.根据权利要求5所述的运行方法，其特征在于，当COD浓度与硝态氮浓度的比值≤2.0时，降低一级曝气器的曝气速率，当COD浓度与硝态氮浓度的比值回升至≥2.5，一级曝气器的曝气速率回升至预设值。
8.根据权利要求4-7中的任一项所述的运行方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤S1，开启进水泵和主进水阀，原水进入脱氮池进行反应，此时，一级曝气器、三级曝气器处于运行状态，二级曝气器处于关闭状态，在线COD检测仪和在线硝态氮检测仪以固定频率记录脱氮池原水的COD浓度和硝态氮浓度，并计算COD浓度与硝态氮浓度的比值；步骤S2，反应后的原水通过导流管补充反应区进行补充反应，并通过重力自流形成上升流；步骤S3，上升流经过三相分离器除去空气气泡和部分好氧颗粒污泥后进入沉淀分离区，在沉淀分离区脱出剩余好氧颗粒污泥并流至脱氮池外，完成污水总氮去除；当COD浓度与硝态氮浓度的比值≥4时，二级曝气器启动，三级曝气器关停，同时，一级进水阀、二级进水阀、回流进水阀开启，主进水阀关闭，回流泵开启，备用厌氧池内部的搅拌器开启；当COD浓度与硝态氮浓度的比值回落至≤3.5，二级曝气器关停，三级曝气器启动，同时，主进水阀开启，一级进水阀、二级进水阀、回流进水阀关闭，回流泵和搅拌器关闭；当COD浓度与硝态氮浓度的比值≤2.0时，降低一级曝气器的曝气速率，当COD浓度与硝态氮浓度的比值回升至≥2.5，一级曝气器的曝气速率回升至预设值。
发明内容
为了解决上述技术问题，本公开提供了一种污水总氮去除装置及其运行方法。
第一方面，本公开提供了一种污水总氮去除装置，所述污水总氮去除装置包括：脱氮池、沉淀分离区和补充反应区，其中：
所述沉淀分离区和所述补充反应区位于所述脱氮池内部，所述沉淀分离区位于所述补充反应区上方，并与所述补充反应区通过三相分离器连通，所述脱氮池内的污水能够流入补充反应区，所述沉淀区内经过除氮处理的污水能够直接流至所述脱氮池外；
所述沉淀分离区的顶面密封且所述顶面的直径大于底面的直径，所述补充反应区的内部填充好氧颗粒污泥；
所述沉淀分离区和所述补充反应区的外侧壁与所述脱氮池内腔形成的空间内设置MABR膜组件，且所述脱氮池侧壁设置在线COD检测仪和在线硝态氮检测仪。
作为本公开的一种优选技术方案，所述污水总氮去除装置还包括备用厌氧池，所述备用厌氧池内部填充活性污泥且设置搅拌器，所述备用厌氧池侧壁顶部设置二级进水通道且底部设置回流通道，所述备用厌氧池分别通过二级进水通道和回流通道与所述脱氮池连接。
作为本公开的一种优选技术方案，所述沉淀分离区内腔的上部设置溢流堰，所述溢流堰凸出所述沉淀分离区侧壁，经过除氮处理的污水通过溢流堰流至脱氮池外。
作为本公开的一种优选技术方案，所述沉淀分离区和所述补充反应区外壁设置导流管，所述导流管的进水口设置于所述沉淀分离区外侧壁与所述脱氮池内腔形成的空间内，且所述进水口的水平高度高于所述溢流堰的排水口高度，所述导流管的出水口连通所述补充反应区的底部。
作为本公开的一种优选技术方案，所述MABR膜组件包括顶板、多组MABR膜和底板，所述MABR膜两端分别固定于所述顶板和底板上，所述底板固定于所述脱氮池的底部，所述顶板固定于所述脱氮池的顶部和/或所述补充反应区的外侧壁。
作为本公开的一种优选技术方案，所述污水总氮去除装置还包括一级曝气器、二级曝气器和三级曝气器，所述一级曝气器连接所述MABR膜组件的底板，所述二级曝气器的补气管道设置于所述脱氮池内腔的底部，所述三级曝气器的补气管道设置于所述补充反应区的底部。
作为本公开的一种优选技术方案，所述污水总氮去除装置还包括与所述脱氮池底部连通的主进水通道，以及所述污水总氮去除装置还包括连通所述主进水通道和备用厌氧池的一级进水通道，所述二级进水通道与所述主进水通道相连通。
作为本公开的一种优选技术方案，在所述一级进水通道上设置一级进水阀，在所述主进水通道上设置主进水阀，在所述二级进水通道上设置二级进水阀，在所述回流通道上设置回流进水阀。
作为本公开的一种优选技术方案，在主进水通道上设置进水泵，所述进水泵设置于主进水通道和一级进水通道连接处前端，同时，在回流通道上设置回流泵。
第二方面，本公开提供了一种第一方面所述的污水总氮去除装置的运行方法，所述运行方法包括如下步骤：
（1）原水在脱氮池内反应；
（2）反应后的原水流入补充反应区进行补充反应，并通过重力自流形成上升流；
（3）上升流经过三相分离器除去空气气泡和部分好氧颗粒污泥后进入沉淀分离区，在沉淀分离区脱出剩余好氧颗粒污泥并流至脱氮池外，完成污水总氮去除。
作为本公开的一种优选技术方案，在所述方法中，所述污水总氮去除装置包括的一级曝气器和进水泵持续运行，所述在线COD检测仪和在线硝态氮检测仪以固定频率记录脱氮池原水的COD浓度和硝态氮浓度，并计算COD浓度与硝态氮浓度的比值。
在装置开始运行时，二级曝气器处于关闭状态，三级曝气器处于运行状态，当COD浓度与硝态氮浓度的比值≥4时，二级曝气器启动，三级曝气器关停，当COD浓度与硝态氮浓度的比值回落至≤3.5，二级曝气器关停，三级曝气器启动。
作为本公开的一种优选技术方案，当所述二级曝气器处于启动状态，一级进水阀、二级进水阀、回流进水阀开启，主进水阀关闭，同时回流泵开启，备用厌氧池内部的搅拌器开启。
当所述二级曝气器处于关停状态，主进水阀开启，一级进水阀、二级进水阀、回流进水阀关闭，同时，回流泵和搅拌器关闭。
作为本公开的一种优选技术方案，当COD浓度与硝态氮浓度的比值≤2.0时，降低一级曝气器的曝气速率，当COD浓度与硝态氮浓度的比值回升至≥2.5，一级曝气器的曝气速率回升至预设值。
作为本公开的一种具体实施方式，所述方法包括如下步骤：
步骤S1，开启进水泵和主进水阀，原水进入脱氮池进行反应，此时，一级曝气器、三级曝气器处于运行状态，二级曝气器处于关闭状态，在线COD检测仪和在线硝态氮检测仪以固定频率记录脱氮池原水的COD浓度和硝态氮浓度，并计算COD浓度与硝态氮浓度的比值；
步骤S2，反应后的原水通过导流管补充反应区进行补充反应，并通过重力自流形成上升流；
步骤S3，上升流经过三相分离器除去空气气泡和部分好氧颗粒污泥后进入沉淀分离区，在沉淀分离区脱出剩余好氧颗粒污泥并流至脱氮池外，完成污水总氮去除；
当COD浓度与硝态氮浓度的比值≥4时，二级曝气器启动，三级曝气器关停，同时，一级进水阀、二级进水阀、回流进水阀开启，主进水阀关闭，回流泵开启，备用厌氧池内部的搅拌器开启；
当COD浓度与硝态氮浓度的比值回落至≤3.5，二级曝气器关停，三级曝气器启动，同时，主进水阀开启，一级进水阀、二级进水阀、回流进水阀关闭，回流泵和搅拌器关闭；
当COD浓度与硝态氮浓度的比值≤2.0时，降低一级曝气器的曝气速率，当COD浓度与硝态氮浓度的比值回升至≥2.5，一级曝气器的曝气速率回升至预设值。
本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
（1）节约能耗：相比于目前现有的A2O式短程反硝化-厌氧氨氧化装置，利用本公开提供的装置进行原水（污水）除氮时，在本装置内，能够保证硝化-短程反硝化-厌氧氨氧化反应同步进行，且本装置无需持续性向厌氧单元进行污泥回流，无需对污泥混合液持续进行大功率搅拌，无需向污泥混合液持续曝气，同时由于MABR表层的生物膜采用无泡曝气的方式，因此，本公开提供的装置具有优异的节约能耗的特点；
（2）调节方便：在利用本公开提供的装置进行原水（污水）除氮时，仅仅通过曝气系统的启停和曝气速率的调节，即可实现C/N比的有效控制，能够使短程反硝化反应顺利进行；
（3）连续进水且出水水质较好：在利用本公开提供的装置进行原水（污水）除氮时，由于末端好氧颗粒污泥的沉降作用，本公开能在实现连续进水对污水进行处理的同时保证较低的出水浊度。
（发明人：刘牡;段梦缘;黎泽华;孙凯;苏英强;朱希坤;韩慧铭;林晓峰;李晋）