公布日：2023.10.27
申请日：2023.05.16
分类号：C02F3/00(2023.01)I;C02F3/30(2023.01)I
摘要
本发明提供了一种基于A2O3的污水处理装置及其处理工艺，包括依次连接的进水桶、厌氧池、缺氧池、低氧池、兼氧池、好氧池、膜池和出水桶，厌氧池、缺氧池、低氧池、兼氧池内均设有搅拌器，低氧池、兼氧池和好氧池底部均设有砂芯曝气器，膜池安装有中空纤维膜滤芯和旋转曝气器。本发明通过PLC控制系统进行精准化智能化控制，将低氧池、兼氧池、好氧池溶解氧分别控制在0.4-0.6mg/L、0.8-1.0mg/L、1.8-2.0mg/L，根据进出水氨氮浓度的变化，兼氧池在缺氧和好氧两种模式下切换，强化了短程硝化和同步硝化反硝化效果，降低了曝气和回流的能耗，解决了目前城市污水厂对低C/N比污水处理效果差、能耗高、碳源投加量大、成本高的问题。
权利要求书
1.一种基于A2O3的污水处理装置，其特征在于：包括依次连接的进水桶(1)、厌氧池(2)、缺氧池(3)、低氧池(4)、兼氧池(5)、好氧池(6)、膜池(7)和出水桶(8)，所述厌氧池(2)、缺氧池(3)、低氧池(4)、兼氧池(5)内均设有搅拌器(9)，所述低氧池(4)、兼氧池(5)和好氧池(6)底部均设有砂芯曝气器(10)，各个砂芯曝气器(10)通过气管与电磁阀(11)和流量计(12)相连，所述流量计(12)与气泵(13)相连；所述膜池(7)安装有中空纤维膜滤芯(14)和旋转曝气器(15)，所述进水桶(1)通过进水管(16)和进水泵(17)与所述厌氧池(2)相连，所述中空纤维膜滤芯(14)通过三通(18)与出水管(19)和反冲洗管(21)连接，所述出水管(19)与出水泵(20)相连，所述反冲洗管(21)与反冲洗泵(23)相连，所述出水管(19)安装有压力表(23)，所述膜池(7)通过第一污泥回流管(24)与低氧池(4)连接；所述低氧池(4)通过硝化液回流管(26)与缺氧池(3)连接，所述缺氧池(3)通过第二污泥回流管(28)与厌氧池(2)连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于A2O3的污水处理装置，其特征在于，还包括PLC控制系统，所述PLC控制系统包括一个PLC控制器(30)、三个溶解氧传感器(31)、两个氨氮传感器(32)和一个压力传感器(33)，其中三个溶解氧传感器(31)分别安装于低氧池(4)、兼氧池(5)和好氧池(6)，两个氨氮传感器(32)分别安装于进水桶(1)和出水桶(8)内，所述压力传感器(33)安装于出水管(19)的压力表(23)内，所述PLC控制器(30)的信号输入端分别与溶解氧传感器(31)、氨氮传感器(32)和压力传感器(33)之间信号连接，所述PLC控制器(30)的信号输出端与气泵(13)、电磁阀(11)、出水泵(20)和反冲洗泵(22)相连。
3.根据权利要求2所述的一种基于A2O3的污水处理装置，其特征在于，所述低氧池(4)的溶解氧浓度控制在0.4-0.6mg/L，所述好氧池(6)的溶解氧浓度控制在1.8-2.0mg/L，所述兼氧池(5)在缺氧和好氧两种模式下切换，运行模式由PLC控制系统控制，进水氨氮高于50mg/L或出水氨氮高于3mg/L时为好氧模式，好氧模式时溶解氧控制在0.8-1.0mg/L。
4.根据权利要求2所述的一种基于A2O3的污水处理装置，其特征在于，所述膜池(7)采用负压出水方式，膜池(7)的反冲洗由PLC控制系统控制，当出水管(19)压力超过限值时自动开启反冲洗泵(22)。
5.根据权利要求1所述的一种基于A2O3的污水处理装置，其特征在于，所述旋转曝气器(15)包括旋转曝气器进气主管(34)、旋转曝气器进气支管(35)、旋转曝气器进气管出口(36)、旋转曝气器旋转桨叶(37)、旋转曝气器出气主管(38)、旋转曝气器出气管入口(39)、轴承(40)、布气箱(41)、布气箱密封盖(42)、旋转曝气器出气支管(43)、旋转曝气器曝气头(44)和旋转曝气器出气喷嘴(45)，所述布气箱(41)底端贯通连接有旋转曝气器进气主管(34)，所述旋转曝气器进气主管(34)上连通有旋转曝气器进气支管(35)，所述旋转曝气器进气支管(35)上设置有四个旋转曝气器进气管出口(36)，所述布气箱(41)顶端的布气箱密封盖(42)上通过轴承(40)转动连接有旋转曝气器出气主管(38)，所述旋转曝气器出气主管(38)顶端安装有旋转曝气器出气支管(43)，所述旋转曝气器出气支管(43)上安装有四个旋转曝气器曝气头(44)和四个旋转曝气器出气喷嘴(45)。
6.根据权利要求5所述的一种基于A2O3的污水处理装置，其特征在于，所述旋转曝气器出气主管(38)底端安装有旋转曝气器旋转桨叶(37)，所述旋转曝气器出气主管(38)在布气箱(41)内段上开设有旋转曝气器出气管入口(39)。
7.一种基于A2O3的污水处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1、进水桶(1)中的污水在进水泵(15)的作用下，经进水管(16)进入厌氧池(2)；缺氧池(3)内的污泥经通过第二污泥回流管(28)回流到厌氧池(2)内；在搅拌器(9)作用下，污水与污泥充分混合，污水中有机物被厌氧池(2)污泥充分吸收并储存起来，同时污泥中部分磷酸盐被释放出来；S2：厌氧池(2)中得到的混合液通过溢流堰流入缺氧池(3)，低氧池(5)产生的硝化液经硝化液回流管(26)回流到缺氧池(3)；在缺氧池(3)内的搅拌器(9)作用下，硝化液与污泥充分混合，缺氧池(3)中的污泥将污水中的硝酸盐还原，同时吸收污水中的磷酸盐，实现反硝化除磷作用；S3：缺氧池(3)中混合液通过溢流堰依次流入低氧池(4)、兼氧池(5)、好氧池(6)和膜池(7)，膜池(7)污泥通过第一污泥回流管(24)回流到低氧池(4)；气泵(13)通过砂芯曝气器(10)为低氧池(4)、兼氧池(5)和好氧池(6)进行曝气；低氧池(4)通过控制溶解氧在0.4-0.6mg/L实现了短程硝化；兼氧池(5)在缺氧模式下实现短程反硝化，在好氧模式下可强化短程硝化，同时去除部分磷酸盐；好氧池(4)溶解氧控制在1.8-2.0mg/L，实现了同步硝化反硝化除磷，污水中剩余的氨氮和磷酸盐被去除；S4：膜池(7)中污水在出水泵(20)负压作用下进入中空纤维滤芯(14)内部，进而排入出水桶(8)；气泵(13)通过旋转曝气器(15)为膜池(7)进行曝气，同时通过旋转式曝气对混合液进行搅拌，对中空纤维膜滤芯(14)进行冲刷，减轻膜污染；中空纤维滤芯(14)表面附着有生物膜，生物膜表面为好氧状态，内部为缺氧状态，进一步去除污水中剩余的氨氮和总氮；出水泵(20)和反冲洗泵(22)由PLC控制器(30)进行自动控制，当出水管压力超过0.6MPa时自动开启反冲洗泵(22)，运行5min后停止，开启出水泵(20)。
8.根据权利要求7所述的一种基于A2O3的污水处理工艺，其特征在于，所述厌氧池(2)、缺氧池(3)、低氧池(4)、兼氧池(5)和好氧池(6)的体积比为1：1：1：1：1；所述膜池(7)到低氧池(4)回流比为250％，低氧池(4)到缺氧池(3)回流比为150％，缺氧池(3)到厌氧池(2)回流比为100％。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于A2O3的污水处理装置及其处理工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于A2O3的污水处理装置，包括依次连接的进水桶、厌氧池、缺氧池、低氧池、兼氧池、好氧池、膜池和出水桶，所述厌氧池、缺氧池、低氧池、兼氧池内均设有搅拌器，所述低氧池、兼氧池和好氧池底部均设有砂芯曝气器，各个砂芯曝气器通过气管与电磁阀和流量计相连，所述流量计与气泵相连；
所述膜池安装有中空纤维膜滤芯和旋转曝气器，所述进水桶通过进水管和进水泵与所述厌氧池相连，所述中空纤维膜滤芯通过三通与出水管和反冲洗管连接，所述出水管与出水泵相连，所述反冲洗管与反冲洗泵相连，所述出水管安装有压力表，所述膜池通过第一污泥回流管与低氧池连接；所述低氧池通过硝化液回流管与缺氧池连接，所述缺氧池通过第二污泥回流管与厌氧池连接。
进一步的，还包括PLC控制系统，所述PLC控制系统包括一个PLC控制器、三个溶解氧传感器、两个氨氮传感器和一个压力传感器，其中三个溶解氧传感器分别安装于低氧池、兼氧池和好氧池，两个氨氮传感器分别安装于进水桶和出水桶内，所述压力传感器安装于出水管的压力表内，所述PLC控制器的信号输入端分别与溶解氧传感器、氨氮传感器和压力传感器之间信号连接，所述PLC控制器的信号输出端与气泵、电磁阀、出水泵和反冲洗泵相连。
进一步的，所述低氧池的溶解氧浓度控制在0.4-0.6mg/L，所述好氧池的溶解氧浓度控制在1.8-2.0mg/L，所述兼氧池在缺氧和好氧两种模式下切换，运行模式由PLC控制系统控制，进水氨氮高于50mg/L或出水氨氮高于3mg/L时为好氧模式，好氧模式时溶解氧控制在0.8-1.0mg/L。
进一步的，所述膜池采用负压出水方式，膜池的反冲洗由PLC控制系统控制，当出水管压力超过限值时自动开启反冲洗泵。
进一步的，所述旋转曝气器包括旋转曝气器进气主管、旋转曝气器进气支管、旋转曝气器进气管出口、旋转曝气器旋转桨叶、旋转曝气器出气主管、旋转曝气器出气管入口、轴承、布气箱、布气箱密封盖、旋转曝气器出气支管、旋转曝气器曝气头和旋转曝气器出气喷嘴，所述布气箱底端贯通连接有旋转曝气器进气主管，所述旋转曝气器进气主管上连通有旋转曝气器进气支管，所述旋转曝气器进气支管上设置有四个旋转曝气器进气管出口，所述布气箱顶端的布气箱密封盖上通过轴承转动连接有旋转曝气器出气主管，所述旋转曝气器出气主管顶端安装有旋转曝气器出气支管，所述旋转曝气器出气支管上安装有四个旋转曝气器曝气头和四个旋转曝气器出气喷嘴。
进一步的，所述旋转曝气器出气主管底端安装有旋转曝气器旋转桨叶，所述旋转曝气器出气主管在布气箱内段上开设有旋转曝气器出气管入口。
一种基于A2O3的污水处理工艺，包括以下步骤：
S1、进水桶中的污水在进水泵的作用下，经进水管进入厌氧池；缺氧池内的污泥经通过第二污泥回流管回流到厌氧池内；在搅拌器作用下，污水与污泥充分混合，污水中有机物被厌氧池污泥充分吸收并储存起来，同时污泥中部分磷酸盐被释放出来；
S2：厌氧池中得到的混合液通过溢流堰流入缺氧池，低氧池产生的硝化液经硝化液回流管回流到缺氧池；在缺氧池内的搅拌器作用下，硝化液与污泥充分混合，缺氧池中的污泥将污水中的硝酸盐还原，同时吸收污水中的磷酸盐，实现反硝化除磷作用；
S3：缺氧池中混合液通过溢流堰依次流入低氧池、兼氧池、好氧池和膜池，膜池污泥通过第一污泥回流管回流到低氧池；气泵通过砂芯曝气器为低氧池、兼氧池和好氧池进行曝气；低氧池通过控制溶解氧在0.4-0.6mg/L实现了短程硝化；兼氧池在缺氧模式下实现短程反硝化，在好氧模式下可强化短程硝化，同时去除部分磷酸盐；好氧池溶解氧控制在1.8-2.0mg/L，实现了同步硝化反硝化除磷，污水中剩余的氨氮和磷酸盐被去除；
S4：膜池中污水在出水泵负压作用下进入中空纤维滤芯内部，进而排入出水桶；气泵通过旋转曝气器为膜池进行曝气，同时通过旋转式曝气对混合液进行搅拌，对中空纤维膜滤芯进行冲刷，减轻膜污染；中空纤维滤芯表面附着有生物膜，生物膜表面为好氧状态，内部为缺氧状态，进一步去除污水中剩余的氨氮和总氮；出水泵和反冲洗泵由PLC控制器进行自动控制，当出水管压力超过0.6MPa时自动开启反冲洗泵，运行5min后停止，开启出水泵。
进一步的，所述厌氧池、缺氧池、低氧池、兼氧池和好氧池的体积比为1：1：1：1：1；所述膜池到低氧池回流比为250％，低氧池到缺氧池回流比为150％，缺氧池到厌氧池回流比为100％。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明通过依次连接的进水桶、厌氧池、缺氧池、低氧池、兼氧池、好氧池、膜池和出水桶，通过PLC控制系统对工艺关键参数和运行模式进行精准化智能化控制，将低氧池、兼氧池、好氧池溶解氧分别控制在0.4-0.6mg/L、0.8-1.0mg/L、1.8-2.0mg/L，显著低于一般污水厂的溶解氧浓度，降低了能耗，且改善了处理效果。根据进出水氨氮浓度的变化，使兼氧池在缺氧和好氧两种运行模式下灵活切换，进水和出水氨氮较低时为缺氧模式，进水氨氮高于50mg/L或出水氨氮高于3mg/L时为好氧模式，工艺运行方式更为灵活，在高负荷下保证出水达标，在低负荷下进一步降低出水浓度，减小尾水对环境的影响。根据出水管压力变化自动控制膜池的反冲洗，当出水管压力超过限值时自动开启反冲洗泵；膜池安装有旋转曝气器，强化了对膜池混合液的搅动和对中空纤维膜滤芯的冲刷，减少了膜污染的发生，延长了膜材料使用寿命，降低了运行成本。本发明强化了短程硝化和同步硝化反硝化效果，降低了曝气和回流的能耗，解决了目前城市污水厂对低C/N比污水处理效果差、能耗高、碳源投加量大、成本高的问题。
（发明人：刘钢;王丽;石益广;温榛煌;刘丽红;梅嘉鑫;王飒;肖晓民）