申请日：2023.08.28
公布日：2023.12.29
申请号：2023110937433
摘要
本发明公开了一种强化抗水力冲击及除磷功能的生物脱氮除磷系统，包括：出水分流装置、补充污泥回流装置、进水碳源分配装置和生物脱氮除磷系统均与外部的控制平台连接；生物脱氮除磷系统包含污泥浓缩预缺氧池、厌氧池、缺氧池、好氧池或二沉池中的至少一种或多种，生物脱氮除磷系统末端设有至少一个多功能切换池；二沉池或多功能切换池的污泥回流至污泥浓缩预缺氧池或厌氧池中。该系统通过将生物脱氮除磷系统的好氧池末端改造为多功能切换池，使其具备好氧\缺氧交替运行、沉淀出水、补充污泥回流等功能，旱季时多功能切换池可交替进行反应或沉淀出水，雨季时则作为沉淀池运行，在强化脱氮除磷效果的前提下大幅提高系统的抗冲击负荷能力。
权利要求书
1.一种强化抗水力冲击及除磷功能的生物脱氮除磷系统，其特征在于，包括：生物脱氮除磷系统(4)；所述生物脱氮除磷系统(4)包括出水分流装置(1)、补充污泥回流装置(2)和进水碳源分配装置(3)，所述出水分流装置(1)、所述补充污泥回流装置(2)、所述进水碳源分配装置(3)和所述生物脱氮除磷系统(4)均与外部的控制平台(5)相连接；所述生物脱氮除磷系统(4)包含污泥浓缩预缺氧池(32)、厌氧池(9)、缺氧池(10)、好氧池(11)或二沉池(12)中的至少一种或多种，且依次连接；所述生物脱氮除磷系统(4)末端设有至少一个多功能切换池(17)，所述好氧池(11)与所述多功能切换池(17)连接，旱季时多功能切换池(17)可交替进行反应或沉淀出水，雨季时则作为沉淀池运行；所述二沉池(12)或多功能切换池(17)的污泥回流至所述污泥浓缩预缺氧池(32)或厌氧池(9)中。
2.根据权利要求1所述的一种强化抗水力冲击及除磷功能的生物脱氮除磷系统，其特征在于：所述厌氧池(9)接收合流污水并处理后，输送入所述缺氧池(10)进行反硝化，经反硝化处理的污水进入所述好氧池(11)中，在所述好氧池(11)降解有机物及氨氮硝化等反应，所述好氧池(11)的中部设有后置兼氧池(30)，进行后置反硝化后，再次经过所述好氧池(11)处理，经过处理后的合流污水通过所述出水分流装置(1)分别输送至多功能切换池(17)或所述二沉池(12)的入口处；所述二沉池(12)或多功能切换池(17)通过间歇交替运行的补充污泥回流泵(23)，将污泥回流至所述污泥浓缩预缺氧池(32)或厌氧池(9)中进行循环处理；所述厌氧池(9)、所述缺氧池(10)、所述后置兼氧池(30)及所述污泥浓缩预缺氧池(32)，在大水量冲击工况下，可间歇搅拌运行，以提高系统前端污泥浓度，减少污泥流失；同时可形成污泥层进水，提高系统内污泥密度。
3.根据权利要求2所述的一种强化抗水力冲击及除磷功能的生物脱氮除磷系统，其特征在于：所述出水分流装置(1)包括分流管路(6)，所述分流管路(6)至少设有两条，与所述多功能切换池(17)或所述二沉池(12)相连接；每条所述分流管路(6)的中部安装有电磁流量计(7)，所述电磁流量计(7)前端的进水口处安装有电动球阀(8)。
4.根据权利要求2所述的一种强化抗水力冲击及除磷功能的生物脱氮除磷系统，其特征在于：所述出水分流装置(1)还包括搅拌器(13)、第一进水隔墙(14)、可控固定式出水堰(15)和中间挡墙(16)，所述中间挡墙(16)包括挡墙墙体(21)及顶部斜坡(22)；通过将所述搅拌器(13)、所述第一进水隔墙(14)、所述可控固定式出水堰(15)及所述中间挡墙(16)安装于所述好氧池(11)的末端，使该区域形成所述多功能切换池(17)；所述搅拌器(13)在所述多功能切换池(17)中对角布置或居中布置，用于搅拌混合，所述第一进水隔墙(14)安装于所述多功能切换池(17)的进水一侧；所述出水分流装置(1)分配至所述多功能切换池(17)的部分水量，经所述中间挡墙(16)整流后，通过所述可控固定式出水堰(15)排放，并混合后进入下一道处理工序。
5.根据权利要求4所述的一种强化抗水力冲击及除磷功能的生物脱氮除磷系统，其特征在于：所述可控固定式出水堰(15)还包括出水槽(18)，出水管道(19)及电动切换闸门(20)；所述可控固定式出水堰(15)安装于所述多功能切换池(17)的末端出水侧上方，于沉淀出水时收集并排放出水；所述中间挡墙(16)安装在所述多功能切换池(17)的中间位置，所述中间挡墙(16)在沉淀出水时起到消能稳流的作用；所述可控固定式出水堰(15)在沉淀出水时收集并排放出水，在好氧\缺氧反应及预沉淀时停止出水；经过好氧\缺氧反应的混合液由所述电动切换闸门(20)排放进入所述二沉池(12)。
6.根据权利要求5所述的一种强化抗水力冲击及除磷功能的生物脱氮除磷系统，其特征在于：所述补充污泥回流装置(2)包括补充污泥回流泵(23)，所述补充污泥回流泵(23)安装在所述多功能切换池(17)内，位于所述中间挡墙(16)两侧，且每侧不少于三台；所述补充污泥回流泵(23)还可安装在所述二沉池(12)内；所述补充污泥回流泵(23)出口与补充污泥回流管路(24)连接，所述补充污泥回流管路(24)上装有手动阀门(25)，所述补充污泥回流管路(24)的另一端接入所述污泥浓缩预缺氧池(32)或厌氧池(9)；所述补充污泥回流泵(23)间歇交替运行，可提高回流污泥浓度，降低回流量，并稳定沉淀区的水力流态。
7.根据权利要求6所述的一种强化抗水力冲击及除磷功能的生物脱氮除磷系统，其特征在于：所述污泥浓缩预缺氧池(32)还包括搅拌器(13)，浓缩污泥提升泵(33)，以及上清液管路(34)；所述污泥浓缩预缺氧池(32)将所述多功能切换池(17)或所述二沉池(12)回流的污泥作了2～3倍的浓缩，再通过所述浓缩污泥提升泵(33)泵入所述厌氧池(9)，泥水分离出的上清液通过所述上清液管路(34)排入所述好氧池(11)末端。
8.根据权利要求5所述的一种强化抗水力冲击及除磷功能的生物脱氮除磷系统，其特征在于：所述补充污泥回流装置(2)还包括污泥浓度计(26)，安装在所述多功能切换池(17)内。
9.根据权利要求3所述的一种强化抗水力冲击及除磷功能的生物脱氮除磷系统，其特征在于：所述进水碳源分配装置(3)包含分配水泵(27)、搅拌器(13)、第二进水隔墙(28)和分配管路(29)，所述分配管路(29)的中部安装有电磁流量计(7)，所述电磁流量计(7)前端的进水口处安装有电动球阀(8)；所述进水碳源分配装置(3)还包含ORP计(31)，安装在所述后置兼氧池(30)中。
10.根据权利要求7所述的一种强化抗水力冲击及除磷功能的生物脱氮除磷系统，其特征在于：所述搅拌器(13)及第二进水隔墙(28)，安装于所述好氧池(11)中部，将该区域改造为所述后置兼氧池(30)。
11.根据权利要求9所述的一种强化抗水力冲击及除磷功能的生物脱氮除磷系统，其特征在于：所述分配水泵(27)安装在所述厌氧池(9)中，所述分配水泵(27)的出口与所述分配管路(29)连接，所述分配管路(29)的另一端接入所述后置兼氧池(30)。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种强化抗水力冲击及除磷功能的生物脱氮除磷系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种强化抗水力冲击及除磷功能的生物脱氮除磷系统，包括：
生物脱氮除磷系统；
所述生物脱氮除磷系统包括出水分流装置、补充污泥回流装置和进水碳源分配装置，所述出水分流装置、所述补充污泥回流装置、所述进水碳源分配装置和所述生物脱氮除磷系统均与外部的控制平台相连接；
所述生物脱氮除磷系统包含污泥浓缩预缺氧池、厌氧池、缺氧池、好氧池或二沉池中的至少一种或多种，且依次连接；
所述生物脱氮除磷系统末端设有至少一个多功能切换池，所述好氧池与所述多功能切换池连接，旱季时多功能切换池可交替进行反应或沉淀出水，雨季时则作为沉淀池运行。所述二沉池或多功能切换池的污泥回流至所述污泥浓缩预缺氧池或所述厌氧池中。
作为上述技术方案的进一步描述：所述厌氧池接收合流污水并处理后，输送入所述缺氧池进行反硝化，经反硝化处理的污水进入所述好氧池中，在所述好氧池降解有机物及氨氮硝化等反应，所述好氧池的中部设有后置兼氧池，进行后置反硝化后，再次经过所述好氧池处理，经过处理后的合流污水通过所述出水分流装置分别输送至多功能切换池或所述二沉池的入口处；
所述二沉池或所述多功能切换池通过补充污泥回流泵，将污泥回流至所述污泥浓缩预缺氧池或所述厌氧池中进行循环处理；
所述厌氧池、所述缺氧池、所述后置兼氧池及所述污泥浓缩预缺氧池，在大水量冲击工况下，可间歇搅拌运行，以提高系统前端污泥浓度，减少污泥流失；同时可形成污泥层进水，提高系统内污泥密度。
作为上述技术方案的进一步描述：所述出水分流装置包括分流管路，所述分流管路至少设有两条，与所述多功能切换池或所述二沉池相连接；
每条所述分流管路的中部安装有电磁流量计，所述电磁流量计前端的进水口处安装有电动球阀。
作为上述技术方案的进一步描述：所述出水分流装置还包括搅拌器、第一进水隔墙、可控固定式出水堰和中间挡墙，所述中间挡墙包括挡墙墙体及顶部斜坡；
通过将所述搅拌器、所述第一进水隔墙、所述可控固定式出水堰及所述中间挡墙安装于所述好氧池的末端，使该区域形成所述多功能切换池；
所述搅拌器在所述多功能切换池中对角布置或居中布置，用于搅拌混合，所述第一进水隔墙安装于所述多功能切换池的进水一侧；
所述出水分流装置分配至所述多功能切换池的部分水量，经所述中间挡墙整流后，通过所述可控固定式出水堰排放，并混合后进入下一道处理工序。
作为上述技术方案的进一步描述：所述可控固定式出水堰还包括出水槽，出水管道、及电动切换闸门；
所述可控固定式出水堰安装于所述多功能切换池的末端出水侧上方，于沉淀出水时收集并排放出水；所述中间挡墙安装在所述多功能切换池的中间位置，所述中间挡墙在沉淀出水时起到消能稳流的作用；
所述可控固定式出水堰在沉淀出水时收集并排放出水，在好氧\缺氧反应及预沉淀时停止出水，经过好氧\缺氧反应后的混合液通过电动切换闸门流入后续二沉池。
作为上述技术方案的进一步描述：所述补充污泥回流装置包括补充污泥回流泵，所述补充污泥回流泵安装在所述多功能切换池内，位于所述中间挡墙两侧，且每侧不少于三台；所述补充污泥回流泵还可安装在所述二沉池内；所述补充污泥回流泵出口与补充污泥回流管路连接，所述补充污泥回流管路上装有手动阀门，所述补充污泥回流管路的另一端接入所述污泥浓缩预缺氧池或所述厌氧池；所述补充污泥回流泵间歇交替运行，可提高回流污泥浓度，降低回流量，并稳定沉淀区的水力流态。
作为上述技术方案的进一步描述：所述污泥浓缩预缺氧池还包括搅拌器，浓缩污泥提升泵，以及上清液管路；所述污泥浓缩预缺氧池将所述多功能切换池或所述二沉池回流的污泥作了2～3倍的浓缩，再通过所述浓缩污泥提升泵泵入所述厌氧池，泥水分离出的上清液通过所述上清液管路排入所述好氧池末端。
作为上述技术方案的进一步描述：所述补充污泥回流装置还包括污泥浓度计，安装在所述多功能切换池内。
作为上述技术方案的进一步描述：所述进水碳源分配装置包含分配水泵、搅拌器、第二进水隔墙和分配管路，所述分配管路的中部安装有电磁流量计，所述电磁流量计前端的进水口处安装有电动球阀；
所述进水碳源分配装置还包含ORP计，安装在所述后置兼氧池中。
作为上述技术方案的进一步描述：所述搅拌器及第二进水隔墙，安装于所述好氧池中部，将该区域改造为所述后置兼氧池。
作为上述技术方案的进一步描述：所述分配水泵安装在所述厌氧池中，所述分配水泵的出口与所述分配管路连接，所述分配管路的另一端接入所述后置兼氧池。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
1、通过将生物脱氮除磷系统的好氧池末端改造为多功能切换池，使其具备好氧\缺氧交替运行、沉淀出水、补充污泥回流等功能，雨季时作为沉淀池与二沉池并联运行，可大幅提高生物脱氮除磷系统沉淀区域可承受的固体负荷以及水力负荷；旱季时可根据实际进出水水质交替进行好氧\缺氧反应或沉淀出水，在强化脱氮除磷效果的前提下大幅提高系统的抗冲击负荷能力。
2、本发明在生物脱氮除磷系统中增设补充污泥回流功能，即将改造后多功能切换池中的高浓度污泥通过间歇交替运行的回流泵及管道回流至生物脱氮除磷系统的污泥浓缩预缺氧池或前端厌氧池，对系统污泥浓度进行再平衡，可有效提高系统前端的污泥浓度和抗冲击能力，同时降低系统沉淀区域的固体负荷，避免大量污泥流失引起系统崩溃和出水水质超标。
3、回流污泥经过污泥浓缩预缺氧池处理后再进入前端厌氧池，使所需的污泥回流量降低了70％以上，大大减少了对于原水碳源的稀释，强化了反应速率，延长了系统的实际水力停留时间，降低了回流污泥的硝酸盐浓度，从而强化了系统整体的脱氮除磷效果。而泥水分离出的上清液水质较好，因此将其通过上清液管路排至好氧池末端，避免挤占前端厌氧、缺氧等反应池的实际水力停留时间，确保这些区域反应完全。
4、通过出水分流装置进行分流处理后，可避免大量活性污泥被带入生物脱氮除磷系统的二沉池或多功能切换池，从而降低二沉池或多功能切换池的入流固体负荷，避免大量污泥流失和出水水质超标。
5、可有效弥补大水量工况下生物脱氮除磷系统进水碳源不足、脱氮除磷效率不高的问题，对系统进水碳源进行重新分配，使全部进水的快速降解有机物(rbCOD)或短链脂肪酸(SCVFAs)优先在厌氧池被聚磷菌吸收利用合成PHB(聚β-羟基丁酸)，再将经过厌氧池水解后的部分原水通过分配管道导入生物脱氮除磷系统后置兼氧池进行碳源的补充，这部分碳源包括聚磷菌吸附于体内的PHB，可强化活性污泥对于碳源的利用及增殖，从而达到强化生物脱氮除磷系统的脱氮除磷的效果。
6、通过生物脱氮除磷系统厌氧池、缺氧池、后置兼氧池及污泥浓缩预缺氧池的间歇搅拌运行，在大水量冲击工况下，可以提高系统前端污泥浓度，减少污泥流失；同时可形成污泥层进水，提高系统内污泥密度，从而提高系统的脱氮除磷效果。
（发明人：杨企星;沈磊;尹磊）