公布日：2024.06.14
申请日：2023.11.23
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F3/30(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F101/10(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种基于AOA工艺的低碳集约型污水处理装置及系统，所述装置包括厌氧池、好氧池、兼氧池、缺氧池、第一沉淀池和第二沉淀池和过滤池共七格反应池单元，每个反应池单元均为正六边形，反应池单元的分布为所述缺氧池的六个边上依次分布厌氧池、好氧池、兼氧池、第二沉淀池、过滤池和第一沉淀池；按照水流方向，厌氧池、好氧池、兼氧池和缺氧池依次连接，缺氧池与并列的第一沉淀池和第二沉淀池分别连接，并列的第一沉淀池和第二沉淀池分别与过滤池连接，且水流方向上相邻反应池单元均设有上进下出的连接通道；第一沉淀池与厌氧池通过回流通道连通，第二沉淀池与兼氧池通过回流通道连通；解决了进水碳氮比偏低情况下污水处理效果差的问题。
权利要求书
1.一种基于AOA工艺的低碳集约型污水处理装置，其特征在于，包括厌氧池(1)、好氧池(2)、兼氧池(3)、缺氧池(4)、第一沉淀池(5)和第二沉淀池(6)和过滤池(7)共七格反应池单元，每个反应池单元均为正六边形，反应池单元的分布为所述缺氧池(4)的六个边上依次分布厌氧池(1)、好氧池(2)、兼氧池(3)、第二沉淀池(6)、过滤池(7)和第一沉淀池(5)；按照水流方向，厌氧池(1)、好氧池(2)、兼氧池(3)和缺氧池(4)依次连接，缺氧池(4)与并列的第一沉淀池(5)和第二沉淀池(6)分别连接，并列的第一沉淀池(5)和第二沉淀池(6)分别与过滤池(7)连接，且水流方向上相邻反应池单元均设有上进下出的连接通道；第一沉淀池(5)与厌氧池(1)通过回流通道连通，第二沉淀池(6)与兼氧池(3)通过回流通道连通。
2.根据权利要求1所述的一种基于AOA工艺的低碳集约型污水处理装置，其特征在于，每格反应池单元由同型预制的连接立柱和壁板通过装配而成，池底为通过混凝土填充而成的整体。
3.根据权利要求1所述的一种基于AOA工艺的低碳集约型污水处理装置，其特征在于，厌氧池(1)和缺氧池(4)底部设有立轴搅拌装置，好氧池(2)底部设有曝气盘，兼氧池(3)同时设有曝气盘和立轴搅拌装置，第一沉淀池(5)和第二沉淀池(6)分别设有4个气提浮渣撇除机构(10)。
4.根据权利要求1所述的一种基于AOA工艺的低碳集约型污水处理装置，其特征在于，所述厌氧池(1)前端连接有进水管路(171)，进水管路(171)上设有进水流量计(172)；所述过滤池(7)后端连接有出水管路(18)。
5.一种基于AOA工艺的低碳集约型污水处理系统，其特征在于，包括权利要求1-3任一项所述的装置，还包括精准曝气系统、排泥回流系统、加药系统与PLC控制系统；精准曝气系统、排泥回流系统、加药系统与控制系统通信连接。
6.根据权利要求5所述的一种基于AOA工艺的低碳集约型污水处理系统，其特征在于，精准曝气系统包括与所述PLC控制系统通信连接的、设在厌氧池(1)的MLSS分析仪(11)、设在好氧池(2)的DO监测仪(12)、设在兼氧池(3)的氨氮仪(13)和与好氧池(2)、兼氧池(3)、过滤池(7)连通的互为热备的第一风机(141)、第二风机(142)。
7.根据权利要求5所述的一种基于AOA工艺的低碳集约型污水处理系统，其特征在于，排泥回流系统包括与所述PLC控制系统通信连接的回流机构和排泥机构(8)；回流机构包括设在第一沉淀池(5)的第一回流机构(91)和设在第二沉淀池(6)的第二回流机构(92)，排泥机构(8)包括设在第一沉淀池(5)的第一排泥机构(93)和设在第二沉淀池(6)的第二排泥机构(94)。
8.根据权利要求5所述的一种基于AOA工艺的低碳集约型污水处理系统，其特征在于，第一回流机构(91)由PLC控制的第一回流泵(911)、第一流量计和第一污泥回流管、检修阀门组成，第二回流机构(92)由PLC控制的第二回流泵(921)、第二流量计和第二污泥回流管、检修阀门组成，第一回流机构(91)和第二回流机构(92)按照设定比例等量连续回流。
9.根据权利要求5所述的一种基于AOA工艺的低碳集约型污水处理系统，其特征在于，第一排泥机构(93)、第二排泥机构(94)分别由PLC控制的泥位计(15)、排泥泵、流量计和附属管道、检修阀门组成，第一排泥机构(93)和第二排泥机构(94)按照设定排泥时间间歇排泥。
10.根据权利要求5所述的一种基于AOA工艺的低碳集约型污水处理系统，其特征在于，加药系统包括设在第一沉淀池(5)和第二沉淀池(6)的在线TP检测仪和在线TN检测仪、与第一沉淀池(5)和第二沉淀池(6)连通的PAC加药机构(161)以及与兼氧池(3)连通的碳源加药机构(162)。
发明内容
本发明提供了一种基于AOA工艺的低碳集约型污水处理装置及系统，解决了现有技术存在的进水碳氮比普遍偏低的情况下污水处理效果差问题，其应用时利用原水中有机物和高效循环污泥内碳源达到深度脱氮除磷的目的。
为了解决该技术问题，本发明提供了如下技术方案：
一种基于AOA工艺的低碳集约型污水处理装置，包括厌氧池、好氧池、兼氧池、缺氧池、第一沉淀池和第二沉淀池和过滤池共七格反应池单元，每个反应池单元均为正六边形，反应池单元的分布为所述缺氧池的六个边上依次分布厌氧池、好氧池、兼氧池、第二沉淀池、过滤池和第一沉淀池；按照水流方向，厌氧池、好氧池、兼氧池和缺氧池依次连接，缺氧池与并列的第一沉淀池和第二沉淀池分别连接，并列的第一沉淀池和第二沉淀池分别与过滤池连接，且水流方向上相邻反应池单元均设有上进下出的连接通道；
第一沉淀池与厌氧池通过回流通道连通，第二沉淀池与兼氧池通过回流通道连通。
本方案的污水处理装置工作时，系统进水和第一回流污泥依次流过厌氧池、好氧池或MBBR池、兼氧池、缺氧池，缺氧池出水均量过水到并联的第一沉淀池和第二沉淀池，第一沉淀池和第二沉淀池的出水均汇流至过滤池，最后由滤池进一步保证SS的去除，实现出水的达标排放。其中，第一沉淀池的部分污泥经回流通道回流至厌氧池，第二沉淀池的部分污泥经回流通道回流至兼氧池。
首先，城镇生活污水和第一回流污泥分别进入AOA反应装置的厌氧池进行均匀搅拌，在较长停留时间的厌氧区内，聚糖菌摄取原水中有机物储存为内碳源(PHA)，聚磷菌储存内碳源的同时进行厌氧释磷。
随后，混合液推流进入填充有生物填料的好氧池，在好氧池中通过混合液和生物填料上的硝化菌完成好氧硝化，并促进同步硝化反硝化脱氮，活性污泥中的聚磷菌进行好氧吸磷，完成磷的吸收，设置较短停留时间的好氧池避免PHA过量消耗。
然后，前序混合液和第二回流污泥推流依次进入兼氧池和缺氧池，普通反硝化菌、反硝化聚糖菌及反硝化聚磷菌分解体内储存的内碳源和利用第二回流污泥内碳源，在兼氧池和缺氧池内进行反硝化脱氮和反硝化除磷反应，进一步节省碳源并降低出水氮磷浓度。
在缺氧池末端通过除磷加药机构投加PAC进行化学除磷，缺氧池混合液均量跌流过水到并联的第一沉淀池和第二沉淀池进行固液分离；通过零动力自然跌流充氧和PAC混合更均匀，改善了二沉池的污泥沉积性能，最大限度抑制了二沉池的反硝化可能和减少浮泥产生，此外二沉池的浮泥通过气提浮渣撇除机构得以去除，降低了二沉池的悬浮物浓度；通过二沉池底部的排泥机构进行排泥，保证系统污泥动态平衡的同时实现磷的最终去除。
优选的，每格反应池单元由同型预制的连接立柱和壁板通过装配而成，池底为通过混凝土填充而成的整体。
通过统筹污水处理全生命周期所用工艺、构筑物或产品装置的低碳集约设计，达到节约用地的目的。
优选的，厌氧池和缺氧池底部设有立轴搅拌装置，好氧池底部设有曝气盘，兼氧池同时设有曝气盘和立轴搅拌装置，第一沉淀池和第二沉淀池分别设有4个气提浮渣撇除机构。
缺氧池与第一沉淀池和第二沉淀池的液位设有0.3-0.5m的相同高差跌流进水，实现污水处理过程中的节能降耗与减污降碳。
优选的，所述厌氧池前端连接有进水管路，进水管路上设有进水流量计；所述过滤池后端连接有出水管路。
本方案还提供了一种基于AOA工艺的低碳集约型污水处理系统，包括上述的装置，还包括精准曝气系统、排泥回流系统、加药系统与PLC控制系统；精准曝气系统、排泥回流系统、加药系统与控制系统通信连接。
基于AOA生化工艺和精准曝气系统、排泥回流系统、加药系统和双沉淀控制系统组成的集成设计，通过污水处理自控系统，准确控制污水处理设备运行工况，通过反馈调节指导工艺优化调控，保证系统在实际运行场景下能够全指标达标。
优选的，精准曝气系统包括与所述PLC控制系统通信连接的、设在厌氧池1的MLSS分析仪、设在好氧池的DO监测仪、设在兼氧池的氨氮仪和与好氧池、兼氧池、过滤池连通的互为热备的第一风机、第二风机。
系统根据在线MLSS、在线DO、在线氨氮的结果反馈，调整两台风机为1用1备或2台同时运行，保证溶氧充足且不过曝。
优选的，排泥回流系统包括与所述PLC控制系统通信连接的回流机构和排泥机构；回流机构包括设在第一沉淀池的第一回流机构和设在第二沉淀池的第二回流机构，排泥机构包括设在第一沉淀池的第一排泥机构和设在第二沉淀池的第二排泥机构。
采用并联双沉淀设计，第一沉淀池和第二沉淀池的沉淀形式均为竖流沉淀；第一沉淀池的部分污泥经第一回流机构连续泵至厌氧池，剩余污泥由第一排泥机构按设定时间间歇泵至外部污泥储池。第二沉淀池的部分污泥经第二回流机构连续泵至兼氧池，剩余污泥由第二排泥机构按设定时间间歇泵至外部污泥储池。
优选的，第一回流机构由PLC控制的第一回流泵、第一流量计和第一污泥回流管、检修阀门组成，第二回流机构由PLC控制的第二回流泵、第二流量计和第二污泥回流管、检修阀门组成，第一回流机构和第二回流机构按照设定比例等量连续回流。
优选的，第一排泥机构、第二排泥机构分别由PLC控制的泥位计、排泥泵、流量计和附属管道、检修阀门组成，第一排泥机构和第二排泥机构按照设定排泥时间间歇排泥。
优选的，加药系统包括设在第一沉淀池和第二沉淀池的在线TP检测仪和在线TN检测仪、与第一沉淀池和第二沉淀池连通的PAC加药机构以及与兼氧池连通的碳源加药机构。
自动加药和调整加药量，根据在线检修结果反馈，预设警戒值，自动判断是否加药，以及按照预设加药梯度，自动调整加药量。
针对低碳源污水，双回流AOA系统在充分利用原水中的有机物和高效循环利用污泥内碳源，实现高效脱氮与节能降耗的基础上，尤其考虑到实际应用场景下可能存在的碳氮比严重失衡情形，增设碳源加药保障单元，即在最大限度利用内碳源下总氮仍未达标的冗余设计和控制方法。
本发明和现有技术相比，具有以下优点：
基于AOA生化工艺和由双沉淀系统、精准曝气系统、污泥回流排泥系统、加药系统、控制系统组成的集成设计，通过污水处理自控系统，准确控制污水处理设备运行工况，通过反馈调节指导工艺优化调控，保证系统在实际运行场景下能够全指标达标。
一种集合并联竖流双沉淀、跌流进水、泥位计、自动排泥、浮渣的控制系统，不仅考虑到设计负荷和满水量运行，也兼顾低负荷高水量情形下可以提高柔性处理水量，或低温下提高MLSS的空间冗余。通过零动力自然跌流充氧和PAC混合更均匀，改善了二沉池的污泥沉降性能，最大限度抑制了二沉池的反硝化可能和减少浮泥产生。此外，二沉池的浮泥通过气提浮渣撇除机构得以去除，降低了二沉池的悬浮物浓度。气提浮渣的动力源用风机组旁路供气，间歇运行，不额外增加设备和能耗。通过二沉池泥位计和自动排泥机构，按照预设程序进行自动排泥。
通过零重力跌流进水改善二沉池沉积性能，加上PAC助沉，最后经过过滤池的进一步截留实现出水SS达标。生物除磷与化学除磷协同，通过在线TP检测结果反馈，按照预设加药梯度，自动加药和调整加药量的控制机构。
通过精准曝气控制系统(在线MLSS、在线DO、在线氨氮、互为热备的两台风机及PLC控制模块组)，系统根据在线MLSS、在线DO、在线氨氮的结果反馈，调整两台风机的运行状态，保证氨氮达标。通过在线TN检测结果反馈，与预设警戒值比较大小，自动判断是否加药，以及按照预设加药梯度，自动调整加药量。
该技术能够充分利用原水中的有机物，具有高效脱氮与节能降耗优势，实现减污降碳协同治理将是污水处理的主要技术提升方向。BEAOA新技术出水效果好，水质稳定，同时能够高效循环利用污泥内碳源，既节省药剂成本，又降低了生化处理的曝气量，达到脱氮除磷及节能减排的双重效果。
此外，BEAOA新技术的应用还将有效降低污泥产量，从源头解决“污泥之痛”，进一步降低污水处理全生命周期的碳排放量，提高水处理效能。
（发明人：王志帅;阳重阳;陈嘉祺;许文坤;温有庆;梁辉政;何雄健;周俊芳）