公布日：2024.05.14
申请日：2024.01.31
分类号：C02F3/00(2023.01)I;C02F3/30(2023.01)I;C02F11/04(2006.01)I
摘要：本发明公开了一种基于IFAS-PNAD连续流系统实现污水深度脱氮的装置及方法，厌氧池、好氧池、缺氧池、微好氧池依次连通；原水由厌氧池进水、微好氧池出水进入沉淀池，沉淀池内上清液流出，底泥一部分回流至厌氧池，另一部分进入污泥厌氧发酵系统；污泥厌氧发酵系统产生的发酵液进入污泥旁侧处理装置；污泥旁侧处理装置分别与好氧池、缺氧池连接，厌氧池的部分活性污泥输送至污泥旁侧处理装置；微好氧池通过硝化液回流系统与缺氧池连通，厌氧池通过超越管路系统与缺氧池连通；控制器控制超越管路系统、硝化液回流系统、污泥旁侧处理装置输出端的启闭与切换及污泥厌氧发酵系统的流量调节。本发明能够实现多种运行环境相结合的模式，有效提高脱氮效率。
权利要求书
1.一种基于IFAS-PNAD连续流系统实现污水深度脱氮的装置，其特征在于，包括厌氧池、好氧池、缺氧池、微好氧池、沉淀池、控制器、超越管路系统、污泥旁侧处理装置、硝化液回流系统及污泥厌氧发酵系统；所述厌氧池、好氧池、缺氧池、微好氧池依次连通；缺氧池内设置聚氨酯海绵填料架；原水由厌氧池进水、微好氧池出水进入沉淀池实现泥水分离，沉淀池内上清液作为最终出水流出，底泥一部分作为回流污泥回流至厌氧池，另一部分进入污泥厌氧发酵系统；污泥厌氧发酵系统产生的发酵液进入污泥旁侧处理装置；污泥旁侧处理装置分别与好氧池、缺氧池通过管路连接，用于抑制活性污泥中亚硝酸氧化菌的活性；同时厌氧池的部分活性污泥通过管路输送至污泥旁侧处理装置；微好氧池通过硝化液回流系统与缺氧池连通，厌氧池通过超越管路系统与缺氧池连通，超越管路系统开启时厌氧池与好氧池不连通；控制器通过监测水质水量，控制超越管路系统、硝化液回流系统、污泥旁侧处理装置输出端的启闭与切换及污泥厌氧发酵系统的流量调节。
2.如权利要求1所述的基于IFAS-PNAD连续流系统实现污水深度脱氮的装置，其特征在于，在正常运行模式下，厌氧区、缺氧区、好氧区体积比为1:2:4，好氧区包括好氧池、微好氧池；在超越管路系统开启的运行模式下，所述厌氧区、缺氧区、好氧区体积比为1:2:2。
3.如权利要求2所述的基于IFAS-PNAD连续流系统实现污水深度脱氮的装置，其特征在于，所述厌氧池、缺氧池中均设置有搅拌器，好氧池、微好氧池中均设有曝气系统，通过控制器控制曝气系统调节各反应池的曝气量。
4.如权利要求2或3所述的基于IFAS-PNAD连续流系统实现污水深度脱氮的装置，其特征在于，所述好氧池内悬浮圆柱体结构的聚乙烯空心环填料。
5.如权利要求4所述的基于IFAS-PNAD连续流系统实现污水深度脱氮的装置，其特征在于，所述污泥厌氧发酵系统包括污泥发酵罐、离心机及污泥发酵液存储罐；沉淀池内底泥另一部分作为剩余污泥通过污泥发酵罐的厌氧碱性发酵后经离心机处理产生污泥发酵液，储存在污泥发酵液存储罐内。
6.一种基于IFAS-PNAD连续流系统实现污水深度脱氮的方法，其特征在于，采用如权利要求1-5所述的装置，方法如下：原水进入厌氧池进行氨化和释磷反应后进入好氧池；同时沉淀池内的回流污泥进入厌氧池；厌氧池中的部分活性污泥输送至污泥旁侧处理装置中；进入好氧池后进行硝化和有机物的降解，然后进入缺氧池进行厌氧氨氧化反应；在控制器的控制下微好氧池内的硝化液通过硝化液回流系统回流至缺氧池进行反硝化脱氮反应；之后进入微好氧池进行进一步的硝化和有机物的降解；最后进入沉淀池实现泥水分离，上清液作为最终出水流出系统，底泥一部分作为回流污泥回流至厌氧池，另一部分作为剩余污泥进入污泥厌氧发酵系统，污泥厌氧发酵系统产生的污泥发酵液进入污泥旁侧处理装置；经污泥旁侧处理装置处理后的活性污泥携带污泥发酵液，用于为好氧池或缺氧池提供碳源，并抑制活性污泥中的NOB活性；根据控制器的选择及超越管路系统是否开启确定经处理后的活性污泥输送至好氧池还是缺氧池。7.如权利要求6所述的基于IFAS-PNAD连续流系统实现污水深度脱氮的方法，其特征在于，对水质、水量进行监测，控制器将采集的数据与数据库进行比对，当水质指标参数处于限定浓度范围内时，触发超越管路系统、硝化液回流系统、污泥旁侧处理装置以及污泥厌氧发酵系统的控制指令。
8.如权利要求6所述的基于IFAS-PNAD连续流系统实现污水深度脱氮的方法，其特征在于，当进水水质范围为：NH4+-N＜30.0mg/L、TN＜40.0mg/L、COD＜100.0mg/L时，控制器控制开启超越管路系统，厌氧池直接与缺氧池连通，同时，停止向第一好氧池输送活性污泥，开始向第一缺氧池输送活性污泥。
9.如权利要求6-8任一项所述的基于IFAS-PNAD连续流系统实现污水深度脱氮的方法，其特征在于，好氧池溶解氧浓度DO＝3.0～4.0mg/L，微好氧池内溶解氧浓度DO＝0.5～2.0mg/L；微好氧池硝化液回流至前端缺氧池的回流比r＝300％；沉淀池部分剩余污泥回流至前端厌氧池的回流比R＝100％；部分剩余污泥经污泥厌氧发酵系统处理后，产生的污泥发酵液对厌氧池输送至污泥旁侧处理装置内的部分活性污泥进行处理，经处理后的活性污泥等体积的输送至第一好氧池中；向第一缺氧池输送活性污泥时，其活性污泥体积与厌氧池输送的活性污泥体积一致，活性污泥输送流量比例均为50％；污泥厌氧发酵系统中通过NaOH溶液调节内部pH，使其控制在9.5～10.5范围内。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于IFAS-PNAD连续流系统实现污水深度脱氮的装置及方法，能够实现多种运行环境相结合的模式，有效提高脱氮效率。
本发明采用的技术方案如下：
一种基于IFAS-PNAD连续流系统实现污水深度脱氮的装置，其特征在于，包括厌氧池、好氧池、缺氧池、微好氧池、沉淀池、控制器、超越管路系统、污泥旁侧处理装置、硝化液回流系统及污泥厌氧发酵系统；
所述厌氧池、好氧池、缺氧池、微好氧池依次连通；缺氧池内设置聚氨酯海绵填料架；原水由厌氧池进水、微好氧池出水进入沉淀池实现泥水分离，沉淀池内上清液作为最终出水流出，底泥一部分作为回流污泥回流至厌氧池，另一部分进入污泥厌氧发酵系统；污泥厌氧发酵系统产生的发酵液进入污泥旁侧处理装置；污泥旁侧处理装置分别与好氧池、缺氧池通过管路连接，用于抑制活性污泥中亚硝酸氧化菌的活性；同时厌氧池的部分活性污泥通过管路输送至污泥旁侧处理装置；
微好氧池通过硝化液回流系统与缺氧池连通，厌氧池通过超越管路系统与缺氧池连通，超越管路系统开启时厌氧池与好氧池不连通；
控制器通过监测水质水量，控制超越管路系统、硝化液回流系统、污泥旁侧处理装置输出端的启闭与切换及污泥厌氧发酵系统的流量调节。
本发明还提供了一种基于IFAS-PNAD连续流系统实现污水深度脱氮的方法，采用上述的装置，方法如下：
原水进入厌氧池进行氨化和释磷反应后进入好氧池；同时沉淀池内的回流污泥进入厌氧池；厌氧池中的部分活性污泥输送至污泥旁侧处理装置中；
进入好氧池后进行硝化和有机物的降解，然后进入缺氧池进行厌氧氨氧化反应；在控制器的控制下微好氧池内的硝化液通过硝化液回流系统回流至缺氧池进行反硝化脱氮反应；
之后进入微好氧池进行进一步的硝化和有机物的降解；
最后进入沉淀池实现泥水分离，上清液作为最终出水流出系统，底泥一部分作为回流污泥回流至厌氧池，另一部分作为剩余污泥进入污泥厌氧发酵系统，污泥厌氧发酵系统产生的污泥发酵液进入污泥旁侧处理装置；
经污泥旁侧处理装置处理后的活性污泥携带污泥发酵液，用于为好氧池或缺氧池提供碳源，并抑制活性污泥中的NOB活性；根据控制器的选择及超越管路系统是否开启确定经处理后的活性污泥输送至好氧池还是缺氧池。
有益效果：
1、本发明通过在厌氧池、缺氧池之间设置超越管路系统，在不同进水水质条件下，实现传统AAO、多级AO等多种运行模式的转换，利用宏观的动态调控，有效的改变微生物群落状态，同时，该策略也能在无需好氧池的情况下减少曝气能耗，缩短处理流程，提高处理效率，该工艺能够适用于高氨氮、高浓度有机物污水等多种污水处理情境。其次，本发明通过设置硝化液回流系统将厌氧氨氧化与短程反硝化相结合，充分利用好氧区末段及微好氧区回流液中的硝态氮和氨氮，进一步去除厌氧氨氧化产生的硝态氮的同时也能够提供厌氧氨氧化菌(Anammox)的底物亚硝酸盐，达到了污水深度脱氮的效果。
本发明通过将短程硝化、短程反硝化、厌氧氨氧化等工艺相结合，在多种运行模式(A2O、多级AO等)的加持下，利用泥膜混合的策略，实现主反应区生物膜工艺的活性污泥方式运行，最终达到城市污水深度脱氮协同降碳的目的。
而且采用可调节式连续流处理系统，工艺流程简单，且容易操控，由于引入了PLC控制平台，可根据进出水水质要求自动调整各反应池运行方式，系统脱氮性能良好，在进水为生活污水的条件下，总氮平均去除率超过90％，该工艺能够为工程化应用提供理论参考与技术支持。
2、由于在污泥发酵过程中，微生物的脱氨基作用会释放大量氨氮及有机物，直接回流至系统内会对微生物群落造成冲击，该工艺采用活性污泥旁侧处理的策略能够解决此问题，并可以降低进水氨氮负荷，提高出水水质，同时，系统可根据进水水质情况调整处理后污泥的输入端，实现污泥厌氧发酵系统利用率的最大化。
3、本发明通过设置污泥厌氧发酵系统，开发污泥发酵液中的内碳源，在为好氧段、缺氧段提供优质碳源、节省外碳源投加的同时也能解决后续剩余污泥的处理处置问题，实现污泥减量化；利用污泥发酵液中腐殖酸能够抑制亚硝酸氧化菌(NOB)活性的特性，并结合短污泥龄、低氧曝气、饥饿处理等策略有效实现NOB的淘洗及氨氧化菌(AOB)的原位富集，提高亚硝酸盐积累率，实现稳定的短程硝化过程，进一步降低曝气能耗。
4、本发明引入悬浮空心环填料、聚氨酯海绵填料，采用泥膜共生IFAS处理技术，运用生物膜法的基本原理，充分利用了活性污泥法的优点，实现生物膜工艺的活性污泥方式运行，另外，在系统末端设置微好氧池以减少回流硝化液中溶解氧对缺氧池的影响。
（发明人：夏杨;刘晓静;孙立东;史婉丽;金涛;郭钊搏;王宗葳;王英;孙敏哲）