公布日：2024.01.23
申请日：2023.10.18
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F3/30(2023.01)N;C02F3/34(2023.01)N;C02F101/38(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N;C02F1/00(2023.01)N
摘要
本发明公开了一种可调式连续流系统实现污水深度脱氮的装置及方法，该装置包括厌氧池、缺氧池、第一可调节池、第一好氧池、第二可调节池、第二好氧池、第三好氧池、消氧池、沉淀池、控制器及污泥厌氧发酵系统；厌氧池、缺氧池、第一可调节池、第一好氧池、第二可调节池、第二好氧池、第三好氧池、消氧池依次连通；原水由厌氧池、消氧池进入沉淀池实现泥水分离，沉淀池上清液流出，底泥一部分回流至厌氧池；污泥厌氧发酵系统用于为缺氧池、第二可调节池提供污泥发酵液；控制器通过监测水质、水量，对第一、第二可调节池进行缺氧、好氧模式的转换，并调节第二可调节池碳源补充量。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
1.一种可调式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、缺氧池、第一可调节池、第一好氧池、第二可调节池、第二好氧池、第三好氧池、消氧池、沉淀池、控制器及污泥厌氧发酵系统；所述厌氧池、缺氧池、第一可调节池、第一好氧池、第二可调节池、第二好氧池、第三好氧池、消氧池依次连通；原水由厌氧池进水、消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；所述污泥厌氧发酵系统用于为缺氧池、第二可调节池提供污泥发酵液；控制器通过监测水质、水量，对第一可调节池、第二可调节池进行缺氧、好氧模式的转换，并调节第二可调节池碳源补充量。
2.如权利要求1所述的可调式连续流系统实现污水深度脱氮的装置，其特征在于，所述第一可调节池、第一好氧池、第二可调节池、第二好氧池、第三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。
3.如权利要求2所述的可调式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、第一可调节池、第二可调节池及消氧池中均设置有搅拌器。
4.如权利要求3所述的可调式连续流系统实现污水深度脱氮的装置，其特征在于，根据当前水质浓度是否处于限定范围内，来控制搅拌器或曝气系统的启停，实现第一可调节池或第二可调节池缺氧、好氧模式的转换。
5.如权利要求1-4任一项所述的可调式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.如权利要求5所述的可调式连续流系统实现污水深度脱氮的装置，其特征在于，所述厌氧池中间隔设置两块引流板形成三个廊道，所述缺氧池、第一可调节池及第二可调节池中均设置有导流墙。
7.一种可调式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1-6所述的装置，原水进入厌氧池进行氨化和释磷反应后进入缺氧池，在缺氧池中与来自消氧池的回流硝化液进行反硝化脱氮；同时沉淀池内的回流污泥进入厌氧池；接着进入第一可调节池，根据当前水质浓度是否处于限定范围内，进行缺氧、好氧模式的转换；然后进入第一好氧池进行硝化和有机物的降解；之后进入第二可调节池，根据当前水质浓度是否处于限定范围内，进行缺氧、好氧模式的转换；最后依次进入第二好氧池、第三好氧池进行进一步的硝化和有机物的降解；进入消氧池后部分混合液作为硝化液回流至前端的缺氧池中进行反硝化脱氮；消氧池出水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。
8.如权利要求7所述的可调式连续流系统实现污水深度脱氮的方法，其特征在于，PLC控制器对水质、水量进行监测，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，触发相应的曝气系统、搅拌器及污泥发酵系统的调节指令。
9.如权利要求7所述的可调式连续流系统实现污水深度脱氮的方法，其特征在于，当第一、第二可调节池均为缺氧池时，厌氧池、缺氧池、好氧池、消氧池水力停留时间比为1:3:3:1；当第一、第二可调节池分别为缺氧池和好氧池时，厌氧池、缺氧池、好氧池、消氧池水力停留时间比为1:2:4:1；当第一、第二可调节池分别为好氧池和缺氧池时，厌氧池、缺氧池、好氧池、消氧池水力停留时间比为1:2:4:1；当第一、第二可调节池均为好氧池时，厌氧池、缺氧池、好氧池、消氧池水力停留时间比为1:1:5:1。
10.如权利要求7所述的可调式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，所述好氧池包括第一、第二可调节池切换的好氧池；消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发酵系统处理后，产生的污泥发酵液输入至前端缺氧池及第二可调节池，其投加体积比例为4％～6％；污泥发酵系统中通过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，本发明提供了一种可调式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：
一种可调式连续流系统实现污水深度脱氮的装置，包括厌氧池、缺氧池、第一可调节池、第一好氧池、第二可调节池、第二好氧池、第三好氧池、消氧池、沉淀池、控制器及污泥厌氧发酵系统；
所述厌氧池、缺氧池、第一可调节池、第一好氧池、第二可调节池、第二好氧池、第三好氧池、消氧池依次连通；原水由厌氧池进水、消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；
所述污泥厌氧发酵系统用于为缺氧池、第二可调节池提供污泥发酵液；
控制器通过监测水质、水量，对第一可调节池、第二可调节池进行缺氧、好氧模式的转换，并调节第二可调节池碳源补充量。
进一步地，所述第一可调节池、第一好氧池、第二可调节池、第二好氧池、第三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。
进一步地，所述厌氧池、缺氧池、第一可调节池、第二可调节池及消氧池中均设置有搅拌器。
进一步地，根据当前水质浓度是否处于限定范围内，来控制搅拌器或曝气系统的启停，实现第一可调节池或第二可调节池缺氧、好氧模式的转换。
进一步地，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。
进一步地，所述厌氧池中间隔设置两块引流板形成三个廊道，所述缺氧池、第一可调节池及第二可调节池中均设置有导流墙。
一种可调式连续流系统实现污水深度脱氮的方法，采用上述的装置，原水进入厌氧池进行氨化和释磷反应后进入缺氧池，在缺氧池中与来自消氧池的回流硝化液进行反硝化脱氮；同时沉淀池内的回流污泥进入厌氧池；
接着进入第一可调节池，根据当前水质浓度是否处于限定范围内，进行缺氧、好氧模式的转换；
然后进入第一好氧池进行硝化和有机物的降解；
之后进入第二可调节池，根据当前水质浓度是否处于限定范围内，进行缺氧、好氧模式的转换；
最后依次进入第二好氧池、第三好氧池进行进一步的硝化和有机物的降解；进入消氧池后部分混合液作为硝化液回流至前端的缺氧池中进行反硝化脱氮；消氧池出水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。
进一步地，PLC控制器对水质、水量进行监测，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，触发相应的曝气系统、搅拌器及污泥发酵系统的调节指令。
进一步地，当第一、第二可调节池均为缺氧池时，厌氧池、缺氧池、好氧池、消氧池水力停留时间比为1:3:3:1；当第一、第二可调节池分别为缺氧池和好氧池时，厌氧池、缺氧池、好氧池、消氧池水力停留时间比为1:2:4:1；当第一、第二可调节池分别为好氧池和缺氧池时，厌氧池、缺氧池、好氧池、消氧池水力停留时间比为1:2:4:1；当第一、第二可调节池均为好氧池时，厌氧池、缺氧池、好氧池、消氧池水力停留时间比为1:1:5:1。
进一步地，好氧池溶解氧浓度DO＝3.0～4.0mg/L，所述好氧池包括第一、第二可调节池切换的好氧池；消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发酵系统处理后，产生的污泥发酵液输入至前端缺氧池及第二可调节池，其投加体积比例为4％～6％；污泥发酵系统中通过NaOH溶液调节内部pH，使其控制在9.5～10.5范围内。
有益效果：
1、本发明通过在第一、第二调节池中设置两套运行系统，实现传统A2O、多级AO等工艺的转换，在厌氧、缺氧、好氧段正常运行的前提下提供4种运行模式，并可根据实际进水水质、种类进行切换，减少进水水质对污染物去除效率的影响，有效缓解因水质波动所带来的冲击负荷；另外，厌氧、缺氧、好氧交替运行的环境使系统内交替进行硝化反硝化过程，无须设置分段进水，节省曝气量的同时也能节约管道投建的成本。
其次，本发明采用的可调式连续流处理系统，工艺流程简单且容易操控，并结合控制器定时监测水质水量变化，根据进出水水质要求及工艺运行情况调整各反应池运行方式，系统脱氮效果良好，在进水为生活污水的条件下，总氮去除率超过85％，能够为工程化应用提供理论参考与技术支持。
2、本发明通过设置污泥发酵系统，开发污泥发酵液中的内碳源，在为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盐氧化菌(NOB)活性的特性，并结合短污泥龄、低氧曝气等策略能够有效强化NOB的淘洗及氨氧化菌(AOB)的原位富集，实现稳定的短程硝化过程，进一步降低曝气能耗。
3、本发明通过在系统末端设置消氧池，减少回流硝化液中过高浓度溶解氧对缺氧反硝化过程的干扰，并结合污泥发酵液多点投加的策略，补充反硝化过程所需碳源，强化关键脱氮微生物的富集及持留效果，因此，该系统无须投加填料来维持关键菌群的丰度，避免了污泥上浮及填料堵塞的问题。
4、本发明厌氧池中设置有三个廊道，便于原水的均匀混合，能够降低进水的冲击负荷。
5、本发明缺氧池、第一可调节池及第二可调节池中均设置有导流墙，能够减少水池内流动场的死角。
（发明人：夏杨;刘晓静;孙立东;史婉丽;康晨亮;张翀;饶杰;袁敏航;蔡文婷）