公布日：2023.05.12
申請日：2022.12.14
分類(lèi)號：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)N;C02F7/00(2006.01)N;C02F3/30(2023.01)N
摘要
本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種低溶解氧污水處理系統及方法。該系統包括設備控制區、低氧區、氣提區、澄清區和回流區。污水進(jìn)入低氧區，低氧區內布設曝氣管，鼓風(fēng)機通過(guò)曝氣管向低氧區充氧。低氧區后端設置氣提區，通過(guò)空氣提升器將低氧區后端污水提升至低氧區前端。污泥混合液經(jīng)過(guò)氣提區后進(jìn)入澄清區，上清液自下而上流入上層收水堰，污泥經(jīng)過(guò)澄清區后端的回流泵提升至低氧區前端。本發(fā)明將低氧區的溶解氧濃度控制在較低范圍內可實(shí)現系統同步硝化反硝化，簡(jiǎn)化工藝，有效提升原水中碳源利用率，減少碳源投加量。本發(fā)明的系統及方法具有占地面積小、系統運行簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高和能耗低等特點(diǎn)。
權利要求書(shū)
1.一種低溶解氧污水處理系統，其特征在于，該系統包括設備控制區、低氧區、氣提區、澄清區和回流區；所述設備控制區包括鼓風(fēng)機、變頻控制裝置和溶氧儀；所述溶氧儀的一端與所述變頻控制裝置連接，所述溶氧儀的另一端設置于所述低氧區內；所述鼓風(fēng)機的一端與變頻控制裝置連接；所述低氧區包括低氧區池體、布水裝置、牽引繩、引導槽、曝氣管、鼓風(fēng)支管、分流閥和進(jìn)氣管；所述布水裝置設置于所述低氧區池體上方，用于為所述低氧區池體均勻進(jìn)水；所述引導槽設置于所述低氧區池體底部，所述曝氣管設置于所述引導槽內；所述牽引繩的一端與所述低氧區池體固定連接，所述牽引繩的另一端依次與所述曝氣管、鼓風(fēng)支管、分流閥和進(jìn)氣管的出氣口連接；所述氣提區包括氣提區池體、空氣提升器、氣提風(fēng)管、污水回流管和回流槽；所述空氣提升器設置于所述氣提區池體內，所述氣提風(fēng)管的出氣口與所述空氣提升器連接，所述空氣提升器用于將所述氣提區池體內的污水通過(guò)所述污水回流管送入所述回流槽的進(jìn)水口，所述回流槽的出水口設置于所述低氧區池體前端；所述鼓風(fēng)機的另一端與所述進(jìn)氣管的進(jìn)氣口和氣提風(fēng)管的進(jìn)氣口連接；所述澄清區包括澄清區池體、底部進(jìn)水口、斜管管組和收水堰；所述底部進(jìn)水口設置于所述氣提區和澄清區之間的池體壁底部；所述收水堰設置于所述斜管管組上方，所述斜管管組和收水堰用于實(shí)現所述澄清區內的污泥混合液的固液分離；所述回流區與所述澄清區之間的池體壁底部設有進(jìn)泥口；所述回流區包括回流泵和污泥回流管，所述污泥回流管的一端與所述回流泵連接，所述污泥回流管的另一端與所述回流槽的進(jìn)水口連接。
2.根據權利要求1所述的低溶解氧污水處理系統，其中，所述布水裝置包括進(jìn)水管、布水堰和水平調節器；所述進(jìn)水管設置于所述布水堰上方；所述水平調節器用于將所述布水堰水平固定于所述低氧區內。
3.根據權利要求2所述的低溶解氧污水處理系統，其中，所述布水堰為鋸齒狀不銹鋼布水堰，堰板高度為15-25cm，開(kāi)口深度為10-20cm。
4.根據權利要求1所述的低溶解氧污水處理系統，其中，所述曝氣管包括單數曝氣管和雙數曝氣管；所述鼓風(fēng)支管包括單數鼓風(fēng)支管和雙數鼓風(fēng)支管；所述分流閥包括單數分流閥和雙數分流閥；所述牽引繩的另一端分別與所述單數曝氣管的一端和雙數曝氣管的一端連接；所述單數曝氣管的另一端依次與單數鼓風(fēng)支管和單數分流閥連接；所述雙數曝氣管的另一端依次與雙數鼓風(fēng)支管和雙數分流閥連接；所述單數分流閥和雙數分流閥均與所述進(jìn)氣管的出氣口連接。
5.根據權利要求4所述的低溶解氧污水處理系統，其中，所述單數曝氣管和雙數曝氣管均為PU材質(zhì)的條式軟管，軟管寬度各自獨立的為60-70mm；所述單數曝氣管和雙數曝氣管布置間距為5-20cm。
6.根據權利要求1所述的低溶解氧污水處理系統，其中，所述斜管管組包括多條斜管，各條斜管間的間距為45-55mm，各條斜管的長(cháng)度為0.5-1.5m。
7.根據權利要求1所述的低溶解氧污水處理系統，其中，所述澄清區包括上部清水層和下部污泥層，所述上部清水層的高度為0.5-1m，所述下部污泥層的高度為0.5-1.5m。
8.一種低溶解氧污水處理方法，其特征在于，該方法采用權利要求1-7中任意一項所述的系統，包括如下步驟：向所述低氧區池體內投加活性污泥；通過(guò)所述布水裝置向所述低氧區池體內均勻進(jìn)水；通過(guò)所述設備控制區控制所述低氧區池體內的溶解氧濃度；在所述氣提區，通過(guò)氣提作用將進(jìn)入所述氣提區池體內的污泥混合液通過(guò)所述污水回流管回流至所述低氧區池體前端；在所述澄清區，利用淺池原理實(shí)現污泥混合液的固液分離，得到沉淀污泥和上清液，所述沉淀污泥通過(guò)所述進(jìn)泥口進(jìn)入所述回流區，所述上清液通過(guò)所述收水堰排出所述系統；在所述回流區，所述沉淀污泥通過(guò)所述回流泵回流至所述低氧區池體前端。
9.根據權利要求8所述的低溶解氧污水處理方法，其中，所述低氧區池體內的活性污泥濃度為5000mg/l-7000mg/l；所述低氧區內的曝氣管的通氣量為0.5-1m3/m.h，氣泡粒徑為20-50μm，氣泡上升速度為0.3-0.8m/s；通過(guò)所述設備控制區控制所述低氧區池體內的溶解氧濃度在0.5-1.0mg/l。
10.根據權利要求8所述的低溶解氧污水處理方法，其中，所述空氣提升器的氣泡粒徑為15-25μm；由所述氣提區回流至所述低氧區池體前端的污泥混合液的回流比在20-30倍；所述沉淀污泥通過(guò)所述進(jìn)泥口進(jìn)入所述回流區的流速在0.3m/s以上。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對現有技術(shù)的不足，提出一種低溶解氧污水處理系統及方法。本發(fā)明將低氧區的溶解氧濃度控制在較低范圍內可實(shí)現系統同步硝化反硝化，簡(jiǎn)化工藝，有效提升原水中碳源利用率，減少碳源投加量。本發(fā)明的系統及方法具有占地面積小、系統運行簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高和能耗低等特點(diǎn)。
為了實(shí)現上述目的，本發(fā)明一方面提供了一種低溶解氧污水處理系統，該系統包括設備控制區、低氧區、氣提區、澄清區和回流區；
所述設備控制區包括鼓風(fēng)機、變頻控制裝置和溶氧儀；所述溶氧儀的一端與所述變頻控制裝置連接，所述溶氧儀的另一端設置于所述低氧區內；所述鼓風(fēng)機的一端與變頻控制裝置連接；
所述低氧區包括低氧區池體、布水裝置、牽引繩、引導槽、曝氣管、鼓風(fēng)支管、分流閥和進(jìn)氣管；所述布水裝置設置于所述低氧區池體上方，用于為所述低氧區池體均勻進(jìn)水；所述引導槽設置于所述低氧區池體底部，所述曝氣管設置于所述引導槽內；所述牽引繩的一端與所述低氧區池體固定連接，所述牽引繩的另一端依次與所述曝氣管、鼓風(fēng)支管、分流閥和進(jìn)氣管的出氣口連接；
所述氣提區包括氣提區池體、空氣提升器、氣提風(fēng)管、污水回流管和回流槽；所述空氣提升器設置于所述氣提區池體內，所述氣提風(fēng)管的出氣口與所述空氣提升器連接，所述空氣提升器用于將所述氣提區池體內的污水通過(guò)所述污水回流管送入所述回流槽的進(jìn)水口，所述回流槽的出水口設置于所述低氧區池體前端；
所述鼓風(fēng)機的另一端與所述進(jìn)氣管的進(jìn)氣口和氣提風(fēng)管的進(jìn)氣口連接；
所述澄清區包括澄清區池體、底部進(jìn)水口、斜管管組和收水堰；所述底部進(jìn)水口設置于所述氣提區和澄清區之間的池體壁底部；所述收水堰設置于所述斜管管組上方，所述斜管管組和收水堰用于實(shí)現所述澄清區內的污泥混合液的固液分離；
所述回流區與所述澄清區之間的池體壁底部設有進(jìn)泥口；所述回流區包括回流泵和污泥回流管，所述污泥回流管的一端與所述回流泵連接，所述污泥回流管的另一端與所述回流槽的進(jìn)水口連接。
根據本發(fā)明，優(yōu)選地，
所述布水裝置包括進(jìn)水管、布水堰和水平調節器；
所述進(jìn)水管設置于所述布水堰上方；
所述水平調節器用于將所述布水堰水平固定于所述低氧區內。
根據本發(fā)明，優(yōu)選地，所述布水堰為鋸齒狀不銹鋼布水堰，堰板高度為15-25cm，開(kāi)口深度為10-20cm。
根據本發(fā)明，優(yōu)選地，
所述曝氣管包括單數曝氣管和雙數曝氣管；
所述鼓風(fēng)支管包括單數鼓風(fēng)支管和雙數鼓風(fēng)支管；
所述分流閥包括單數分流閥和雙數分流閥；
所述牽引繩的另一端分別與所述單數曝氣管的一端和雙數曝氣管的一端連接；所述單數曝氣管的另一端依次與單數鼓風(fēng)支管和單數分流閥連接；所述雙數曝氣管的另一端依次與雙數鼓風(fēng)支管和雙數分流閥連接；
所述單數分流閥和雙數分流閥均與所述進(jìn)氣管的出氣口連接。
在本發(fā)明中，作為優(yōu)選方案，正常曝氣時(shí)，單數分流閥和雙數分流閥均開(kāi)啟。
根據本發(fā)明，優(yōu)選地，所述單數曝氣管和雙數曝氣管均為PU材質(zhì)的條式軟管，軟管寬度各自獨立的為60-70mm。
根據本發(fā)明，優(yōu)選地，所述單數曝氣管和雙數曝氣管布置間距為5-20cm。
根據本發(fā)明，優(yōu)選地，所述斜管管組包括多條斜管，各條斜管間的間距為45-55mm，各條斜管的長(cháng)度為0.5-1.5m。
根據本發(fā)明，優(yōu)選地，所述澄清區包括上部清水層和下部污泥層，所述上部清水層的高度為0.5-1m，所述下部污泥層的高度為0.5-1.5m。
本發(fā)明另一方面提供了一種低溶解氧污水處理方法，該方法采用所述的系統，包括如下步驟：
向所述低氧區池體內投加活性污泥；通過(guò)所述布水裝置向所述低氧區池體內均勻進(jìn)水；通過(guò)所述設備控制區控制所述低氧區池體內的溶解氧濃度；
在所述氣提區，通過(guò)氣提作用將進(jìn)入所述氣提區池體內的污泥混合液通過(guò)所述污水回流管回流至所述低氧區池體前端；
在所述澄清區，利用淺池原理實(shí)現污泥混合液的固液分離，得到沉淀污泥和上清液，所述沉淀污泥通過(guò)所述進(jìn)泥口進(jìn)入所述回流區，所述上清液通過(guò)所述收水堰排出所述系統；
在所述回流區，所述沉淀污泥通過(guò)所述回流泵回流至所述低氧區池體前端。
根據本發(fā)明，優(yōu)選地，所述低氧區池體內的活性污泥濃度為5000mg/l-7000mg/l。
根據本發(fā)明，優(yōu)選地，所述低氧區內的曝氣管的通氣量為0.5-1m3/m.h，氣泡粒徑為20-50μm，氣泡上升速度為0.3-0.8m/s。
根據本發(fā)明，優(yōu)選地，通過(guò)所述設備控制區控制所述低氧區池體內的溶解氧濃度在0.5-1.0mg/l。在本發(fā)明中，所述設備控制區的溶氧儀可檢測低氧區生化系統溶解氧，變頻控制裝置根據溶解氧濃度計算出鼓風(fēng)機的頻率。
根據本發(fā)明，優(yōu)選地，所述空氣提升器的氣泡粒徑為15-25μm。
根據本發(fā)明，優(yōu)選地，由所述氣提區回流至所述低氧區池體前端的污泥混合液的回流比在20-30倍。在本發(fā)明中，所述空氣提升器采用小氣泡提升方式，空氣提升器的氣泡粒徑為15-25μm的微小氣泡，通過(guò)減少混合液的密度，同時(shí)依靠氣體浮力作用實(shí)現大水量小揚程提升。
根據本發(fā)明，優(yōu)選地，所述沉淀污泥通過(guò)所述進(jìn)泥口進(jìn)入所述回流區的流速在0.3m/s以上。
在本發(fā)明中，污泥混合液通過(guò)所述底部進(jìn)水口后，上清液自下而上經(jīng)過(guò)斜管后進(jìn)入收水堰。
在本發(fā)明中，本發(fā)明的工作原理如下：首先污水經(jīng)過(guò)布水裝置實(shí)現低氧區均勻布水。污水進(jìn)入低氧區后與低氧區的活性污泥進(jìn)行充分的混合。通過(guò)溶氧儀在線(xiàn)監測低氧區溶解氧，變頻控制裝置根據溶氧儀監測數據和其內置程序算法控制鼓風(fēng)機頻率，使得低氧區溶解氧控制在0.5-1.0mg/l。在低氧區相鄰兩曝氣管間距10-15cm，且控制低通氣量，這樣就形成了沿整個(gè)池體密集分布的、尺寸均一、低速上升的微氣泡群，增大了氣液接觸面積，延長(cháng)了氣液接觸時(shí)間，提高了氧的總轉移系數。由于實(shí)行低溶解氧的供氧模式，使氧的傳質(zhì)推動(dòng)力增大，從而提高了氧在液相中的轉移速度。這樣有限的DO可被微生物充分地利用，即液相內的表觀(guān)為DO濃度可以控制到很低甚至為零�；钚晕勰嘞到y在該條件下發(fā)生同步硝化反硝化，實(shí)現污水中COD和TN和氨氮的去除。
低氧區后端的氣提區通過(guò)空氣提升器實(shí)現由后端到前端的污泥回流，回流比在20-30倍。因氣提風(fēng)管和進(jìn)氣管為統一鼓風(fēng)機供氣，變頻控制裝置可隨來(lái)水變化同步調整曝氣區供風(fēng)量和循環(huán)流量，有利于均衡污染物負荷，避免需氧量的大幅波動(dòng)，利于低溶解氧的實(shí)時(shí)控制。
污水經(jīng)過(guò)氣提區后進(jìn)入澄清區，污泥通過(guò)重力作用經(jīng)過(guò)澄清區下部的下部污泥層，所述沉淀污泥通過(guò)所述進(jìn)泥口進(jìn)入所述回流區的流速在0.3m/s以上，以避免污泥在澄清區和回流區淤積及產(chǎn)生厭氧發(fā)酵。上清液經(jīng)過(guò)斜管進(jìn)入上部收水堰，最終實(shí)現泥水分離，污水達標排放。澄清區內的斜管，利用淺池原理可有效提升澄清區的泥水分離效率。
本發(fā)明的技術(shù)方案的有益效果如下：
本發(fā)明的系統對污水濃度變化有很強的適應能力，其主要得益于以下兩個(gè)設計：第一，通過(guò)布水裝置可實(shí)現污水在生化池內均勻布水；第二，污水通過(guò)低氧區末端的空氣提升器，將低氧區末端的污泥混合液升至前端，回流比例在20-30倍，大回流比可迅速將進(jìn)水稀釋。
本發(fā)明系統的鼓風(fēng)機較常規污水處理系統的鼓風(fēng)機可節能40％以上，其主要得益于如下兩個(gè)設計：第一，本發(fā)明系統設有專(zhuān)有的溶解氧變頻控制裝置，將溶解氧控制在0.5-1.0mg/l。低溶解氧不僅降低了鼓風(fēng)機的能耗，同時(shí)可增大同步硝化反硝化的比例，有效的降低碳源的投加量；第二，本發(fā)明系統采用的是特有的PU材質(zhì)曝氣管，與傳統曝氣器相比該曝氣管氣泡粒徑在20-50μm，更小的氣泡粒徑使氣泡在混合液中的上升速度減少一半，停留時(shí)間延長(cháng)一倍，同時(shí)更小的氣泡也帶來(lái)更大的接觸面積，有效提升氧氣利用率。
本發(fā)明系統占地面積較常規污水處理系統節省30％，其主要得益于兩個(gè)設計，第一該系統活性污泥濃度約為5000mg/l-7000mg/l，較常規活性污泥系統提升60％，單位體積污泥量大，造成低氧區占地面積��；第二，澄清區利用淺層原理，增加了斜管設計，將澄清區沉淀效率提升50％，進(jìn)一步減小了澄清區的占地面積。
本發(fā)明系統有大回流比和低溶解氧的設置，特別適用于具有如下特點(diǎn)污水：第一，進(jìn)水TN大于75mg/l,且碳源不足，進(jìn)水C/N低于4；第二，進(jìn)水波動(dòng)較大，COD和氨氮時(shí)變化系數大于2；第三，進(jìn)水中存在部分工業(yè)水和難降解COD，BOD/COD低于0.3。經(jīng)過(guò)本發(fā)明系統處理后出水可穩定達到排放標準，個(gè)別地區可直接用于中水回用或者景觀(guān)水的再利用。
（發(fā)明人：師路遠;常江;柏永生;王佳偉;蘇博君;趙夢(mèng)齊;崔保聰）
