公布日:2023.03.24
申請日:2022.11.23
分類(lèi)號:C02F3/30(2023.01)I;C02F3/34(2023.01)I;C02F3/00(2023.01)I
摘要
本發(fā)明提供一種純生物膜/A3AO泥膜結合雙模式的污水處理系統及其運行方法,屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的一種純生物膜/A3AO泥膜結合雙模式的污水處理系統,包括依次連接的選擇區A、選擇區B、缺氧區A、缺氧區B、好氧區、沉淀區、軟性過(guò)濾區、清水區;選擇區A可通過(guò)調整運行模式,作為缺氧區C或預脫硝區;選擇區B可通過(guò)調整運行模式,作為缺氧區D或厭氧區。通過(guò)設置選擇區A、選擇區B,并與厭氧區A、厭氧區B、好氧區、回流管路等的配合,實(shí)現了純生物膜模式和A3AO泥膜結合雙模式處理污水的切換式,可以針對不同濃度的污水進(jìn)行有效處理。
權利要求書(shū)
1.一種純生物膜/A3AO泥膜結合雙模式的污水處理系統,其特征在于,所述污水處理系統包括依次連接的選擇區A、選擇區B、缺氧區A、缺氧區B、好氧區、沉淀區、軟性過(guò)濾區、清水區,所述選擇區A與總進(jìn)水管路連通,所述清水區與總出水管路連通;所述選擇區A、選擇區B、缺氧區A、缺氧區B中均設置有缺氧填料;所述好氧區中設置有好氧填料;所述缺氧填料為片狀填料和/或繩狀填料,所述好氧填料為片狀填料、繩狀填料、流化填料中的至少一種;所述片狀填料的長(cháng)度為1.5-2.5m,寬度為0.5-1.5m;所述繩狀填料的直徑為0.01-0.05m,長(cháng)度為1.5-2.5m;所述流化填料呈正方體,邊長(cháng)為1-4cm;所述選擇區A、選擇區B、缺氧區A、缺氧區B、好氧區中均設置有曝氣裝置;所述缺氧區B的出水端設置有連通至選擇區A底端的污水回流管路;所述缺氧區B設置有碳源投加口;所述沉淀區的出水端設置有連通至選擇區A的污泥回流管路;所述好氧區的出水端設置有連通至選擇區A和缺氧區A的硝化液回流管路;所述軟性過(guò)濾區內設有填料層;選擇區A和選擇區B為可調節運行模式的分區,選擇區A作為缺氧區C或預脫硝區,選擇區B作為缺氧區D或厭氧區;當選擇區A和選擇區B中曝氣裝置關(guān)閉,污泥回流管路關(guān)閉,控制管路閥門(mén)使硝化液回流至選擇區A時(shí),選擇區A作為缺氧區C,選擇區B作為缺氧區D;同時(shí),缺氧區A、缺氧區B中曝氣裝置也關(guān)閉;在此情況下,缺氧區C、缺氧區D與后續連接的缺氧區A、缺氧區B、好氧區、沉淀區、軟性過(guò)濾區、清水區形成純生物膜模式污水處理系統,缺氧區C、缺氧區D、缺氧區A、缺氧區B充當四級缺氧反應區的作用;當選擇區A和選擇區B中曝氣裝置打開(kāi),設置為間歇曝氣;污泥回流管路打開(kāi);控制管路閥門(mén)使硝化液回流至缺氧區A時(shí),選擇區A作為預脫硝區,選擇區B作為厭氧區;同時(shí),缺氧區A、缺氧區B中曝氣裝置也設置為間歇曝氣;在此情況下,預脫硝區、厭氧區與后續連接的缺氧區A、缺氧區B、好氧區、沉淀區、軟性過(guò)濾區、清水區形成A3AO泥膜結合污水處理系統。
2.根據權利要求1所述純生物膜/A3AO泥膜結合雙模式的污水處理系統,其特征在于,所述選擇區A、選擇區B、缺氧區A、缺氧區B中的曝氣裝置為穿孔曝氣管;所述好氧區中的曝氣裝置為旋流曝氣盤(pán),旋流曝氣盤(pán)的曝氣口向下。
3.根據權利要求1所述純生物膜/A3AO泥膜結合雙模式的污水處理系統,其特征在于,所述沉淀區為平流式沉淀池;所述污泥回流管路中設置有連通的氣提排泥裝置和氣提排渣裝置。
4.根據權利要求1所述純生物膜/A3AO泥膜結合雙模式的污水處理系統,其特征在于,所述填料層將所述軟性過(guò)濾區的空腔分隔形成位于上部的進(jìn)水腔和位于下部的出水腔,所述進(jìn)水腔與所述沉淀區的出水口連通,所述出水腔與所述清水區的底部連通,所述出水腔內設有反洗曝氣管,所述進(jìn)水腔設有反洗出水口。
5.根據權利要求1所述純生物膜/A3AO泥膜結合雙模式的污水處理系統,其特征在于,所述好氧區設置有除磷劑投加口。
6.權利要求1-5任一項所述的純生物膜/A3AO泥膜結合雙模式的污水處理系統的運行方法,其特征在于,包括以下步驟:檢測待處理污水的總氮值;當待處理污水的總氮值≤30mg/L時(shí),以純生物膜模式運行污水處理系統,關(guān)閉選擇區A、選擇區B、缺氧區A和缺氧區B中的曝氣裝置,關(guān)閉污泥回流管路閥門(mén),控制管路閥門(mén)使硝化液回流至選擇區A;待處理污水由總進(jìn)水管路進(jìn)入污水處理系統,依次經(jīng)選擇區A、選擇區B、缺氧區A、缺氧區B、好氧區、沉淀區、軟性過(guò)濾區、清水區,由總出水管路排出;當待處理污水的總氮值>30mg/L時(shí),以A3AO泥膜結合模式運行污水處理系統,開(kāi)啟選擇區A、選擇區B、缺氧區A和缺氧區B中的曝氣裝置,設置為間歇曝氣,開(kāi)啟污泥回流管路閥門(mén),控制管路閥門(mén)使硝化液回流至缺氧區A;待處理污水由總進(jìn)水管路進(jìn)入污水處理系統,依次經(jīng)選擇區A、選擇區B、缺氧區A、缺氧區B、好氧區、沉淀區、軟性過(guò)濾區、清水區,由總出水管路排出。
7.根據權利要求6所述運行方法,其特征在于,以純生物膜模式運行污水處理系統時(shí),所述硝化液回流的回流比為4Q;以A3AO泥膜結合運行污水處理系統時(shí),所述硝化液回流的回流比為2Q。
8.根據權利要求6所述運行方法,其特征在于,以A3AO泥膜結合運行污水處理系統時(shí),所述間歇曝氣的條件為間隔5-10分鐘,開(kāi)啟30-120秒。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于,克服現有技術(shù)中不能應對水質(zhì)變化、污水處理效果差的缺陷,提供一種純生物膜/A3AO泥膜結合雙模式的污水處理系統。
本發(fā)明的另一目的在于,提供一種基于上述純生物膜/A3AO泥膜結合雙模式的污水處理系統的運行方法。
為實(shí)現上述目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種純生物膜/A3AO泥膜結合雙模式的污水處理系統,所述污水處理系統包括依次連接的選擇區A、選擇區B、缺氧區A、缺氧區B、好氧區、沉淀區、軟性過(guò)濾區、清水區,所述選擇區A與總進(jìn)水管路連通,所述清水區與總出水管路連通;
所述選擇區A可通過(guò)調整運行模式,作為缺氧區C或預脫硝區;所述選擇區B可通過(guò)調整運行模式,作為缺氧區D或厭氧區;
所述選擇區A、選擇區B、缺氧區A、缺氧區B中均設置有缺氧填料;所述好氧區中設置有好氧填料;
所述選擇區A、選擇區B、缺氧區A、缺氧區B、好氧區中均設置有曝氣裝置;
所述沉淀區的出水端設置有連通至選擇區A的污泥回流管路;
所述好氧區的出水端設置有連通至選擇區A和缺氧區A的硝化液回流管路。
所述選擇區A、選擇區B、缺氧區A、缺氧區B、好氧區的曝氣裝置均可獨立控制開(kāi)關(guān)狀態(tài),以調整運行模式。所述污泥回流管路、硝化液回流管路均獨立地設置有管路閘門(mén),可通過(guò)控制管路閘門(mén)的開(kāi)關(guān)以控制回流情況,以調整運行模式。
本發(fā)明中,選擇區A和選擇區B為可調節運行模式的分區,選擇區A可以作為缺氧區C或預脫硝區,選擇區B可以作為缺氧區D或厭氧區。
當選擇區A和選擇區B中曝氣裝置關(guān)閉,污泥回流管路關(guān)閉,控制管路閥門(mén)使硝化液回流至選擇區A時(shí),選擇區A作為缺氧區C,選擇區B作為缺氧區D。同時(shí),缺氧區A、缺氧區B中曝氣裝置也關(guān)閉。在此情況下,缺氧區C、缺氧區D與后續連接的缺氧區A、缺氧區B、好氧區、沉淀區、軟性過(guò)濾區、清水區形成純生物膜模式污水處理系統,缺氧區C、缺氧區D、缺氧區A、缺氧區B充當四級缺氧反應區的作用,可以分別記為缺氧一區、缺氧二區、缺氧三區、缺氧四區。
當選擇區A和選擇區B中曝氣裝置打開(kāi),設置為間歇曝氣;污泥回流管路打開(kāi);控制管路閥門(mén)使硝化液回流至缺氧區A時(shí),選擇區A作為預脫硝區,選擇區B作為厭氧區。同時(shí),缺氧區A、缺氧區B中曝氣裝置也設置為間歇曝氣。在此情況下,預脫硝區、厭氧區與后續連接的缺氧區A、缺氧區B、好氧區、沉淀區、軟性過(guò)濾區、清水區形成A3AO泥膜結合污水處理系統,預脫硝-厭氧-缺氧1-缺氧2-好氧工藝(Pre-denitrification-Anaerobic-Anoxic1-Anoxic2-Aerobic)簡(jiǎn)稱(chēng)為A3AO泥膜結合工藝,缺氧區A、缺氧區B充當二級缺氧反應區的作用,可以分別記為缺氧一區、缺氧二區。
通過(guò)控制曝氣裝置的開(kāi)關(guān)、污泥回流管路和硝化液回流管路的開(kāi)關(guān),本發(fā)明的污水處理系統可以實(shí)現純生物膜模式和A3AO泥膜結合雙模式處理污水的切換。
本發(fā)明中,所述選擇區A、選擇區B分別由至少一個(gè)依次連通的反應池構成,所述缺氧區A、缺氧區B分別由至少一個(gè)依次連通的缺氧池構成,所述好氧區由至少一個(gè)依次連通的好氧池構成;所述沉淀區由至少一個(gè)依次連通的沉淀池構成,所述軟性過(guò)濾區由至少一個(gè)依次連通的過(guò)濾池構成,所述清水區由至少一個(gè)依次連通的清水池構成。
優(yōu)選地,所述缺氧填料為片狀填料和/或繩狀填料。
優(yōu)選地,所述好氧填料為片狀填料、繩狀填料、流化填料中的至少一種。
優(yōu)選地,所述片狀填料的長(cháng)度為1.5-2.5m,寬度為0.5-1.5m;所述繩狀填料的直徑為0.01-0.05m,長(cháng)度為1.5-2.5m;所述流化填料呈正方體,邊長(cháng)為1-4cm。
片狀或繩狀填料或流化填料的設置為微生物生長(cháng)提供優(yōu)良載體,加快微生物生長(cháng),提高硝化速率,且減小池容。
優(yōu)選地,所述選擇區A、選擇區B、缺氧區A、缺氧區B中厭氧填料的體積與池體體積比分別均為0.1-0.4。
優(yōu)選地,所述缺氧區B的出水端設置有連通至選擇區A底端的污水回流管路。以純生物膜模式污水處理系統時(shí),通過(guò)污水回流,將缺氧四區(缺氧區B)末端混合液水再次抽到缺氧一區(選擇區A)最前端,并且前端出水口淹沒(méi)在水下,避免充氧,可以防止死角產(chǎn)生,增設污水回流管路后可以增加總氮的去除率5-10%,過(guò)水方式采用上下折流。
優(yōu)選地,所述好氧區設置有除磷劑投加口,所述缺氧區B設置有碳源投加口。
優(yōu)選地,所述好氧區末端設置有條形攔網(wǎng),能有效攔截好氧填料,防止填料進(jìn)入沉淀池。
優(yōu)選地,所述選擇區A、選擇區B、缺氧區A、缺氧區B中的曝氣裝置為穿孔曝氣管。
優(yōu)選地,所述好氧區中的曝氣裝置為旋流曝氣盤(pán),旋流曝氣盤(pán)的曝氣口向下。
好氧區內曝氣裝置采用旋流曝氣盤(pán),曝氣口向下,多層旋流切割,氧利用率高,且池底不易沉積污泥。更優(yōu)選地,好氧區內的旋流曝氣盤(pán)為多個(gè),旋流曝氣盤(pán)的間隔位置中設置有穿孔曝氣管,緊貼池底設計,可以手動(dòng)開(kāi)啟,亦可自動(dòng)設置啟停時(shí)間,能有效避免填料堆積,形成污泥死區。
優(yōu)選地,所述沉淀區為平流式沉淀池,分別為進(jìn)水區、沉淀穩流區、出水區。優(yōu)選地,所述污泥回流管路中設置有連通的氣提排泥裝置和氣提排渣裝置。
待處理污水在沉淀區中的停留時(shí)間≥1.5h。
優(yōu)選地,所述軟性過(guò)濾區內設有填料層,所述填料層將所述軟性過(guò)濾區的空腔分隔形成位于上部的進(jìn)水腔和位于下部的出水腔,所述進(jìn)水腔與所述沉淀池區的出水口連通,所述出水腔與所述清水區的底部連通,所述出水腔內設有反洗曝氣管,所述進(jìn)水腔設有反洗出水口。
從沉淀區中流進(jìn)來(lái)的水在重力作用下經(jīng)過(guò)固定填料床,水中的SS經(jīng)固定填料床的層層過(guò)濾而去除。隨著(zhù)過(guò)濾水量的增多,固定填料床上逐漸形成一定量生物膜,因而能進(jìn)一步去除水中的CODcr、氨氮等污染物。
優(yōu)選地,所述反洗曝氣管的進(jìn)氣端設有電磁閥。所述反洗曝氣管上設置有時(shí)間繼電器,用于控制反沖洗次數。
優(yōu)選地,所述填料層中的填料為海綿填料,海綿為正方體,其邊長(cháng)為10mm-40mm。所述填料層設有上下兩層網(wǎng)格蓋板,所述上蓋板設有填料投加口,所述填料投加口的直徑為50-500mm。
優(yōu)選地,所述清水區設置有藥片消毒或者紫外線(xiàn)消毒。
本發(fā)明還保護上述純生物膜/A3AO泥膜結合雙模式的污水處理系統的運行方法,包括以下步驟:
檢測待處理污水的總氮值;
當待處理污水的總氮值≤30mg/L時(shí),以純生物膜模式運行污水處理系統,關(guān)閉選擇區A、選擇區B、缺氧區A和缺氧區B中的曝氣裝置,關(guān)閉污泥回流管路閥門(mén),控制管路閥門(mén)使硝化液回流至選擇區A;待處理污水由總進(jìn)水管路進(jìn)入污水處理系統,依次經(jīng)選擇區A、選擇區B、缺氧區A、缺氧區B、好氧區、沉淀區、軟性過(guò)濾區、清水區,由總出水管路排出;
當待處理污水的總氮值>30mg/L時(shí),以A3AO泥膜結合運行污水處理系統,開(kāi)啟選擇區A、選擇區B、缺氧區A和缺氧區B中的曝氣裝置,設置為間歇曝氣,開(kāi)啟污泥回流管路閥門(mén),控制管路閥門(mén)使硝化液回流至缺氧區A;待處理污水由總進(jìn)水管路進(jìn)入污水處理系統,依次經(jīng)選擇區A、選擇區B、缺氧區A、缺氧區B、好氧區、沉淀區、軟性過(guò)濾區、清水區,由總出水管路排出。
優(yōu)選地,以純生物膜模式運行污水處理系統時(shí),所述硝化液回流的回流比為4Q(4倍進(jìn)水量);以A3AO泥膜結合運行污水處理系統時(shí),所述硝化液回流的回流比為2Q(2倍進(jìn)水量)。
優(yōu)選地,以A3AO泥膜運行污水處理系統時(shí),所述間歇曝氣的條件為間隔5-10分鐘,開(kāi)啟30-120秒。
當以純生物膜模式運行污水處理系統時(shí):
待處理污水經(jīng)總進(jìn)水管至缺氧一區(即選擇區A),缺氧一區可以兼顧在固液分離;回流硝化液通過(guò)與缺氧一區中底部沉積的污泥的接觸,能夠降低混合液中的溶解氧的濃度;在非曝氣的條件下,少量硝酸鹽也能被還原成氮氣;
混合液從缺氧一區出來(lái)后進(jìn)入缺氧二區(即選擇區B)、缺氧三區(缺氧區A)、缺氧四區(即缺氧區B);主要進(jìn)行反硝化脫氮反應;缺氧一區至缺氧四區底部設置穿孔曝氣管,間歇曝氣,時(shí)間可調,可以有效預防填料發(fā)生堵塞情況;
混合液從缺氧四區出水口流入好氧區進(jìn)行硝化反應;好氧區底部設置有曝氣裝置;好氧池末端配置有硝化液回流裝置,通過(guò)硝化液回流管路回流至缺氧一區;
好氧區末端設置有除磷劑投加口,可以保證總磷的去除;
混合液經(jīng)好氧區后進(jìn)入沉淀區,在沉淀區內分離出上清液,然后進(jìn)入軟性填料過(guò)濾區;在重力作用下通過(guò)填料層過(guò)濾,凈化后進(jìn)入清水區;
出水經(jīng)藥片消毒或紫外消毒后可排放。
該純生物膜模式運行污水處理系統下,由于填料上的微生物大大增加,硝化液回流和傳統意義的1-2Q不同,可以提升至4Q以上的回流量,而不影響系統的溶解氧,進(jìn)一步提升反硝化效果。
其中缺氧一區可以充當固液分離區,利用池內儲存的污泥對回流混合液進(jìn)行消氧,控制缺氧區的溶解氧濃度,使缺氧區在反硝化方面也獲得了良好效果,同時(shí)也去除了大部分溶解性有機物。
當以A3AO泥膜結合運行污水處理系統時(shí):
待處理污水經(jīng)總進(jìn)水管至預脫硝區(即選擇區A),此外污泥回流返送至該區域,與待處理污水充分混合,預脫硝區的作用是可以將待處理污水中的部分有機氮轉化為氨氮,營(yíng)造嚴格厭氧環(huán)境,強化反硝化脫氮;
混合液進(jìn)入厭氧區(即選擇區B),進(jìn)行釋磷,確保好氧吸磷得以順利進(jìn)行;
然后混合液進(jìn)入缺氧一區(缺氧區A)、缺氧二區(即缺氧區B);在缺氧一區中,反硝化菌在溶解氧極低的情況下,利用硝酸鹽中的氮作為電子受體,將硝酸鹽還原為氮氣,同時(shí)反硝化提供部分堿度,為后續的硝化反應提供有利的條件;在缺氧二區設置有碳源投加口,通過(guò)投加一定量碳源強化脫氮,溶解氧進(jìn)一步降低,降低系統總氮;
通過(guò)在預脫硝區、厭氧區、缺氧一區、缺氧二區設置填料,提高污水的總氮去除率,使得總氮平均去除率達到75%以上;
混合液經(jīng)缺氧二區上部進(jìn)入好氧區,主要進(jìn)行硝化反應,降解氨氮,由于內置填料,使好氧區的生物量大大增加;好氧區末端設置有硝化液回流裝置,通過(guò)硝化液回流管路回流至缺氧一區;
混合液經(jīng)過(guò)好氧區后流入沉淀池,污泥回流從沉淀池區末端通過(guò)污泥回流管路回流至預脫硝區,保證系統內的微生物量;
然后經(jīng)過(guò)軟性填料過(guò)濾區域和清水池,然后達標排放。
在以A3AO泥膜結合運行污水處理系統時(shí),整個(gè)池體污泥循環(huán),依靠填料上的微生物及活性污泥去除污染物,實(shí)現高濃度進(jìn)水條件下A3O泥膜工藝。
在好氧區中,活性污泥中的微生物在有氧的條件下,將污水中的一部分有機物用于合成新的細胞,將另一部分有機物進(jìn)行分解代謝以便獲得細胞合成所需的能量,其最終產(chǎn)物是CO2和H2O等穩定物質(zhì);這種合成代謝與分解代謝的過(guò)程中,溶解性有機物(如低分子有機酸等易降解有機物)直接進(jìn)入細胞內部被利用,而非溶解性有機物則首先被吸附在微生物表面,然后被酶水解后進(jìn)入細胞內部被利用;同時(shí),系統的污泥超量吸收磷,形成高濃度的含磷污泥。由此,好氧區主要實(shí)現了降解有機物、氨氮硝化和過(guò)量攝磷的功能。
由于內置填料,大大增加了系統微生物的總量,好氧區中總污泥濃度高達6000mg/L;缺氧區中總污泥濃度高達6200mg/L;而且在填料的微生物鏡檢中,常常能看到輪蟲(chóng)、仙女蟲(chóng)、線(xiàn)蟲(chóng)等后生動(dòng)物,且有益于污泥的減量。高通測序結果表明,缺氧區反硝化填料上的反硝化菌占比是污泥中的2-3倍;好氧填料上的硝化菌占比是污泥中的2-3倍。
通過(guò)本發(fā)明的運行方法,最終排出水穩定達到GB18918-2002一級A標準。
與現有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明開(kāi)發(fā)了一種純生物膜/A3AO泥膜結合雙模式的污水處理系統,以及基于上述純生物膜/A3AO泥膜結合雙模式的污水處理系統的運行方法。通過(guò)設置選擇區A、選擇區B,并與厭氧區A、厭氧區B、好氧區、回流管路等的配合,實(shí)現了純生物膜模式和A3AO泥膜結合雙模式處理污水的切換式,可以針對不同濃度的污水進(jìn)行有效處理。
(發(fā)明人:楊俊;鄧棚;張健民;何長(cháng)霖;謝錠川;曾玻;梁琳)