申請日2010.06.03

　　公開(公告)日2010.12.01

　　IPC分類號C02F3/30

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種高污泥濃度微環(huán)境同步脫氮除磷污水處理裝置，設(shè)有厭氧池、2個缺氧池、2個好氧池和二沉池、內(nèi)、外回流泵和管路、溶解氧控制裝置和進(jìn)水碳源分配裝置;內(nèi)、外回流容積式泵;溶解氧控制裝置設(shè)有溶解氧控制器B和溶解氧濃度計;進(jìn)水碳源控制裝置設(shè)有硝酸鹽氮濃度控制器A和硝酸鹽氮濃度計;還設(shè)有內(nèi)、外回流控制裝置。利用本污水處理裝置的工藝步驟：1設(shè)定內(nèi)回流泵A的控制器C的控制數(shù)據(jù);2設(shè)定外回流泵B控制器D的控制數(shù)據(jù);3設(shè)置溶解氧控制器B和硝酸鹽氮濃度控制器A的控制數(shù)據(jù);5開啟進(jìn)水閘門和各機械及電控部件運行。本發(fā)明適用于污水處理，工藝簡單，節(jié)省能源，成本低，出水效率高質(zhì)量好。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書

　　1.一種高污泥濃度微環(huán)境同步脫氮除磷污水處理裝置，設(shè)有依序前后排列和連通的厭氧池、缺氧池、好氧池和二沉池、硝化液回流即內(nèi)回流泵和管路、污泥回流即外回流泵和管路、溶解氧控制裝置和進(jìn)水碳源分配裝置;其特征是：缺氧池和好氧池分別設(shè)有兩個，并依序排列為缺氧池A、好氧池A、缺氧池B、好氧池B，前面連通厭氧池，后面連通二沉池;所述內(nèi)回流泵和管路為：由好氧池B到缺氧池A的硝化液回流的管路和變頻控制可調(diào)流量容積式泵A(4.2)、所述外回流泵和管路為：由二沉池到厭氧池的污泥回流的管路和變頻控制可調(diào)流量容積式泵B(3.2);所述溶解氧控制裝置設(shè)有溶解氧控制器B(2)和設(shè)置在好氧池A、B中的在線溶解氧濃度計(2.1)，溶解氧控制器與在線溶解氧濃度計進(jìn)行信號連接，并與曝氣管路上的可控電動閥A(2.2)進(jìn)行控制連接;所述進(jìn)水碳源控制裝置設(shè)有硝酸鹽氮濃度控制器A(1)和設(shè)置在缺氧池A、B中的在線硝酸鹽氮濃度計(1.1)，硝酸鹽氮濃度控制器與在線硝酸鹽氮濃度計進(jìn)行信號連接，并與進(jìn)水碳源即初始污水管路上的可控電動閥B(1.2)進(jìn)行控制連接;另外還設(shè)有內(nèi)回流和外回流控制裝置，內(nèi)回流控制裝置設(shè)有內(nèi)回流控制器D(4)和設(shè)在出水管上的硝酸鹽氮濃度計(4.1)，內(nèi)回流控制器與硝酸鹽氮濃度計信號連接，并與內(nèi)回流泵(4.2)控制連接;外回流控制裝置設(shè)有外回流控制器C(3)和設(shè)在好氧池B中的污泥濃度計(3.1)，外回流控制器與污泥濃度計信號連接，并與外回流泵(3.2)控制連接。

　　所述變頻控制可調(diào)流量容積式泵為變頻往復(fù)式泵或變頻回轉(zhuǎn)式泵。

　　本發(fā)明的利用高污泥濃度微環(huán)境同步脫氮除磷污水處理裝置提高污泥濃度并利用活性污泥中的微環(huán)境進(jìn)行同步脫氮除磷污水處理的工藝：其特征包括以下步驟：

　　(1)設(shè)定內(nèi)回流變頻控制可調(diào)流量容積式泵A的控制器C的控制數(shù)據(jù)：設(shè)定出水硝酸鹽氮含量標(biāo)準(zhǔn)值為a，當(dāng)硝酸鹽氮含量變化±a1，容積式泵A的回流比例b，即容積式泵A的流量與進(jìn)水流量的比例變化±b1;出水硝酸鹽氮值a的允許值范圍為：3mg/L≤a≤25mg/L;容積式泵A的回流比例b的允許值范圍為：0≤b≤200%;當(dāng)a或b的值不在允許范圍之內(nèi)則控制器C報警;a1、b1的值根據(jù)容積式泵A的規(guī)格設(shè)置;

　　(2)設(shè)定外回流變頻控制可調(diào)流量容積式泵B控制器D的控制數(shù)據(jù)：設(shè)定好氧池B中的污泥濃度標(biāo)準(zhǔn)值為c，當(dāng)污泥濃度變化±c1，容積式泵B的回流比例d，即容積式泵B的流量與進(jìn)水流量的比例變化干d1，污泥濃度值c的允許值范圍為：4000mg/L≤c≤8000mg/L;容積式泵B的回流比例d的允許值范圍為：20%≤d≤60%;當(dāng)c或d的值不在允許范圍之內(nèi)則控制器B報警;c1、d1的值根據(jù)容積式泵B的規(guī)格設(shè)置;

　　(3)設(shè)置溶解氧控制器B的控制數(shù)據(jù)：設(shè)定好氧池A中的溶解氧值標(biāo)準(zhǔn)值為m，當(dāng)好氧池A中的溶解氧值比設(shè)定溶解氧值m大于或小于一個單位值e時，控制器B給出信號關(guān)小或開大曝氣管閥門一個單位值f;好氧池B中的溶解氧濃度n和曝氣管閥門的動作與好氧池A相同。好氧池A的溶解氧濃度范圍為0.3mg/L≤m≤1.5mg/L，好氧池B的溶解氧濃度范圍為1mg/L≤n≤5mg/L，當(dāng)m或n的值不在允許范圍之內(nèi)則控制器B報警;比較間隔時間為1～60分鐘，電動閥單次動作開度值范圍為0.1%～20%;

　　(4)設(shè)定缺氧池硝酸鹽氮濃度控制器A的控制數(shù)據(jù)：設(shè)定缺氧池A中的硝酸鹽氮濃度的標(biāo)準(zhǔn)值為p，當(dāng)缺氧池A中的硝酸鹽氮濃度的值比設(shè)定的硝酸鹽氮濃度值p大于或小于一個單位值g時，控制器給出信號開大或關(guān)小缺氧池A的進(jìn)水閥門一個單位值h，缺氧池A中的硝酸鹽氮濃度范圍為0.1mg/L≤p≤3mg/L，g值范圍為0.05mg/L～0.5mg/L;缺氧池B中的硝酸鹽氮濃度q和進(jìn)水閥門的動作與缺氧池A相同;剩余的進(jìn)水全部進(jìn)入?yún)捬醭?通過進(jìn)水碳源分配裝置調(diào)整進(jìn)入?yún)捬醭�、缺氧池A和缺氧B的進(jìn)水比例分別為：10～60%，10～60%，10～30%;比較間隔時間為1～60分鐘，電動閥單次動作開度值范圍為0.1%～10%;電動閥開度的下限b2為15%;

　　(5)開啟進(jìn)水閘門，開啟本裝置中各池的機械和電控部件，本裝置開始運行;當(dāng)出現(xiàn)報警信號時進(jìn)行人工干與處理即可。

　　說明書

　　高污泥濃度微環(huán)境同步脫氮除磷污水處理裝置及工藝

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于一種污水處理技術(shù)，具體是厭氧-缺氧-好氧型即A/A/O污水處理技術(shù)的改進(jìn)設(shè)備及工藝。

　　背景技術(shù)

　　目前，傳統(tǒng)A/A/O污水處理工藝是廣泛應(yīng)用的生物脫氮除磷工藝，該工藝在一定程度上解決了污水脫氮除磷問題。隨著社會上環(huán)保意識的不斷增強和水資源的日益短缺，使得對污水處理廠出水水質(zhì)的要求越來越高。而傳統(tǒng)A/A/O工藝主要存在以下問題：1、碳源不足影響厭氧池中的釋磷和缺氧池中的反硝化過程。2、較低的活性污泥濃度影響出水氨氮的穩(wěn)定性。3、處理負(fù)荷受污泥沉降性能的限制，由于污泥沉降的速度較慢，使得處理負(fù)荷不能進(jìn)一步提高。4、脫氮效果受到硝化液回流量即內(nèi)回流的限制難以進(jìn)一步提高，而增加內(nèi)回流量，則致使碳源不足。傳統(tǒng)A/A/O工藝往往通過投加甲醇等外部碳源解決碳源不足問題，在曝氣池中增加填料以及增加污泥回流即外回流量，提高污泥濃度，提高污泥沉降速度，以增加處理負(fù)荷，并保證穩(wěn)定的硝化效果;但這些措施增加了投資和運行成本，而且提高內(nèi)回流增加了內(nèi)回流中溶解氧對進(jìn)水碳源的消耗，進(jìn)一步引起碳源不足，脫氮效果反而下降;同樣，為了提高污泥濃度，提高污泥沉降速度，以增加處理負(fù)荷，保證穩(wěn)定的硝化效果，在曝氣池中增加填料以及增加污泥回流即外回流量，使得運行更加復(fù)雜，提高了運行成本，降低了污水處理的效率。因此，需要對傳統(tǒng)的A/A/O工藝及其改進(jìn)的方法做進(jìn)一步的改進(jìn)，以提高污水處理的效果，進(jìn)一步提高出水水質(zhì)，而且簡化運行工藝，降低運行成本，更好地滿足社會的需要。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　針對傳統(tǒng)A/A/O工藝及現(xiàn)有改進(jìn)方法存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種高污泥濃度微環(huán)境同步脫氮除磷污水處理裝置及工藝，該裝置和工藝能夠合理地控制傳統(tǒng)A/A/O工藝中的硝化液的回流即內(nèi)回流量和污泥回流即外回流量，由傳統(tǒng)的離心泵改為容積泵，同樣可以提高污泥濃度，提高污泥的沉降性能，形成高濃度大絮體污泥顆粒的微環(huán)境，在活性污泥絮體內(nèi)部形成缺氧環(huán)境，外部為好氧環(huán)境，產(chǎn)生同步硝化和反硝化即脫氮除磷的效果，提高處理負(fù)荷和處理效果及處理效果的穩(wěn)定性;減少對進(jìn)水碳源的消耗，降低外加碳源的投加量，簡化運行工藝，降低運行成本。

　　本發(fā)明的目的是通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

　　本發(fā)明的高污泥濃度微環(huán)境同步脫氮除磷污水處理裝置，設(shè)有依序前后排列和連通的厭氧池、缺氧池、好氧池和二沉池、硝化液回流即內(nèi)回流泵和管路、污泥回流即外回流泵和管路、溶解氧控制裝置和進(jìn)水碳源分配裝置;其特征是：缺氧池和好氧池分別設(shè)有兩個，并依序排列為缺氧池A、好氧池A、缺氧池B、好氧池B，前面連通厭氧池，后面連通二沉池;所述內(nèi)回流泵和管路為;由好氧池B到缺氧池A的硝化液回流的管路和變頻控制可調(diào)流量容積式泵A、所述外回流泵和管路為：由二沉池到厭氧池的污泥回流的管路和變頻控制可調(diào)流量容積式泵B;所述溶解氧控制裝置設(shè)有溶解氧控制器B和設(shè)置在好氧池A、B中的在線溶解氧濃度計，溶解氧控制器與在線溶解氧濃度計進(jìn)行信號連接，并與曝氣管路上的可控電動閥A進(jìn)行控制連接;所述進(jìn)水碳源控制裝置設(shè)有硝酸鹽氮濃度控制器A和設(shè)置在缺氧池A、B中的在線硝酸鹽氮濃度計，硝酸鹽氮濃度控制器與在線硝酸鹽氮濃度計進(jìn)行信號連接，并與進(jìn)水碳源即初始污水管路上的可控電動閥B進(jìn)行控制連接;另外還設(shè)有內(nèi)回流和外回流控制裝置，內(nèi)回流控制裝置設(shè)有內(nèi)回流控制器D和設(shè)在出水管上的硝酸鹽氮濃度計，內(nèi)回流控制器與硝酸鹽氮濃度計信號連接，并與內(nèi)回流泵控制連接;外回流控制裝置設(shè)有外回流控制器C和設(shè)在好氧池B中的污泥濃度計，外回流控制器與污泥濃度計信號連接，并與外回流泵控制連接。

　　所述變頻控制可調(diào)流量容積式泵為變頻往復(fù)式泵或變頻回轉(zhuǎn)式泵。

　　本發(fā)明的利用高污泥濃度微環(huán)境同步脫氮除磷污水處理裝置提高污泥濃度并利用活性污泥中的微環(huán)境進(jìn)行同步脫氮除磷污水處理的工藝：其特征包括以下步驟：

　　(1)設(shè)定內(nèi)回流變頻控制可調(diào)流量容積式泵A的控制器C的控制數(shù)據(jù)：設(shè)定出水硝酸鹽氮含量標(biāo)準(zhǔn)值為a，當(dāng)硝酸鹽氮含量變化±a1，容積式泵A的回流比例b，即容積式泵A的流量與進(jìn)水流量的比例變化±b1;出水硝酸鹽氮值a的允許值范圍為：3mg/L≤a≤25mg/L;容積式泵A的回流比例b的允許值范圍為：0≤b≤200%;當(dāng)a或b的值不在允許范圍之內(nèi)則控制器C報警;a1、b1的值根據(jù)容積式泵A的規(guī)格設(shè)置;

　　(2)設(shè)定外回流變頻控制可調(diào)流量容積式泵B控制器D的控制數(shù)據(jù)：設(shè)定好氧池B中的污泥濃度標(biāo)準(zhǔn)值為c，當(dāng)污泥濃度變化±c1，容積式泵B的回流比例d，即容積式泵B的流量與進(jìn)水流量的比例變化d1，污泥濃度值c的允許值范圍為：4000mg/L≤c≤8000mg/L;容積式泵B的回流比例d的允許值范圍為：20%≤d≤60%;當(dāng)c或d的值不在允許范圍之內(nèi)則控制器B報警;c1、d1的值根據(jù)容積式泵B的規(guī)格設(shè)置;

　　(3)設(shè)置溶解氧控制器B的控制數(shù)據(jù)：設(shè)定好氧池A中的溶解氧值標(biāo)準(zhǔn)值為m，當(dāng)好氧池A中的溶解氧值比設(shè)定溶解氧值m大于或小于一個單位值e時，控制器B給出信號關(guān)小或開大曝氣管閥門一個單位值f;好氧池B中的溶解氧濃度n和曝氣管閥門的動作與好氧池A相同。好氧池A的溶解氧濃度范圍為0.3mg/L≤m≤1.5mg/L，好氧池B的溶解氧濃度范圍為1mg/L≤n≤5mg/L，當(dāng)m或n的值不在允許范圍之內(nèi)則控制器B報警;比較間隔時間為1～60分鐘，電動閥單次動作開度值范圍為0.1%～20%;

　　(4)設(shè)定缺氧池硝酸鹽氮濃度控制器A的控制數(shù)據(jù)：設(shè)定缺氧池A中的硝酸鹽氮濃度的標(biāo)準(zhǔn)值為p，當(dāng)缺氧池A中的硝酸鹽氮濃度的值比設(shè)定的硝酸鹽氮濃度值p大于或小于一個單位值g時，控制器給出信號開大或關(guān)小缺氧池A的進(jìn)水閥門一個單位值h，缺氧池A中的硝酸鹽氮濃度范圍為0.1mg/L≤p≤3mg/L，g值范圍為0.05mg/L～0.5mg/L;缺氧池B中的硝酸鹽氮濃度q和進(jìn)水閥門的動作與缺氧池A相同;剩余的進(jìn)水全部進(jìn)入?yún)捬醭?通過進(jìn)水碳源分配裝置調(diào)整進(jìn)入?yún)捬醭�、缺氧池A和缺氧B的進(jìn)水比例分別為：10～60%，10～60%，10～30%;比較間隔時間為1～60分鐘，電動閥單次動作開度值范圍為0.1%～10%;電動閥開度的下限b2為15%;

　　(5)開啟進(jìn)水閘門，開啟本裝置中各池的機械和電控部件，本裝置開始運行;當(dāng)出現(xiàn)報警信號時進(jìn)行人工干預(yù)處理即可。

　　本發(fā)明的裝置和工藝改進(jìn)的主要原理：

　　(1)本發(fā)明裝置采用容積式泵進(jìn)行硝化液回流即內(nèi)回流和污泥回流即外回流有著突出的效果。傳統(tǒng)工藝采用葉輪式泵進(jìn)行內(nèi)回流和外回流，采用葉輪式泵時是靠葉輪帶動液體高速回轉(zhuǎn)而把機械能傳遞給所輸送的液體，葉輪的高速回轉(zhuǎn)會對回流中的污泥絮體產(chǎn)生極大的剪切力，使生物反應(yīng)池中的污泥絮體不斷的被剪切破碎，其粒徑一般僅為100微米左右。采用本裝置中的容積式泵后，由于容積式泵主要采用活塞的往復(fù)運動或者是螺桿的回轉(zhuǎn)運動引起工作容積周期性地增大和縮小而吸排液體，運動部件較低的速度對污泥絮體的剪切力較小，使生物反應(yīng)池中的污泥絮體能逐漸長大，其粒徑可維持在300微米以上。較大的污泥絮體粒徑為形成絮體內(nèi)部的缺氧微環(huán)境和良好的污泥沉降性能創(chuàng)造了必要的前提。

　　(2)本發(fā)明的操作方法中好氧池A的溶解氧控制在0.3～1.5mg/L，與傳統(tǒng)工藝中溶解氧一般控制在2～3mg/L明顯不同。為了在污泥絮體內(nèi)形成缺氧微環(huán)境，必須維持較低的溶解氧，而為了達(dá)到較快的反應(yīng)效果需要較高的溶解氧，經(jīng)過反復(fù)試驗后，本發(fā)明裝置中在好氧A中采用0.3～1.5mg/L的較低溶解氧，在好氧池B中采用2～5mg/L的較高溶解氧。即滿足了微環(huán)境所需要的較低溶解氧，又實現(xiàn)了提高反應(yīng)速度所需的較高溶解氧要求。

　　(3)本發(fā)明裝置采用“厭氧池-缺氧池A-好氧池A-缺氧B-好氧池B”依序連通的結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的“厭氧池-缺氧池-好氧池”依序連通的結(jié)構(gòu)有明顯不同。該裝置結(jié)合進(jìn)水碳源分配，可以把超出缺氧A中反硝化所需的進(jìn)水碳源有效分配到缺氧池B中，增加缺氧池B中的反硝化效果，同時防止過多碳源在好氧池A中被氧化，造成能源的浪費。同時，在好氧池A中形成的缺氧微環(huán)境的反硝化功能在缺氧池B中的缺氧環(huán)境得到了強化。

　　本發(fā)明的裝置和工藝由于改進(jìn)了池子的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，特別是采用容積式泵，使生化過程中產(chǎn)生的污泥絮體不被破碎，通過回流，進(jìn)一步長大，污泥絮體體積和污泥濃度大大提高，在該工藝中形成的大尺寸活性污泥絮體中存在著基質(zhì)和溶解氧的濃度梯度分布，通過控制好氧池溶解氧和活性污泥絮體粒徑大小，在活性污泥絮體內(nèi)部形成缺氧微環(huán)境�；钚晕勰嘈躞w外部的好氧環(huán)境和內(nèi)部的缺氧環(huán)境，為各種不同生態(tài)類型的微生物在活性污泥絮體不同部位占據(jù)優(yōu)勢提供了條件，從而實現(xiàn)了同步硝化反硝化脫氮。通過合理分配進(jìn)水碳源，使活性污泥絮體形成的缺氧微環(huán)境即可以同時得到足夠的硝酸鹽和碳源，使該工藝的微環(huán)境同步硝化反硝化反應(yīng)產(chǎn)生最佳的效果。具有結(jié)構(gòu)較為完善，控制靈活，自動化程度高，污水處理效果和效率特別好的優(yōu)點。