公布日：2022.11.18
申請(qǐng)日：2022.08.24
分類號(hào)：C02F3/30(2006.01)I
摘要
本發(fā)明涉及一種多點(diǎn)配水AAAOA—MBR組合工藝脫氮除磷污水處理系統(tǒng)；包括：第1級(jí)缺氧池、第1級(jí)厭氧池、第2級(jí)缺氧池、第1級(jí)好氧池、第3級(jí)缺氧池和MBR池；污泥由MBR池回流至第1缺氧池，混合液由第1好氧池回流至第2缺氧池，第3缺氧池外加碳源；第1級(jí)缺氧池、第1級(jí)厭氧池的前端分別設(shè)置原污水進(jìn)水配水管道。本系統(tǒng)加強(qiáng)同步去除氮磷，適合進(jìn)水水質(zhì)為城鎮(zhèn)生活污水，待反硝化硝酸鹽濃度/進(jìn)水BOD5濃度>0.15，出水水質(zhì)滿足：COD<30mg/L、BOD5<5mg/L、TN＝3～9mg/L、TP<0.4mg/L、SS<1.0mg/L，總反硝化率為83～95％，該工藝為新建污水廠和現(xiàn)狀改造提供重要的思路。
權(quán)利要求書
1.一種多點(diǎn)配水AAAOA—MBR組合工藝脫氮除磷污水處理系統(tǒng)，其特征是，包括：第1級(jí)缺氧池、第1級(jí)厭氧池、第2級(jí)缺氧池、第1級(jí)好氧池、第3級(jí)缺氧池和MBR池；污泥回流由MBR池回流至第1缺氧池，混合液回流由第1好氧池回流至第2缺氧池，第3缺氧池外加碳源；第1級(jí)缺氧池、第1級(jí)厭氧池的前端分別設(shè)置原污水進(jìn)水配水管道。
2.如權(quán)利要求1所述的污水處理系統(tǒng)，其特征是，第1級(jí)缺氧池、第1級(jí)厭氧池的前端設(shè)置原污水進(jìn)水配水管道電動(dòng)閥門調(diào)節(jié)進(jìn)水流量；原水進(jìn)水流量分別進(jìn)入到第1級(jí)缺氧池和第1級(jí)厭氧池，其分配比例數(shù)值大小與進(jìn)水氮碳比、污泥回流比及混合液回流比相關(guān)，其中第1級(jí)缺氧池配水比例R1為進(jìn)水流量的20-50％，第1級(jí)厭氧池配水比例R2為進(jìn)水流量的50-80％；R1+R2＝1。
3.如權(quán)利要求1所述的污水處理系統(tǒng)，其特征是，所述的第1級(jí)缺氧池設(shè)置有污泥回流管注入口，第2級(jí)缺氧池設(shè)置有混合液回流管注入口；所述的MBR池的污泥回流量應(yīng)根據(jù)污泥齡確定，其設(shè)定值為50-150％的進(jìn)水流量；所述的MBR池的混合液濃度控制在8-12g/L；所述的第1級(jí)缺氧池、第1級(jí)厭氧池、第2級(jí)缺氧池、第1級(jí)好氧池、第3級(jí)缺氧池污泥濃度由污泥回流比和MBR池的混合液濃度計(jì)算得出，其設(shè)計(jì)值為4-6g/L。
4.如權(quán)利要求1所述的污水處理系統(tǒng)，其特征是，所述的第1級(jí)好氧池曝氣管路上設(shè)置第1級(jí)好氧池曝氣總管。第1級(jí)好氧池內(nèi)曝氣管由進(jìn)水方向，按密至疏布置曝氣管道；且好氧池內(nèi)曝氣區(qū)尾部和消氧區(qū)分別設(shè)置DO探測(cè)探頭；第1級(jí)好氧池尾部設(shè)消氧區(qū)；好氧池DO低區(qū)末端溶解氧控制濃度不小于2.0mg/L，消氧區(qū)末端溶解氧控制濃度為不大于0.5mg/L。
5.如權(quán)利要求1所述的污水處理系統(tǒng)，其特征是，MBR池的曝氣管路上設(shè)置MBR池曝氣管，通過(guò)MBR池曝氣底部洗膜曝氣吹脫氮?dú)�，并利用好氧環(huán)境消耗過(guò)量碳源。
6.如權(quán)利要求1所述的污水處理系統(tǒng)，其特征是，第1級(jí)好氧池設(shè)置有混合液回流管道；混合液回流應(yīng)根據(jù)污泥齡和進(jìn)水碳氮營(yíng)養(yǎng)比關(guān)系確定，其設(shè)定值為150-400％的進(jìn)水流量。
7.如權(quán)利要求1所述的污水處理系統(tǒng)，其特征是，第3缺氧池內(nèi)投加碳源去除多余硝酸鹽，第3級(jí)缺氧池用于反硝化的硝酸鹽量占第3級(jí)缺氧池進(jìn)水硝酸鹽總量的比例ER為0.2-0.7。
8.如權(quán)利要求1所述的污水處理系統(tǒng)，其特征是，所述的MBR池通過(guò)MBR的膜分離功能去除顆粒和膠體態(tài)有機(jī)氮、無(wú)機(jī)磷，并使出水SS<1.0mg/L，并根據(jù)進(jìn)水總磷濃度投加化學(xué)藥劑，發(fā)生混凝沉淀除磷。
發(fā)明內(nèi)容
為了應(yīng)對(duì)污水廠提高出水標(biāo)準(zhǔn)的要求(尤其是脫氮除磷)，并同時(shí)解決諸多存在問(wèn)題，如：回流比能耗高、降低DO對(duì)厭氧池和缺氧池的沖擊、并且保證有效利用原水COD碳源進(jìn)行反硝化，優(yōu)化分配進(jìn)水比例，是本發(fā)明主要考慮的。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案為，采用多點(diǎn)配水的AAAOA+MBR組合工藝脫氮除磷污水處理系統(tǒng)如圖3作為解決方式。該系統(tǒng)由多個(gè)獨(dú)立的反應(yīng)池相連而成，每個(gè)反應(yīng)池的連通可由過(guò)水孔或管道相連接。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種多點(diǎn)配水AAAOA—MBR組合工藝脫氮除磷污水處理系統(tǒng)，由第1級(jí)缺氧池、第1級(jí)厭氧池、第2級(jí)缺氧池、第1級(jí)好氧池、第3級(jí)缺氧池和MBR池依次連接；污泥回流由MBR池回流至第1缺氧池，混合液回流由第1好氧池回流至第2缺氧池，第3缺氧池外加碳源；第1級(jí)缺氧池、第1級(jí)厭氧池的前端分別設(shè)置原污水進(jìn)水配水管道。
所述的污水處理系統(tǒng)，第1級(jí)缺氧池、第1級(jí)厭氧池的前端設(shè)置原污水進(jìn)水配水管道電動(dòng)閥門調(diào)節(jié)進(jìn)水流量；原水進(jìn)水流量Q分別進(jìn)入到第1級(jí)缺氧池和第1級(jí)厭氧池，其分配比例數(shù)值大小與進(jìn)水氮碳比、污泥回流比r及混合液回流比R相關(guān)，其中第1級(jí)缺氧池配水比例R1為進(jìn)水流量Q的20-50％，第1級(jí)厭氧池配水比例R2為進(jìn)水流量Q的50-80％，可知R1+R2＝1。
所述的第1級(jí)缺氧池設(shè)置有污泥回流管注入口，第2級(jí)缺氧池設(shè)置有混合液回流管注入口。所述的MBR池的污泥回流量rQ應(yīng)根據(jù)污泥齡確定，污泥回流比r的設(shè)定值為進(jìn)水流量的50-150％；所述的MBR池的混合液濃度控制在8-12g/L。所述的第1級(jí)缺氧池、第1級(jí)厭氧池、第2級(jí)缺氧池、第1級(jí)好氧池、第3級(jí)缺氧池污泥濃度由污泥回流比和MBR池的混合液濃度計(jì)算得出，其設(shè)計(jì)值為3-6g/L。
所述的第1級(jí)好氧池曝氣管路上設(shè)置第1級(jí)好氧池曝氣總管。第1級(jí)好氧池內(nèi)曝氣管由進(jìn)水方向，按密至疏布置曝氣管道；且好氧池內(nèi)曝氣區(qū)尾部和消氧區(qū)分別設(shè)置DO探測(cè)探頭；第1級(jí)好氧池尾部設(shè)消氧區(qū)；好氧池DO低區(qū)末端溶解氧控制濃度不小于2.0mg/L，消氧區(qū)末端溶解氧控制濃度為不大于0.5mg/L。
所述的污水處理系統(tǒng)，MBR池的曝氣管路上設(shè)置MBR池曝氣管，通過(guò)MBR池曝氣底部洗膜曝氣吹脫氮?dú)�，并利用好氧環(huán)境消耗過(guò)量碳源。
所述的污水處理系統(tǒng)，第1級(jí)好氧池設(shè)置有混合液回流管道；混合液回流量RQ應(yīng)根據(jù)污泥齡和進(jìn)水碳氮營(yíng)養(yǎng)比關(guān)系確定，混合液回流比R的設(shè)定值為進(jìn)水流量Q的150-400％。
所述的污水處理系統(tǒng)，第3缺氧池內(nèi)投加碳源去除多余硝酸鹽，第3級(jí)缺氧池用于反硝化的硝酸鹽量占第3級(jí)缺氧池進(jìn)水硝酸鹽總量的比例ER為0.2-0.7。
所述的MBR池通過(guò)MBR的膜分離功能去除顆粒和膠體態(tài)有機(jī)氮、無(wú)機(jī)磷，并使出水SS2.0mg/L)，會(huì)降低下階段反硝化的反應(yīng)，所以本發(fā)明中提出好氧池中采用逐級(jí)降低曝氣，并在好氧池末端設(shè)置消氧區(qū)，將好氧池出水DO濃度控制在0.5mg/L以下。
第5步，第1級(jí)好氧池的污水混合液(RQ+rQ+Q)出水一部分作為混合液回流量RQ回流至第2級(jí)的缺氧區(qū)，參與反硝化反應(yīng)；其另一部分污水混合液(rQ+Q)進(jìn)入第3級(jí)缺氧池，在此池中可利用外加碳源進(jìn)一步去除需要去除的剩余硝酸鹽；
第6步，生化池內(nèi)污水混合液(rQ+Q)進(jìn)入MBR池吹脫氮?dú)�，同時(shí)利用MBR池將化學(xué)沉淀的磷和顆粒態(tài)有機(jī)氮、COD等污染物通過(guò)膜過(guò)濾，過(guò)濾后的污水達(dá)標(biāo)排放或利用。
第7步，將MBR池內(nèi)高濃度混合液作為回流污泥rQ回流至第1級(jí)缺氧池，參與反硝化反應(yīng)(見(jiàn)第1步)，同時(shí)定期排出剩余污泥。
總之，該系統(tǒng)通過(guò)第1級(jí)缺氧池、第1級(jí)厭氧池、第2級(jí)缺氧池、第1級(jí)好氧池、第3級(jí)缺氧池的布置順序，并結(jié)合優(yōu)化后的配水進(jìn)水比例，加強(qiáng)生化段脫氮除磷去除效果，最后設(shè)置MBR池，消耗過(guò)量碳源和通過(guò)底部洗膜曝氣吹脫氮?dú)�，同時(shí)完成膜表面同步硝化反硝化，并最終完成過(guò)濾出水，使出水污染物進(jìn)一步降低。本發(fā)明主要在同一生化池內(nèi)根據(jù)進(jìn)水合理分配有效利用COD有機(jī)物，進(jìn)行先脫氮—釋磷—再脫氮除磷—保障性脫氮—除SS等反應(yīng)步驟，同時(shí)減小總回流比(能耗)，并降低好氧池出水DO利于缺氧池內(nèi)的缺氧環(huán)境。其優(yōu)點(diǎn)可總結(jié)如下：
1)優(yōu)化生化除磷：第1級(jí)缺氧池設(shè)置在第1級(jí)厭氧池之前，減少回流液DO對(duì)厭氧池的沖擊，保證厭氧池DO基本為0mg/L；
2)高效脫氮，節(jié)省碳源：設(shè)置多段反硝化，設(shè)置第1級(jí)缺氧池、第2級(jí)缺氧池，優(yōu)化進(jìn)水配水比例，利用原污水中碳源分別去除污泥回流液硝酸鹽、回流混合液硝酸鹽；
3)有效去除多余總氮：由于原污水可能的氮碳營(yíng)養(yǎng)比例失調(diào)，故設(shè)置第3級(jí)缺氧池，利用碳源反硝化消耗多余硝酸鹽，由于此方式會(huì)減少總回流比，可達(dá)到節(jié)能效果；
4)改良曝氣：采用遞減布置曝氣管路優(yōu)化曝氣方式同時(shí)設(shè)置消氧區(qū)減少回流液溶解氧對(duì)缺氧、厭氧的沖擊；
5)抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)：由于生化池采用2段AO、調(diào)整進(jìn)水配水比例，調(diào)整回流比等方式，輔助以投藥方式，強(qiáng)化了脫氮除磷；后續(xù)利用MBR的局部好氧-缺氧-厭氧環(huán)境和膜分離技術(shù)，進(jìn)一步保障降低SS的同時(shí)去除顆粒態(tài)污染物，提高工藝段對(duì)污水進(jìn)水負(fù)荷變化的適應(yīng)性，同時(shí)提高北方低溫的適應(yīng)能力。尤其是：雨季沖擊負(fù)荷的效果。雨季沖擊負(fù)荷的特點(diǎn)：1)初期雨水的污染物濃度適當(dāng)降低、SS增加，本發(fā)明利用MBR膜分離技術(shù)應(yīng)對(duì)SS的增加；2)進(jìn)水流量增加，可短時(shí)間內(nèi)提高膜通量，適應(yīng)水力停留時(shí)間減少；3)通過(guò)調(diào)節(jié)排泥量及剩余污泥濃度，有效調(diào)整污泥齡，從而保障生化池微生物數(shù)量和活性。
6)節(jié)能降耗：有效利用碳源、減少回流比、優(yōu)化曝氣方式等多種手段達(dá)到節(jié)能降耗；
7)出水保證率高：由于采用多段AO方式，對(duì)脫氮能夠有效去除，并利用第生物除磷和化學(xué)除磷、膜分離技術(shù)的并用，有效降低出水SS的同時(shí)，也降低了顆粒態(tài)氮、磷，出水比傳統(tǒng)工藝更有保證；
8)工藝簡(jiǎn)化、操控簡(jiǎn)便：該系統(tǒng)改良傳統(tǒng)工藝，流程短，便于人工操作及者自動(dòng)化控制，設(shè)備較少，便于維護(hù)；
9)節(jié)省占地：利用AAAO和MBR組合為一個(gè)生化池，節(jié)約土建占地。
本發(fā)明的有益效果如下：
高效脫氮除磷，優(yōu)化改良曝氣系統(tǒng)、出水更有保障、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、節(jié)能降耗、工藝簡(jiǎn)化、操作簡(jiǎn)便、節(jié)省占地等多方面的優(yōu)點(diǎn)。
(1)出水水質(zhì)保障效果：具有高效脫氮除磷的特點(diǎn)。本系統(tǒng)利用多點(diǎn)配水AAAOA-MBR組合工藝加強(qiáng)同步去除氮磷，兼顧SS、COD等污染物的去除效果，出水水質(zhì)好，從而總體保障污水出水達(dá)標(biāo)，為現(xiàn)狀污水廠調(diào)標(biāo)改造和新建污水廠的建設(shè)提供重要的思路。由于出水污染物去除率高，水質(zhì)穩(wěn)定優(yōu)良，也可以參照再生水相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)考慮優(yōu)先資源化利用。
(2)厭氧和缺氧區(qū)的改善效果：通過(guò)在厭氧池前增加第1級(jí)缺氧池，優(yōu)化了厭氧環(huán)境，提高了系統(tǒng)的除磷效果。
(3)節(jié)能降耗效果：由于采用在第3缺氧池投加碳源，減少了總回流比能耗；同時(shí)替代了常規(guī)的AAO-MBR工藝的逐級(jí)回流工藝，降低能耗明顯。
(4)優(yōu)化溶解氧環(huán)境的效果：改良曝氣系統(tǒng)，將第1級(jí)好氧池逐級(jí)遞減曝氣，既滿足了好氧環(huán)境硝化反應(yīng)，又降低了第1級(jí)和第2級(jí)缺氧區(qū)進(jìn)水溶解氧濃度，改善了缺氧環(huán)境，保證反硝化反應(yīng)，同時(shí)，也保證了厭氧池的DO為0mg/L。
(5)抗沖擊負(fù)荷效果：由于生化池采用2段AO、調(diào)整進(jìn)水配水比例，調(diào)整回流比等方式，輔助以投藥方式，強(qiáng)化了脫氮除磷；后續(xù)利用MBR的局部好氧-缺氧-厭氧環(huán)境和膜分離技術(shù)，進(jìn)一步保障降低SS的同時(shí)去除顆粒態(tài)污染物，提高工藝段對(duì)污水進(jìn)水負(fù)荷變化的適應(yīng)性，能夠有效提高抗沖擊負(fù)荷的能力。尤其是抗雨季沖擊負(fù)荷的效果更加顯著。
(7)減小占地效果：該工藝流程較短，比傳統(tǒng)AAO+二沉池—深度處理工藝節(jié)省占地，優(yōu)勢(shì)明顯。同時(shí)由于MBR的MLSS濃度較高(8-12g/L)的特點(diǎn)，導(dǎo)致生化池總體MLSS濃度比常規(guī)AAO+二沉池的MLSS濃度較高，所以按污泥齡法計(jì)算，相同污泥齡、剩余污泥的條件下，生化池的容積也會(huì)減小。
(8)運(yùn)行的效果：與AAO+二沉池+深度處理的工藝比較，在同一生化池內(nèi)完成脫氮除磷等，所以工藝流程簡(jiǎn)化、操作簡(jiǎn)單，便于操作。
（發(fā)明人：劉沐之;梁佳斌;段勇;于海明;陳迪嘉;李博洋;劉倩倩;鐘適謙）
