公布日：2022.07.12
申請日：2022.03.09
分類號：C02F3/30(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本發(fā)明涉及一種多級A/O串聯(lián)分批進水式低碳源污水脫氮裝置及方法，包括多級A/O反應器、污水供應系統(tǒng)和污泥回流系統(tǒng)，每級所述A/O反應器均包括上下設置的缺氧池和好氧池以及推送污水于缺氧池和好氧池之間流動的一號推流器，所述好氧池輸入端與同級的缺氧池連通，所述好氧池輸出端與下一級缺氧池連通，以使多級A/O反應器串聯(lián)連接于一體；所述污水供應系統(tǒng)用于分批輸出污水至多級A/O反應器內，所述污泥回流系統(tǒng)用于將污水脫氮處理所得污泥輸出至第一級缺氧池內。本發(fā)明可以適用于BOD5/TN較低的污水，脫氮效率高，當采用五級工藝且流量均勻分配，BOD5/TN最低可以<3.0，脫氮率理論上最高超過90％。
權利要求書
1.一種多級A/O串聯(lián)分批進水式低碳源污水脫氮裝置，其特征在于，包括多級A/O反應器、污水供應系統(tǒng)和污泥回流系統(tǒng)；每級所述A/O反應器均包括上下設置的缺氧池和好氧池以及推送污水于缺氧池和好氧池之間流動的一號推流器，所述好氧池輸入端與同級的缺氧池連通，所述好氧池輸出端與下一級缺氧池連通，以使多級A/O反應器串聯(lián)連接于一體；所述污水供應系統(tǒng)與多級A/O反應器的缺氧池連通，用于分批輸出污水至多級A/O反應器內；所述污泥回流系統(tǒng)連接沉淀池和第一級缺氧池，用于將污水脫氮處理所得污泥輸出至第一級缺氧池內。
2.根據權利要求1所述的一種多級A/O串聯(lián)分批進水式低碳源污水脫氮裝置，其特征在于：所述A/O反應器設置為三級、四級或五級，且多級A/O反應器一體布置成方格形式。
3.根據權利要求2所述的一種多級A/O串聯(lián)分批進水式低碳源污水脫氮裝置，其特征在于：每個所述好氧池的頂端面均橫跨頂部相鄰兩個缺氧池的底端面，所述好氧池內腔通過隔墻形成U形通道，所述U形通道的輸入端與上方同級缺氧池連通，輸出端與上方下一級缺氧池連通。
4.根據權利要求3所述的一種多級A/O串聯(lián)分批進水式低碳源污水脫氮裝置，其特征在于：所述U形通道的輸入端和輸出端與缺氧池池底設置的聯(lián)通孔連通，且第一級到最后一級缺氧池池底的聯(lián)通孔直徑依次增加，相鄰聯(lián)通孔前后交錯分布。
5.根據權利要求4所述的一種多級A/O串聯(lián)分批進水式低碳源污水脫氮裝置，其特征在于：所述一號推流器設置于隔墻右側對應的U形通道的輸出通道內，且其輸出端朝上設置，用于向上輸送污水，所述缺氧池內腔兩側分別設置有用于攪拌混合污水的二號推流器。
6.根據權利要求5所述的一種多級A/O串聯(lián)分批進水式低碳源污水脫氮裝置，其特征在于：所述多級A/O反應器的好氧池連接曝氣系統(tǒng)，所述曝氣系統(tǒng)包括空氣管路和曝氣機，所述空氣管路呈耙狀豎直分布在U形通道內，所述空氣管路上設置電磁閥，用于控制好氧池前后段空氣管路的曝氣，使得好氧池前段DO濃度為2mg/L，好氧池后段的DO濃度低0.50mg/L，缺氧池的DO濃度為0.2-0.4mg/L。
7.根據權利要求6所述的一種多級A/O串聯(lián)分批進水式低碳源污水脫氮裝置，其特征在于：所述裝置還包括硝化液內回流系統(tǒng)，所述硝化液內回流系統(tǒng)輸入端連接最后一級好氧池，輸出端連接第一級缺氧池或最后一級缺氧池，用于將污水脫氮處理所得硝化液部分輸出至缺氧池內。
8.一種采用權利要求7所述的多級A/O串聯(lián)分批進水式低碳源污水脫氮裝置的污水脫氮方法，其特征在于：所述方法包括：步驟S1、污水供應系統(tǒng)、污泥回流系統(tǒng)分別將含有凱氏氮和有機物的污水、污水脫氮處理所得污泥輸出至第一級缺氧池內，污泥中的硝酸鹽氮將污水中的有機物消耗，得到含有剩余有機物和凱氏氮的第一級缺氧池出水；步驟S2、在自身重力和一號推流器作用下，所述第一級缺氧池出水進入第一級好氧池內，第一級好氧池氧化去除第一級缺氧池出水中的剩余有機物，并將凱氏氮轉化為硝酸鹽氮，得到含有硝酸鹽氮的第一級好氧池出水；步驟S3、在一號推流器作用下，所述第一級好氧池出水進入第二級缺氧池內，并與污水供應系統(tǒng)輸入的含有凱氏氮和有機物的污水混合，第一級好氧池出水中的硝酸鹽氮與污水中的有機物進行反硝化反應，轉化為氮氣排出，并得到含有凱氏氮和少量有機物的第二級缺氧池出水；步驟S4、在自身重力和一號推流器作用下，所述第二級缺氧池出水進入第二級好氧池內，第二級好氧池氧化去除所述少量有機物，并將凱氏氮轉化為硝酸鹽氮，得到與步驟S2所得第一級好氧池出水類似的含有硝酸鹽氮的第二級好氧池出水；步驟S5、后續(xù)各級A/O反應器按照步驟S3-S4進行，直至反應進行到最后一級好氧池，得到只含有來自最后一批污水中凱氏氮轉化的硝酸鹽氮的最后一級好氧池出水。
9.根據權利要求8所述的一種多級A/O串聯(lián)分批進水式低碳源污水脫氮方法，其特征在于：當第一級缺氧池中有機物量超過反硝化需要量時，還通過硝化液內回流系統(tǒng)將污水脫氮處理所得硝化液部分輸出至第一級缺氧池內，硝化液中的硝酸鹽氮將第一級缺氧池內污水中的有機物消耗，以提高脫氮效率。10.根據權利要求8所述的一種多級A/O串聯(lián)分批進水式低碳源污水脫氮方法，其特征在于：當反應器在理想狀態(tài)下運行或是倒數第二級O池內氨氮有部分僅氧化為亞硝酸鹽氮時，還通過硝化液內回流系統(tǒng)將污水脫氮處理所得硝化液部分輸出至最后一級缺氧池，硝化液中的硝酸鹽氮將最后一級缺氧池內污水中的有機物消耗。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就在于為了克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種多級A/O串聯(lián)分批進水式低碳源污水脫氮裝置及方法，通過多級A/O工藝的巧妙布置，將m級A/O工藝布置成一個整體，除了第一級工藝略微有一定的有機物浪費，其他各級工藝均可以按照接近理論碳氮比的2.60維持最低反應需求，即本發(fā)明的工藝最多可以超過90％的有機物用于反硝化過程(根據分級數量，具體數值有差別)，與傳統(tǒng)工藝相比有了顯著提高。工藝在理想狀態(tài)下根據分級不同需要的碳氮比僅為3.0-3.2或更低，顯著低于規(guī)范需要的量，而且該碳氮比的數值，我國很多城鎮(zhèn)污水廠的進水都可以滿足該要求。
本發(fā)明通過以下技術方案來實現(xiàn)上述目的：
一種多級A/O串聯(lián)分批進水式低碳源污水脫氮裝置，包括多級A/O反應器、污水供應系統(tǒng)、污泥回流系統(tǒng)和硝化液內回流系統(tǒng)；
每級所述A/O反應器均包括上下設置的缺氧池和好氧池以及推送污水于缺氧池和好氧池之間流動的一號推流器，所述好氧池輸入端與同級的缺氧池連通，所述好氧池輸出端與下一級缺氧池連通，以使多級A/O反應器串聯(lián)連接于一體；
所述污水供應系統(tǒng)與多級A/O反應器的缺氧池連通，用于分批輸出污水至多級A/O反應器內進行脫氮處理，各級規(guī)模不相同，各級的容積根據其反應器功能需要設置，而各級分配的進水流量較接近；
所述污泥回流系統(tǒng)連接沉淀池和第一級缺氧池，用于將污水脫氮處理所得污泥輸出至第一級缺氧池內，以消耗污水中的有機物；
根據活性污泥的沉降性能，污泥回流比一般控制不超過50％。由于本方法后面幾級不斷進水稀釋，導致反應器內污泥濃度容易較低，故回流污泥濃度應該盡可能維持較高濃度。除非進水碳氮比顯著>3.0，可以將最后一級好氧池的污水更多回流到第一級缺氧池或最后一級缺氧池(即相當于提高內回流比)，否則不宜追求進一步提高總氮去除率。此外，不應該通過增加污泥回流比來提高總氮去除率，否則會造成反應器容積增加，增加基建投資和反應器內污泥濃度較低等不利結果；
所述硝化液內回流系統(tǒng)輸入端連接最后一級好氧池，輸出端連接第一級缺氧池或最后一級缺氧池，用于將污水脫氮處理所得硝化液部分輸出至缺氧池內，以消耗污水中的有機物；
為了提高脫氮效率，可以將硝化液內回流，內回流比一般僅為30-50％，內回流可以在最后一級的O-A池之間進行，亦可以在最后一級O池和第一級A池之間進行，采用低的內回流比避免了高內回流比所導致的碳源需求增加，而現(xiàn)有AN/O工藝為了維持脫氮率，硝化液內回流比常常在300％以上；
硝化液內回流比主要考慮三個因素：①根據進水碳氮比情況，碳氮比C/N較高，則內回流比可以較大；②第m-1級的O池氧化進行程度，若氧化進行程度不徹底，則內回流比可以較大；③工藝運行狀態(tài)，當工藝運行比較理想，碳氮比可以在接近理論值運行，則內回流比可以較大。內回流比應該根據BOD5/TN比進行計算，若回流到第m級的A池，則以滿足第m級的A池流入的有機物與總氮之比基本能夠滿足BOD5/TN≈2.60的要求，其計算的總氮量包括第m-1級流入的污水和內回流的污水；若回流到第一級A池，可以考慮30-50％，不再計算。其他各級O-A池之間均不需要設置內回流措施�；谏鲜隹紤]，實際運行過程中各級流量可以不同，具體分配的原則是最后一級流量略低于平均流量。
作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，所述A/O反應器設置為三級、四級或五級，該級數可以達到理論總氮去除率較高，且碳氮比可以維持比較低的情況；而多級A/O反應器一體布置成方格形式，由于回流和內回流，各級池體的污水流量逐漸增加，因此每個池子的容積也逐漸增加，保持各個反應池的水力停留時間HRT基本一致。
作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，每個所述好氧池的頂端面均橫跨頂部相鄰兩個缺氧池的底端面，所述好氧池內腔通過隔墻形成U形通道，所述U形通道的輸入端與上方同級缺氧池連通，輸出端與上方下一級缺氧池連通；隔墻的設置能夠避免出現(xiàn)短流現(xiàn)象和控制反應器流態(tài)。
作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，所述U形通道的輸入端和輸出端與缺氧池池底設置的聯(lián)通孔連通，且第一級到最后一級缺氧池池底的聯(lián)通孔直徑依次增加，相鄰聯(lián)通孔前后交錯分布。
作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，所述一號推流器設置于隔墻右側對應的U形通道的輸出通道內，且其輸出端朝上設置，用于向上輸送污水，所述缺氧池內腔兩側分別設置有用于攪拌混合污水的二號推流器，每個缺氧池內兩側均設置兩個方向相反的二號推流器，兩個二號推流器分別朝上和朝下設置，能夠保證缺氧池內攪拌和推流效果，所有一號推流器布置數量、位置和布置功率可以按照規(guī)范的要求進行。
作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，所述多級A/O反應器的好氧池連接曝氣系統(tǒng)，所述曝氣系統(tǒng)包括空氣管路和曝氣機，所述空氣管路呈耙狀豎直分布在U形通道內，所述空氣管路上設置電磁閥，用于控制好氧池前后段空氣管路的曝氣。
這樣設置，好氧池實際上是推流反應器，前段為好氧，后端為低氧，好氧池前段DO濃度為2mg/L左右，為了有效提高缺氧池的效率，避免有機物被異養(yǎng)菌消耗，好氧池后半段不曝氣，好氧池出流污水的DO濃度低于0.5mg/L。在好氧池內設置隔墻，使得反應器形狀狹長，前段曝氣維持DO濃度，保證硝化反應的進行；后半段不再曝氣，DO濃度隨推流的進行逐漸降低到0.5mg/L左右，這樣進入缺氧池時，缺氧池DO濃度將低于0.5mg/L，缺氧池的DO濃度為0.2-0.4mg/L左右，異養(yǎng)菌對有機物的消耗會降低。
一種采用上述多級A/O串聯(lián)分批進水式低碳源污水脫氮裝置進行低碳源污水脫氮的方法，包括以下步驟：
步驟S1、污水供應系統(tǒng)、污泥回流系統(tǒng)分別將含有凱氏氮和有機物的污水、污水脫氮處理所得污泥輸出至第一級缺氧池內進行反硝化反應，污泥中的硝酸鹽氮將污水中的有機物消耗，得到含有剩余有機物和凱氏氮的第一級缺氧池出水；
步驟S2、在自身重力和一號推流器作用下，所述第一級缺氧池出水進入第一級好氧池內，第一級好氧池氧化去除第一級缺氧池出水中的剩余有機物，并將凱氏氮轉化為硝酸鹽氮，得到含有硝酸鹽氮的第一級好氧池出水；
步驟S3、在一號推流器作用下，所述第一級好氧池出水進入第二級缺氧池內，并與污水供應系統(tǒng)輸入的含有凱氏氮和有機物的污水混合，第一級好氧池出水中的硝酸鹽氮與污水中的有機物進行反硝化反應，轉化為氮氣排出，并得到含有凱氏氮和少量有機物的第二級缺氧池出水；
步驟S4、在自身重力和一號推流器作用下，所述第二級缺氧池出水進入第二級好氧池內，第二級好氧池氧化去除所述少量有機物，并將凱氏氮轉化為硝酸鹽氮，得到與步驟S2所得第一級好氧池出水類似的含有硝酸鹽氮的第二級好氧池出水；
步驟S5、后續(xù)各級A/O反應器按照步驟S3-S4進行，直至反應進行到最后一級好氧池，得到只含有來自最后一批污水中凱氏氮轉化的硝酸鹽氮的最后一級好氧池出水。
作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，當第一級缺氧池中有機物量超過反硝化需要量時，還通過硝化液內回流系統(tǒng)將污水脫氮處理所得硝化液部分輸出至第一級缺氧池內，硝化液中的硝酸鹽氮將第一級缺氧池內污水中的有機物消耗，以提高脫氮效率。
作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，當反應器在理想狀態(tài)下運行或是倒數第二級O池內氨氮有部分僅氧化為亞硝酸鹽氮時，還通過硝化液內回流系統(tǒng)將污水脫氮處理所得硝化液部分輸出至最后一級缺氧池，硝化液中的硝酸鹽氮將最后一級缺氧池內污水中的有機物消耗。
本發(fā)明的有益效果在于：
1)本發(fā)明將多級A/O工藝串聯(lián)并且分步分批進水，利用污泥回流給第一級缺氧池提供硝酸鹽氮，每一級缺氧池入流的有機物能夠可以將上一級的硝酸鹽去除，而好氧池可以將流入本級的原始污水的氨氮氧化為硝酸鹽，使得最后一級好氧池出水幾乎沒有有機物，且其含有的硝酸鹽氮量也僅為一級進水凱氏氮轉化所得量，由此實現(xiàn)了污水的高效脫氮；
2)為了提高脫氮效率，可以將硝化液內回流，內回流比一般僅為30-50％，內回流可以在最后一級的O-A池之間進行，亦可以在最后一級O池和第一級A池之間進行，采用低的內回流比避免了高內回流比所導致的碳源需求增加；
3)本發(fā)明脫氮處理工藝中，由于用于BOD降解所需要消耗的氧的量顯著減少，故曝氣需氧量有明顯減少，其動力需求減少了，而污水多次在A/O池之間交換，因此缺氧池內需設置向下的二號推流器，好氧池內設置向上的一號推流器，綜合上述多方面的因素，本發(fā)明工藝的運行能耗可以略低于傳統(tǒng)AN/O工藝或與之接近。
（發(fā)明人：唐玉朝;張彬彬;王坤;黃顯懷;唐義;伍昌年;黃健;潘法康;劉�。�
