公布日：2023.03.07

申請(qǐng)日：2022.12.15

分類號(hào)：C02F9/00(2023.01)I;C02F3/28(2023.01)I;C02F3/02(2023.01)I;C02F3/12(2023.01)I;C02F1/38(2023.01)I;C02F1/20(2019.01)I;C02F11/127(2023.01)I;C02F101

/30(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N

摘要

本發(fā)明提供一種低碳源污水深度脫氮處理系統(tǒng)裝置及系統(tǒng)方法，所述系統(tǒng)裝置包括主流脫氮單元以及側(cè)流水解單元；所述主流脫氮單元包括依次連接的缺氧反應(yīng)裝置、好氧反應(yīng)裝置、膜生物反應(yīng)裝置以及回流裝置；所述側(cè)流水解單元包括第一旋流裝置、第二旋流裝置以及水解裝置；所述系統(tǒng)裝置降低了回流混合液攜帶的溶解氧，降低了溶解氧對(duì)反硝化碳源的爭(zhēng)奪，提升總氮去除量。

權(quán)利要求書

1.一種低碳源污水深度脫氮處理系統(tǒng)裝置，其特征在于，所述系統(tǒng)裝置包括主流脫氮單元以及側(cè)流水解單元；所述主流脫氮單元包括依次連接的缺氧反應(yīng)裝置、好氧反應(yīng)裝置、膜生物反應(yīng)裝置以及回流裝置；所述側(cè)流水解單元包括第一旋流裝置、第二旋流裝置以及水解裝置；所述第一旋流裝置包括進(jìn)液口、溢流液出口以及底液出口；所述第二旋流裝置包括進(jìn)液口、溢流液出口以及底液出口；所述第一旋流裝置的進(jìn)液口與所述回流裝置出液口相連；所述第一旋流裝置的溢流液出口與所述第二旋流裝置進(jìn)液口相連；所述第二旋流裝置的溢流液出口與所述回流裝置的出液口相連；所述第二旋流裝置的底液出口與所述水解裝置的進(jìn)液口相連；所述水解裝置的出液口與所述缺氧反應(yīng)裝置相連；所述回流裝置的出液口分別獨(dú)立地與所述缺氧反應(yīng)裝置以及所述第一旋流裝置相連。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)裝置，其特征在于，所述缺氧反應(yīng)裝置包括缺氧池；優(yōu)選地，所述缺氧反應(yīng)裝置設(shè)置有填料組件以及攪拌組件；優(yōu)選地，所述填料組件包括懸掛式填料；優(yōu)選地，所述攪拌組件包括潛水?dāng)嚢杵鳌?/span>

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)裝置，其特征在于，所述好氧反應(yīng)裝置包括好氧池；優(yōu)選地，所述好氧反應(yīng)裝置設(shè)置有溶解氧監(jiān)測(cè)組件；優(yōu)選地，所述好氧反應(yīng)裝置設(shè)置有填料組件；優(yōu)選地，所述填料組件包括懸掛式填料；優(yōu)選地，所述溶解氧監(jiān)測(cè)組件設(shè)置于所述好氧反應(yīng)裝置的出液口處。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)裝置，其特征在于，所述膜生物反應(yīng)裝置包括MBR膜池；優(yōu)選地，所述MBR膜池設(shè)置有MBR組件以及污泥濃度監(jiān)測(cè)組件；優(yōu)選地，所述污泥濃度監(jiān)測(cè)組件設(shè)置于所述膜生物反應(yīng)裝置的出液口處。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)裝置，其特征在于，所述回流裝置的進(jìn)液口處設(shè)置有消氧組件；優(yōu)選地，所述消氧組件包括消氧擋板。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)裝置，其特征在于，所述回流裝置包括回流池；優(yōu)選地，所述回流裝置設(shè)置有回流泵以及溶解氧監(jiān)測(cè)組件。優(yōu)選地，所述回流泵設(shè)置于所述回流裝置的出液口處；優(yōu)選地，所述溶解氧監(jiān)測(cè)組件設(shè)置于所述回流裝置的出液口處。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)裝置，其特征在于，所述第一旋流裝置包括第一旋流器；優(yōu)選地，所述第一旋流器的裝置直徑D≤150mm，所述第一旋流器的錐角α，10°≤α≤20°。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)裝置，其特征在于，所述第二旋流裝置包括第二旋流器；優(yōu)選地，所述第二旋流器的裝置直徑d≤200mm，所述第二旋流器的錐角β，20°≤β≤30°。

9.一種低碳源污水深度脫氮處理系統(tǒng)方法，其特征在于，所述系統(tǒng)方法使用權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)裝置，所述系統(tǒng)方法包括以下步驟：(1)污水進(jìn)入所述缺氧反應(yīng)裝置進(jìn)行反硝化反應(yīng)，得到第一處理污水；(2)所述第一處理污水進(jìn)入所述好氧反應(yīng)裝置進(jìn)行有機(jī)物降解反應(yīng)以及硝化反應(yīng)，得到第二處理污水，溶解氧監(jiān)測(cè)組件監(jiān)測(cè)所述第二處理污水的溶解氧濃度；(3)所述第二處理污水進(jìn)入所述膜生物反應(yīng)裝置進(jìn)行固液分離，透過液通過消氧組件并進(jìn)入所述回流裝置；(4)所述回流裝置產(chǎn)生的部分回流液直接返回所述缺氧反應(yīng)裝置，剩余部分回流液依次經(jīng)所述第一旋流裝置、第二旋流裝置以及水解裝置處理后返回所述缺氧反應(yīng)裝置。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)方法，其特征在于，步驟(1)所述缺氧反應(yīng)裝置溶解氧濃度為0.2mg/L-0.4mg/L；優(yōu)選地，步驟(2)所述好氧反應(yīng)裝置溶解氧濃度為0.7mg/L-1.2mg/L；優(yōu)選地，步驟(3)所述膜生物反應(yīng)裝置污泥濃度為6000mg/L-15000mg/L；優(yōu)選地，步驟(4)所述回流液的溶解氧濃度為0.2mg/L-0.4mg/L；優(yōu)選地，步驟(4)所述回流裝置的出液口送至缺氧反應(yīng)裝置的回流液流量為200％Q-400％Q，其中Q為進(jìn)水流量；所述回流泵的出液口送至第一旋流裝置的回流液流量為1％Q-20％Q。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種低碳源污水深度脫氮處理系統(tǒng)裝置及系統(tǒng)方法，所述系統(tǒng)裝置強(qiáng)化了主流內(nèi)碳源的利用以及側(cè)流內(nèi)碳源的釋放。

為達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明目的之一在于提供一種低碳源污水深度脫氮處理系統(tǒng)裝置，所述系統(tǒng)裝置包括主流脫氮單元以及側(cè)流水解單元；

所述主流脫氮單元包括依次連接的缺氧反應(yīng)裝置、好氧反應(yīng)裝置、膜生物反應(yīng)裝置以及回流裝置；

所述側(cè)流水解單元包括第一旋流裝置、第二旋流裝置以及水解裝置；

所述第一旋流裝置包括進(jìn)液口、溢流液出口以及底液出口；

所述第二旋流裝置包括進(jìn)液口、溢流液出口以及底液出口；

所述第一旋流裝置的進(jìn)液口與所述回流裝置出液口相連；

所述第一旋流裝置的溢流液出口與所述第二旋流裝置進(jìn)液口相連；

所述第二旋流裝置的溢流液出口與所述回流裝置的出液口相連；

所述第二旋流裝置的底液出口與所述水解裝置的進(jìn)液口相連；

所述水解裝置的出液口與所述缺氧反應(yīng)裝置相連；

所述回流裝置的出液口分別獨(dú)立地與所述缺氧反應(yīng)裝置以及所述第一旋流裝置相連。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述缺氧反應(yīng)裝置包括缺氧池。

本發(fā)明中，所述第一旋流裝置的底液出口與污泥脫水系統(tǒng)相連，對(duì)所述第一旋流裝置分離出的污泥進(jìn)行進(jìn)一步處理。

優(yōu)選地，所述缺氧反應(yīng)裝置設(shè)置有填料組件、攪拌組件以及溶解氧監(jiān)測(cè)組件。

優(yōu)選地，所述填料組件包括懸掛式填料。

本發(fā)明中，懸掛式填料形成“厭氧/缺氧”微環(huán)境，有助于反硝化菌的附著生長(zhǎng)，促進(jìn)反硝化菌的富集，同時(shí)有助于水解和發(fā)酵菌的附著生長(zhǎng)，強(qiáng)化主流內(nèi)碳源的利用，增強(qiáng)反硝化脫氮效果。優(yōu)選地，所述缺氧池懸掛式填料填充率為60％-80％。

優(yōu)選地，所述攪拌組件包括潛水?dāng)嚢杵鳌?/span>

本發(fā)明中，所述潛水?dāng)嚢杵骰旌瞎β蕿?/span>1W/m3-3W/m3，以在保障缺氧池主體空間攪拌混合均勻的同時(shí)，構(gòu)造部分“厭氧死區(qū)”空間，促進(jìn)內(nèi)碳源的釋放，強(qiáng)化反硝化脫氮效果。

優(yōu)選地，所述溶解氧監(jiān)測(cè)組件設(shè)置于所述缺氧反應(yīng)裝置的出液口處。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述好氧反應(yīng)裝置包括好氧池。

優(yōu)選地，所述好氧反應(yīng)裝置設(shè)置有填料組件、曝氣組件以及溶解氧監(jiān)測(cè)組件。

優(yōu)選地，所述填料組件包括懸掛式填料。

本發(fā)明中，懸掛式填料上形成“缺氧/好氧”微環(huán)境，有助于發(fā)生同步硝化反硝化作用，降低能耗及脫氮碳源需求量。優(yōu)選地，所述懸掛式填料采用由中心繩和生物附著纖維環(huán)組成的生物繩填料，以強(qiáng)化填料氣泡切割傳氧功用。優(yōu)選地，所述好氧池懸掛式填料填充率為60％-80％。

優(yōu)選地，所述溶解氧監(jiān)測(cè)組件設(shè)置于所述好氧反應(yīng)裝置的出液口處。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述膜生物反應(yīng)裝置包括MBR膜池。

優(yōu)選地，所述MBR膜池設(shè)置有MBR組件以及污泥濃度監(jiān)測(cè)組件。

優(yōu)選地，所述污泥濃度監(jiān)測(cè)組件設(shè)置于所述膜生物反應(yīng)裝置的出液口處。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述回流裝置的進(jìn)液口處設(shè)置有消氧組件。

優(yōu)選地，所述消氧組件包括消氧擋板。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述回流裝置包括回流池。

優(yōu)選地，所述回流裝置設(shè)置回流泵以及溶解氧監(jiān)測(cè)組件。

優(yōu)選地，所述回流泵設(shè)置于所述回流裝置的出液口處。

優(yōu)選地，所述溶解氧監(jiān)測(cè)組件設(shè)置于所述回流裝置的出液口處。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述第一旋流裝置包括第一旋流器。

優(yōu)選地，所述第一旋流器的裝置直徑D≤150mm，所述第一旋流器的錐角α，10°≤α≤20°。

本發(fā)明中，所述第一旋流裝置的主要作用包括：(1)灰分分離，強(qiáng)化回流混合液中活性污泥與無機(jī)惰性成分的分離，既提高后續(xù)水解池水解效率，又降低污泥脫水分離難度；(2)旋流釋碳，產(chǎn)生剪切、擠壓、離心和碰撞等作用力，提高可利用內(nèi)碳源濃度。

本發(fā)明中，所述第一旋流裝置還包括以下結(jié)構(gòu)參數(shù)：進(jìn)液口直徑D1，0.15D≤D1≤0.3D；溢流口直徑D2，0.2D≤D2≤0.4D；底流口直徑D3，0.1D≤D3≤0.2D；底流口直徑與溢流口直徑比值D3/D2，0.4≤D3/D2≤0.6；圓柱段長(zhǎng)度L，D≤L≤2D。

本發(fā)明中，所述第一旋流器裝置具體工作參數(shù)如下：進(jìn)液口壓力P1，0.2MPa≤P1≤0.4MPa；進(jìn)液口污泥濃度M1，6000mg/L≤M1≤15000mg/L。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述第二旋流裝置包括第二旋流器。

優(yōu)選地，所述第二旋流器的裝置直徑d≤200mm，所述第二旋流器的錐角β，20°≤β≤30°。

本發(fā)明中，所述第二旋流裝置的主要作用包括：(1)進(jìn)一步旋流釋碳，產(chǎn)生剪切、擠壓、離心和碰撞等作用力，提高可利用內(nèi)碳源濃度；(2)污泥濃縮，提高活性污泥濃度，提升后續(xù)水解池水解效率，降低水解池水力停留時(shí)間；(3)旋流脫氣，旋流器內(nèi)壓力分布呈邊壁大，沿徑向減小，直至降為負(fù)壓，有利于脫除溶解氧，營(yíng)造水解池水解有利環(huán)境。

本發(fā)明中，所述第二旋流裝置還包括以下結(jié)構(gòu)參數(shù)：進(jìn)液口直徑d1，0.12d≤d1≤0.25d；溢流口直徑d2，0.1d≤d2≤0.2d；底流口直徑d3，0.15d≤d2≤0.3d；底流口直徑與溢流口直徑比值d3/d2，1.5≤d3/d2≤2；圓柱段長(zhǎng)度l，d≤l≤2d。

優(yōu)選地，所述第二旋流器裝置具體工作參數(shù)如下：進(jìn)液口壓力P2，0.2MPa≤P2≤0.4MPa；進(jìn)液口污泥濃度M2，10000mg/L≤M2≤50000mg/L。

本發(fā)明中，所述第二旋流裝置中底液出口與溢流液出口流量比為10:1-20:1。

第一旋流器核心作用在于灰分分離，混合液中活性污泥與無機(jī)惰性成分的密度和粒徑差異較小。選取裝置直徑、底流口直徑與溢流口直徑比值以及錐角均相對(duì)較小的旋流器，以便于活性污泥富集在第一旋流器溢流口，無機(jī)惰性成分富集在第一旋流器底流口。

第二旋流器核心作用在于污泥濃縮，選取裝置直徑、底流口直徑與溢流口直徑比值以及錐角均相對(duì)較大的旋流器，以便于活性污泥富集在第二旋流器底流口。

本發(fā)明中，所述水解裝置包括水解池。所述水解裝置的主要作用為：使第二旋流器底流口污泥在水解池中發(fā)生破解，為系統(tǒng)提供內(nèi)碳源。

本發(fā)明目的之二在于提供一種低碳源污水深度脫氮處理系統(tǒng)方法，所述系統(tǒng)方法使用上述系統(tǒng)裝置，所述系統(tǒng)方法包括以下步驟：

(1)污水進(jìn)入所述缺氧反應(yīng)裝置進(jìn)行反硝化反應(yīng)，得到第一處理污水；

(2)所述第一處理污水進(jìn)入所述好氧反應(yīng)裝置進(jìn)行有機(jī)物降解反應(yīng)以及硝化反應(yīng)，得到第二處理污水，溶解氧監(jiān)測(cè)組件監(jiān)測(cè)所述第二處理污水的溶解氧濃度；

(3)所述第二處理污水進(jìn)入所述膜生物反應(yīng)裝置進(jìn)行固液分離，透過液通過消氧組件并進(jìn)入所述回流裝置；

(4)所述回流裝置產(chǎn)生的部分回流液直接返回所述缺氧反應(yīng)裝置，剩余部分回流液依次經(jīng)所述第一旋流裝置、第二旋流裝置以及水解裝置處理后返回所述缺氧反應(yīng)裝置。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(1)所述缺氧反應(yīng)裝置溶解氧濃度為0.2mg/L-0.4mg/L。

優(yōu)選地，步驟(2)所述好氧反應(yīng)裝置溶解氧濃度為0.7mg/L-1.2mg/L。

優(yōu)選地，步驟(3)所述膜生物反應(yīng)裝置污泥濃度為6000mg/L-15000mg/L。；

優(yōu)選地，步驟(4)所述回流液的溶解氧濃度為0.2mg/L-0.4mg/L。

優(yōu)選地，步驟(4)所述回流裝置的出液口送至缺氧反應(yīng)裝置的回流液流量為200％Q-400％Q，其中Q為進(jìn)水流量；所述回流裝置的出液口送至第一旋流裝置的回流液流量為1％Q-20％Q。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明提供一種低碳源污水深度脫氮處理系統(tǒng)裝置，所述系統(tǒng)裝置主流脫氮單元通過懸掛式填料的添加以及溶解氧的控制，構(gòu)造缺氧反應(yīng)裝置“厭氧/缺氧”、好氧反應(yīng)裝置“缺氧/好氧”微環(huán)境，強(qiáng)化主流內(nèi)碳源的利用，節(jié)省外加碳源投加量。

(2)本發(fā)明提供一種低碳源污水深度脫氮處理系統(tǒng)裝置，所述系統(tǒng)裝置側(cè)流水解單元通過兩級(jí)旋流裝置的旋流脫氣以及污泥濃縮作用，水解池溶解氧濃度可降低至0.1mg/L，水解池污泥濃度可最高提升至50000mg/L，促進(jìn)污泥水解，水解池水力停留時(shí)間可縮短至24h-72h，較傳統(tǒng)厭氧水解工藝降低了50％。

(3)本發(fā)明提供一種低碳源污水深度脫氮處理系統(tǒng)裝置，所述系統(tǒng)裝置側(cè)流水解單元返回缺氧反應(yīng)裝置混合液上清液COD可高達(dá)200mg/L，為反硝化反應(yīng)補(bǔ)充了碳源，節(jié)省外加碳源投加量。

（發(fā)明人：周龍坤;關(guān)曉琳;王懷林）