公布日：2023.03.07

申請日：2022.12.15

分類號：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裝置及系統方法，所述系統裝置包括主流脫氮單元以及側流水解單元；所述主流脫氮單元包括依次連接的缺氧反應裝置、好氧反應裝置、膜生物反應裝置以及回流裝置；所述側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；所述系統裝置降低了回流混合液攜帶的溶解氧，降低了溶解氧對反硝化碳源的爭奪，提升總氮去除量。

權利要求書

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

2.根據權利要求1所述的系統裝置，其特征在于，所述缺氧反應裝置包括缺氧池；優(yōu)選地，所述缺氧反應裝置設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攪拌器。

3.根據權利要求1或2所述的系統裝置，其特征在于，所述好氧反應裝置包括好氧池；優(yōu)選地，所述好氧反應裝置設置有溶解氧監(jiān)測組件；優(yōu)選地，所述好氧反應裝置設置有填料組件；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)測組件設置于所述好氧反應裝置的出液口處。

4.根據權利要求13任一項所述的系統裝置，其特征在于，所述膜生物反應裝置包括MBR膜池；優(yōu)選地，所述MBR膜池設置有MBR組件以及污泥濃度監(jiān)測組件；優(yōu)選地，所述污泥濃度監(jiān)測組件設置于所述膜生物反應裝置的出液口處。

5.根據權利要求14任一項所述的系統裝置，其特征在于，所述回流裝置的進液口處設置有消氧組件；優(yōu)選地，所述消氧組件包括消氧擋板。

6.根據權利要求15任一項所述的系統裝置，其特征在于，所述回流裝置包括回流池；優(yōu)選地，所述回流裝置設置有回流泵以及溶解氧監(jiān)測組件。優(yōu)選地，所述回流泵設置于所述回流裝置的出液口處；優(yōu)選地，所述溶解氧監(jiān)測組件設置于所述回流裝置的出液口處。

7.根據權利要求16任一項所述的系統裝置，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.根據權利要求17任一項所述的系統裝置，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方法，其特征在于，所述系統方法使用權利要求18任一項所述的系統裝置，所述系統方法包括以下步驟：(1)污水進入所述缺氧反應裝置進行反硝化反應，得到第一處理污水；(2)所述第一處理污水進入所述好氧反應裝置進行有機物降解反應以及硝化反應，得到第二處理污水，溶解氧監(jiān)測組件監(jiān)測所述第二處理污水的溶解氧濃度；(3)所述第二處理污水進入所述膜生物反應裝置進行固液分離，透過液通過消氧組件并進入所述回流裝置；(4)所述回流裝置產生的部分回流液直接返回所述缺氧反應裝置，剩余部分回流液依次經所述第一旋流裝置、第二旋流裝置以及水解裝置處理后返回所述缺氧反應裝置。

10.根據權利要求9所述的系統方法，其特征在于，步驟(1)所述缺氧反應裝置溶解氧濃度為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裝置的回流液流量為200％Q-400％Q，其中Q為進水流量；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)明內容

為解決現有技術中存在的技術問題，本發(fā)明提供一種低碳源污水深度脫氮處理系統裝置及系統方法，所述系統裝置強化了主流內碳源的利用以及側流內碳源的釋放。

為達到上述技術效果，本發(fā)明采用以下技術方案：

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裝置，所述系統裝置包括主流脫氮單元以及側流水解單元；

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

所述側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液口、溢流液出口以及底液出口；

所述第二旋流裝置包括進液口、溢流液出口以及底液出口；

所述第一旋流裝置的進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液口相連；

所述水解裝置的出液口與所述缺氧反應裝置相連；

所述回流裝置的出液口分別獨立地與所述缺氧反應裝置以及所述第一旋流裝置相連。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，所述缺氧反應裝置包括缺氧池。

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相連，對所述第一旋流裝置分離出的污泥進行進一步處理。

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

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，促進反硝化菌的富集，同時有助于水解和發(fā)酵菌的附著生長，強化主流內碳源的利用，增強反硝化脫氮效果。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攪拌器。

本發(fā)明中，所述潛水攪拌器混合功率為1W/m3-3W/m3，以在保障缺氧池主體空間攪拌混合均勻的同時，構造部分“厭氧死區(qū)”空間，促進內碳源的釋放，強化反硝化脫氮效果。

優(yōu)選地，所述溶解氧監(jiān)測組件設置于所述缺氧反應裝置的出液口處。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，所述好氧反應裝置包括好氧池。

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

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)測組件設置于所述好氧反應裝置的出液口處。

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

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

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

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

優(yōu)選地，所述消氧組件包括消氧擋板。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，所述回流裝置包括回流池。

優(yōu)選地，所述回流裝置設置回流泵以及溶解氧監(jiān)測組件。

優(yōu)選地，所述回流泵設置于所述回流裝置的出液口處。

優(yōu)選地，所述溶解氧監(jiān)測組件設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，強化回流混合液中活性污泥與無機惰性成分的分離，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，產生剪切、擠壓、離心和碰撞等作用力，提高可利用內碳源濃度。

本發(fā)明中，所述第一旋流裝置還包括以下結構參數：進液口直徑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如下：進液口壓力P1，0.2MPa≤P1≤0.4MPa；進液口污泥濃度M1，6000mg/L≤M1≤15000mg/L。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，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)進一步旋流釋碳，產生剪切、擠壓、離心和碰撞等作用力，提高可利用內碳源濃度；(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間；(3)旋流脫氣，旋流器內壓力分布呈邊壁大，沿徑向減小，直至降為負壓，有利于脫除溶解氧，營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構參數：進液口直徑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；圓柱段長度l，d≤l≤2d。

優(yōu)選地，所述第二旋流器裝置具體工作參數如下：進液口壓力P2，0.2MPa≤P2≤0.4MPa；進液口污泥濃度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，為系統提供內碳源。

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方法，所述系統方法使用上述系統裝置，所述系統方法包括以下步驟：

(1)污水進入所述缺氧反應裝置進行反硝化反應，得到第一處理污水；

(2)所述第一處理污水進入所述好氧反應裝置進行有機物降解反應以及硝化反應，得到第二處理污水，溶解氧監(jiān)測組件監(jiān)測所述第二處理污水的溶解氧濃度；

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

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

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，步驟(1)所述缺氧反應裝置溶解氧濃度為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裝置的回流液流量為200％Q-400％Q，其中Q為進水流量；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。

與現有技術相比，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裝置，所述系統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，構造缺氧反應裝置“厭氧/缺氧”、好氧反應裝置“缺氧/好氧”微環(huán)境，強化主流內碳源的利用，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裝置，所述系統裝置側流水解單元通過兩級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，促進污泥水解，水解池水力停留時間可縮短至24h-72h，較傳統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裝置，所述系統裝置側流水解單元返回缺氧反應裝置混合液上清液COD可高達200mg/L，為反硝化反應補充了碳源，節(jié)省外加碳源投加量。

（發(fā)明人：周龍坤;關曉琳;王懷林）