公布日：2023.11.07
申請日：2023.08.09
分類號：C02F3/30(2023.01)I
摘要
本發(fā)明涉及污水生物處理技術(shù)領(lǐng)域，提供一種強化內(nèi)源同步脫氮除磷污泥三回流多級A/O裝置及方法，其中裝置包括：進(jìn)水箱、多級A/O反應(yīng)器、污泥沉淀回流系統(tǒng)和曝氣系統(tǒng)；多級A/O反應(yīng)器包括：第一厭氧區(qū)、第一缺氧區(qū)、第一好氧區(qū)、第一短時缺氧區(qū)、第二厭氧區(qū)、第二缺氧區(qū)、第二好氧區(qū)、第二短時缺氧區(qū)、第三厭氧區(qū)、第三好氧區(qū)和第三短時缺氧區(qū)；多級A/O反應(yīng)器的出水泥水分離，污泥經(jīng)通過回流泵分別回流至第一厭氧區(qū)、第二厭氧區(qū)和第三厭氧區(qū)；第一好氧區(qū)、第二好氧區(qū)的出水分別經(jīng)由第一硝化液回流泵和第二硝化液回流泵回流至第一缺氧區(qū)和第二缺氧區(qū)。本發(fā)明設(shè)置短時缺氧區(qū)降低溶解氧濃度，可以減少碳源無效浪費。
權(quán)利要求書
1.強化內(nèi)源同步脫氮除磷污泥三回流多級A/O裝置，其特征在于，包括：進(jìn)水箱（1）、多級A/O反應(yīng)器（2）、污泥沉淀回流系統(tǒng)（3）和曝氣系統(tǒng)（4）；所述多級A/O反應(yīng)器（2）包括：依次連通的第一厭氧區(qū)（5）、第一缺氧區(qū)（6）、第一好氧區(qū)（7）、第一短時缺氧區(qū)（8）、第二厭氧區(qū)（9）、第二缺氧區(qū)（10）、第二好氧區(qū)（11）、第二短時缺氧區(qū)（12）、第三厭氧區(qū)（13）、第三好氧區(qū)（14）和第三短時缺氧區(qū)（15）；所述進(jìn)水箱（1）通過第一蠕動泵（16）、第二蠕動泵（17）和第三蠕動泵（18）分別與所述第一厭氧區(qū)（5）、所述第二厭氧區(qū)（9）和所述第三厭氧區(qū)（13）連通；所述曝氣系統(tǒng)（4）分別對應(yīng)所述第一好氧區(qū)（7）、所述第二好氧區(qū)（11）和所述第三好氧區(qū)（14）設(shè)置，對所述第一好氧區(qū)（7）、所述第二好氧區(qū)（11）和所述第三好氧區(qū)（14）持續(xù)曝氣；所述污泥沉淀回流系統(tǒng)（3）包括沉淀池（19）、第一污泥回流泵（20）、第二污泥回流泵（21）和第三污泥回流泵（22）；所述多級A/O反應(yīng)器（2）的出水經(jīng)由所述沉淀池（19）進(jìn)行泥水分離，沉淀污泥經(jīng)由所述第一污泥回流泵（20）、所述第二污泥回流泵（21）、所述第三污泥回流泵（22）分別回流至所述第一厭氧區(qū)（5）、所述第二厭氧區(qū)（9）和所述第三厭氧區(qū)（13），泥水分離后的出水排出裝置；所述多級A/O反應(yīng)器（2）還包括：第一硝化液回流泵（23）和第二硝化液回流泵（24）；所述第一好氧區(qū)（7）、所述第二好氧區(qū)（11）的出水分別經(jīng)過第一短時缺氧區(qū)（8）和第二短時缺氧區(qū)（12）后經(jīng)由第一硝化液回流泵（23）和所述第二硝化液回流泵（24）回流至所述第一缺氧區(qū)（6）和所述第二缺氧區(qū)（10）。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強化內(nèi)源同步脫氮除磷污泥三回流多級A/O裝置，其特征在于，所述曝氣系統(tǒng)（4）包括：風(fēng)機（25）、多個氣體轉(zhuǎn)子流量計（26）、多個曝氣盤（27）和曝氣管路（28）；各所述曝氣盤（27）分別設(shè)置在所述第一好氧區(qū)（7）、所述第二好氧區(qū)（11）和所述第三好氧區(qū)（14）中；各所述曝氣盤（27）與所述風(fēng)機（25）之間的所述曝氣管路（28）上均設(shè)有所述氣體轉(zhuǎn)子流量計（26）。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的強化內(nèi)源同步脫氮除磷污泥三回流多級A/O裝置，其特征在于，還包括：多個溶解氧檢測儀（29）；各所述溶解氧檢測儀（29）分別設(shè)置在所述第一好氧區(qū)（7）、所述第二好氧區(qū)（11）和所述第三好氧區(qū)（14）中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的強化內(nèi)源同步脫氮除磷污泥三回流多級A/O裝置，其特征在于，所述第一厭氧區(qū)（5）、所述第一缺氧區(qū)（6）、所述第一短時缺氧區(qū)（8）、所述第二厭氧區(qū)（9）、所述第二缺氧區(qū)（10）、所述第二短時缺氧區(qū)（12）、所述第三厭氧區(qū)（13）和所述第三短時缺氧區(qū)（15）中均設(shè)有攪拌器（30）。
5.應(yīng)用權(quán)利要求1-4中任一項所述的強化內(nèi)源同步脫氮除磷污泥三回流多級A/O裝置同步脫氮除磷方法，其特征在于，包括：多級A/O反應(yīng)器（2）啟動：控制第一好氧區(qū)（7）與第二好氧區(qū)（11）中的溶解氧質(zhì)量濃度在1.5-2.0mg/L的范圍內(nèi)，控制第三好氧區(qū)（14）中的溶解氧質(zhì)量濃度在2.0-3.0mg/L范圍內(nèi)；沉淀污泥經(jīng)由第一污泥回流泵（20）回流至所述第一厭氧區(qū)（5）中的第一污泥回流比控制為100%；多級A/O反應(yīng)器啟動期間，第一硝化液回流泵（23）和第二硝化液回流泵（24）均關(guān)閉，第二污泥回流泵（21）和第三污泥回流泵（22）關(guān)閉；當(dāng)多級A/O反應(yīng)器（2）的COD、總氮去除率分別達(dá)到80%以上，總磷去除率達(dá)到50%以上且維持10天以上時，多級A/O反應(yīng)器啟動成功；強化內(nèi)源同步脫氮除磷污泥三回流多級A/O裝置啟動與運行：控制經(jīng)由第一硝化液回流泵（23）回流至第一缺氧區(qū)（6）的第一硝化液回流比為200-250%；控制經(jīng)由第二硝化液回流泵（24）回流至第二缺氧區(qū)（10）的第二硝化液回流比為150-200%；控制經(jīng)由第二污泥回流泵（21）回流至第二厭氧區(qū)（9）的第二污泥回流比為100-150%；控制經(jīng)由第三污泥回流泵（22）回流至第三厭氧區(qū)（13）的第三污泥回流比為100-150%；此時多級A/O反應(yīng)器（2）中的由第一厭氧區(qū)（5）、第二厭氧區(qū)（9）和第三厭氧區(qū)（13）組成的厭氧區(qū)，由第一缺氧區(qū)（6）、第二缺氧區(qū)（10）組成的缺氧區(qū)，以及由第一好氧區(qū)（7）、第二好氧區(qū)（11）和第三好氧區(qū)（14）組成的好氧區(qū)之間的容積分配比為3:7.2:4，污泥齡為8-12天；當(dāng)多級A/O反應(yīng)器（2）的COD、總氮去除率分別達(dá)到88%及以上，總磷去除率達(dá)到95%及以上且維持20天以上時，強化內(nèi)源同步脫氮除磷污泥三回流多級A/O裝置啟動成功，運行階段延用啟動成功階段的運行參數(shù)繼續(xù)運行；低溫條件下強化內(nèi)源同步脫氮除磷污泥三回流多級A/O裝置的啟動與運行：原水溫度低于15℃以下時為低溫條件，此時控制水力停留時間為15-16h，污泥齡控制在12-13天，第一硝化液回流比為250-300%，第二硝化液回流比為200-250%，第一污泥回流比為100-130%，第二污泥回流比為150-170%，第三污泥回流比為150-170%，多級A/O反應(yīng)器（2）中的厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)容積分配比為3:8:5，同時向好氧區(qū)投加懸浮填料，填充比為30%；當(dāng)強化內(nèi)源同步脫氮除磷污泥三回流多級A/O裝置氨氮去除率達(dá)到99%以上，總氮去除率達(dá)到90%以上，總磷去除率達(dá)到95%以上且維持10天以上時，低溫條件下反應(yīng)器啟動成功，運行階段延用啟動成功階段的運行參數(shù)繼續(xù)運行。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決背景技術(shù)中的至少一個技術(shù)問題，提供一種強化內(nèi)源同步脫氮除磷污泥三回流多級A/O裝置及方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種強化內(nèi)源同步脫氮除磷污泥三回流多級A/O裝置，包括：進(jìn)水箱、多級A/O反應(yīng)器、污泥沉淀回流系統(tǒng)和曝氣系統(tǒng)；
所述多級A/O反應(yīng)器包括：依次連通的第一厭氧區(qū)、第一缺氧區(qū)、第一好氧區(qū)、第一短時缺氧區(qū)、第二厭氧區(qū)、第二缺氧區(qū)、第二好氧區(qū)、第二短時缺氧區(qū)、第三厭氧區(qū)、第三好氧區(qū)和第三短時缺氧區(qū)；
所述進(jìn)水箱通過第一蠕動泵、第二蠕動泵和第三蠕動泵分別與所述第一厭氧區(qū)、所述第二厭氧區(qū)和所述第三厭氧區(qū)連通；
所述曝氣系統(tǒng)分別對應(yīng)所述第一好氧區(qū)、所述第二好氧區(qū)和所述第三好氧區(qū)設(shè)置，對所述第一好氧區(qū)、所述第二好氧區(qū)和所述第三好氧區(qū)持續(xù)曝氣；
所述污泥沉淀回流系統(tǒng)包括沉淀池、第一污泥回流泵、第二污泥回流泵和第三污泥回流泵；
所述多級A/O反應(yīng)器的出水經(jīng)由所述沉淀池進(jìn)行泥水分離，沉淀污泥經(jīng)由所述第一污泥回流泵、第二污泥回流泵、第三污泥回流泵分別回流至所述第一厭氧區(qū)、所述第二厭氧區(qū)和所述第三厭氧區(qū)，泥水分離后的出水排出裝置；
所述多級A/O反應(yīng)器還包括：第一硝化液回流泵和第二硝化液回流泵；
所述第一好氧區(qū)、所述第二好氧區(qū)的出水分別經(jīng)由第一硝化液回流泵和所述第二硝化液回流泵回流至所述第一缺氧區(qū)和所述第二缺氧區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述曝氣系統(tǒng)包括：風(fēng)機、多個氣體轉(zhuǎn)子流量計、多個曝氣盤和曝氣管路；
各所述曝氣盤分別設(shè)置在所述第一好氧區(qū)、所述第二好氧區(qū)和所述第三好氧區(qū)中；
各所述曝氣盤與所述風(fēng)機之間的所述曝氣管路上均設(shè)有所述氣體轉(zhuǎn)子流量計。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，還包括：多個溶解氧檢測儀；
各所述溶解氧檢測儀分別設(shè)置在所述第一好氧區(qū)、所述第二好氧區(qū)和所述第三好氧區(qū)中。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述第一厭氧區(qū)、所述第一缺氧區(qū)、所述第一短時缺氧區(qū)、所述第二厭氧區(qū)、所述第二缺氧區(qū)、所述第二短時缺氧區(qū)、所述第三厭氧區(qū)和所述第三短時缺氧區(qū)中均設(shè)有攪拌器。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種應(yīng)用上述強化內(nèi)源同步脫氮除磷污泥三回流多級A/O裝置同步脫氮除磷方法，包括：
多級A/O反應(yīng)器啟動：
控制第一好氧區(qū)與第二好氧區(qū)中的溶解氧質(zhì)量濃度在1.5-2.0mg/L的范圍內(nèi)，控制第三好氧區(qū)中的溶解氧質(zhì)量濃度在2.0-3.0mg/L范圍內(nèi)；
沉淀污泥經(jīng)由第一污泥回流泵回流至所述第一厭氧區(qū)中的第一污泥回流比控制為100％；多級A/O反應(yīng)器啟動期間，第一硝化液回流泵和第二硝化液回流泵均不啟動，第二污泥回流泵和第三污泥回流泵不啟動；
當(dāng)多級A/O反應(yīng)器的COD、總氮去除率分別達(dá)到80％以上，總磷去除率達(dá)到50％以上且維持10天以上時，多級A/O反應(yīng)器啟動成功；
強化內(nèi)源同步脫氮除磷污泥三回流多級A/O裝置啟動與運行：
控制經(jīng)由第一硝化液回流泵回流至第一缺氧區(qū)的第一硝化液回流比為200-250％；控制經(jīng)由第二硝化液回流泵回流至第二缺氧區(qū)的第二硝化液回流比為150-200％；控制經(jīng)由第二污泥回流泵回流至第二厭氧區(qū)的第二污泥回流比為100-150％；控制經(jīng)由第三污泥回流泵回流至第三厭氧區(qū)的第三污泥回流比為100-150％；此時多級A/O反應(yīng)器中的由第一厭氧區(qū)、第二厭氧區(qū)和第三厭氧區(qū)組成的厭氧區(qū)，由第一缺氧區(qū)、第二缺氧區(qū)、短時缺氧區(qū)組成的缺氧區(qū)，以及由第一好氧區(qū)、第二好氧區(qū)和第三好氧區(qū)組成的好氧區(qū)之間的容積分配比為3:7.2:4，污泥齡為8-12天；
當(dāng)多級A/O反應(yīng)器的COD、總氮去除率分別達(dá)到88％及以上，總磷去除率達(dá)到95％及以上且維持20天以上時，強化內(nèi)源同步脫氮除磷污泥三回流多級A/O裝置啟動成功，運行階段延用啟動成功階段的運行參數(shù)繼續(xù)運行；
低溫條件下強化內(nèi)源同步脫氮除磷污泥三回流多級A/O裝置的啟動與運行：
原水溫度低于15℃以下時為低溫條件，此時控制水力停留時間為15-16h，污泥齡控制在12-13天，第一硝化液回流比為250-300％，第二硝化液回流比為200-250％，第一污泥回流比為100-130％，第二污泥回流比為150-170％，第三污泥回流比為150-170％，多級A/O反應(yīng)器中的厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)容積分配比為3:8:5，同時向好氧區(qū)投加懸浮填料，填充比為30％；
當(dāng)強化內(nèi)源同步脫氮除磷污泥三回流多級A/O裝置氨氮去除率達(dá)到99％以上，總氮去除率達(dá)到90％以上，總磷去除率達(dá)到95％以上且維持10天以上時，低溫條件下反應(yīng)器啟動成功，運行階段延用啟動成功階段的運行參數(shù)繼續(xù)運行。
根據(jù)本發(fā)明的方案，強化內(nèi)源反硝化污泥三回流多級A/O反應(yīng)器中，進(jìn)水分為3段進(jìn)水，微生物在厭氧區(qū)中將原水中的有機物儲存為內(nèi)碳源，在缺氧區(qū)微生物利用內(nèi)碳源為胞內(nèi)碳源(如PHA、Glycogen)作為電子供體，以硝態(tài)氮為電子受體，以內(nèi)碳源為電子供體進(jìn)行內(nèi)源反硝化同步脫氮除磷，在好氧區(qū)將氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，同時由于第一好氧區(qū)與第二好氧區(qū)控制較低的溶解氧，還能實現(xiàn)部分同步硝化反硝化作用。由于設(shè)置了水力停留時間較長的缺氧段，微生物長時間處于碳源缺乏的階段(饑餓)，強化了微生物在厭氧段將原水中有機物轉(zhuǎn)化為內(nèi)碳源的生化反應(yīng)，另外設(shè)置了3段污泥回流，降低了污泥有機負(fù)荷，更加促進(jìn)了有機物向內(nèi)碳源的轉(zhuǎn)化，更加利于內(nèi)源反硝化同步深度脫氮除磷。
根據(jù)本發(fā)明的方案，通過在好氧區(qū)后設(shè)置短時缺氧區(qū)降低溶解氧濃度，避免好氧區(qū)出水直接回流至缺氧區(qū)，可以減少碳源無效浪費。
強化內(nèi)源反硝化脫氮除磷能夠利用內(nèi)碳源完成氮磷的同步去除，大大節(jié)省了碳源消耗。由于缺氧吸磷代替了好氧吸磷，氧氣的消耗也降低了30％。
通過設(shè)置三個污泥回流降低缺氧區(qū)污泥有機負(fù)荷以及設(shè)置水力停留時間較長的缺氧區(qū)使微生物處于饑餓狀態(tài)(內(nèi)源呼吸期)，實現(xiàn)強化微生物在厭氧段對內(nèi)碳源的轉(zhuǎn)化與儲存的同時減少污泥產(chǎn)量。
通過設(shè)置兩個硝化液回流，強化微生物在缺氧區(qū)利用胞內(nèi)碳源(如PHA、Glycogen)作為電子供體進(jìn)行反硝化完成同步脫氮除磷。
在低溫條件下(水溫低于15℃)，通過增加污泥回流比降低污泥有機負(fù)荷，增加硝化液回流比提高總氮去除率，延長水力停留時間，延長污泥齡來抵御低溫對微生物生化反應(yīng)過程的影響。
由于第一好氧區(qū)與第二好氧區(qū)溶解氧質(zhì)量濃度控制在1.5-2.0mg/L，溶解氧濃度較低，節(jié)省了曝氣能耗的同時還能夠?qū)崿F(xiàn)部分同步硝化反硝化。
（發(fā)明人：陳東旭;徐振生;王洪偉;馮姍;蘇健;吳昊）
