CN109179869A - 无外加碳源去除总氮的污水处理工艺和自控运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无外加碳源去除总氮的污水处理工艺,该工艺用于污水处理总氮的去除，该工艺是在处理装置中进行硝化和反硝化作用，该工艺通过六个步骤达到出水指标COD:20—30mg/L、BOD:4—6mg/L、SS≤1mg/L、TP:0.2—0.3mg/L、NH3N:1—3mg/L、TN:9—10mg/L，本工艺去除1个TN需要1.5—2个BOD，出水排放至河道、湿地或管网；本发明的效果是该工艺采用活性污泥+MBBR+MBR法和多点进水将碳源分布，投入填料增大反应面积，及180d以上的污泥龄，能更好的富集优势硝化菌和反硝化菌,此时硝化和反硝化作用同步进行去除总氮，并且去除1个TN需要1.5—2个BOD，即去除1mg/L的TN需要1.5—2mg/L的BOD，大大减小了对碳源的消耗，使得进水不另外投加碳源的情况下，能更好的去除总氮。本发明提供一种自控设备运行的方法，该方法是通过液位、电动阀、流量、泥度、压力、时间传感等元件或PLC使设备根据工况要求进行启动、运行、调节、停止工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种污水处理工艺领域，尤其是涉及一种无外加碳源去除总氮的污水处理工艺和自动控制设备运行的方法，使出水水质执《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级标准A标准，并部分达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅳ类（TN≤10）标准的污水处理工艺和自动控制设备运行的方法领域。
背景技术
在国务院下发的《水污染防治行动计划》中提到，要选择对水环境质量有突出影响的总氮、总磷等指标，研究纳入流域、区域污染物排放总量控制约束性指标体系，并明确要求，汇入富营养化湖库的河流和沿海地级及以上城市应实施总氮排放控制，总磷控制也提上了日程，将在部分流域、区域开展控制。
原国家环保局发布的《城镇污水处理厂污染物排放标准》征求意见稿，首次提出特别排放限值(特别排放限值总体与《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅳ类水体水质要求相当（总氮除外），可以满足生态环境敏感区对污水处理厂排放控制的需求。同时，氨氮和总氮指标提出了为满足水体富营养化控制需求的限值。此次修订同时提出了对于敏感区域适用的特别排放限值，规定生态环境敏感区的污水排放需提高至地表水IV类水质要求。特别排放限值中要求处理出水COD浓度不高于30mg/L，SS浓度不高于5mg/L。由此，国内大多数污水处理厂现有的工艺流程已经无法满足新的水质要求，必须要进行优化改造升级。
随着水资源的短缺和环境污染的加剧，现有污水处理厂的出水指标更加严格，对出水总氮有了更明确的要求。这就需要污水中有比较充足的碳源，从而通过硝化反硝化去除总氮。传统工艺中去除1个TN需要4个BOD，即去除1mg/L的TN需要4mg/L的BOD，所以传统工艺中在去除总氮的过程中会大量消耗碳源。现在很多污水处理厂面临碳源不足的问题，为了使出水总氮达标，不得不人为投加碳源。目前，解决碳源不足的问题，主要考虑外加碳源(如甲醇、乙醇、乙酸和葡萄糖等)，但是这样会大大增加污水处理厂的处理成本。研究表明，采用甲醇作为碳源的成本相当于水厂运行管理成本的70%之多，或者将富含可生物降解有机物的工业废水投加到城市污水中，然后这样会增加额外的运输费用和其它费用。
目前，城市污水处理设施自动化水平不断提高，但乡镇、边远地区的污水处理设备、设施自动化水平滞后，管理人员不能及时到岗，运行信息不能及时获得，运行出现问题得不到及时处理，设备甚至处于病态，这样，存在环境污染风险漏洞。
发明内容
本发明的目的是提供一种无外加碳源去除总氮的污水处理工艺和自动控制设备运行的方法,以利于解决目前污水处理出现碳源不足、脱氮除磷处理效果不稳定不达标以及投加外部碳源去除总氮成本高和自动化水平低、值守人员多、运营费用高、设备故障不能及时获得等问题。
本发明采用的技术方案是提供一种无外加碳源去除总氮的污水处理工艺，该工艺用于污水处理中总氮的去除，并且出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级标准A标准，并部分达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅳ类（TN≤10）标准，该工艺是在依次连接的缺氧池、厌氧池、预好氧池、MBR池、消毒兼清水池以及污泥池的处理装置中进行硝化作用和反硝化作用，所述缺氧池、厌氧池、预好氧池、MBR池的污泥龄为180d以上;自动控制设备运行的方法是通过电控元件或PLC、电动阀、泥度计、液位计、流量计、压力传感器等来实现设备启动、运行、调节、停止工作，在线信息在通过PLC收集整理经发射装置发射给业主；该工艺采用活性污泥+MBBR+MBR法和多点进水将碳源分布的方式;该工艺和方法可实施在地上、地下、半地下污水处理过程中；其特征是：该工艺和方法包括以下步骤及过程：
A:多点分布碳源，使得硝化作用和反硝化作用在所述各个池中同步进行，采用多点进水方式，将进水污水分成四部分65%-75%进入缺氧池，15%-25%进入厌氧池，5%-7%进入预好氧池，剩余的3%-5%进入MBR池;
B:缺氧池)、厌氧池、预好氧池中投放填料增加反应比表面积，加快细菌反应速度;
C:缺氧池中65%-75%的进水与预好氧池回流的混合液进行混合反应，水力停留时间为3-4h，在填料加大细菌接触比表面积和缺氧条件下通过反硝化菌的反硝化作用，将从预好氧池回流带入的硝酸盐转化成氮气溢入大气中;
D:经过缺氧池处理后，污水进入厌氧池中与15%~25%的进水和MBR池回流的混合液进行混合反应，在填料细菌接触比表面积加大和厌氧条件下，从MBR池回流带入的硝酸盐在反硝化菌的反硝化作用下转化成氮气溢入大气中，厌氧段的停留时间为3~4h;
E:经过厌氧池处理后，污水进入预好氧池中，与5%-7%的进水混合反应，在预好氧池中，借助于填料增加的比表面积更多地硝化细菌将污水中的氨氮及有机氮氨化成氨氮，通过硝化菌的硝化作用，将氨氮转化成硝酸盐,预好氧段的停留时间为2~3h，预好氧池中的混合液通过安装在预好氧池中的回流装置回流至缺氧池，回流比为100%~200%，此回流为常开，回流装置通过阀门调节回流量;在该阶段加入化学除磷装置，进行除磷，使得出水总磷达标;
F:经过预好氧池处理后，污水进入MBR池中，与3%-5%的进水混合反应，MBR池在与MBR膜组件连接的产水泵产生的负压条件下，混合反应的混合液中的水经过MBR膜完成固液分离，污泥沉落，混合液通过回流装置回流至厌氧池中，回流比为100%~200%，此回流为常开，回流装置通过阀门调节回流量，剩余污泥通过管道经电动排泥阀调节控制进入污泥池;
G:进过MBR池出水随后进入到消毒兼清水池，停留时间为2h，此时出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级标准A标准，并部分达到《地表水环境质量标准(GB3838-2002)Ⅳ类（TN≤10）标准，出水指标 COD:20—30mg/L、BOD：4—6mg/L、SS≤1mg/L、TP：0.2—0.3mg/L、NH3N：1—3mg/L、TN：9—10mg/L，本工艺去除1个TN需要1.5—2个BOD，出水排放至河道、湿地或管网回用；
H:自动控制设备运行的方法是：进水泵、产水泵、风机受液位计和时间PLC控制，污泥排放由泥度计、PLC、电动排泥阀控制，各数据由泥度计、液位计、流量计、压力传感器收集经PLC处理后发指令给进水泵、产水泵、风机、电动阀门等，信息经发射装置发送给业主，其工作如下：
a.产水泵，工作8min，停2min，由PLC中时间继电器控制；
b.风机，在整体设备满足正常运行和MBR池正常水位条件下工作；
c.除磷装置计量泵与风机同步工作；
d.当MBR池水吸抽到下液位时产水泵、风机停止工作，当MBR池水上升到上液位时产水泵、风机投入工作；
e.当调节池水到下液位时，设备所有电气停止工作；当调节池水到达上液位时，进水泵投入工作，其它电气在满足条件下投入工作；
f.当吸附压力传感器负压达到设定上限值和流量计下限值时，所有在线电气在PLC控制下停止工作，加药清洗装置投入工作，对MBR进行清洗；当加药清洗装置内溶液达到下液位时，加药清洗泵停止工作，恢复正常污水处理运行；
g.当泥度计泥度达到设定值时，通过PLC打开电动排泥阀排泥，达到泥度设定下限制值时，关闭电动排泥阀；
h.在设备有电情况下，设备运行、停止等数据、信息通过PLC、发射装置、通讯网络发送给业主。
本发明的效果1是通过该工艺中采用多点进水将碳源分布，投放填料增加反应比表面积加速细菌反应繁殖及180d以上的污泥龄等特点，能更好的富集优势硝化菌和反硝化菌，此时硝化作用和反硝化作用同步进行,能更好的去除总氮，并且通过该方法去除总氮时，去除1个TN需要1.5—2个BOD，即去除1mg/L的TN需要1.5—2mg/L的BOD，在去除总氮的过程中，大大减小了对碳源的消耗，使得进水在碳源不足，且不另外投加碳源的情况下，能更好的去除总氮。
本发明的效果2是该方法通过电控元件或PLC、电动阀、泥度计、液位计、流量计、压力传感器等来实现设备启动、运行、调节、停止工作，在线信息在通过PLC收集整理经发射装置发射给业主，以实现污水处理设备全自动工作运行。
附图说明
图1 是本发明无外加碳源去除总氮的污水处理工艺流程示意图；
图2 是本发明自控设备运行的方法控制示意图。
图中：1是缺氧池，2是厌氧池，3是预好氧池，4是MBR池，5是消毒兼清水池，6是污泥池，7是进水泵，8、10是回流装置，9是微孔曝气器，11是填料，12是MBR膜组件，13、14是阀门，15是阀门，16是加药清洗装置，17是产水泵，18是出水，19是除磷装置，20是PLC，21是电动排泥阀，22、27是流量计，23、24是液位计，25是发射装置，26是压力传感器，28是泥度计。
Claims (6)
1.一种无外加碳源去除总氮的污水处理工艺，该工艺用于污水处理中总氮的去除，并且出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级标准A标准，并部分达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅳ类（TN≤10）标准，该工艺是在依次连接的缺氧池1、厌氧池2、预好氧池3、MBR池4、消毒兼清水池5以及污泥池6的处理装置中进行硝化作用和反硝化作用，所述缺氧池1、厌氧池2、预好氧池3中投加填料11增大比表面积加速硝化作用和反硝化作用，所述缺氧池1、厌氧池2、预好氧3、MBR 4的污泥龄为180d以上;自动控制设备运行的方法是通过电控元件或PLC 20、电动阀21、泥度计28、液位计23、液位计24、流量计22、流量计27、压力传感器26等来实现设备启动、运行、调节、停止工作，在线信息在通过PLC收集整理经发射装置25发送给业主；该工艺采用活性污泥+MBBR+MBR法和多点进水将碳源分布的方式;该工艺和方法可实施在地上、地下、半地下的污水处理过程中；其特征是：该工艺和方法包括以下步骤及过程：
A:多点分布碳源，使得硝化作用和反硝化作用在所述各个池中同步进行，采用多点进水方式，将进水污水分成四部分65%-75%进入缺氧池1，15%-25%进入厌氧池2，5%-7%进入预好氧池3，剩余的3%-5%进入MBR池4;
B:缺氧池1、厌氧池2、预好氧池3中投放填料11增加反应比表面积，加快细菌反应速度;
C:缺氧池1中65%-75%的进水与预好氧池3回流的混合液进行混合反应，水力停留时间为3-4h，在填料11细菌接触比表面积加大和缺氧条件下通过反硝化菌的反硝化作用将从预好氧池3回流带入的硝酸盐转化成氮气溢入大气中;
D:经过缺氧池1处理后，污水进入厌氧池2中与15%-25%的进水和MBR池4回流的混合液进行混合反应，在填料11细菌接触比表面积加大和厌氧条件下，从MBR池4回流带入的硝酸盐在反硝化菌的反硝化作用下转化成氮气溢入大气中，厌氧段的停留时间为3-4h;
E:经过厌氧池2处理后，污水进入预好氧池3中，与5%-7%的进水混合反应，在预好氧池3中，借助于填料11增加的比表面积更多地硝化细菌将污水中的氨氮及有机氮氨化成氨氮，通过硝化菌的硝化作用，将氨氮转化成硝酸盐,预好氧段的停留时间为2-3h，预好氧池3中的混合液通过安装在预好氧池中的回流装置8回流至缺氧池1，回流比为100%-200%，此回流为常开，回流装置8通过阀门13调节回流量;在该阶段加入化学除磷装置19，进行除磷，使得出水总磷达标;
F:经过预好氧池3处理后，污水进入MBR池4中，与3%-5%的进水混合反应，MBR池4在与MBR膜组件12连接的产水泵17产生的负压条件下，混合反应的混合液中的水经过MBR膜完成固液分离，污泥沉落，混合液通过回流装置10回流至厌氧池2中，回流比为100%-200%，此回流为常开，回流装置10通过阀门14调节回流量，剩余污泥通过管道经电动排泥阀21调节控制进入污泥池6;
G:进过MBR池4出水随后进入到消毒兼清水池5，停留时间为2h，此时出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级标准A标准，并部分达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅳ类（TN≤10）标准，出水指标 COD:20—30mg/L、BOD：4—6mg/L、SS≤1mg/L、TP：0.2—0.3mg/L、NH3N：1—3mg/L、TN：9—10mg/L，本工艺去除1个TN需要1.5—2个BOD，出水18排放至河道、湿地或管网回用；
H:自动控制设备运行的方法是：进水泵7、产水泵17、风机15受液位计23液位计24和时间PLC 20控制，污泥排放由泥度计30、PLC 20、电动排泥21控制，各数据由泥度计30、液位计23、液位计24、流量计22、流量计27、压力传感器26收集经PLC 20处理后发指令给进水泵7、产水泵17、风机15、电动排泥21、紫外线或加药消毒设备5等，信息经发射装置25发送给业主，其工作如下：
a.产水泵17，工作8min，停2min，由PLC 20中时间继电器控制；
b.风机15，在整体设备满足正常运行和MBR池4正常水位条件下工作；
c.除磷装置19计量泵与风机15同步工作；
d.当MBR池4水吸抽到下液位24时产水泵17、风机15停止工作，当MBR池4水上升到上液位24时产水泵17、风机15投入工作；
e.当调节池水到下液位23时，设备所有电气停止工作；当调节池水到达上液位23时，进水泵7投入工作，其它电气在满足条件下投入工作；
f.当吸附压力传感器26负压达到设定上限值和流量计27下限值时，所有在线电气在PLC 20控制下停止工作，加药清洗装置16投入工作，对MBR进行清洗；当加药清洗装置16内溶液达到下液位时，加药清洗装置16停止工作，恢复正常污水处理运行；
g.当泥度计28泥度达到设定值时，通过PLC 20打开电动排泥阀21排泥，达到泥度设定下限制值时，关闭电动排泥阀21；
h.在设备有电情况下，设备运行、停止等数据、信息通过PLC 20、发射装置25、通讯网络发送给业主。
2.根据权利要求1中所述的无外加碳源去除总氮的污水处理工艺，其特征是：缺氧池1、厌氧池2、预好氧池3中投放的填料为组合填料、弹性填料、悬浮填料、半软性填料中一种，但限于此类填料。
3.根据权利要求1中所述的无外加碳源去除总氮的污水处理工艺，其特征是：步骤D和步骤E中的回流为混合液回流，回流方式采用气提回流方式或回流泵回流方式。
4.根据权利要求1中所述的无外加碳源去除总氮的污水处理工艺，其特征是：预好氧池3池底设有微孔曝气器9;出水溶解氧控制在1.0—1.5mg/L。
5.根据权利要求1中所述的无外加碳源去除总氮的污水处理工艺，其特征是：MBR池4采用的是好氧MBR，池底设有微孔曝气器9，在混合液固液分离的同时，也能进行生物硝化作用，硝化细菌将污水中的氨氮及有机氮氨化成氨氮，通过硝化菌的硝化作用，将氨氮转化成硝酸盐，停留时间为3-4h；MBR池4不限于平板膜，可采用中空膜、陶瓷膜等，可外置式超过滤。
6.根据权利要求1中所述的自动控制设备运行的方法,其特征是：信号远传采用无线移动网络或有线网络，或无线和有线混合网络。
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