一种同步脱氮除磷氧化沟及其强化脱氮的工艺方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域,具体涉及一种同步脱氮除磷氧化沟及其强化脱氮的工艺方法。
背景技术
近年来,我国经济快速发展,政府和民众的环境保护意识持续增强,与之相应,我国废水处理能力高速发展。依据相关部门发布的数据显示,我国小、中、大和超大型污水处理厂的COD平均去除率分别为81%、85.5%、87.5%和86.5%。由于进水COD浓度一般小于350mg/L(南方个别城市甚至小于200mg/L),COD处理效果己经达标(一级B标准出水COD浓度为60mg/L)。换言之,我国废水处理的主要矛盾已从COD去除转移到氮素污染控制,尤其是总氮控制。
氧化沟(OxidationDitch)工艺,又称氧化渠,是一种基于活性污泥法的变形工艺,外形呈封闭环状沟,其特点是混合液在沟内不中断地循环流动,形成厌氧、缺氧和好氧段,从而使污水中的有机物得到去除。氧化沟污水处理的整个过程如进水、曝气、沉淀、污泥稳定和出水等全部集中在氧化沟内完成,所产生的微生物污泥在污水曝气净化的同时得到稳定,不需设置初沉池和污泥硝化池,处理设施大大简化。不仅各国环境保护机构非常重视,而且世界卫生组织(WHO)也非常重视。在美国已建成的污水处理厂有几百座,欧洲已有上千座。在我国,氧化沟技术的研究和工程实践始于上世纪70年代,氧化沟工艺以其经济简便的突出优势已成为中小型城市污水厂的首选工艺。
但是现有氧化沟工艺,特别是在除氮过程中存在的问题有:
(1)现有氧化沟多采用表面曝气形式,表面曝气式氧化沟的有效水深较小,水深的增加会造成氧化沟上部流速较大,而底部流速很小,致使沟底大量积泥,降低了处理效果;另外,表面曝气机在运转时容易溅起较大的水花或水雾,一方面侵蚀了轴承座、电机甚至电气控制部分,另一方面又污染了氧化沟两边的走道;并且表面曝气能耗大,推流动力小,过度搅拌水面,热量流失多,引起水温下降较快,尤其在北方,冬季水温在10℃左右,严重影响了污染物的去除;
(2)现有氧化沟均为单点进水,当反应池为单点曝气时,在反应池内仅形成一组厌氧、缺氧和好氧段,对氮,特别是总氮的去除效果差;当反应池为多点曝气时,其余缺氧段缺乏碳源,反硝化不彻底,氮的处理效果不理想。
发明内容
本发明提供了一种同步脱氮除磷氧化沟及其强化脱氮的工艺方法,该工艺采用生物除氮原理,具有脱氮效果好、流程短、自动化程度高的优点,并且还克服了现有氧化沟运行时污染环境、低温时效率低、池浅、脱氮效果不理想的缺点。
本发明的技术方案如下:
本发明的一种同步脱氮除磷氧化沟,包括外墙、隔墙、导流墙和出水渠,外墙内设置有隔墙将所述的同步脱氮除磷氧化沟内部分为多个反应区,包括依次串联、首尾连接的第一好氧区、第一缺氧区、第二好氧区、第二缺氧区、第三好氧区、第三缺氧区和厌氧区;在反应区的转弯处设置有导流墙,在第三好氧区的外墙上设置有出水渠;
所述的同步脱氮除磷氧化沟还包括进水总管、第一进水分水管、第二进水分水管、第三进水分水管、回流污泥管、出水管、空气总管、第一空气分气管、第二空气分气管、第三空气分气管、放空管、一体式潜水曝气推流机、第一曝气系统和第二曝气系统;
所述的进水总管上分别连接第一进水分水管、第二进水分水管和第三进水分水管,其中,第一进水分水管的出口为第一缺氧区和第一好氧区的分界处,第二进水分水管的出口为第二缺氧区和第二好氧区的分界处,第三进水分水管的出口为第三缺氧区和第三好氧区的分界处;
所述的回流污泥管的进泥处设置在厌氧区内;
所述的出水管的进口设置在出水渠;
所述的放空管和所述外墙连接,并设置在同步脱氮除磷氧化沟下方;
所述的空气总管分别连接第一空气分气管、第二空气分气管和第三空气分气管,其中,第一空气分气管的出口和第一曝气系统连通;第二空气分气管的出口和第二曝气系统连通;第三空气分气管的出口和一体式潜水曝气推流机连通;
所述的第一曝气系统设置在第一好氧区和厌氧区的分界处,所述的第二曝气系统设置在第一缺氧区和第二好氧区的分界处,所述的一体式潜水曝气推流机设置在第二缺氧区和第三好氧区的分界处。
其中,
在第一进水分水管管道上设置有第一电磁流量阀,用于控制第一进水分水管开闭;
在第二进水分水管管道上设置有第二电磁流量阀,用于控制第二进水分水管开闭;
在第三进水分水管管道上设置有第三电磁流量阀,用于控制第三进水分水管开闭;
在第一空气分气管管道上设置有第一电磁空气阀,用于控制第一空气分气管开闭;
在第二空气分气管管道上设置有第二电磁空气阀,用于控制第二空气分气管开闭;
在第三空气分气管管道上设置有第三电磁空气阀,用于控制第三空气分气管开闭。
进一步的,所述的第一电磁流量阀、第二电磁流量阀、第三电磁流量阀、第一电磁空气阀、第二电磁空气阀、第三电磁空气阀均和自控系统相连,所述的自控系统通过电子信号自动控制阀门开启程度,从而控制阀门过流流量。
进一步的,设置有一体式潜水曝气推流机处,设置有挡墙,挡墙包括第一竖挡墙、档墙平台和第二竖挡墙,第一竖挡墙、挡墙平台和第二竖挡墙依次连接,并且相邻挡墙的夹角为90℃;档墙平台处设置有档墙平台开口,所述的一体式潜水曝气推流机设置在档墙平台上,并且和其设置的档墙平台开口相对应。
进一步的,所述的隔墙为第一隔墙、第二隔墙和第三隔墙,第一隔墙一端和第三隔墙一端连接成U形,第二隔墙和外墙连接,并设置在第一隔墙和第三隔墙形成的U形中间,形成串联的S形管道。
进一步的,所述的一体式潜水曝气推流机的扬水量为60~240m3/min,其为水下安装,同时具备推流和曝气作用。
进一步的,所述的第一曝气系统和第二曝气系统均为池底安装的防堵塞微孔曝气盘,单盘直径为200~300mm,充氧能力为0.2~0.4kgO2/h,氧利用率30%以上。
进一步的,所述的外墙为钢筋混凝土形式;所述的导流墙为钢筋混凝土形式或砖砌形式,其作用是避免污泥在氧化沟转弯处堆积;其所述的出水渠为钢筋混凝土形式,所述的隔墙为钢筋混凝土形式,所述的挡墙为钢筋混凝土形式。
所述的同步脱氮除磷氧化沟,其设计有效水深高度为4~8m,其有效水深高,提高了处理效果,尤其是冬季,水温波动小,不会影响氮磷的去除。
本发明的一种同步脱氮除磷氧化沟强化脱氮的工艺方法,采用同步脱氮除磷氧化沟,其包括以下步骤:
步骤1:进水和进气
待处理水经过进水总管进入同步脱氮除磷氧化沟中,并分别流入第一进水分水管、第二进水分水管、第三进水分水管中,其中,进水总管的流速为0.9~1.1m/s,第一进水分水管的流速为0.9~1.3m/s,第二进水分水管的流速为0.9~1.3m/s,第三进水分水管的流速为0.9~1.3m/s;
空气经过空气总管进入同步脱氮除磷氧化沟中,并分别流入第一空气分气管、第二空气分气管、第三空气分气管中,其中,空气总管的流速为0.9~1.2m/s,第一空气分气管的流速为1.0~1.4m/s,第二空气分气管的流速为1.0~1.4m/s,第三空气分气管的流速为1.0~1.4m/s;
其中,气水比为,空气的体积:水的体积=(7~10):1;
步骤2:设计负荷
根据待处理水的进水和出水水质要求,设计同步脱氮除磷氧化沟的污泥负荷为0.06~1.20kgBOD5/(kgMLSS·d);设计硝化容积负荷(以NH3-N计):0.4~1.2kgNH3-N/(m3·d);设计反硝化容积负荷(以NO3-N计):1.3~4.0kgNO3-N/(m3·d);设计污泥产率系数Y为0.4~0.8kgVSS/kgBOD5;
并且根据进水水质指标和出水磷含量的指标设定回流污泥量,其设定标准为,去除的磷含量和回流污泥量成正比;
步骤3:脱氮
根据同步脱氮除磷氧化沟的设置,并按照分水流量分配率,第一进水分水管的水依次流经第一缺氧区、第二好氧区、第二缺氧区、第三好氧区、第三缺氧区、厌氧区、第一好氧区,并循环;第二进水分水管的水依次流经第二缺氧区、第三好氧区、第三缺氧区、厌氧区、第一好氧区、第一缺氧区、第二好氧区、并循环;第三进水分水管的水依次流经第三缺氧区、厌氧区、第一好氧区、第一缺氧区、第二好氧区、第二缺氧区、第三好氧区,并循环;
同时,按照分气流量分配率进行进气,开启曝气,各个分水管的水通过反复的硝化、反硝化和排泥,进行脱氮;
所述的停留时间为HRT>16h;
按分水流量分配率,第一进水分水管:第二进水分水管:第三进水分水管=(35%~40%):(30%~35%):(25%~35%);
按分气流量分配率,第一空气分气管:第二空气分气管:第三空气分气管=(35%~45%):(30%~35%):(25%~30%);
所述的步骤3中,所述的分水流量分配率和分气流量分配率,根据待去除的氮的含量确定,待去除的氮的含量和第一进水分水管和第一空气分气管的流量分配率成正比,和第三进水分水管和第三空气分气管的流量分配率成反比。
步骤4:除磷
检测出水渠内水质指标,确定污泥龄为16~20d,厌氧区的污泥通过回流污泥管流出,从而达到除磷效果;其中,回流污泥管流速为0.9~1.2m/s;污泥到压氧区的污泥回流量为50~100%;
当出水渠内水质达到目标要求,经过出水管流出,其中,出水管的流速为0.8~1.0m/s。
所述的同步脱氮除磷氧化沟强化脱氮的工艺方法中,当同步脱氮除磷氧化沟出现故障,需要检修时,将放空管打开,将同步脱氮除磷氧化沟内水全部排空;其中,放空管的流速为0.7~1.0m/s。
本发明的一种同步脱氮除磷氧化沟及其强化脱氮的工艺方法,其有益效果为:
(1)本发明采用生物法深度除氮,具有脱氮效果好、流程短、自动化程度高的优点。
(2)采用一体式潜水曝气推流机和底部曝气,减少热量散发,克服了传统表面曝气氧化沟工艺污染环境、池浅、低温时效率低的缺点。
(3)采用多点配水曝气,形成厌氧Y-好氧O1-缺氧A1-好氧O2-缺氧A2-好氧O3-缺氧A3形式,克服了传统氧化沟工艺单点进水时氮去除率不高的缺点。
附图说明
图1为本发明的同步脱氮除磷氧化沟的结构示意图。
其中,1、进水总管;11、第一进水分水管;12、第二进水分水管;13、第三进水分水管;2、回流污泥管;3、出水管;4、空气总管;41、第一空气分气管;42、第二空气分气管;43、第三空气分气管;5、放空管;6、一体式潜水曝气推流机;71、第一曝气系统;72、第二曝气系统;81、第一电磁流量阀;82、第二电磁流量阀;83、第三电磁流量阀;91、第一电磁空气阀;92、第二电磁空气阀;93、第三电磁空气阀;101、外墙;102、导流墙;103、出水渠;104-1、第一竖挡墙;104-2、第二竖挡墙;105、挡墙平台;106、挡墙平台开口;107、隔墙。
图2为本发明的同步脱氮除磷氧化沟的分区示意图。
其中,Y、厌氧区;O1、第一好氧区;A1、第一缺氧区;O2、第二好氧区;A2、第二缺氧区;O3、第三好氧区;A3、第三缺氧区。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
一种同步脱氮除磷氧化沟,其结构示意图见图1,包括外墙101、隔墙107、导流墙102和出水渠103,外墙101内设置有隔墙107将所述的同步脱氮除磷氧化沟内部分为多个反应区(见图2),包括依次串联、首尾连接的第一好氧区O1、第一缺氧区A1、第二好氧区O2、第二缺氧区A2、第三好氧区O3、第三缺氧区A3和厌氧区Y;在反应区的转弯处设置有导流墙102,在第三好氧区O3的外墙上设置有出水渠103;
所述的同步脱氮除磷氧化沟还包括进水总管1、第一进水分水管11、第二进水分水管12、第三进水分水管13、回流污泥管2、出水管3、空气总管4、第一空气分气管41、第二空气分气管42、第三空气分气管43、放空管5、一体式潜水曝气推流机6、第一曝气系统71和第二曝气系统72;
所述的进水总管1上分别连接第一进水分水管11、第二进水分水管12和第三进水分水管13,其中,第一进水分水管11的出口为第一缺氧区A1和第一好氧区O1的分界处,第二进水分水管12的出口为第二缺氧区A2和第二好氧区O2的分界处,第三进水分水管13的出口为第三缺氧区A3和第三好氧区O3的分界处;
所述的回流污泥管2的进泥处设置在厌氧区Y内;
所述的出水管3的进口设置在出水渠103;
所述的放空管5和所述外墙101连接,并设置在同步脱氮除磷氧化沟下方;
所述的空气总管4分别连接第一空气分气管41、第二空气分气管42和第三空气分气管43,其中,第一空气分气管41的出口和第一曝气系统71连通;第二空气分气管42的出口和第二曝气系统72连通;第三空气分气管43的出口和一体式潜水曝气推流机6连通;
所述的第一曝气系统71设置在第一好氧区O1和厌氧区Y的分界处,所述的第二曝气系统72设置在第一缺氧区A1和第二好氧区O2的分界处,所述的一体式潜水曝气推流机6设置在第二缺氧区A2和第三好氧区O3的分界处。
其中,
在第一进水分水管11管道上设置有第一电磁流量阀81,用于控制第一进水分水管开闭;
在第二进水分水管12管道上设置有第二电磁流量阀82,用于控制第二进水分水管开闭;
在第三进水分水管13管道上设置有第三电磁流量阀83,用于控制第三进水分水管开闭;
在第一空气分气管41管道上设置有第一电磁空气阀91,用于控制第一空气分气管开闭;
在第二空气分气管42管道上设置有第二电磁空气阀92,用于控制第二空气分气管开闭;
在第三空气分气管43管道上设置有第三电磁空气阀93,用于控制第三空气分气管开闭。
所述的第一电磁流量阀81、第二电磁流量阀82、第三电磁流量阀83、第一电磁空气阀91、第二电磁空气阀92、第三电磁空气阀93均和自控系统相连,所述的自控系统通过电子信号自动控制阀门开启程度,从而控制阀门过流流量。
设置有一体式潜水曝气推流机6处,设置有挡墙,挡墙包括第一竖挡墙104-1、档墙平台105和第二竖挡墙104-2,第一竖挡墙104-1、挡墙平台105和第二竖挡墙104-2依次连接,并且相邻挡墙的夹角为90℃;档墙平台105处设置有挡墙平台开口106,所述的一体式潜水曝气推流机6设置在挡墙平台105上,并其和其设置的挡墙平台开口106相对应。
所述的隔墙107为第一隔墙、第二隔墙和第三隔墙,第一隔墙一端和第三隔墙一端连接成U形,第二隔墙和外墙连接,并设置在第一隔墙和第三隔墙形成的U形中间,形成串联的S形管道。
所述的一体式潜水曝气推流机6的扬水量为60~240m3/min,其为水下安装,同时具备推流和曝气作用。
所述的第一曝气系统71和第二曝气系统72均为池低安装的防堵塞微孔曝气盘,单盘直径为200~300mm,充氧能力为0.2~0.4kgO2/h,氧利用率30%以上。
所述的外墙101为钢筋混凝土形式;所述的导流墙102为钢筋混凝土形式,其作用是避免污泥在氧化沟转弯处堆积;其所述的出水渠103为钢筋混凝土形式,所述的隔墙107为钢筋混凝土形式;所述的第一竖挡墙104-1、挡墙平台105、第二竖挡墙104-2为钢筋混凝土形式。
一种同步脱氮除磷氧化沟强化脱氮的工艺方法,采用同步脱氮除磷氧化沟,其包括以下步骤:
步骤1:进水和进气
待处理水经过进水总管进入同步脱氮除磷氧化沟中,并分别流入第一进水分水管11、第二进水分水管12、第三进水分水管13中,其中,进水总管1的流速为1.0m/s,第一进水分水管11的流速为1.1m/s,第二进水分水管12的流速为1.1m/s,第三进水分水管13的流速为1.1m/s;
空气经过空气总管进入同步脱氮除磷氧化沟中,并分别流入第一空气分气管、第二空气分气管、第三空气分气管中,其中,空气总管的流速为1.0m/s,第一空气分气管的流速为1.2m/s,第二空气分气管的流速为1.2m/s,第三空气分气管的流速为1.2m/s;
其中,气水比为,空气的体积:水的体积=8:1;
步骤2:设计负荷
根据待处理水的进水的水质及出水水质要求如下表:
|
COD |
BOD |
TN |
氨氮 |
TP |
SS |
进水指标 |
350 |
250 |
70 |
45 |
4 |
220 |
出水指标 |
50 |
10 |
15 |
5 |
0.5 |
10 |
根据上述条件,设计同步脱氮除磷氧化沟的污泥负荷为0.5kgBOD5/(kgMLSS·d);设计硝化容积负荷(以NH3-N计):0.8kgNH3-N/(m3·d);设计反硝化容积负荷(以NO3-N计):2.0kgNO3-N/(m3·d);设计污泥产率系数Y为0.6kgVSS/kgBOD5;
并且根据进水水质指标和出水磷含量的指标设定回流污泥量,其设定标准为,去除的磷含量和回流污泥量成正比;
步骤3:脱氮
根据同步脱氮除磷氧化沟的设置,并按照分水流量分配率,第一进水分水管的水依次流经第一缺氧区、第二好氧区、第二缺氧区、第三好氧区、第三缺氧区、厌氧区、第一好氧区,并循环;第二进水分水管的水依次流经第二缺氧区、第三好氧区、第三缺氧区、厌氧区、第一好氧区、第一缺氧区、第二好氧区、并循环;第三进水分水管的水依次流经第三缺氧区、厌氧区、第一好氧区、第一缺氧区、第二好氧区、第二缺氧区、第三好氧区,并循环;
同时,按照分气流量分配率进行进气,开启曝气,各个分水管的水通过反复的硝化、反硝化和排泥,进行脱氮;
所述的停留时间为HRT为18h;
按分水流量分配率,第一进水分水管:第二进水分水管:第三进水分水管=40%:35%:25%;
按分气流量分配率,第一空气分气管:第二空气分气管:第三空气分气管=45%:30%:25%;
所述的分水流量分配率和分气流量分配率,根据待去除的氮的含量确定,待去除的氮的含量和第一进水分水管和第一空气分气管的流量分配率成正比,和第三进水分水管和第三空气分气管的流量分配率成反比。
步骤4:除磷
检测出水渠内水质指标,确定污泥龄为18d,厌氧区的污泥通过回流污泥管流出,从而达到除磷效果;其中,回流污泥管流速为1.0m/s;污泥到压氧区的污泥回流量为80%;
当出水渠内水质达到目标要求,经过出水管流出,其中,出水管的流速为0.9m/s。
所述的同步脱氮除磷氧化沟强化脱氮的工艺方法中,当同步脱氮除磷氧化沟出现故障,需要检修时,将放空管打开,将同步脱氮除磷氧化沟内水全部排空;其中,放空管的流速为1.0m/s。
实施例2
一种同步脱氮除磷氧化沟,同实施例1。
一种同步脱氮除磷氧化沟强化脱氮的工艺方法,同实施例1,具体包括以下步骤:
(1)根据进水水质指标设定回流污泥量,待去除的磷含量越高,回流污泥量越高;
(2)根据进水水质指标设定分水流量分配表及分气流量分配率率,待去除的氮含量越高,第一进水分水管和第一空气分气管选高值,第三进水分水管和第三空气分气管选低值;待去除的氮含量越低,第一进水分水管和第一空气分气管选低值,第三进水分水管和第三空气分气管选高值;
(3)开启曝气和进水进行处理。
以上实施例,仅仅为了说明本发明能够实施,并不是对本发明保护范围的限定,在本发明公开的基础上,对其进行同等条件的替换,也在本发明的保护范围内。