CN110255713A - 一种应用于小型污水处理的序批式活性污泥法变型及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于小型污水处理的序批式活性污泥法变型及设备，包括如下步骤：a进水；b反应；c静置沉淀；d污泥回流；e排水；f闲置。设备包括智能电控箱、预反应区和主反应区，预反应区与主反应区通过管道相连通，预反应区设有隔板和进水管，主反应池设有回流管、排水管和曝气装置。主反应区中设有的第二气提装置，曝气装置和第二气提装置均与智能电控箱相连接。本发明采用基于人工智能的过程控制，污水处理效果较好，运维简易方便，抗冲击负荷能力强，利于污泥减量化和延长排泥周期，具有安全、稳定、高效、节能的特点。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，尤其涉及一种应用于小型生活污水处理的气提序批式活性污泥法变型及设备。
背景技术
活性污泥法是一种污水生物处理技术，是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。该法是在人工条件下，对污水和各种微生物群体进行连续混合培养，形成活性污泥，利用活性污泥中的微生物分解去除污水中的有机污染物。然后泥水分离，将处理后的上清液和多余污泥排出系统。SBR是序批式活性污泥法的简称，是一种按序列间歇曝气方式运行的活性污泥法。它的主要特征是在运行操作上的有序性和间歇性，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一体，在该池中完成进水、反应、沉淀、排水、闲置等工序。适用于间歇排放和流量变化较大的场合。但现有序批式活性污泥法存在控制复杂、运维难，产污泥量大等问题。
发明内容
本发明目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种应用于小型污水处理的气提序批式好氧活性污泥法变型，能够智能控制，运维简易方便，产生的多余污泥量极低，抗冲击负荷能力强，安全、稳定、高效、节能。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种应用于小型污水处理的序批式活性污泥法变型，其特征在于包括如下步骤：
a、进水：进污水到预反应区，预反应区为厌氧区，控制水力停留时间在水解酸化阶段。为回流混合液中的聚磷菌提供厌氧释磷环境，兼具水解酸化、调节水量、抗冲击负荷的作用。
b、反应：将预反应区的污水输送至主反应区，根据不同微生物对生存环境中溶解氧的需求，分阶段间歇式曝气，交替形成厌氧-缺氧-好氧环境，分阶段完成厌氧释磷、缺氧反硝化、好氧硝化和过量吸磷等过程，用生物方法处理污水。
c、静置沉淀：对主反应区的污水静置沉淀处理。
d、污泥回流：根据活性污泥沉淀分层情况，按智能设定在沉淀过程中，将少量老化不易沉淀的污泥混合液回流至预反应区进行厌氧消化，实现污泥减量化。同时将磷富集在活性污泥上，按设定时间周期排出。
e、排水：将静置沉淀分层后的上清液排出。
f、闲置：协同前几个工序调节待机时间，提高设备运行周期的灵活性。
工艺与设备配套，形成具有安全(埋地部分无带电器件)、稳定(活性高、稳定性高)、高效、节能(气提技术、间歇曝气)的特点。
进一步，步骤b的详细过程为：
1)前置反硝化：将预反应区内的污水输送至主反应区，主反应区形成厌氧环境，供主反应区中聚磷菌厌氧释磷，抑制反硝化过程对释磷过程的影响。之后间歇性曝气形成缺氧环境，这一阶段有充足的碳源，在反硝化菌的作用下将污泥混合液中残留的亚硝态氮和硝态氮还原成氮气。
2)曝气：间歇性曝气形成周期性好氧环境，在微生物作用下完成有机物的好氧分解。在亚硝化菌、硝化菌作用下，将水中的氨氮氧化成亚硝态氮和硝态氮，同时完成聚磷菌过量吸磷。可根据出水总磷浓度，对排泥周期和排泥量进行活化设置。
3)二次反硝化：根据出水水质情况和要求，选择补充调整碳源量，调整曝气策略，形成缺氧环境，进行进一步反硝化。通过二次反硝化进一步可减少污水中的亚硝态氮和硝态氮，达到良好的脱氮效果。
进一步，步骤f的详细过程为：在排水后，设备低负荷运行情况下，在下一批进水之前的闲置阶段，根据实际情况决定是否进行混合和曝气。可适度间歇少量曝气，降低设备能耗，可以保持反应区污泥活性维持在较高水平，提高设备运行周期的灵活性。能够在下一周期污水处理时保持较高污水处理效率。
进一步，步骤a～f采用智能电控箱智能控制完成，智能电控箱连接到智能控制平台，智能控制平台具有数据通讯、数据分析、异常监控、智能匹配曝气方案等功能，且和手机客户端等终端连接，实现动态监控。采用SBR与人工智能相结合的方式，极大提高自动化。使SBR控制复杂、运维难的问题得到有效的解决。整个系统具有成长性和自适应特性，通过数据的不断积累形成大数据平台，可根据实际情况(流量规律、水质特点等)灵活调整工艺时间序列参数(曝气策略)达到效果和能耗的最佳匹配的工艺方案。
进一步，每批次处理周期为4～6小时。污水处理时间短，污水处理高效。
一种应用于小型污水处理的序批式活性污泥法变型的设备，其特征在于：包括智能电控箱、预反应区和主反应区，预反应区与主反应区通过管道相连通，预反应区设有进水管，主反应区设有排水管和曝气装置，主反应区中设有第二气提装置，曝气装置和第二气提装置均与智能电控箱相连接。预反应区为厌氧区，提供回流混合液中聚磷菌厌氧释磷环境，兼具水解酸化、调节水量、抗冲击负荷的作用。主反应区用生物方法处理污水，曝气装置提供主反应区反应所需的厌氧、缺氧和好氧环境，利于微生物对污水的处理，第二气提装置用于将少量老化不易沉淀污泥混合液回流至预反应区部分厌氧分解。
进一步，预反应区设有第一气提装置，主反应区设有第三气提装置，第一气提装置和第三气提装置均与智能电控箱相连接。采用气提技术，整个装置仅采用一个曝气泵，无其他动力单元，曝气泵设置在智能电控箱中。埋地装置内无其他带电部件，安全可靠。集成多种必要技术形成整个工艺设计，简单高效。第一气提装置用于将预反应区的污水输送到主反应区，第二气提装置用于将老化不易沉淀污泥混合液回流至预反应区，第三气提装置用于将沉淀后的上层清液排出，曝气装置在主反应区内通过智能控制的间歇曝气策略，交替形成厌氧-缺氧-好氧环境。在曝气泵与第一气提装置、第二气提装置、第三气提装置、曝气装置之间设置智能气体分配器，在极低能耗情况下，完成气体的分配。分配的气体用于完成：气提式序批定量进水、污泥与进料的混合、曝气、气提式排水、气提式污泥回流、气提式定期排泥等动作。
进一步，预反应区设有预反应区隔板，预反应区中利用预反应区隔板形成区域，限制跨区反混。预反应区隔板下端联通，利用进水自重力从底部形成水力搅动，让污水充分混合、吸附，厌氧水解酸化。预反应区前端连接回流污泥混合液出水口。
本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
1)工艺简单，设施占地面积小；
2)时间上反应为理想推流，生化反应推力大；
3)运行方式灵活，脱氮效果好；
4)交替厌氧-缺氧-好氧环境，有效防止污泥膨胀；
5)耐冲击负荷，污水处理能力强；
6)根据实际情况间歇式运行，根据进水量灵活智能调整曝气方案，能耗低；
7)反应区微生物活性高，利于实现污泥减量化和延长排泥周期；
8)采用基于人工智能的控制，运维简易方便。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明一种应用于小型污水处理的序批式活性污泥法变型的设备的结构示意图。
图中，1-智能电控箱；2-进水管；3-排水管；4-预反应区；5-主反应区；6-第一气提装置；7-第二气提装置；8-第三气提装置；9-曝气装置；10-预反应区隔板。
具体实施方式
如图1所示，为本发明一种应用于小型污水处理的序批式活性污泥法变型，包括如下步骤：
a、进水：通过进水管2进污水到预反应区4。预反应区4为厌氧区，提供回流混合液中聚磷菌厌氧释磷环境，合理调节回流时间和回流比，使厌氧释磷受回流污泥混合液内硝态氮浓度影响较低。预反应区4兼具水解酸化、调节水量、抗冲击负荷的作用。
b、反应：将预反应区4的污水输送至主反应区5，根据不同微生物对生存环境中溶解氧的需求，分阶段间歇式曝气，交替形成厌氧-缺氧-好氧环境，用生物方法处理污水。
c、静置沉淀：对主反应区5的污水静置沉淀处理。
d、污泥回流：根据活性污泥沉淀分层情况，按智能设定在沉淀过程中，将少量老化不易沉淀污泥混合液回流至预反应区4部分厌氧消化，实现污泥减量化。
e、排水：将静置沉淀分层后的上清液通过排水管3排出。
f、闲置：协同前几个工序调节待机时间，提高设备运行周期的灵活性。
工艺与设备配套，形成具有安全(埋地部分无带电器件)、稳定(活性高、稳定性高)、高效、节能(气提技术、间歇曝气)的特点。
步骤b的详细过程为：
1)前置反硝化：将预反应区4内的污水输送至主反应区5，主反应区5形成厌氧环境，供主反应区5中聚磷菌厌氧释磷，之后间歇性曝气形成缺氧环境，这一阶段有充足的碳源，在反硝化菌的作用下污泥混合液中的亚硝态氮和硝态氮还原成氮气。
2)曝气：间歇性曝气形成周期性好氧环境，在微生物作用下完成有机物COD的好氧分解。在亚硝化菌、硝化菌作用下，将水中的氨氮氧化成亚硝态氮和硝态氮，同时完成聚磷菌过量吸磷。可根据出水总磷浓度，对排泥周期和排泥量进行活化设置。
3)二次反硝化：根据出水水质情况和要求，选择补充调整碳源量，形成缺氧环境，进行进一步反硝化。通过二次反硝化进一步减少污水中的亚硝态氮和硝态氮，脱氮效果好。
步骤f的详细过程为：在排水后，设备低负荷运行情况下，在下一批进水之前的闲置阶段，根据工艺目的决定是否进行混合和曝气。可适度间歇少量曝气，保持污泥活性，提高设备运行周期的灵活性。反应区污泥活性高，能够在下一周期污水处理时保持较高污水处理效率。
步骤a～f采用智能电控箱1智能控制完成，智能电控箱1连接到智能控制平台，智能控制平台具有数据通讯、数据分析、异常监控、智能匹配曝气方案等功能，且和手机客户端等终端连接，实现动态监控。采用SBR与人工智能相结合的方式，极大提高自动化。使SBR控制复杂、运维难的问题交由智能平台完成，使得人工运维部分极为简易。可实现远程和集群联网监控。工艺时间序列参数(曝气策略)可根据实际情况(流量规律、水质特点等)灵活调整达到最优控制。具有成长性和自适应特性，通过数据的不断积累形成大数据平台，可智能选择最佳匹配的工艺方案。
每批次处理周期为4～6小时。污水处理时间短，污水处理高效。
一种应用于小型污水处理的序批式活性污泥法变型的设备，包括智能电控箱1、预反应区4和主反应区5，预反应区4与主反应区5通过管道相连通，预反应区4设有进水管2，主反应区5设有排水管3和曝气装置9，主反应区5中设有第二气提装置7，曝气装置9和第二气提装置7均与智能电控箱1相连接。预反应区4完全厌氧，提供回流混合液中聚磷菌厌氧释磷环境，兼具水解酸化、调节水量、抗冲击负荷的作用，主反应区5用生物方法处理污水，曝气装置9提供主反应区5反应所需的厌氧、缺氧和好氧环境，并利用曝气形成水力搅动实现混合均化，来利于微生物对污水的处理，第二气提装置7用于将少量老化不易沉淀污泥混合液回流至预反应区4部分厌氧分解。
预反应区4设有第一气提装置6，主反应区5设有第三气提装置8，第一气提装置6和第三气提装置8均与智能电控箱1相连接。采用气提技术，整个装置仅采用一个曝气泵，无其他动力单元，曝气泵设置在智能电控箱1中，埋地装置内无其他带电部件，安全可靠。整个设计富含多种必要技术，又简单有效。第一气提装置6用于将预反应区4的污水输送到主反应区5，第二气提装置7用于将老化不易沉淀污泥混合液回流至预反应区4，第三气提装置8用于将沉淀后的上层清液排出，曝气装置9在主反应区5内通过智能控制的间歇曝气策略，交替形成厌氧-缺氧-好氧环境。在曝气泵与第一气提装置6、第二气提装置7、第三气提装置8、曝气装置9之间设置有智能气体分配器，在极低能耗情况下，完成气体的分配。分配的气体用于完成：污泥与进料的混合、曝气、气提式序批定量进水、气提式排水、气提式污泥回流、气提式定期排泥等动作。
预反应区4设有预反应区隔板10，预反应区4中利用预反应区隔板10形成区域，限制跨区反混。预反应区隔板10下端联通，利用进水自重力从底部形成水力搅动，让污水充分混合、吸附，厌氧水解酸化。预反应区4前端连接回流污泥混合液出水口。
本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
1)工艺简单，设施占地面积小；
2)时间上反应为理想推流，生化反应推力大；
3)运行方式灵活，脱氮效果好；
4)交替厌氧-缺氧-好氧环境，有效防止污泥膨胀；
5)耐冲击负荷，污水处理能力强；
6)根据实际情况间歇式运行，根据进水量灵活智能调整曝气方案，能耗低；
7)反应区微生物活性高，利于实现污泥减量化和延长排泥周期；
8)采用基于人工智能的控制，运维简易方便。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种应用于小型污水处理的序批式活性污泥法变型，其特征在于包括如下步骤：
a、进水：进污水到预反应区，预反应区为厌氧区，控制水力停留时间在水解酸化阶段；
b、反应：将预反应区的污水输送至主反应区，根据不同微生物对生存环境中溶解氧的需求，分阶段间歇式曝气，交替形成厌氧-缺氧-好氧环境，用生物方法处理污水；
c、静置沉淀：对主反应区的污水静置沉淀处理；
d、污泥回流：根据活性污泥沉淀分层情况，按智能设定在沉淀过程中，将少量老化不易沉淀的污泥混合液回流至预反应区进行厌氧消化；
e、排水：将静置沉淀分层后的上清液排出；
f、闲置：协同前几个工序调节待机时间。
2.根据权利要求1所述的一种应用于小型污水处理的序批式活性污泥法变型，其特征在于：步骤b的详细过程为：
1)前置反硝化：将预反应区内的污水输送至主反应区，主反应区形成厌氧环境，供主反应区中聚磷菌厌氧释磷，抑制反硝化过程对释磷过程的影响。
之后间歇性曝气形成缺氧环境，这一阶段有充足的碳源，在反硝化菌的作用下将污泥混合液中残留的亚硝态氮和硝态氮还原成氮气；
2)曝气：间歇性曝气形成周期性好氧环境，在微生物作用下完成有机物的好氧分解。在亚硝化菌、硝化菌作用下，将水中的氨氮氧化成亚硝态氮和硝态氮，同时完成聚磷菌过量吸磷。
3)二次反硝化：根据出水水质情况和要求，选择补充调整碳源量，调整曝气策略，形成缺氧环境，进行进一步反硝化。
3.根据权利要求1所述的一种应用于小型污水处理的序批式活性污泥法变型，其特征在于：步骤f的详细过程为：在排水后，设备低负荷运行情况下，在下一批进水之前的闲置阶段，根据实际情况决定是否进行混合和曝气。
4.根据权利要求1所述的一种应用于小型污水处理的序批式活性污泥法变型，其特征在于：步骤a～f采用智能电控箱智能控制完成，所述智能电控箱连接到智能控制平台，智能控制平台具有数据通讯、数据分析、异常监控、智能匹配曝气方案功能，且和手机客户端等终端连接，实现动态监控。
5.根据权利要求1所述的一种应用于小型污水处理的序批式活性污泥法变型，其特征在于：每批次处理周期为4～6小时。
6.基于权利要求1所述的一种应用于小型污水处理的序批式活性污泥法变型的设备，其特征在于：包括智能电控箱、预反应区和主反应区，所述预反应区与所述主反应区相连通，所述预反应区设有进水管，所述主反应区设有排水管和曝气装置，所述主反应区中设有第二气提装置，所述曝气装置和所述第二气提装置均与所述智能电控箱相连接。
7.根据权利要求6所述的一种应用于小型污水处理的序批式活性污泥法变型的设备，其特征在于：所述预反应区设有第一气提装置，所述主反应区设有第三气提装置，所述第一气提装置和所述第三气提装置均与所述智能电控箱相连接。
8.根据权利要求6所述的一种应用于小型污水处理的序批式活性污泥法变型的设备，其特征在于：所述预反应区设有预反应区隔板。
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