CN114604970A - 改良型a2o生化反应系统及污水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及污水生化处理技术领域,提供一种改良型A2O生化反应系统及污水处理方法,改良型A2O生化反应系统包括至少一个厌氧区、至少一个缺氧区、至少一个好氧区和至少一个三相分离器,三相分离器设置在好氧区内且与好氧区的底部密封连接,三相分离器适于将好氧区分隔形成第一好氧区和第二好氧区。采用一体化池型结构,节省了占地,方便了高效回流装置的使用,有利于降低回流能耗,可以明显提升全流程的脱氮除磷功效。三相分离器能够将其分离的硝化污泥自动回落到第二好氧区的末端,硝化污泥随着硝化污泥混合液一同回流到缺氧区,可将污泥回流和硝化污泥混合液内回流合二为一,节省了一套回流系统,减少了一个控制点,操作更简单,方便运维管理。

Description

改良型A2O生化反应系统及污水处理方法
技术领域
本发明涉及污水生化处理技术领域,特别是涉及一种改良型A2O生化反应系统及污水处理方法。
背景技术
自20世纪70年代以来,传统A2O生化工艺逐渐成为生物脱氮除磷的主流工艺,在环境保护方面发挥了巨大的贡献。传统A2O生化工艺构成复杂,受污泥龄、碳源、硝酸盐等因素的影响,造成了脱氮与除磷功能之间相互制约,其处理效果受到了一定限制,不能发挥最有效的作用,因此多年来对于传统A2O生化工艺的优化和改造一直是环保工作者研究和探讨的重点和热点。针对传统A2O生化工艺存在的自身矛盾,各国学者在传统生物脱氮除磷理论的基础上调整厌氧、缺氧和好氧等池子的大小、排列、数量、混合液循环和回流方式等,开发出了一系列的改良型工艺,例如A3O工艺、倒置A2O工艺、UCT工艺、MUCT工艺、JHB工艺等,主要解决厌氧释磷反应与缺氧反硝化反应的基质竞争问题。与传统A2O生化工艺相比,这些工艺均是为了减少内外回流携带硝酸根对厌氧区厌氧释磷反应的影响,其中有些工艺还需要进行进水的二次分配,例如A3O工艺、倒置A2O工艺、JHB工艺等,增加了工艺的控制以及管理难度,而且还会降低污水中优质碳源(VFAs)的利用比例。相比之下,传统UCT工艺和MUCT工艺能提高污水中的优质碳源(VFAs)的利用效能,然而传统UCT工艺和MUCT工艺增加了一级由缺氧区到厌氧区的内回流,增加了一个控制节点,运行以及管理难度增加。
发明内容
本发明旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提出一种改良型A2O生化反应系统,采用三相分离器代替沉淀池,可以实现一体化池型结构,节省了土地占用,同时三相分离器可以将其分离的部分硝化污泥自动回流至第二好氧区的末端,硝化污泥可以随着硝化污泥混合液进入缺氧区的首端,减少了一套回流设备以及一个控制节点,运营管理更加简单。
本发明实施例还提供了一种基于改良型A2O生化反应系统的污水处理方法。
根据本发明第一方面实施例提供的改良型A2O生化反应系统,包括:
至少一个厌氧区,所述厌氧区的首端设置有适于连通污水的进水管路;
至少一个缺氧区,所述缺氧区的首端通过第一过流通道连通于所述厌氧区的末端,所述缺氧区的末端通过第二过流通道连通于所述厌氧区的首端,所述第二过流通道的进水端设置有回流装置,所述缺氧区的末端的底部形成有至少一个第一流出过水孔;
至少一个好氧区,所述好氧区的首端形成有至少一个第三过流通道,所述第三过流通道的进水端连通于所述第一流出过水孔,所述第三过流通道内设置有气提装置;
至少一个三相分离器,所述三相分离器设置在所述好氧区内,且与所述好氧区的底部密封连接,所述三相分离器适于将所述好氧区分隔形成第一好氧区和第二好氧区,所述第一好氧区的首端连通于所述第三过流通道的出水端,所述第一好氧区的末端连通于所述第二好氧区的首端,所述第二好氧区的末端通过第二流出过水孔连通于所述缺氧区的首端;
所述三相分离器包括:
泥水分离仓,所述泥水分离仓的顶部形成有清水出口,底部形成有泥水进口,所述清水出口设置有集水槽以及连通于所述集水槽的出水管路;
第一挡板,设置于所述泥水分离仓靠近所述第二好氧区的一侧,所述第一挡板与所述泥水分离仓之间形成有第四过流通道,所述第四过流通道的进水端连通于所述第二好氧区;
第二挡板,设置于所述泥水分离仓的底部,所述第二挡板倾斜向下延伸至所述第一挡板的底部,所述第一挡板和所述第二挡板之间形成有泥水出口,所述第四过流通道的出水端连通于所述泥水进口和所述泥水出口。
根据本发明的一个实施例,所述缺氧区内设置有导流板,所述导流板适于调整所述缺氧区内流体的流动路径。
根据本发明的一个实施例,所述厌氧区内设置有搅拌装置。
根据本发明的一个实施例,所述泥水分离仓的中部设置有用于泥水分离的组合填料以及用于清洗所述组合填料的清洗装置。
根据本发明的一个实施例,所述三相分离器还包括连通于所述泥水分离仓的底部的排泥管路。
根据本发明的一个实施例,所述第二好氧区的末端设置有DO在线监测元件和/或ORP在线监测元件。
根据本发明第二方面实施例提供的基于改良型A2O生化反应系统的污水处理方法,包括:
将污水通入厌氧区,所述污水中的优质碳源与所述厌氧区内的反硝化污泥混合液充分混合后发生厌氧释磷反应;
厌氧释磷反应之后的混合液进入缺氧区的首端,并与来自第二好氧区的末端的硝化污泥混合液混合后发生反硝化脱氮除磷反应和反硝化脱氮除碳反应,得到反硝化污泥混合液;
一部分所述反硝化污泥混合液进入所述厌氧区进行循环,另一部分所述反硝化污泥混合液进入好氧区发生好氧吸磷反应、好氧除碳和硝化反应,得到硝化污泥混合液;
一部分所述硝化污泥混合液沿着所述第二好氧区的末端进入所述缺氧区的首端进行循环,另一部分所述硝化污泥混合液进入三相分离器进行气体、液体和固体的分离,经分离的清水流出,经分离的部分硝化污泥排出,经分离的另一部分硝化污泥进入所述第二好氧区,并随着所述硝化污泥混合液进入所述缺氧区的首端进行循环。
根据本发明的一个实施例,所述第二好氧区的末端的污泥浓度控制在3g/L至10g/L之间。
根据本发明的一个实施例,所述第二好氧区的末端的DO≤2.0mg/L和/或ORP≤+150.0mV。
根据本发明的一个实施例,所述缺氧区回流至所述厌氧区的回流比小于等于200%,所述缺氧区流入所述好氧区的循环比大于等于300%。
本发明实施例中的上述一个或多个技术方案,至少具有如下技术效果之一:
根据本发明第一方面实施例提供的改良型A2O生化反应系统,包括至少一个厌氧区、至少一个缺氧区、至少一个好氧区和至少一个三相分离器;厌氧区的首端设置有进水管路,进水管路可以向厌氧区内通入污水,污水中的优质碳源与厌氧区内的反硝化污泥混合液充分混合后发生厌氧释磷反应;缺氧区的首端通过第一过流通道连通于厌氧区的末端,缺氧区的末端通过第二过流通道连通于厌氧区的首端,厌氧释磷反应之后的混合液进入缺氧区的首端,并与来自第二好氧区的末端的硝化污泥混合液充分混合后发生反硝化脱氮除磷反应和反硝化脱氮除碳反应,得到反硝化污泥混合液;缺氧区的末端的底部形成有第一流出过水孔,第一流出过水孔通过第三过流通道连通于第一好氧区的首端,气提装置将部分反硝化污泥混合液通入好氧区发生好氧吸磷反应、好氧除碳和硝化反应,得到硝化污泥混合液,另一部分反硝化污泥混合液进入厌氧区进行循环;三相分离器设置在好氧区内,将好氧区分隔成U形布置的第一好氧区和第二好氧区,第二好氧区的末端连通于缺氧区的首端,可以将硝化污泥混合液通入缺氧区的首端进行循环;部分硝化污泥混合液进入三相分离器,进行气体、液体和固体的分离,经分离的清水排出,经分离的部分硝化污泥排出,经分离的另一部分硝化污泥随着第二好氧区的末端的硝化污泥混合液进入缺氧区的首端,进入下一循环。
首先,本发明实施例与现有的UCT生化反应器相比,采用三相分离器代替传统的外置式二沉池,可以实现一体化池型结构,使得污水厂的布置更加紧凑,有利于节省占地。采用一体化池型结构,有利于降低工艺流程过程中的高程设置,甚至无需各功能分区出现明显的高差设计,方便了气提装置、轴流泵等更为高效的回流装置的推广使用,有利于降低回流能耗。而且,采用高效率的回流方法,容易实现更高的回流比,可以明显提升全流程的脱氮除磷功效。
其次,从活性污泥的循环路径来看,三相分离器不需要设置独立的污泥回流装置将外置式二沉池分离出来的污泥回流到缺氧区,三相分离器能够实现将其分离的硝化污泥自动回落到第二好氧区的末端,然后随硝化污泥混合液一同回流到缺氧区的首端,将污泥回流和硝化污泥混合液内回流合二为一,再加上一套由缺氧区到厌氧区的内回流系统,共计需要两套回流系统,节省了一套回流系统,减少了一个控制点,操作更简单,方便运维管理。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案,下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明第一种实施例提供的改良型A2O生化反应系统的示意图;
图2是本发明第一种实施例提供的改良型A2O生化反应系统的A-A剖面图;
图3是本发明第二种实施例提供的改良型A2O生化反应系统的示意图;
图4是本发明第二种实施例提供的改良型A2O生化反应系统的B-B剖面图;
图5是本发明第三种实施例提供的改良型A2O生化反应系统的示意图;
图6是本发明第三种实施例提供的改良型A2O生化反应系统的C-C剖面图;
图7是本发明第二方面实施例提供的基于改良型A2O生化反应系统的污水处理方法的流程图。
附图标记:
100、厌氧区;102、进水管路;
110、缺氧区;112、第一过流通道;114、回流装置;116、第二过流通道;
120、好氧区;122、第三过流通道;124、第一好氧区;126、第二好氧区;
130、三相分离器;132、第二流出过水孔;134、泥水分离仓;136、清水出口;138、泥水进口;
140、集水槽;142、出水管路;144、第一挡板;146、第四过流通道;148、第二挡板;150、泥水出口;
160、导流板;162、组合填料;164、排泥管路;166、DO在线监测元件;167、ORP在线监测元件。
具体实施方式
为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合发明中的附图,对发明中的技术方案进行清楚地描述,显然,所描述的实施例是发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于发明保护的范围。
在本发明实施例的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
在本发明实施例中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
相关技术中,传统UCT工艺和MUCT工艺能提高污水中的优质碳源(VFAs)的利用效能,然而传统UCT工艺和MUCT工艺增加了一级由缺氧区到厌氧区的内回流,增加了一个控制节点,运行以及管理难度增加。
根据本发明第一方面实施例提供的改良型A2O生化反应系统,请参阅图1至图6,包括至少一个厌氧区100、至少一个缺氧区110、至少一个好氧区120以及至少一个三相分离器130,厌氧区100、缺氧区110、好氧区120以及三相分离器130的数量和规格根据需要进行设置。
需要说明的是,厌氧区100、缺氧区110以及好氧区120(包括第一好氧区124和第二好氧区126)均包括首端和末端;在每个处理区的内部,污水或者混合液沿首端流向末端,例如在厌氧区100内,污水沿着厌氧区100的首端向末端流动;在具有先后处理顺序的处理区之间,污水或者混合液沿着上一处理区的末端流向下一处理区的首端,例如混合液沿着厌氧区100的末端流向缺氧区110的首端;依次类推,污水或者混合液在改良型A2O生化反应系统内循环流动,流动方向确定。
厌氧区100的首端设置有进水管路102,进水管路102适于向厌氧区100内通入污水。污水中的优质碳源与厌氧区100内循环的反硝化污泥混合液充分混合,在厌氧区100内发生厌氧释磷反应以及水解反应。
在一些实施例中,厌氧区100的数量至少为两个,多个厌氧区100依次连通,增加了厌氧释磷反应以及水解反应的过程,多个厌氧区100作为一个整体考虑。
缺氧区110的首端通过第一过流通道112连通于厌氧区100的末端,厌氧释磷反应之后的混合液通过第一过流通道112进入缺氧区110的首端。缺氧区110的末端通过第二过流通道116连通于厌氧区100的首端,第二过流通道116的进水端设置有回流装置114,回流装置114用于将缺氧区110内的部分反硝化污泥混合液通入厌氧区100内进行循环。
在一些实施例中,回流装置114包括潜水轴流泵和厌氧气气提装置中的至少一个。
厌氧释磷反应之后的混合液在缺氧区110内与来自第二好氧区126的末端的硝化污泥混合液混合,并发生反硝化脱氮除磷反应和反硝化脱氮除碳反应,得到反硝化污泥混合液。一部分反硝化污泥混合液随着回流装置114和第二过流通道116进入厌氧区100的首端,与污水中的优质碳源继续发生厌氧释磷反应,另一部分反硝化污泥混合液进入好氧区120内发生好氧反应。
缺氧区110的末端的底部形成有至少一个第一流出过水孔(图中未显示),第一流出过水孔适于连通缺氧区110与好氧区120。
好氧区120的首端形成有至少一个第三过流通道122,第三过流通道122的进水端连通于第一流出过水孔,在第一流出过水孔与第三过流通道122均为多个时,第一流出过水孔与第三过流通道122一一对应连通,多个第三过流通道122的出水端可以集中设置在好氧区120的首端的局部位置,也可以分散设置在好氧区120的首端的不同位置。
需要说明的是,第三过流通道122内设置有气提装置(图中未显示),气提装置可以将缺氧区110的末端的部分反硝化污泥混合液推入好氧区120的首端,气提装置的效率较高,有利于降低回流能耗,而且采用高效率的回流方法,容易实现更高的回流比,可以明显提升全流程的脱氮功效。
三相分离器130设置在好氧区120内,三相分离器130的底部与好氧区120的底部密封连接,三相分离器130可以将好氧区120分隔形成第一好氧区124和第二好氧区126,第一好氧区124的首端连通于第三过流通道122的出水端,第一好氧区124的末端连通于第二好氧区126的首端,第二好氧区126的末端形成有第二流出过水孔132,第二好氧区126的末端通过第二流出过水孔132连通于缺氧区110的首端。
第一好氧区124和第二好氧区126形成U形结构,第一好氧区124的末端和第二好氧区126的首端连通,不会阻挡好氧区120内混合溶液以及硝化污泥混合液的流动。
在好氧区120内,通过曝气装置提升混合液的含氧量,反硝化污泥混合液发生好氧吸磷反应、好氧除碳和硝化反应,最终得到硝化污泥混合液,硝化污泥混合液中含有气体、液体以及污泥等,需要分离出气体、清水以及硝化污泥,其中部分硝化污泥需要排出,另外一部分硝化污泥再次进入缺氧区110的首端进入下一循环。
需要说明的是,三相分离器130包括泥水分离仓134、第一挡板144和第二挡板148。
泥水分离仓134的顶部形成有清水出口136,底部形成有泥水进口138,清水出口136设置有集水槽140以及连通于集水槽140的出水管路142。
第一挡板144设置在泥水分离仓134靠近第二好氧区126的一侧,第一挡板144与泥水分离仓134之间形成有第四过流通道146,第四过流通道146的进水端连通于第二好氧区126。
在一些实施例中,第一挡板144的顶部设置有多个通孔,第四过流通道146通过多个通孔连通于第二好氧区126的上层液面。
在另一些实施例中,第一挡板144的顶部高度低于第二好氧区126的上层液面,第二好氧区126液面上升时,上层混合液流入第四过流通道146。
需要说明的是,三相分离器130的数量可以设置多个,但需要确保第一挡板144位于靠近第二好氧区126的一侧,即第四过流通道146接收来自第二好氧区126内的硝化污泥混合液。
第二挡板148设置在泥水分离仓134的底部,第二挡板148倾斜向下设置且延伸至第一挡板144的下方,第一挡板144和第二挡板148之间形成有泥水出口150,第四过流通道146的出水端连通于泥水进口138和泥水出口150。
在一些实施例中,第二挡板148为倾斜设置的池底,池底形成有倾斜面。
根据本发明实施例提供的改良型A2O生化反应系统在工作时:
通过进水管路102向厌氧区100内通入污水,污水中含有大量优质碳源(VFAs),第二过流通道116将缺氧区110的末端的反硝化污泥混合液通入厌氧区100的首端与污水中的优质碳源充分混合后发生厌氧释磷反应。为了提升反硝化污泥混合液和污水的混合程度,可以在厌氧区100内设置流入过水孔,流入过水孔连通于第二过流通道116的出水端和进水管路102的出水端,调整反硝化污泥混合液和污水的流量,可以使反硝化污泥混合液和污水均匀混合后进入厌氧区100。
厌氧释磷反应之后的混合液在第一过流通道112的作用下进入缺氧区110的首端,厌氧释磷反应之后的混合液与缺氧区110内的硝化污泥混合液均匀混合之后发生反硝化脱氮除磷反应和反硝化脱氮除碳反应,得到反硝化污泥混合液。一部分反硝化污泥混合液随着第二过流通道116进入厌氧区100内,与厌氧区100内新注入的污水发生厌氧释磷反应,即进行新的循环,另一部分反硝化污泥混合液进入好氧区120发生好氧吸磷反应、好氧除碳和硝化反应,得到硝化污泥混合液。
硝化污泥混合液在气提装置的作用下从第一好氧区124流动至第二好氧区126内,第一好氧区124与第二好氧区126形成U形结构,流通路径较长,有助于好氧吸磷反应、好氧除碳和硝化反应,提升了生物除磷和硝化反应的效果。
一部分硝化污泥混合液沿着第二流出过水孔132进入缺氧区110的首端进行循环,促进反硝化脱氮除磷反应和反硝化脱氮除碳反应的发生;另一部分硝化污泥混合液进入第四过流通道146,进行气体、液体和污泥的分离。
进入第四过流通道146的部分硝化污泥混合液在流动过程中释放气泡,同时沿着泥水进口138进入泥水分离仓134。释放完气泡的硝化污泥混合液在泥水分离仓134内实现泥水分离,泥水分离仓134的顶部分离出清水,清水被集水槽140汇集起来并随着出水管路142排出。硝化污泥混合液在泥水分离仓134的底部分离出硝化污泥,一部分硝化污泥可以被排出生化反应系统之外,另一部分硝化污泥在自重作用下沿着泥水出口150进入第二好氧区126,可以随着流动的硝化污泥混合液进入缺氧区110的首端进行循环。
需要说明的是,第二挡板148倾斜向下设置,未排出的硝化污泥可以在自重作用下进入第二好氧区126,不需要设置独立的回流装置,与UCT工艺相比减少了一套回路系统,减少了一个控制节点。
首先,本发明实施例与现有的UCT生化反应器相比,采用三相分离器代替传统的外置式二沉池,可以实现一体化池型结构,使得污水厂的布置更加紧凑,有利于节省占地。采用一体化池型结构,有利于降低工艺流程过程中的高程设置,甚至无需各功能分区出现明显的高差设计,方便了气提装置、轴流泵等更为高效的回流装置的推广使用,有利于降低回流能耗。而且,采用高效率的回流方法,容易实现更高的回流比,可以明显提升全流程的脱氮除磷功效。
其次,从活性污泥的循环路径来看,三相分离器不需要设置独立的污泥回流装置将外置式二沉池分离出来的污泥回流到缺氧区,三相分离器能够实现将其分离的硝化污泥自动回落到第二好氧区,然后随硝化污泥混合液一同回流到缺氧区的首端,将污泥回流和硝化污泥混合液内回流合二为一,再加上一套由缺氧区到厌氧区的内回流系统,共计需要两套回流系统,节省了一套回流系统,减少了一个控制点,操作更简单,方便运维管理。
再者,与现有的UCT生化反应器相比,本发明实施例采用高回流比的气提装置结合三相分离器的功效,可以大大提高生化池内的污泥浓度,使生化池内的污泥浓度更加贴近于传统二沉池回流污泥的浓度,例如第二好氧区126的末端的污泥浓度最高可以控制在10g/L左右,如果气提回流比达到9倍,则缺氧区110和第一好氧区124内的污泥浓度可以达到9g/L,污泥浓度提高后,提升了单位池容污染物的降解能力。同时,污泥浓度提高,有利于减小生化池的有效容积,从而进一步减小土地占用。再者,高污泥浓度提高了采用低溶解氧和/或氧化还原电位控制策略的灵敏度,例如通过曝气风量调整使好氧区120的末端的溶解氧和/或氧化还原电位控制在DO(Dissolved Oxygen,溶解氧)≤2.0mg/L和/或ORP(Oxidation-Reduction Potential,氧化还原电位)≤+150.0mV。
最后,本发明实施例依然保留了现有UCT生化反应器的优点,例如在无需做进水二次分配的前提下,就能实现原污水中的优质碳源(VFAs)或者厌氧区100水解产生的优质碳源(VFAs)首先出现在厌氧区100内;在基本没有溶解氧或硝态氮等电子受体的情况下,优质碳源由除磷菌(PAOs)以PHA或PHB的形式储存于体内,然后随着除磷菌(PAOs)进入缺氧区110用于反硝化,进而实现反硝化除磷的目的,可以达到优质碳源(VFAs)一碳双用的效果与目的,提升了反应器同步脱氮除磷的性能。
在一些实施例中,缺氧区110内有导流板160,导流板160可以调整缺氧区110内流体的流动路径。
在第一种情况下,导流板160设置在缺氧区110的中部位置,且连接于缺氧区110的一侧的侧壁,缺氧区110内的流体不会从首端直接流动到末端,而是沿着导流板160与缺氧区110不连通的位置流动,形成弯折的流动路径,增加了流动路径的长度,促进了反硝化脱氮除磷反应和反硝化脱氮除碳反应的发生,提高了生物脱氮除磷的效果。
在第二种情况下,导流板160设置在缺氧区110的中部,且导流板160的两端不与缺氧区110的侧壁连通,缺氧区110内围绕导流板160形成环状循环的流动路径,增加了流动路径的长度,促进了反硝化脱氮除磷反应和反硝化脱氮除碳反应的发生,提高了生物脱氮除磷的效果。
在其它情况下,导流板160的数量为多个,导流板160用以增加流动路径的长度,或者形成折流效果,促进混合液的混合以及反应的发生。
在一些实施例中,厌氧区100内设置有搅拌装置(图中未示出),搅拌装置可以使污水中的优质碳源与反硝化污泥混合液充分混合,有助于厌氧释磷反应的发生。
可以理解的是,搅拌装置包括潜水搅拌器、ABR(Anaerobic Baffled Reactor)上下折流导流板和厌氧气搅拌中的至少一个。
为了提升硝化污泥的分离效率,可以在泥水分离仓134内设置过滤材料,以提升硝化污泥和清水的分离效率。
在一些实施例中,泥水分离仓134的中部设置有组合填料162和清洗装置,组合填料162用于泥水分离仓134内硝化污泥混合液的泥水分离,可以提升清水和硝化污泥的分离效率,清洗装置用于对组合填料162进行清洗,避免硝化污泥阻塞组合填料162的过滤间隙。
可以理解的是,组合填料162缩短了清水析出的时间,泥水分离效率较高。
在一些实施例中,组合填料162自下至上的倾斜角度不小于60°,组合填料162的斜长不小于800mm。
组合填料162可以为斜管或者斜板等结构,泥水分离仓134上层混合液中的硝化污泥可以沉积在组合填料162上,有助于提高泥水分离效率。组合填料162的倾斜角度不小于60°,沉积的硝化污泥在自重作用下可以滑落至泥水分离仓134的底部。
组合填料162的斜长较大时,有效提高了上层混合液在组合填料162上的有效沉淀面积,有助于提高泥水分离效率。组合填料162的斜长不小于800mm,可以满足上层混合液的泥水分离需求。
根据本发明实施例提供的改良型A2O生化反应系统,硝化污泥混合液进入泥水分离仓134充分释放气泡后出现沉淀分离,经沉淀分离的硝化污泥汇集至泥水分离仓134的底部,一部分硝化污泥沿着泥水进口138和泥水出口150进入第二好氧区126的末端,然后随着硝化污泥混合液进入缺氧区110的首端进行循环,另一部分硝化污泥排出。
在一些实施例中,三相分离器130还包括排泥管路164,排泥管路164连通于泥水分离仓134的底部,可以将泥水分离仓134底部的硝化污泥抽出生化反应系统外。
在泥水分离仓134的尺寸较长时,排泥管路164包括一个排泥总管和多个排泥支管,多个排泥支管均匀设置在泥水分离仓134内。
硝化污泥混合液进入第二好氧区126的末端,一部分硝化污泥混合液进行气体、清水以及污泥的分离,另一部分硝化污泥混合液进入缺氧区110的首端进入下一个循环,因此需要对第二好氧区126的末端的硝化污泥混合液的含氧量进行检测,避免对后续环节产生干扰。
在一些实施例中,第二好氧区126的末端设置有DO在线监测元件166和/或ORP在线监测元件167,DO在线监测元件166和ORP在线监测元件167分别用于检测硝化污泥混合液中的溶解氧含量和氧化还原电位。
可以理解的是,好氧区120内设置有曝气装置,可以调整好氧区120内混合液体的含氧量,DO在线监测元件166和ORP在线监测元件167可以实时反映的硝化污泥混合液的含氧量,可以对污水处理过程进行监控,还可以根据相关检测结果调整曝气量,以达到最佳的污水处理效果。
根据本发明第二方面实施例提供的基于改良型A2O生化反应系统的污水处理方法,请参阅图7,包括:
S200、将污水通入厌氧区,所述污水中的优质碳源与所述厌氧区内的反硝化污泥混合液充分混合后发生厌氧释磷反应。
S210、厌氧释磷反应之后的混合液进入缺氧区的首端,并与来自第二好氧区的末端的硝化污泥混合液混合后发生反硝化脱氮除磷反应和反硝化脱氮除碳反应,得到反硝化污泥混合液。
S220、一部分所述反硝化污泥混合液进入所述厌氧区进行循环,另一部分所述反硝化污泥混合液进入好氧区发生好氧吸磷反应、好氧除碳和硝化反应,得到硝化污泥混合液。
S230、一部分所述硝化污泥混合液沿着所述第二好氧区的末端进入所述缺氧区的首端进行循环,另一部分所述硝化污泥混合液进入三相分离器进行气体、液体和固体的分离,经分离的清水流出,经分离的部分硝化污泥排出,经分离的另一部分硝化污泥进入所述第二好氧区,并随着所述硝化污泥混合液进入所述缺氧区的首端进行循环。
根据本发明实施例提供的基于改良型A2O生化反应系统的污水处理方法:
首先,本发明实施例与现有的UCT生化反应器相比,采用三相分离器代替传统的外置式二沉池,可以实现一体化池型结构,使得污水厂的布置更加紧凑,有利于节省占地。采用一体化池型结构,有利于降低工艺流程过程中的高程设置,甚至无需各功能分区出现明显的高差设计,方便了气提装置、轴流泵等更为高效的回流装置的推广使用,有利于降低回流能耗。而且,采用高效率的回流方法,容易实现更高的回流比,可以明显提升全流程的脱氮除磷功效。
其次,从活性污泥的循环路径来看,三相分离器不需要设置独立的污泥回流装置将外置式二沉池分离出来的污泥回流到缺氧区,三相分离器能够实现将其分离的硝化污泥自动回落到第二好氧区,然后随硝化污泥混合液一同回流到缺氧区的首端,将污泥回流和硝化污泥混合液内回流合二为一,再加上一套由缺氧区到厌氧区的内回流系统,共计需要两套回流系统,与UCT工艺相比节省了一套回流系统,减少了一个控制点,操作更简单,方便运维管理。
再者,与现有的UCT生化反应器相比,本发明实施例采用高回流比的气提装置结合三相分离器的功效,可以大大提高生化池内的污泥浓度,使生化池内的污泥浓度更加贴近于传统二沉池回流污泥的浓度,例如第二好氧区126的末端的污泥浓度最高可以控制在10g/L左右,如果气提回流比达到9倍,则缺氧区110和第一好氧区124内的污泥浓度可以达到9g/L,污泥浓度提高后,提升了单位池容污染物的降解能力。同时,污泥浓度提高,有利于减小生化池的有效容积,从而进一步减小土地占用。再者,高污泥浓度提高了采用低溶解氧和/或氧化还原电位控制策略的灵敏度,例如通过曝气风量调整使第二好氧区126的末端的溶解氧和/或氧化还原电位控制在DO(Dissolved Oxygen,溶解氧)≤2.0mg/L和/或ORP(Oxidation-Reduction Potential,氧化还原电位)≤+150.0mV。
最后,本发明实施例依然保留了现有UCT生化反应器的优点,例如在无需做进水二次分配的前提下,就能实现原污水中的优质碳源(VFAs)或者厌氧区100水解产生的优质碳源(VFAs)首先出现在厌氧区100内;在基本没有溶解氧或硝态氮等电子受体的情况下,优质碳源由除磷菌(PAOs)以PHA或PHB的形式储存于体内,然后随着除磷菌(PAOs)进入缺氧区110用于反硝化,进而实现反硝化除磷的目的,可以达到优质碳源(VFAs)一碳双用的效果与目的,提升了反应器同步脱氮除磷的性能。
在一些实施例中,第二好氧区126的末端的污泥浓度控制在3g/L至10g/L之间。
第二好氧区126的末端设置有DO在线监测元件166和/或ORP在线监测元件167时,DO在线监测元件166和ORP在线监测元件167分别用于检测硝化污泥混合液中的溶解氧含量和氧化还原电位。
在一些实施例中,第二好氧区126的末端的溶解氧含量DO≤2.0mg/L和/或氧化还原电位ORP≤+150.0mV,在高污泥浓度条件下,通过低溶解氧的浓度对曝气风量进行控制,控制方法可靠,而且低溶解氧控制策略有利于提高曝气装置的充氧效率,节约了运行能耗。
在一些实施例中,缺氧区110回流至厌氧区100的回流比小于等于200%,缺氧区110流入好氧区120的循环比大于等于300%。
可以理解的是,控制缺氧区110回流至厌氧区100的回流比以及缺氧区110流入好氧区120的循环比,可以对厌氧释磷反应以及反硝化除磷反应、好氧吸磷反应、好氧除碳、硝化反应和反硝化反应进行控制,调整回流比以及循环比,有助于提升生物脱氮除磷的效果。
综上所述,根据本发明实施例提供的改良型A2O生化反应系统及污水处理方法,具有以下优点:
1、一体化结构,结构简单,不仅有利于节省占地,还节省了反应器的高程损失,有利于节能设计;
2、三相分离器的使用,简化了传统二沉池的运行管理,一方面无需配置二沉淀所必需的吸刮泥机,减少了运行管理单元,另一方面也无需独立的污泥回流设施,减少一套回流系统和一个控制点;
3、硝化液回流采用气提回流代替传统机械水泵回流,实现了低能耗的大回流比条件,结合三相分离器的使用,可大大提高反应器内的污泥浓度,提高单位池容的处理效率,从而进一步节省占地,并降低建设成本;
4、采用低溶解氧和/或氧化还原电位控制策略有利于提高溶解氧的利用率,从而有利于降低反应器的运行能耗;
5、采用低溶解氧和/或氧化还原电位控制策略有利于在好氧区内提升同步硝化反硝化和短程硝化反硝化的脱氮比例,有利于节省能耗和碳源消耗;
6、进水不需要进行二次配水,即可实现原污水中碳源在同步脱氮除磷过程中的合理分配,最大程度上实现了原污水中优质碳源的一碳双用,降低了同步脱氮除磷的碳源需求量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种改良型A2O生化反应系统,其特征在于,包括:
至少一个厌氧区,所述厌氧区的首端设置有适于连通污水的进水管路;
至少一个缺氧区,所述缺氧区的首端通过第一过流通道连通于所述厌氧区的末端,所述缺氧区的末端通过第二过流通道连通于所述厌氧区的首端,所述第二过流通道的进水端设置有回流装置,所述缺氧区的末端的底部形成有至少一个第一流出过水孔;
至少一个好氧区,所述好氧区的首端形成有至少一个第三过流通道,所述第三过流通道的进水端连通于所述第一流出过水孔,所述第三过流通道内设置有气提装置;
至少一个三相分离器,所述三相分离器设置在所述好氧区内,且与所述好氧区的底部密封连接,所述三相分离器适于将所述好氧区分隔形成第一好氧区和第二好氧区,所述第一好氧区的首端连通于所述第三过流通道的出水端,所述第一好氧区的末端连通于所述第二好氧区的首端,所述第二好氧区的末端通过第二流出过水孔连通于所述缺氧区的首端;
所述三相分离器包括:
泥水分离仓,所述泥水分离仓的顶部形成有清水出口,底部形成有泥水进口,所述清水出口设置有集水槽以及连通于所述集水槽的出水管路;
第一挡板,设置于所述泥水分离仓靠近所述第二好氧区的一侧,所述第一挡板与所述泥水分离仓之间形成有第四过流通道,所述第四过流通道的进水端连通于所述第二好氧区;
第二挡板,设置于所述泥水分离仓的底部,所述第二挡板倾斜向下延伸至所述第一挡板的底部,所述第一挡板和所述第二挡板之间形成有泥水出口,所述第四过流通道的出水端连通于所述泥水进口和所述泥水出口。
2.根据权利要求1所述的改良型A2O生化反应系统,其特征在于,所述缺氧区内设置有导流板,所述导流板适于调整所述缺氧区内流体的流动路径。
3.根据权利要求1所述的改良型A2O生化反应系统,其特征在于,所述厌氧区内设置有搅拌装置。
4.根据权利要求1所述的改良型A2O生化反应系统,其特征在于,所述泥水分离仓的中部设置有用于泥水分离的组合填料以及用于清洗所述组合填料的清洗装置。
5.根据权利要求1至4任一项所述的改良型A2O生化反应系统,其特征在于,所述三相分离器还包括连通于所述泥水分离仓的底部的排泥管路。
6.根据权利要求1至4任一项所述的改良型A2O生化反应系统,其特征在于,所述第二好氧区的末端设置有DO在线监测元件和/或ORP在线监测元件。
7.一种基于如权利要求1至6任一项所述的改良型A2O生化反应系统的污水处理方法,其特征在于,包括:
将污水通入厌氧区,所述污水中的优质碳源与所述厌氧区内的反硝化污泥混合液充分混合后发生厌氧释磷反应;
厌氧释磷反应之后的混合液进入缺氧区的首端,并与来自第二好氧区的末端的硝化污泥混合液混合后发生反硝化脱氮除磷反应和反硝化脱氮除碳反应,得到反硝化污泥混合液;
一部分所述反硝化污泥混合液进入所述厌氧区进行循环,另一部分所述反硝化污泥混合液进入好氧区发生好氧吸磷反应、好氧除碳和硝化反应,得到硝化污泥混合液;
一部分所述硝化污泥混合液沿着所述第二好氧区的末端进入所述缺氧区的首端进行循环,另一部分所述硝化污泥混合液进入三相分离器进行气体、液体和固体的分离,经分离的清水流出,经分离的部分硝化污泥排出,经分离的另一部分硝化污泥进入所述第二好氧区,并随着所述硝化污泥混合液进入所述缺氧区的首端进行循环。
8.根据权利要求7所述的基于改良型A2O生化反应系统的污水处理方法,其特征在于,所述第二好氧区的末端的污泥浓度控制在3g/L至10g/L之间。
9.根据权利要求7所述的基于改良型A2O生化反应系统的污水处理方法,其特征在于,所述第二好氧区的末端的DO≤2.0mg/L和/或ORP≤+150.0mV。
10.根据权利要求7所述的基于改良型A2O生化反应系统的污水处理方法,其特征在于,所述缺氧区回流至所述厌氧区的回流比小于等于200%,所述缺氧区流入所述好氧区的循环比大于等于300%。
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