CN114604971B - 强化生物除磷的BioDopp生化反应系统及污水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水生化处理技术领域，提供一种强化生物除磷的BioDopp生化反应系统及污水处理方法，强化生物除磷的BioDopp生化反应系统包括至少一个厌氧区、至少一个缺氧区、至少一个好氧区和沉淀区；在厌氧区内基本没有溶解氧或者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，进入缺氧区之后用于反硝化反应，可以实现反硝化除磷；在污水中不能被厌氧释磷反应利用的其它碳源跟随混合液进入缺氧区进行反硝化脱氮反应，反硝化脱氮反应没法利用的碳源跟随混合液进入好氧区进行去除，部分体内存储有PHA或PHB的除磷菌（PAOs）即使因为其它原因没有发生反硝化除磷反应也会进入到后续的好氧区进行好氧吸磷反应，进一步强化生物除磷功能。

Description

强化生物除磷的BioDopp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，特别是涉及一种强化生物除磷的BioDopp生化反应系统及污水处理方法。

背景技术

BioDopp（生物倍增）污水处理工艺在我国污水生化处理市场推广已有20余年，其内在的很多生化技术理念在推广过程中也逐渐被大家所接受，比如一体化池型，内嵌泥水分离单元；高污泥浓度，通常控制在5~8g/L；低溶解氧控制，好氧区末端溶解氧0.3~0.8mg/L；气提回流，利用空气提推方法实现硝化液回流或污泥回流；高回流比技术，依托一体化池型和气提回流方法大大降低回流成本，实现高回流比等；再结合选用高效的曝气装置，并结合特定的工程设计方法，能够实现在线自清洗和不停车检修更换。BioDopp生化反应器与传统生化反应器相比具有节省占地，运行持续高效，能够提高同步硝化反硝化和短程硝化反硝化反应的比例，节省运行成本，操作较为方便等。相关实践结果发现，以往的BioDopp生化反应器在除碳脱氮方面优势明显，但生物除磷效果并不是很理想，发生厌氧释磷反应的条件仍存在疑问，通过好氧反应或者反硝化反应吸收除磷存在较大的困难。

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，本发明提出一种强化生物除磷的BioDopp生化反应系统，在缺氧区内通过反硝化反应除磷，在好氧区内通过好氧反应除磷，可以实现双重的生物除磷效果，且不需要进行原水碳源分配，优化了运行管理。

本发明实施例还提供了一种基于强化生物除磷的BioDopp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强化生物除磷的BioDopp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，所述缺氧区的首端设置有布水槽，所述布水槽的底部形成有至少一个布水孔，所述厌氧区的末端通过第一回流通道连通于所述布水槽，所述缺氧区的末端形成有第一流出过水孔、第一过流通道和第二过流通道，所述第一过流通道通过所述第一流出过水孔连通于所述缺氧区，所述第二过流通道的进水端连通于所述第一过流通道的底部，所述第二过流通道内设置有气提装置，所述厌氧区的首端通过回流装置连通于所述缺氧区的末端；

至少一个好氧区，所述好氧区的首端连通于所述第二过流通道的出水端；

沉淀区，所述沉淀区的首端形成有释气布水区，所述释气布水区通过第二流出过水孔连通于所述好氧区的末端，所述释气布水区的底部连通于所述沉淀区的底部，所述沉淀区的顶部设置有出水通道和至少一个集水槽，所述集水槽连通于所述出水通道，所述沉淀区的末端连通于所述缺氧区的首端，所述沉淀区的末端和所述缺氧区的首端之间设置有第一搅拌装置。

根据本发明的一个实施例，所述缺氧区的首端形成有厌氧充分混合区，所述厌氧区内设置有第二搅拌装置。

根据本发明的一个实施例，所述沉淀区的末端的底部形成有至少一个积泥槽，所述沉淀区的末端还设置有连通于所述积泥槽的排泥管路。

根据本发明的一个实施例，所述沉淀区的底部设置有刮泥机。

根据本发明的一个实施例，所述沉淀区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，所述释气布水区靠近所述第二流出过水孔的位置设置有DO在线监测元件和/或ORP在线监测元件；

和/或，所述好氧区的末端靠近所述第二流出过水孔的位置设置有DO在线监测元件和/或ORP在线监测元件。

根据本发明的一个实施例，所述回流装置包括潜水轴流泵和厌氧气提装置中的至少一个。

根据本发明第二方面实施例提供的基于强化生物除磷的BioDopp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；

所述厌氧释磷反应之后的混合液进入缺氧区的首端，并与沉淀区的末端的硝化污泥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；

所述硝化污泥混合液进入释气布水区充分释放气泡后进入所述沉淀区的底部，经沉淀分离的清水流出，经沉淀分离的硝化污泥汇集至所述沉淀区的末端，一部分所述硝化污泥与所述厌氧释磷反应之后的混合液混合后进行循环，另一部分所述硝化污泥排出。

根据本发明的一个实施例，所述释气布水区的DO≤2.0mg/L和/或ORP≤+150.0mV；

和/或，所述好氧区的末端的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强化生物除磷的BioDopp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沉淀区；厌氧区的首端设置有进水管路，进水管路适于接收外部的污水。污水通入厌氧区后，污水中的优质碳源与厌氧区内循环的反硝化污泥混合液充分混合后发生厌氧释磷反应，并得到混合液。缺氧区的首端设置有布水槽，布水槽的底部形成有至少一个布水孔，布水孔适于向缺氧区的首端均匀通入液体。厌氧区的末端通过第一回流通道连通于布水槽，可以将厌氧释磷反应之后得到的混合液导入缺氧区的首端。厌氧释磷反应之后的混合液进入缺氧区的首端，与硝化污泥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。缺氧区的末端形成有第一流出过水孔、第一过流通道和第二过流通道，第一过流通道通过第一流出过水孔连通于缺氧区的末端，第二过流通道的进水端连通于第一过流通道的底部，第二过流通道的出水端连通于好氧区的首端，第二过流通道内设置有气提装置，厌氧区的首端通过回流装置连通于缺氧区的末端。缺氧区末端的一部分反硝化污泥混合液在回流装置的作用下进入厌氧区进行循环，另一部分反硝化污泥混合液在气提装置的作用下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。沉淀区的首端形成有释气布水区，释气布水区通过第二流出过水孔连通于好氧区的末端，释气布水区的底部连通于沉淀区的底部，沉淀区的顶部设置有出水通道和至少一个集水槽，集水槽连通于出水通道。沉淀区的末端连通于缺氧区的首端，沉淀区的末端和缺氧区的首端之间设置有第一搅拌装置。硝化污泥混合液进入释气布水区充分释放气泡后进入沉淀区的底部，经沉淀分离的清水流出，经沉淀分离的硝化污泥汇集至沉淀区的末端，一部分硝化污泥与厌氧释磷反应之后的混合液混合后进行循环，另一部分硝化污泥排出。在厌氧区内基本没有溶解氧或者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，进入缺氧区之后用于反硝化反应，可以实现反硝化除磷。在污水中不能被厌氧释磷反应利用的其它碳源跟随混合液进入缺氧区进行反硝化脱氮反应，反硝化脱氮反应没法利用的碳源跟随混合液进入好氧区进行去除，部分体内存储有PHA或PHB的除磷菌（PAOs）即使因为其它原因没有发生反硝化除磷反应也会进入到后续的好氧区进行好氧吸磷反应，进一步实现生物除磷功能。强化生物除磷的BioDopp生化反应系统不需要进行原水碳源分配，全部污水直接进入厌氧区，在厌氧区除了发生厌氧释磷反应之外，还会进行部分的水解功能，使进入到缺氧区的碳源与原污水碳源相比更加优质，优化了运行管理。

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强化生物除磷的BioDopp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强化生物除磷的BioDopp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强化生物除磷的BioDopp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强化生物除磷的BioDopp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强化生物除磷的BioDopp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强化生物除磷的BioDopp生化反应系统的C-C剖面图；

图7是本发明第四种实施例提供的强化生物除磷的BioDopp生化反应系统的示意图；

图8是本发明第四种实施例提供的强化生物除磷的BioDopp生化反应系统的D-D剖面图；

图9是本发明第二方面实施例提供的基于强化生物除磷的BioDopp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、厌氧充分混合区；104、进水管路；106、第一回流通道；108、布水槽；

110、缺氧区；112、第一流出过水孔；114、第一过流通道；116、第二回流通道；117、回流装置；118、第二过流通道；119、气提装置；

120、好氧区；

130、沉淀区；132、释气布水区；134、第二流出过水孔；136、集水槽；138、出水通道；139、出水管路；

140、第一搅拌装置；142、积泥槽；144、排泥管路；146、刮泥机；148、组合填料；150、DO在线监测元件；151、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。

相关实践结果发现，以往的BioDopp生化反应器在除碳脱氮方面优势明显，在BioDopp生化反应器中存在很多溶解氧低于0.2mg/L的区域，似乎达到了传统界定厌氧功能分区的条件，但生物除磷效果并不是很理想，发生厌氧释磷反应的条件仍存在疑问，通过好氧或者反硝化吸收除磷存在较大的困难。

经分析后发现，溶解氧低于0.2mg/L这一环境因素并不是发生厌氧释磷反应的充分条件，虽然环境中溶解氧低于0.2mg/L，但实际上这些区域仍然在消耗着溶解氧或硝酸根等的电子受体，无法发生厌氧释磷反应，因此也谈不上通过好氧吸磷反应或反硝化反应达到生物除磷的目的。

根据本发明第一方面实施例提供的强化生物除磷的BioDopp生化反应系统，请参阅图1至图8，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以及沉淀区130，厌氧区100、缺氧区110、好氧区120以及沉淀区130的数量和规格根据需要处理的污水量进行设置。

需要说明的是，厌氧区100、缺氧区110、好氧区120以及沉淀区130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，污水或者混合液在强化生物除磷的BioDopp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104，进水管路104适于接收外部的污水。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，发生厌氧释磷反应。

缺氧区110的首端设置有布水槽108，布水槽108的底部形成有至少一个布水孔，布水槽108内的液体可以沿着布水孔进入缺氧区110的首端。厌氧区100的末端通过第一回流通道106连通于布水槽108，第一回流通道106可以将厌氧释磷反应之后的混合液送入布水槽108内，然后再通入缺氧区110的首端。

可以理解的是，布水槽108也可以连通多个支管或者喷头，通过多个支管或者喷头将布水槽108内的混合液均匀释放至缺氧区110的首端，提升了混合液与硝化污泥混合时的均匀性。

厌氧释磷反应之后的混合液与沉淀区130的末端的硝化污泥均匀混合，并在缺氧区110内发生反硝化脱氮除磷反应和反硝化脱氮除碳反应，在缺氧区110的末端可以得到反硝化污泥混合液。

缺氧区110的末端形成有第一流出过水孔112、第一过流通道114和第二过流通道118。

第一流出过水孔112形成于缺氧区110的末端的顶部，随着缺氧区110内液面的提升，反硝化污泥混合液自动沿着第一流出过水孔112流出。第一过流通道114的进水端连通于第一流出过水孔112，进而接收缺氧区110内的反硝化污泥混合液。

第二过流通道118的进水端直接或者间接连通于第一过流通道114的底部，第二过流通道118的出水端连通于好氧区120的首端，第二过流通道118内设置有气提装置119。

厌氧区100的首端通过回流装置117连通于缺氧区110的末端，回流装置117可以将缺氧区110的末端的反硝化污泥混合液通入厌氧区100的首端，可以使一部分反硝化污泥混合液进入下一循环。

缺氧区110的末端的另一部分反硝化污泥混合液进入第一过流通道114，反硝化污泥混合液在气提装置119的作用下进入好氧区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。

根据本发明实施例提供的强化生物除磷的BioDopp生化反应系统，回流装置117和气提装置119可以将缺氧区110的末端的反硝化污泥混合液进行分流，一部分反硝化污泥混合液在回流装置117的作用下进入厌氧区100，进行下一循环，另一部分反硝化污泥混合液在气提装置119的作用下进入好氧区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，以便分离出硝化污泥。

回流装置117和气提装置119的分流作用可以通过不同的结构来实现，包括但不限于以下几种实施例：

在第一种实施例中，请参阅图1至图2，缺氧区110的末端还形成有第二回流通道116，第二回流通道116的进水端通过回流装置117连通于第一过流通道114，第二回流通道116的出水端连通于厌氧区100的首端。

回流装置117可以将第一过流通道114内的一部分反硝化污泥混合液（来自缺氧区110的末端）通入厌氧区100，使该部分反硝化污泥混合液进入厌氧区100内进行下一循环。

第二过流通道118的进水端连通于第一过流通道114的底部，可以将第一过流通道114内的另一部分反硝化污泥混合液通入好氧区120内发生好氧吸磷反应、好氧除碳和硝化反应，得到硝化污泥混合液，以便分离出硝化污泥。

在第二种实施例中，请参阅图3至图4，缺氧区110的末端还形成有第二回流通道116，第二回流通道116的进水端通过回流装置117连通于第一过流通道114，第二回流通道116的出水端连通于厌氧区100的首端。

回流装置117可以将第一过流通道114内的一部分反硝化污泥混合液（来自缺氧区110的末端）通入厌氧区100的首端，使部分反硝化污泥混合液进入厌氧区100内进行下一循环。

第二过流通道118的进水端连通于第二回流通道116的底部，可以将第一过流通道114内的另一部分反硝化污泥混合液通入好氧区120内发生好氧吸磷反应、好氧除碳和硝化反应，得到硝化污泥混合液，以便分离出硝化污泥。

在第三种实施例中，请参阅图5至图6，第三种实施例与第二种实施例的区别在于好氧区120的数量为多个，回流装置117和气提装置119的分流结构相同，在此不过多描述。

在第四种实施例中，请参阅图7至图8，相较于前三种实施例，厌氧区100的首端和末端倒置，厌氧区100的首端与第一流出过水孔112分别连通于缺氧区110的末端的不同侧，厌氧区100的首端通过进水管路104连通于外部的污水。

厌氧区100的首端通过回流装置117直接连通于缺氧区110的末端，第一回流通道106设置在厌氧区100的末端所在侧，回流装置117与第一流出过水孔112分布于缺氧区110的末端的不同侧。

一部分反硝化污泥混合液通过第一流出过水孔112、第一过流通道114和第二过流通道118进入好氧区120的首端，另一部分反硝化污泥混合液通过回流装置117直接通入厌氧区100的首端进行下一循环。

在第四种实施例中，缺氧区110的末端形成有两个流出通道，且两个流出通道位于缺氧区110的末端的不同侧，减少了流动死角，可以避免反硝化污泥混合液在缺氧区110内淤积，有助于反硝化脱氮除磷反应和反硝化脱氮除碳反应的发生。

好氧区120的首端连通于第二过流通道118的出水端，用于承接缺氧区110内的部分反硝化污泥混合液，该部分反硝化污泥混合液在气提装置119的作用下进入好氧区120内发生好氧吸磷反应、好氧除碳和硝化反应，得到硝化污泥混合液。

可以理解的是，请参阅图3、图5和图7，第二过流通道118的出水端可以设置多个，多个出水端可以提高缺氧区110内混合液流入好氧区120的循环比。

在一些实施例中，请参阅图5和图7，好氧区120的数量为多个，好氧区120依次排列，增加了反硝化污泥混合液在好氧区120内反应的时间，有助于提升生物除磷效果。

沉淀区130的首端形成有释气布水区132，释气布水区132通过第二流出过水孔134连通于好氧区120的末端，用于承接好氧区120的末端的硝化污泥混合液。

释气布水区132的底部连通于沉淀区130的底部，沉淀区130的顶部设置有出水通道138和至少一个集水槽136，集水槽136用于收集沉淀区130顶部分离的清水，出水通道138连通于多个集水槽136，出水通道138的末端连接有出水管路139，出水通道138用于汇集多个集水槽136内的清水并排出。

沉淀区130的末端连通于缺氧区110的首端，沉淀区130的末端和缺氧区110的首端之间设置有第一搅拌装置140，第一搅拌装置140可以搅动沉淀区130的末端的硝化污泥，形成硝化污泥混合液。

在一些实施例中，第一搅拌装置140还包括提升组件，提升组件可以调整第一搅拌装置140的高度，进而使不同高度处的多种混合液充分混合。

硝化污泥混合液进入释气布水区132充分释放气泡后进入沉淀区130的底部，经沉淀分离的清水流出，经沉淀分离的硝化污泥汇集至沉淀区130的末端，一部分硝化污泥在第一搅拌装置140的作用下与厌氧释磷反应之后的混合液混合后进行循环，另一部分硝化污泥排出。

首先，在厌氧区100内基本没有溶解氧或者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，进入缺氧区110之后用于反硝化反应，可以实现反硝化除磷。

其次，在污水中不能被厌氧释磷反应利用的其它碳源跟随混合液进入缺氧区110进行反硝化脱氮反应，反硝化脱氮反应没法利用的碳源跟随混合液进入好氧区120进行去除，部分体内存储有PHA或PHB的除磷菌（PAOs）即使因为其它原因没有发生反硝化除磷反应也会进入到后续的好氧区120进行好氧吸磷反应，进一步实现生物除磷功能。

最后，强化生物除磷的BioDopp生化反应系统不需要进行原水碳源分配，全部污水直接进入厌氧区100，在厌氧区100内除了发生厌氧释磷反应之外，还会进行部分的水解功能，使进入到缺氧区110的碳源与原污水碳源相比更加优质，优化了运行管理。

根据本发明实施例提供的强化生物除磷的BioDopp生化反应系统，污水与反硝化污泥混合液充分混合后进入厌氧区100内发生厌氧释磷反应，为了提高厌氧释磷反应的效率，可以增加厌氧释磷反应的时间或者提高污水与反硝化污泥混合液的混合均匀度。

在一些实施例中，厌氧区100的首端形成有厌氧充分混合区102，且厌氧区100内设置有第二搅拌装置（图中未示出）。

进水管路104连通于厌氧充分混合区102，污水沿着进水管路104通入厌氧充分混合区102，反硝化污泥混合液在回流装置117的作用下通入厌氧充分混合区102，污水与反硝化污泥混合液在厌氧充分混合区102内充分混合，可以促进厌氧释磷反应的发生。

第二搅拌装置可以使污水中的优质碳源与厌氧充分混合区102内的反硝化污泥混合液充分混合，进而有助于厌氧释磷反应的发生。

可以理解的是，第二搅拌装置包括潜水搅拌器、ABR（Anaerobic BaffledReactor）上下折流导流板和厌氧气搅拌中的至少一个。

在一些实施例中，回流装置117包括潜水轴流泵和厌氧气气提装置中的至少一个。

根据本发明实施例提供的强化生物除磷的BioDopp生化反应系统，硝化污泥混合液进入释气布水区132充分释放气泡后进入沉淀区130的底部，经沉淀分离的硝化污泥汇集至沉淀区130的末端，一部分硝化污泥在第一搅拌装置140的作用下与厌氧释磷反应之后的混合液混合后进行循环，另一部分硝化污泥排出。

沿着沉淀区130的首端向末端的方向，沉淀区130的底部倾斜向下设置，经沉淀分离的硝化污泥会在重力作用下汇集在沉淀区130的末端。沉淀区130的末端的底部形成有至少一个积泥槽142，积泥槽142用于汇集沉淀区130的末端的硝化污泥。沉淀区130的末端还设置有连通于积泥槽142的排泥管路144，排泥管路144可以将积泥槽142内的硝化污泥抽出。

在积泥槽142的数量为多个时，排泥管路144包括一个排泥总管和多个排泥支管，多个排泥支管一一对应连通于多个积泥槽142，可以将多个积泥槽142内的硝化污泥通入排泥总管并排出。

在一些实施例中，沉淀区130的底部还设置有刮泥机146，刮泥机146可以将沉淀区130底部的硝化污泥快速清理至沉淀区130的末端，有助于硝化污泥的排出以及循环利用。

在沉淀区130的末端设置有积泥槽142的情况下，刮泥机146可以将硝化污泥清理至积泥槽142内，有利于排泥管路144抽取硝化污泥。

需要说明的是，刮泥机146包括液压刮泥机和单轨式链条刮泥机中的至少一个。

硝化污泥混合液进入释气布水区132充分释放气泡后进入沉淀区130的底部，经沉淀分离的清水流出，经沉淀分离的硝化污泥汇集至沉淀区130的末端。

为了提升硝化污泥的分离效率，可以在沉淀区130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，沉淀区130的中部设置有组合填料148和清洗装置，组合填料148用于沉淀区130内混合液体的泥水分离，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148进行清洗，避免硝化污泥阻塞组合填料148的过滤间隙。

在一些实施例中，组合填料148自下至上的倾斜角度不小于60°，组合填料148的斜长不小于800mm。

组合填料148可以为斜管或者斜板等结构，沉淀区130上层混合液中的硝化污泥可以沉积在组合填料148上，有助于提高泥水分离效率。组合填料148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沉淀区130的底部。

组合填料148的斜长较大时，有效提高了上层混合液在组合填料148上的有效沉淀面积，有助于提高泥水分离效率。组合填料148的斜长不小于800mm，可以满足上层混合液的泥水分离需求。

硝化污泥混合液进入释气布水区132充分释放气泡后进入沉淀区130的底部，硝化污泥混合液在沉淀区130内分离出清水和硝化污泥，部分硝化污泥需要循环利用，因此需要对进入释气布水区132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，释气布水区132靠近第二流出过水孔134的位置设置有DO（Dissolved Oxygen,溶解氧）在线监测元件150和/或ORP（Oxidation-ReductionPotential，氧化还原电位）在线监测元件151，DO在线监测元件150和ORP在线监测元件151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。

在另一些实施例中，好氧区120的末端靠近第二流出过水孔134的位置设置有DO在线监测元件150和/或ORP在线监测元件151。

可以理解的是，好氧区120内设置有曝气装置，曝气装置可以调整好氧区120内混合液体的充氧量，DO在线监测元件150和ORP在线监测元件151可以实时监测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，还可以根据相关监测结果调整曝气量，以达到最佳的污水处理效果。

根据本发明实施例提供的强化生物除磷的BioDopp生化反应系统，与经典A²O生化反应器相比，仍然保留了BioDopp生化工艺的很多生化技术理念。

一体化池型布置紧凑，沉淀区130使用组合填料148，不仅可以节省占地，而且沉淀区130置于整个大循环通道内，无需配套专门的污泥回流设施，沉淀分离后的污泥能够及时跟随硝化液回流离开沉淀池底部，到达缺氧区110循环进行生化反应，此种污泥回流方法可以突破沉淀池设计固体负荷传统极限值的限制，有利于提高生化系统的污泥浓度。

气提装置119大大降低了回流能耗，并在能耗可接受的范围提高了回流量，不仅有利于强化脱氮效能，而且利于提高反应器的污泥浓度，提高了容积负荷，减小池容，进一步节省了土地占用。

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。

经典A²O生化反应器的厌氧区由于污泥回流中会带有大量的硝态氮电子受体，会浪费污水中直接用于反硝化的部分优质碳源（VFAs），影响了厌氧释磷反应的过程，从而影响生物除磷的整个过程。本发明的回流方法是将反硝化污泥混合液回流到厌氧区100，可以最大限度上降低这一影响。

根据本发明实施例提供的强化生物除磷的BioDopp生化反应系统，与倒置A²O生化反应器相比，倒置A²O工艺属于改良型A²O工艺的一种，除了上述与经典A²O相比的一些优点外，在污水流量存在明显日变化的情况下，倒置A²O生化反应器的进水需要进行二次分配，会造成运行管理上的麻烦，而且厌氧区无法将原污水中全部的优质碳源（VFAs）优先用于厌氧释磷反应，不利于节省碳源。分流到厌氧区污水中的碳源最终全部流向好氧区，需要在好氧区通过好氧反应消耗掉，增加了好氧区的需氧量，不利于降低好氧区的曝气风量，不利于节省能耗。本发明的反硝化污泥混合液与污水中的优质碳源在厌氧区100内充分混合，进行厌氧释磷反应，可以最大限度上降低上述影响。

根据本发明实施例提供的强化生物除磷的BioDopp生化反应系统，与UCT生化反应器相比，UCT工艺也属于改良型A²O工艺的一种，除了上述与经典A²O相比的一些优点外，UCT生化反应器需要一个污泥回流和两个混合液回流，即污泥回流至缺氧区，好氧区硝化液回流至缺氧区和缺氧区反硝化污泥混合液回至厌氧区三套回流设施。本发明实施例中，将污泥回流和硝化液回流合二为一，不仅节省了一套回流设施，更重要的是减少了一个控制节点，操作更简单，方便运维管理。

根据本发明第二方面实施例提供的基于强化生物除磷的BioDopp生化反应系统的污水处理方法，请参阅图9，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、所述厌氧释磷反应之后的混合液进入缺氧区的首端，并与沉淀区的末端的硝化污泥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、所述硝化污泥混合液进入释气布水区充分释放气泡后进入所述沉淀区的底部，经沉淀分离的清水流出，经沉淀分离的硝化污泥汇集至所述沉淀区的末端，一部分所述硝化污泥与所述厌氧释磷反应之后的混合液混合后进行循环，另一部分所述硝化污泥排出。

可以理解的是，在厌氧区100内基本没有溶解氧或者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，进入缺氧区110之后用于反硝化反应，可以实现反硝化除磷。在污水中不能被厌氧释磷反应利用的其它碳源跟随混合液进入缺氧区110进行反硝化脱氮反应，反硝化脱氮反应没法利用的碳源跟随混合液进入好氧区120进行去除，部分体内存储有PHA或PHB的除磷菌（PAOs）即使因为其它原因没有发生反硝化除磷反应也会进入到后续的好氧区120进行好氧吸磷反应，进一步实现生物除磷功能。强化生物除磷的BioDopp生化反应系统不需要进行原水碳源分配，全部污水直接进入厌氧区100，在厌氧区100内除了发生厌氧释磷反应之外，还会进行部分的水解功能，使进入到缺氧区110的碳源与原污水碳源相比更加优质，优化了运行管理。

好氧区120的末端或者释气布水区132靠近第二流出过水孔134的位置设置有DO在线监测元件150和/或ORP在线监测元件151时，DO在线监测元件150和ORP在线监测元件151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，好氧区120的末端和/或释气布水区132的DO≤2.0mg/L和/或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强化生物除磷的BioDopp生化反应系统和污水处理方法，强化生物除磷的BioDopp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沉淀区；厌氧区的首端形成有厌氧充分混合区，厌氧充分混合区设置有进水管路，进水管路适于接收外部的污水。污水通入厌氧充分混合区后，污水中的优质碳源与厌氧充分混合区内的反硝化污泥混合液充分混合后进入厌氧区发生厌氧释磷反应，并得到混合液。缺氧区的首端设置有布水槽，布水槽的底部形成有至少一个布水孔，布水孔适于向缺氧区的首端均匀通入液体。厌氧区的末端通过第一回流通道连通于布水槽，可以将厌氧释磷反应之后得到的混合液导入缺氧区的首端。厌氧释磷反应之后的混合液进入缺氧区的首端，与硝化污泥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。缺氧区的末端形成有第一流出过水孔、第一过流通道和第二过流通道，第一过流通道通过第一流出过水孔连通于缺氧区的末端，第二过流通道的进水端连通于第一过流通道的底部，第二过流通道的出水端连通于好氧区的首端，第二过流通道内设置有气提装置，厌氧充分混合区通过回流装置连通于缺氧区的末端。缺氧区末端的一部分反硝化污泥混合液在回流装置的作用下进入厌氧充分混合区进行循环，另一部分反硝化污泥混合液在气提装置的作用下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。沉淀区的首端形成有释气布水区，释气布水区通过第二流出过水孔连通于好氧区的末端，释气布水区的底部连通于沉淀区的底部，沉淀区的顶部设置有出水通道和至少一个集水槽，集水槽连通于出水通道。沉淀区的末端连通于缺氧区的首端，沉淀区的末端和缺氧区的首端之间设置有第一搅拌装置。硝化污泥混合液进入释气布水区充分释放气泡后进入沉淀区的底部，经沉淀分离的清水流出，经沉淀分离的硝化污泥汇集至沉淀区的末端，一部分硝化污泥与厌氧释磷反应之后的混合液混合后进行循环，另一部分硝化污泥排出。在厌氧区内基本没有溶解氧或者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，进入缺氧区之后用于反硝化反应，可以实现反硝化除磷。在污水中不能被厌氧释磷反应利用的其它碳源跟随混合液进入缺氧区进行反硝化脱氮反应，反硝化脱氮反应没法利用的碳源跟随混合液进入好氧区进行去除，部分体内存储有PHA或PHB的除磷菌（PAOs）即使因为其它原因没有发生反硝化除磷反应也会进入到后续的好氧区进行好氧吸磷反应，进一步实现生物除磷功能。强化生物除磷的BioDopp生化反应系统不需要进行原水碳源分配，全部污水直接进入厌氧区，在厌氧区除了发生厌氧释磷反应之外，还会进行部分的水解功能，使进入到缺氧区的碳源与原污水碳源相比更加优质，优化了运行管理。

根据本发明实施例提供的强化生物除磷的BioDopp生化反应系统和污水处理方法：具有现有BioDopp生化反应器的所有优点，并强化了其生物除磷的功能，使出水的除磷效果更加优质、稳定、可靠。在进水碳源分配上比经典A²O反应器和倒置A²O反应器更加合理简单，能够实现一碳双用，在操作控制上较UCT反应器更加简单。增加了实质厌氧功能分区后，在没有浪费优质碳源（VFAs）的前提条件下，经过厌氧区100短暂的水解，使得进入缺氧区110的碳源变的更加优质，不仅提高了反硝化效率，也提高了污水中可反硝化利用的碳源的比例，使得进入好氧区120的碳源污染物更少，减少了溶解氧的消耗，既达到了节约碳源的目的，又达到了节省能耗的效果，还有利于减少污泥量的产生。

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)

1.一种强化生物除磷的BioDopp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，所述缺氧区的首端设置有布水槽，所述布水槽的底部形成有至少一个布水孔，所述厌氧区的末端通过第一回流通道连通于所述布水槽，所述缺氧区的末端形成有第一流出过水孔、第一过流通道和第二过流通道，所述第一过流通道通过所述第一流出过水孔连通于所述缺氧区，所述第二过流通道的进水端连通于所述第一过流通道的底部，所述第二过流通道内设置有气提装置，所述厌氧区的首端通过回流装置连通于所述缺氧区的末端；

至少一个好氧区，所述好氧区的首端连通于所述第二过流通道的出水端；

沉淀区，所述沉淀区的首端形成有释气布水区，所述释气布水区通过第二流出过水孔连通于所述好氧区的末端，所述释气布水区的底部连通于所述沉淀区的底部，所述沉淀区的顶部设置有出水通道和至少一个集水槽，所述集水槽连通于所述出水通道，所述沉淀区的末端连通于所述缺氧区的首端，所述沉淀区的末端和所述缺氧区的首端之间设置有第一搅拌装置。

2.根据权利要求1所述的强化生物除磷的BioDopp生化反应系统，其特征在于，所述缺氧区的首端形成有厌氧充分混合区，所述厌氧区内设置有第二搅拌装置。

3.根据权利要求1所述的强化生物除磷的BioDopp生化反应系统，其特征在于，所述沉淀区的末端的底部形成有至少一个积泥槽，所述沉淀区的末端还设置有连通于所述积泥槽的排泥管路。

4.根据权利要求1所述的强化生物除磷的BioDopp生化反应系统，其特征在于，所述沉淀区的底部设置有刮泥机。

5.根据权利要求1至4任一项所述的强化生物除磷的BioDopp生化反应系统，其特征在于，所述沉淀区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。

6.根据权利要求1至4任一项所述的强化生物除磷的BioDopp生化反应系统，其特征在于，所述释气布水区靠近所述第二流出过水孔的位置设置有DO在线监测元件和/或ORP在线监测元件；

和/或，所述好氧区的末端靠近所述第二流出过水孔的位置设置有DO在线监测元件和/或ORP在线监测元件。

7.根据权利要求1至4任一项所述的强化生物除磷的BioDopp生化反应系统，其特征在于，所述回流装置包括潜水轴流泵和厌氧气提装置中的至少一个。

8.一种基于如权利要求1至7任一项所述的强化生物除磷的BioDopp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；

所述厌氧释磷反应之后的混合液进入缺氧区的首端，并与沉淀区的末端的硝化污泥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；

所述硝化污泥混合液进入释气布水区充分释放气泡后进入所述沉淀区的底部，经沉淀分离的清水流出，经沉淀分离的硝化污泥汇集至所述沉淀区的末端，一部分所述硝化污泥与所述厌氧释磷反应之后的混合液混合后进行循环，另一部分所述硝化污泥排出。

9.根据权利要求8所述的基于强化生物除磷的BioDopp生化反应系统的污水处理方法，其特征在于，所述释气布水区的DO≤2.0mg/L和/或ORP≤+150.0mV；

和/或，所述好氧区的末端的DO≤2.0mg/L和/或ORP≤+150.0mV。

10.根据权利要求8所述的基于强化生物除磷的BioDopp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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