CN114956332B - 一种智能化垂直流aooa污水处理装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种智能化垂直流AOOA污水处理装置和方法，属于污水处理领域。包括厌氧池(5)、好氧池(6)、好氧/缺氧池(9)、缺氧池(12)、高效沉淀池(15)、自控单元(32)；通过多级A0工艺进行科学集成，在厌氧段可实现短程反硝化，有效利用原水中的碳源进行短程反硝化，好氧段和缺氧段灵活调整，针对不同的进水水质进行科学的调整好氧段与缺氧段的占比。以实现最大限度利用原水中的碳源。整体工艺中包含物理、化学、生物等多种工艺进行科学集成。
Description
技术领域
本发明属于污水处理领域，具体涉及一种智能化垂直流 AOOA污水处理装置和方法。
背景技术
本装备技术是在现有城市污水处理厂常规工艺的基础上进行了发明创新，实现了装配结构模块化的一体化装备，主要针对污水全流程而发明，是一种小型污水处理站最适合用的装备，在城市管网布置不到的区域，农村分散式、村镇集中式污水处理、城市公园，绿地、污水处理厂等，用本发明的智能化垂直流AOOA污水处理装备一体化成套装备进行污水处理，出水达一级A排放标准。节省药剂投入，运维费用低，节能低碳。
发明内容
本发明通过多级A0工艺进行科学集成，在厌氧段可实现短程反硝化，有效利用原水中的碳源进行短程反硝化，好氧段和缺氧段灵活调整，针对不同的进水水质进行科学的调整好氧段与缺氧段的占比。以实现最大限度利用原水中的碳源。整体工艺中包含物理、化学、生物等多种工艺进行科学集成。
本发明为一种小型污水处理站最适合用的装备，主要应用在城市管网布置不到的区域，农村分散式、村镇集中式污水处理场景。
为了实现以上功能，本技术方案如下：
本一体化装备配置，包括厌氧池(5)、好氧池(6)、好氧/缺氧池(9)、缺氧池(12)、高效沉淀池(15)、自控单元(32)；
进水管(1)与厌氧池(5)连接，进水由进水管(1) 连接法兰进入厌氧池(5)，进水管(1)上安装有COD仪(33)，厌氧池(5)内底部设有第一推流器(21)；厌氧池(5)上端出水侧设有第一出水堰(4)，使得厌氧池(5)的出水经第一出水堰(4)与好氧池(6)的进水口连接，使得污水由第一出水堰(4)经重力流入好氧池(6)；
所述好氧池(6)底部设置第一曝气盘(22)，第一曝气盘(22)通过曝气管与鼓风机(19)连接，曝气管上安装第一曝气阀(23)，好氧池(6)内设有第一溶解氧仪(29)、第一曝气阀(23)、鼓风机(19)与第一溶解氧仪(29)与自控单元(32)电连接；所述第一溶解氧仪(29)从好氧池 (6)顶部安装，在靠近第二出水堰(8)处插入水中1米处；好氧池(6)上部安装第二出水堰(8)，第二出水堰(8) 与好氧/缺氧池(9)连接，使得污水由第二出水堰(8)经重力流入好氧/缺氧池(9)；
所述好氧/缺氧池(9)底部设置第二曝气盘(34)，第二曝气盘(34)通过曝气管与鼓风机(19)连接，曝气管安装第二曝气阀(25)，所述第二溶解氧仪(30)从好氧/缺氧池(9)顶部安装，在靠近第三出水堰(11)处插入水中1 米处；第二曝气阀(25)、第二溶解氧仪(30)与自控单元 (32)电连接；好氧/缺氧池(9)底部安装第二推流器(31)，好氧/缺氧池(9)上部安装第三出水堰(11)，第三出水堰 (11)与缺氧池(12)连接，使得污水由第三出水堰(11) 经重力流入缺氧池(12)；同时好氧/缺氧池(9)通过缺氧段进水阀(2)与进水管(1)连接，缺氧段进水阀(2)与自控单元(32)电连接；
缺氧池(12)底部安装第三推流器(26)，缺氧池(12) 上部设有第四出水堰(14)与高效沉淀池(15)底部进水口连接，使得污水由第四出水堰(14)经重力流入高效沉淀池(15)底部。
所述高效沉淀池(15)底部设置斗型排泥结构，斗底与排泥管道连接，排泥管道上设置排泥控制阀门(28)，排泥控制阀门与自控单元(32)电连接；在中部设置高1米，倾斜角度为60度的斜管填料管(16)；高效沉淀池(15)上部设有第五出水堰(17)，第五出水堰(17)经由出水管(18) 连接至排水回用点；高效沉淀池(15)底部连接回流泵(27)，回流泵(27)采用管路经由第二污泥回流阀(24)与好氧/缺氧池(9)连接，回流泵(27)采用管路经由第一污泥回流阀与厌氧池(5)连接；回流泵(27)、第二污泥回流阀(24)、第一污泥回流阀与自控单元(32)电连接；在出水管(18) 处安装出水COD仪(35)。出水COD仪(35)与自控单元 (32)电连接；
所述自控单元(32)包括控制软件、PLC人机交互界面。溶解氧仪、阀门与控制软件相连，经控制软件与PLC人机交互界面相连。
所述厌氧池(5)中部用直立的第一隔板(3)隔开，在第一隔板(3)底部预留洞口；所述好氧池(6)中部用直立的第二隔板(7)隔开，在第二隔板(7)底部预留洞口；好氧/缺氧池(9)中部用直立的第三隔板(10)隔开，在第三隔板(10)底部预留洞口；所述缺氧池(12)中部用直立的第四隔板(13)隔开，在第四隔板(13)底部预留洞口；上述各隔板及对应的底部预留洞口使得水流形成上下折流的形式。
第一推流器(21)、第三推流器(31)、第二推流器(26) 与自控单元(32)电连接。
本发明是集成污水处理工艺的装置，在实际使用中达到了高效率、智能化、模块化等特点。相比常规工艺来说，更节能，产泥量少，能耗低。
本发明具有四大优势：
(1)实现了就近污水资源化利用；
(2)该工艺几乎无需碳源，如果为了去除硝酸盐产物需要在厌氧氨氧化过程中投加碳源，其投加量也比传统工艺中碳源投加量降低90％；
(3)厌氧氨氧化工艺可以减少45％碱度消耗量。同时，厌氧氨氧化工艺的污泥产量也远低于传统脱氮工艺，显著降低剩余污泥的处理和处置成本。
(4)污水处理装备就地便利使用，模块化设计，占地面积小。
附图说明
图1为本发明的一体化设备平面结构示意图；
图2为本发明的一体化设备竖直截面结构示意图；
图3为实施例2进出水COD；
图4为实施例2进出水氨氮值；
图5为实施例2进出水总氮值；
图6为实施例3进出水COD；
图7为实施例3进出水氨氮值；
图8为实施例3进出水总氮值。
附图标号说明
1-进水管 2-缺氧段进水阀 3-第一隔板
4-第一出水槽 5-厌氧池 6-好氧池
7-第二隔板 8-第二出水堰 9-好氧/缺氧池
10-第三隔板 11-第三出水堰 12-缺氧池
13-第四隔板 14-第四出水堰 15-高效沉淀池
16-斜管填料 17-第五出水堰 18-出水管
19-鼓风机 20-第一污泥回流阀 21-第一推流器
22-第一曝气盘 23-第一曝气阀 24-第二污泥回流阀
25-第二曝气阀 26-第三推流器 27-回流泵
28-排泥控制阀 29-第一溶解氧仪 30-第二溶解氧仪
31-第二推流器 32-自控单元 33-COD仪
34-第二曝气盘 35-出水COD仪。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1
本实施例“一种智能化垂直流AOOA污水处理装备技术”
采用一体化集装式配置，设计日处理能力500吨。进水指标参照市政污水处理厂进水指标，出水指标为污水排放标准(GB18918-2002)一级A标准。
工作过程：将污水接入装备进水口，从操作界面点击“运行”就可以正常工作了。
具体工作流程如下：
污水由进水管(1)进入厌氧池(5)从上至下流入，与回流污泥混合，同时调节第一污泥回流阀(20)控制污泥回流比，回流比设定为50-100％。混合后沿第一推流器(21) 的方向流动；在无氧条件下，以进水中的氨为电子供体、回流污泥中的亚硝酸为电子受体，产生氮气和硝酸的生物反应；经过短程反硝化和厌氧氨氧化作用，有效去除水中的氨氮、总氮、总磷。
污水经第一出水堰(4)流入好氧池(6)中，底部曝气系统为池内提供氧气。在本单元内，第一曝气盘(22)通过管路与鼓风机(19)相连，第一溶解氧仪(29)安装在好氧池(6)水池中部水下1米处，与自动化控制单元(32)相连，同时自控单元(32)控制鼓风机(19)动作，实现鼓风机(19)与第一溶解氧仪(29)联动，当溶解氧低于设定的数值时，鼓风机(19)自动为好氧池(6)供氧，当高于设置的某一数值时，自动停止；所述的溶解氧设定数值根据出水端第二出水堰(8)处溶解氧控制在1.5-2mg/L来确定。
好氧池(6)的控制重点：
对溶解氧的控制，在好氧池内降低曝气量，溶解氧对控制亚硝酸盐的积累起着至关重要的作用；亚硝化反应和硝化反应均是好氧过程，而亚硝酸菌和硝酸菌又存在动力学特征的差异：低溶解氧条件下亚硝酸菌对溶解氧的亲和力比硝酸菌强。可以通过控制溶解氧使硝化过程只进行到氨氮氧化为亚硝态氮阶段，从而淘汰硝酸菌，达到短程硝化的目的。
氨氮的硝化速率比亚硝态氮的氧化速率快，而亚硝酸菌的世代周期比硝化菌的世代周期短，因此可以通过控制泥龄调节亚硝酸菌和硝酸菌的合理配比，使亚硝酸菌成为优势菌种，逐步淘汰硝酸菌。所述泥龄主要表示污泥在池内存在的时间，一般以天为单位。当系统内的亚硝酸菌成为优势菌种后，在厌氧段(5)、缺氧段(12)、好氧/缺氧池(9)内就会发生厌氧氨氧化作用。
污水经第二出水堰(8)流入好氧/缺氧池(9)中，此单元内设置第二曝气盘(34)与第二推流器(31)，可根据进水数据智能切换运行方式；当进水COD值超过200mg/L时，打开第二曝气阀(25)开始曝气，增加处理COD的能力，溶解氧的浓度在靠近第三出水堰(11)的位置控制在1.5-2mg/L。当进水COD值低于200mg/L时，关闭第二曝气阀(25)，打开第二推流器(31)并同时打开缺氧段进水阀(2)为好氧/ 缺氧池(9)补充原水，利用原水中的碳源与好氧/缺氧池(9) 内的硝酸盐反应生成氮气，以达到除氮的效果，原水投配比例按总的进水COD值和总的出水COD值的差值进行控制(可以通过总的出水COD值要求进而调控原水投配比)。在保证出水COD仪(35)的数值不超过50mg/L；同时调节第二污泥回流阀(24)控制回流比例，回流比例为100-400％。
COD仪(33)、出水COD仪(35)与自控单元(32)连接，自控单元(32)根据进水COD数值控制第二曝气阀(25)、第二推流器(31)的动作；自控单元(32)根据出水COD数值控制缺氧段进水阀(2)。
污水经第三出水堰(11)流入缺氧池(12)中，污水在此工艺段内继续进行硝化与反硝化作用；出水由第四出水堰 (14)重力流入高效沉淀池(15)；
污水在高效沉淀池(15)内通过斜管填料(16)到达第五出水堰(17)后经管道重力流出，进入出水管(18)后排放回用。
自控单元(32)作为该装置的中控部分，集成了各部分的信号、自控条件、运行设置、监控等功能，并实现网络局域间的传输，在手机端、电脑端、后台服务器等之间无线传输。
实施例2：
以下具体实施案例中采用该工艺设备进行村镇污水处理试验时，在进水端接入经预处理后的污水。日处理能力500 吨，进水水质为
出水指标为污水排放标准(GB18918-2002)一级A标准
括号外数值为水温>12℃时的控制指标，括号内数值为水温≤12℃时的控制指标。
本技术方案采用厌氧池(5)+好氧池(6)+好氧/缺氧池(9) +缺氧池(12)+高效沉淀池(15)工艺搭配，其中好氧/缺氧池(9)采用开启第二曝气阀(25)，关闭第二推流器(31) 的运行方式。
第一污泥回流阀(20)处污泥回流比例设定为200％，第二污泥回流阀(24)处污泥回流比例设定为50％，第一溶解氧仪(29)第二溶解氧仪(30)数值控制在1.5mg/L。
实施例3：
以下具体实施案例中采用该工艺设备进行村镇污水处理试验时，在进水端接入经预处理后的污水。日处理能力500 吨，进水水质为
出水指标为污水排放标准(GB18918-2002)一级A标准
括号外数值为水温>12℃时的控制指标，括号内数值为水温≤12℃时的控制指标。
本技术方案采用厌氧池(5)+好氧池(6)+好氧/缺氧池(9) +缺氧池(12)+高效沉淀池(15)工艺搭配，其中好氧/缺氧池(9)采用关闭第二曝气阀(25)，开启第二推流器(31) 的运行方式。同时开启缺氧段进水阀(2)对好氧/缺氧池(9) 投加原水，投加比例为30％，试验期间出水COD值未超标。第一污泥回流阀(20)处污泥回流比例设定为200％，第二污泥回流阀(24)处污泥回流比例设定为50％，第一溶解氧仪(29)第二溶解氧仪(30)数值控制在1.5mg/L。
Claims (1)
1.一种污水自动化处理的方法，其特征在于，采用的装置包括厌氧池（5）、好氧池（6）、好氧/缺氧池（9）、缺氧池（12）、高效沉淀池（15）、自控单元（32）；
进水管（1）与厌氧池（5）连接，进水由进水管（1）连接法兰进入厌氧池（5），进水管（1）上安装有COD仪（33），厌氧池（5）内底部设有第一推流器（21）；厌氧池（5）上端出水侧设有第一出水堰（4），使得厌氧池（5）的出水经第一出水堰（4）与好氧池（6）的进水口连接，使得污水由第一出水堰（4）经重力流入好氧池（6）；
所述好氧池（6）底部设置第一曝气盘（22），第一曝气盘（22）通过曝气管与鼓风机（19）连接，曝气管上安装第一曝气阀（23），好氧池（6）被设有第一溶解氧仪（29），COD仪（33）、第一曝气阀（23）、鼓风机（19）与第一溶解氧仪（29）与自控单元（32）电连接；所述第一溶解氧仪（29）从好氧池（6）顶部安装，插入水中1米处；好氧池（6）上部安装第二出水堰（8），第二出水堰（8）与好氧/缺氧池（9）连接，使得污水由第二出水堰（8）经重力流入好氧/缺氧池（9）；
所述好氧/缺氧池（9）底部设置第二曝气盘（34），第二曝气盘（34）通过曝气管与鼓风机（19）连接，曝气管安装第二曝气阀（25），第二溶解氧仪（30）从好氧/缺氧池（9）顶部安装，插入水中1米处；第二曝气阀（25）、第二溶解氧仪（30）与自控单元（32）电连接；好氧/缺氧池（9）底部安装第二推流器（31），好氧/缺氧池（9）上部安装第三出水堰（11），第三出水堰（11）与缺氧池（12）连接，使得污水由第三出水堰（11）经重力流入缺氧池（12）；同时好氧/缺氧池（9）通过缺氧段进水阀（2）与进水管（1）连接，缺氧段进水阀（2）与自控单元（32）电连接；
缺氧池（12）底部安装第三推流器（26），缺氧池（12）上部设有第四出水堰（14）与高效沉淀池（15）底部进水口连接，使得污水由第四出水堰（14）经重力流入高效沉淀池（15）底部；
所述高效沉淀池（15）底部设置斗型排泥结构，斗底与排泥管道连接，排泥管道上设置排泥控制阀门（28），排泥控制阀门与自控单元（32）电连接；在中部设置高1米，倾斜角度为60度的斜管填料管（16）；高效沉淀池（15）上部设有第五出水堰（17），第五出水堰（17）经由出水管（18）连接至排水回用点；高效沉淀池（15）底部连接回流泵（27），回流泵（27）采用管路经由第二污泥回流阀（24）与好氧/缺氧池（9）连接，回流泵（27）采用管路经由第一污泥回流阀与厌氧池（5）连接；回流泵（27）、第二污泥回流阀（24）、第一污泥回流阀与自控单元（32）电连接;
所述自控单元（32）包括控制软件、PLC人机交互界面；溶解氧仪、阀门与控制软件相连，经控制软件与PLC人机交互界面相连；
所述厌氧池（5）中部用直立的第一隔板（3）隔开，在第一隔板（3）底部预留洞口；所述好氧池（6）中部用直立的第二隔板（7）隔开，在第二隔板（7）底部预留洞口；好氧/缺氧池（9）中部用直立的第三隔板（10）隔开，在第三隔板（10）底部预留洞口；所述缺氧池（12）中部用直立的第四隔板（13）隔开，在第四隔板（13）底部预留洞口；上述各隔板及对应的底部预留洞口使得水流形成上下折流的形式；
第一推流器（21）、第三推流器、第二推流器与自控单元电连接；
污水自动化处理包括如下流程：
污水由进水管（1）进入厌氧池（5）从上至下流入，与回流污泥混合，同时调节第一污泥回流阀（20）控制污泥回流比，回流比设定为50-100%；混合后沿第一推流器（21）的方向流动；在无氧条件下，以进水中的氨为电子供体、回流污泥中的亚硝酸为电子受体，产生氮气和硝酸的生物反应；经过短程反硝化和厌氧氨氧化作用，有效去除水中的氨氮、总氮、总磷；
污水经第一出水堰（4）流入好氧池（6）中，底部曝气系统为池内提供氧气；在本单元内，第一曝气盘（22）通过管路与鼓风机（19）相连，第一溶解氧仪（29）安装在好氧池（6）水池中部水下1米处，与自动化控制单元（32）相连，同时自控单元（32）控制鼓风机（19）动作，实现鼓风机（19）与第一溶解氧仪（29）联动，当溶解氧低于设定的数值时，鼓风机（19）自动为好氧池（6）供氧，当高于设置的某一数值时，自动停止；所述的溶解氧设定数值根据出水端溶解氧控制在1.5-2mg/L来确定；
好氧池（6）的控制重点：
对溶解氧的控制，在好氧池内降低曝气量，溶解氧对控制亚硝酸盐的积累起着至关重要的作用；亚硝化反应和硝化反应均是好氧过程，而亚硝酸菌和硝酸菌又存在动力学特征的差异：低溶解氧条件下亚硝酸菌对溶解氧的亲和力比硝酸菌强，通过控制溶解氧使硝化过程只进行到氨氮氧化为亚硝态氮阶段，从而淘汰硝酸菌，达到短程硝化的目的；
氨氮的硝化速率比亚硝态氮的氧化速率快，而亚硝酸菌的世代周期比硝化菌的世代周期短，因此通过控制泥龄调节亚硝酸菌和硝酸菌的合理配比，使亚硝酸菌成为优势菌种，逐步淘汰硝酸菌，所述泥龄表示污泥在池内存在的时间，以天为单位；当系统内的亚硝酸菌成为优势菌种后，在厌氧段（5）、缺氧段（12）、好氧/缺氧池（9）内就会发生厌氧氨氧化作用；
污水经第二出水堰（8）流入好氧/缺氧池（9）中，此单元内设置第二曝气盘（34）与第二推流器（31），根据进水数据智能切换运行方式；当进水COD值超过200mg/L时，打开第二曝气阀（25）开始曝气，增加处理COD的能力，溶解氧的浓度在靠近第三出水堰（11）的位置控制在1.5-2mg/L；当进水COD值低于200mg/L时，关闭第二曝气阀（25），打开第二推流器（31）并同时打开缺氧段进水阀（2）为好氧/缺氧池（9）补充原水，利用原水中的碳源与好氧/缺氧池（9）内的硝酸盐反应生成氮气，以达到除氮的效果；原水投配比例按进水COD值和出水COD值的差值进行控制；在保证出水COD仪（35）的数值不超过50mg/L；同时调节第二污泥回流阀（24）控制回流比例，回流比例为100-400%；
COD仪（33）、出水COD仪（35）与自控单元（32）连接，自控单元（32）根据进水COD数值控制第二曝气阀（25）、第二推流器（31）的动作；自控单元（32）根据出水COD数值控制缺氧段进水阀（2）；
污水经第三出水堰（11）流入缺氧池（12）中，污水在此工艺段内继续进行硝化与反硝化作用；出水由第四出水堰（14）重力流入高效沉淀池（15）；
污水在高效沉淀池（15）内通过斜管填料（16）到达第五出水堰（17）后经管道重力流出，进入出水管（18）后排放回用；
自控单元（32）作为该装置的中控部分，集成了各部分的信号、自控条件、运行设置、监控功能，并实现网络局域间的传输，在手机端、电脑端、后台服务器之间无线传输。
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