CN115140909A - 耦合调节池的内外双回流污水处理设备、系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了耦合调节池的内外双回流污水处理设备、系统及方法，所述设备包括用于与调节池连接的厌氧池，厌氧池依次连接有缺氧池、好氧池和三相分离器；所述三相分离器通过污泥回流管与厌氧池内连通；所述三相分离器通过硝化液回流管与缺氧池内连通；所述三相分离器分别通过污泥回流管和硝化液回流管与调节池外连通，解决了现有技术中对于不同污水处理工况缺少调整灵活性的缺点，应用时拓展了调节池功能，提高一体化污水处理设备的生化处理效率，减少一体化设备尺寸，可以通过调整回流模式，实现针对性的污染物控制，达到稳定运行的目的。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及耦合调节池的内外双回流污水处理设备、系统及方法。
背景技术
随着国家对生态环境问题的重视，水污染治理也由城镇逐步拓展到村镇，处理要求也在逐步提高。对于村镇污水，具有少而分散的特点，水质水量波动较大，同时农村地形地势情况复杂，如果直接采用城镇污水管网收集加万吨级污水处理厂的处理方式，可能存在管网工程量巨大，混凝土结构污水处理站规划建设期限较长，收水率无法完全满足要求等问题。因此，对于村镇级的污水处理设施建设需要在传统污水处理厂的基础上创新发展，选用适合村镇污水特性的处理设施及处理工艺。村镇污水的排放跟居民的居住集中程度及用水规律有很大关系，故需要所采用的的处理设施需要具有集约化的特点，能够应对行政村及建制镇的污水规模处理要求，因此，采用一体化污水处理设施相比传统的钢筋混凝土设施更适合此应用场景要求；村镇污水水质水量波动较大，所采用的工艺需要具有一定的灵活性，能够根据不用的水质水量实现灵活控制与稳定运行。另外，村镇虽然土地较多，但能用于建设的建设用地非常少，且不规整，因此，所选用的一体化设备和处理工艺需要满足节约用地的需求。
现有的村镇污水处理设备的主要工艺有AAO、AO、生物接触氧化法等，工艺相对固定，针对特定的水质情况，效果较好，但是对于村镇污水水质水量存在较大波动的情况下，工艺缺乏调整的灵活性，出水效果不理想。所采用的硝化液回流和污泥回流单一，好氧池硝化液回流至缺氧池，沉淀池污泥回流至厌氧池，一般情况下，脱氮除磷互相抑制，无法同时满足高效处理，而在以脱氮或除磷为主的污水处理中，往往又容易造成池容浪费的情况，不能充分发挥处理效能；通常，在一体化污水处理设备前端还需要设置预处理设施，一般为格栅池、沉砂池、调节池，功能单一，占地较大。调节池仅仅作为水质水量的调节容器，在村镇污水处理的应用场景中，限值了污水处理设施的落地，整体来说，性价比较低。在村镇污水的处理过程中，上述问题往往成为污水处理设施应用场景适应性的限制性因素。
发明内容
本发明提供了一种耦合调节池的内外双回流污水处理设备、系统及方法，解决了现有技术存在的工艺缺乏调整的灵活性问题，应用时拓展了调节池功能，提高一体化污水处理设备的生化处理效率，减少一体化设备尺寸，可以通过调整回流模式，实现针对性的污染物控制，达到稳定运行的目的。
为了解决该技术问题，本发明提供了如下技术方案：
一种耦合调节池的内外双回流污水处理设备，包括用于与调节池连接的厌氧池，厌氧池依次连接有缺氧池、好氧池和三相分离器；
所述三相分离器通过污泥回流管与厌氧池内连通；
所述三相分离器通过硝化液回流管与缺氧池内连通；
所述三相分离器分别通过污泥回流管和硝化液回流管与调节池外连通。
本发明的耦合调节池的内外双回流污水处理设备工作过程如下：
在一般运行工况下，保持常规AAO运行，实现同步脱氮除磷，由三相分离器气升回流污泥至厌氧池，回流硝化液至缺氧池，此为一体化设备内部回流。运行工艺流程如下：
①污水进入调节池经混合后提升进入厌氧池，在厌氧池中，污水中的污染物得到初步降解，回流的污泥在厌氧池中完成释磷过程；
②污水流入缺氧池，在缺氧池中，污水与好氧池中经三相分离器回流的硝化液完成混合，完成反硝化脱氮过程；
③污水流入好氧池，在曝气条件下，好氧微生物彻底分解有机污染物，同时进行硝化反应，将有机氮转化为硝态氮和亚硝态氮，聚磷菌在好氧状态下完成过饱和吸磷过程，再通过排泥完成磷的去除；
同步三相分离器将曝气的尾气作为气升动力完成硝化液回流和污泥回流。经处理的污水排至紫外消毒后达标排放，部分剩余污泥外排，去除总磷，其余污泥和硝化液在尾气的气升作用下分别回流至厌氧池和缺氧池。
在以去除总磷为主的运行工况下，在一体化设备内部的内回流系统，由于污泥回流中带有一定量的硝态氮和亚硝态氮，会抑制聚磷菌的释磷过程，导致除磷效率降低。此时，可以通过增加外回流系统，将污泥回流至调节池，在调节池内加装填料模块，实现快速预脱硝过程。运行工艺流程如下：
①污水进入调节池，在调节池中与三相分离器回流的污泥完成混合，完成回流污泥的脱气及硝态氮和亚硝态氮的脱除，在搅拌器的作用下，防止污泥沉积，再经过水泵将泥水混合物提升至污水处理设备。
②在厌氧池中，完成聚磷菌的释磷过程。
③污水进入缺氧池，在缺氧池中，污水与回流的硝化液混合，完成反硝化脱氮过程。
④污水进入好氧池，在好氧条件下，污水中的有机污染物得到进一步降解，有机氮完成硝化过程，聚磷菌完成吸磷过程。经处理的污水排至紫外消毒后达标排放，部分剩余污泥外外排，去除总磷，其余污泥和硝化液在尾气的气升作用下分别回流至调节池和缺氧池。
在以脱氮为主的运行工况下，可以在调节池中增设曝气装置将其拓展为缺氧池，由三相分离器提升的硝化液和污泥经过外回流回流至调节池，在调节池中添加填料模块，同时保证调节池的缺氧状态，同步将厌氧池和缺氧池按水流方向调整溶氧浓度，保证随水流方向为缺氧、厌氧状态。运行工艺流程如下：
①污水进入调节池，三相分离器将大量的硝化液和污泥经外回流管道回流至调节池与污水混合，保证调节池的缺氧状态，在填料模块的加强下，提高反硝化反应速率，完成反硝化过程；
②污水经提升进入一体化设备的缺氧池，根据反硝化情况，可通过厌氧池中的曝气装置将厌氧池调整为缺氧状态，进一步完成反硝化过程；
③污水进入缺氧池，通过调节曝气装置将缺氧池调整为前端缺氧，后端厌氧状态，完成脱氮过程和释磷过程；
④污水流入好氧池，在好氧条件下，进一步去除有机物，完成硝化过程和吸磷过程，并经过三相分离器完成泥、水、气分离，污水进入紫外消毒处理后达标排放，部分剩余污泥外外排，去除总磷，其余污泥和硝化液在尾气的气升作用下回流至调节池。
在高浓度污染物的运行工况下，可以将调节池耦合成生化池功能，增加处理系统停留时间，并增加填料模块，提高整体处理效率，通过控制曝气、搅拌情况以及内外回流系统的回流量和比例，可将工艺调整成AAO或二级AO模式运行，实现生化系统工艺段的灵活控制。
在低浓度污染物的运行情况下，可以将调节池耦合成生化池功能，通过在调节池中添加填料模块，可以为微生物生长繁殖提供载体，防止污泥流失，维持系统微生物数量及种类，保障处理系统的稳定处理效率。
优选的，硝化液回流管上靠近三相分离器的入口端设有手动阀，硝化液回流管上靠近缺氧池的出口端设有第一电动闸阀，硝化液回流管上靠近调节池的前端设有第二电动闸阀。
优选的，污泥回流管靠近三相分离器的入口端设有第二手动阀，污泥回流管上靠近厌氧池的出口端设有第三电动闸阀，污泥回流管上靠近调节池的前端设有第四电动闸阀。
在一般运行工况下，打开第一手动阀、第二手动阀、第一电动闸阀、第三电动闸阀，实现内回流。
在以去除总磷为主的运行工况下，打开第一手动阀、第二手动阀、第一电动闸阀、第三电动闸阀和第二电动闸阀，实现内回流和外回流；
在以脱氮为主的运行工况下，打开第一手动阀、第二手动阀、第二电动闸阀、第四电动闸阀，实现外回流。
在高浓度污染物的运行工况下，打开全部阀门，实现内外双回流。
在低浓度污染物的运行工况下，打开第一手动阀、第二手动阀、第一电动闸阀、第四电动闸阀，实现内回流和外回流。
优选的，还包括用于对三相分离器的出水进行紫外消毒的设备间。
经三相分离器泥、水、气分离后，出水进入设备间的紫外消毒，经消毒处理后排放。
本方案还提供一种耦合调节池的内外双回流污水处理系统，包括上述的耦合调节池的内外双回流污水处理设备，还包括调节池。
优选的，调节池中设有用于将污水泵入厌氧池的提升泵。
优选的，还包括设于调节池前端的格栅。
优选的，还包括用于收集污泥的污泥池。
调节池中设有填料模块。
根据不同的运营工况，增设功能不同的填料模块，可以实现快速碳化，提高有机物处理效率；实现快速预脱硝过程，保证系统除磷效率；提高反硝化反应速率，完成脱氮等；可以为微生物生长繁殖提供载体，防止污泥流失，维持系统微生物数量及种类，保障处理系统的稳定处理效率。
本方案还提供一种耦合调节池的内外双回流污水处理方法，使用如上述的污水处理系统，包括如下步骤：
S1、污水经收集预处理后流入调节池，在调节池中经过搅拌混合，均衡水量水质，再进入污水处理设备；
S2、依次流经厌氧池、缺氧池、好氧池，经三相分离器泥、水、气分离后，出水经消毒处理后排放；
同步，经三相分离器泥、水、气分离后，利用好氧池尾气的气升作用，实现污泥和硝化液的回流，回流至污水处理设备的厌氧池、缺氧池或调节池。
本发明和现有技术相比，具有以下优点：
本发明将调节池耦合进一体化污水处理设备生化段，拓展调节池功能，提高一体化污水处理设备的生化处理效率，减少一体化设备尺寸，并根据污染物去除要求在调节池中添加不同类型填料模块，提高系统稳定性及处理能力；同步，内外回流系统设置多点回流，硝化液回流至缺氧段、调节池，污泥回流至厌氧段、调节池。在常规水质情况下，将调节池耦合进一体化设备生化功能区，可以最大程度发挥调节池功能，提高生化系统池容和停留时间，同步提升系统脱氮除磷的效率；在以脱氮或除磷为主的情况下，可以通过控制调节池内溶氧情况，将其拓展为缺氧池或厌氧池或预脱硝池，同步针对性的将硝化液或污泥回流至调节池，实现污染物的针对性去除；在水质浓度较高或较低的情况下，可以通过调整回流模式，实现灵活控制，可根据需求调整运行工艺，达到稳定运行的目的。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明水处理设备及系统结构示意图。
图2为本发明水处理设备及系统结构示意图。
图3为本发明水处理工艺结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1、调节池；2、厌氧池；3、缺氧池；4、好氧池；5、三相分离器；6、设备间；7、污泥回流管；71、污泥内回流管；72、污泥外回流管；8、硝化液回流管；81、硝化液内回流管；82、硝化液外回流管；9、第一手动阀；10、第一电动闸阀；11、第二电动闸阀；12、第二手动阀；13、第三电动闸阀；14、第四电动闸阀；15、提升泵；16、来水管；17、排水管。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1-2所示，一种耦合调节池1的内外双回流污水处理设备，包括用于与调节池1连接的厌氧池2，厌氧池2依次连接有缺氧池3、好氧池4和三相分离器5；
所述三相分离器5通过污泥回流管7与厌氧池2内连通；所述三相分离器5通过硝化液回流管8与缺氧池3内连通；所述三相分离器5分别通过污泥回流管7和硝化液回流管8与调节池1外连通。
硝化液回流管8上靠近三相分离器5的入口端设有第一手动阀9，硝化液回流管8上靠近缺氧池3的出口端设有第一电动闸阀10，硝化液回流管8上靠近调节池1的前端设有第二电动闸阀11。污泥回流管7靠近三相分离器5的入口端设有第二手动阀12，污泥回流管7上靠近厌氧池2的出口端设有第三电动闸阀13，污泥回流管7上靠近调节池1的前端设有第四电动闸阀14。还包括用于对三相分离器5的出水进行紫外消毒的设备间6。
污泥回流管7和硝化液回流管8可以采用如图1所示的主管道加分支管道的形式，也可以采用如图2所示的两根管道，分别为污泥内回流管71、污泥外回流管72和硝化液内回流管81、硝化液外回流管82。
实施例2
如图1-3所示，一种耦合调节池1的内外双回流污水处理系统，包括实施例1的耦合调节池1的内外双回流污水处理设备，还包括调节池1。
调节池1中设有用于将污水泵入厌氧池2的提升泵15，还包括设于调节池1前端的格栅，还包括用于收集污泥的污泥池。
污水通过来水管16进入调节池1，在调节池1的提升泵15作用下进入污水处理设备，处理后的污泥进入污泥池，外运处置。
实施例3
如图3所示，一种耦合调节池1的内外双回流污水处理方法，使用实施例1的污水处理设备和实施例2的污水处理系统，包括如下步骤：
S1、污水经收集格栅预处理后流入调节池1，在调节池1中经过搅拌混合，均衡水量水质，再进入污水处理设备；
S2、依次流经厌氧池2、缺氧池3、好氧池4，经三相分离器5泥、水、气分离后，出水经消毒处理后排放；
同步，经三相分离器5泥、水、气分离后，利用好氧池4尾气的气升作用，实现污泥和硝化液的回流，回流至污水处理设备的厌氧池2、缺氧池3或调节池1。
在一般运行工况下，保持常规AAO运行，实现同步脱氮除磷，由三相分离器5气升回流污泥至厌氧池2，回流硝化液至缺氧池3，此为一体化设备内部回流。运行工艺流程如下：
①污水进入调节池1经混合后提升进入厌氧池2，在厌氧池2中，污水中的污染物得到初步降解，回流的污泥在厌氧池2中完成释磷过程；
②污水流入缺氧池3，在缺氧池3中，污水与好氧池4中经三相分离器5回流的硝化液完成混合，完成反硝化脱氮过程；
③污水流入好氧池4，在曝气条件下，好氧微生物彻底分解有机污染物，同时进行硝化反应，将有机氮转化为硝态氮和亚硝态氮，聚磷菌在好氧状态下完成过饱和吸磷过程，再通过排泥完成磷的去除；
同步三相分离器5将曝气的尾气作为气升动力完成硝化液回流和污泥回流。经处理的污水排至紫外消毒后达标排放，部分剩余污泥外排，去除总磷，其余污泥和硝化液在尾气的气升作用下分别回流至厌氧池2和缺氧池3。
在以去除总磷为主的运行工况下，在一体化设备内部的内回流系统，由于污泥回流中带有一定量的硝态氮和亚硝态氮，会抑制聚磷菌的释磷过程，导致除磷效率降低。此时，可以通过增加外回流系统，将污泥回流至调节池1，在调节池1内加装填料模块，实现快速预脱硝过程。运行工艺流程如下：
①污水进入调节池1，在调节池1中与三相分离器5回流的污泥完成混合，完成回流污泥的脱气及硝态氮和亚硝态氮的脱除，在搅拌器的作用下，防止污泥沉积，再经过水泵将泥水混合物提升至污水处理设备。
②在厌氧池2中，完成聚磷菌的释磷过程。
③污水进入缺氧池3，在缺氧池3中，污水与回流的硝化液混合，完成反硝化脱氮过程。
④污水进入好氧池4，在好氧条件下，污水中的有机污染物得到进一步降解，有机氮完成硝化过程，聚磷菌完成吸磷过程。经处理的污水排至紫外消毒后达标排放，部分剩余污泥外外排，去除总磷，其余污泥和硝化液在尾气的气升作用下分别回流至调节池1和缺氧池3。
在以脱氮为主的运行工况下，可以在调节池1中增设曝气装置将其拓展为缺氧池3，由三相分离器5提升的硝化液和污泥经过外回流回流至调节池1，在调节池1中添加填料模块，同时保证调节池1的缺氧状态，同步将厌氧池2和缺氧池3按水流方向调整溶氧浓度，保证随水流方向为缺氧、厌氧状态。运行工艺流程如下：
①污水进入调节池1，三相分离器5将大量的硝化液和污泥经外回流管道回流至调节池1与污水混合，保证调节池1的缺氧状态，在填料模块的加强下，提高反硝化反应速率，完成反硝化过程；
②污水经提升进入一体化设备的缺氧池3，根据反硝化情况，可通过厌氧池2中的曝气装置将厌氧池2调整为缺氧状态，进一步完成反硝化过程；
③污水进入缺氧池3，通过调节曝气装置将缺氧池3调整为前端缺氧，后端厌氧状态，完成脱氮过程和释磷过程；
④污水流入好氧池4，在好氧条件下，进一步去除有机物，完成硝化过程和吸磷过程，并经过三相分离器完成泥、水、气分离，污水进入紫外消毒处理后达标排放，部分剩余污泥外外排，去除总磷，其余污泥和硝化液在尾气的气升作用下回流至调节池1。
在高浓度污染物的运行工况下，可以将调节池1耦合成生化池功能，增加处理系统停留时间，并增加填料模块，提高整体处理效率，通过控制曝气、搅拌情况以及内外回流系统的回流量和比例，可将工艺调整成AAO或二级AO模式运行，实现生化系统工艺段的灵活控制。
在低浓度污染物的运行情况下，可以将调节池1耦合成生化池功能，通过在调节池1中添加填料模块，可以为微生物生长繁殖提供载体，防止污泥流失，维持系统微生物数量及种类，保障处理系统的稳定处理效率。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种耦合调节池的内外双回流污水处理设备，其特征在于，包括用于与调节池(1)连接的厌氧池(2)，厌氧池(2)依次连接有缺氧池(3)、好氧池(4)和三相分离器(5)；
所述三相分离器(5)通过污泥回流管(7)与厌氧池(2)内连通；
所述三相分离器(5)通过硝化液回流管(8)与缺氧池(3)内连通；
所述三相分离器(5)分别通过污泥回流管(7)和硝化液回流管(8)与调节池(1)外连通。
2.根据权利要求1所述的一种耦合调节池的内外双回流污水处理设备，其特征在于，硝化液回流管(8)上靠近三相分离器(5)的入口端设有第一手动阀(9)，硝化液回流管(8)上靠近缺氧池(3)的出口端设有第一电动闸阀(10)，硝化液回流管(8)上靠近调节池(1)的前端设有第二电动闸阀(11)。
3.根据权利要求1所述的一种耦合调节池的内外双回流污水处理设备，其特征在于，污泥回流管(7)靠近三相分离器(5)的入口端设有第二手动阀(12)，污泥回流管(7)上靠近厌氧池(2)的出口端设有第三电动闸阀(13)，污泥回流管(7)上靠近调节池(1)的前端设有第四电动闸阀(14)。
4.根据权利要求1所述的一种耦合调节池的内外双回流污水处理设备，其特征在于，还包括用于对三相分离器(5)的出水进行紫外消毒的设备间(6)。
5.一种耦合调节池的内外双回流污水处理系统，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的耦合调节池的内外双回流污水处理设备，还包括调节池(1)。
6.根据权利要求5所述的一种耦合调节池的内外双回流污水处理系统，其特征在于，调节池(1)中设有用于将污水泵入厌氧池(2)的提升泵(15)。
7.根据权利要求5所述的一种耦合调节池的内外双回流污水处理系统，其特征在于，还包括设于调节池前端的格栅。
8.根据权利要求5所述的一种耦合调节池的内外双回流污水处理系统，其特征在于，还包括用于收集污泥的污泥池。
9.根据权利要求5所述的一种耦合调节池的内外双回流污水处理系统，其特征在于，调节池(1)中设有填料模块。
10.一种耦合调节池的内外双回流污水处理方法，其特征在于，使用如权利要求5-9任一项所述的污水处理系统，包括如下步骤：
S1、污水经收集预处理后流入调节池(1)，在调节池(1)中经过搅拌混合，均衡水量水质，再进入污水处理设备；
S2、依次流经厌氧池(2)、缺氧池(3)、好氧池(4)，经三相分离器(5)泥、水、气分离后，出水经消毒处理后排放；
同步，经三相分离器(5)泥、水、气分离后，利用好氧池(4)尾气的气升作用，实现污泥和硝化液的回流，回流至污水处理设备的厌氧池(2)、缺氧池(3)或调节池(1)。
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