CN115465953B - 一种处理污水的aod生化反应系统及其污水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种处理污水的AOD生化反应系统及其污水处理方法，涉及污水生物处理技术领域，包括沿污水流向依次连通的接种混合池、厌氧池、缺氧池、低氧曝气池、脱气池及沉淀池，所述低氧曝气池底部设置有曝气机构，所述低氧曝气池的出液端与进液端之间还设置有大比例回流渠，所述脱气池与所述缺氧池之间设置有亚硝态氮回流通道，所述沉淀池的污泥出口与所述接种混合池之间设置有污泥回流管路；由此，本发明结合同步硝化反硝化、厌氧氨氧化反应进行除氮，可明显降低碳源投加量，并且为同步硝化反硝化反应、厌氧氨氧化反应提供了稳定的反应环境，有利于各脱氮反应的正常进行，脱氮效率更高。

Description

一种处理污水的AOD生化反应系统及其污水处理方法

技术领域

本发明涉及污水生物处理技术领域，特别是涉及一种处理污水的AOD生化反应系统及其污水处理方法。

背景技术

国内大多采用厌氧、缺氧、好氧交替的环境实现脱氮、除磷、降COD。常采用的工艺是A2O或A2O的变种工艺，运行过程中脱氮大多采用传统脱氮理论，即氨氮首先要在好氧环境中转化成硝态氮，再以硝化液的形式结合碳源在缺氧环境中转化为氮气，而除磷通常是利用微生物在厌氧环境中释磷、在好氧环境中超量吸磷的原理实现废水中磷的去除。

传统脱氮理论中，反硝化脱氮需要配合一定量的碳源才能实现，而常见污水中的碳源一般不足以维持正常的反硝化反应，这就需要向缺氧池内投加碳源来完成脱氮，碳源的投加也大大提高了水厂的药剂费用。

近年来兴起的厌氧氨氧化被认为是非常具有发展前景的污水脱氮技术，其原理是厌氧氨氧化菌在缺氧条件以亚硝态氮为电子受体，直接将氨氮进行氧化，生成大量氮气和少量硝态氮。该过程具有脱氮效率高、污泥产率低和无需投加有机碳源等优点。与传统生物脱氮工艺相比，该工艺具有节能降耗和环境友好等特点，但易受进水水质冲击和环境因子影响，存在出水水质不稳定等缺点；而生成亚硝态氮的的反应同样容易受到运行条件的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种处理污水的AOD生化反应系统及其污水处理方法，以解决现有技术存在的问题，结合同步硝化反硝化、厌氧氨氧化反应进行除氮，可明显降低碳源投加量，并且为同步硝化反硝化反应、厌氧氨氧化反应提供了稳定的反应环境，有利于各脱氮反应的正常进行，脱氮效率更高。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种处理污水的AOD生化反应系统，包括沿污水流向依次连通的接种混合池、厌氧池、缺氧池、低氧曝气池、脱气池及沉淀池，所述低氧曝气池底部设置有曝气机构，且所述脱气池与所述缺氧池之间设置有亚硝态氮回流通道，所述沉淀池的污泥出口与所述接种混合池之间设置有污泥回流管路。

优选的，所述低氧曝气池包括沿污水流向依次连通的曝气一区和曝气二区，所述曝气一区与所述缺氧池连通，所述曝气二区与所述脱气池连通，所述曝气二区的出水端与所述曝气一区的进水端之间设置有所述大比例回流渠。

优选的，所述曝气一区包括曝气一区第一廊道、曝气一区第二廊道，所述曝气二区包括曝气二区第一廊道、曝气二区第二廊道，所述曝气一区第一廊道、所述曝气一区第二廊道、所述曝气二区第一廊道和所述曝气二区第二廊道依次连通且连通通路呈S型。

优选的，所述接种混合池、所述厌氧池、所述缺氧池、所述低氧曝气池、所述脱气池、所述沉淀池相邻设置，并通过隔墙进行分隔，所述隔墙的底部设置有连通口。

优选的，所述脱气池底部也设置有所述曝气机构，所述曝气机构设置有用于控制其启闭的控制阀门。

优选的，所述厌氧池、所述缺氧池、所述低氧曝气池及所述脱气池中均设置有搅拌器。

优选的，所述低氧曝气池中设置有用于检测溶解氧量的溶氧量检测仪，所述缺氧池中设置有用于检测pH值的pH检测仪和ORP检测仪。

优选的，所述缺氧池与所述厌氧池之间还设置有回流机构。

本发明还公开一种污水处理方法，其特征在于，包括：

污水进入接种混合区，与沉淀池回流的污泥混合后进入厌氧池，主要在释磷菌的作用下发生释磷反应，同时在氨氧化菌的作用下，与沉淀池回流污泥中携带的亚硝态氮发生厌氧氨氧化反应；

污水自厌氧池进入缺氧池，在氨氧化菌的作用下，污水中的氨氮与脱气池回流的亚硝态氮发生厌氧氨氧化反应；

污水进入低氧曝气池，硝化菌在低氧曝气池中溶氧量0.5mg/L以下的环境中发生同步硝化反硝化反应，同时生成亚硝态氮；

污水进入脱气池，污水中的溶解氧被脱除，且一部分污水经亚硝态氮回流通道回流至缺氧池，另一部分进入沉淀池中；

沉淀区的泥水混合物一部分以上清液的形式达标排放，另一部分以底泥的形式排出，其中底泥一部分通过污泥回流管路回流至接种混合区，另一部分以剩余污泥的形式排至污泥脱水系统。

优选的，污水进入低氧曝气池后，依次流经曝气一区与曝气二区，一部分污水在曝气二区的出水端通过大比例回流渠回流至曝气一区的进水端，另一部分污水进入脱气池。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1、本发明结合同步硝化反硝化、厌氧氨氧化反应进行除氮，可明显降低碳源投加量，同时减少污水处理所需的总停留时间，从而减小污水处理厂占地；

2、本发明通过控制低氧曝气池中的溶氧量，再设置脱气池脱除溶解氧，为同步硝化反硝化反应、厌氧氨氧化反应提供了稳定的反应环境，有利于各脱氮反应的正常进行，脱氮效率更高；

3、本发明利用轴流泵与大比例回流渠的结合，实现好氧池中大比例回流，取代现有技术中的气提装置为好氧区提供大比例水循环，解决气提装置导致的二次空气引入致使好氧区内溶解氧不稳定且很难控制在较低水平，进而导致同步硝化反硝化、厌氧氨氧化脱氮工况不稳定的问题；

4、本发明通过采用安装密集度更高、曝气更加均匀、气泡更加致密而细小的软管曝气形式，实现低氧曝气池内的均匀低氧状态，为同步硝化反硝化创造稳定的条件，解决传统工艺中采用微孔曝气、管式曝气等型式为池体提供氧气，溶解氧很难稳定维持在较低状态，进而导致同步硝化反硝化、厌氧氨氧化脱氮工况不稳定的问题；

5、本发明通过在低氧曝气池中利用同步硝化反硝化技术降低氧的需求量，同时通过利用更高效的曝气装置提高氧的利用效率，实现仅需少量曝气即可实现COD的降解和氨氮的转化，能够通过降低风机的供风量来降低风机的电耗，解决传统工艺中由于气泡粒径较大且不均匀而导致的溶氧效率低、工艺自身氧需求量大，需要配备更大功率的风机为好氧池提供空气，进而导致水厂运行过程中需要消耗更多电能的问题；

6、本发明通过控制低氧曝气池中的溶解氧，培养出污泥絮体相对传统工艺更小、生长较慢的微生物，通过提高污泥龄，进而减少剩余污泥量，解决传统技术中，污泥龄很难进一步提高，导致外排污泥量较大，污泥处置成本较高的问题；

7、本发明通过设置厌氧池用于除磷，取代现有技术中利用缺氧池、低氧曝气池协同除磷的形式，解决现有技术中除磷效果不稳定、除磷能力很难进一步提高的问题，并通过在厌氧池和缺氧池之间设置回流措施，取代现有技术中污水从厌氧区单向流至至缺氧区的形式，解决厌氧区和缺氧区相对容积不可调，应对氮磷指标变化的能力较差的问题；

8、本发明中的脱气池能够根据水质转变为缺氧池、低氧曝气池或脱气池，解决传统低氧曝气池、缺氧池相对容积不可调，应对有机物、氨氮、总氮等指标变化能力较弱的问题，提高污水处理质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中处理污水的AOD生化反应系统的俯视结构示意图；

图2为本发明中污水处理方法的流程示意图；

其中，1、接种混合池；2、厌氧池；3、缺氧池；4、低氧曝气池；5、脱气池；6、沉淀池；7、曝气机构；8、亚硝态氮回流通道；9、污泥回流管路；10、曝气一区第一廊道；11、曝气一区第二廊道；12、曝气二区第一廊道；13、曝气二区第二廊道；14、搅拌器；15、溶氧检测仪；16、pH检测仪；17、ORP检测仪；18、轴流泵；19、斜管填料；20、集水堰槽；21、曝气一区；22、曝气二区；23、大比例回流渠。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种处理污水的AOD生化反应系统及其污水处理方法，以解决现有技术存在的问题，结合同步硝化反硝化、厌氧氨氧化反应进行除氮，可明显降低碳源投加量，并且为同步硝化反硝化反应、厌氧氨氧化反应提供了稳定的反应环境，有利于各脱氮反应的正常进行，脱氮效率更高。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

如图1～图2所示，本实施例提供一种处理污水的AOD生化反应系统，包括沿污水流向依次连通的接种混合池1、主要发生释磷反应的厌氧池2、主要发生厌氧氨氧化反应的缺氧池3、主要发生同步硝化反硝化反应和吸磷反应的低氧曝气池4、脱气池5及沉淀池6，低氧曝气池4底部设置有曝气机构7，且低氧曝气池4的溶氧量不高于0.5mg/L，脱气池5与缺氧池3之间设置有亚硝态氮回流通道8，沉淀池6的污泥出口与接种混合池1之间设置有污泥回流管路9。

使用时，污水与沉淀池6的回流污泥首先进入接种混合区，接种混合后自流至厌氧池2，污泥中的释磷菌在厌氧池2中起到释磷作用，聚磷菌在低氧曝气池4的好氧环境中进行超量吸磷，并在脱气池5中也存在一定超量吸磷的作用，从而达到除磷的目的。除氮方面，在缺氧池3中，污水中的氨氮与回流的亚硝态氮在氨氧化菌的作用下发生厌氧氨氧化反应，生成氮气完成氨氮和总氮的去除；在低氧曝气池4中，曝气机构7的曝气软管密布在低氧曝气池4底部，曝气软管上具有微小的曝气孔，产生的气泡微小均匀分布在低氧曝气池4中，使溶氧更加均匀，曝气机构7可采用如申请号为“201020538792.5”，名称为“一种低通气量的微孔曝气软管”中记载的结构，同时，通过曝气机构7控制低氧曝气池4中的溶氧量不超过0.5mg/L，可以控制在在0.2mg/L～0.5mg/L，在此条件下，发生同步硝化反硝化反应，生成大量的亚硝态氮及氮气，同时也会生成少量的硝态氮，并根据本领域技术人员的研究，在溶氧量不足0.5mg/L时，亚硝态氮占比可达到90％，并且在低氧曝气池4的好氧环境中，有机物被氧化分解去除；主要为亚硝态氮的硝化液流入脱气池5脱除溶解氧，然后通过亚硝态氮回流通道8回流至缺氧池3，亚硝态氮与氨氮发生厌氧氨氧化反应除氮。最后在沉淀池6中，污泥进行沉淀，上层清液排出，沉淀池6具体采用斜管沉淀池6，斜管沉淀池6内部装填斜管填料19，底部采用泥斗+穿孔排泥管或刮吸泥机的形式排泥，池体上部安装集水堰槽20，池体底部的污泥一部分通过污泥回流管路9回流至接种混合区，另外一部分排入污泥处理系统中。

由此，本实施例结合同步硝化反硝化、厌氧氨氧化反应进行除氮，可明显降低碳源投加量；并通过控制低氧曝气池4中的溶氧量，再设置脱气池5进一步脱除溶解氧，为同步硝化反硝化反应、厌氧氨氧化反应提供了稳定的反应环境，有利于各脱氮反应的正常进行，脱氮效率更高。

进一步的，本实施例中低氧曝气池4包括沿污水流向依次连通的曝气一区21和曝气二区22，曝气一区21与缺氧池3连通，曝气二区22与脱气池5连通，曝气二区22的出水端与曝气一区21的进水端之间设置有大比例回流渠23。大比例回流渠23中设置有轴流泵18，用于将曝气二区22出水端的污水回流至曝气一区21进水端，有利于同步硝化反硝化反应的发生，也取代现有技术中的气提装置为好氧区提供大比例水循环，解决气提装置导致的二次空气引入致使好氧区内溶解氧不稳定且很难控制在较低水平，进而导致同步硝化反硝化、厌氧氨氧化脱氮工况不稳定的问题。

进一步的，曝气一区21包括曝气一区第一廊道10、曝气一区第二廊道11，曝气二区22包括曝气二区第一廊道12、曝气二区第二廊道13，曝气一区第一廊道10、曝气一区第二廊道11、曝气二区第一廊道12和曝气二区第二廊道13依次连通且连通通路呈S型，使水流呈折返流。

进一步的，本实施例中接种混合池1、厌氧池2、缺氧池3、低氧曝气池4、脱气池5、沉淀池6相邻设置，并通过隔墙进行分隔，隔墙的上设置有连通相邻污水处理池的连通口。

进一步的，本实施例中脱气池5底部也设置有曝气机构7，曝气机构7设置有用于控制其启闭的控制阀门，并且脱气池5中还设置有搅拌器14。正常工作时，脱气池5中的曝气装置不开启，脱气池5的作用为脱除溶解氧，保证硝化液回流后缺氧池3中ORP稳定，当污水原水中的有机物含量较高，经低氧曝气池4处理后也无法达标，则开启脱气池5中的曝气机构7进行曝气，适当提高溶氧量，在功能上转变为低氧曝气池4，加强对有机物的处理效果；当污水中总氮较高，经缺氧池3处理后难以达标时，则开启搅拌装置，同时降低溶氧量，在功能上转变为缺氧池3，加强对氨氮、总氮的去除效率。从而，本实施例中的脱气池5能够根据水质转变为缺氧池3、低氧曝气池4或脱气池5，解决传统低氧曝气池4、缺氧池3相对容积不可调，应对有机物、氨氮、总氮等指标变化能力较弱的问题，提高污水处理质量。

进一步的，本实施例中厌氧池2、缺氧池3、低氧曝气池4中均设置有搅拌器14，低氧曝气池4中曝气一区第一廊道10末端、曝气二区第二廊道13前端及脱气池5中间位置均设置有溶氧检测仪15，用于实时监测溶氧状态，并辅助判断同步硝化反硝化反应状态以及NO²-的产出情况，缺氧池3、曝气一区第二廊道11中设置有pH检测仪16，用于辅助判断厌氧氨氧化状态并辅助判断同步硝化反硝化状态以及NO²-的产出情况；缺氧池3中还设置有ORP检测仪17，用于辅助判断缺氧池3的工况和厌氧氨氧化状态。

本实施例中缺氧池3与厌氧池2之间还设置有回流机构，回流机构包括回流管路和设置在回流管路处的轴流泵18，通过控制轴流泵18的启闭可以改变缺氧池3与厌氧池2的相对容积，加强释磷效果与厌氧氨氧化反应效果，从而提高对污水中氮磷指标变化的适应能力。

实施例2：

本实施例还公开一种污水处理方法，其特征在于，包括：

污水进入接种混合区，与沉淀池6回流的污泥混合后进入厌氧池2，主要在释磷菌的作用下发生释磷反应，同时在氨氧化菌的作用下，与沉淀池6回流污泥中携带的亚硝态氮发生厌氧氨氧化反应；

污水自厌氧池2进入缺氧池3，在氨氧化菌的作用下，污水中的氨氮与脱气池5回流的亚硝态氮发生厌氧氨氧化反应；

污水进入低氧曝气池4，硝化菌在低氧曝气池中溶氧量0.5mg/L以下的环境中发生同步硝化反硝化反应，同时生成亚硝态氮；

污水进入脱气池5，污水中的溶解氧被脱除，且一部分污水经亚硝态氮回流通道8回流至缺氧池3，另一部分进入沉淀池6中；

沉淀区的泥水混合物一部分以上清液的形式达标排放，另一部分以底泥的形式排出，其中底泥一部分通过污泥回流管路9回流至接种混合区，另一部分以剩余污泥的形式排至污泥脱水系统。

污水进入低氧曝气池4后，依次流经曝气一区21与曝气二区22，一部分污水在曝气二区22的出水端通过大比例回流渠23回流至曝气一区21的进水端，另一部分污水进入脱气池5。

根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种处理污水的AOD生化反应系统，其特征在于，包括沿污水流向依次连通的接种混合池、厌氧池、缺氧池、低氧曝气池、脱气池及沉淀池，所述低氧曝气池底部设置有曝气机构，且所述低氧曝气池的溶解氧量不高于0.5mg/l，所述低氧曝气池的出液端与进液端之间还设置有大比例回流渠，所述脱气池与所述缺氧池之间设置有亚硝态氮回流通道，所述沉淀池的污泥出口与所述接种混合池之间设置有污泥回流管路；

所述低氧曝气池包括沿污水流向依次连通的曝气一区和曝气二区，所述曝气一区与所述缺氧池连通，所述曝气二区与所述脱气池连通，所述曝气二区的出水端与所述曝气一区的进水端之间设置有所述大比例回流渠；

所述曝气一区包括曝气一区第一廊道、曝气一区第二廊道，所述曝气二区包括曝气二区第一廊道、曝气二区第二廊道，所述曝气一区第一廊道、所述曝气一区第二廊道、所述曝气二区第一廊道和所述曝气二区第二廊道依次连通且连通通路呈S型；

所述脱气池底部也设置有所述曝气机构，所述曝气机构设置有用于控制其启闭的控制阀门；

正常工作时，所述脱气池中的曝气装置不开启，所述脱气池的作用为脱除溶解氧，保证硝化液回流后所述缺氧池中ORP稳定，当污水原水中的有机物含量较高，经所述低氧曝气池处理后也无法达标，则开启所述脱气池中的曝气机构进行曝气，适当提高溶氧量，在功能上转变为低氧曝气池，加强对有机物的处理效果；当污水中总氮较高，经所述缺氧池处理后难以达标时，则开启搅拌装置，同时降低溶氧量，在功能上转变为缺氧池，加强对氨氮、总氮的去除效率；所述脱气池能够根据水质转变为缺氧池、低氧曝气池或脱气池。

2.根据权利要求1所述的处理污水的AOD生化反应系统，其特征在于，所述接种混合池、所述厌氧池、所述缺氧池、所述低氧曝气池、所述脱气池、所述沉淀池相邻设置，并通过隔墙进行分隔，所述隔墙设置有连通口。

3.根据权利要求2所述的处理污水的AOD生化反应系统，其特征在于，所述厌氧池、所述缺氧池、所述低氧曝气池及所述脱气池中均设置有搅拌器。

4.根据权利要求1所述的处理污水的AOD生化反应系统，其特征在于，所述低氧曝气池中设置有用于检测溶解氧量的溶氧量检测仪，所述缺氧池中设置有ORP检测仪和用于检测pH值的pH检测仪。

5.根据权利要求1所述的处理污水的AOD生化反应系统，其特征在于，所述缺氧池与所述厌氧池之间还设置有回流机构。

6.一种基于权利要求1~5任意一项所述处理污水的AOD生化反应系统的污水处理方法，其特征在于，包括：

污水进入接种混合区，与沉淀池回流的污泥混合后进入厌氧池，主要在释磷菌的作用下发生释磷反应，同时在氨氧化菌的作用下，与沉淀池回流污泥中携带的亚硝态氮发生厌氧氨氧化反应；

污水自厌氧池进入缺氧池，在氨氧化菌的作用下，污水中的氨氮与脱气池回流的亚硝态氮发生厌氧氨氧化反应；

污水进入低氧曝气池，硝化菌在低氧曝气池中溶氧量0.5mg/L以下的环境中发生同步硝化反硝化反应，同时生成亚硝态氮；

污水进入脱气池，污水中的溶解氧被脱除，且一部分污水经亚硝态氮回流通道回流至缺氧池，另一部分进入沉淀池中；

沉淀区的泥水混合物一部分以上清液的形式达标排放，另一部分以底泥的形式排出，其中底泥一部分通过污泥回流管路回流至接种混合区，另一部分以剩余污泥的形式排至污泥脱水系统。

7.根据权利要求6所述的污水处理方法，其特征在于，污水进入低氧曝气池后，依次流经曝气一区与曝气二区，一部分污水在曝气二区的出水端通过大比例回流渠回流至曝气一区的进水端，另一部分污水进入脱气池。