CN115974274B - 一种用于进水分配及浓缩污泥发酵以强化msbr系统的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于进水分配及浓缩污泥发酵以强化MSBR系统抗水力冲击及脱氮除磷功能的装置，包括进水分配装置、水解发酵罐体以及与其相连的MSBR系统，进水分配装置及水解发酵罐体与MSBR系统均与外部的在线控制平台相连接。该装置可有效弥补雨季大水量工况下MSBR系统活性污泥大量流失、进水碳源不足、脱氮除磷效率不高的问题，对系统内部碳源进行深层次挖掘利用，有效降低污水处理厂成本并提高MSBR系统的抗水力冲击运行稳定性及可靠性，在提高脱氮除磷效果的同时，也能实现污水处理厂污泥的原位就地减量和运行能耗的降低。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理的技术领域，尤其涉及一种用于进水分配及浓缩污泥发酵以强化MSBR系统的装置。
背景技术
污水处理厂在雨季运行期间，往往面临着雨污混合大水力负荷冲击和进水碳源匮乏的双重困境。其中MSBR等活性污泥处理装置处于超负荷状态，反应时间和处理程度严重下降，而沉淀区域的实际水力负荷及固体负荷远超设计值，极易引起活性污泥的大量流失继而造成系统崩溃。进水中的有机碳源浓度及可利用性则是影响MSBR系统脱氮除磷效果的重要因素。为了获得可靠的生物脱氮除磷效果，通常要求进水COD/TKN至少达到5～8，COD/TP达到40以上；其中尤为关键的是进水中可快速降解有机物(rbCOD)或短链脂肪酸(SCVFAs)浓度，可快速降解有机物(rbCOD)与TP比值至少要在18～20以上，或VFA/TP≥4～7，厌氧区挥发性脂肪酸VFA浓度至少要达到25mg/L。
而我国现有大部分污水处理厂的进水水质均难以达到相关碳源的最低要求，雨季工况下合流污水浓度的进一步稀释更会导致进水碳源的匮乏，尤其是进水中可快速降解有机物(rbCOD)或短链脂肪酸(SCVFAs)含量不足更是严重制约了工艺的脱氮除磷能力。为提高雨季大水量工况下MSBR系统的生物脱氮除磷效率，实现出水总氮(TN)总磷(TP)达标排放，往往需要严格控制进水量，投加葡萄糖、乙酸钠、甲醇等补充有机碳源，或投加化学除磷剂，这样就增加了污水处理厂运行成本，影响系统的运行稳定性，同时加剧受纳水体的污染程度。
专利“一种改良型MSBR工艺污水处理系统”，主要改进点在于增加了溶药池，并投放相关药剂使水质达标，但是并未提及大负荷下的进水量分流和碳源匮乏的问题。
专利“一种强化脱氮的城镇污水处理系统及工艺”，虽然对MSBR功能分区进行重新设计，但是主要改进点在于在预缺氧区增加进水点，使得回流的污泥和进水实现快速混合，从而达到厌氧的状态，同样并未考虑基于MSBR下的大水力冲击负荷和碳源匮乏的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种用于进水分配及浓缩污泥发酵以强化MSBR系统的装置，包括进水分配装置、水解发酵罐体以及与其相连的MSBR系统，所述进水分配装置、所述水解发酵罐体与所述MSBR系统均与外部的在线控制平台相连接；
所述进水分配装置包括分配管路及相关阀门仪表，用于分配所述MSBR系统的进水量，所述水解发酵罐体的内部设置有搅拌机，用于对进入罐体内部污泥进行搅拌，所述水解发酵罐体的外部连接有进料泵，用于将所述MSBR系统中的污泥输入罐体中。
作为上述技术方案的进一步描述，所述进水分配装置包含三条管路，每条管路的中部安装有电磁流量计；
电动球阀，安装于所述电磁流量计前端的进水口处；
还包括有污泥浓度计一。
作为上述技术方案的进一步描述，所述MSBR系统包含厌氧单元，好氧单元，第一SBR单元以及第二SBR单元，所述厌氧单元的底部设置有进水口，所述进水口与所述进水分配装置的中间管路相连接，所述好氧单元的底部也设置有进水口，所述进水口与所述进水分配装置的两侧管路相连接。
作为上述技术方案的进一步描述，所述第一SBR单元以及所述第二SBR单元的内部均设置有所述污泥浓度计一，且所述第一SBR单元以及所述第二SBR单元分别连接有污泥回流泵。
作为上述技术方案的进一步描述，所述的MSBR系统还包括泥水分离单元(18)，预缺氧单元(19)，厌氧单元(10)，第一缺氧单元，第二缺氧单元依次连接；第二缺氧单元与好氧单元连接；第一SBR单元、第二SBR单元与泥水分离单元通过污泥回流泵连接，第一缺/好氧单元、第二缺/好氧单元与好氧单元连接。
作为上述技术方案的进一步描述，所述水解发酵罐体的壳体上设置有污泥浓度计二的开孔，ORP计的开孔，pH计的开孔，温度计的开孔以及液位计的开孔，且在上述的开孔中均安装有对应的装置。
作为上述技术方案的进一步描述，所述水解发酵罐体的壳体上端还设置有进料口，且所述进料口连接的进料管的外部连接有所述进料泵，所述水解发酵罐体的壳体外部设置有多个回流管道。
作为上述技术方案的进一步描述，所述回流管道包含有三条管路。
作为上述技术方案的进一步描述，所述水解发酵罐体的壳体上端设置有溢流口，在壳体下端设置有放空口。
作为上述技术方案的进一步描述，所述MSBR系统与所述水解发酵罐体通过管渠相连接。
作为上述技术方案的进一步描述，污泥通过所述预缺氧单元进行污泥富集。
作为上述技术方案的进一步描述，富集后的部分回流污泥通过所述进料泵进入到所述水解发酵罐体。
作为上述技术方案的进一步描述，进入到所述水解发酵罐体中的污泥停留时间为1-3天。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明通过进行多点进水分配的技术改进，可使MSBR系统的雨季处理能力提高至旱季设计流量的400％～500％以上，有效避免了雨季水量超负荷运行情况下，活性污泥的大量流失所导致的MSBR系统崩溃。
2、通过调整MSBR系统两侧SBR单元的运行周期，使其处于同时沉淀出水状态，在此情况下，MSBR系统沉淀区域可承受的固体负荷以及水力负荷均比常规运行模式下提高了一倍。
3、本发明通过分流处理后，可避免大量活性污泥被带入MSBR系统的沉淀区域，从而降低沉淀区域的入流固体负荷，避免大量污泥流失和出水水质超标。
4、本发明可确保MSBR系统在雨季有效处理低浓度的大水量冲击负荷，同时在水量下降后能迅速恢复MSBR系统对正常水质浓度及水量的处理能力。
5、本发明通过利用MSBR系统中独有的回流污泥浓缩功能，即将回流污泥通入到泥水分离单元中进行浓缩，然后再进入到预缺氧单元进行富集，在经过富集后的一部分回流污泥通过进料泵从进料口中进入到水解发酵罐体中进行停留1-3天，并且可通过间歇性地启动搅拌机带动搅拌叶片在水解发酵罐体的内部进行搅动，使内部富含可快速降解有机物(rbCOD)或短链脂肪酸(SCVFAs)的混合液通过回流管道回到MSBR系统的厌氧单元进行碳源的补充，而厌氧单元可间歇搅拌，以强化活性污泥对于碳源的利用及增殖，从而达到强化MSBR系统的脱氮除磷的效果。
6、本发明通过对MSBR系统的浓缩污泥进行侧流水解发酵(SSH)，充分利用其中的“内碳源”，无需额外的投加葡萄糖、乙酸钠、甲醇等补充有机碳源，或投加化学除磷剂，以达到优化MSBR系统的脱氮除磷效果和运行稳定性，同时可以降低运行成本。
7、本发明可有效弥补雨季大水量工况下MSBR系统进水碳源不足、脱氮除磷效率不高的问题，对系统内部碳源进行深层次挖掘利用，有效降低污水处理厂成本并提高MSBR系统的运行稳定性及可靠性，在提高脱氮除磷效果的同时，也能实现污水处理厂污泥的原位就地减量和运行能耗的降低。
附图说明
图1为本发明提出的一种用于进水分配及浓缩污泥发酵以强化MSBR系统的装置的原理图；
图2为本发明提出的一种用于进水分配及浓缩污泥发酵以强化MSBR系统的装置的另一原理图；
图3为本发明提出的一种用于进水分配及浓缩污泥发酵以强化MSBR系统的装置中水解发酵罐体的侧视图；
图4为本发明提出的一种用于进水分配及浓缩污泥发酵以强化MSBR系统的装置的水解发酵罐体的主视图；
图5为本发明提出的一种用于进水分配及浓缩污泥发酵以强化MSBR系统的装置的水解发酵罐体的俯视图。
图例说明：
1、进水分配装置；2、水解发酵罐体；3、MSBR系统；4、在线控制平台；5、搅拌机；6、进料泵；7、电动球阀；8、电磁流量计；9、污泥浓度计一；10、厌氧单元；11、第一缺氧单元；12、第二缺氧单元；13、好氧单元；14、第一缺/好氧单元；15、第二缺/好氧单元；16、第一SBR单元；17.第二SBR单元；18、泥水分离单元；19、预缺氧单元；20、污泥回流泵；21、污泥浓度计二；22、ORP计；23、pH计；24、温度计；25、液位计；26、进料口；27、回流管道；28、溢流口；29、放空口。
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。
参照图1-图5，本发明提供的一种实施例：一种用于进水分配及浓缩污泥发酵以强化MSBR系统的装置，包括进水分配装置1，水解发酵罐体，2以及与其相连的MSBR系统3，进水分配装置1以及水解发酵罐体2与MSBR系统3均与外部的在线控制平台4相连接；水解发酵罐体2的内部设置有搅拌机5，用于对进入罐体内部污泥进行搅拌。
根据上述的技术方案，在雨季大水力冲击负荷情况下，进水分配管路装置1通过电动球阀7控制进水水流速度，同时通过电磁流量计8测量实时的进水流量，用以对进水进行合理的管控与分配。
在雨水进入初期，初期雨水的污染物浓度较高，当水量上升至1.5倍旱季设计流量时，稀释雨水开始进入，此时系统可启动分流模式。
参考图1和图2，进水分配管路装置1将进水分别输送至厌氧单元10、好氧单元13的首末端两处区域，此时厌氧单元10的进水量在1-1.5倍旱季设计流量，经厌氧单元10处理后，将厌氧单元10中的混合液传送至第一缺氧单元11与第二缺氧单元12进行反硝化，经反硝化处理的污水进入好氧单元13，在此降解有机物并将降解后的污水通过第一缺/好氧单元14、第二缺/好氧单元15强化硝化反硝化后传送至第一SBR单元16与第二SBR单元17沉淀，将沉淀后的污泥传送至泥水分离单元18进行分离浓缩，并将浓缩后的污泥传送至预缺氧单元19进一步处理后通过管道传送至厌氧单元10或通过污泥进料泵6传送至水解发酵箱体2，同时泥水分离单元18通过管道将浓缩后的上清液传送至好氧单元13继续反应。
进一步地，所述的在线控制平台4通过调节MSBR系统3中的第一SBR单元16与第二SBR单元17的运行周期，使其处于同时沉淀出水状态。
经过进水分配管路装置1分配至好氧单元13的首末端两处区域的剩余水量，经污泥回流泵20，分别将污泥从第一SBR单元16与第二SBR单元17回流至泥水分离单元18，采用变频器控制，在雨季大流量时加强污泥回流，避免污泥流失。其中污泥浓度计9分别设置于MSBR系统的第一SBR单元16与第二SBR单元17中，用以监控第一SBR单元16与第二SBR单元17在沉淀出水时期的污泥浓度和泥层高度变化，从而进行流量分配以及回流污泥量的调整。
MSBR系统3中的污泥通过设置在第一SBR单元16与第二SBR单元17中的污泥回流泵20，利用MSBR系统3中独有的回流污泥浓缩功能，将回流污泥通入到泥水分离单元18中进行浓缩，然后再进入到预缺氧单元19进行富集，在经过富集后的一部分回流污泥通过进料泵6从进料口26中进入到水解发酵罐体2中进行停留1-3天，并且可通过间歇性地启动搅拌机5带动搅拌叶片在水解发酵罐体2的内部进行搅动，使内部富含可快速降解有机物(rbCOD)或短链脂肪酸(SCVFAs)的混合液通过回流管道27回到MSBR系统3的厌氧单元10进行碳源的补充，从而达到强化MSBR系统3的脱氮除磷的效果，而其余的已经消化稳定的污泥可以从水解发酵罐体2下方的放空口29排出，然后对排出的污泥进行下一步的处理，包括烘干再利用等工序。
进一步地，水解发酵罐体2的壳体上设置有污泥浓度计二21的开孔，ORP计22的开孔，pH计23的开孔，温度计24的开孔以及液位计25的开孔，且在上述的开孔中均安装有对应的装置，上述装置均设置在靠近水解发酵罐体2上端的位置，OPR计6用于检测水解发酵罐体2中的OPR值，即氧化还原电位，而pH计23用于监测混合液的pH值，而温度计24以及液位计25即是对混合液的温度以及液位高度进行监测。
上述仪表检测到的所有数据均通过在线控制平台4进行监控，在线控制平台4可对上述的设备以及仪表进行控制以及监控，并且同时可调控MSBR系统3的运行周期等相关参数的设置。
进一步地，影响活性污泥水解过程及效率的关键参数包括温度、SRT、MLSS、pH值、发酵器混合条件等，在其他条件不变的情况下，污泥水解速率与污泥浓度在一定范围内呈线性关系。MSBR系统浓缩污泥进料浓度通常可达到8000～12000mg/L，相较于常规活性污泥水解3000mg/L左右的污泥浓度，因此通过MSBR系统3与水解发酵罐体2的配合使用，可大幅提高污泥水解发酵装置的水解速率，相同时间水解产生的可快速降解有机物(rbCOD)或短链脂肪酸(SCVFAs)浓度可提高至少一倍；同时可避免水解发酵装置污泥龄(SRT)过长导致活性污泥厌氧水解过程进入产甲烷段，以及装置容积过大等弊端。
进一步地，水解发酵罐体2的壳体上端还设置有进料口26，且进料口26连接的进料管的外部连接有进料泵6，水解发酵罐体2的壳体外部设置有多个回流管道27，在经过富集后的一部分回流污泥进入通过进料泵6从进料口26进入到水解发酵罐体2中，而其中进料口26设置在水解发酵罐体2的上方，可以通入更多体积的回流污泥。
进一步地，回流管道27包含有三条管路，使可快速降解有机物(rbCOD)或短链脂肪酸(SCVFAs)的混合液的可以通过多条回流管道27再次回流到MSBR系统3中的厌氧单元中以补充MSBR系统3中的碳源，从而强化脱氮除磷的效果。
进一步地，稳定后的回流污泥从放空口29排出后，可以根据ORP计22以及pH计23监测到的相对应的数值来对相对应的调整回流污泥的增加量，以保证
进一步地，MSBR系统3与水解发酵罐体2通过管渠相连接，MSBR系统3与水解发酵罐体2之间也可以合建，可以减小整个装置的体积。
进一步地，污泥通过预缺氧单元19进行污泥富集。
进一步地，富集后的部分回流污泥通过进料泵6进入到水解发酵罐体2。
进一步地，进入到水解发酵罐体2中的污泥停留时间为1-3天，优选的，污泥停留的时间为2天，可以极大程度上提高可快速降解有机物(rbCOD)或短链脂肪酸(SCVFAs)从污泥中分离的含量，单次能够补充足量的碳源。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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)
1.一种用于进水分配及浓缩污泥发酵以强化MSBR系统的装置，其特征在于：包括进水分配装置（1）、水解发酵罐体（2）以及与其相连的MSBR系统（3），所述进水分配装置（1）、所述水解发酵罐体（2）与所述MSBR系统（3）均与外部的在线控制平台（4）相连接；
所述MSBR系统（3）包含厌氧单元（10），好氧单元（13），第一SBR单元（16）以及第二SBR单元（17），所述厌氧单元（10）的底部设置有进水口，所述进水口与所述进水分配装置（1）的中间管路相连接，所述好氧单元（13）的底部也设置有进水口，所述进水口与所述进水分配装置（1）的两侧管路相连接；
所述第一SBR单元（16）以及所述第二SBR单元（17）的内部均设置有污泥浓度计一（9），且所述第一SBR单元（16）以及所述第二SBR单元（17）分别连接有污泥回流泵（20）；
所述的MSBR系统（3）还包括泥水分离单元（18)，预缺氧单元（19)，厌氧单元（10)，第一缺氧单元（11），第二缺氧单元（12）依次连接；第二缺氧单元（12）与好氧单元（13）连接；第一SBR单元（16）、第二SBR单元（17）与泥水分离单元（18）通过污泥回流泵（20）连接，第一缺/好氧单元（14）、第二缺/好氧单元（15）与好氧单元（13）连接
所述进水分配装置（1）包括分配管路及相关阀门仪表，用于分配所述MSBR系统（3）的进水量，所述水解发酵罐体（2）的内部设置有搅拌机（5），用于对进入罐体内部污泥进行搅拌，所述水解发酵罐体（2）的外部连接有进料泵（6），用于将所述MSBR系统（3）中的污泥输入罐体中；
在使用时，所述MSBR系统（3）中的污泥通过设置在所述第一SBR单元（16）与所述第二SBR单元（17）中的所述污泥回流泵（20），利用所述MSBR系统（3）中独有的回流污泥浓缩功能，将回流污泥通入到所述泥水分离单元（18）中进行浓缩，然后再进入到所述预缺氧单元（19）进行富集，富集后的部分回流污泥进入到所述水解发酵罐体（2）中停留预设时间，并通过所述搅拌机（5）间歇性搅拌污泥，使所述水解发酵罐体（2）中的可快速降解有机物以及短链脂肪酸的混合液通过回流管道进入所述MSBR系统中进行碳源的补充。
2.根据权利要求1所述的一种用于进水分配及浓缩污泥发酵以强化MSBR系统的装置，其特征在于：所述进水分配装置（1）包含三条管路，每条管路的中部安装有电磁流量计（8）；
电动球阀（7），安装于所述电磁流量计（8）前端的进水口处；
还包括有污泥浓度计一（9）。
3.根据权利要求1所述的一种用于进水分配及浓缩污泥发酵以强化MSBR系统的装置，其特征在于：所述水解发酵罐体（2）的壳体上设置有污泥浓度计二（21）的开孔，ORP计（22）的开孔，pH计（23）的开孔，温度计（24）的开孔以及液位计（25）的开孔，且在上述的开孔中均安装有对应的装置。
4.根据权利要求1所述的一种用于进水分配及浓缩污泥发酵以强化MSBR系统的装置，其特征在于：所述水解发酵罐体（2）的壳体上端还设置有进料口（26），且所述进料口（26）连接的进料管的外部连接有所述进料泵（6），所述水解发酵罐体（2）的壳体外部设置有多个回流管道（27）。
5.根据权利要求4所述的一种用于进水分配及浓缩污泥发酵以强化MSBR系统的装置，其特征在于：所述回流管道（27）包含有三条管路。
6.根据权利要求1所述的一种用于进水分配及浓缩污泥发酵以强化MSBR系统的装置，其特征在于：所述水解发酵罐体（2）的壳体上端设置有溢流口（28），在壳体下端设置有放空口（29）。
7.根据权利要求1所述的一种用于进水分配及浓缩污泥发酵以强化MSBR系统的装置，其特征在于：所述MSBR系统（3）与所述水解发酵罐体（2）通过管渠相连接。
8.根据权利要求1所述的一种用于进水分配及浓缩污泥发酵以强化MSBR系统的装置，其特征在于：污泥通过所述预缺氧单元（19）进行污泥富集。
9.根据权利要求1所述的一种用于进水分配及浓缩污泥发酵以强化MSBR系统的装置，其特征在于：富集后的部分回流污泥通过所述进料泵（6）进入到所述水解发酵罐体（2）。
10.根据权利要求6所述的一种用于进水分配及浓缩污泥发酵以强化MSBR系统的装置，其特征在于：进入到所述水解发酵罐体（2）中的污泥停留时间为1-3天。
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