CN117945553A - 污泥强化培养系统及工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种污泥强化培养系统及工艺,其中,污泥强化培养系统应用于利用活性污泥进行污水处理的连续流污泥系统,所述连续流污泥系统包括至少一个含有活性污泥的作业池,所述污泥强化培养系统与所述连续流污泥系统并联设置,并用以对所述连续流污泥系统中的活性污泥进行性能增强培养,所述污泥强化培养系统包括:强化培养池,包括池体及设置在所述池体上的进水口、出水口、进泥口及出泥口;与所述进水口连接的进水管线;与所述出水口连接的出水管线;进泥管线及出泥管线。本申请提供的污泥强化培养系统及工艺,能够对连续流污泥系统内的活性污泥进行性能增强培养,能够有效提高连续流污泥系统的水处理负荷能力、处理质量及效率。
Description
技术领域
本申请涉及污水处理技术领域,尤其涉及一种污泥强化培养系统及工艺。
背景技术
连续流污泥系统为以连续流式工艺利用活性污泥对污水进行处理的系统。在连续流污泥系统实际应用过程中,由于活性污泥中的微生物受环境影响较大,当系统进水负荷、水质出现波动,或出现系统排泥不及时、工艺参数调整等情况时,均会影响微生物的活性,从而导致活性污泥处理性能的下降,进而引起连续流污泥系统出现水质超标、水量处理能力不足、处理效率降低等多种问题。
发明内容
有鉴于此,本申请的目的在于提出一种污泥强化培养系统及工艺,用以解决上述技术问题。
本申请的第一方面,提供了一种污泥强化培养系统,应用于利用活性污泥进行污水处理的连续流污泥系统,所述连续流污泥系统包括至少一个含有活性污泥的作业池,所述污泥强化培养系统与所述连续流污泥系统并联设置,并用以对所述连续流污泥系统中的活性污泥进行性能增强培养,所述污泥强化培养系统包括:
用以对所述连续流污泥系统中的活性污泥进行性能增强培养的强化培养池,包括池体及设置在所述池体上的进水口、出水口、进泥口及出泥口;与所述进水口连接的进水管线,用以将与所述连续流污泥系统相同来源的污水通入所述池体内;与所述出水口连接的出水管线,用以将所述池体内的水排出;进泥管线,一端与所述进泥口连接,另一端与所述连续流污泥系统中所有所述作业池连接,用以将所述作业池中的活性污泥通入所述池体内;出泥管线,一端与所述出泥口连接,另一端与所述连续流污泥系统中所有所述作业池连接,用以将所述池体内培养完成的活性污泥通入所述作业池。
进一步地,还包括:曝气装置,设置在所述池体内的底部,用以对所述池体内提供溶解氧;和/或,搅拌混合装置,设置在所述池体内,用以混合所述池体内的污水与活性污泥;和/或,监测所述池体内运行状态的仪表装置;其中,所述仪表装置包括水质监测仪、pH监测仪、DO监测仪、氨氮监测仪、污泥沉降监测仪及污泥粒径监测仪中的至少一种。
进一步地,连续流污泥系统包括连续流活性污泥水处理系统或连续流生物膜/活性污泥水处理系统,所述连续流活性污泥水处理系统包括连续流好氧颗粒污泥水处理系统、连续流AAO水处理系统或连续流AO水处理系统;其中,所述作业池包括厌氧池、缺氧池、好氧池、沉淀池及污泥泵房中的至少一种。
本申请的第二方面,提供了一种污泥强化培养工艺,应用于第一方面所述的污泥强化培养系统,用以对来源于所述连续流污泥系统中的至少一批次的活性污泥进行性能增强培养,对于每一批次的活性污泥的性能增强培养具体包括:
基于预先确定的强化模式从所述作业池中确定取泥池及进泥池,并基于所述强化模式确定所述池体内的培养步序及所述培养步序对应的培养参数;将所述取泥池中的部分活性污泥通过所述进泥管线通入所述强化培养池的所述池体内;基于所述强化模式及所述培养参数,在所述池体内循环执行所述培养步序直至达到预设终止条件,得到性能增强活性污泥;通过所述出泥管线将所述性能增强活性污泥从所述池体排入至所述进泥池。
进一步地,所述强化模式包括沉降强化模式、硝化强化模式、反硝化强化模式或除磷强化模式,以及包括所述沉降强化模式、硝化强化模式、反硝化强化模式和除磷强化模式的功能在内的整体强化模式;所述强化模型根据所述连续流污泥系统中的沉淀池的出水水质或好氧池中活性污泥的污泥容积指数确定,具体包括:
响应于确定所述连续流污泥系统满足第一预设条件,确定所述强化模式为所述沉降强化模式;所述第一预设条件为好氧池中的活性污泥的30分钟污泥容积指数持续第一预定时长超出污泥容积设计指数的第一预定比例以上;响应于确定所述连续流污泥系统满足第二预设条件,确定所述强化模式为所述硝化强化模式;所述第二预设条件为沉淀池出水的氨氮浓度持续第二预定时长达到出水氨氮浓度上限标准的第二预定比例以上;响应于确定所述连续流污泥系统满足第三预设条件,确定所述强化模式为所述反硝化强化模式;所述第三预设条件为沉淀池出水的总氮浓度持续第二预定时长达到出水总氮浓度上限标准的第二预定比例以上,确定所述强化模式为所述反硝化强化模式;响应于确定所述连续流污泥系统满足第四预设条件,确定所述强化模式为所述除磷强化模式;所述第四预设条件为沉淀池出水的总磷浓度持续第二预定时长达到出水总磷浓度上限标准的第二预定比例以上;响应于确定所述连续流污泥系统不满足所述第一预设条件、所述第二预设条件、所述第三预设条件、所述第四预设条件中的任意一个条件,或同时满足其中任意两个及以上的条件,确定所述强化模式为所述整体强化模式。
进一步地,当所述强化模式为所述整体强化模式或所述沉降强化模式时,对应的所述培养步序为:连通所述进水管线向所述池体内通入与所述连续流污泥系统相同来源的污水;开启搅拌混合装置将污水与活性污泥进行混合;关闭所述搅拌混合装置,开启曝气装置为所述池体提供溶解氧;关闭所述曝气装置,进行沉淀;连通所述出水管线将污水排出;
当所述强化模式为所述硝化强化模式时,对应的所述培养步序为:连通所述进水管线向所述池体内通入与所述连续流污泥系统相同来源的污水;开启曝气装置为所述池体提供溶解氧;关闭所述曝气装置,进行沉淀;连通所述出水管线将污水排出;
当所述强化模式为所述反硝化强化模式时,对应的所述培养步序为:连通所述进水管线向所述池体内通入与所述连续流污泥系统相同来源的污水;开启搅拌混合装置将污水与活性污泥进行混合;关闭所述搅拌混合装置,开启曝气装置为所述池体提供溶解氧;关闭所述曝气装置,开启所述搅拌混合装置进行搅拌;关闭所述搅拌混合装置,进行沉淀;连通所述出水管线将污水排出;
当所述强化模式为所述除磷强化模式时,对应的所述培养步序为:连通所述进水管线向所述池体内通入与所述连续流污泥系统相同来源的污水;进行静置;开启曝气装置为所述池体提供溶解氧;关闭所述曝气装置,进行沉淀;连通所述出水管线将污水排出。
进一步地,当所述强化模式为所述整体强化模式时,对应的所述培养参数为:曝气时长占比≥40%,曝气DO范围为1~1.5mg/L,沉淀时间为30~60分钟,所述培养步序的循环执行周期为4~8次/天;当所述强化模式为所述沉降强化模式时,对应的所述培养参数为:曝气时长占比≥40%,曝气DO范围为1~1.5mg/L,沉淀时间为15~40分钟,所述培养步序的循环执行周期为6~12次/天;当所述强化模式为所述硝化强化模式时,对应的所述培养参数为:曝气时长占比≥45%,曝气DO范围为1.5~2.5mg/L,曝气结束时的pH≥6,沉淀时间为40~60分钟,所述培养步序的循环执行周期为4~8次/天;当所述强化模式为所述反硝化强化模式时,对应的所述培养参数为:曝气时长占比≥30%,曝气DO范围为0.5~1mg/L,沉淀时间为20~50分钟,所述培养步序的循环执行期为4~8次/天;当所述强化模式为所述除磷强化模式时,对应的所述培养参数为:曝气时长占比≥35%,曝气DO范围为1~1.5mg/L,沉淀时间为30~60分钟,所述培养步序的循环执行周期为4~8次/天。
进一步地,当所述强化模式为所述整体强化模式或所述沉降强化模式时,所述取泥池及所述进泥池为污泥泵房;当所述强化模式为所述硝化强化模式时,所述取泥池及所述进泥池为好氧池和/或污泥泵房;当所述强化模式为所述反硝化强化模式时,所述取泥池及所述进泥池为缺氧池和/或污泥泵房;当所述强化模式为所述除磷强化模式时,所述取泥池为污泥泵房,所述进泥池为厌氧池和/或污泥泵房;其中,通入至所述池体内进行性能增强的活性污泥的总量为所述连续流污泥系统的活性污泥总量的1.5%~9%。
进一步地,所述预设终止条件根据所述培养步序的循环执行次数确定,包括:当所述强化模式为所述整体强化模式或所述除磷强化模式时,所述预设终止条件为循环执行所述培养步序40~80次;当所述强化模式为所述沉降强化模式时,所述预设终止条件为循环执行所述培养步序20~60次;当所述强化模式为所述硝化强化模式时,所述预设终止条件为循环执行所述培养步序50~100次;当所述强化模式为所述反硝化强化模式时,所述预设终止条件为循环执行所述培养步序30~60次。
进一步地,所述预设终止条件根据所述强化模式的性能要求确定,包括:
当所述强化模式为所述整体强化模式时,所述预设终止条件为在连续预定数量的培养步序中测定得到的预定数量的沉降增益系数均大于或等于第一阈值,且在连续预定数量的培养步序中测定得到的预定数量的污泥粒径增益系数均大于或等于第二阈值,且在连续预定数量的培养步序中测定得到的预定数量的硝化菌群的相对丰度增益系数均大于或等于第三阈值,且在连续预定数量的培养步序中测定得到的预定数量的反硝化菌群的相对丰度增益系数均大于或等于第四阈值,且在连续预定数量的培养步序中测定得到的预定数量的聚磷菌群的相对丰度增益系数均大于或等于第五阈值;
当所述强化模式为沉降强化模式时,所述预设终止条件为在连续预定数量的培养步序中测定得到的预定数量的沉降增益系数均大于或等于第六阈值;当所述强化模式为硝化强化模式时,所述预设终止条件为在连续预定数量的培养步序中测定得到的预定数量的硝化菌群的相对丰度增益系数均大于或等于第七阈值;当所述强化模式为反硝化强化模式时,所述预设终止条件为在连续预定数量的培养步序中测定得到的预定数量的反硝化菌群的相对丰度增益系数均大于或等于第八阈值;当所述强化模式为除磷强化模式时,所述预设终止条件为在连续预定数量的培养步序中测定得到的预定数量的聚磷菌群的相对丰度增益系数均大于或等于第九阈值;其中,所述第一阈值小于所述第六阈值,所述第三阈值小于所述第七阈值,所述第四阈值小于所述第八阈值,所述第五阈值小于所述第九阈值。
从上面所述可以看出,本申请提供了一种污泥强化培养系统及工艺,污泥强化培养系统与连续流污泥系统并联设置,当发现连续流污泥系统中的活性污泥出现性能下降或恶化时,通过进泥管线将连续流污泥系统中的性能下降或恶化的活性污泥抽出并通入强化培养池的池体内,在强化培养池的池体内对活性污泥进行性能增强培养,提升其污泥沉降性能及污染物去除性能,待完成活性污泥的性能增强培养后,再通过出泥管线将培养完成后的活性污泥通入连续流污泥系统进行水处理。在上述过程中,在污泥强化培养系统中对活性污泥进行培养,不会影响连续流污泥系统的正常作业,同时培养完成后的活性污泥的性能得到有效增强,能够有效提高连续流污泥系统的水处理负荷能力、处理质量及效率,同时确保出水水质稳定达标。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的实施例,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为本申请实施例中采用厌氧-好氧-沉淀工艺路线的连续流污泥系统示意图;
图2为本申请实施例中采用厌氧-缺氧-好氧-沉淀工艺路线的连续流污泥系统示意图;
图3为本申请实施例中污泥强化培养系统与采用厌氧-好氧-沉淀工艺路线的连续流污泥系统的连接示意图;
图4为本申请实施例中污泥强化培养系统与采用厌氧-缺氧-好氧-沉淀工艺路线的连续流污泥系统的连接示意图。
附图标记说明:1-连续流污泥系统;11-厌氧池;12-缺氧池;13-好氧池;14-沉淀池;15-污泥泵房;16-污泥回流管线;17-排泥管线;18-污水回流管线;2-污泥强化培养系统;21-强化培养池;22-进水管线;221-第一进水管线;222-第二进水管线;23-出水管线;231-第一出水管线;232-第二出水管线;24-进泥管线;25-出泥管线;26-第一调节池;27-第二调节池。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本申请进一步详细说明。
需要说明的是,除非另外定义,本申请实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同,而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电性的连接,不管是直接的还是间接的。
活性污泥是一种具有生物化学活性的污泥状絮凝物,由细菌、真菌、原生动物、后生动物等微生物群体与污水中的悬浮物质、胶体物质混杂在一起所形成,能够有效吸附分解有机物能力,并具有良好的沉降性能。因此,活性污泥常用于污水处理系统中对污水进行净化处理。在利用活性污泥处理污水的工艺中,主要有连续流式及间歇式两种工艺。间歇式工艺以间歇处理方式运行,即向含有活性污泥的反应器中通入一定量的水,然后在该反应器中实现水处理、沉淀、泥水分离等多项功能,然后将处理完成的水排出,排出后再往反应器中通入下一批次污水进行处理。连续流式工艺指以连续进、出水的方式运行,连续流式的工艺系统通常由多个功能单一且独立的处理单元串联组成,污水依次流经各个处理单元,走完污水净化处理的全流程后从最后一个处理单元中排出系统。
以连续流式工艺利用活性污泥对污水进行处理的系统,即为连续流污泥系统1,如图1、2所示。在连续流污泥系统1实际应用过程中,由于活性污泥中的微生物受环境影响较大,当系统进水负荷、水质出现波动,或出现系统排泥不及时、工艺参数调整等情况时,均会影响微生物的活性,从而导致活性污泥处理性能的下降,进而引起连续流污泥系统1出现水质超标、水量处理能力不足、处理效率降低等多种问题。在对活性污泥处理性能的评价上,主要从沉降性能与污染物去除性能两方面来衡量,沉降性能主要指泥水分离性能,污染物去除性能主要指活性污泥对COD(表示化学需氧量,COD值越高,说明水中有机物浓度越高,受污染程度越严重)、氨氮、总氮(TN,Total Nitrogen)和总磷(TP,Total Phosphorus)的去除能力。当污水处理厂因多种原因需要进一步提升连续流污泥系统1的水处理性能时,往往是从活性污泥的上述两方面性能入手。
活性污泥沉降性能下降是污水生化处理的常见问题,当活性污泥沉降性能下降达到污泥膨胀程度时,将会出现泥水分离困难,从而带来以下问题:(1)出水跑泥风险增大,导致系统最终出水的悬浮物、COD、TN、TP等指标数值升高,带来出水水质超标的风险;(2)污泥不断流失,导致系统中活性污泥的浓度下滑,氨氮与TN等出水指标数值升高,带来出水超标风险;(3)系统整体活性污泥浓度不足及泥水分离困难,若要保障处理的水量,则出水无法保证出水水质稳定达标,如保障出水水质达标,则处理的污水量无法达到水厂的负荷要求,从而带来水处理效率低下、出水水质不稳定、成本高等多种问题。
污染物去除性能不足是污水生化处理的另一常见问题,污水处理厂的生化处理单元主要针对污水中的有机物、氮、磷等成分进行生物转化去除,其对应指标包括COD、氨氮、总氮与总磷。生化处理单元易受多方面因素影响导致污染物去除性能短时或持续不足,进而引起出水指标波动或超标。实际运行中,常出现以下几种污染物去除性能不足的场景:(1)系统运转状态正常,但上游排放污水量逐渐升高,额外增加的污水处理需求导致系统去除性能不足;(2)上游排放污水量较为稳定且在可接受范围内,但系统运转状态因多方面因素(建设、设计、运行、气候、微生物活性等)影响呈现不理想;(3)上游污水量逐渐升高与自身运转状态不理想二者兼有。
在现有的污水处理厂中,在面对活性污泥处理性能下降而带来的出水水质不达标的问题时,通常具有两种处理思路。一种是通过调整工艺路线的工艺参数来保证出水水质达标,具体包括以下两种方式:
(1)现有的污水处理路线中,通常包括预处理工艺、生化处理工艺及深度处理工艺,生化处理工艺可以由连续流污泥系统1来实现,当连续流污泥系统1因活性污泥性能下降导致出水水质下降时,可以通过加大深度处理工艺中(如高效沉淀池或磁混凝沉淀池)的药剂投加量来保证最终的出水水质达标,例如通过强化的混凝沉淀来应对污泥沉降下降所带来的出水跑泥与指标数值升高等现象,但是该方法将带来运行药耗及成本升高的问题;
(2)尽量下调二沉池内部污泥泥位,在出水跑泥压力较大的运行期间,可以通过增污泥回流量等手段提前将二沉池内部的泥位下调,临时应对出水跑泥的问题,但是该方法为临时性措施,并未能真正解决相应技术问题,且实际操作时难以及时准确调整。
显然,上述两种手段均属于治标不治本的临时性应急措施,水处理系统中的活性污泥性能并不能得到有效提升,出水水质也难以持续、稳定达标,不能从根本上解决活性污泥性能下降的技术问题。
另一种处理思路是通过新建工艺路线或对原工艺路线进行改造等方式来提高污水处理厂的处理能力。当污水处理厂采用扩建或新建工艺路线提高污水处理能时,存在以下问题:
(1)占地问题:污水处理厂因社会经济发展,其地理位置已普遍临近生活生产区,因邻避效应或征地困难,难以具备较大的空地用于新建扩建;
(2)投资问题:新建扩建需额外新增投资,新增池体、设备、仪表等方面投资较大;
(3)不确定性问题:由于对现有处理能力欠缺进行补齐或者预测新增处理能力的过程较为复杂,因此新建扩建规模容易存在一定的不确定性,实际操作中可能存在新建后的规模仍不满足目标要求,或超出目标要求过多导致运行成本急剧上升等问题。
当污水处理厂采用升级改造原工艺路线的方法时,即通过对现有设施进行优化、补充使系统具有更优的处理性能,存在以下问题:(1)水处理工艺很难实现停水改造,不适合进行较大规模的改造改建;(2)小幅度改动对处理性能的提升较为有限,难以满足水处理能力扩大的需要。
显然,无论是采用调整工艺路线的工艺参数,还是采用新建、改建工艺路线的方式来提高污水处理能力,均存在明显的限制。
基于上述问题,本申请提供了一种污泥强化培养系统2,应用于利用活性污泥进行污水处理的连续流污泥系统1,如图3、4所示,在不影响原有工艺路线实施的基础上有效提高连续流污泥系统1中活性污泥的水处理性能,在有效确保出水水质稳定达标的同时,能有效保证系统的处理水量能满足要求;所述连续流污泥系统1包括至少一个含有活性污泥的作业池,所述污泥强化培养系统2与所述连续流污泥系统1并联设置,并用以对所述连续流污泥系统1中的活性污泥进行性能增强培养,所述污泥强化培养系统2包括:
用以对所述连续流污泥系统1中的活性污泥进行性能增强培养的强化培养池21,包括池体及设置在所述池体上的进水口、出水口、进泥口及出泥口;与所述进水口连接的进水管线22,用以将与所述连续流污泥系统1相同来源的污水通入所述池体内;与所述出水口连接的出水管线23,用以将所述池体内的水排出;进泥管线24,一端与所述进泥口连接,另一端与所述连续流污泥系统1中所有所述作业池连接,用以将所述作业池中的活性污泥通入所述池体内;出泥管线25,一端与所述出泥口连接,另一端与所述连续流污泥系统1中所有所述作业池连接,用以将所述池体内培养完成的活性污泥通入所述作业池。
在本公开中,如图3、4所示,污泥强化培养系统2与连续流污泥系统1并联设置,当发现连续流污泥系统1中的活性污泥出现性能下降时,通过进泥管线24将连续流污泥系统1中的性能下降的活性污泥抽出并通入强化培养池21的池体内,在强化培养池21的池体内对活性污泥进行性能增强培养,提升其污泥沉降性能及污染物去除性能,待完成活性污泥的性能增强培养后,再通过出泥管线25将培养完成后的活性污泥通入连续流污泥系统1进行水处理。在上述过程中,在污泥强化培养系统2中对活性污泥进行培养,不会影响连续流污泥系统1的正常作业,同时培养完成后的活性污泥的性能得到有效增强,能够有效提高连续流污泥系统1的水处理负荷能力、处理质量及效率,同时确保出水水质稳定达标。同时,污泥强化培养系统2中实际是一种间歇式的培养方式,相较于连续流污泥系统1,更容易培养得到高性能的颗粒状的活性污泥,即好氧颗粒污泥,水处理效率更高。
在一些实施例中,还包括:曝气装置,设置在所述池体内的底部,用以对所述池体内提供溶解氧;和/或,搅拌混合装置,设置在所述池体内,用以混合所述池体内的污水与活性污泥;和/或,监测所述池体内运行状态的仪表装置;其中,所述仪表装置包括水质监测仪、pH监测仪、DO监测仪、氨氮监测仪、污泥沉降监测仪及污泥粒径监测仪中的至少一种。本公开中,在池体内设置曝气装置,为活性污泥中的微生物生长提供充分的溶解氧,设置搅拌混合装置,具体地可以设置在池体内的中下部,将池体内的活性污泥与污水进行充分混合,使得微生物能够与污水中的有机物、溶解氧等物质进行充分接触和反应,进而促进微生物的生长繁殖。同时,还可以设置多种仪表装置,如水质监测仪、pH监测仪、DO监测仪(溶解氧监测仪)、氨氮监测仪、污泥沉降监测仪及污泥粒径监测仪等,由此测定池内的污水水质、pH、溶解氧、氨氮、污泥沉降、污泥粒径等变化情况,通过这些指标有效监测活性污泥在池体内的培养情况。强化培养池21的池体由钢筋混凝土或快速装配式材料构成,也可以通过污水处理厂闲置的反应池改造得到。现有的污水处理厂中,在最初进行连续流污泥系统1设计时,经常会设计水解酸化池路线,即采用水解酸化池提前对污水进行预处理,将原有污水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物,有利于后续的进一步生化处理。然而在实际应用中,由于各污水处理厂所处理的水质不同,或不同污水处理作业线所处理的污水水质存在差异,导致很多水解酸化池在实际水处理过程中并没有被启用,而长期处于闲置的状态。因此,针对有闲置反应池的污水处理厂,可以通过对闲置反应池进行改造得到强化培养池21,改造不影响原工艺线路的正常作业,同时成本小,符合污水处理厂的实际利益需求。
进水管线22包括布水器、进水管道及设置在进水管道上的进水水泵、进水流量计、进水阀门,布水器设置在池体内的底部,进水管道连接外部水源与布水器,外部水源为与连续流污泥系统1相同来源的污水,污水经进水管道后再经布水器进入池体内。进水水泵可以控制进水管道的连通或关闭,从而控制池体进水,进水流量计可以测定进水管道的流量,从而控制池体的进水量。进水管线22及出水管线23可以同步开启,实现池体的同步进出水,也可以分步开启,即采用异步进出水的方式实现池体的进排水。当采用异步进出水的方式时,出水管线23可以设置为包括滗水器、出水管道及设置在出水管道上的出水水泵、出水流量计、出水阀门,出水管道设置在池体外部并与滗水器连接,滗水器设置在强化培养池21的池体内的侧壁上部,用以将池体内的污水导入出水管道,再由出水管道排至对应的反应池或管道。出水水泵可以控制出水管道的连通或关闭,控制池体的出水,出水流量计可以测定出水管道的流量,从而控制池体的出水量。当采用同步进出水的方式时,出水管线23可以不设置滗水器,通过底进上出溢流实现池体排水,或可以设置集水堰替代出水管线23中的滗水器,集水堰设在强化培养池21的池体内的侧壁上部,与出水管道连接,用以将池体内的污水导入出水管道,再由出水管道排至对应的反应池或管道。可选地,当池体出水口的高度满足自流时,也可以不设置出水水泵。具体地,进水管线22及出水管线23的具体设置可以根据现场实际情况、实际需求进行适应性调整,具体不做限制。
进泥管线24包括进泥管道及设置在进泥管道上的进泥动力装置、进泥切换阀门、进泥流量计及进泥污泥浓度计,进泥管道一端连接强化培养池21的进泥口,另一端与连续流污泥系统1中所有作业池连接,并通过进泥切换阀门来确定进泥管道具体是与哪个作业池连通。进泥动力装置为进泥、取泥提供动力,将活性污泥从连续流污泥系统1的作业池中取出,并通过进泥管道通入强化培养池21。进泥流量计用以测定进泥管道的流量,从而控制池体的进泥量,进泥污泥浓度计用以测定进入池体的活性污泥的污泥浓度。可选地,进泥动力装置为进泥气提装置或进泥泵,实际应用时可以根据现场情况及具体需求确定使用何种动力装置为取泥提供动力,具体不做限制。出泥管线25包括出泥管道及设置在出泥管道上的出泥动力装置、出泥切换阀门、出泥流量计及出泥污泥浓度计,出泥管道一端连接强化培养池21的出泥口,另一端与连续流污泥系统1中所有作业池连接,并通过出泥切换阀门来确定出泥管道具体是与哪个作业池连通。出泥动力装置为池体的出泥提供动力,将活性污泥从强化培养池21的池体内取出,并通过出泥管道通入连续流污泥系统1中的作业池中。出泥流量计用以测定出泥管道的流量,得到池体的出泥量,出泥污泥浓度计用以测定出泥管道中活性污泥的污泥浓度,从而通入作业池的活性污泥的具体浓度。可选地,出泥动力装置为出泥气提装置或出泥泵,实际应用时可以根据现场情况及具体需求确定使用何种动力装置为出泥提供动力,具体不做限制。具体地,进泥管线24及出泥管线25的具体设置可以根据现场实际情况、实际需求进行适应性调整,具体不做限制。
曝气装置包括曝气结构、曝气管道、气体流量计及鼓风机,曝气结构设置在污泥强化池的池体内的底部,鼓风机设置在池体外,曝气管道连接曝气结构及鼓风机,气体流量计设置在曝气管道上。鼓风机为气体输送提供动力,将气体输送至曝气管道,最后经曝气结构将气体通入强化培养池21的池体内,为池体内微生物的生长提供溶解氧。可选地,曝气结构为曝气盘、曝气板或曝气管中的任意一种,也可以是曝气盘、曝气板、曝气管中任意两种或多种的组合,实际应用中可以根据具体的应用场景及需求进行调整,具体不做限制。可选地,鼓风机可以为空气悬浮风机、磁悬浮风机、螺杆风机、罗茨风机或空气压缩机,搅拌混合装置可以为立轴搅拌器或潜水搅拌器,具体不做限制。
在一些实施例中,池体上还设置有排泥口,池体内还设置有污泥选择器,污泥选择器设置有进污口与出污口,污泥选择器的出污口与池体的排泥口连通。在池体内对活性污泥进行性能强化培养的过程中,可以根据活性污泥的培养情况,开启污泥选择器对池体内的活性污泥进行选择性排出,池体内的活性污泥通过进污口进入污泥选择器,性能较差或不符合要求的活性污泥经污泥选择器的出污口与池体的排泥口排至池体外,由此将性能较好或符合要求的活性污泥保留在池体内,进一步提高活性污泥的性能。
在一些实施例中,还包括仪表控制装置。仪表控制装置包括自动控制硬件,自动控制硬件中搭载有自动控制软件,仪表装置与自动控制硬件连接,实现仪表装置的数据自动采集、计算、记录等。
在一些实施例中,还包括用以向所述池体内添加药剂的加药装置。具体地,加药装置包括加药管道、药剂储罐、加药泵及加药流量计,加药管道的一端与药剂储罐连接,另一端与池体连接,加药管道与药剂储罐连接,加药管道上设置有加药泵及加药流量计。当需要向池体内添加药剂时,开启加药泵,连通加药管道,药剂储罐中的药剂经加药管道进入池体,完成药剂的添加。可选地,加药装置还包括管道混合器,当加药装置设置有管道混合器时,管道混合器一端与进水管线22连接,另一端与加药管道连接,加药管道的另一端与药剂储罐连接,加药泵及加药流量计的设置无变化。当需要向池体内添加药剂时,开启加药泵,药剂经加药管道进入管道混合器,通过管道混合器将药剂与进水管线22中的污水均匀混合,然后再随进水管线22通入池体内,使得药剂在池体内可以均匀分布。通过向池体内添加不同的药剂,可以提高培养效率,从而进一步提升活性污泥的水处理性能。
在一些实施例中,还包括第一调节池26,进水管线22包括第一进水管线221及第二进水管线222,第一进水管线221连接外部水源与第一调节池26,用以将与连续流污泥系统1相同来源的污水通入第一调节池26内,第二进水管线222连接第一调节池26及强化培养池21,用以将第一调节池26内的污水通入强化培养池21的池体内。由于污水处理厂的来水通常存在一定水量、水质波动,容易导致强化培养池21的进水水质、水量也存在一定波动,这种水量、水质的波动会对活性污泥的培养产生不确定的影响。因此,为了削减进水水质、水量波动对活性污泥性能增强培养的影响,设置第一调节池26,将强化培养池21的来水先进第一进水管线221通入第一调节池26储蓄,当储蓄有一定的水量时,再经第二进水管线222将第一调节池26中的污水通入强化培养池21的池体内,当某时间段的来水水质较差或较好时,由于在第一调节池26内储蓄有一定量的污水,较差或较好水质的污水与其他污水能进行混合,水质中的污染物能得到一定稀释,从而使得整体水质较为平稳;而当某时间段的来水水量较大或较小时,也会在第一调节池26内储蓄一段时间,平衡池体的进水水量。通过第一调节池26的设置,可以确保通入强化培养池21的污水的水质和水量都较为稳定,有效确保强化培养池21内活性污泥的稳定培养。
具体地,第一进水管线221的取水点可以设置为预处理工艺的末端。现有工艺中,在进入连续流污泥系统1之前通常需要经过预处理工艺,即采用粗细格栅、沉砂池等手段将污水中的大颗粒固体物质进行提前去除,预处理后的污水再连续流污泥系统1进行生化处理。因此当第一进水管线221的取水点设置为污水预处理工艺的末端时,此时的污水是经预处理的水,污水中混合的大块杂物、砂石的固体物质基本已被去除,同时污水中的碳、氮、磷等微生物生长代谢与强化培养所必需的营养物质被大部分保留,可以有效确保强化培养池21中活性污泥的有效培养。此外,流入强化培养池21的污水不仅是污泥强化培养系统2的重要营养来源,还可在污水处理厂前端来水较多时,承担一定的污水处理任务。
在一些实施例中,连续流污泥系统1包括连续流活性污泥水处理系统或连续流生物膜/活性污泥水处理系统,所述连续流活性污泥水处理系统包括连续流好氧颗粒污泥水处理系统、连续流AAO水处理系统或连续流AO水处理系统;其中,所述作业池包括厌氧池11、缺氧池12、好氧池13、沉淀池14及污泥泵房15中的至少一种。
在污水处理领域,根据结构、活性污泥特定等不同,连续流污泥系统1可以进一步划分为多种类型,即包括连续流活性污泥水处理系统及连续流生物膜/活性污泥水处理系统,连续流活性污泥水处理系统中活性污泥以絮体方式悬浮生长在作业池中,而连续流活性污泥水处理系统中不仅包含有以絮体方式悬浮生长的活性污泥,作业池中还包含有微生物生长、附着形成生物膜结构的固定填料,活性污泥和生物膜起到协同作用,能有效结合悬浮污泥与附着生物膜的优点,可提高同步硝化反硝化效率,有助于污水处理系统脱氮除磷性能的提高。根据系统组成不同,连续流活性污泥水处理系统可以进一步被划分为连续流好氧颗粒污泥水处理系统、连续流AAO水处理系统及连续流AO水处理系统。
连续流好氧颗粒污泥水处理系统主要采用好氧颗粒污泥对污水进行处理。好氧颗粒污泥是一种特殊的活性污泥,是通过微生物自凝聚作用形成的颗粒状的活性污泥,与普通活性污泥相比,具有不易发生污泥膨胀、抗冲击能力强、能承受高有机负荷,集不同性质的微生物(好氧、兼氧和厌氧微生物)于一体等特点,可用于处理高浓度有机废水、高含盐度废水及许多工业废水。好氧颗粒污泥具有致密的结构与较大的粒径,由于氧气传质限制,好氧颗粒污泥呈现外部为好氧区,内部存在缺氧或厌氧区的状况,为好氧、兼性及厌氧微生物提供了各自适宜的生存环境,由此使得好氧颗粒污泥能够进行各种好氧、厌氧代谢活动。与传统活性污泥相比,好氧颗粒污泥具有形状规则、结构紧凑致密、沉降性能好、生物量较高、同时具备多种微生物功能、剩余污泥量较少、对生物毒素以及有机负荷波动的耐受能力强等优点,是具有广泛应用前景的污水生物处理技术之一。
连续流污泥系统1至少包括AO工艺路线及AAO工艺路线两种工艺路线。AO工艺路线至少包括厌氧-好氧-沉淀及缺氧-好氧-沉淀的工艺路线,AAO工艺路线至少包括厌氧-缺氧-好氧-沉淀及缺氧-厌氧-好氧-沉淀的工艺路线。厌氧-好氧-沉淀的工艺路线主要侧重于去除污水中的含磷污染物,缺氧-好氧-沉淀的工艺路线主要侧重于脱去污水中的含氮污染物,而厌氧-缺氧-好氧-沉淀及缺氧-厌氧-好氧-沉淀的工艺路线均能兼顾脱氮除磷的功能。当为厌氧-好氧-沉淀的工艺路线时,如图1所示,连续流污泥系统1的作业池通常包括依次串联连接的厌氧池11、好氧池13及沉淀池14,沉淀池14连接有污泥泵房15,污泥泵房15通过污泥回流管线16与厌氧池11连接,污泥泵房15用以存储沉淀池14排出的活性污泥,然后经污泥回流管线16将活性污泥回流至厌氧池11中。厌氧池11、好氧池13、沉淀池14、污泥泵房15中均有活性污泥,其中厌氧池11中为厌氧环境,用以实现厌氧释磷、有机物的初步转化及硝态氮的去除;厌氧池11的出水进入好氧池13,好氧池13为好氧环境,活性污泥的好氧菌(如硝化菌)活跃,进行硝化作用将污水中的氨氮转化为亚硝氮和硝态氮,实现氨氮的去除,同时将可生物利用的有机物转化为二氧化碳和水,实现有机物的去除。由于好氧池13出水为泥水混合物,因此好氧池13的出水需通入到沉淀池14进行泥水分离,上部澄清液体排出系统,下部沉淀的活性污泥通入污泥泵房15,再经污泥回流管线16将活性污泥回流至厌氧池11,确保厌氧池11、好氧池13中的活性污泥总量平衡。当为缺氧-好氧-沉淀的工艺路线时,连续流污泥系统1的作业池包括依次串联连接的缺氧池12、好氧池13及沉淀池14,沉淀池14连接污泥泵房15,污泥泵房15通过污泥回流管线16与缺氧池12连接,缺氧池12中为缺氧环境,用以去除硝态氮,好氧池13中用以去除氨氮及有机物。
当其为厌氧-缺氧-好氧-沉淀的工艺路线时,如图2所示,连续流污泥系统1的作业池包括依次串联连接的厌氧池11、缺氧池12、好氧池13及沉淀池14,沉淀池14连接有污泥泵房15,污泥泵房15通过污泥回流管线16与厌氧池11连接,好氧池13与缺氧池12之间还通过污水回流管线18连接,用以将好氧池13的部分出水回流至缺氧池12内。污水进入到厌氧池11进行水解酸化,把大分子有机物转化为小分子,去除有机物,同时聚磷菌在这个阶段释放磷,再进入缺氧池12去除硝态氮;接着污水再进入好氧池13发生硝化反应去除氨氮,同时聚磷菌在这个阶段过度地吸收污水中的磷,去除磷污染物,好氧池13的出水一部分经污水回流管线18通入缺氧池12中去除硝态氮,一部分通入沉淀池14进行泥水分离,沉淀的活性污泥依旧通入污泥泵房15后经污泥回流管线16回流至前端的厌氧池11。污泥泵房15通常还连接有排泥管线17,用以将污泥泵房15中的活性污泥排放至系统外,连续流污泥系统1中的活性污泥随着污水处理过程会有一定量的增长,为了使总的活性污泥量保持平衡,需要定期利用污泥泵房15的排泥管线17将部分活性污泥排放至系统外。同时,进入到污泥泵房15的活性污泥通常为过度吸收磷污染物的活性污泥,随着活性污泥不断地被排除系统,磷污染物也被逐渐排出系统,实现污水中磷污染物的有效去除。当为缺氧-厌氧-好氧-沉淀的工艺路线时,连续流污泥系统1的作业池包括依次串联连接的缺氧池12、厌氧池11、好氧池13及沉淀池14,沉淀池14连接有污泥泵房15,污泥泵房15通过污泥回流管线16与缺氧池12连接,污泥回流管线16用以将污泥泵房15中的活性污泥回流至缺氧池12;好氧池13与缺氧池12之间还通过污水回流管线18连接,用以将好氧池13的部分出水回流至缺氧池12内去除污水中的硝态氮,各作业池的具体结构、作用与厌氧-缺氧-好氧-沉淀工艺路线中个作业池的具体结构、作用相近,此处不再赘述。除了上述提及的连续流污泥系统1的结构,在实际应用中还可以进行多种变化,例如在AO工艺路线中的厌氧池11前加一个预缺氧池,活性污泥回流至预缺氧池而不是直接回流至厌氧池11,在预缺氧池中去除硝态氮,避免活性污泥中携带的硝态氮破坏厌氧池11中的厌氧环境,同时还可以促进生物除磷作用等等。
当连续流污泥系统1中接种的是好氧颗粒污泥时,该系统即称之为连续流好氧颗粒污泥水处理系统,连续流好氧颗粒污泥水处理系统也具有AO工艺路线及AAO工艺路线。当连续流污泥系统1中不仅接种有活性污泥,还设置有用以形成生物膜结构的固定填料时,则该系统称之为连续流生物膜/活性污泥水处理系统,连续流生物膜/活性污泥水处理系统也具有AO工艺路线及AAO工艺路线。当连续流污泥系统1中接种的是普通的活性污泥,采用的是AO工艺路线,且未设置固定填料时,则该系统称之为连续流AO水处理系统。当连续流污泥系统1中接种的是普通的活性污泥,采用的是AAO工艺路线,且未设置固定填料时,则该系统称之为连续流AAO水处理系统。
从强化培养池21的池体排出的污水,根据其水质、水量情况确定其去向。现有技术中,在连续流污泥系统1的后面通常接有深度处理系统,连续流污泥系统1的出水通入深度处理系统进行深度处理,去除一些难以去除的污染物。当强化培养池21的池体的出水符合连续流污泥系统1的出水要求或出水量较小时,可以将强化培养池21的池体的出水直接通入深度处理系统,起到辅助连续流污泥系统1进行污水处理的作用。当强化培养池21的池体的出水不符合连续流污泥系统1的出水要求或出水量较大时,可以根据其具体水质水量情况排至连续流污泥系统1的厌氧池11或预处理工艺中重新进行生化处理。
在一些实施例中,还包括第二调节池27,出水管线23包括第一出水管线231及第二出水管线232,第一出水管线231一端连接池体的出水口,另一端与第二调节池27连接,用以将池体内的出水排入第二调节池27,第二出水管线232与第二调节池27连接,用以将第二调节池27的出水排出。具体地,可以通过第二出水管线232将第二调节池27的出水排至深度处理系统或连续流污泥系统1的厌氧池11、缺氧池12或预处理系统。由于本公开的污泥强化培养系统2是间歇式作业,出水不是连续而是间断式的,每次出水的水质、水量也会存在一定波动,因此为了进一步削减强化培养池21间歇式出水对后续工艺系统(如深度处理系统、厌氧池11、缺氧池12或预处理系统)的影响,可以在强化培养池21之后设置第二调节池27,用以短期存储强化培养池21的出水,待在第二调节池27中形成有一定的储水量后,再通过第二出水管线232将第二调节池27中的出水排至相应的系统或反应池。
可选地,强化培养池21设置有多个,多个强化培养池21并联连接,可以一次性容纳更多地活性污泥进行性能增强培养,由此提高活性污泥的培养效率。污泥强化培养系统2可以并联设置多个。在连续流污泥系统1上,可以并联设置多个污泥强化培养系统2,每个污泥强化培养系统2可以独立运行,可以同时运行,也可以交替运行,可以一次性培养更多地活性污泥,从而提高活性污泥的性能增强培养效率。
本公开的污泥强化培养系统2,可以在原有连续流污泥系统1无需改动或停水的情况下,通过在原有工艺路线上并联设置一条或多条污泥性能强化系统,实现与连续流污泥系统1中的活性污泥的双向、灵活流转、循环与置换,确保连续流污泥系统1中的活性污泥能够进行持续优化更新与性能强化,最终实现连续流污泥系统1的水处理性能增强,达到更高效的水处理能力、更快的泥水分离效果和更低的运行成本。在此过程中,新增的一条或多条并联运行的污泥强化培养系统2对活性污泥进行性能增强培养,当完成一批次活性污泥的性能增强培养后,将培养完成的活性污泥排回至连续流污泥系统1,然后再次从连续流污泥系统1中抽出一定量的活性污泥通入强化培养池21进行性能增强培养,如此循环往复执行,可以不断将连续流污泥系统1中性能下降或恶化的活性污泥置换为高性能的活性污泥,从而有效提高连续流污泥系统1的污水处理能力和效率,有效确保出水水质达标。同时,在污水处理厂前端来水较多时,也可将污泥强化培养系统2作为可正常进出水的污水处理路线,承担相应的污水水量处理任务,分担连续流污泥系统1的处理压力。
本公开还提供了一种污泥强化培养工艺,用于上述任一实施例所述的污泥强化培养系统2,用以对来源于所述连续流污泥系统1中的至少一批次的活性污泥进行性能增强培养,对于每一批次的活性污泥的性能增强培养具体包括:
基于预先确定的强化模式从所述作业池中确定取泥池及进泥池,并基于所述强化模式确定所述池体内的培养步序及所述培养步序对应的培养参数;将所述取泥池中的部分活性污泥通过所述进泥管线24通入所述强化培养池21的所述池体内;基于所述强化模式及所述培养参数,在所述池体内循环执行所述培养步序直至达到预设终止条件,得到性能增强活性污泥;通过所述出泥管线25将所述性能增强活性污泥从所述池体排入至所述进泥池。
在本公开中,根据预先确定的强化模式从连续流污泥系统1中的作业池中确定一个或多个取泥池或进泥池,污泥强化培养系统2从取泥池中抽取部分活性污泥,在强化培养池21中按照预先确定的强化模型所对应的培养步序及培养参数对活性污泥进行培养,得到性能增强活性污泥,然后再将性能增强活性污泥排回至连续流污泥系统1,进泥池即为接收性能增强活性污泥的作业池,由此实现对连续流污泥系统1中的活性污泥进行性能增强培养。当完成一批次活性污泥的性能增强培养后,可以继续从连续流污泥系统1中抽取下一批次的活性污泥进行性能增强培养,如此循环往复执行,可以不断将连续流污泥系统1中的性能下降或恶化的活性污泥置换为高性能的活性污泥,从而有效提高连续流污泥系统1的污水处理能力和效率,并有效确保连续流污泥系统1的出水水质达标。同时,强化培养池21中对活性污泥的性能增强培养实际是一种间歇式的培养方式,更容易得到高性能的颗粒状的活性污泥,即好氧颗粒污泥,水处理效率更高。
在一些实施例中,所述强化模式包括沉降强化模式、硝化强化模式、反硝化强化模式或除磷强化模式,以及包括所述沉降强化模式、硝化强化模式、反硝化强化模式和除磷强化模式的功能在内的整体强化模式;
所述强化模型根据所述连续流污泥系统1中的沉淀池14的出水水质或好氧池13中活性污泥的污泥容积指数确定,具体包括:
响应于确定所述连续流污泥系统1满足第一预设条件,确定所述强化模式为所述沉降强化模式;所述第一预设条件为好氧池13中的活性污泥的30分钟污泥容积指数持续第一预定时长超出污泥容积设计指数的第一预定比例以上;
响应于确定所述连续流污泥系统1满足第二预设条件,确定所述强化模式为所述硝化强化模式;所述第二预设条件为沉淀池14出水的氨氮浓度持续第二预定时长达到出水氨氮浓度上限标准的第二预定比例以上;
响应于确定所述连续流污泥系统1满足第三预设条件,确定所述强化模式为所述反硝化强化模式;所述第三预设条件为沉淀池14出水的总氮浓度持续第二预定时长达到出水总氮浓度上限标准的第二预定比例以上,确定所述强化模式为所述反硝化强化模式;
响应于确定所述连续流污泥系统1满足第四预设条件,确定所述强化模式为所述除磷强化模式;所述第四预设条件为沉淀池14出水的总磷浓度持续第二预定时长达到出水总磷浓度上限标准的第二预定比例以上;
响应于确定所述连续流污泥系统1不满足所述第一预设条件、所述第二预设条件、所述第三预设条件、所述第四预设条件中的任意一个条件,或同时满足其中任意两个及以上的条件,确定所述强化模式为所述整体强化模式。
本公开中,强化模式包括沉降强化模式、硝化强化模式、反硝化强化模式、除磷强化模式及整体强化模式。沉降强化模式主要用以提升活性污泥的沉降性能;硝化强化模式主要用以提高活性污泥的硝化作用,硝化作用的增强能够有效提高氨氮去除率;反硝化强化模式主要用以提高活性污泥的反硝化作用,反硝化作用能够去除污水中的硝态氮,进而降低总氮残留;除磷强化模式主要用以提高活性污泥的除磷能力;整体强化模式用以全面提升活性污泥的各个性能,即同时提升活性污泥的沉降性能、除磷能力、硝化作用与反硝化作用。在实际应用中,可以根据连续流污泥系统1中沉淀池14的出水水质或好氧池13中活性污泥的污泥容积指数来确定具体采用哪种强化模式对活性污泥进行性能增强培养。
在设计连续流污泥系统1时,根据需要处理的污水类型、水质质量、出水要求等条件,针对好氧池13中的活性污泥预先设计有对应的污泥沉降标准,即污泥容积设计指数,通常情况下采用30分钟污泥容积指数来表征污泥容积设计指数。当好氧池13中的活性污泥实测的污泥容积指数能够小于或略大于污泥容积设计指数时,一般视为当前活性污泥的沉降性能满足当前的处理要求,沉降性能没有明显下降,或没有下降至影响污水处理效率及出水水质的情况。当好氧池13中的活性污泥的30分钟污泥容积指数持续第一预定时长超出好氧池13污泥容积设计指数的第一预定比例时,说明此时活性污泥的沉降性能下降明显,可以采用沉降强化模式对强化培养池21中的活性污泥进行针对性培养,以提升其沉降性能。可选地,第一预定时长为1天,第一预定比例为30%,根据实际情况也可以将第一预定时长设置为6小时~1天或小于6小时,例如5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23小时,或设置为1~3天或大于1天,例如1天1小时、1天5小时、1天8小时、1天10小时、1天12小时、1天15小时、1天16小时、1天18小时、1天20小时、1天22小时、2天、2天12小时、2天20小时、3天等。根据实际情况也可以将第一预定比例设置为10%~30%,例如10%、15%、20%、25%、30%等,也可以将第一预定比例设置为小于10%或大于30%,例如5%、8%、35%、45%、50%、55%、60%等。下面通过一个具体的例子来说明第一预设条件,例如污泥容积设计指数为80ml/g,第一预定时长为1天,第一预定比例为30%,当好氧池13中的活性污泥的30分钟污泥容积指数持续1天超出80ml/g的30%时,即好氧池13中的活性污泥的30分钟污泥容积指数持续1天均在104ml/g(80ml/g×(1+30%)=104ml/g)以上时,说明活性污泥的沉降性能下降,此时可以将强化培养池21的强化模型设置为沉降强化模式,在沉降强化模式下对活性污泥进行培养,以提升活性污泥的沉降性能。
在连续流污泥系统1的好氧池13中,主要发生硝化反应,即在好氧的硝化细菌的作用下,氨氮与氧气反应生成硝态氮,实现氨氮污染物的去除,当活性污泥的硝化能力下降时,出水中的氨氮浓度将会增加。氨氮指的是水中以游离氨或离子氨形态存在的氨,是衡量水质的重要指标之一。在连续流污泥系统1的缺氧池12中,主要发生反硝化反应,即在反硝化细菌的作用下,污水中的有机物作为碳源与污水中的硝态氮发生反硝化反应,从而实现硝态氮的去除,当活性污泥的反硝化能力下降时,出水中的总氮浓度将会增加。总氮是指水体中各种形态的氮的总量,包括氨氮、硝酸盐氮、亚硝氮和各种有机态氮,是衡量水质的重要指标之一。在连续流污泥系统1的厌氧池11中,聚磷菌能够释放磷元素,然后在好氧池13中过量地吸收磷元素,从而去除含磷污染物,当活性污泥的除磷能力下降时,出水中的总磷浓度将会增加。在污水处理技术领域时,为了确保污水处理的作用,对于污水的出水水质中各类污染物的浓度有一定要求,即会设定氨氮浓度上限标准、总氮浓度上限标准及总磷浓度上限标准,当出水中实测的氨氮、总氮或总磷浓度在对应的上限标准以下时,则说明出水水质达标,若在对应的上限标准以上时,则说明当前出水水质不达标,此时会加重下一阶段的处理负荷,需要采取临时性补救措施来保证污水处理的效果。因此,本申请中通过沉淀池14出水的氨氮浓度、总氮浓度、总磷浓度来确定是否启动硝化强化模式、反硝化强化模式及除磷强化模式。
当沉淀池14出水的氨氮浓度持续第二预定时长达到出水氨氮浓度上限标准的第二预定比例以上时,说明此时活性污泥的硝化能力出现了一定下降,如果继续使用该活性污泥进行污水处理,可能会出现沉淀池14出水的氨氮浓度超标,因此此时可将连续流污泥系统1中的活性污泥通入强化培养池21并采用硝化强化模式对其进行培养,以提升其硝化能力。当沉淀池14出水的总氮浓度持续第二预定时长达到出水总氮浓度上限标准的第二预定比例以上时,说明此时活性污泥的反硝化能力出现了一定下降,如果继续使用该活性污泥进行污水处理,可能会导致沉淀池14出水的总氮浓度超标,因此此时可将连续流污泥系统1中的活性污泥通入强化培养池21并采用反硝化强化模式对其进行培养,以提升其反硝化能力。当沉淀池14出水的总磷浓度持续第二预定时长达到出水总磷浓度上限标准的第二预定比例以上时,说明此时活性污泥的除磷能力出现了一定下降,因此此时可将连续流污泥系统1中的活性污泥通入强化培养池21并采用除磷强化模式对其进行培养,以提升其除磷能力。
可选地,第二预定时长为2小时,第二预定比例为50%,根据实际情况也可以将第二预定时长设置为1~5小时,或大于5小时,例如1、3、4、5、6、7、8、9、10或以上小时等。根据实际情况也可以将第二预定比例设置为40%~80%,例如40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%等,也可以将第二预定比例设置为大于80%,例如85%、90%、95%、96%、98%或其他值等等。下面通过一个具体的例子来说明第二预设条件,例如第二预定时长为2小时,第二预定比例为50%,连续流污泥系统1中沉淀池14的出水氨氮浓度上限标准为5mg/L,当沉淀池14出水的实测氨氮浓度持续2小时维持在2.5mg/L(5mg/L×50%=2.5mg/L)以上时,说明活性污泥的硝化能力有所下降,如果继续使用该活性污泥对污水进行处理,在未来可能会出现沉淀池14出水的氨氮浓度超标的问题,因此此时可以将该活性污泥通入强化培养池21并采用硝化强化模式进行培养,以提升其硝化能力,培养完成后的活性污泥输送回连续流污泥系统1中,可以有效提高连续流污泥系统1去除氨氮的能力,从而降低沉淀池14出水的氨氮浓度,确保出水水质能稳定达标。第三预设条件、第四预设条件与第二预设条件有一定相似性,主要区别在于出水总氮浓度上限标准或出水总磷浓度上限标准的具体数值不同,此处不再赘述。
当连续流污泥系统1不满足第一预设条件、第二预设条件、第三预设条件、第四预设条件中的任意一个条件时,说明此时连续流污泥系统1中的活性污泥各项性能较为均衡,此时可以采用整体强化模式对连续流污泥系统1中的活性污泥进行性能增强培养,全面提升活性污泥的各项性能。当连续流污泥系统1同时满足第一预设条件、第二预设条件、第三预设条件、第四预设条件中的任意两个及以上的条件时,说明活性污泥出现了多项性能的恶化,此时也可以采用整体强化模式对连续流污泥系统1中的活性污泥进行性能增强培养,全面提升活性污泥的各项性能。
在本公开中,污泥强化培养系统2可以设置为常开模式,即并联于连续流污泥系统1进行持续作业,每针对一批次的活性污泥完成性能增强培养后即又从连续流污泥系统1中抽取下一批次的活性污泥进行性能增强培养,由此可以不断地将连续流污泥系统1中的活性污泥替换为高性能的活性污泥。在常规状态下,强化培养池21可以采用整体强化模式进行持续运行,当连续流污泥系统1中的活性污泥的某一特定性能出现明显恶化时,可以采用针对性的强化模式强化特定性能,例如硝化能力下降,即可针对该批次的活性污泥采用硝化强化模式进行性能增强培养。
在一些实施例中,当所述强化模式为所述整体强化模式或所述沉降强化模式时,对应的所述培养步序为:连通所述进水管线22向所述池体内通入与所述连续流污泥系统1相同来源的污水;开启搅拌混合装置将污水与活性污泥进行混合;关闭所述搅拌混合装置,开启曝气装置为所述池体提供溶解氧;关闭所述曝气装置,进行沉淀;连通所述出水管线23将污水排出。当所述强化模式为所述整体强化模式时,对应的所述培养参数为:曝气时长占比≥40%,曝气DO范围为1~1.5mg/L,沉淀时间为30~60分钟,所述培养步序的循环执行周期为4~8次/天。当所述强化模式为所述沉降强化模式时,对应的所述培养参数为:曝气时长占比≥40%,曝气DO范围为1~1.5mg/L,沉淀时间为15~40分钟,所述培养步序的循环执行周期为6~12次/天。当所述强化模式为所述整体强化模式或所述沉降强化模式时,所述取泥池及所述进泥池为污泥泵房15。
当选用整体强化模式对强化培养池21内的活性污泥进行性能增强培养时,首先开启进水管线22,将与连续流污泥系统1相同来源的污水通入强化培养池21,采用与连续流污泥系统1相同来源的污水对活性污泥进行培养,能够使得最终培养的活性污泥更能适应处理当前污水;然后开启搅拌混合装置将污水与活性污泥进行充分混合,充分混合后关闭搅拌混合装置,并开启曝气装置,设置曝气时长占比≥40%,曝气DO(Dissolved Oxygen,溶解氧)范围为1~1.5mg/L,在此过程中活性污泥处于悬浮状态,其中的微生物可以更好地与污水中的有机物、溶解氧进行充分接触和反应,逐渐形成絮状而沉淀,最后关闭曝气装置,沉淀30~60分钟后,将污水排出,完成一次培养步序的执行,培养步序的循环执行周期设置为4~8次/天,即表示一天之内循环执行培养步序4~8次,以此控制每次培养步序的执行时间。通过不断地循环执行包括进水-搅拌-曝气-排水的培养步序,能够有效提升活性污泥的性能。微生物的生长繁殖需要消耗一定的溶解氧,因此需要给强化培养池21中提供一定的曝气量,当曝气量过低时,池体内的溶解量含量低,微生物生长繁殖受限限制,进而影响活性污泥的培养性能;当曝气量过高时,造成无谓地能耗浪费,且可能对污泥性状带来负面影响,例如带来污泥膨胀等问题。因此,本公开中综合考虑培养效率与能耗的问题,在整体强化模式下,设置曝气时长占比≥40%,曝气DO范围在1~1.5mg/L,可以保证池体内活性污泥的高效培养,同时又可以规避污泥膨胀的问题。当池体内的沉淀时间过长时,容易导致沉降不均匀、絮体松散、沉降速率变慢等问题,当沉淀时间过短时,容易将污泥排出池体,导致池体内的活性污泥总量下降。因此,本公开在整体强化模式下,设置沉淀时间为30~60分钟,沉淀效果好,不会出现沉降不均匀、絮体松散等问题,同时也不会影响池体内活性污泥的总量。具体地,整体强化模式的曝气时长占比可以为40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%或以上的比例,曝气DO范围可以为1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5mg/L,沉淀时间可以为30、35、40、45、50、55、60分钟,培养步序的循环执行周期可以为4、5、6、7、8次/天,可选地,可以将每一个循环执行周期的执行时间设置为整数分钟,更利于现场实施与操作,也可根据实际情况与具体需求设定曝气时长占比、曝气DO范围、沉淀时间、循环执行周期为其他值,具体不做限制。
当选用沉降强化模式对强化培养池21内的活性污泥进行性能增强培养时,首先开启进水管线22,将与连续流污泥系统1相同来源的污水通入强化培养池21,开启搅拌混合装置将污水与活性污泥进行充分混合,然后关闭搅拌混合装置、开启曝气装置,曝气时长占比≥40%,曝气DO范围为1~1.5mg/L;最后关闭曝气装置,沉淀15~40分钟后将污水排出,完成一次培养步序的执行,培养步序的循环执行周期设置为6~12次/天,即表示一天之内循环执行培养步序6~12次。相较于整体强化模式,在沉降强化模式下,主要缩短了沉淀时间,在沉淀过程中,沉降较好、粒径较大的污泥会快速沉淀至池底,而沉降不好、粒径较小的污泥下降速度较慢,因此当沉淀时间较短时,沉降性能不好的污泥来不及降至池底,会悬浮在池体的污水中,此时进行排水则可将悬浮在污水中的沉降较差的活性污泥一同排出强化培养池21,而能留在强化培养池21的池体内的活性污泥均是沉降性能较好的活性污泥。此外,能够促进活性污泥颗粒化的微生物随着沉降较好的活性污泥一同留在池体内,可以进一步促进池体内活性污泥的颗粒化,进而提升沉降性能。由此使得最终培养得到的活性污泥的沉降性能明显提升,达成沉降性能增强的目的。具体地,沉降强化模式的曝气时长占比可以为40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%或以上的比例,曝气DO范围可以为1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5mg/L,沉淀时间可以为15、20、25、30、35、40分钟,培养步序的循环执行周期可以为6、7、8、9、10、11、12次/天。
启用整体强化模式时,说明连续流污泥系统1中的活性污泥的各项性能较为均衡,或者有多项性能同时出现了问题,因此此时从污泥泵房15中进行取泥,培养完成后再将得到的性能增强活性污泥送回至污泥泵房15,污泥泵房15中的性能增强活性污泥经污泥回流管线16直接回到连续流污泥系统1最前端的厌氧池11或缺氧池12中,由于连续流污泥系统1处于连续进出水的状态,性能增强活性污泥随污水的流动从厌氧池11或缺氧池12中逐渐进入到后续的各个作业池,如好氧池13、沉淀池14等,最后又沉淀回流至污泥泵房15,由此使得培养得到的性能增强活性污泥能够快速进入连续流污泥系统1各个使用活性污泥的作业池中。启用沉降强化模式,说明连续流污泥系统1中的活性污泥的沉降性能变差,沉降性能越好,吸附、沉淀及浓缩性能均较好,为了使沉降性能较好的活性污泥能较快地流经连续流污泥系统1中含有活性污泥的各个作业池,此时也可以将污泥泵房15设置为取泥池和进泥池。
在一些实施例中,当所述强化模式为所述硝化强化模式时,对应的所述培养步序为:连通所述进水管线22向所述池体内通入与所述连续流污泥系统1相同来源的污水;开启曝气装置为所述池体提供溶解氧;关闭所述曝气装置,进行沉淀;连通所述出水管线23将污水排出。当所述强化模式为所述硝化强化模式时,对应的所述培养参数为:曝气时长占比≥45%,曝气DO范围为1.5~2.5mg/L,曝气结束时的pH≥6,沉淀时间为40~60分钟,所述培养步序的循环执行周期为4~8次/天。当所述强化模式为所述硝化强化模式时,所述取泥池及所述进泥池为好氧池13和/或污泥泵房15。
当选用硝化强化模式对强化培养池21内的活性污泥进行性能增强培养时,首先开启进水管线22,将与连续流污泥系统1相同来源的污水通入强化培养池21,开启曝气装置为强化培养池21提供溶解氧,设置曝气时长占比≥45%,曝气DO范围为1.5~2.5mg/L,曝气结束时的pH≥6,然后关闭曝气装置,沉淀40~60分钟后将污水排出,培养步序的循环执行周期设置为4~8次/天。在硝化强化模式下,主要为了提升活性污泥的硝化能力,促进作业池中的硝化反应。硝化反应主要利用硝化细菌实现,而硝化细菌为好氧性细菌,因此在硝化强化模式下,不开启搅拌混合装置,适当提高曝气时长及曝气DO,能够促进硝化细菌的生长,从而提升活性污泥的硝化性能。硝化细菌对于酸碱度较为敏感,在中性或弱碱性条件下生物活性较强,因此,控制曝气结束时的pH≥6,能够促进活性污泥中硝化细菌的生长,达到强化活性污泥硝化性能的目的。具体地,硝化强化模式的曝气时长占比可以为45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%或以上的比例,曝气DO范围可以为1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5mg/L,沉淀时间可以为40、45、50、55、60分钟,曝气结束时的pH可以为6~9,具体地如6、6.5、7、7.5、8、8.5、9等,也可设置pH大于9;培养步序的循环执行周期可以为4、5、6、7、8次/天。
硝化反应通常在好氧池13中进行,因此可以设置硝化强化模式的取泥池及进泥池为好氧池13,将培养得到的硝化性能较好的活性污泥直接通入连续流污泥系统1的好氧池13中,能够快速促进好氧池13中的硝化作用,进而使得沉淀池14出水中的氨氮浓度得到有效下降,确保出水水质达标。污泥泵房15中的污泥会经污泥回流管线16回到连续流污泥系统1的第一个作业池中(如厌氧池11或缺氧池12),然后随着污水的流动进入后续各个作业池,因此硝化强化模式下,也可以设置取泥池及进泥池为污泥泵房15。可选地,硝化强化模式下的取泥池和进泥池可以一样,也可以不一样,可以从好氧池13或污泥泵房15中确定一个为取泥池,也可以设置两个均为取泥池,即同时从好氧池13和污泥泵房15中进行取泥,同样地,可以从好氧池13或污泥泵房15中确定一个为进泥池,也可以设置两个均为进泥池,即将培养完成后的活性污泥同时输送至好氧池13和污泥泵房15中,实际应用中可以根据实际情况及需求进行调整,具体不做限制。
在一些实施例中,当所述强化模式为所述反硝化强化模式时,对应的所述培养步序为:连通所述进水管线22向所述池体内通入与所述连续流污泥系统1相同来源的污水;开启搅拌混合装置将污水与活性污泥进行混合;关闭所述搅拌混合装置,开启曝气装置为所述池体提供溶解氧;关闭所述曝气装置,开启所述搅拌混合装置进行搅拌;关闭所述搅拌混合装置,进行沉淀;连通所述出水管线23将污水排出。当所述强化模式为所述反硝化强化模式时,对应的所述培养参数为:曝气时长占比≥30%,曝气DO范围为0.5~1mg/L,沉淀时间为20~50分钟,所述培养步序的循环执行期为4~8次/天。当所述强化模式为所述反硝化强化模式时,所述取泥池及所述进泥池为缺氧池12和/或污泥泵房15。
当选用反硝化强化模式对强化培养池21内的活性污泥进行性能增强培养时,首先开启进水管线22,将与连续流污泥系统1相同来源的污水通入强化培养池21,开启搅拌混合装置将污水与活性污泥进行混合,关闭搅拌混合装置并开启曝气装置为强化培养池21提供溶解氧,设置曝气时长占比≥30%,曝气DO范围为0.5~1mg/L,然后关闭曝气装置,开启搅拌混合装置继续进行一定时间的搅拌后关闭搅拌混合装置进行沉淀,沉淀20~50分钟后将污水排出,培养步序的循环执行周期设置为4~8次/天。在反硝化强化模式下,主要为了提升活性污泥的反硝化性能,促进作业池中的反硝化反应。反硝化反应主要利用反硝化细菌实现,反硝化细菌为厌氧菌,在缺氧条件下能够以污水中的有机物作为碳源与污水中的硝态氮发生反硝化反应,从而实现硝态氮的去除。因此在反硝化强化模式下,在曝气前后均开启搅拌混合装置,为池体内营造更多的缺氧环境,同时适当降低曝气DO及曝气时长,曝气满足微生物生长所需要的基础需氧量即可,能够有效促进反硝化细菌的生长,从而提升活性污泥的反硝化性能,达到强化活性污泥反硝化性能的目的。具体地,反硝化强化模式的曝气时长占比可以为30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%或以上的比例,曝气DO范围可以为0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1mg/L,沉淀时间可以为20、25、30、35、40、45、50分钟,培养步序的循环执行周期可以为4、5、6、7、8次/天。
反硝化反应通常在缺氧池12中进行,因此可以设置反硝化强化模式的取泥池及进泥池为缺氧池12,将培养得到的反硝化性能较好的活性污泥直接通入连续流污泥系统1的缺氧池12中,能够快速促进缺氧池12中的反硝化作用,进而使得沉淀池14出水中的总氮浓度得到有效下降,确保出水水质达标。反硝化强化模式下,也可以设置取泥池及进泥池为污泥泵房15。可选地,反硝化强化模式下的取泥池和进泥池可以一样,也可以不一样,可以从缺氧池12或污泥泵房15中确定一个为取泥池,也可以设置两个均为取泥池,即同时从缺氧池12和污泥泵房15中进行取泥,同样地,可以从缺氧池12或污泥泵房15中确定一个为进泥池,也可以设置两个均为进泥池,即将培养完成后的活性污泥同时输送至缺氧池12和污泥泵房15中,具体可以根据实际情况进行调整,具体不做限制。
在一些实施例中,当所述强化模式为所述除磷强化模式时,对应的所述培养步序为:连通所述进水管线22向所述池体内通入与所述连续流污泥系统1相同来源的污水;进行静置;开启曝气装置为所述池体提供溶解氧;关闭所述曝气装置,进行沉淀;连通所述出水管线23将污水排出。当所述强化模式为所述除磷强化模式时,对应的所述培养参数为:曝气时长占比≥35%,曝气DO范围为1~1.5mg/L,沉淀时间为30~60分钟,所述培养步序的循环执行周期为4~8次/天。当所述强化模式为所述除磷强化模式时,所述取泥池为污泥泵房15,所述进泥池为厌氧池11和/或污泥泵房15。
当选用除磷强化模式对强化培养池21内的活性污泥进行性能增强培养时,首先开启进水管线22,将与连续流污泥系统1相同来源的污水通入强化培养池21,静置一段时间后,开启曝气装置为强化培养池21提供溶解氧,设置曝气时长占比≥35%,曝气DO范围为1~1.5mg/L,然后关闭曝气装置进行沉淀,沉淀30~60分钟后将污水排出,培养步序的循环执行周期设置为4~8次/天。在除磷强化模式下,主要为了提升活性污泥的除磷性能。除磷功能主要依赖于聚磷菌来实现,聚磷菌在厌氧状态下释放磷,然后在好氧状态下超量地将污水中的磷吸入体内,使体内的含磷量超过一般细菌体内的含磷量的数倍,广泛地用于生物除磷。聚磷菌在厌氧与好氧的交替环境中能更好地生长,因此在除磷强化模式下,采用厌氧-好氧交替的方式来对活性污泥进行性能增强培养,在强化培养池21中通入污水后进行静置,这个过程中不进行曝气、搅拌,池体底部的活性污泥实际形成局部厌氧环境,静置一段时间后再进行曝气,此时为好氧环境,形成厌氧-好氧环境的交替,能有效促进聚磷菌的生长。具体地,除磷强化模式的曝气时长占比可以为35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%或以上的比例,曝气DO范围可以为1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5mg/L,沉淀时间可以为30、35、40、45、50、55、60分钟,培养步序的循环执行周期可以为4、5、6、7、8次/天。
聚磷菌在厌氧阶段下充分释磷后,才能在好氧阶段更好地聚磷。因此,可以设置除磷强化模式的取泥池及进泥池为厌氧池11,将培养得到的除磷性能较好的活性污泥直接通入连续流污泥系统1的厌氧池11中,活性污泥中的聚磷菌得到有效释磷,在进入好氧池13后才能有效过量聚磷,从而实现污水中磷污染物的去除。除磷强化模式下,也可以设置取泥池及进泥池为污泥泵房15。可选地,除磷强化模式下的取泥池和进泥池可以一样,也可以不一样,可以从厌氧池11或污泥泵房15中确定一个为取泥池,也可以设置两个均为取泥池,即同时从厌氧池11和污泥泵房15中进行取泥,同样地,可以从厌氧池11或污泥泵房15中确定一个为进泥池,也可以设置两个均为进泥池,即将培养完成后的活性污泥同时输送至厌氧池11和污泥泵房15中,具体可以根据实际情况进行调整,具体不做限制。
在一些实施例中,所述培养步序还包括:在进行沉淀的过程中,开启池体内的污泥选择器及排泥口,进行选择性排泥,将不符合要求的活性污泥排出池体外,排泥结束后关闭污泥选择器及排泥口。
在一些实施例中,在整体强化模式、沉降强化模式、硝化强化模式、反硝化强化模式及除磷强化模式的培养步序中,强化培养池21的池体的进水与排水可以是同步进行,也可以是异步进行。当采用同步进出水的方式时,进水管线22与出水管线23同时开启,本轮培养步序最后的排水与下一轮培养步序的进水同时开展,当采用异步进出水的方式时,在本轮培养步序最后的排水工作完成后,再开启进水管线22进行下一轮培养步序的进水工作。
在一些实施例中,通入至所述池体内进行性能增强的活性污泥的总量为所述连续流污泥系统1的活性污泥总量的1.5%~9%。在运行本公开的污泥强化培养工艺时,需要从连续流污泥系统1中的作业池中取出一定量的活性污泥,若取出的活性污泥过多,将会影响连续流污泥系统1的作业,当取出的活性污泥过少,活性污泥的性能增强培养效率低下,同时培养得到性能增强活性污泥也较少,输送回连续流污泥系统1后对整体的水处理效果提升不明显。因此,本公开中每次从连续流污泥系统1中取出其活性污泥总量(以干污泥计)的1.5%~9%进行性能增强培养,能够有效确保连续流污泥系统1的正常作业,同时也可以提高培养效率。可选地,每次从连续流污泥系统1中取出的活性污泥为其总量的1.6%、1.8%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%、6%、6.5%、7%、7.5%、8%、8.5%、9%或其他值,由于不同的连续流污泥系统1的污泥总量有较大的偏差,因此也可以根据实际情况及需求将该比例设置为其他值,例如设置为小于1.5%或大于9%,具体不做限制。
在一些实施例中,所述预设终止条件根据所述培养步序的循环执行次数确定,包括:当所述强化模式为所述整体强化模式或所述除磷强化模式时,所述预设终止条件为循环执行所述培养步序40~80次;当所述强化模式为所述沉降强化模式时,所述预设终止条件为循环执行所述培养步序20~60次;当所述强化模式为所述硝化强化模式时,所述预设终止条件为循环执行所述培养步序50~100次;当所述强化模式为所述反硝化强化模式时,所述预设终止条件为循环执行所述培养步序30~60次。
在沉降强化模式下,沉降性能较差的污泥随着排水能够较好地被排出强化培养池21,一般也不需要过多地循环执行培养步序即可得到沉降性能较好地活性污泥。同时,由于在该模式下进行培养的活性污泥沉降性能较差,而沉淀的时间又较短,因此前期随着强化培养池21中的污水一同被排出的活性污泥量较多,若循环周期执行次数过多,不仅会带来培养效率低下,还可能会带来活性污泥总量下降的问题。因此本公开中设置沉降强化模式对应的预设终止条件为循环执行培养步序20~60次,即能得到沉降性能较好地活性污泥,又可以同时提高活性污泥培养效率。具体地,沉降强化模式的预设终止条件可以设置为循环执行培养步序20、25、30、35、40、45、50、55、60次或其他值,实际应用时可以根据现场情况调整培养步序的循环执行次数,具体不做限制。
在硝化强化模式下,主要用以强化活性污泥的硝化能力,即提升硝化细菌的含量及活力,在反硝化强化模式下,主要用以强化活性污泥的反硝化能力,即提升反硝化细菌的含量及活力。硝化细菌的生长周期较长,因此需要循环执行更多次培养步序,才能更好地促进硝化细菌的生长。而反硝化细菌的生长周期比硝化细菌短,不需要过多地循环执行培养步序。因此在本公开中,设置硝化强化模式对应的预设终止条件为循环执行培养步序50~100次,设置反硝化强化模式对应的预设终止条件为循环执行培养步序30~60次。具体地,硝化强化模式的预设终止条件可以设置为循环执行培养步序50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100次或其他值,反硝化强化模式的预设终止条件可以设置为循环执行培养步序30、35、40、45、50、55、60次或其他值,实际应用时可以根据现场情况调整培养步序的循环执行次数,具体不做限制。
在除磷强化模式下,主要用以强化活性污泥的除磷能力,即提升聚磷菌的含量及活力,结合聚磷菌的生长周期,综合设置除磷强化模式对应的预设终止条件为循环执行培养步序40~80次,能够有效保证聚磷菌的生长,同时又能确保培养效率。具体地,除磷强化模式的预设终止条件可以设置为循环执行培养步序40、45、50、55、60、65、70、75、80次或其他值,实际应用时可以根据现场情况调整培养步序的循环执行次数,具体不做限制。在整体强化模式下,需要平衡各类微生物的生长、繁殖特性,又要平衡活性污泥的沉降性能,同时要综合考虑培养的效率,因此综合设置整体强化模式对应的预设终止条件为循环执行培养步序40~80次,确保聚磷菌、硝化细菌、反硝化细菌都能有一定增长,同时活性污泥的沉降性能也能得到一定提高。具体地,整体强化模式的预设终止条件可以设置为循环执行培养步序40、45、50、55、60、65、70、75、80次或其他值,实际应用时可以根据现场情况调整培养步序的循环执行次数,具体不做限制。
在一些实施例中,所述预设终止条件根据所述强化模式的性能要求确定,包括:
当所述强化模式为所述整体强化模式时,所述预设终止条件为在连续预定数量的培养步序中测定得到的预定数量的沉降增益系数均大于或等于第一阈值,且在连续预定数量的培养步序中测定得到的预定数量的污泥粒径增益系数均大于或等于第二阈值,且在连续预定数量的培养步序中测定得到的预定数量的硝化菌群的相对丰度增益系数均大于或等于第三阈值,且在连续预定数量的培养步序中测定得到的预定数量的反硝化菌群的相对丰度增益系数均大于或等于第四阈值,且在连续预定数量的培养步序中测定得到的预定数量的聚磷菌群的相对丰度增益系数均大于或等于第五阈值;
当所述强化模式为沉降强化模式时,所述预设终止条件为在连续预定数量的培养步序中测定得到的预定数量的沉降增益系数均大于或等于第六阈值;
当所述强化模式为硝化强化模式时,所述预设终止条件为在连续预定数量的培养步序中测定得到的预定数量的硝化菌群的相对丰度增益系数均大于或等于第七阈值;
当所述强化模式为反硝化强化模式时,所述预设终止条件为在连续预定数量的培养步序中测定得到的预定数量的反硝化菌群的相对丰度增益系数均大于或等于第八阈值;
当所述强化模式为除磷强化模式时,所述预设终止条件为在连续预定数量的培养步序中测定得到的预定数量的聚磷菌群的相对丰度增益系数均大于或等于第九阈值;
其中,所述第一阈值小于所述第六阈值,所述第三阈值小于所述第七阈值,所述第四阈值小于所述第八阈值,所述第五阈值小于所述第九阈值。
在整体强化模式下,培养目的在于提升活性污泥的各项性能,即同时提升沉降性能、硝化能力、反硝化能力及除磷能力,因此对应的预设终止条件可以通过沉降增益系数、污泥粒径增益系数、硝化菌群的相对丰度增益系数、反硝化菌群的相对丰度增益系数及聚磷菌群的相对丰度增益系数来确定。当强化模式是沉降强化模式、硝化强化模式、反硝化强化模式、除磷强化模式等以强化活性污泥特定功能为目标的模式时,则可选用表示对应功能的增益系数来确定是否达到培养目标,即分别以沉降增益系数、硝化菌群的相对丰度增益系数、反硝化菌群的相对丰度增益系数、聚磷菌群的相对丰度增益系数来评价是否已完成活性污泥培养。
污泥的沉降性能可以通过污泥容积指数SVI来表征,污泥容积指数越低,表示沉降性能越好。10分钟污泥容积指数SVI10指混合液经10min沉淀后,相应的1g干污泥所占的容积,30分钟污泥容积指数SVI30指混合液经30min沉淀后,相应的1g干污泥所占的容积。沉降增益系数指培养后的活性污泥的污泥沉降性能比培养前的污泥沉降性能增加的比例,沉降增益系数越大,说明培养后的活性污泥的沉降性能增加越明显。
在一些实施例中,沉降增益系数可以通过培养前的活性污泥的10分钟污泥容积指数增益系数、30分钟污泥容积指数增益系数及培养后的活性污泥的10分钟污泥容积指数增益系数、30分钟污泥容积指数增益系数来确定,具体计算步骤如下:
通过污泥沉降监测仪或取样检测培养前的活性污泥的10分钟污泥容积指数SVIa_10及30分钟污泥容积指数SVIa_30;通过污泥沉降监测仪或取样检测培养后的活性污泥的10分钟污泥容积指数SVIb_10及30分钟污泥容积指数SVIb_30;分别计算得到10分钟污泥容积指数增益系数X10及30分钟污泥容积指数增益系数X30;最后通过10分钟污泥容积指数增益系数X10及30分钟污泥容积指数增益系数X30计算得到沉降增益系数X0;其中,X10、X30、X0分别通过以下公式计算得到:X10=SVIa_10/SVIb_10;X30=SVIa_30/SVIb_30;X0=X10ⅹX30。
污泥粒径用以表征系统内污泥聚集体的粒径尺寸水平,粒径越大,代表污泥聚集体的尺寸越大,其越倾向于具有更佳的处理潜力与泥水分离潜力。污泥粒径增益系数指培养后的活性污泥的污泥粒径比培养前的污泥粒径增加的比例,污泥粒径增益系数越大,说明培养后的活性污泥的污泥粒径增加越明显。
在一些实施例中,污泥粒径增益系数可以通过培养前的活性污泥的平均粒径及培养后的活性污泥的平均粒径来确定,具体计算步骤如下:
通过污泥粒径监测仪或取样检测培养前的活性污泥的平均粒径S1及培养后的活性污泥的平均粒径S2;基于培养前的活性污泥的平均粒径S1及培养后的活性污泥的平均粒径S2计算得到污泥粒径增益系数G,具体计算公式如下:G=S2/S1。
功能菌群的相对丰度是微生物群体的重要指标,用以反映不同类微生物在菌群中所占的比例,可以通过微生物测序技术测定。硝化菌群的相对丰度增益系数指培养后的活性污泥中硝化菌群的相对丰度比培养前的活性污泥中的硝化菌群的相对丰度增加的比例,硝化菌群的相对丰度增益系数越大,说明培养后的活性污泥中硝化细菌增加越明显。反硝化菌群的相对丰度增益系数指培养后的活性污泥中反硝化菌群的相对丰度比培养前的活性污泥中的反硝化菌群的相对丰度增加的比例,反硝化菌群的相对丰度增益系数越大,说明培养后的活性污泥的反硝化菌群增加越明显。聚磷菌群的相对丰度增益系数指培养后的活性污泥中聚磷菌群的相对丰度比培养前的活性污泥中的聚磷菌群的相对丰度增加的比例,聚磷菌群的相对丰度增益系数越大,说明培养后的活性污泥的聚磷菌群增加越明显。
在一些实施例中,硝化菌群的相对丰度增益系数可以通过培养前活性污泥的硝化菌群的相对丰度值及培养后的活性污泥的硝化菌群的相对丰度值来确定,具体计算步骤如下:
检测得到培养前的活性污泥的硝化菌群的相对丰度值Ra_1及培养后的活性污泥的硝化菌群的相对丰度值Ra_2;基于培养前的活性污泥的硝化菌群的相对丰度值Ra_1及培养后的活性污泥的硝化菌群的相对丰度值Ra_2计算得到硝化菌群的相对丰度增益系数Ra,具体计算公式如下:Ra=Ra_2/Ra_1。
在一些实施例中,反硝化菌群的相对丰度增益系数通过培养前活性污泥的反硝化菌群的相对丰度值及培养后的活性污泥的反硝化菌群的相对丰度值来确定,具体计算步骤如下:
检测得到培养前的活性污泥的反硝化菌群的相对丰度值Rb_1及培养后的活性污泥的反硝化菌群的相对丰度值Rb_2;基于培养前的活性污泥的反硝化菌群的相对丰度值Rb_1及培养后的活性污泥的反硝化菌群的相对丰度值Rb_2计算得到反硝化菌群的相对丰度增益系数Rb,具体计算公式如下:Rb=Rb_2/Rb_1。
在一些实施例中,聚磷菌群的相对丰度增益系数通过培养前活性污泥的聚磷菌群的相对丰度值及培养后的活性污泥的聚磷菌群的相对丰度值来确定,具体计算步骤如下:
检测得到培养前的活性污泥的聚磷菌群的相对丰度值Rc_1及培养后的活性污泥的聚磷菌群的相对丰度值Rc_2;基于培养前的活性污泥的聚磷菌群的相对丰度值Rc_1及培养后的活性污泥的聚磷菌群的相对丰度值Rc_2计算得到聚磷菌群的相对丰度增益系数Rc,具体计算公式如下:Rc=Rc_2/Rc_1。
沉降增益系数、污泥粒径增益系数、硝化菌群的相对丰度增益系数、反硝化菌群的相对丰度增益系数、聚磷菌群的相对丰度增益系数均是通过测定活性污泥的具体指标来计算得到。在实际测定时,由于取样、测试手法等差异,会使得活性污泥的指标测定存在一定偶然性,同时在培养过程中,由于来水的不确定,可能导致活性污泥的性能存在不稳定、波动的情况。因此为了避免因测试或活性污泥的波动导致的测定的指标不能表征活性污泥的实际性能的情况,本公开中通过预定数量的沉降增益系数、污泥粒径增益系数、硝化菌群的相对丰度增益系数、反硝化菌群的相对丰度增益系数及聚磷菌群的相对丰度增益系数来确定是否确定活性污泥的性能是否能稳定达到培养目标,即是否可以终止活性污泥的性能强化培养。
下面以整体强化模式为例来具体说明如何得到预定数量的沉降增益系数、污泥粒径增益系数、硝化菌群的相对丰度增益系数、反硝化菌群的相对丰度增益系数及聚磷菌群的相对丰度增益系数。首先确定在培养步序中测定沉降增益系数、污泥粒径增益系数、硝化菌群的相对丰度增益系数、反硝化菌群的相对丰度增益系数及聚磷菌群的相对丰度增益系数的具体时间段,一个培养步序中仅测定得到一个对应的沉降增益系数、污泥粒径增益系数、硝化菌群的相对丰度增益系数、反硝化菌群的相对丰度增益系数及聚磷菌群的相对丰度增益系数,在连续预定数量的培养步序中测定即可得到预定数量的污泥粒径增益系数、污泥粒径增益系数、硝化菌群的相对丰度增益系数、反硝化菌群的相对丰度增益系数及聚磷菌群的相对丰度增益系数。若预定数量的沉降增益系数均大于或等于第一阈值、污泥粒径增益系数均大于或等于第二阈值、硝化菌群的相对丰度增益系数均大于或等于第三阈值、反硝化菌群的相对丰度增益系数均大于或等于第四阈值且聚磷菌群的相对丰度增益系数均大于或等于第五阈值,说明此时活性污泥的各项性能已经能稳定达到整体强化模式的培养目标,此时活性污泥的培养完成,得到性能增强活性污泥,可以将性能增强活性污泥输送回连续流污泥系统1。
预定数量可以为2~6个,具体地可以为2、3、4、5、6个,也可以根据实际情况设定为大于6个。以预设终止条件为在连续预定数量的培养步序中测定得到的预定数量的沉降增益系数均大于或等于第六阈值为例,假定预定数量为3个,那么当连续3个培养步序中测得的3个沉降增益系数均大于或等于第六阈值时,说明此时活性污泥的沉降性能已经能稳定达到沉降强化模式的培养目标,此时活性污泥培养完成,即得到性能增强活性污泥,可以将性能增强活性污泥输送回连续流污泥系统1。
活性污泥的沉降性能与粒径存在一定关系,一般而言,当粒径较大时,沉降性能一般较好。因此,当强化模式为沉降强化模式时,预设终止条件还包括在连续预定数量的培养步序中测定得到的预定数量的污泥粒径增益系数均大于或等于第十阈值。
本公开中,第一阈值为1.3,也可以根据实际情况设定为小于1.3的值,例如1.05、1.1、1.15、1.2、1.25,或大于1.3的值,例如1.4、1.45、1.5、1.55、1.6、1.65、1.7、1.75、1.8、1.85、1.9、1.95、2或大于2的其他值。第二阈值为1.2,也可以根据实际情况设定为小于1.2的值,例如1.05、1.1、1.15等,或大于1.2的值,例如1.3、1.35、1.4、1.45、1.5、1.55、1.6、1.65、1.7、1.75、1.8、1.85、1.9、1.95、2或大于2的其他值。第三阈值为1.1,也可以根据实际情况设定为小于1.1的值,例如1.05、1.08等,或大于1.1的值,例如1.15、1.2、1.25、1.3、1.35、1.4、1.45、1.5、1.55、1.6、1.65、1.7、1.75、1.8、1.85、1.9、1.95、2或大于2的其他值。第四阈值为1.3,也可以根据实际情况设定为小于1.3的值,例如1.05、1.1、1.15、1.2、1.25等,或大于1.3的值,例如1.35、1.4、1.45、1.5、1.55、1.6、1.65、1.7、1.75、1.8、1.85、1.9、1.95、2或大于2的其他值。第五阈值为1.3,也可以根据实际情况设定为小于1.3的值,例如1.05、1.1、1.15、1.2、1.25等,或大于1.3的值,例如1.35、1.4、1.45、1.5、1.55、1.6、1.65、1.7、1.75、1.8、1.85、1.9、1.95、2或大于2的其他值。第六阈值为1.5,也可以根据实际情况设定为小于1.5的值,例如1.1、1.15、1.2、1.25、1.3、1.35、1.4、1.45,或大于1.5的值,例如1.55、1.6、1.65、1.7、1.75、1.8、1.85、1.9、1.95、2或大于2的其他值。第七阈值为1.2,也可以根据实际情况设定为小于1.2的值,例如1.05、1.08、1.1、1.15、1.18等,或大于1.2的值,例如1.25、1.3、1.35、1.4、1.45、1.5、1.55、1.6、1.65、1.7、1.75、1.8、1.85、1.9、1.95、2或大于2的其他值。第八阈值为1.5,也可以根据实际情况设定为小于1.5的值,例如1.1、1.15、1.2、1.25、1.3、1.35、1.4、1.45,或大于1.5的值,例如1.55、1.6、1.65、1.7、1.75、1.8、1.85、1.9、1.95、2或大于2的其他值。第九阈值为1.5,例如1.1、1.15、1.2、1.25、1.3、1.35、1.4、1.45,或大于1.5的值,例如1.55、1.6、1.65、1.7、1.75、1.8、1.85、1.9、1.95、2或大于2的其他值。第十阈值为1.3,也可以根据实际情况设定为小于1.3的值,例如1.05、1.1、1.15、1.2、1.25等,或大于1.3的值,例如1.35、1.4、1.45、1.5、1.55、1.6、1.65、1.7、1.75、1.8、1.85、1.9、1.95、2或大于2的其他值。
在一些实施例中,还包括:在循环执行所述培养步序的过程中,开启所述加药装置向所述池体内添加药剂;其中,当所述强化模式为所述整体强化模式或所述沉降强化模式或所述反硝化强化模式或所述除磷强化模式时,所述药剂包括碳源及硅藻土;当所述强化模式为所述硝化强化模式时,所述药剂包括碱液。在对活性污泥的性能增强培养过程中,活性污泥中微生物菌群在快速生长,其生长需要消耗大量的营养物质,可能存在污水中的可利用碳源浓度不足的情况,从而引起微生物生长缓慢。因此,本公开中通过往强化培养池21中额外投加碳源,为微生物菌群的生长繁殖提供营养物质,促进微生物菌群的快速生长繁殖,进而提高性能增强培养的效率和效果。硅藻土主要是由硅藻以及其他微生物的硅质遗骸构成的生物硅质岩,成分是以氧化铝、无定形二氧化硅为主。硅藻土中富含有机物,在活性污泥的培养过程中,可以作为活性污泥中的微生物菌群的食物来源,同时可作为颗粒化过程的促进剂,加速颗粒化进程。因此本公开中还可以在强化培养池21中添加硅藻土,为活性污泥中的微生物生长繁殖提供营养物质,促进微生物菌群的快速生长繁殖,进而提高性能增强培养的效率和效果。硝化细菌在中性或弱碱性条件下生物活性较强,利于其繁殖增长,因此在以硝化强化模式对活性污泥进行培养的过程中,可以通过向强化培养池21中添加一定的碱液来调节池体内的pH,从而促进硝化细菌的生长,进而提升活性污泥的性能增强培养效果。此外,还可以将乙酸钠、葡萄糖、啤酒废液、饮料生产废水、粪水或聚合氯化铝等物质作为药剂添加至强化培养池21。乙酸钠、葡萄糖是常用的商业碳源,用于补充进水有机物含量,功效在于加速污泥颗粒化进程,促进反硝化脱氮效果;啤酒废液、饮料生产废水等高浓度有机废水是常见的生化性好的资源化废液,可按需投加用于补充进水有机物含量,相比商业碳源投加有更好的性价比;粪水因具有较高的碳氮磷浓度,可在进水整体寡淡时作为污泥培养的营养物,并实现废液有效利用;聚合氯化铝作为常见絮凝剂与除磷剂,可用于改善污泥絮凝过程和除磷效果。
具体地,可以根据需要添加的具体药剂及目的,来确定药剂的添加时间。当药剂为碳源、硅藻土或碱液时,可以在培养步序的进水阶段添加药剂,即随着利用进水管线22向强化培养池21通入污水的时候,开启加药装置向进水管线22中添加对应的药剂,药剂与进水管线22的污水进行充分混合进入到池体内。相较于直接将碳源、硅藻土或碱液投加在池体内,先投加至进水管线22,有利于有药剂与污水的充分混合,使得药剂在池体内可以均匀分布,不会出现局部浓度过高或过低的情况。除了碳源、硅藻土或碱液可以作为药剂添加至池体中,根据实际情况也可以添加絮凝剂至池体内,提高池体内污泥的凝聚。当药剂为絮凝剂时,可以在培养步序的排水阶段添加药剂,即在连通出水管线23将污水排出的过程中,开启加药装置将絮凝剂直接添加至强化培养池21的池体内,以加速活性污泥的凝聚、沉淀。可选地,可以根据池体内污水、活性污泥的具体情况,确定需要分批次、多次投加药剂,还是一次性投加,可以在每个培养步序中均进行药剂添加,也可以间隔一个或多个培养步序后再添加,也可以在较前执行的多个培养步序中连续添加,然后在较后执行的多个培养步序中均不添加等等,可以根据实际情况与需求进行确定,具体不做限制。
本公开的污泥强化培养工艺,根据连续流污泥系统1中沉淀池14的出水水质或好氧池13中活性污泥的污泥容积指数来确定具体的强化模式,强化模式具体地包括沉降强化模式、硝化强化模式、反硝化强化模式、除磷强化模式及整体强化模式,沉降强化模式以提升活性污泥的沉降性能为培养目标,硝化强化模式以提高活性污泥的硝化作用为培养目标,反硝化强化模式以提高活性污泥的反硝化作用为培养目标,除磷强化模式以提高活性污泥的除磷能力为培养目标,整体强化模式以全面提升活性污泥的各项性能为培养目标,即同时提升活性污泥的沉降性能、除磷能力、硝化能力与反硝化能力。同时,针对不同的强化模式,根据其培养目标的不同,设置不同的培养步序、培养参数、取泥池、进泥池、预设终止条件等具体培养工艺,实现活性污泥性能提升的针对性培养,由此提升活性污泥的特定性能。一般情况下或多项性能下降的情况下,以整体强化模式对活性污泥进行性能增强培养,当连续流污泥系统1中的活性污泥出现特定性能下降明显时,即可调整强化模式为对应的特定性能强化模式,即沉降强化模式、硝化强化模式、反硝化强化模式或除磷强化模式,通过不断的对连续流污泥系统1的活性污泥的培养,再不断地将培养完成的活性污泥输送回连续流污泥系统1,能够有效全面提升连续流污泥系统1中活性污泥的污水处理性能,使得连续流污泥系统1在同等时间下能够处理更多的污水,同时可以有效确保出水水质达标,水处理效率得到全面提升。此外,本公开的污泥强化培养系统2与连续流污泥系统1并联运行,在对活性污泥进行性能增强培养的过程中,不会影响连续流污泥系统1的正常运行,有利于实际应用与推广。
以下通过一个具体的实施例及对比例来具体说明本申请的技术效果。
实施例1
某污水处理厂的连续流污泥系统1为连续流AAO水处理系统,且采用厌氧-缺氧-好氧-沉淀的工艺路线,如图2所示,包括依次串联连通的厌氧池11、缺氧池12、好氧池13及沉淀池14,还包括有污泥泵房15,污泥泵房15通过污泥回流管线16与厌氧池11连接,同时还连接有排泥管线17,好氧池13通过污水回流管线18与缺氧池12连接。在连续流AAO水处理系统之前,设置有预处理系统,用以实现污水的预处理,在连续流AAO水处理系统之后,设置有深度处理系统,用以实现污水的深度处理,污水处理厂的来水先经预处理系统对大颗粒固定物质进行预处理,预处理出水通入连续流AAO水处理系统进行生化处理,连续流AAO水处理系统出水再进入深度处理系统进行深度处理,实现污水的净化。
在污水处理厂现有的连续流AAO水处理系统的基础上,新建得到污泥强化培养系统2,如图4所示。在连续流AAO水处理系统的附近新建1座强化培养池21,池体上设有进水口、出水口、进泥口及出泥口,进水口连通有进水管线22,出水口连接有出水管线23,进泥口连接有进泥管线24,进泥管线24另一端与连续流污泥系统1的厌氧池11、缺氧池12、好氧池13、沉淀池14及污泥泵房15连接,进泥管线24包括进泥管道及设置在进泥管道上的进泥动力装置、进泥切换阀门、进泥流量计、进泥污泥浓度计,通过进泥切换阀门来切换确定进泥口具体是与厌氧池11、缺氧池12、好氧池13、沉淀池14还是与污泥泵房15连通;出泥口连接有出泥管线25,出泥管线25另一端与连续流污泥系统1的厌氧池11、缺氧池12、好氧池13、沉淀池14及污泥泵房15连接,包括出泥管道及设置在出泥管道上的出泥动力装置、出泥切换阀门、出泥流量计、出泥污泥浓度计,通过出泥切换阀门来切换确定出泥口具体是与厌氧池11、缺氧池12、好氧池13、沉淀池14还是与污泥泵房15连通。池体内设置有曝气装置、搅拌混合装置、水质监测仪、pH监测仪、DO监测仪、氨氮监测仪、污泥沉降监测仪及污泥粒径监测仪。由于连续流AAO水处理系统的进水为预处理后的污水,因此强化培养池21的进水也为预处理后的污水。
在完成污泥强化培养系统2的新建后,启动该系统实施污泥强化培养工艺,且与连续流污泥系统1并联运行。在启动系统前,取样测定连续流污泥系统1中活性污泥的各项性能指标,连续流污泥系统1中的活性污泥的SVI10在180-240ml/g之间,SVI30在150-200ml/g之间,污泥平均粒径约为51μm,污泥浓度MLSS约为5000-6000mg/L,沉淀池14出现污泥絮体流出、跑泥现象,且沉淀池14的出水的COD、总氮与总磷等指标受出水悬浮物影响有一定升高,镜检观察发现接种污泥内絮体细碎,丝状菌较多。
连续流AAO水处理系统中好氧池13的活性污泥的30分钟污泥容积指数的污泥容积设计指数为80ml/g,第一预定比例设定为30%,多次测定计算好氧池13中的活性污泥的30分钟污泥容积指数持续1天均在104ml/g以上,主要集中在150-200ml/g,此时说明污泥沉降性能下降明显,沉淀池14的出水COD、氨氮、总氮与总磷等浓度虽然随出水悬浮物影响有对应升高,但尚未达到硝化强化模式、反硝化强化模式或除磷强化模式的启动要求。因此,此时采用沉降强化模式对活性污泥进行培养。
在沉降强化模式下,取泥池及进泥池均为污泥泵房15,通过进泥切换阀门及出泥切换阀门的作用,连通污泥泵房15与进泥口之间的进泥管道,连通污泥泵房15与出泥口之间的出泥管道。然后将污泥泵房15中的部分活性取泥取出并通过进泥管线24通入池体内进行性能增强培养,为了不影响连续流污泥系统1的正常作业,通入至池体内进行性能增强培养的活性污泥的总量约为连续流AAO水处理系统的活性污泥总量的5%。强化培养池21中的培养步序及培养参数为:首先连通进水管线22向池体内通入预处理后的污水,然后开启搅拌混合装置将污水与活性污泥进行充分混合,混合一定时间后关闭搅拌混合装置,开启曝气装置为池体提供溶解氧,曝气时长占比为40%~45%,曝气DO范围控制在1.2~1.3mg/L之间,然后关闭曝气装置,沉淀约40分钟,沉淀的时间随着培养步序的循环执行,可以逐渐减少至20分钟,循环周期设定为6次/天,即每个培养步序的执行时间控制在240分钟,循环执行培养步序60次后完成培养得到性能增强活性污泥,或根据池体内活性污泥的沉降增益系数来确定是否完成培养,第六阈值设置为1.5,当连续3个培养步序中测得的3个沉降增益系数均大于或等于1.5时,说明活性污泥的沉降性能得到稳定改善,即可结束池体内活性污泥的培养,得到性能增强活性污泥。本实施例的预设终止条件采用循环执行培养步序60次完成培养得到性能增强活性污泥。此时测定性能增强活性污泥的沉降、粒径、浓度等参数,性能增强活性污泥的SVI10在120-140ml/g之间,SVI30在80-90ml/g之间,污泥平均粒径为130μm,污泥浓度MLSS约为7500-8000mg/L。相较于未进行培养前,活性污泥的SVI10及SVI30均有明显下降,污泥平均粒径、污泥浓度有明显提升,说明培养后得到的性能增强活性污泥的沉降性能得到明显改善,处理污水的效率更高。
当将性能增强活性污泥排回至连续流AAO水处理系统后,可以根据连续流AAO水处理系统中各个作业池的情况来确定下一批次活性污泥的强化模式,通过对多批次活性污泥的性能增强培养,可以逐步将连续流AAO水处理系统中各个作业池中的活性污泥替换为性能增强活性污泥,由此提升连续流AAO水处理系统的水处理能力与效率。由于每次性能增强培养仅从取泥池中取出部分活性污泥进行培养,因此将性能增强活性污泥排回至连续流AAO水处理系统中与原系统活性污泥混合后,整体性能虽有一定的提升,但通常难以直接提升至目标要求。因此,通常需要在当前强化模式下继续多次运行污泥强化培养工艺。本实施例在将性能增强活性污泥排回至连续流AAO水处理系统后,继续采用沉降强化模式对活性污泥进行培养,即继续从污泥泵房15中取出下一批次的活性污泥进行性能增强培养,培养得到性能增强活性污泥继续输送回连续流AAO水处理系统,然后继续从污泥泵房15中取泥继续进行下一轮性能增强培养,往复循环多次。在往复循环对5批次的活性污泥进行了性能增强培养后,此时取样测定连续流AAO水处理系统中活性污泥的沉降、粒径及浓度等具体参数,当前连续流AAO水处理系统中活性污泥的SVI30降至90-100ml/g,污泥平均粒径提升至95μm,污泥浓度MLSS提升至6000mg/L,镜检观察系统中活性污泥絮体紧实,且无明显丝状菌。可见,随着不断地从连续流AAO水处理系统中取泥进行性能增强培养,再将培养得到的性能增强活性污泥送回至连续流AAO水处理系统中,使得连续流AAO水处理系统中的活性污泥逐渐被置换为沉降性能较好的性能增强活性污泥,在改善连续流AAO水处理系统中的活性污泥的整体沉降性能的同时,活性污泥的平均粒径增大,具有较大粒径的颗粒态污泥占比逐渐提升,有利多层紧实结构的形成,较大粒径与紧实结构可促进同步硝化反硝化与同步脱氮除磷的发生,有利于系统出水碳、氮、磷等指标的削减,且沉降性能的改善可减少沉淀池14跑泥、絮体流出等现象的发生频率与强度,进一步降低出水悬浮物浓度,并改善因出水悬浮物折算所带来的出水COD、总氮、总磷浓度升高的问题,即进一步降低出水COD、总氮、总磷的浓度。
对比例1
连续流AAO水处理系统的设置、进水来源、各项运行参数等均与实施例1中的连续流AAO水处理系统相同,区别仅在于本对比例中未并联运行的污泥强化培养系统2及工艺。
分别在相同时间段、相同位置测定实施例1及对比例1中沉淀池14出水的水质情况,得到下表。
沉淀池14出水水质指标 | 对比例1 | 实施例1 |
COD浓度 | 35-45mg/L | 25-30mg/L |
氨氮浓度 | 1-2mg/L | 0.4-0.8mg/L |
总氮浓度 | 11-13mg/L | 8-10mg/L |
总磷浓度 | 1.1-1.5mg/L | 0.5-1mg/L |
悬浮物浓度 | 20-40mg/L | 10-15mg/L |
从上表中可看出,相较于未并联运行污泥强化培养系统2及工艺的连续流AAO水处理系统,并联运行污泥强化培养系统2及工艺的连续流AAO水处理系统的沉淀池14出水的悬浮物浓度明显减少,说明活性污泥的沉降性能得到有效改善,且出水中的COD浓度、氨氮浓度、总氮浓度及总磷浓度均明显下降,出水水质明显提升,水处理效率明显提高。
所属领域的普通技术人员应当理解:以上任何实施例的讨论仅为示例性的,并非旨在暗示本申请的范围(包括权利要求)被限于这些例子;在本申请的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,步骤可以以任意顺序实现,并存在如上所述的本申请实施例的不同方面的许多其它变化,为了简明它们没有在细节中提供。
另外,在阐述了细节以描述本申请的示例性实施例的情况下,对本领域技术人员来说显而易见的是,可以在没有这些细节的情况下或者这些细节有变化的情况下实施本申请实施例。因此,这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
为简化说明和讨论,并且为了不会使本申请实施例难以理解,在所提供的附图中可以示出或可以不示出与其它部件的公知的电源/接地连接。此外,可以以框图的形式示出装置,以便避免使本申请实施例难以理解,并且这也考虑了以下事实,即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本申请实施例的平台的(即,这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节以描述本申请的示例性实施例的情况下,对本领域技术人员来说显而易见的是,可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本申请实施例。因此,这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。尽管已经结合了本申请的具体实施例对本申请进行了描述,但是根据前面的描述,这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。本申请实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此,凡在本申请实施例的精神和原则之内,所做的任何省略、修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种污泥强化培养系统,其特征在于,应用于利用活性污泥进行污水处理的连续流污泥系统,所述连续流污泥系统包括至少一个含有活性污泥的作业池,所述污泥强化培养系统与所述连续流污泥系统并联设置,并用以对所述连续流污泥系统中的活性污泥进行性能增强培养,所述污泥强化培养系统包括:
用以对所述连续流污泥系统中的活性污泥进行性能增强培养的强化培养池,包括池体及设置在所述池体上的进水口、出水口、进泥口及出泥口;
与所述进水口连接的进水管线,用以将与所述连续流污泥系统相同来源的污水通入所述池体内;
与所述出水口连接的出水管线,用以将所述池体内的水排出;
进泥管线,一端与所述进泥口连接,另一端与所述连续流污泥系统中所有所述作业池连接,用以将所述作业池中的活性污泥通入所述池体内;
出泥管线,一端与所述出泥口连接,另一端与所述连续流污泥系统中所有所述作业池连接,用以将所述池体内培养完成的活性污泥通入所述作业池。
2.根据权利要求1所述的污泥强化培养系统,其特征在于,还包括:
曝气装置,设置在所述池体内的底部,用以对所述池体内提供溶解氧;
和/或,搅拌混合装置,设置在所述池体内,用以混合所述池体内的污水与活性污泥;
和/或,监测所述池体内运行状态的仪表装置;
其中,所述仪表装置包括水质监测仪、pH监测仪、DO监测仪、氨氮监测仪、污泥沉降监测仪及污泥粒径监测仪中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的污泥强化培养系统,其特征在于,连续流污泥系统包括连续流活性污泥水处理系统或连续流生物膜/活性污泥水处理系统,所述连续流活性污泥水处理系统包括连续流好氧颗粒污泥水处理系统、连续流AAO水处理系统或连续流AO水处理系统;
其中,所述作业池包括厌氧池、缺氧池、好氧池、沉淀池及污泥泵房中的至少一种。
4.一种污泥强化培养工艺,其特征在于,应用于权利要求1~3任一项所述的污泥强化培养系统,用以对来源于所述连续流污泥系统中的至少一批次的活性污泥进行性能增强培养,对于每一批次的活性污泥的性能增强培养具体包括:
基于预先确定的强化模式从所述作业池中确定取泥池及进泥池,并基于所述强化模式确定所述池体内的培养步序及所述培养步序对应的培养参数;
将所述取泥池中的部分活性污泥通过所述进泥管线通入所述强化培养池的所述池体内;
基于所述强化模式及所述培养参数,在所述池体内循环执行所述培养步序直至达到预设终止条件,得到性能增强活性污泥;
通过所述出泥管线将所述性能增强活性污泥从所述池体排入至所述进泥池。
5.根据权利要求4所述的污泥强化培养工艺,其特征在于,所述强化模式包括沉降强化模式、硝化强化模式、反硝化强化模式或除磷强化模式,以及包括所述沉降强化模式、硝化强化模式、反硝化强化模式和除磷强化模式的功能在内的整体强化模式;
所述强化模型根据所述连续流污泥系统中的沉淀池的出水水质或好氧池中活性污泥的污泥容积指数确定,具体包括:
响应于确定所述连续流污泥系统满足第一预设条件,确定所述强化模式为所述沉降强化模式;所述第一预设条件为好氧池中的活性污泥的30分钟污泥容积指数持续第一预定时长超出污泥容积设计指数的第一预定比例以上;
响应于确定所述连续流污泥系统满足第二预设条件,确定所述强化模式为所述硝化强化模式;所述第二预设条件为沉淀池出水的氨氮浓度持续第二预定时长达到出水氨氮浓度上限标准的第二预定比例以上;
响应于确定所述连续流污泥系统满足第三预设条件,确定所述强化模式为所述反硝化强化模式;所述第三预设条件为沉淀池出水的总氮浓度持续第二预定时长达到出水总氮浓度上限标准的第二预定比例以上,确定所述强化模式为所述反硝化强化模式;
响应于确定所述连续流污泥系统满足第四预设条件,确定所述强化模式为所述除磷强化模式;所述第四预设条件为沉淀池出水的总磷浓度持续第二预定时长达到出水总磷浓度上限标准的第二预定比例以上;
响应于确定所述连续流污泥系统不满足所述第一预设条件、所述第二预设条件、所述第三预设条件、所述第四预设条件中的任意一个条件,或同时满足其中任意两个及以上的条件,确定所述强化模式为所述整体强化模式。
6.根据权利要求5所述的污泥强化培养工艺,其特征在于,当所述强化模式为所述整体强化模式或所述沉降强化模式时,对应的所述培养步序为:
连通所述进水管线向所述池体内通入与所述连续流污泥系统相同来源的污水;
开启搅拌混合装置将污水与活性污泥进行混合;
关闭所述搅拌混合装置,开启曝气装置为所述池体提供溶解氧;
关闭所述曝气装置,进行沉淀;
连通所述出水管线将污水排出;
当所述强化模式为所述硝化强化模式时,对应的所述培养步序为:
连通所述进水管线向所述池体内通入与所述连续流污泥系统相同来源的污水;
开启曝气装置为所述池体提供溶解氧;
关闭所述曝气装置,进行沉淀;
连通所述出水管线将污水排出;
当所述强化模式为所述反硝化强化模式时,对应的所述培养步序为:
连通所述进水管线向所述池体内通入与所述连续流污泥系统相同来源的污水;
开启搅拌混合装置将污水与活性污泥进行混合;
关闭所述搅拌混合装置,开启曝气装置为所述池体提供溶解氧;
关闭所述曝气装置,开启所述搅拌混合装置进行搅拌;
关闭所述搅拌混合装置,进行沉淀;
连通所述出水管线将污水排出;
当所述强化模式为所述除磷强化模式时,对应的所述培养步序为:
连通所述进水管线向所述池体内通入与所述连续流污泥系统相同来源的污水;
进行静置;
开启曝气装置为所述池体提供溶解氧;
关闭所述曝气装置,进行沉淀;
连通所述出水管线将污水排出。
7.根据权利要求6所述的污泥强化培养工艺,其特征在于,当所述强化模式为所述整体强化模式时,对应的所述培养参数为:曝气时长占比≥40%,曝气DO范围为1~1.5mg/L,沉淀时间为30~60分钟,所述培养步序的循环执行周期为4~8次/天;
当所述强化模式为所述沉降强化模式时,对应的所述培养参数为:曝气时长占比≥40%,曝气DO范围为1~1.5mg/L,沉淀时间为15~40分钟,所述培养步序的循环执行周期为6~12次/天;
当所述强化模式为所述硝化强化模式时,对应的所述培养参数为:曝气时长占比≥45%,曝气DO范围为1.5~2.5mg/L,曝气结束时的pH≥6,沉淀时间为40~60分钟,所述培养步序的循环执行周期为4~8次/天;
当所述强化模式为所述反硝化强化模式时,对应的所述培养参数为:曝气时长占比≥30%,曝气DO范围为0.5~1mg/L,沉淀时间为20~50分钟,所述培养步序的循环执行期为4~8次/天;
当所述强化模式为所述除磷强化模式时,对应的所述培养参数为:曝气时长占比≥35%,曝气DO范围为1~1.5mg/L,沉淀时间为30~60分钟,所述培养步序的循环执行周期为4~8次/天。
8.根据权利要求5所述的污泥强化培养工艺,其特征在于,当所述强化模式为所述整体强化模式或所述沉降强化模式时,所述取泥池及所述进泥池为污泥泵房;
当所述强化模式为所述硝化强化模式时,所述取泥池及所述进泥池为好氧池和/或污泥泵房;
当所述强化模式为所述反硝化强化模式时,所述取泥池及所述进泥池为缺氧池和/或污泥泵房;
当所述强化模式为所述除磷强化模式时,所述取泥池为污泥泵房,所述进泥池为厌氧池和/或污泥泵房;
其中,通入至所述池体内进行性能增强的活性污泥的总量为所述连续流污泥系统的活性污泥总量的1.5%~9%。
9.根据权利要求5所述的污泥强化培养工艺,其特征在于,所述预设终止条件根据所述培养步序的循环执行次数确定,包括:
当所述强化模式为所述整体强化模式或所述除磷强化模式时,所述预设终止条件为循环执行所述培养步序40~80次;
当所述强化模式为所述沉降强化模式时,所述预设终止条件为循环执行所述培养步序20~60次;
当所述强化模式为所述硝化强化模式时,所述预设终止条件为循环执行所述培养步序50~100次;
当所述强化模式为所述反硝化强化模式时,所述预设终止条件为循环执行所述培养步序30~60次。
10.根据权利要求5所述的污泥强化培养工艺,其特征在于,所述预设终止条件根据所述强化模式的性能要求确定,包括:
当所述强化模式为所述整体强化模式时,所述预设终止条件为在连续预定数量的培养步序中测定得到的预定数量的沉降增益系数均大于或等于第一阈值,且在连续预定数量的培养步序中测定得到的预定数量的污泥粒径增益系数均大于或等于第二阈值,且在连续预定数量的培养步序中测定得到的预定数量的硝化菌群的相对丰度增益系数均大于或等于第三阈值,且在连续预定数量的培养步序中测定得到的预定数量的反硝化菌群的相对丰度增益系数均大于或等于第四阈值,且在连续预定数量的培养步序中测定得到的预定数量的聚磷菌群的相对丰度增益系数均大于或等于第五阈值;
当所述强化模式为沉降强化模式时,所述预设终止条件为在连续预定数量的培养步序中测定得到的预定数量的沉降增益系数均大于或等于第六阈值;
当所述强化模式为硝化强化模式时,所述预设终止条件为在连续预定数量的培养步序中测定得到的预定数量的硝化菌群的相对丰度增益系数均大于或等于第七阈值;
当所述强化模式为反硝化强化模式时,所述预设终止条件为在连续预定数量的培养步序中测定得到的预定数量的反硝化菌群的相对丰度增益系数均大于或等于第八阈值;
当所述强化模式为除磷强化模式时,所述预设终止条件为在连续预定数量的培养步序中测定得到的预定数量的聚磷菌群的相对丰度增益系数均大于或等于第九阈值;
其中,所述第一阈值小于所述第六阈值,所述第三阈值小于所述第七阈值,所述第四阈值小于所述第八阈值,所述第五阈值小于所述第九阈值。
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