CN220056569U - 一种改进型低碳氮比生活污水高效脱氮除磷处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种改进型低碳氮比生活污水高效脱氮除磷处理装置，属于城市污水处理与再生技术领域。装置以水箱、A2/O、MBR、MBBR为主体，包括与计算机、PLC控制器相连的水质在线监测设备、双硝化液回流系统、双污泥回流系统、碳源精确投加系统组成。本实用新型设置MBBR硝化处理单元，生产中悬浮填料可为硝化细菌提供良好的载体，保证硝化细菌长污泥龄的富集条件，硝化液回流至缺氧区进行脱氮。本实用新型适用于城镇污水处理厂深度脱氮除磷提标改造，可充分利用原水碳源、节省曝气量，具有明显节能降耗优势。
Description
技术领域
本实用新型属城市污水处理与再生技术领域，涉及一种改进型低碳氮比生活污水高效脱氮除磷处理装置。
背景技术
在生态文明建设背景下，我国对于污水处理水平越来越重视，目前城镇污水处理厂污染物排放限值执行GB8918-2002中规定一级A排放标准，其中要求TN小于15mg/L，TP小于1mg/L或0.5mg/L，就现状而言部分污水处理厂尚不能稳定达标排放。与此同时不少省、市又出台了新的地方标准，进一步将污水排放限值提升至地表水类Ⅳ类甚至类Ⅲ类标准，其重点和难点就在于氮、磷的去除，实践中遇到的主要困难体现在污水碳氮比低碳源不足、硝化细菌与聚磷菌污泥龄矛盾、释磷与吸磷的容量低、外碳源投加量过大、工艺本身存在的不足与弊端等问题，亟需进行工艺提标改造。
反硝化除磷技术可在厌氧条件下吸收水中的小分子有机物合成内碳源聚羟基脂肪酸酯(PHA)并释放磷酸盐，在缺氧条件下以NO2 -、NO3 -代替O2作为电子受体，以PHA作为电子供体进行缺氧吸磷，通过厌氧/缺氧交替的条件下运行实现同步高效脱氮除磷，与传统脱氮除磷工艺相比，可充分利用原水碳源、节约曝气量、节省反应时间、降低剩余污泥产率，能够较为经济、有效地从废水中去除氮磷元素，尤其适合处理碳源不足的低碳氮比生活污水。
移动床生物膜反应器(MBBR)是在曝气池内投加悬浮填料作为微生物生长载体，进而形成活性污泥—生物膜复合生态系统。悬浮填料的投加可有效的切割水体中的气泡，从而增大气液膜面积，提高了曝气效率。MBBR工艺还具有流化能耗低、生物量大、占地少、设计弹性大、抗冲击负荷能力强等优点。硝化细菌是典型的自养细菌，世代周期较长需要长污泥龄，而除磷过程需要短污泥龄，在脱氮除磷过程中污泥龄矛盾很难均衡。并且实际水厂在冬季硝化效果均会出现不同程度的弱化，对整体工艺的脱氮效率造成一定影响。
目前A2/O、氧化沟改良多级AO、MBBR均是较常见的污水处理工艺，但实际运行中存在着“工艺运行能耗高”、“碳源投加量大”和“污泥产量高”等工程难题，而原水中的碳源不足需外加大量碳源实现TN达标更是普遍情况。
而现有污水处理设备中也不能实现能耗低、污染小的要求，需要改进现有技术设备。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种改进型低碳氮比生活污水高效脱氮除磷处理装置，该装置可充分利用原水碳源，通过强化反硝化除磷节约能耗，同时降低外碳源及除磷药剂投加量、污泥产量，达到降耗、再生，为实际污水处理厂进行设备改造、降低能耗、消减污泥产量提供参考依据。
本实用新型所采用的技术方案是：
一种改进型低碳氮比生活污水高效脱氮除磷处理装置，其装置包括水箱、第一进水泵、厌氧区、缺氧Ⅰ区、好氧Ⅰ区、缺氧Ⅱ区、好氧Ⅱ区、MBR膜组件、压力表、真空泵、中间水箱、第二进水泵、MBBR反应区、二沉池、第一硝化液回流泵、第二硝化液回流泵、第一污泥回流泵、第二污泥回流泵、鼓风机、气体流量计、曝气管、曝气头、外碳源储罐、碳源投加泵、在线DO监测探头、手持溶解氧仪、计算机、PLC控制器、电动搅拌器、悬浮填料和水质在线监测设备。
优选的，所述的改进型低碳氮比生活污水高效脱氮除磷处理装置，其特征在于：所述水箱通过第一进水泵与厌氧区连接，所述厌氧区、缺氧Ⅰ区、好氧Ⅰ区、缺氧Ⅱ区和好氧Ⅱ区顺序连接；所述好氧Ⅱ区通过第一污泥回流泵与厌氧区相连。
优选的，所述好氧Ⅱ区内放置MBR膜组件，所述MBR膜组件通过压力表和真空泵与中间水箱相连，所述中间水箱通过第二进水泵与MBBR反应区相连。所述MBBR反应区内放置悬浮填料，并所述MBBR反应区与二沉池相连；所述二沉池上端分别通过第一硝化液回流泵和第二硝化液回流泵与缺氧Ⅰ区和缺氧Ⅱ区相连，所述二沉池下端通过第二污泥回流泵与MBBR反应区相连；
优选的，所述鼓风机一端通过气体流量计与曝气管相连，且所述曝气管设置在MBBR反应区底部，所述鼓风机另一端与曝气头相连；所述外碳源储罐通过碳源投加泵与缺氧Ⅱ区相连；所述好氧Ⅰ区内、好氧Ⅱ区内和MBBR反应区内均设置在线DO监测探头，并所述在线DO监测探头与手持溶解氧仪相连。实时信号反馈至计算机，两个所述水质在线监测设备分别连接水箱和缺氧Ⅱ区，实时信号反馈至计算机；所述计算机与PLC控制器相连可调节第一硝化液回流泵的流量、第二硝化液回流泵的流量、第一污泥回流泵的流量、碳源投加泵的流量和鼓风机的气量；所述厌氧区内、缺氧Ⅰ区内和缺氧Ⅱ区内均设置电动搅拌器。
本实用新型与现有技术相比具有以下突出的优点：
1、使用本实用新型装置，可节约碳源和曝气能耗，缺氧吸磷后设置低氧曝气反应区，可进一步提升除磷效率同时减少系统聚糖菌竞争优势，确保系统的稳定运行。
2、针对原水碳源不足C/N较低，排放限值要求又较高的工况情景，设置硝化液双回流，在充分利用原水碳源的同时耦合外碳源反硝化，通过本实用新型装置可实现主体工艺深度脱氮除磷。
3、解决了脱氮和除磷污泥龄矛盾的问题，MBBR反应池单独污泥回流系统，调控参数强化硝化效果，同时也可实现部分短程硝化、同步硝化反硝化，进一步节约能耗和碳源投加。
4、通过在线水质监测，实时信号反馈，可灵活调整工艺运行参数，精准投加碳源，节约能耗和药耗，为实际工程高效运行管理提供参考。
5、本装置适用于城镇污水处理厂深度脱氮除磷提标改造，具有广阔的市场应用前景。
附图说明
图1：一种改进型低碳氮比生活污水高效脱氮除磷处理装置。
图中，1、水箱；2、第一进水泵；3、厌氧区；4、缺氧Ⅰ区；5、好氧Ⅰ区；6、缺氧Ⅱ区；7、好氧Ⅱ区；8、MBR膜组件；9、压力表；10、真空泵；11、中间水箱；12、第二进水泵；13、MBBR反应区；14、二沉池；15、第一硝化液回流泵；16、第二硝化液回流泵；17、第一污泥回流泵；18、第二污泥回流泵；19、鼓风机；20、气体流量计；21、曝气管；22、曝气头；23、外碳源储罐；24、碳源投加泵；25、在线DO监测探头；26、手持溶解氧仪；27、计算机；28、PLC控制器；29、电动搅拌器；30、悬浮填料；31、水质在线监测设备。
具体实施方式
下面将结合本附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参见附图1。
本实用新型一种改进型低碳氮比生活污水高效脱氮除磷处理装置，其装置包括水箱1、第一进水泵2、厌氧区3、缺氧Ⅰ区4、好氧Ⅰ区5、缺氧Ⅱ区6、好氧Ⅱ区7、MBR膜组件8、压力表9、真空泵10、中间水箱11、第二进水泵12、MBBR反应区13、二沉池14、第一硝化液回流泵15、第二硝化液回流泵16、第一污泥回流泵17、第二污泥回流泵18、鼓风机19、气体流量计20、曝气管21、曝气头22、外碳源储罐23、碳源投加泵24、在线DO监测探头25、手持溶解氧仪26、计算机27、PLC控制器28、电动搅拌器29、悬浮填料30和水质在线监测设备31。
进一步优选的，所述的改进型低碳氮比生活污水高效脱氮除磷处理装置，所述水箱1通过第一进水泵2与厌氧区3连接，所述厌氧区3、缺氧Ⅰ区4、好氧Ⅰ区5、缺氧Ⅱ区6和好氧Ⅱ区7顺序连接；所述好氧Ⅱ区7通过第一污泥回流泵17与厌氧区3相连。所述好氧Ⅱ区7内放置MBR膜组件8，所述MBR膜组件8通过压力表9和真空泵10与中间水箱11相连，所述中间水箱11通过第二进水泵12与MBBR反应区13相连。
本实用新型装置中，所述MBBR反应区13内放置悬浮填料30，并所述MBBR反应区13与二沉池14相连；所述二沉池14上端分别通过第一硝化液回流泵15和第二硝化液回流泵16与缺氧Ⅰ区4和缺氧Ⅱ区6相连，所述二沉池14下端通过第二污泥回流泵18与MBBR反应区13相连；所述鼓风机19一端通过气体流量计20与曝气管21相连，且所述曝气管21设置在MBBR反应区13底部，所述鼓风机19另一端与曝气头22相连；所述外碳源储罐23通过碳源投加泵24与缺氧Ⅱ区6相连；
优选的，所述好氧Ⅰ区5内、好氧Ⅱ区7内和MBBR反应区13内均设置在线DO监测探头25，并所述在线DO监测探头25与手持溶解氧仪26相连。实时信号反馈至计算机27，两个所述水质在线监测设备31分别连接水箱1和缺氧Ⅱ区6，实时信号反馈至计算机27；所述计算机27与PLC控制器28相连可调节第一硝化液回流泵15的流量、第二硝化液回流泵16的流量、第一污泥回流泵17的流量、碳源投加泵24的流量和鼓风机19的气量；所述厌氧区3内、缺氧Ⅰ区4内和缺氧Ⅱ区6内均设置电动搅拌器29。
本实用新型装置具体工作过程为：
1接种某污水处理厂污泥浓缩池污泥，淘洗沉淀后污泥浓度MLSS:9000mg/L，SV:40％，投加入改进型A2/O、MBBR反应器中，使改进型A2/O的MLSS:4000mg/L、MBBR反应区13MLSS:3000mg/L；MBBR反应区13投加HDPE材质的悬浮填料30，比表面积1200m2/m3，填充比50％。进水采用人工配水，水质参数见表1所示。
表1进水水质一览表
2污水由水箱1通过第一进水泵2进入A2/O系统的厌氧区3，同步进入还有好氧Ⅱ区7末端底部经第一污泥回流泵17抽出的污泥，进水均值C/P比为30：1，污泥回流比设120％，厌氧区3HRT为3h，进行厌氧释磷。
3混合液进入缺氧Ⅰ区4，同时MBBR反应区13完成硝化的混合液经二沉池14固液分离后的上清液通过第一硝化液回流泵15进入缺氧Ⅰ区4，缺氧Ⅰ区4HRT6h，进水均值C/N约为7.5：1，硝化液回流比300％，进行缺氧吸磷。
4混合液经缺氧Ⅰ区4进入好氧Ⅰ区5，溶解氧设为1.5mg/L，好氧Ⅰ区5HRT为1.5h，依据进水均值C/N约为4.6：1，缺氧Ⅱ区6硝化液回流比100％，缺氧Ⅱ区6HRT4h，依据水质在线监测设备31测定的氨氮、TN、COD数值反馈信号，精确调控碳源投加泵24的流量；缺氧Ⅱ区6的TN去除量在2～5mg/L，按照TN/乙酸钠：1：4质量比动态精确投加。
5混合液经缺氧Ⅱ区6进入好氧Ⅱ区7，好氧Ⅱ区7HRT2h，溶解氧设为2mg/L，混合液通过MBR膜组件8实现泥水分离，上清液通过真空泵10进入中间水箱11，第二进水泵12将含有氨氮的污水注入MBBR反应区13中。
6MBBR反应区13曝气量3L/min，溶解氧浓度2mg/L，HRT为4h，污泥浓度1900mg/L，附着在载体颗粒上的生物量：2.047mg VSS/g干颗粒，氨氮去除速率：2.17kg N/(m3·d)。
7混合液经MBBR反应区13进入二沉池14，污泥沉淀后从下端回流至MBBR反应区13进水端，上清液一部分排除，一部分回流至缺氧Ⅰ区4和缺氧Ⅱ区6，两个回流液分配比根据进水C/N设为3：1。
8改进型A2/O内污泥龄为10d，MBBR反应区13污泥龄为20d。
9实施效果：系统稳定运行后，处理后具体水质参数见表4，其中反硝化除磷占总磷去除量的91.38％，剩余部分磷通过后续好氧吸磷去除，整个工艺可实现不增加化学除磷单元即实现磷达标排放＜0.1mg/L，在不投加外碳源条件下出水总氮可小于10mg/L；结合水质在线监测设备31，动态监测TN数值变化，精确投加碳源可保证出水总氮小于5mg/L，且碳源投加量与传统A2/O相比并未增加，同时降低了能耗和剩余污泥量。
表2出水水质一览表
尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种改进型低碳氮比生活污水高效脱氮除磷处理装置，其特征在于：其装置包括水箱(1)、第一进水泵(2)、厌氧区(3)、缺氧Ⅰ区(4)、好氧Ⅰ区(5)、缺氧Ⅱ区(6)、好氧Ⅱ区(7)、MBR膜组件(8)、压力表(9)、真空泵(10)、中间水箱(11)、第二进水泵(12)、MBBR反应区(13)、二沉池(14)、第一硝化液回流泵(15)、第二硝化液回流泵(16)、第一污泥回流泵(17)、第二污泥回流泵(18)、鼓风机(19)、气体流量计(20)、曝气管(21)、曝气头(22)、外碳源储罐(23)、碳源投加泵(24)、在线DO监测探头(25)、手持溶解氧仪(26)、计算机(27)、PLC控制器(28)、电动搅拌器(29)、悬浮填料(30)和水质在线监测设备(31)。
2.如权利要求1所述的改进型低碳氮比生活污水高效脱氮除磷处理装置，其特征在于：所述水箱(1)通过第一进水泵(2)与厌氧区(3)连接，所述厌氧区(3)、缺氧Ⅰ区(4)、好氧Ⅰ区(5)、缺氧Ⅱ区(6)和好氧Ⅱ区(7)顺序连接；所述好氧Ⅱ区(7)通过第一污泥回流泵(17)与厌氧区(3)相连。
3.如权利要求1所述的改进型低碳氮比生活污水高效脱氮除磷处理装置，其特征在于：所述好氧Ⅱ区(7)内放置MBR膜组件(8)，所述MBR膜组件(8)通过压力表(9)和真空泵(10)与中间水箱(11)相连，所述中间水箱(11)通过第二进水泵(12)与MBBR反应区(13)相连。
4.如权利要求1所述的改进型低碳氮比生活污水高效脱氮除磷处理装置，其特征在于：所述MBBR反应区(13)内放置悬浮填料(30)，并所述MBBR反应区(13)与二沉池(14)相连；所述二沉池(14)上端分别通过第一硝化液回流泵(15)和第二硝化液回流泵(16)与缺氧Ⅰ区(4)和缺氧Ⅱ区(6)相连，所述二沉池(14)下端通过第二污泥回流泵(18)与MBBR反应区(13)相连。
5.如权利要求1所述的改进型低碳氮比生活污水高效脱氮除磷处理装置，其特征在于：所述鼓风机(19)一端通过气体流量计(20)与曝气管(21)相连，且所述曝气管(21)设置在MBBR反应区(13)底部，所述鼓风机(19)另一端与曝气头(22)相连；所述外碳源储罐(23)通过碳源投加泵(24)与缺氧Ⅱ区(6)相连。
6.如权利要求1所述的改进型低碳氮比生活污水高效脱氮除磷处理装置，其特征在于：所述好氧Ⅰ区(5)内、好氧Ⅱ区(7)内和MBBR反应区(13)内均设置在线DO监测探头(25)，并所述在线DO监测探头(25)与手持溶解氧仪(26)相连；两个所述水质在线监测设备(31)分别连接水箱(1)和缺氧Ⅱ区(6)；所述计算机(27)与PLC控制器(28)相连可调节第一硝化液回流泵(15)的流量、第二硝化液回流泵(16)的流量、第一污泥回流泵(17)的流量、碳源投加泵(24)的流量和鼓风机(19)的气量。
7.如权利要求1所述的改进型低碳氮比生活污水高效脱氮除磷处理装置，其特征在于：所述厌氧区(3)内、缺氧Ⅰ区(4)内和缺氧Ⅱ区(6)内均设置电动搅拌器(29)。
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