WO2023168871A1 - 一种基于循环流动的mbbr强化aoa和aao双模式运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于循环流动的MBBR强化AOA和AAO双模式运行方法，涉及水处理技术领域。当待处理污水的进水C/N≥5或C/N＜2时，系统采用AAO运行模式，运行方法为：待处理污水与回流污泥一起经进水渠进入第一厌氧区-第四厌氧区-第三厌氧区-第二厌氧区-第一缺氧区-第一好氧区-第二缺氧区-第三缺氧区-第二好氧区；当2≤待处理污水的进水C/N＜5时，系统采用AOA运行模式，待处理污水与回流污泥一起经进水渠进入第二厌氧区-第三厌氧区-第四厌氧区-第一厌氧区-第一好氧区-第一缺氧区-第二缺氧区-第三缺氧区-第二好氧区。本发明可实现同一系统池体布置下的两种运行模式，可实现稳定、高效、经济脱氮。
Description
本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种基于循环流动的MBBR强化AOA和AAO双模式运行方法。
随着国内污水排放标准的不断升级，污水处理行业对于污水处理生化系统脱氮除磷性能的要求不断提高。AAO工艺(Anaerobic-Anoxic-Oxic)，即厌氧-缺氧-好氧工艺，是一种常见的生物脱氮除磷工艺，广泛用于二级污水处理过程。传统的AAO工艺中，厌氧段实现厌氧生物释磷，并合成PHA，缺氧段实现反硝化脱氮，在好氧段完成硝化过程和过量吸磷过程。然而在实际的运用过程中，AAO工艺存在以下缺点：首先，厌氧释磷过程所合成的PHA在缺氧段会被大量消耗，从而对好氧段聚磷菌的吸磷过程产生不利影响；其次，由于硝化液大量回流携带的DO导致原水碳源浪费现象严重，因此以AAO工艺运行的污水处理工艺多需要在缺氧区投加碳源，以此保证出水TN的达标；最后，受常规污水处理系统硝化效果更加脆弱影响，AAO工艺好氧和缺氧池池容比例多大于1，在总池容一定的条件下，较大的好氧池容导致缺氧池HRT不足，反硝化效果不完全，进一步增加了碳源投加量。
AOA工艺，即厌氧-好氧-缺氧工艺，通过将好氧区前置，缺氧区后置，避免了脱氮大量回流导致的碳源浪费问题，同时利用较低的好氧/缺氧池容比，缩短的好氧停留时间，一方面降低了内碳源在好氧区的消耗；另一方面也保证了足够的反硝化池容。在应对进水C/N不足时，缺氧池利用厌氧阶段合成的PHA，通过内源反硝化效果可保证较高的脱氮效率，通过反硝化除磷可保证较高的生物除磷率，实现“一碳两用”。但由于好氧区位于缺氧区前，一方面要尽可能降低好氧区内碳源损失，另一方面也要保证硝化效果，因此AOA工艺的核心是在好氧区应采用强化硝化的工艺，从而尽可能减少硝化池容。
申请号201610816170.6公开了一种单级AOA-SBBR强化内源反硝化污水深度脱氮除磷的装置与方法，污水通过进水泵进入系统，通过在好氧区投加硝化菌填料的方式，在保证硝化菌生物量的前提下将缺氧段后置，解决反硝化菌与聚磷菌、聚糖菌对底物的竞争，可在能源节约、碳源充分利用的基础上，实现污水的同步深度脱氮除磷。申请号201610541851.6公开了一种城市生活污水连续流AOA深度脱氮除磷的装置与方法，通过在好氧区增加生物填料的方式强化系统硝化效果。申请号202110399525.7公开了一种城市生活污水AOA泥膜混合深度脱氮除磷系统，通过在好氧区和缺氧区投加填料，强化系统的硝化和内源反硝化效果。上述现有技术均采用投加填料的方式强化好氧区硝化效果，但从应用效果上，其肯定了投加 填料对于硝化效果的提升，但对填料所承担的硝化负荷并未做定量描述。另外，对于在好氧区投加填料，存在两种方式，一种为固定床，实际应用效果显示其对控制的要求较高，一方面需要复杂的预处理，另一方面需要频繁的反冲洗，增加了投资和运行成本；另一种为流化床，如MBBR，实际应用效果显示其处理效果与流化效果、生物膜厚度等因素密切相关，因此对工程设计和运行控制要求较高，增加了设计和控制难度。可见，需要对好氧区投加填料的工艺进行进一步研发，降低其运行难度和投资运行成本。
实际上，填料和活性污泥作为不同的生物相，在发挥硝化效果时，涉及原理和效果存在区别。生物膜由于具有一定厚度，导致其传质传氧效果不如活性污泥，但同时生物膜的厚度也为其具有更强的抗冲击性带来了便利，当进水存在冲击时，生物膜传质深度加大，可通过提高DO的方式提高其硝化负荷。针对生物膜硝化特性，需进一步加以研究，从控制的角度深化硝化负荷与控制参数的联系。此外，目前有关AOA工艺的相关现有技术均采用单一运行模式，但实际上AAO和AOA工艺在应对进水C/N不同时，可分别体现出各自的优势，并且在实际应用过程中，一方面进水C/N并非一成不变，即便同一污水厂在不同季节，受温度影响，系统处理效果也存在明显波动，因此，采用单一的AAO或AOA工艺处理实际污水，可能无法稳定发挥其优势。需从TN去除的角度，对工艺进行进一步研发，提高运行的灵活性。
综上所述，目前有关AOA工艺的相关现有技术，存在运行效果与设计和控制难度的矛盾、硝化效果和控制参数的不明确性、脱氮效果和工艺流程的不明确性，只有解决上述矛盾，才能实现稳定、高效、经济脱氮。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于循环流动的MBBR强化AOA和AAO双模式运行方法，其通过对系统进行合理排布，可实现同一系统池体布置下的两种运行模式，可实现稳定、高效、经济脱氮。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种基于循环流动的MBBR强化AOA和AAO双模式运行方法，依次包括以下步骤：
a、组建运行系统，
所述的运行系统包括反应池，所述的反应池被隔墙分隔为并排设置的两组反应池，分别为第一反应池和第二反应池，在所述的第一反应池内顺次设置有前置厌缺氧区、第一好氧区，所述的第二反应池作为第一缺氧区，在所述的第一反应池和第二反应池的右侧还设置有第三反应池，所述的第三反应池的长度是第一反应池和第二反应池的宽度之和，所述的第三反应池内分别为位于上方的第二缺氧区、位于下方的后置多功能区，所述的后置多功能区包括第 三缺氧区和第二好氧区，所述的第二缺氧区与所述的第一好氧区、第一缺氧区均可连通；
所述的第一好氧区按照设计硝化池容的30～40％设计，第一好氧区与前置厌缺氧区的池容比为2～5：1，所述的第一缺氧区与前置厌缺氧区的池容比为4～10：1，所述的第二缺氧区与前置厌缺氧区的池容比为1～2：1，所述的后置多功能区与前置厌缺氧区的池容比为1～2：1所述的第一缺氧区、第二缺氧区和第三缺氧区池容之和至少为第一好氧区池容的2倍；
所述的第一好氧区内投加有悬浮载体，悬浮载体填充率≥30％，所述的悬浮载体承担的硝化负荷达到50％以上；在第一好氧区设置有用于拦截悬浮载体的第一拦截筛网和第二拦截筛网；
b、当待处理污水的进水C/N≥5或C/N＜2时，系统采用AAO运行模式，具体运行方法为：
待处理污水与回流污泥一起经进水渠进入第一厌氧区，依次经第四厌氧区、第三厌氧区后，进入第二厌氧区，从第二厌氧区依次进入第一缺氧区、第一好氧区、第二缺氧区、第三缺氧区后，由第二好氧区连接的总出水管路排出；
c、当2≤待处理污水的进水C/N＜5时，系统采用AOA运行模式，具体运行方法为：
待处理污水与回流污泥一起经进水渠进入第二厌氧区，依次经第三厌氧区、第四厌氧区后，进入第一厌氧区，从第一厌氧区依次进入第一好氧区、第一缺氧区、第二缺氧区、第三缺氧区后，由第二好氧区连接的总出水管路排出。
作为本发明的一个优选方案，上述的前置厌缺氧区包括呈田字格排列的第一厌氧区、第二厌氧区、第三厌氧区和第四厌氧区，其中，第四厌氧区和第一厌氧区在第一排，第三厌氧区和第二厌氧区在第二排，第四厌氧区和第三厌氧区在第一列，第一厌氧区和第二厌氧区在第二列。
作为本发明的另一个优选方案，上述的进水渠设置在前置厌缺氧区，进水渠的进水端连接有污泥回流管。
进一步优选，在第一好氧区和第一缺氧区的连接墙壁上设置有第一堰板和第二堰板，上述的第一堰板靠近第二厌氧区，在第一堰板附近设置有内回流泵，上述的第二堰板靠近第二缺氧区；总出水口的高度低于堰板的可调最低高度，通过调节上述的第一堰板和第二堰板的高度保证进水正常进行，防止出现倒流。
优选的，上述的第一好氧区、第一缺氧区和第二缺氧区分别设置有推流搅拌器，位于第一好氧区内的推流搅拌器使得第一好氧区内的混合液呈现循环流动，且在靠近前置厌缺氧区的一侧，混合液的流动自第二厌氧区到第一厌氧区的方向流动；位于第二缺氧区内的推流搅拌器使得第二缺氧区内的混合液的循环流动方向与第一好氧区混合液的流动方向相同，位于 第一缺氧区内的推流搅拌器使得第一缺氧区内的混合液循环流动方向与第一好氧区混合液的流动方向相反；上述前置厌缺氧区和第三缺氧区设置有潜水搅拌器。
优选的，上述的第一好氧区和第二好氧区内设置有曝气装置。
优选的，步骤a中，上述的悬浮载体为高密度聚乙烯材质，密度为0.94～0.97g/cm3，空隙率≥90％，填充率≤67％。
优选的，所述的第一拦截筛网位于第一好氧区的左下角并且靠近第二厌氧区，所述的第二拦截筛网与所述的第一拦截筛网连成对角线，所述的第一拦截筛网和第二拦截筛网均连接第一好氧区的相邻两条边的池壁布置。
优选的，正常条件下第一好氧区DO控制在2～4mg/L，若系统出水氨氮超过设计出水氨氮70％且连续5d，则提高第一好氧区DO至4～6mg/L，当系统出水氨氮降至设计出水氨氮50％以下且连续5d，则恢复第一好氧区DO至2～4mg/L。
优选的，当系统选择AAO模式运行时，系统活性污泥污泥龄控制在30～40d，当系统选择AOA模式运行时，系统活性污泥的污泥龄控制在15～30d。
上述的运行方法中，第一好氧区通过推流搅拌器和曝气的合理控制，保证生物膜厚度为50～300um。
与现有技术相比，本发明带来了以下有益技术效果：
(1)硝化效果优，通过第一好氧区投加悬浮载体的方式，组成泥膜复合MBBR工艺，且通过对悬浮载体生物膜承担硝化负荷的限定，既大大提高了系统硝化效果，也缩减了好氧池容50％以上，解决了传统AOA工艺中为寻求强化TN去除而面临的氨氮不达标风险，系统氨氮去除率>95％，通过优化调整可实现出水氨氮<1mg/L；
(2)硝化效果稳定，第一好氧区借助推流搅拌器形成循环流动池型，一方面实现了悬浮载体的高效流化，另一方面通过对生物膜厚度的控制可以保证生物膜始终保持高效硝化负荷。同时借助生物膜传质传氧作用，可通过DO可实现处理负荷的增加，系统可适应各种水质波动或变化；
(3)脱氮效果经济稳定，通过提供双模式运行方法，在应对不同进水水质时，可充分发挥AOA和AAO工艺运行优势，保证了常规状态下TN的经济高效去除，TN去除率＞80％，通过工艺优化控制可实现出水TN<5mg/L的良好效果。
(4)占地省，较常规的活性污泥法，在不影响处理效果的前提下，好氧区池容缩减50％以上，整体上实现了较传统AAO和AOA工艺缩小占地20％以上。
(5)除磷优，通过前置厌缺氧区分级设置，系统氧化还原电位逐步降低，厌氧环境越来越严格，有助于厌氧释磷过程，从而提高生物除磷效率。
下面结合附图对本发明做进一步说明：
图1为本发明一种基于循环流动的MBBR强化AOA和AAO双模式运行方法所需系统的布置示意图；
图2和图3为第一好氧区不同悬浮载体填充率下污水厂出水水质图；
图4和图5为第一好氧区不同DO下污水厂出水水质图；
图6为实施例6中污水处理一体化装置布置图；
图7为实施例7中污水处理厂各功能区布置图；
图中：
A-前置厌缺氧区；1A-第一厌氧区，2A-第二厌氧区，3A-第三厌氧区，4A-第四厌氧区；O1-第一好氧区；A1-第一缺氧区；A2-第二缺氧区；B-后置多功能区；A3-第三缺氧区；O2-第二好氧区；S1-第一启闭闸门，S2-第二启闭闸门，S3-第三启闭闸门，S4-第四启闭闸门，S5-第五启闭闸门，S6-第六启闭闸门，G1-第一过水口，G2-第二过水口，G3-第三过水口，G4-第四过水口，G5-第五过水口，G6-第六过水口，Y1-第一堰板，Y2-第二堰板，H1-第一拦截筛网，H2-第二拦截筛网，C1-进水渠，P1-内回流泵。
本发明提出了一种基于循环流动的MBBR强化AOA和AAO双模式运行方法，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明做详细说明。
除非另有其他明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”等等将被理解为包括所陈述的部件或组成部分，而并未排除其他部件或其他组成部分。
在本文中，为了描述的方便，可以使用空间相对术语，诸如“下面”、“下方”、“下”、“上面”、“上方”、“上”等，来描述一个部件或特征与另一部件或特征在附图中的关系。应理解的是，空间相对术语旨在包含除了在图中所绘的方向之外物件在使用或操作中的不同方向。例如，如果在图中的物件被翻转，则被描述为在其他部件或特征“下方”或“下”的部件将取向在所述部件或特征的“上方”。因此，示范性术语“下方”可以包含下方和上方两个方向。部件也可以有其他取向(旋转90度或其他取向)且应对本文使用的空间相对术语作出相应的解释。
首先对本发明中所涉及的部分技术术语做详细解释。
AOA和AAO双模式，是指：系统通过控制不同池体间阀门的开关，改变水流方向，使待处理污水在系统内可通过两种路径流动，分别为厌氧→好氧→缺氧(AOA)模式，和厌氧→ 缺氧→好氧(AAO)模式。
设计硝化池容：根据《室外排水设计标准》中关于活性污泥法设计规程而设计的硝化池容，m
3；
设计硝化负荷：针对活性污泥法，在设计硝化池容条件下，好氧区单位容积反应池每天氧化氨氮的质量，即为硝化负荷，kgN/m
3/d；
填充率：即悬浮载体的体积与填充区域池容的比例，悬浮载体的体积为自然堆积下的总体积。
前置厌缺氧区A，其是在前置厌缺氧区设置进水渠，优选设置有四个厌氧区，其中，第四厌氧区4A和第一厌氧区1A在第一排，第三厌氧区3A和第二厌氧区2A在第二排，第四厌氧区和第三厌氧区在第一列，第一厌氧区和第二厌氧区在第二列。当然，本发明可根据实际情况将前置厌缺氧区再次进行分隔。
后置多功能区B包括第三缺氧区A3和第二好氧区O2。
本发明技术构思的来源为：
AOA工艺，采用厌氧→好氧→缺氧的工艺流程，厌氧区利用活性污泥吸收进水所含有机物，合成PHA(内碳源)储存在细胞中，同时发生释磷现象；好氧区主要完成氨氮的硝化，缺氧区则利用活性污泥在厌氧段合成的内碳源进行反硝化脱氮和反硝化除磷，实现脱氮除磷一碳两用，提高原水碳源的利用率。所以，AOA工艺的核心就是好氧区的设置，池容必须要小，以此降低内碳源的损耗，如内碳源的好氧分解，聚磷菌的好氧吸磷，都会造成内碳源损失。
目前的研究存在的不足为：1)相同池容及各功能区比例时，AOA和AAO工艺处理效果各有优劣，AOA的TN去除效果更好，原水碳源利用率更高；而AAO的氨氮去除效果更好，但脱氮需要依靠回流，能耗较大，需把握运行效果优质和运行经济性的平衡。2)AOA工艺硝化效果仅靠活性污泥来承担，其硝化效率及抗冲击能力差，当进水存在冲击时，出水氨氮易超标。
本发明提出一种基于循环流动的MBBR强化AOA和AAO双模式运行方法，其结合AOA和AAO污水处理模式，在结合二者优点的基础上，通过对反应池进行重新布置。
第一，针对前置厌缺氧区的划分，实现随着混合液流动，厌氧条件越来越严格，可实现更好的厌氧释磷效果，强化生物除磷；
第二，针对AOA模式运行，需尽可能增大缺氧区与好氧区池容比例，缩减好氧区池容，从而进行了一系列限定。首先，采用投加悬浮载体的方式，设置悬浮载体填充率≥30％，以此保证悬浮载体为硝化主体，在好氧池容仅为设计硝化池容一半以下的基础上缩减好氧池容；设定悬浮载体填充率不高于67％，以此保证悬浮载体流化效果，空隙率不低于90％，以此减 少由于悬浮载体投加对于硝化池容的占用；第一好氧区采用泥膜复合MBBR系统，其硝化负荷可达设计硝化负荷的80～90％；其次，研究并得出了DO控制对生物膜硝化性能的提升规律，可以通过提高DO进一步提高硝化效果，在不增加池容的基础上继续提升硝化效果；
最后，则是提供双模式运行，针对不同的进水水质，适时根据AOA与AAO运行优势进行转换，在保证硝化效果的基础上，以最经济的方式强化总氮的去除，实现效果与经济的平衡。并根据研究得出的原水碳源利用率随污泥龄升高而上升的规律，当AAO模式运行时，通过适当增加系统污泥龄，在缺氧池容有限的基础上保证脱氮效果，以最经济的方式强化总氮的去除，实现效果与经济的平衡。
以上改进点紧密相连，密不可分，通过悬浮载体的投加强化系统硝化效果；通过DO与悬浮载体生物膜硝化性能的规律，进一步强化悬浮载体硝化潜力；通过双模式运行在保证处理效果的前提下，实现污水处理的节能降耗。
如图1所示，本发明一种基于循环流动的MBBR强化AOA和AAO双模式运行方法所需系统，包括反应池、相关启闭闸门及相关过水口，反应池整体优选为长方形，反应池被隔墙分隔为并排设置的两组反应池，分别为第一反应池和第二反应池，在第一反应池内从左向右依次设置前置厌缺氧区A、第一好氧区O1，第二反应池作为第一缺氧区A1，在第一反应池和第二反应池的右侧还设置有第三反应池，第三反应池的长度是第一反应池和第二反应池的宽度之和，第三反应池内分别为位于上方的第二缺氧区A2、位于下方的后置多功能区B，后置多功能区包括第三缺氧区A3和第二好氧区O2，第二缺氧区A2与第一好氧区、第一缺氧区均可连通；通过控制相关启闭闸门和相关过水口实现上述系统的多种运行模式。
在前置厌缺氧区的中心设置有进水渠C1，进水渠的进水端连接有污泥回流管；本发明优选前置厌缺氧区包括呈田字格排列的第四厌氧区4A、第一厌氧区1A、第三厌氧区3A和第二厌氧区2A，其中，第四厌氧区和第一厌氧区在第一排，第三厌氧区和第二厌氧区在第二排，第四厌氧区和第三厌氧区在第一列，第一厌氧区和第二厌氧区在第二列；后置多功能区包括第三缺氧区和第二好氧区，处理后的污水从第二好氧区连接的总出水管路排出；相关的启闭闸门分别为第一启闭闸门S1、第二启闭闸门S2、第三启闭闸门S3、第四启闭闸门S4、第五启闭闸门S5和第六启闭闸门S6，相关的过水口分别为第一过水口G1、第二过水口G2、第三过水口G3、第四过水口G4、第五过水口G5及第六过水口G6。
进水渠上设置第一启闭闸门和第二启闭闸门，第一厌氧区与第一好氧区之间设置第三启闭闸门，第二厌氧区与所述第一缺氧区之间设置第四启闭闸门，第一好氧区与第二缺氧区之间设置第五启闭闸门，第二缺氧区与第一缺氧区之间设置第六启闭闸门。第一启闭闸门与第一厌氧区连接，第二启闭闸门与第二厌氧区连接。
在第一厌氧区与第四厌氧区之间设置第一过水口G1，在第二厌氧区与第三厌氧区之间设置第二过水口G2，在第二缺氧区与第三缺氧区之间设置第三过水口G3，在第三缺氧区与第二好氧区之间设置第四过水口G4，在第二好氧区右侧靠近第二缺氧区设置第五过水口G5，在第三厌氧区与第四厌氧区之间设置第六过水口G6。
在第一好氧区与第一缺氧区之间设置第一堰板Y1、第二堰板Y2，第一堰板附近设置内回流泵P1，第一堰板和内回流泵P1的具体位置：靠近第二厌氧区且位于第一拦截筛网的后端，第二堰板在靠近第二缺氧区的池壁上。
在第一好氧区投加悬浮载体并设置第一拦截筛网H1和第二拦截筛网H2，其中：第一拦截筛网位于第一好氧区的左下角并且靠近第二厌氧区，所述的第二拦截筛网与所述的第一拦截筛网连成对角线，所述的第一拦截筛网和第二拦截筛网均连接第一好氧区的相邻两条边的池壁布置。
在第一好氧区、第一缺氧区和第二缺氧区分别设置有推流搅拌器，位于第一好氧区内的推流搅拌器使得第一好氧区内的混合液呈现循环流动，且在靠近前置厌缺氧区的一侧，混合液的流动自第二厌氧区到第一厌氧区的方向流动；位于第二缺氧区内的推流搅拌器使得第二缺氧区内的混合液的循环流动方向与第一好氧区混合液的流动方向相同，位于第一缺氧区内的推流搅拌器使得第一缺氧区内的混合液循环流动方向与第一好氧区混合液的流动方向相反；所述前置厌缺氧区和第三缺氧区设置有潜水搅拌器；在第一好氧区和第二好氧区设置曝气装置。
优选的，第五启闭闸门、第六启闭闸门、第三过水口、第四过水口的下沿高度均不高于第五过水口；第一、第二堰板均为可调堰板，可调堰板最高为与水区墙体齐平，最低高于第五过水口下沿0.5～1.0m；悬浮载体应为高密度聚乙烯材质，悬浮载体填充率≥30％，悬浮载体承担的硝化负荷达到50％以上，悬浮载体的密度为0.94～0.97g/cm
3。
反应池中各个区的划分比例为：第一好氧区按照设计硝化池容的30～40％设计，第一好氧区与前置厌缺氧区的池容比为2～5：1，第一缺氧区与前置厌缺氧区的池容比为5～7：1，第二缺氧区与前置厌缺氧区的池容比为1～2：1，后置多功能区与前置厌缺氧区的池容比为1～2：1；
下面结合上述反应系统，对运行模式做详细说明。
具体包括如下两种运行模式：
1)AAO运行模式：开启第一启闭闸门，关闭第二启闭闸门，污水与回流污泥一起自进水渠进入第一厌氧区，关闭第三启闭闸门，经第一过水口、第六过水口和第二过水口，依次经过第四厌氧区和第三厌氧区进入第二厌氧区，打开第四启闭闸门，进入第一缺氧区，将第 一堰板调至最高，将第二堰板调至最低同时打开内回流泵，关闭第六启闭闸门，污水经过第二堰板溢流至第一好氧区，经第二拦截筛网和第五启闭闸门进入第二缺氧区，经过第三过水口进入第三缺氧区，经过第四过水口进入第二好氧区，经过第五过水口进入下一个控制单元。
2)AOA运行模式：开启第二启闭闸门，关闭第一启闭闸门，污水与回流污泥一起自进水渠进入第二厌氧区，关闭第四启闭闸门，经第二过水口、第六过水口和第一过水口，依次经过第三厌氧区和第四厌氧区进入第一厌氧区，打开第三启闭闸门，进入第一好氧区，关闭第五启闭闸门，将第一堰板调至最低，第二堰板调至最高同时关闭内回流泵，污水经过第一拦截筛网与第一堰板，进入第一缺氧区，打开第六启闭闸门，进入第二缺氧区，经过第三过水口进入第三缺氧区，通过第四过水口进入第二好氧区，通过第五过水口进入下一个控制单元。
下面结合对比例及具体实施例对本发明做进一步说明。
对比例1：
采用单一AOA模式：
某两组污水处理一体化装置，编号1-2，生化段均为基于循环流动的MBBR强化AOA和AAO双模式系统，装置总有效池容均为25.31m
3，设计日处理量37.5m
3/d，两组装置前置厌缺氧区、第一好氧区、第一缺氧区、第二缺氧区、后置多功能区有效池容均分别为1.054m
3、3.162m
3、6.324m
3，1.054m
3、1.054m
3，第一好氧区与前置厌缺氧区的池容比为3：1，第一缺氧区与前置厌缺氧区的池容比为6：1，第二缺氧区与前置厌缺氧区的池容比为1：1，后置多功能区与前置厌缺氧区的池容比为1：1，第一缺氧区、第二缺氧区和第三缺氧区池容之和为第一好氧区池容的2.55倍。在第一好氧区均按照填充率40％投加悬浮载体。两组系统分别在进水高C/N和低C/N下均分别采用AOA和AAO模式运行，好氧区DO控制在2.5～3.0mg/L，均不外投有机碳源。高进水C/N下实际出水水质如表1所示，低C/N下实际出水水质如表2所示。
表1 进水C/N较高时AOA及AAO模式下实际进出水水质(mg/L)
表2 进水C/N较低时AOA及AAO模式下实际进出水水质(mg/L)
运行结果显示，整体上AOA工艺对于TN的去除效果更高，尤其是在低C/N条件下，由于AOA工艺由于对原水碳源利用率较高，TN去除优势更加明显。而AAO工艺对于氨氮去除效果更好，尤其是在高C/N条件下，由于缺氧区前置可以抵消进水COD对于硝化负荷的抑制，因此硝化优势更加明显。综上，AAO和AOA工艺在应对不同进水水质时，处理效果各有优劣，应针对进水水质特性，合理选择工艺流程。
实施例1：
某5组污水处理一体化装置，编号1-4，生化段均为基于循环流动的MBBR强化AOA和AAO双模式系统，设计日处理量37.5m
3/d，四组装置前置厌缺氧区、第一缺氧区、第二缺氧区、后置多功能区有效池容均分别为1.054m
3、6.324m
3，1.054m
3、1.054m
3，第一好氧区池容分别按照设计硝化池容的20％、30％、40％、50％进行设计，分别为1.04m
3、1.581m
3、2.108m
3、2.635m
3，分别标记为1#～4#反应器，在第一好氧区均按照填充率40％投加悬浮载体。系统以AOA模式运行，好氧区均DO控制在2.5～3.0mg/L，实际出水水质如表3所示。
表3 不同第一好氧区池容下系统出水水质(mg/L)
运行结果显示，当第一好氧区池容按照设计硝化池容的20％设计时，系统硝化效果得不到保证，出水氨氮超标，当第一好氧区池容按照设计硝化池容的30％～40％设计时，系统硝化效果均可得到保证，出水氨氮可以达到一级A标准，且出水氨氮及TN随着填充率的增加可进一步降低。当第一好氧区池容达到设计硝化池容的50％时，好氧区碳损过高，导致缺氧区脱氮效果恶化，出水TN明显上升。可见，当第一好氧区投加悬浮载体组成泥膜复合MBBR系统后，其池容可按照设计硝化池容的30～40％设计，既可以保证硝化效果，也可以一定程度上节省占地。
实施例2：
某4组污水处理装置，编号A、B、C、D，生化段为AOA相关工艺流程，设计日处理量30m
3/d，出水执行一级A标准。生化池总池容为19.5m
3，其中，各装置不同功能区池容如表4所示，A-D装置好氧区分别按照填充率10％、20％、30％、40％投加悬浮载体。各装置采用相同进水，以AOA模式运行，好氧区运行DO均控制在5.0-6.0mg/L。实际进出水水质分别 如表5、图2、图3所示。
表4 装置A-D各功能区池容(m
3)
当好氧区悬浮载体填充率为10％和20％时，高DO下系统硝化效果并无法得到充分保障，但当悬浮载体填充率提升至30％和40％后，在高DO下，系统硝化效果提升幅度已完全可以保证出水水质达标，且由于硝化效果的提升主要来自于悬浮载体生物膜，对活性污泥中内碳源的损耗未造成影响，导致了各系统出水TN主要与出水氨氮相关性较大，填充率30％和40％的悬浮载体，出水TN也可以稳定达标。可见，对于第一好氧区投加悬浮载体，为充分体现悬浮载体对硝化效果的提升作用，以及便于通过高DO控制其硝化效果，第一好氧区悬浮载体填充率应保证在≥30％。此时的悬浮载体可以承担主要的硝化效果，从而在不影响活性污泥碳损的条件下保证出水氨氮和TN的达标。
实施例3：
对比例1中的污水处理装置，采用不同的进水水质，并分别对比AOA和AAO工艺下的出水水质，实际进出水效果如表6所示。
表6 不同进水C/N下，AOA及AAO模式下实际进出水水质
运行效果显示，当进水C/N为2.54、3.68、4.39时，AOA工艺由于对原水碳源利用率更好，因此其出水TN明显低于AAO工艺，可以达到10mg/L以下。而当进水C/N为1.90时，此时进水碳源过低，即便对于AOA工艺，也无法保证出水TN继续满足低于10mg/L，此时两种工艺的出水TN相近，但AAO工艺硝化效果更好，出水氨氮明显低于AOA工艺；当进水C/N为6.07时，此时对于AAO和AOA，进水碳源均较为充足，两者出水TN相差不大，且均可以满足低于10mg/L以下。但AOA工艺受进水有机负荷更高影响，出水氨氮超标，而AAO工艺出水氨氮继续保证在1mg/L以下。综上，C/N≥5或C/N＜2时，采用AAO工艺可以达到更好的氨氮去除效率，当2≤待处理污水的进水C/N＜5时，采用AOA运行模式可以达到更好的TN去除效果。
实施例4：
某污水处理装置，生化段为AOA污水生化系统，设计日处理量75m
3/d，系统出水执行一级A标准。系统生化池总池容为36.86m
3，各功能区池容如表7所示，其中，好氧区按照填充率50％投加悬浮载体。运行不同阶段内进水氨氮浓度分别为24.26、33.77、41.25、52.62、65.33mg/L，第一好氧区运行DO分别按照1、2、4、6、8mg/L运行。实际进出水水质如图4、图5所示。
表7 污水厂生化池各功能区池容(m
3)
当第一好氧区DO为1mg/L时，系统硝化效果较差，造成了出水氨氮的超标，将DO逐渐提升至6mg/L后，系统出水氨氮逐渐降低，且均优于设计出水标准，同时，系统出水TN逐渐升高，但未超设计值。当系统DO进一步升至8mg/L后，系统出水氨氮未出现进一步降低，且由于第一好氧区发生了活性污泥内碳源损失，导致了出水TN的超标。可见，系统第一好氧区投加悬浮载体组成泥膜复合MBBR系统，导致其硝化效果受DO影响较大。第一好氧区正常条件下，在进水基质充足的基础上，运行DO从1mg/L逐渐提升至2mg/L、4mg/L、6mg/L、8mg/L，可分别提高硝化负荷约84.72％、127.83％、191.47％、212.66％，可见，当DO超过6mg/L后，硝化负荷提高幅度已基本不再增大。因此若为提高硝化效果，第一好氧区运行DO最高不超过6mg/L。若继续提升DO，硝化效果不仅无法改善，还会使活性污泥内碳源损失过度，造成出水TN超标。
实施例5：
某污水处理厂，生化段采用AAO系统，设计日处理量80000m
3/d，出水执行一级A标准。污水厂设计进出水水质如表8所示。生化池总池容为55000m
3，各功能池容如表9所示，其中，好氧区按照填充率40％投加悬浮载体。在高温季节进水基质与水温变化不大的基础上，运行时调整系统活性污泥的污泥龄均值分别为20d、30d、40d、50d，系统进出水水质如表10所示。
表8 污水厂设计进出水水质(mg/L)
当系统泥龄为20d时，系统排泥量较大，系统污泥浓度偏低，内碳源存储不足，造成出水TN偏高，当泥龄为30～40d时，出水氨氮和TN均较为稳定，且明显优于设计出水标准。而当泥龄进一步升至50d后，随着排泥量的减少，系统污泥浓度过高，可能存在水解现象，导致了系统的碳氮去除效果反而较泥龄为20～30d时更差，且表观上可见污泥上浮，难以沉降。因此，综合系统脱氮效果与污泥龄的关系，AAO工艺系统的最佳污泥龄易控制在30～40d。此时，活性污泥对于原水中COD吸收彻底，合成的内碳源丰富，保证了TN去除效果。
表10 不同泥龄下污水厂生化段进出水水质(mg/L)
实施例6：
某污水处理一体化装置，设计处理量150m
3/d，出水需满足类IV类水标准。生化段采用基于循环流动的MBBR强化AOA和AAO双模式系统，各功能区按照图6所示进行排布，使第二缺氧区宽度＜后置多功能区。前置厌缺氧池池容为6.25m
3，第一好氧区按照设计硝化池容的50％设计，池容为13.5m
3，并且在第一好氧区按照50％填充率投加悬浮载体。第一缺氧区、第二缺氧区、后置多功能区池容分别为池容为25m
3，6.25m
3、9.38m
3，第一好氧区与前置厌缺氧区的池容比为2：1，第一缺氧区与前置厌缺氧区的池容比为4：1，第二缺氧区与前置厌缺氧区的池容比为1：1，后置多功能区与前置厌缺氧区的池容比为1.5：1，第一缺氧 区、第二缺氧区和第三缺氧区池容之和为第一好氧区池容的2.26倍。
污水处理装置实际进出水水质如表11所示，生化段采用好氧可调的节地型AOA与AAO双模式污水生化系统及排布方法，结合正确的运行方式，实际出水稳定优于设计标准，其中氨氮和TN分别低于1mg/L、10mg/L。
表11 某污水厂实际进水水质(mg/L)
实施例7：
某污水处理厂，设计处理量30000m
3/d，出水需满足一级A标准。生化段采用基于循环流动的MBBR强化AOA和AAO双模式系统，各功能区按照图7所示进行排布，使第二缺氧区宽度＞后置多功能区。前置厌缺氧池池容为1250m
3，第一好氧区按照设计硝化池容的50％设计，池容为4000m
3，并且在第一好氧区按照50％填充率投加悬浮载体。第一缺氧区、第二缺氧区、后置多功能区池容分别为池容为6875m
3，1875m
3、1250m
3，后置多功能区中，第三缺氧区池容为625m
3，第一好氧区与前置厌缺氧区的池容比为3.2：1，第一缺氧区与前置厌缺氧区的池容比为5.5：1，第二缺氧区与前置厌缺氧区的池容比为1.5：1，后置多功能区与前置厌缺氧区的池容比为1：1，第一缺氧区、第二缺氧区和第三缺氧区池容之和为第一好氧区池容的2.34倍。
污水厂实际进出水水质如表12所示，生化段采用好氧可调的节地型AOA与AAO双模式污水生化系统及排布方法，结合正确的运行方式，实际出水稳定优于设计标准，其中氨氮和TN分别低于1mg/L、10mg/L。
表12 某污水厂实际进水水质(mg/L)
综上所述，本发明双模式运行方法可实现高效、稳定、经济脱氮。
本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。
尽管本文中较多的使用了诸如前置厌缺氧区A、第一缺氧区A1、第二缺氧区A2等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
需要进一步说明的是，本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的精神所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或 采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (10)
- 一种基于循环流动的MBBR强化AOA和AAO双模式运行方法，其特征在于，依次包括以下步骤：a、组建运行系统，所述的运行系统包括反应池，所述的反应池被隔墙分隔为并排设置的两组反应池，分别为第一反应池和第二反应池，在所述的第一反应池内顺次设置有前置厌缺氧区、第一好氧区，所述的第二反应池作为第一缺氧区，在所述的第一反应池和第二反应池的右侧还设置有第三反应池，所述的第三反应池的长度是第一反应池和第二反应池的宽度之和，所述的第三反应池内分别为位于上方的第二缺氧区、位于下方的后置多功能区，所述的后置多功能区包括第三缺氧区和第二好氧区，所述的第二缺氧区与所述的第一好氧区、第一缺氧区均可连通；所述的第一好氧区按照设计硝化池容的30～40％设计，第一好氧区与前置厌缺氧区的池容比为2～5：1，所述的第一缺氧区与前置厌缺氧区的池容比为4～10：1，所述的第二缺氧区与前置厌缺氧区的池容比为1～2：1，所述的后置多功能区与前置厌缺氧区的池容比为1～2：1所述的第一缺氧区、第二缺氧区和第三缺氧区池容之和至少为第一好氧区池容的2倍；所述的第一好氧区内投加有悬浮载体，悬浮载体填充率≥30％，所述的悬浮载体承担的硝化负荷达到50％以上；在第一好氧区设置有用于拦截悬浮载体的第一拦截筛网和第二拦截筛网；b、当待处理污水的进水C/N≥5或C/N＜2时，系统采用AAO运行模式，具体运行方法为：待处理污水与回流污泥一起经进水渠进入第一厌氧区，依次经第四厌氧区、第三厌氧区后，进入第二厌氧区，从第二厌氧区依次进入第一缺氧区、第一好氧区、第二缺氧区、第三缺氧区后，由第二好氧区连接的总出水管路排出；c、当2≤待处理污水的进水C/N＜5时，系统采用AOA运行模式，具体运行方法为：待处理污水与回流污泥一起经进水渠进入第二厌氧区，依次经第三厌氧区、第四厌氧区后，进入第一厌氧区，从第一厌氧区依次进入第一好氧区、第一缺氧区、第二缺氧区、第三缺氧区后，由第二好氧区连接的总出水管路排出。
- 根据权利要求1所述的一种基于循环流动的MBBR强化AOA和AAO双模式运行方法，其特征在于：所述的前置厌缺氧区包括呈田字格排列的第一厌氧区、第二厌氧区、第三厌氧区和第四厌氧区，其中，第四厌氧区和第一厌氧区在第一排，第三厌氧区和第二厌氧区在第二排，第四厌氧区和第三厌氧区在第一列，第一厌氧区和第二厌氧区在第二列。
- 根据权利要求2所述的一种基于循环流动的MBBR强化AOA和AAO双模式运行方法，其特征在于：所述的进水渠设置在前置厌缺氧区，进水渠的进水端连接有污泥回流管。
- 根据权利要求1所述的一种基于循环流动的MBBR强化AOA和AAO双模式运行方法，其特征在于：在第一好氧区和第一缺氧区的连接墙壁上设置有第一堰板和第二堰板，所述的第一堰板靠近第二厌氧区，在第一堰板附近设置有内回流泵，所述的第二堰板靠近第二缺氧区；总出水口的高度低于堰板的可调最低高度，通过调节所述的第一堰板和第二堰板的高度保证进水正常进行。
- 根据权利要求1所述的一种基于循环流动的MBBR强化AOA和AAO双模式运行方法，其特征在于：所述的第一好氧区、第一缺氧区和第二缺氧区分别设置有推流搅拌器，位于第一好氧区内的推流搅拌器使得第一好氧区内的混合液呈现循环流动，且在靠近前置厌缺氧区的一侧，混合液的流动自第二厌氧区到第一厌氧区的方向流动；位于第二缺氧区内的推流搅拌器使得第二缺氧区内的混合液的循环流动方向与第一好氧区混合液的流动方向相同，位于第一缺氧区内的推流搅拌器使得第一缺氧区内的混合液循环流动方向与第一好氧区混合液的流动方向相反；所述前置厌缺氧区和第三缺氧区设置有潜水搅拌器。
- 根据权利要求1所述的一种基于循环流动的MBBR强化AOA和AAO双模式运行方法，其特征在于：所述的第一好氧区和第二好氧区内设置有曝气装置。
- 根据权利要求4所述的一种基于循环流动的MBBR强化AOA和AAO双模式运行方法，其特征在于：步骤a中，所述的悬浮载体为高密度聚乙烯材质，密度为0.94～0.97g/cm 3，空隙率≥90％，填充率≤67％。
- 根据权利要求4所述的一种基于循环流动的MBBR强化AOA和AAO双模式运行方法，其特征在于：所述的第一拦截筛网位于第一好氧区的左下角并且靠近第二厌氧区，所述的第二拦截筛网与所述的第一拦截筛网连成对角线，所述的第一拦截筛网和第二拦截筛网均连接第一好氧区的相邻两条边的池壁布置。
- 根据权利要求1所述的一种基于循环流动的MBBR强化AOA和AAO双模式运行方法，其特征在于：正常条件下第一好氧区DO控制在2～4mg/L，若系统出水氨氮超过设计出水氨氮70％且连续5d，则提高第一好氧区DO至4～6mg/L，当系统出水氨氮降至设计出水氨氮50％以下且连续5d，则恢复第一好氧区DO至2～4mg/L。
- 根据权利要求1所述的一种基于循环流动的MBBR强化AOA和AAO双模式运行方法，其特征在于：当系统选择AAO模式运行时，系统活性污泥污泥龄控制在30～40d，当系统选择AOA模式运行时，系统活性污泥的污泥龄控制在15～30d。
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