公布日：2024.05.14
申請日：2024.01.31
分類號：C02F3/00(2023.01)I;C02F3/30(2023.01)I;C02F11/04(2006.01)I
摘要：本發明公開了一種基于IFAS-PNAD連續流系統實現污水深度脫氮的裝置及方法，厭氧池、好氧池、缺氧池、微好氧池依次連通；原水由厭氧池進水、微好氧池出水進入沉淀池，沉淀池內上清液流出，底泥一部分回流至厭氧池，另一部分進入污泥厭氧發酵系統；污泥厭氧發酵系統產生的發酵液進入污泥旁側處理裝置；污泥旁側處理裝置分別與好氧池、缺氧池連接，厭氧池的部分活性污泥輸送至污泥旁側處理裝置；微好氧池通過硝化液回流系統與缺氧池連通，厭氧池通過超越管路系統與缺氧池連通；控制器控制超越管路系統、硝化液回流系統、污泥旁側處理裝置輸出端的啟閉與切換及污泥厭氧發酵系統的流量調節。本發明能夠實現多種運行環境相結合的模式，有效提高脫氮效率。
權利要求書
1.一種基于IFAS-PNAD連續流系統實現污水深度脫氮的裝置，其特征在于，包括厭氧池、好氧池、缺氧池、微好氧池、沉淀池、控制器、超越管路系統、污泥旁側處理裝置、硝化液回流系統及污泥厭氧發酵系統；所述厭氧池、好氧池、缺氧池、微好氧池依次連通；缺氧池內設置聚氨酯海綿填料架；原水由厭氧池進水、微好氧池出水進入沉淀池實現泥水分離，沉淀池內上清液作為最終出水流出，底泥一部分作為回流污泥回流至厭氧池，另一部分進入污泥厭氧發酵系統；污泥厭氧發酵系統產生的發酵液進入污泥旁側處理裝置；污泥旁側處理裝置分別與好氧池、缺氧池通過管路連接，用于抑制活性污泥中亞硝酸氧化菌的活性；同時厭氧池的部分活性污泥通過管路輸送至污泥旁側處理裝置；微好氧池通過硝化液回流系統與缺氧池連通，厭氧池通過超越管路系統與缺氧池連通，超越管路系統開啟時厭氧池與好氧池不連通；控制器通過監測水質水量，控制超越管路系統、硝化液回流系統、污泥旁側處理裝置輸出端的啟閉與切換及污泥厭氧發酵系統的流量調節。
2.如權利要求1所述的基于IFAS-PNAD連續流系統實現污水深度脫氮的裝置，其特征在于，在正常運行模式下，厭氧區、缺氧區、好氧區體積比為1:2:4，好氧區包括好氧池、微好氧池；在超越管路系統開啟的運行模式下，所述厭氧區、缺氧區、好氧區體積比為1:2:2。
3.如權利要求2所述的基于IFAS-PNAD連續流系統實現污水深度脫氮的裝置，其特征在于，所述厭氧池、缺氧池中均設置有攪拌器，好氧池、微好氧池中均設有曝氣系統，通過控制器控制曝氣系統調節各反應池的曝氣量。
4.如權利要求2或3所述的基于IFAS-PNAD連續流系統實現污水深度脫氮的裝置，其特征在于，所述好氧池內懸浮圓柱體結構的聚乙烯空心環填料。
5.如權利要求4所述的基于IFAS-PNAD連續流系統實現污水深度脫氮的裝置，其特征在于，所述污泥厭氧發酵系統包括污泥發酵罐、離心機及污泥發酵液存儲罐；沉淀池內底泥另一部分作為剩余污泥通過污泥發酵罐的厭氧堿性發酵后經離心機處理產生污泥發酵液，儲存在污泥發酵液存儲罐內。
6.一種基于IFAS-PNAD連續流系統實現污水深度脫氮的方法，其特征在于，采用如權利要求1-5所述的裝置，方法如下：原水進入厭氧池進行氨化和釋磷反應后進入好氧池；同時沉淀池內的回流污泥進入厭氧池；厭氧池中的部分活性污泥輸送至污泥旁側處理裝置中；進入好氧池后進行硝化和有機物的降解，然后進入缺氧池進行厭氧氨氧化反應；在控制器的控制下微好氧池內的硝化液通過硝化液回流系統回流至缺氧池進行反硝化脫氮反應；之后進入微好氧池進行進一步的硝化和有機物的降解；最后進入沉淀池實現泥水分離，上清液作為最終出水流出系統，底泥一部分作為回流污泥回流至厭氧池，另一部分作為剩余污泥進入污泥厭氧發酵系統，污泥厭氧發酵系統產生的污泥發酵液進入污泥旁側處理裝置；經污泥旁側處理裝置處理后的活性污泥攜帶污泥發酵液，用于為好氧池或缺氧池提供碳源，并抑制活性污泥中的NOB活性；根據控制器的選擇及超越管路系統是否開啟確定經處理后的活性污泥輸送至好氧池還是缺氧池。7.如權利要求6所述的基于IFAS-PNAD連續流系統實現污水深度脫氮的方法，其特征在于，對水質、水量進行監測，控制器將采集的數據與數據庫進行比對，當水質指標參數處于限定濃度范圍內時，觸發超越管路系統、硝化液回流系統、污泥旁側處理裝置以及污泥厭氧發酵系統的控制指令。
8.如權利要求6所述的基于IFAS-PNAD連續流系統實現污水深度脫氮的方法，其特征在于，當進水水質范圍為：NH4+-N＜30.0mg/L、TN＜40.0mg/L、COD＜100.0mg/L時，控制器控制開啟超越管路系統，厭氧池直接與缺氧池連通，同時，停止向第一好氧池輸送活性污泥，開始向第一缺氧池輸送活性污泥。
9.如權利要求6-8任一項所述的基于IFAS-PNAD連續流系統實現污水深度脫氮的方法，其特征在于，好氧池溶解氧濃度DO＝3.0～4.0mg/L，微好氧池內溶解氧濃度DO＝0.5～2.0mg/L；微好氧池硝化液回流至前端缺氧池的回流比r＝300％；沉淀池部分剩余污泥回流至前端厭氧池的回流比R＝100％；部分剩余污泥經污泥厭氧發酵系統處理后，產生的污泥發酵液對厭氧池輸送至污泥旁側處理裝置內的部分活性污泥進行處理，經處理后的活性污泥等體積的輸送至第一好氧池中；向第一缺氧池輸送活性污泥時，其活性污泥體積與厭氧池輸送的活性污泥體積一致，活性污泥輸送流量比例均為50％；污泥厭氧發酵系統中通過NaOH溶液調節內部pH，使其控制在9.5～10.5范圍內。
發明內容
有鑒于此，本發明提供了一種基于IFAS-PNAD連續流系統實現污水深度脫氮的裝置及方法，能夠實現多種運行環境相結合的模式，有效提高脫氮效率。
本發明采用的技術方案如下：
一種基于IFAS-PNAD連續流系統實現污水深度脫氮的裝置，其特征在于，包括厭氧池、好氧池、缺氧池、微好氧池、沉淀池、控制器、超越管路系統、污泥旁側處理裝置、硝化液回流系統及污泥厭氧發酵系統；
所述厭氧池、好氧池、缺氧池、微好氧池依次連通；缺氧池內設置聚氨酯海綿填料架；原水由厭氧池進水、微好氧池出水進入沉淀池實現泥水分離，沉淀池內上清液作為最終出水流出，底泥一部分作為回流污泥回流至厭氧池，另一部分進入污泥厭氧發酵系統；污泥厭氧發酵系統產生的發酵液進入污泥旁側處理裝置；污泥旁側處理裝置分別與好氧池、缺氧池通過管路連接，用于抑制活性污泥中亞硝酸氧化菌的活性；同時厭氧池的部分活性污泥通過管路輸送至污泥旁側處理裝置；
微好氧池通過硝化液回流系統與缺氧池連通，厭氧池通過超越管路系統與缺氧池連通，超越管路系統開啟時厭氧池與好氧池不連通；
控制器通過監測水質水量，控制超越管路系統、硝化液回流系統、污泥旁側處理裝置輸出端的啟閉與切換及污泥厭氧發酵系統的流量調節。
本發明還提供了一種基于IFAS-PNAD連續流系統實現污水深度脫氮的方法，采用上述的裝置，方法如下：
原水進入厭氧池進行氨化和釋磷反應后進入好氧池；同時沉淀池內的回流污泥進入厭氧池；厭氧池中的部分活性污泥輸送至污泥旁側處理裝置中；
進入好氧池后進行硝化和有機物的降解，然后進入缺氧池進行厭氧氨氧化反應；在控制器的控制下微好氧池內的硝化液通過硝化液回流系統回流至缺氧池進行反硝化脫氮反應；
之后進入微好氧池進行進一步的硝化和有機物的降解；
最后進入沉淀池實現泥水分離，上清液作為最終出水流出系統，底泥一部分作為回流污泥回流至厭氧池，另一部分作為剩余污泥進入污泥厭氧發酵系統，污泥厭氧發酵系統產生的污泥發酵液進入污泥旁側處理裝置；
經污泥旁側處理裝置處理后的活性污泥攜帶污泥發酵液，用于為好氧池或缺氧池提供碳源，并抑制活性污泥中的NOB活性；根據控制器的選擇及超越管路系統是否開啟確定經處理后的活性污泥輸送至好氧池還是缺氧池。
有益效果：
1、本發明通過在厭氧池、缺氧池之間設置超越管路系統，在不同進水水質條件下，實現傳統AAO、多級AO等多種運行模式的轉換，利用宏觀的動態調控，有效的改變微生物群落狀態，同時，該策略也能在無需好氧池的情況下減少曝氣能耗，縮短處理流程，提高處理效率，該工藝能夠適用于高氨氮、高濃度有機物污水等多種污水處理情境。其次，本發明通過設置硝化液回流系統將厭氧氨氧化與短程反硝化相結合，充分利用好氧區末段及微好氧區回流液中的硝態氮和氨氮，進一步去除厭氧氨氧化產生的硝態氮的同時也能夠提供厭氧氨氧化菌(Anammox)的底物亞硝酸鹽，達到了污水深度脫氮的效果。
本發明通過將短程硝化、短程反硝化、厭氧氨氧化等工藝相結合，在多種運行模式(A2O、多級AO等)的加持下，利用泥膜混合的策略，實現主反應區生物膜工藝的活性污泥方式運行，最終達到城市污水深度脫氮協同降碳的目的。
而且采用可調節式連續流處理系統，工藝流程簡單，且容易操控，由于引入了PLC控制平臺，可根據進出水水質要求自動調整各反應池運行方式，系統脫氮性能良好，在進水為生活污水的條件下，總氮平均去除率超過90％，該工藝能夠為工程化應用提供理論參考與技術支持。
2、由于在污泥發酵過程中，微生物的脫氨基作用會釋放大量氨氮及有機物，直接回流至系統內會對微生物群落造成沖擊，該工藝采用活性污泥旁側處理的策略能夠解決此問題，并可以降低進水氨氮負荷，提高出水水質，同時，系統可根據進水水質情況調整處理后污泥的輸入端，實現污泥厭氧發酵系統利用率的最大化。
3、本發明通過設置污泥厭氧發酵系統，開發污泥發酵液中的內碳源，在為好氧段、缺氧段提供優質碳源、節省外碳源投加的同時也能解決后續剩余污泥的處理處置問題，實現污泥減量化；利用污泥發酵液中腐殖酸能夠抑制亞硝酸氧化菌(NOB)活性的特性，并結合短污泥齡、低氧曝氣、饑餓處理等策略有效實現NOB的淘洗及氨氧化菌(AOB)的原位富集，提高亞硝酸鹽積累率，實現穩定的短程硝化過程，進一步降低曝氣能耗。
4、本發明引入懸浮空心環填料、聚氨酯海綿填料，采用泥膜共生IFAS處理技術，運用生物膜法的基本原理，充分利用了活性污泥法的優點，實現生物膜工藝的活性污泥方式運行，另外，在系統末端設置微好氧池以減少回流硝化液中溶解氧對缺氧池的影響。
（發明人：夏楊;劉曉靜;孫立東;史婉麗;金濤;郭釗搏;王宗葳;王英;孫敏哲）
