公布日：2023.11.07
申請日：2023.08.09
分類號：C02F3/30(2023.01)I
摘要
本發明涉及污水生物處理技術領域，提供一種強化內源同步脫氮除磷污泥三回流多級A/O裝置及方法，其中裝置包括：進水箱、多級A/O反應器、污泥沉淀回流系統和曝氣系統；多級A/O反應器包括：第一厭氧區、第一缺氧區、第一好氧區、第一短時缺氧區、第二厭氧區、第二缺氧區、第二好氧區、第二短時缺氧區、第三厭氧區、第三好氧區和第三短時缺氧區；多級A/O反應器的出水泥水分離，污泥經通過回流泵分別回流至第一厭氧區、第二厭氧區和第三厭氧區；第一好氧區、第二好氧區的出水分別經由第一硝化液回流泵和第二硝化液回流泵回流至第一缺氧區和第二缺氧區。本發明設置短時缺氧區降低溶解氧濃度，可以減少碳源無效浪費。
權利要求書
1.強化內源同步脫氮除磷污泥三回流多級A/O裝置，其特征在于，包括：進水箱（1）、多級A/O反應器（2）、污泥沉淀回流系統（3）和曝氣系統（4）；所述多級A/O反應器（2）包括：依次連通的第一厭氧區（5）、第一缺氧區（6）、第一好氧區（7）、第一短時缺氧區（8）、第二厭氧區（9）、第二缺氧區（10）、第二好氧區（11）、第二短時缺氧區（12）、第三厭氧區（13）、第三好氧區（14）和第三短時缺氧區（15）；所述進水箱（1）通過第一蠕動泵（16）、第二蠕動泵（17）和第三蠕動泵（18）分別與所述第一厭氧區（5）、所述第二厭氧區（9）和所述第三厭氧區（13）連通；所述曝氣系統（4）分別對應所述第一好氧區（7）、所述第二好氧區（11）和所述第三好氧區（14）設置，對所述第一好氧區（7）、所述第二好氧區（11）和所述第三好氧區（14）持續曝氣；所述污泥沉淀回流系統（3）包括沉淀池（19）、第一污泥回流泵（20）、第二污泥回流泵（21）和第三污泥回流泵（22）；所述多級A/O反應器（2）的出水經由所述沉淀池（19）進行泥水分離，沉淀污泥經由所述第一污泥回流泵（20）、所述第二污泥回流泵（21）、所述第三污泥回流泵（22）分別回流至所述第一厭氧區（5）、所述第二厭氧區（9）和所述第三厭氧區（13），泥水分離后的出水排出裝置；所述多級A/O反應器（2）還包括：第一硝化液回流泵（23）和第二硝化液回流泵（24）；所述第一好氧區（7）、所述第二好氧區（11）的出水分別經過第一短時缺氧區（8）和第二短時缺氧區（12）后經由第一硝化液回流泵（23）和所述第二硝化液回流泵（24）回流至所述第一缺氧區（6）和所述第二缺氧區（10）。
2.根據權利要求1所述的強化內源同步脫氮除磷污泥三回流多級A/O裝置，其特征在于，所述曝氣系統（4）包括：風機（25）、多個氣體轉子流量計（26）、多個曝氣盤（27）和曝氣管路（28）；各所述曝氣盤（27）分別設置在所述第一好氧區（7）、所述第二好氧區（11）和所述第三好氧區（14）中；各所述曝氣盤（27）與所述風機（25）之間的所述曝氣管路（28）上均設有所述氣體轉子流量計（26）。
3.根據權利要求2所述的強化內源同步脫氮除磷污泥三回流多級A/O裝置，其特征在于，還包括：多個溶解氧檢測儀（29）；各所述溶解氧檢測儀（29）分別設置在所述第一好氧區（7）、所述第二好氧區（11）和所述第三好氧區（14）中。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的強化內源同步脫氮除磷污泥三回流多級A/O裝置，其特征在于，所述第一厭氧區（5）、所述第一缺氧區（6）、所述第一短時缺氧區（8）、所述第二厭氧區（9）、所述第二缺氧區（10）、所述第二短時缺氧區（12）、所述第三厭氧區（13）和所述第三短時缺氧區（15）中均設有攪拌器（30）。
5.應用權利要求1-4中任一項所述的強化內源同步脫氮除磷污泥三回流多級A/O裝置同步脫氮除磷方法，其特征在于，包括：多級A/O反應器（2）啟動：控制第一好氧區（7）與第二好氧區（11）中的溶解氧質量濃度在1.5-2.0mg/L的范圍內，控制第三好氧區（14）中的溶解氧質量濃度在2.0-3.0mg/L范圍內；沉淀污泥經由第一污泥回流泵（20）回流至所述第一厭氧區（5）中的第一污泥回流比控制為100%；多級A/O反應器啟動期間，第一硝化液回流泵（23）和第二硝化液回流泵（24）均關閉，第二污泥回流泵（21）和第三污泥回流泵（22）關閉；當多級A/O反應器（2）的COD、總氮去除率分別達到80%以上，總磷去除率達到50%以上且維持10天以上時，多級A/O反應器啟動成功；強化內源同步脫氮除磷污泥三回流多級A/O裝置啟動與運行：控制經由第一硝化液回流泵（23）回流至第一缺氧區（6）的第一硝化液回流比為200-250%；控制經由第二硝化液回流泵（24）回流至第二缺氧區（10）的第二硝化液回流比為150-200%；控制經由第二污泥回流泵（21）回流至第二厭氧區（9）的第二污泥回流比為100-150%；控制經由第三污泥回流泵（22）回流至第三厭氧區（13）的第三污泥回流比為100-150%；此時多級A/O反應器（2）中的由第一厭氧區（5）、第二厭氧區（9）和第三厭氧區（13）組成的厭氧區，由第一缺氧區（6）、第二缺氧區（10）組成的缺氧區，以及由第一好氧區（7）、第二好氧區（11）和第三好氧區（14）組成的好氧區之間的容積分配比為3:7.2:4，污泥齡為8-12天；當多級A/O反應器（2）的COD、總氮去除率分別達到88%及以上，總磷去除率達到95%及以上且維持20天以上時，強化內源同步脫氮除磷污泥三回流多級A/O裝置啟動成功，運行階段延用啟動成功階段的運行參數繼續運行；低溫條件下強化內源同步脫氮除磷污泥三回流多級A/O裝置的啟動與運行：原水溫度低于15℃以下時為低溫條件，此時控制水力停留時間為15-16h，污泥齡控制在12-13天，第一硝化液回流比為250-300%，第二硝化液回流比為200-250%，第一污泥回流比為100-130%，第二污泥回流比為150-170%，第三污泥回流比為150-170%，多級A/O反應器（2）中的厭氧區、缺氧區、好氧區容積分配比為3:8:5，同時向好氧區投加懸浮填料，填充比為30%；當強化內源同步脫氮除磷污泥三回流多級A/O裝置氨氮去除率達到99%以上，總氮去除率達到90%以上，總磷去除率達到95%以上且維持10天以上時，低溫條件下反應器啟動成功，運行階段延用啟動成功階段的運行參數繼續運行。
發明內容
本發明的目的在于解決背景技術中的至少一個技術問題，提供一種強化內源同步脫氮除磷污泥三回流多級A/O裝置及方法。
為實現上述目的，本發明提供一種強化內源同步脫氮除磷污泥三回流多級A/O裝置，包括：進水箱、多級A/O反應器、污泥沉淀回流系統和曝氣系統；
所述多級A/O反應器包括：依次連通的第一厭氧區、第一缺氧區、第一好氧區、第一短時缺氧區、第二厭氧區、第二缺氧區、第二好氧區、第二短時缺氧區、第三厭氧區、第三好氧區和第三短時缺氧區；
所述進水箱通過第一蠕動泵、第二蠕動泵和第三蠕動泵分別與所述第一厭氧區、所述第二厭氧區和所述第三厭氧區連通；
所述曝氣系統分別對應所述第一好氧區、所述第二好氧區和所述第三好氧區設置，對所述第一好氧區、所述第二好氧區和所述第三好氧區持續曝氣；
所述污泥沉淀回流系統包括沉淀池、第一污泥回流泵、第二污泥回流泵和第三污泥回流泵；
所述多級A/O反應器的出水經由所述沉淀池進行泥水分離，沉淀污泥經由所述第一污泥回流泵、第二污泥回流泵、第三污泥回流泵分別回流至所述第一厭氧區、所述第二厭氧區和所述第三厭氧區，泥水分離后的出水排出裝置；
所述多級A/O反應器還包括：第一硝化液回流泵和第二硝化液回流泵；
所述第一好氧區、所述第二好氧區的出水分別經由第一硝化液回流泵和所述第二硝化液回流泵回流至所述第一缺氧區和所述第二缺氧區。
根據本發明的一個方面，所述曝氣系統包括：風機、多個氣體轉子流量計、多個曝氣盤和曝氣管路；
各所述曝氣盤分別設置在所述第一好氧區、所述第二好氧區和所述第三好氧區中；
各所述曝氣盤與所述風機之間的所述曝氣管路上均設有所述氣體轉子流量計。
根據本發明的一個方面，還包括：多個溶解氧檢測儀；
各所述溶解氧檢測儀分別設置在所述第一好氧區、所述第二好氧區和所述第三好氧區中。
根據本發明的一個方面，所述第一厭氧區、所述第一缺氧區、所述第一短時缺氧區、所述第二厭氧區、所述第二缺氧區、所述第二短時缺氧區、所述第三厭氧區和所述第三短時缺氧區中均設有攪拌器。
為實現上述目的，本發明還提供一種應用上述強化內源同步脫氮除磷污泥三回流多級A/O裝置同步脫氮除磷方法，包括：
多級A/O反應器啟動：
控制第一好氧區與第二好氧區中的溶解氧質量濃度在1.5-2.0mg/L的范圍內，控制第三好氧區中的溶解氧質量濃度在2.0-3.0mg/L范圍內；
沉淀污泥經由第一污泥回流泵回流至所述第一厭氧區中的第一污泥回流比控制為100％；多級A/O反應器啟動期間，第一硝化液回流泵和第二硝化液回流泵均不啟動，第二污泥回流泵和第三污泥回流泵不啟動；
當多級A/O反應器的COD、總氮去除率分別達到80％以上，總磷去除率達到50％以上且維持10天以上時，多級A/O反應器啟動成功；
強化內源同步脫氮除磷污泥三回流多級A/O裝置啟動與運行：
控制經由第一硝化液回流泵回流至第一缺氧區的第一硝化液回流比為200-250％；控制經由第二硝化液回流泵回流至第二缺氧區的第二硝化液回流比為150-200％；控制經由第二污泥回流泵回流至第二厭氧區的第二污泥回流比為100-150％；控制經由第三污泥回流泵回流至第三厭氧區的第三污泥回流比為100-150％；此時多級A/O反應器中的由第一厭氧區、第二厭氧區和第三厭氧區組成的厭氧區，由第一缺氧區、第二缺氧區、短時缺氧區組成的缺氧區，以及由第一好氧區、第二好氧區和第三好氧區組成的好氧區之間的容積分配比為3:7.2:4，污泥齡為8-12天；
當多級A/O反應器的COD、總氮去除率分別達到88％及以上，總磷去除率達到95％及以上且維持20天以上時，強化內源同步脫氮除磷污泥三回流多級A/O裝置啟動成功，運行階段延用啟動成功階段的運行參數繼續運行；
低溫條件下強化內源同步脫氮除磷污泥三回流多級A/O裝置的啟動與運行：
原水溫度低于15℃以下時為低溫條件，此時控制水力停留時間為15-16h，污泥齡控制在12-13天，第一硝化液回流比為250-300％，第二硝化液回流比為200-250％，第一污泥回流比為100-130％，第二污泥回流比為150-170％，第三污泥回流比為150-170％，多級A/O反應器中的厭氧區、缺氧區、好氧區容積分配比為3:8:5，同時向好氧區投加懸浮填料，填充比為30％；
當強化內源同步脫氮除磷污泥三回流多級A/O裝置氨氮去除率達到99％以上，總氮去除率達到90％以上，總磷去除率達到95％以上且維持10天以上時，低溫條件下反應器啟動成功，運行階段延用啟動成功階段的運行參數繼續運行。
根據本發明的方案，強化內源反硝化污泥三回流多級A/O反應器中，進水分為3段進水，微生物在厭氧區中將原水中的有機物儲存為內碳源，在缺氧區微生物利用內碳源為胞內碳源(如PHA、Glycogen)作為電子供體，以硝態氮為電子受體，以內碳源為電子供體進行內源反硝化同步脫氮除磷，在好氧區將氨氮轉化為硝態氮，同時由于第一好氧區與第二好氧區控制較低的溶解氧，還能實現部分同步硝化反硝化作用。由于設置了水力停留時間較長的缺氧段，微生物長時間處于碳源缺乏的階段(饑餓)，強化了微生物在厭氧段將原水中有機物轉化為內碳源的生化反應，另外設置了3段污泥回流，降低了污泥有機負荷，更加促進了有機物向內碳源的轉化，更加利于內源反硝化同步深度脫氮除磷。
根據本發明的方案，通過在好氧區后設置短時缺氧區降低溶解氧濃度，避免好氧區出水直接回流至缺氧區，可以減少碳源無效浪費。
強化內源反硝化脫氮除磷能夠利用內碳源完成氮磷的同步去除，大大節省了碳源消耗。由于缺氧吸磷代替了好氧吸磷，氧氣的消耗也降低了30％。
通過設置三個污泥回流降低缺氧區污泥有機負荷以及設置水力停留時間較長的缺氧區使微生物處于饑餓狀態(內源呼吸期)，實現強化微生物在厭氧段對內碳源的轉化與儲存的同時減少污泥產量。
通過設置兩個硝化液回流，強化微生物在缺氧區利用胞內碳源(如PHA、Glycogen)作為電子供體進行反硝化完成同步脫氮除磷。
在低溫條件下(水溫低于15℃)，通過增加污泥回流比降低污泥有機負荷，增加硝化液回流比提高總氮去除率，延長水力停留時間，延長污泥齡來抵御低溫對微生物生化反應過程的影響。
由于第一好氧區與第二好氧區溶解氧質量濃度控制在1.5-2.0mg/L，溶解氧濃度較低，節省了曝氣能耗的同時還能夠實現部分同步硝化反硝化。
（發明人：陳東旭;徐振生;王洪偉;馮姍;蘇健;吳昊）
