公布日：2023.08.15
申請(qǐng)日：2022.12.14
分類號(hào)：C02F3/30(2023.01)I;C02F101/10(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/38(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本申請(qǐng)涉及一種深度脫氮除磷的AOA水處理系統(tǒng)及其水處理方法，依次設(shè)置有預(yù)厭氧區(qū)、厭氧區(qū)、好氧區(qū)、缺氧區(qū)、后缺氧區(qū)和二沉池，以上分區(qū)按照上述順序依次通過管道連接，兩個(gè)區(qū)域的連通管道上設(shè)置有閥門；其中：二沉池的底部設(shè)置有污泥的回流管道，回流管道與預(yù)厭氧區(qū)和缺氧區(qū)連通，回流管道在靠近預(yù)厭氧區(qū)污泥入口和缺氧區(qū)的污泥入口處的處設(shè)置有閥門。本申請(qǐng)中深度脫氮除磷的AOA水處理系統(tǒng)的回流污泥為了克服AOA主流工藝的不足，分為兩路，采用側(cè)流工藝對(duì)主流工藝進(jìn)行優(yōu)化，在回流污泥R1線上設(shè)置一個(gè)獨(dú)立的預(yù)厭氧區(qū)，經(jīng)過復(fù)雜的生化過程后進(jìn)入到主流線上的厭氧區(qū)；回流污泥R2則直接回流至缺氧區(qū)提高MLSS，以增加反硝化內(nèi)碳源的總量，提高脫氮效率。
權(quán)利要求書
1.一種深度脫氮除磷的AOA水處理系統(tǒng)，其特征在于，依次設(shè)置有預(yù)厭氧區(qū)、厭氧區(qū)、好氧區(qū)、缺氧區(qū)、后缺氧區(qū)和二沉池，以上分區(qū)按照上述順序依次通過管道連接，兩個(gè)區(qū)域的連通管道上設(shè)置有閥門；其中：二沉池的底部設(shè)置有污泥的回流管道，回流管道與預(yù)厭氧區(qū)和缺氧區(qū)連通，回流管道在靠近預(yù)厭氧區(qū)污泥入口和缺氧區(qū)的污泥入口處的處設(shè)置有閥門。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深度脫氮除磷的AOA水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的厭氧區(qū)設(shè)置污水入口；二沉池上設(shè)置有水的出口和污泥的出口。
3.一種通過權(quán)利要求1或2所述的深度脫氮除磷的AOA水處理系統(tǒng)處理污水的方法，包括以下步驟：S1:將回流污泥R1在預(yù)厭氧區(qū)進(jìn)行水解發(fā)酵和內(nèi)源反硝化，得到預(yù)處理后的回流污泥R1；S2：步驟S1中預(yù)處理后的回流污泥R1通過管道進(jìn)入到厭氧區(qū)，同時(shí)厭氧區(qū)的進(jìn)水口泵入污水，在厭氧區(qū)進(jìn)行儲(chǔ)存內(nèi)源碳和釋磷，混合液接著進(jìn)入到好氧區(qū)，在好氧區(qū)進(jìn)行硝化和除磷后，混合液進(jìn)行到缺氧區(qū)；S3：在缺氧區(qū)會(huì)泵入回流污泥R2，回流污泥R2與混合液進(jìn)一步混合后，通過內(nèi)源反硝化作用進(jìn)行深度除氮；處理完畢后，混合溶液進(jìn)入到后缺氧區(qū)；S4：在后缺氧區(qū)進(jìn)行短時(shí)曝氣吹脫混合溶液中的N2后進(jìn)入到二沉池；S5：混合溶液在二沉池進(jìn)行沉淀濃縮后，分成上清液和沉降污泥，上清液進(jìn)入深度處理系統(tǒng)進(jìn)行后續(xù)處理；部分沉降活性污泥通過循環(huán)管道分為回流污泥R1和回流污泥R2分別回流至預(yù)厭氧區(qū)和缺氧區(qū)；剩余污泥定期排空。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通過深度脫氮除磷的AOA水處理系統(tǒng)處理污水的方法，其特征在于，所述步驟S1中，水解發(fā)酵和內(nèi)源反硝化至回流污泥R1中的硝酸鹽含量<1mg/L；rbCOD增加5mg/L以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通過深度脫氮除磷的AOA水處理系統(tǒng)處理污水的方法，其特征在于，所述步驟S2中，回流污泥R1回流量為污水進(jìn)水量體積的90~110%。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通過深度脫氮除磷的AOA水處理系統(tǒng)處理污水的方法，其特征在于，所述步驟S3中，回流污泥R2回流量為污水進(jìn)水量體積的90~110%。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通過深度脫氮除磷的AOA水處理系統(tǒng)處理污水的方法，其特征在于，所述步驟S4中，短時(shí)曝氣的時(shí)間為0.5~1h并保證曝氣后DO<0.5mg/L。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通過深度脫氮除磷的AOA水處理系統(tǒng)處理污水的方法，其特征在于，所述的上清液經(jīng)過深度處理后需要達(dá)準(zhǔn)四類標(biāo)準(zhǔn)，其中TN≤10mg/L。
發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N深度脫氮除磷的AOA水處理系統(tǒng)及其水處理方法；其可以進(jìn)一步提升脫氮除磷的效果，并且提升污泥沉降濃縮效果。
第一個(gè)方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N深度脫氮除磷的AOA水處理系統(tǒng)，依次設(shè)置有預(yù)厭氧區(qū)、厭氧區(qū)、好氧區(qū)、缺氧區(qū)、后缺氧區(qū)和二沉池，以上分區(qū)按照上述順序依次通過管道連接，兩個(gè)區(qū)域的連通管道上設(shè)置有閥門；其中：二沉池的底部設(shè)置有污泥的回流管道，回流管道與預(yù)厭氧區(qū)和缺氧區(qū)連通，回流管道在靠近預(yù)厭氧區(qū)污泥入口和缺氧區(qū)的污泥入口處的處設(shè)置有閥門。
通過采用上述技術(shù)方案，本申請(qǐng)中在傳統(tǒng)的AOA水處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增設(shè)了預(yù)厭氧區(qū)，預(yù)厭氧區(qū)主要是對(duì)回流至厭氧區(qū)的回流污泥R1進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理主要是為了消耗掉污泥中的溶解氧，并降低污泥中的硝酸鹽含量，增加有機(jī)物（rbCOD）及揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)含量；預(yù)處理后的回流污泥R1再與污水在厭氧區(qū)進(jìn)行混合時(shí)，可以使氨化菌將加快有機(jī)氮分解轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮，同時(shí)聚糖菌和聚磷菌能夠快速高效完成內(nèi)碳源儲(chǔ)存，同時(shí)聚磷菌釋磷，縮短厭氧區(qū)停留時(shí)間，避免時(shí)間過程造成碳源的損耗。
本申請(qǐng)中還在傳統(tǒng)的AOA水處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增設(shè)了后缺氧區(qū)，后缺氧區(qū)的增設(shè)目的主要是為了通過在后缺氧區(qū)進(jìn)行短時(shí)曝氣吹脫混合液中的N2，防止污泥二沉池中發(fā)生反硝化或厭氧釋磷；從而保證使得污泥在二沉池的濃縮性能較好。本申請(qǐng)中通過增設(shè)預(yù)厭氧區(qū)和后缺氧區(qū)，可以明顯的提升對(duì)氮磷的去除效果。
作為優(yōu)選，所述的厭氧區(qū)設(shè)置污水入口；二沉池上設(shè)置有水的出口和污泥的出口。
通過采用上述技術(shù)方案，本申請(qǐng)中污水是從厭氧區(qū)進(jìn)入，不會(huì)進(jìn)行預(yù)厭氧區(qū)，從而可以回流污泥R1的預(yù)處理不受影響；二沉池中脫氮除磷的水需要通過水出口進(jìn)一步進(jìn)行后續(xù)的深度處理，二沉池的污泥也許定期定量進(jìn)行排放。
第二個(gè)方面，本申請(qǐng)中提供了一種通過深度脫氮除磷的AOA水處理系統(tǒng)處理污水的方法，包括以下步驟：S1:將回流污泥R1在預(yù)厭氧區(qū)進(jìn)行水解發(fā)酵和內(nèi)源反硝化，得到預(yù)處理后的回流污泥R1；S2：步驟S1中預(yù)處理后的回流污泥R1通過管道進(jìn)入到厭氧區(qū)，同時(shí)厭氧區(qū)的進(jìn)水口泵入污水，在厭氧區(qū)進(jìn)行儲(chǔ)存內(nèi)源碳和釋磷，混合液接著進(jìn)入到好氧區(qū)，在好氧區(qū)進(jìn)行硝化和除磷后，混合液進(jìn)行到缺氧區(qū)；S3：在缺氧區(qū)會(huì)泵入回流污泥R2，回流污泥R2與混合液進(jìn)一步混合后，通過內(nèi)源反硝化作用進(jìn)行深度除氮；處理完畢后，混合溶液進(jìn)入到后缺氧區(qū)；S4：在后缺氧區(qū)進(jìn)行短時(shí)曝氣吹脫混合溶液中的N2后進(jìn)入到二沉池；S5：混合溶液在二沉池進(jìn)行沉淀濃縮后，分成上清液和沉降污泥，上清液進(jìn)入深度處理系統(tǒng)進(jìn)行后續(xù)處理；部分沉降活性污泥通過循環(huán)管道分為回流污泥R1和回流污泥R2分別回流至預(yù)厭氧區(qū)和缺氧區(qū)；剩余污泥定期排空。
通過采用上述技術(shù)方案，在本申請(qǐng)中的方法中，回流污泥R1在預(yù)厭氧區(qū)發(fā)生復(fù)雜有機(jī)物的水解發(fā)酵、反硝化和去氧等反應(yīng)，因而在厭氧區(qū)可以充分利用進(jìn)水碳源，強(qiáng)化內(nèi)源反硝化，降低對(duì)除磷的抑制，減少污泥產(chǎn)量。在厭氧區(qū)具有深度厭氧環(huán)境、低硝酸鹽濃度、污泥水解發(fā)酵產(chǎn)物及進(jìn)水碳源，聚糖菌和聚磷菌可快速高效源儲(chǔ)碳，同時(shí)聚磷菌完成釋磷，所需厭氧區(qū)時(shí)間較短。在好氧區(qū)有豐富的污泥齡較長的硝化菌（因?yàn)楹谢亓魑勰?/span>R1），好氧硝化速率快，而聚磷菌消耗內(nèi)碳源過量攝取磷，去除氨氮和磷酸鹽。在缺氧區(qū)因回流污泥R2提高了污泥濃度，反硝化聚糖菌和聚磷菌總量增加，內(nèi)源反硝化效果增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)深度脫氮。在后缺氧區(qū)經(jīng)短時(shí)曝氣吹脫污泥附著的N2，并適當(dāng)補(bǔ)充溶解氧，既能防止二沉池底部污泥反硝化或釋磷，又可提高污泥的沉降濃縮性能。在二沉池底的回流污泥中僅R1流經(jīng)預(yù)厭氧區(qū)進(jìn)行預(yù)處理后再進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，回流污泥R2則直接進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)進(jìn)行內(nèi)源反硝化，防止內(nèi)源反硝化菌處于“饑餓狀態(tài)”。
作為優(yōu)選，所述步驟S1中，水解發(fā)酵和內(nèi)源反硝化至回流污泥R1中的硝酸鹽含量<1mg/L；rbCOD增加5mg/L以上。
通過采用上述技術(shù)方案，通過控制硝化反應(yīng)至硝酸鹽的含量低于1mg/L，可以避免過多的硝酸鹽影響厭氧區(qū)的釋磷環(huán)境，而增加rbCOD可以加速厭氧區(qū)的內(nèi)源儲(chǔ)碳速度，可以很大程度上縮短厭氧區(qū)的停留時(shí)間，避免時(shí)間過長，引起碳源的消耗。
作為優(yōu)選，所述步驟S2中，回流污泥R1回流量為污水進(jìn)水量體積的90~110%。
通過采用上述技術(shù)方案，本申請(qǐng)回流污泥R1與污水的進(jìn)水量的比例，在保證水處理效果的同時(shí)，提高水處理的效率。
作為優(yōu)選，所述步驟S3中，回流污泥R2回流量為污水進(jìn)水量體積的90~110%。
通過采用上述技術(shù)方案，本申請(qǐng)中通過控制回流污泥R2的進(jìn)樣量，可以加速缺氧區(qū)的硝化速度進(jìn)而提升整體的水處理效果和速度。
作為優(yōu)選，所述步驟S4中，短時(shí)曝氣的時(shí)間為0.5~1h并保證曝氣后DO<0.5mg/L。
通過采用上述技術(shù)方案，本申請(qǐng)中短時(shí)曝氣時(shí)間可以保證污泥在二沉池的沉降速度，提升沉淀濃縮的效果。
作為優(yōu)選，所述的上清液經(jīng)過深度處理后需要達(dá)準(zhǔn)四類標(biāo)準(zhǔn)，其中TN≤10mg/L。
綜上所述，本申請(qǐng)包括以下至少一種有益技術(shù)效果：1、本申請(qǐng)中深度脫氮除磷的AOA水處理系統(tǒng)的回流污泥為了克服AOA主流工藝的不足，分為兩路，采用側(cè)流工藝對(duì)“AOA生化池-二沉池”的主流工藝進(jìn)行優(yōu)化，在回流污泥R1線上設(shè)置一個(gè)獨(dú)立的預(yù)厭氧區(qū)，經(jīng)過復(fù)雜的生化過程后進(jìn)入到主流線上的厭氧區(qū)；回流污泥R2則直接回流至缺氧區(qū)提高MLSS，以增加反硝化內(nèi)碳源的總量，提高脫氮效率。
2.本申請(qǐng)中的深度脫氮除磷的AOA水處理系統(tǒng)增加了后缺氧區(qū)，在后缺氧區(qū)經(jīng)過短時(shí)曝氣以提高污泥的沉降濃縮性能，以獲得高濃度的回流污泥，保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，內(nèi)源反硝化的速率低于常規(guī)外源反硝化，AOA工藝需要更久的缺氧停留時(shí)間，同時(shí)為了更快地從好氧過渡到缺氧狀態(tài)，好氧區(qū)末端一般采用低溶解氧策略，導(dǎo)致缺氧區(qū)末端活性污泥容易攜帶大量還原的N2且溶解氧含量很低，快速曝氣可以對(duì)這種情況進(jìn)行改善，更利于二沉池中泥水分離。
3.本申請(qǐng)中深度脫氮除磷的AOA水處理系統(tǒng)和處理方法中，處理系統(tǒng)至少包括預(yù)厭氧區(qū)、厭氧區(qū)、好氧區(qū)、缺氧區(qū)、后缺氧區(qū)和二沉池，回流污泥R1先進(jìn)入預(yù)厭氧區(qū)，活性污泥中吸附夾雜的由原污水?dāng)y入顆粒有機(jī)物、微生物菌體殘留物等，部分在兼性菌和厭氧菌的水解發(fā)酵后產(chǎn)生rbCOD及VFAs，以補(bǔ)充進(jìn)水rbCOD及VFAs的不足，強(qiáng)化原污水中有機(jī)物的利用，減少產(chǎn)泥量，同時(shí)污泥中的聚糖菌和聚磷菌繼續(xù)進(jìn)行內(nèi)源反硝化，降低回流污泥R1中硝態(tài)氮濃度，高MLSS活性污泥內(nèi)源呼吸對(duì)氧產(chǎn)生巨大需求；預(yù)處理出水與回流污泥R1混合后，厭氧區(qū)具有深度厭氧環(huán)境、低硝酸鹽濃度、污泥水解發(fā)酵產(chǎn)物及進(jìn)水碳源，使原污水中有機(jī)物快速分解轉(zhuǎn)化為rbCOD及VFAs，包括有機(jī)氮的氨化，聚糖菌和聚磷菌吸收利用外碳源以及將胞內(nèi)的糖原（Gly）轉(zhuǎn)化為聚羥基烷酸酯（PHA），完成內(nèi)碳源儲(chǔ)存，聚磷菌伴隨著釋磷；在好氧區(qū)，活性污泥中的硝化菌將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸氮或硝酸氮，聚磷菌消耗PHA產(chǎn)生能量過量攝取磷，實(shí)現(xiàn)硝化和除磷，反硝化聚糖菌和聚磷菌消耗PHA與部分外碳源轉(zhuǎn)化為Gly；在缺氧區(qū)，混合液與回流污泥R2混合后提高了污泥濃度，污泥中聚糖菌和聚磷菌總量增加，提高胞內(nèi)Gly驅(qū)動(dòng)的反硝化速率；在后缺氧區(qū)，通過短時(shí)曝氣吹脫混合液中的N2并控制溶解氧含量，防止污泥二沉池中發(fā)生反硝化或厭氧釋磷，利于污泥的沉降濃縮以獲得高MLSS的回流污泥；二沉池泥水分離并經(jīng)后續(xù)深度處理后，出水水質(zhì)可達(dá)準(zhǔn)四類標(biāo)準(zhǔn)，其中TN≤10mg/L。
4.本發(fā)明提高了原污水碳源的利用及內(nèi)碳源的儲(chǔ)存，不需投加碳源，減少污泥產(chǎn)量，運(yùn)營成本低、運(yùn)行穩(wěn)定性好、流程簡(jiǎn)單易操作，可實(shí)現(xiàn)深度脫氮除磷。
（發(fā)明人：古凌艷;渠艷飛;王維康;李波文）
