公布日：2024.05.14
申請(qǐng)日：2024.01.31
分類號(hào)：C02F3/00(2023.01)I;C02F3/30(2023.01)I;C02F11/04(2006.01)I
摘要：本發(fā)明公開了一種基于IFAS-PNAD連續(xù)流系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)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(jìn)水、微好氧池出水進(jìn)入沉淀池，沉淀池內(nèi)上清液流出，底泥一部分回流至厭氧池，另一部分進(jìn)入污泥厭氧發(fā)酵系統(tǒng)；污泥厭氧發(fā)酵系統(tǒng)產(chǎn)生的發(fā)酵液進(jìn)入污泥旁側(cè)處理裝置；污泥旁側(cè)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(cè)處理裝置；微好氧池通過(guò)硝化液回流系統(tǒng)與缺氧池連通，厭氧池通過(guò)超越管路系統(tǒng)與缺氧池連通；控制器控制超越管路系統(tǒng)、硝化液回流系統(tǒng)、污泥旁側(cè)處理裝置輸出端的啟閉與切換及污泥厭氧發(fā)酵系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)多種運(yùn)行環(huán)境相結(jié)合的模式，有效提高脫氮效率。
權(quán)利要求書
1.一種基于IFAS-PNAD連續(xù)流系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)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(tǒng)、污泥旁側(cè)處理裝置、硝化液回流系統(tǒng)及污泥厭氧發(fā)酵系統(tǒng)；所述厭氧池、好氧池、缺氧池、微好氧池依次連通；缺氧池內(nèi)設(shè)置聚氨酯海綿填料架；原水由厭氧池進(jìn)水、微好氧池出水進(jìn)入沉淀池實(shí)現(xiàn)泥水分離，沉淀池內(nèi)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(jìn)入污泥厭氧發(fā)酵系統(tǒng)；污泥厭氧發(fā)酵系統(tǒng)產(chǎn)生的發(fā)酵液進(jìn)入污泥旁側(cè)處理裝置；污泥旁側(cè)處理裝置分別與好氧池、缺氧池通過(guò)管路連接，用于抑制活性污泥中亞硝酸氧化菌的活性；同時(shí)厭氧池的部分活性污泥通過(guò)管路輸送至污泥旁側(cè)處理裝置；微好氧池通過(guò)硝化液回流系統(tǒng)與缺氧池連通，厭氧池通過(guò)超越管路系統(tǒng)與缺氧池連通，超越管路系統(tǒng)開啟時(shí)厭氧池與好氧池不連通；控制器通過(guò)監(jiān)測(cè)水質(zhì)水量，控制超越管路系統(tǒng)、硝化液回流系統(tǒng)、污泥旁側(cè)處理裝置輸出端的啟閉與切換及污泥厭氧發(fā)酵系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的基于IFAS-PNAD連續(xù)流系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)污水深度脫氮的裝置，其特征在于，在正常運(yùn)行模式下，厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)體積比為1:2:4，好氧區(qū)包括好氧池、微好氧池；在超越管路系統(tǒng)開啟的運(yùn)行模式下，所述厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)體積比為1:2:2。
3.如權(quán)利要求2所述的基于IFAS-PNAD連續(xù)流系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)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(shè)置有攪拌器，好氧池、微好氧池中均設(shè)有曝氣系統(tǒng)，通過(guò)控制器控制曝氣系統(tǒng)調(diào)節(jié)各反應(yīng)池的曝氣量。
4.如權(quán)利要求2或3所述的基于IFAS-PNAD連續(xù)流系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)污水深度脫氮的裝置，其特征在于，所述好氧池內(nèi)懸浮圓柱體結(jié)構(gòu)的聚乙烯空心環(huán)填料。
5.如權(quán)利要求4所述的基于IFAS-PNAD連續(xù)流系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)污水深度脫氮的裝置，其特征在于，所述污泥厭氧發(fā)酵系統(tǒng)包括污泥發(fā)酵罐、離心機(jī)及污泥發(fā)酵液存儲(chǔ)罐；沉淀池內(nèi)底泥另一部分作為剩余污泥通過(guò)污泥發(fā)酵罐的厭氧堿性發(fā)酵后經(jīng)離心機(jī)處理產(chǎn)生污泥發(fā)酵液，儲(chǔ)存在污泥發(fā)酵液存儲(chǔ)罐內(nèi)。
6.一種基于IFAS-PNAD連續(xù)流系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)污水深度脫氮的方法，其特征在于，采用如權(quán)利要求1-5所述的裝置，方法如下：原水進(jìn)入?yún)捬醭剡M(jìn)行氨化和釋磷反應(yīng)后進(jìn)入好氧池；同時(shí)沉淀池內(nèi)的回流污泥進(jìn)入?yún)捬醭兀粎捬醭刂械牟糠只钚晕勰噍斔椭廖勰嗯詡?cè)處理裝置中；進(jìn)入好氧池后進(jìn)行硝化和有機(jī)物的降解，然后進(jìn)入缺氧池進(jìn)行厭氧氨氧化反應(yīng)；在控制器的控制下微好氧池內(nèi)的硝化液通過(guò)硝化液回流系統(tǒng)回流至缺氧池進(jìn)行反硝化脫氮反應(yīng)；之后進(jìn)入微好氧池進(jìn)行進(jìn)一步的硝化和有機(jī)物的降解；最后進(jìn)入沉淀池實(shí)現(xiàn)泥水分離，上清液作為最終出水流出系統(tǒng)，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(jìn)入污泥厭氧發(fā)酵系統(tǒng)，污泥厭氧發(fā)酵系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥發(fā)酵液進(jìn)入污泥旁側(cè)處理裝置；經(jīng)污泥旁側(cè)處理裝置處理后的活性污泥攜帶污泥發(fā)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(jù)控制器的選擇及超越管路系統(tǒng)是否開啟確定經(jīng)處理后的活性污泥輸送至好氧池還是缺氧池。7.如權(quán)利要求6所述的基于IFAS-PNAD連續(xù)流系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)污水深度脫氮的方法，其特征在于，對(duì)水質(zhì)、水量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，控制器將采集的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)水質(zhì)指標(biāo)參數(shù)處于限定濃度范圍內(nèi)時(shí)，觸發(fā)超越管路系統(tǒng)、硝化液回流系統(tǒng)、污泥旁側(cè)處理裝置以及污泥厭氧發(fā)酵系統(tǒng)的控制指令。
8.如權(quán)利要求6所述的基于IFAS-PNAD連續(xù)流系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)污水深度脫氮的方法，其特征在于，當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)范圍為：NH4+-N＜30.0mg/L、TN＜40.0mg/L、COD＜100.0mg/L時(shí)，控制器控制開啟超越管路系統(tǒng)，厭氧池直接與缺氧池連通，同時(shí)，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(quán)利要求6-8任一項(xiàng)所述的基于IFAS-PNAD連續(xù)流系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)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(nèi)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(jīng)污泥厭氧發(fā)酵系統(tǒng)處理后，產(chǎn)生的污泥發(fā)酵液對(duì)厭氧池輸送至污泥旁側(cè)處理裝置內(nèi)的部分活性污泥進(jìn)行處理，經(jīng)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(shí)，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(fā)酵系統(tǒng)中通過(guò)NaOH溶液調(diào)節(jié)內(nèi)部pH，使其控制在9.5～10.5范圍內(nèi)。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于IFAS-PNAD連續(xù)流系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)污水深度脫氮的裝置及方法，能夠?qū)崿F(xiàn)多種運(yùn)行環(huán)境相結(jié)合的模式，有效提高脫氮效率。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種基于IFAS-PNAD連續(xù)流系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)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(tǒng)、污泥旁側(cè)處理裝置、硝化液回流系統(tǒng)及污泥厭氧發(fā)酵系統(tǒng)；
所述厭氧池、好氧池、缺氧池、微好氧池依次連通；缺氧池內(nèi)設(shè)置聚氨酯海綿填料架；原水由厭氧池進(jìn)水、微好氧池出水進(jìn)入沉淀池實(shí)現(xiàn)泥水分離，沉淀池內(nèi)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(jìn)入污泥厭氧發(fā)酵系統(tǒng)；污泥厭氧發(fā)酵系統(tǒng)產(chǎn)生的發(fā)酵液進(jìn)入污泥旁側(cè)處理裝置；污泥旁側(cè)處理裝置分別與好氧池、缺氧池通過(guò)管路連接，用于抑制活性污泥中亞硝酸氧化菌的活性；同時(shí)厭氧池的部分活性污泥通過(guò)管路輸送至污泥旁側(cè)處理裝置；
微好氧池通過(guò)硝化液回流系統(tǒng)與缺氧池連通，厭氧池通過(guò)超越管路系統(tǒng)與缺氧池連通，超越管路系統(tǒng)開啟時(shí)厭氧池與好氧池不連通；
控制器通過(guò)監(jiān)測(cè)水質(zhì)水量，控制超越管路系統(tǒng)、硝化液回流系統(tǒng)、污泥旁側(cè)處理裝置輸出端的啟閉與切換及污泥厭氧發(fā)酵系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)。
本發(fā)明還提供了一種基于IFAS-PNAD連續(xù)流系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)污水深度脫氮的方法，采用上述的裝置，方法如下：
原水進(jìn)入?yún)捬醭剡M(jìn)行氨化和釋磷反應(yīng)后進(jìn)入好氧池；同時(shí)沉淀池內(nèi)的回流污泥進(jìn)入?yún)捬醭�；厭氧池中的部分活性污泥輸送至污泥旁�?cè)處理裝置中；
進(jìn)入好氧池后進(jìn)行硝化和有機(jī)物的降解，然后進(jìn)入缺氧池進(jìn)行厭氧氨氧化反應(yīng)；在控制器的控制下微好氧池內(nèi)的硝化液通過(guò)硝化液回流系統(tǒng)回流至缺氧池進(jìn)行反硝化脫氮反應(yīng)；
之后進(jìn)入微好氧池進(jìn)行進(jìn)一步的硝化和有機(jī)物的降解；
最后進(jìn)入沉淀池實(shí)現(xiàn)泥水分離，上清液作為最終出水流出系統(tǒng)，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(jìn)入污泥厭氧發(fā)酵系統(tǒng)，污泥厭氧發(fā)酵系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥發(fā)酵液進(jìn)入污泥旁側(cè)處理裝置；
經(jīng)污泥旁側(cè)處理裝置處理后的活性污泥攜帶污泥發(fā)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(jù)控制器的選擇及超越管路系統(tǒng)是否開啟確定經(jīng)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(fā)明通過(guò)在厭氧池、缺氧池之間設(shè)置超越管路系統(tǒng)，在不同進(jìn)水水質(zhì)條件下，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)AAO、多級(jí)AO等多種運(yùn)行模式的轉(zhuǎn)換，利用宏觀的動(dòng)態(tài)調(diào)控，有效的改變微生物群落狀態(tài)，同時(shí)，該策略也能在無(wú)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(jī)物污水等多種污水處理情境。其次，本發(fā)明通過(guò)設(shè)置硝化液回流系統(tǒng)將厭氧氨氧化與短程反硝化相結(jié)合，充分利用好氧區(qū)末段及微好氧區(qū)回流液中的硝態(tài)氮和氨氮，進(jìn)一步去除厭氧氨氧化產(chǎn)生的硝態(tài)氮的同時(shí)也能夠提供厭氧氨氧化菌(Anammox)的底物亞硝酸鹽，達(dá)到了污水深度脫氮的效果。
本發(fā)明通過(guò)將短程硝化、短程反硝化、厭氧氨氧化等工藝相結(jié)合，在多種運(yùn)行模式(A2O、多級(jí)AO等)的加持下，利用泥膜混合的策略，實(shí)現(xiàn)主反應(yīng)區(qū)生物膜工藝的活性污泥方式運(yùn)行，最終達(dá)到城市污水深度脫氮協(xié)同降碳的目的。
而且采用可調(diào)節(jié)式連續(xù)流處理系統(tǒng)，工藝流程簡(jiǎn)單，且容易操控，由于引入了PLC控制平臺(tái)，可根據(jù)進(jìn)出水水質(zhì)要求自動(dòng)調(diào)整各反應(yīng)池運(yùn)行方式，系統(tǒng)脫氮性能良好，在進(jìn)水為生活污水的條件下，總氮平均去除率超過(guò)90％，該工藝能夠?yàn)楣こ袒瘧?yīng)用提供理論參考與技術(shù)支持。
2、由于在污泥發(fā)酵過(guò)程中，微生物的脫氨基作用會(huì)釋放大量氨氮及有機(jī)物，直接回流至系統(tǒng)內(nèi)會(huì)對(duì)微生物群落造成沖擊，該工藝采用活性污泥旁側(cè)處理的策略能夠解決此問(wèn)題，并可以降低進(jìn)水氨氮負(fù)荷，提高出水水質(zhì)，同時(shí)，系統(tǒng)可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)情況調(diào)整處理后污泥的輸入端，實(shí)現(xiàn)污泥厭氧發(fā)酵系統(tǒng)利用率的最大化。
3、本發(fā)明通過(guò)設(shè)置污泥厭氧發(fā)酵系統(tǒng)，開發(fā)污泥發(fā)酵液中的內(nèi)碳源，在為好氧段、缺氧段提供優(yōu)質(zhì)碳源、節(jié)省外碳源投加的同時(shí)也能解決后續(xù)剩余污泥的處理處置問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)污泥減量化；利用污泥發(fā)酵液中腐殖酸能夠抑制亞硝酸氧化菌(NOB)活性的特性，并結(jié)合短污泥齡、低氧曝氣、饑餓處理等策略有效實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的短程硝化過(guò)程，進(jìn)一步降低曝氣能耗。
4、本發(fā)明引入懸浮空心環(huán)填料、聚氨酯海綿填料，采用泥膜共生IFAS處理技術(shù)，運(yùn)用生物膜法的基本原理，充分利用了活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)生物膜工藝的活性污泥方式運(yùn)行，另外，在系統(tǒng)末端設(shè)置微好氧池以減少回流硝化液中溶解氧對(duì)缺氧池的影響。
（發(fā)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）
