公布日：2022.05.13
申请日：2022.02.15
分类号：C02F3/30(2006.01)I
摘要
本发明提供一种基于SND工艺的智能一体化深度脱氮污水处理系统，所述污水处理系统包括：预处理系统、生化处理系统、深度处理系统和智能管控系统平台；其中，所述生化处理系统包括：SND反应池、缺氧池、好氧池、膜生物反应器MBR池；所述SND反应池、所述缺氧池、所述好氧池、所述MBR池用于依次对污水进行处理；所述好氧池的硝化液回流至所述缺氧池和所述SND反应池；所述MBR池的污泥回流至所述SND反应池。本发明提供的基于SND工艺的智能一体化深度脱氮污水处理系统，能够智能化、高效率的实现污水处理的出水达标，使污水绿色回收，减轻水体流域的污染。
权利要求书
1.一种基于SND工艺的智能一体化深度脱氮污水处理系统，其特征在于，所述污水处理系统包括：预处理系统和生化处理系统；所述生化处理系统包括：SND反应池、缺氧池、好氧池、膜生物反应器MBR池；其中，所述SND反应池、所述缺氧池、所述好氧池、所述MBR池用于依次对污水进行处理；所述好氧池的硝化液回流至所述缺氧池和所述SND反应池；所述MBR池的污泥回流至所述SND反应池。
2.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，所述膜生物反应器MBR池中包括：平板陶瓷膜组件；所述平板陶瓷膜组件设置在所述MBR池内的中上部，用于实现泥水的分离。
3.根据权利要求2所述的污水处理系统，其特征在于，进入所述平板陶瓷膜组件中的污水的停留时间0.5h。
4.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，所述SND反应池包括：SND反应区；所述SND反应区设有至少一个SND反应单元格；所述SND反应单元格填充有微生物填料；所述微生物填料为将丝瓜络进行改性后得到的，用于为微生物菌落提供生长环境。
5.根据权利要求4所述的污水处理系统，其特征在于，所述SND反应单元格中的填料上包括：好氧区域、缺氧区域和厌氧区域；用于氨氮的硝化以及大部分总氮的去除，同时聚磷菌在好氧环境下吸收磷元素，实现同步硝化反硝化。
6.根据权利要求4所述的污水处理系统，其特征在于，所述微生物填料为采用质量浓度为2％的NaOH溶液将丝瓜络改性得到，所述微生物填料在所述SND反应单元格的填充度为10％-20％。
7.根据权利要求6所述的污水处理系统，其特征在于，所述微生物填料为碳源缓释填料，能够为微生物提供良好的生存环境。
8.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，所述好氧池底部设置有硝化液回流管，所述硝化液回流管分别连接所述缺氧池的进水口和所述SND池的进水口，回流至所述缺氧池和所述SND池的硝化液流量分配情况根据总氮及氨氮调节；所述MBR池的底部设置有与所述SND池相连的污泥回流管。
9.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，所述污水处理系统还包括：深度处理系统；所述深度处理系统的污水入口与所述生化处理系统的污水出口连接；所述深度处理系统包括消毒池，所述消毒池包括臭氧发生器和紫外灯。10.根据权利要求1-9任一所述的污水处理系统，其特征在于，所述污水处理系统还包括：智能管控系统平台；所述智能管控系统平台包括：污水处理智能控制系统；所述污水处理智能控制系统包括：氨氮-溶解氧DO耦合自控系统；所述氨氮-DO耦合自控系统与所述SND反应池连接，所述氨氮-DO耦合自控系统还与所述好氧池连接；所述氨氮-DO耦合自控系统，用于定时监测所述生化处理系统内的氨氮值，以及，用于根据氨氮浓度，调节所述生化处理系统内的DO浓度。
11.根据权利要求10所述的污水处理系统，其特征在于，所述氨氮-DO耦合自控系统还用于控制经过所述预处理系统的污水进入SND反应单元格中后，SND反应单元格中的DO含量不高于2mg/L。
12.根据权利要求10所述的污水处理系统，其特征在于，所述缺氧池的污水进水口与所述SND池的污水出水口连接；所述SND池的污水出水口连接所述缺氧池的污水进水口，待处理污水在所述缺氧池中的停留时间为4-5h，所述缺氧池中的DO浓度低于0.5mg/L。
13.根据权利要求10所述的污水处理系统，其特征在于，所述缺氧池的污水出水连接所述好氧池的污水进水口；所述氨氮-DO耦合自控系统还用于定时监测所述好氧池的污水出水的氨氮数据，控制所述好氧池的出水氨氮值范围为2-5mg/L。
14.根据权利要求10-13任一所述的污水处理系统，其特征在于，所述污水处理系统还包括：深度处理系统；所述深度处理系统的污水入口与所述生化处理系统的污水出口连接；所述深度处理系统包括消毒池，所述消毒池包括臭氧发生器和紫外灯；所述污水处理智能控制系统还包括：流量-消毒耦合系统；所述流量-消毒耦合系统与所述深度处理系统连接，用于根据流量控制所述深度处理系统的功率。
15.根据权利要求10-14任一所述的污水处理系统，其特征在于，所述膜生物反应器MBR池中包括：平板陶瓷膜组件；所述污水处理智能控制系统还包括：与所述MBR池连接的膜压差-清洗耦合系统；所述膜压差-清洗耦合系统用于根据膜压差变化确定清洗频率。
16.根据权利要求10-15所述的污水处理系统，其特征在于，所述智能管控系统平台还包括：水质监测系统和数据传输系统；所述水质监测系统与所述数据传输系统连接，所述水质监测系统用于对所述污水处理系统的氨氮值、COD值、总氮值进行监测，并将监测数值通过数据传输系统进行反馈。
17.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，所述预处理系统包括粗格栅、集水池、细格栅和曝气沉砂池，所述预处理系统用于去除污水中的大颗粒及比重大的砂子。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于同步硝化反硝化SND工艺的智能一体化深度脱氮污水处理系统，针对现有技术中的不足，研发智能化、污水处理效率高、易操作管理、实现污水处理出水达标的智能一体化污水处理系统。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种基于同步硝化反硝化SND工艺的智能一体化深度脱氮污水处理系统，所述污水处理系统包括：预处理系统和生化处理系统。
所述生化处理系统包括：SND反应池、缺氧池、好氧池、膜生物反应器MBR池；其中，所述SND反应池、所述缺氧池、所述好氧池、所述MBR池用于依次对污水进行处理；所述好氧池的硝化液回流至所述缺氧池和所述SND反应池；所述MBR池的污泥回流至所述SND反应池。
需要说明的是，生化处理系统采用SND反应池+缺氧池+好氧池+膜生物反应器MBR池的处理工艺，整个处理工艺能够大幅度降低耗氧量，使正常情况下不用外加碳源，能够让生活污水中的CODcr、BOD5、氨氮、总氮、总磷等主要污染物在SND反应池中去除，在缺氧反硝化和强化好氧硝化脱碳中进一步去除水中污染物，在保证水量波动的情况下，使污水处理系统的出水水质稳定达标。
在一种可能的实现方式中，所述膜生物反应器MBR池中包括：平板陶瓷膜组件；所述平板陶瓷膜组件设置在所述MBR池内的中上部，用于实现泥水的分离。
在一种可能的实现方式中，进入所述平板陶瓷膜组件中的污水的停留时间0.5h。
需要说明的是，利用平板陶瓷膜组件能够实现高效的泥水分离，而且平板陶瓷膜组件相比于中空纤维膜有着坚固、耐用、抗污堵、耐酸碱的优良特征，使用平板陶瓷膜组件能够在减少二沉池建设的同时，大大提高污泥浓度，从3000-5000mg/L提升至8000-12000mg/L，较高的污泥浓度可以实现高的污染物去除效率，污泥回流至SND池。
在一种可能的实现方式中，所述SND反应池包括：SND反应区；所述SND反应区设有至少一个SND反应单元格。
所述SND反应单元格填充有微生物填料；所述微生物填料为将丝瓜络进行改性后得到的，用于为微生物菌落提供生长环境。
需要说明的是，微生物填料是利用不同的方式将纯天然的丝瓜络进行改性的到的，得到的微生物填料用于低C/N特征的生活污水，为低C/N特征的污水在脱氮过程中提供电子受体，实现氨氮、总氮高效脱除的前提下，同时作为缓释碳源的微生物填料结合SND的功能菌落能够实现在同一污水处理单元中同步去除CODcr、BOD5、氨氮、总氮、总磷等污染物。
在一种可能的实现方式中，所述SND反应单元格中的填料上包括：好氧区域、缺氧区域和厌氧区域；用于氨氮的硝化以及大部分总氮的去除，同时聚磷菌在好氧环境下吸收磷元素，实现同步硝化反硝化。
需要说明的是，在SND反应单元格中优化SND菌群结构，在一个SND反应单元格行成好氧、缺氧、厌氧区域，实现氨氮的硝化以及大部分的总氮的去除同时聚磷菌在好氧环境中吸收磷元素，满足在进行同步硝化反硝化过程中，不需要外加碳源。
需要说明的是，当DO≤2mg/L，相较于传统A/O工艺、SBR工艺等曝气量减小50％，能耗大大降低；并且由于硝化和反硝化能在同一个SND反应单元格内实现，因此反应过程中碱度保持不变，硝化过程中不用额外添加碱以保持反应在合理的pH范围内，不需要外加碱度。
在一种可能的实现方式中，所述微生物填料为采用质量浓度为2％的NaOH溶液将丝瓜络改性得到，所述微生物填料在所述SND反应单元格的填充度为10％-20％。
需要说明的是，微生物附着在改性后的天然生物载体上，好氧微生物附着在填料最外层，进行硝化反应，研究其改性后的生物性特征，碳源的释放情况，微生物的附着情况、长期浸泡的解离情况等，为微生物菌群增值提供更好的环境，
在一种示例中，所述微生物填料为碳源缓释填料，能够为微生物提供良好的生存环境。
需要说明的是，所述微生物填料为碳源缓释填料，既能保证较大的比表面积，为微生物提供良好的生存环境，另外所述缓释填料中可以为反硝化提供碳源。
需要说明的是，在同步硝化反硝化过程中外部碳源不够的情况下，作为缓释碳源为反硝化提供碳源，在SND反应池的出口处设置隔网防止填料流失，SND池的出水进入缺氧池。
在一种可能的实现方式中，所述好氧池底部设置有硝化液回流管，所述硝化液回流管分别连接所述缺氧池的进水口和所述SND池的进水口，回流至所述缺氧池和所述SND池的硝化液流量分配情况根据总氮及氨氮调节。
所述MBR池的底部设置有与所述SND池相连的污泥回流管。
在一种可能的实现方式中，所述污水处理系统还包括：深度处理系统；所述深度处理系统的污水入口与所述生化处理系统的污水出口连接。
所述深度处理系统包括消毒池，所述消毒池包括臭氧发生器和紫外灯。
需要说明的是，生化处理系统的出水进入消毒池中，在消毒池的停留时间为15min，使用臭氧耦合紫外的消毒方法能够使污水在进行深化处理消毒时不额外使用药剂，减少化学药剂的使用进而满足生活污水的处理要求，实现生活污水的绿色回用。
在一种可能的实现方式中，所述污水处理系统还包括：智能管控系统平台。
所述智能管控系统平台包括：污水处理智能控制系统；所述污水处理智能控制系统包括：氨氮-溶解氧DO耦合自控系统。
所述氨氮-DO耦合自控系统与所述SND反应池连接，所述氨氮-DO耦合自控系统还与所述好氧池连接。
所述氨氮-DO耦合自控系统，用于定时监测所述生化处理系统内的氨氮值，以及，用于根据氨氮浓度，调节所述生化处理系统内的DO浓度。
需要说明的是，待处理的污水进入SND单元格中，利用氨氮-DO耦合自控系统，实现曝气量变化，控制DO不高于2mg/L，既满足同步硝化反硝化需求，又提供一定的混合动力。氨氮-DO耦合自控系统定时监测系统内的氨氮值，生化处理系统中此时的氨氮值小于10mg/L，则鼓风机保持原有频率运行；若氨氮值大于10mg/L，监测此时系统内的DO值，若DO浓度小于2mg/L，则鼓风机保持原有频率运行，若DO值大于2mg/L，则将鼓风机频率降低5Hz后运行。氨氮-DO耦合自控系统根据氨氮浓度调整鼓风机频率进而改变系统内DO浓度，既满足SND反应池的需求，节省能源消耗，同时又提供生化处理系统所需要的剪切力环境。系统的停留时间为8h。低溶氧状态下实现同步硝化反硝化。
在一种可能的实现方式中，所述氨氮-DO耦合自控系统还用于控制经过所述预处理系统的污水进入SND反应单元格中后，SND反应单元格中的DO含量不高于2mg/L。
在一种可能的实现方式中，所述缺氧池的污水进水口与所述SND池的污水出水口连接。
所述SND池的污水出水口连接所述缺氧池的污水进水口，待处理污水在所述缺氧池中的停留时间为4-5h，所述缺氧池中的DO浓度低于0.5mg/L。
在一种可能的实现方式中，所述缺氧池的污水出水连接所述好氧池的污水进水口。所述氨氮-DO耦合自控系统还用于定时监测所述好氧池的污水出水的氨氮数据，控制所述好氧池的出水氨氮值范围为2-5mg/L。
需要说明的是，待处理污水进入缺氧池的停留时间为4h，在缺氧池中加搅拌，缺氧池的储水进入好氧池中，在好氧池中的停留时间为4h，利用利用氨氮-DO耦合自控系统，实现曝气量变化，定时监测出水氨氮数据，控制DO，若氨氮值大于5mg/L，则提高鼓风机频率5Hz，直至达到最高频率或者氨氮降低至5mg/L以下，若氨氮低于2mg/L以下，则将鼓风机频率降低5Hz后运行。直至维持出水氨氮在2-5mg/L之间，既满足好氧的需求，又节省能源消耗。
在一种可能的实现方式中，所述污水处理系统还包括：深度处理系统；所述深度处理系统的污水入口与所述生化处理系统的污水出口连接；所述深度处理系统包括消毒池，所述消毒池包括臭氧发生器和紫外灯。
所述污水处理智能控制系统还包括：流量-消毒耦合系统；所述流量-消毒耦合系统与所述深度处理系统连接，用于根据流量控制所述深度处理系统的功率。
在一种可能的实现方式中，所述膜生物反应器MBR池中包括：平板陶瓷膜组件。
所述污水处理智能控制系统还包括：与所述MBR池连接的膜压差-清洗耦合系统；所述膜压差-清洗耦合系统用于根据膜压差变化确定清洗频率。
在一种可能的实现方式中，所述智能管控系统平台还包括：水质监测系统和数据传输系统。
所述水质监测系统与所述数据传输系统连接，所述水质监测系统用于对所述污水处理系统的氨氮值、COD值、总氮值进行监测，并将监测数值通过数据传输系统进行反馈。
在一种可能的实现方式中，所述预处理系统包括粗格栅、集水池、细格栅和曝气沉砂池，所述预处理系统用于去除污水中的大颗粒及比重大的砂子。实施本发明的一种基于同步硝化反硝化SND工艺的智能一体化深度脱氮污水处理系统，与现有技术相比较，具有如下有益效果：
(1)同步硝化反硝化(以下简称SND)区及好氧区构建氨氮-DO耦合自控系统为该装备的核心系统，充分减少曝气量，实现精准曝气；
(2)提供针对低C/N特征的污水使用的新型微生物填料，微生物填料能作为缓释碳源结合SND反应单元格的功能菌落能够实现在氨氮、总氮高效脱除的前提下，同步去除CODcr、BOD5、氨氮、总氮、总磷等污染物。
(3)建立智能管控系统，利用系统化、标准化和信息化的多种新型监测仪器仪表，实现水场站的运行状况、生产视频、生产指标的监控，把分布的水厂统一纳入管理系统，最终实现无人值守、精准曝气、智能维护、数据多终端传输、的新型一体化污水处理设备及污水收集系统。
（发明人：孙斌;赵焰;王延忠;李泽;徐志清）
