公布日：2023.03.07
申请日：2022.12.15
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F3/28(2023.01)I;C02F3/02(2023.01)I;C02F3/12(2023.01)I;C02F1/38(2023.01)I;C02F1/20(2019.01)I;C02F11/127(2023.01)I;C02F101/
30(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本发明提供一种低碳源污水深度脱氮处理系统装置及系统方法，所述系统装置包括主流脱氮单元以及侧流水解单元；所述主流脱氮单元包括依次连接的缺氧反应装置、好氧反应装置、膜生物反应装置以及回流装置；所述侧流水解单元包括第一旋流装置、第二旋流装置以及水解装置；所述系统装置降低了回流混合液携带的溶解氧，降低了溶解氧对反硝化碳源的争夺，提升总氮去除量。
权利要求书
1.一种低碳源污水深度脱氮处理系统装置，其特征在于，所述系统装置包括主流脱氮单元以及侧流水解单元；所述主流脱氮单元包括依次连接的缺氧反应装置、好氧反应装置、膜生物反应装置以及回流装置；所述侧流水解单元包括第一旋流装置、第二旋流装置以及水解装置；所述第一旋流装置包括进液口、溢流液出口以及底液出口；所述第二旋流装置包括进液口、溢流液出口以及底液出口；所述第一旋流装置的进液口与所述回流装置出液口相连；所述第一旋流装置的溢流液出口与所述第二旋流装置进液口相连；所述第二旋流装置的溢流液出口与所述回流装置的出液口相连；所述第二旋流装置的底液出口与所述水解装置的进液口相连；所述水解装置的出液口与所述缺氧反应装置相连；所述回流装置的出液口分别独立地与所述缺氧反应装置以及所述第一旋流装置相连。
2.根据权利要求1所述的系统装置，其特征在于，所述缺氧反应装置包括缺氧池；优选地，所述缺氧反应装置设置有填料组件以及搅拌组件；优选地，所述填料组件包括悬挂式填料；优选地，所述搅拌组件包括潜水搅拌器。
3.根据权利要求1或2所述的系统装置，其特征在于，所述好氧反应装置包括好氧池；优选地，所述好氧反应装置设置有溶解氧监测组件；优选地，所述好氧反应装置设置有填料组件；优选地，所述填料组件包括悬挂式填料；优选地，所述溶解氧监测组件设置于所述好氧反应装置的出液口处。
4.根据权利要求1 3任一项所述的系统装置，其特征在于，所述膜生物反应装置包括MBR膜池；优选地，所述MBR膜池设置有MBR组件以及污泥浓度监测组件；优选地，所述污泥浓度监测组件设置于所述膜生物反应装置的出液口处。
5.根据权利要求1 4任一项所述的系统装置，其特征在于，所述回流装置的进液口处设置有消氧组件；优选地，所述消氧组件包括消氧挡板。
6.根据权利要求1 5任一项所述的系统装置，其特征在于，所述回流装置包括回流池；优选地，所述回流装置设置有回流泵以及溶解氧监测组件。优选地，所述回流泵设置于所述回流装置的出液口处；优选地，所述溶解氧监测组件设置于所述回流装置的出液口处。
7.根据权利要求1 6任一项所述的系统装置，其特征在于，所述第一旋流装置包括第一旋流器；优选地，所述第一旋流器的装置直径D≤150mm，所述第一旋流器的锥角α，10°≤α≤20°。
8.根据权利要求1 7任一项所述的系统装置，其特征在于，所述第二旋流装置包括第二旋流器；优选地，所述第二旋流器的装置直径d≤200mm，所述第二旋流器的锥角β，20°≤β≤30°。
9.一种低碳源污水深度脱氮处理系统方法，其特征在于，所述系统方法使用权利要求1 8任一项所述的系统装置，所述系统方法包括以下步骤：(1)污水进入所述缺氧反应装置进行反硝化反应，得到第一处理污水；(2)所述第一处理污水进入所述好氧反应装置进行有机物降解反应以及硝化反应，得到第二处理污水，溶解氧监测组件监测所述第二处理污水的溶解氧浓度；(3)所述第二处理污水进入所述膜生物反应装置进行固液分离，透过液通过消氧组件并进入所述回流装置；(4)所述回流装置产生的部分回流液直接返回所述缺氧反应装置，剩余部分回流液依次经所述第一旋流装置、第二旋流装置以及水解装置处理后返回所述缺氧反应装置。
10.根据权利要求9所述的系统方法，其特征在于，步骤(1)所述缺氧反应装置溶解氧浓度为0.2mg/L-0.4mg/L；优选地，步骤(2)所述好氧反应装置溶解氧浓度为0.7mg/L-1.2mg/L；优选地，步骤(3)所述膜生物反应装置污泥浓度为6000mg/L-15000mg/L；优选地，步骤(4)所述回流液的溶解氧浓度为0.2mg/L-0.4mg/L；优选地，步骤(4)所述回流装置的出液口送至缺氧反应装置的回流液流量为200％Q-400％Q，其中Q为进水流量；所述回流泵的出液口送至第一旋流装置的回流液流量为1％Q-20％Q。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种低碳源污水深度脱氮处理系统装置及系统方法，所述系统装置强化了主流内碳源的利用以及侧流内碳源的释放。
为达到上述技术效果，本发明采用以下技术方案：
本发明目的之一在于提供一种低碳源污水深度脱氮处理系统装置，所述系统装置包括主流脱氮单元以及侧流水解单元；
所述主流脱氮单元包括依次连接的缺氧反应装置、好氧反应装置、膜生物反应装置以及回流装置；
所述侧流水解单元包括第一旋流装置、第二旋流装置以及水解装置；
所述第一旋流装置包括进液口、溢流液出口以及底液出口；
所述第二旋流装置包括进液口、溢流液出口以及底液出口；
所述第一旋流装置的进液口与所述回流装置出液口相连；
所述第一旋流装置的溢流液出口与所述第二旋流装置进液口相连；
所述第二旋流装置的溢流液出口与所述回流装置的出液口相连；
所述第二旋流装置的底液出口与所述水解装置的进液口相连；
所述水解装置的出液口与所述缺氧反应装置相连；
所述回流装置的出液口分别独立地与所述缺氧反应装置以及所述第一旋流装置相连。
作为本发明优选的技术方案，所述缺氧反应装置包括缺氧池。
本发明中，所述第一旋流装置的底液出口与污泥脱水系统相连，对所述第一旋流装置分离出的污泥进行进一步处理。
优选地，所述缺氧反应装置设置有填料组件、搅拌组件以及溶解氧监测组件。
优选地，所述填料组件包括悬挂式填料。
本发明中，悬挂式填料形成“厌氧/缺氧”微环境，有助于反硝化菌的附着生长，促进反硝化菌的富集，同时有助于水解和发酵菌的附着生长，强化主流内碳源的利用，增强反硝化脱氮效果。优选地，所述缺氧池悬挂式填料填充率为60％-80％。
优选地，所述搅拌组件包括潜水搅拌器。
本发明中，所述潜水搅拌器混合功率为1W/m3-3W/m3，以在保障缺氧池主体空间搅拌混合均匀的同时，构造部分“厌氧死区”空间，促进内碳源的释放，强化反硝化脱氮效果。
优选地，所述溶解氧监测组件设置于所述缺氧反应装置的出液口处。
作为本发明优选的技术方案，所述好氧反应装置包括好氧池。
优选地，所述好氧反应装置设置有填料组件、曝气组件以及溶解氧监测组件。
优选地，所述填料组件包括悬挂式填料。
本发明中，悬挂式填料上形成“缺氧/好氧”微环境，有助于发生同步硝化反硝化作用，降低能耗及脱氮碳源需求量。优选地，所述悬挂式填料采用由中心绳和生物附着纤维环组成的生物绳填料，以强化填料气泡切割传氧功用。优选地，所述好氧池悬挂式填料填充率为60％-80％。
优选地，所述溶解氧监测组件设置于所述好氧反应装置的出液口处。
作为本发明优选的技术方案，所述膜生物反应装置包括MBR膜池。
优选地，所述MBR膜池设置有MBR组件以及污泥浓度监测组件。
优选地，所述污泥浓度监测组件设置于所述膜生物反应装置的出液口处。
作为本发明优选的技术方案，所述回流装置的进液口处设置有消氧组件。
优选地，所述消氧组件包括消氧挡板。
作为本发明优选的技术方案，所述回流装置包括回流池。
优选地，所述回流装置设置回流泵以及溶解氧监测组件。
优选地，所述回流泵设置于所述回流装置的出液口处。
优选地，所述溶解氧监测组件设置于所述回流装置的出液口处。
作为本发明优选的技术方案，所述第一旋流装置包括第一旋流器。
优选地，所述第一旋流器的装置直径D≤150mm，所述第一旋流器的锥角α，10°≤α≤20°。
本发明中，所述第一旋流装置的主要作用包括：(1)灰分分离，强化回流混合液中活性污泥与无机惰性成分的分离，既提高后续水解池水解效率，又降低污泥脱水分离难度；(2)旋流释碳，产生剪切、挤压、离心和碰撞等作用力，提高可利用内碳源浓度。
本发明中，所述第一旋流装置还包括以下结构参数：进液口直径D1，0.15D≤D1≤0.3D；溢流口直径D2，0.2D≤D2≤0.4D；底流口直径D3，0.1D≤D3≤0.2D；底流口直径与溢流口直径比值D3/D2，0.4≤D3/D2≤0.6；圆柱段长度L，D≤L≤2D。
本发明中，所述第一旋流器装置具体工作参数如下：进液口压力P1，0.2MPa≤P1≤0.4MPa；进液口污泥浓度M1，6000mg/L≤M1≤15000mg/L。
作为本发明优选的技术方案，所述第二旋流装置包括第二旋流器。
优选地，所述第二旋流器的装置直径d≤200mm，所述第二旋流器的锥角β，20°≤β≤30°。
本发明中，所述第二旋流装置的主要作用包括：(1)进一步旋流释碳，产生剪切、挤压、离心和碰撞等作用力，提高可利用内碳源浓度；(2)污泥浓缩，提高活性污泥浓度，提升后续水解池水解效率，降低水解池水力停留时间；(3)旋流脱气，旋流器内压力分布呈边壁大，沿径向减小，直至降为负压，有利于脱除溶解氧，营造水解池水解有利环境。
本发明中，所述第二旋流装置还包括以下结构参数：进液口直径d1，0.12d≤d1≤0.25d；溢流口直径d2，0.1d≤d2≤0.2d；底流口直径d3，0.15d≤d2≤0.3d；底流口直径与溢流口直径比值d3/d2，1.5≤d3/d2≤2；圆柱段长度l，d≤l≤2d。
优选地，所述第二旋流器装置具体工作参数如下：进液口压力P2，0.2MPa≤P2≤0.4MPa；进液口污泥浓度M2，10000mg/L≤M2≤50000mg/L。
本发明中，所述第二旋流装置中底液出口与溢流液出口流量比为10:1-20:1。
第一旋流器核心作用在于灰分分离，混合液中活性污泥与无机惰性成分的密度和粒径差异较小。选取装置直径、底流口直径与溢流口直径比值以及锥角均相对较小的旋流器，以便于活性污泥富集在第一旋流器溢流口，无机惰性成分富集在第一旋流器底流口。
第二旋流器核心作用在于污泥浓缩，选取装置直径、底流口直径与溢流口直径比值以及锥角均相对较大的旋流器，以便于活性污泥富集在第二旋流器底流口。
本发明中，所述水解装置包括水解池。所述水解装置的主要作用为：使第二旋流器底流口污泥在水解池中发生破解，为系统提供内碳源。
本发明目的之二在于提供一种低碳源污水深度脱氮处理系统方法，所述系统方法使用上述系统装置，所述系统方法包括以下步骤：
(1)污水进入所述缺氧反应装置进行反硝化反应，得到第一处理污水；
(2)所述第一处理污水进入所述好氧反应装置进行有机物降解反应以及硝化反应，得到第二处理污水，溶解氧监测组件监测所述第二处理污水的溶解氧浓度；
(3)所述第二处理污水进入所述膜生物反应装置进行固液分离，透过液通过消氧组件并进入所述回流装置；
(4)所述回流装置产生的部分回流液直接返回所述缺氧反应装置，剩余部分回流液依次经所述第一旋流装置、第二旋流装置以及水解装置处理后返回所述缺氧反应装置。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述缺氧反应装置溶解氧浓度为0.2mg/L-0.4mg/L。
优选地，步骤(2)所述好氧反应装置溶解氧浓度为0.7mg/L-1.2mg/L。
优选地，步骤(3)所述膜生物反应装置污泥浓度为6000mg/L-15000mg/L。；
优选地，步骤(4)所述回流液的溶解氧浓度为0.2mg/L-0.4mg/L。
优选地，步骤(4)所述回流装置的出液口送至缺氧反应装置的回流液流量为200％Q-400％Q，其中Q为进水流量；所述回流装置的出液口送至第一旋流装置的回流液流量为1％Q-20％Q。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明提供一种低碳源污水深度脱氮处理系统装置，所述系统装置主流脱氮单元通过悬挂式填料的添加以及溶解氧的控制，构造缺氧反应装置“厌氧/缺氧”、好氧反应装置“缺氧/好氧”微环境，强化主流内碳源的利用，节省外加碳源投加量。
(2)本发明提供一种低碳源污水深度脱氮处理系统装置，所述系统装置侧流水解单元通过两级旋流装置的旋流脱气以及污泥浓缩作用，水解池溶解氧浓度可降低至0.1mg/L，水解池污泥浓度可最高提升至50000mg/L，促进污泥水解，水解池水力停留时间可缩短至24h-72h，较传统厌氧水解工艺降低了50％。
(3)本发明提供一种低碳源污水深度脱氮处理系统装置，所述系统装置侧流水解单元返回缺氧反应装置混合液上清液COD可高达200mg/L，为反硝化反应补充了碳源，节省外加碳源投加量。
（发明人：周龙坤;关晓琳;王怀林）
