申请日2017.06.08
公开(公告)日2017.09.26
IPC分类号C02F3/30; G06F19/00
摘要
本发明实施例提供了确定生物反应池容积的综合法和污水处理方法，应用于生物反应器系统，生物反应器系统包括一个缺氧池和一个好氧池，缺氧池容和好氧池容的确定方法包括：根据生物反应器的进水化学耗氧量和进水五日生化需氧量，计算污泥龄;至少根据进出水五日生化需氧量之差与进水的悬浮物浓度的商，与第一系数的对应关系，确定出第一系数;根据第一系数和预设的第一生物混合液悬浮固体平均浓度，计算生物反应器内混合液挥发性悬浮固体平均浓度;至少根据生物反应器系统的设计流量、污泥产率系数以及污泥龄，计算生物反应池容积。应用本发明实施例，可以使生物反应器系统的污水处理能力与设计流量相匹配。
权利要求书
1.一种确定生物反应池容积的综合法，应用于生物反应器系统，所述生物反应器系统包括一个缺氧池和一个好氧池，所述生物反应池容积为所述缺氧池和所述好氧池的容积之和，其特征在于，所述方法包括：
根据所述生物反应器的进水化学耗氧量和进水五日生化需氧量，计算污泥龄;
至少根据所述进水五日生化需氧量和出水五日生化需氧量之差与进水的悬浮物浓度的商、所述生物反应器系统的设计温度以及所述污泥龄，与第一系数的对应关系，确定出第一系数;
根据所述第一系数和预设的生物反应器系统内第一生物混合液悬浮固体平均浓度，计算生物反应器内混合液挥发性悬浮固体平均浓度;
根据所述生物反应器系统的设计流量、污泥产率系数、所述污泥龄、所述进水五日生化需氧量、出水五日生化需氧量、所述生物反应器内混合液挥发性悬浮固体平均浓度以及衰减系数，计算生物反应池容积，其中，所述污泥产率系数是根据进水的无机悬浮物和难降解的有机悬浮物总浓度、所述进水五日生化需氧量、所述污泥龄以及所述设计温度计算得到的。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据进水硝酸盐氮浓度、进水五日生化需氧量和所述生物反应池容积，确定第一缺氧池容和第一好氧池容;
根据进水的凯氏氮浓度、出水的氨氮浓度和硝化负荷，计算出硝化池容，并将所述硝化池容和所述第一好氧池容中较大者为第二好氧池容;
至少根据反硝化速率、所述生物反应器系统的进水总凯氏氮浓度、所述生物反应器系统的出水总氮浓度和所述预设的生物反应器系统内第一生物混合液悬浮固体平均浓度，计算第二缺氧池容，并将第二缺氧池容和所述第一缺氧池容中较大者为第三缺氧池容;
根据所述第二好氧池容和所述第三缺氧池容，计算优化的生物反应池容积;
至少根据所述进水五日生化需氧量、所述出水五日生化需氧量、所述设计流量、所述污泥龄和悬浮污泥转化率计算总污泥量;
根据所述总污泥量和所述优化的生物反应池容积计算生物反应器系统内第二生物混合液悬浮固体平均浓度;
判断所述生物反应器系统内第二生物混合液悬浮固体平均浓度是否小于第一预设阈值;若是，调大所述污泥龄，并返回执行所述至少根据所述进水五日生化需氧量、所述出水五日生化需氧量、所述设计流量、所述污泥龄和悬浮污泥转化率计算总污泥量的步骤;若否，将所述生物反应器系统内第二生物混合液悬浮固体平均浓度作为生物反应器系统内目标混合液悬浮固体平均浓度;
根据所述设计流量、所述进水五日生化需氧量、所述出水五日生化需氧量、所述优化的生物反应池容积以及所述生物反应器内目标混合液悬浮固体平均浓度，计算污泥负荷;
判断所述污泥负荷是否大于或等于第二预设阈值;若是，调大所述污泥龄，返回执行所述根据所述生物反应器系统的设计流量、污泥产率系数、所述污泥龄、所述进水五日生化需氧量、出水五日生化需氧量、所述生物反应器内混合液挥发性悬浮固体平均浓度以及衰减系数，计算生物反应池容积的步骤。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述生物反应器的进水化学耗氧量和进水五日生化需氧量，计算污泥龄，包括：
利用公式，计算污泥龄，其中，
θc为污泥龄;CODcr为所述生物反应器的进水化学耗氧量和进水五日生化需氧量;S0为进水五日生化需氧量。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述生物反应器系统的设计流量、污泥产率系数、所述污泥龄、所述进水五日生化需氧量、出水五日生化需氧量、所述生物反应器内混合液挥发性悬浮固体平均浓度以及衰减系数，计算生物反应池容积，包括：
利用公式，
计算污泥产率系数，其中，
Y为污泥产率系数;当污泥龄小于等于20d时，K为1，当污泥龄大于20d时，K=1-0.0033(θc-20);θc为污泥龄;X0为进水的无机悬浮物和难降解的有机悬浮物总浓度;S0为进水五日生化需氧量;T为设计温度;
利用公式，Kd=Kd20*(θT)T-20，计算衰减系数;其中，
Kd为衰减系数，Kd20为20摄氏度的衰减系数，取值范围为0.04-0.075;θT为温度系数，取值范围为1.02-1.06;T为设计温度;
利用公式，计算生物反应池容积，其中，
V为生物反应池容积;Q为设计流量;θc为污泥龄;S0为进水五日生化需氧量;Se为出水五日生化需氧量;XV为生物反应器内混合液挥发性悬浮固体平均浓度，且XV=Kv*X，X为预设的生物反应器系统内第一生物混合液悬浮固体平均浓度;Kv为第一系数。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据进水硝酸盐氮浓度、进水五日生化需氧量和所述生物反应池容积，确定第一缺氧池容和第一好氧池容，包括：
根据进水硝酸盐氮浓度、进水五日生化需氧量，计算反硝化负荷;
根据第一缺氧池容和第一好氧池容之比，与所述反硝化负荷的对应关系，确定出所述第一缺氧池容和所述第一好氧池容的比例关系;
根据所述第一缺氧池容和所述第一好氧池容的比例关系，依据所述生物反应池容积，计算所述第一缺氧池容和所述第一好氧池容。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据进水的凯氏氮浓度、出水的氨氮浓度和硝化负荷，计算出硝化池容，并将所述硝化池容和所述第一好氧池容中较大者为第二好氧池容，包括：
利用公式，计算出硝化池容，其中，
V硝为硝化池容;Q为所述生物反应器系统的设计流量;硝化负荷=0.02～0.05(kgN-NH3)/(kgMLSS*d)，X为预设的生物反应器系统内第一生物混合液悬浮固体平均浓度;;
判断所述硝化池容是否大于或等于所述第一好氧池容;
若是，将所述硝化池容作为第二好氧池容;
若否，将所述第一好氧池容作为第二好氧池容。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述至少根据反硝化速率、所述生物反应器系统的进水总凯氏氮浓度、所述生物反应器系统的出水总氮浓度和所述预设的生物反应器系统内第一生物混合液悬浮固体平均浓度，计算第二缺氧池容，并将第二缺氧池容和所述第一缺氧池容中较大者为第三缺氧池容，包括：
利用公式，计算反硝化菌浓度与生物反应器内混合液挥发性悬浮固体平均浓度之比，其中，
Xd为反硝化菌浓度与生物反应器内混合液挥发性悬浮固体平均浓度之比;TN0为进水总氮浓度;TNe为出水总氮浓度;S0为进水五日生化需氧量;Se为出水五日生化需氧量;
利用公式，qD=3Xd*qD(20)*KtT-20，计算反硝化速率qD，其中，
qD为反硝化速率;Xd为反硝化菌浓度与生物反应器内混合液挥发性悬浮固体平均浓度之比;qD(20)为类生活污水Xd≈0.33的反硝化速率，取值范围为0.192(gNO3-N)/(gMLVSS*d);Kt为温度系数，取值为1.08;T为所述生物反应器系统的设计温度;
利用公式，计算第二缺氧池容，其中，
V′D为第二缺氧池容;Q为设计流量;Nk为生物反应器系统的进水总凯氏氮浓度(mg/L);Nte为生物反应器系统的出水总氮浓度(mg/L);qD为反硝化速率;;X为预设的生物反应器系统内第一生物混合液悬浮固体平均浓度;ΔXV为排出生物反应池系统的微生物量，Yt污泥总产率系数;Kv为第一系数，且
判断所述第二缺氧池容是否大于或等于所述第一缺氧池容;
若是，将所述第二缺氧池容作为第三缺氧池容;
若否，将所述第一缺氧池容作为第三缺氧池容。
8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述至少根据进水五日生化需氧量、出水五日生化需氧量、所述生物反应器系统的设计流量、污泥龄和悬浮污泥转化率计算总污泥量，包括：
利用公式，
XT=θc[0.001*24*QY(S0-Se)-KdV'XV+0.001f*24*Q(SS0-SSe)]，计算总污泥量，其中，
XT为总污泥量;θc为污泥龄;Q为所述生物反应器系统的设计流量;Y为污泥产率系数;S0为进水五日生化需氧量;Se为出水五日生化需氧量;Kd为衰减系数;V'为优化的生物反应池容积;XV=Kv*X，X为预设的生物反应器系统内第一生物混合液悬浮固体平均浓度;f为悬浮污泥转化率，取值范围为0.5-0.7;SS0为进水悬浮物浓度;SSe为出水悬浮物浓度。
9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述设计流量、所述进水五日生化需氧量、所述出水五日生化需氧量、所述优化的生物反应池容积以及所述生物反应器内目标混合液悬浮固体平均浓度，计算污泥负荷，包括：
利用公式，计算污泥负荷，其中，
Ls为污泥负荷;Q为设计流量;S0为进水五日生化需氧量;Se为出水五日生化需氧量;X′为生物反应器内目标混合液悬浮固体平均浓度;V'为优化的生物反应池容积。
10.一种污水处理方法，其特征在于，应用于生物反应器系统，所述生物反应器系统包括一个缺氧池和一个好氧池，所述方法包括：
将污水输入缺氧池进行反硝化处理，其中，所述缺氧池的池容是根据权利要求1-9任一项所述方法确定的;
将经所述缺氧池容处理后的污水，输入好氧池进行硝化处理，其中，所述好氧池的池容是根据权利要求1-9任一项所述方法确定的。
说明书
确定生物反应池容积的综合法和污水处理方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，特别是涉及确定生物反应池容积的综合法和污水处理方法。
背景技术
目前活性污泥法是废水处理技术领域最常用的生化处理方法，其中的缺氧/好氧工艺是指在常规的好氧活性污泥法处理系统前，增加一段缺氧生物处理过程。缺氧/好氧工艺不仅可去除废水中的有机污染物，还可同时去除氮、磷，可显著提高废水可生化性。
应用缺氧/好氧工艺的生物反应器系统，通常包括一个缺氧池、一个好氧池和一个泥水分离装置。在设计该生物反应器系统时，选择合适的缺氧池容和好氧池容是非常重要的，其中，池容为缺氧池或者好氧池的容积。如果各池容过小，则会导致系统运行时无法达到要求，最终导致废水处理效果较差;如果各池容过大，则会导致投资成本较高。目前主要是通过泥龄法来确定该生物反应器系统的缺氧池容和好氧池容。泥龄法中，首先选择合适的污泥龄，根据污泥龄确定总池容，然后根据进水的水质和总池容，确定缺氧池容和好氧池容，最后计算该生物反应器系统的总氮负荷并且根据计算所得的总氮负荷调整各池容，其中，污泥龄为污泥在生物反应器系统中的平均停留时间。
活性污泥法作为一种有机污水的处理方法得到了广泛的应用。但是，现有技术确定的生物反应器系统的池容不够准确，导致生物反应器系统的污水处理能力与设计流量不够匹配的技术问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供确定生物反应池容积的综合法和污水处理方法，使缺氧池和好氧池的污水处理能与设计流量相匹配。具体技术方案如下：
为达到上述目的，本发明实施例提供了一种确定生物反应池容积的综合法，应用于生物反应器系统，所述生物反应器系统包括一个缺氧池和一个好氧池，，所述生物反应池容积为所述缺氧池和所述好氧池的容积之和，所述方法包括：
根据所述生物反应器的进水化学耗氧量和进水五日生化需氧量，计算污泥龄;
至少根据所述进水五日生化需氧量和出水五日生化需氧量之差与进水的悬浮物浓度的商、所述生物反应器系统的设计温度以及所述污泥龄，与第一系数的对应关系，确定出第一系数;
根据所述第一系数和预设的生物反应器系统内第一生物混合液悬浮固体平均浓度，计算生物反应器内混合液挥发性悬浮固体平均浓度;
根据所述生物反应器系统的设计流量、污泥产率系数、所述污泥龄、所述进水五日生化需氧量、出水五日生化需氧量、所述生物反应器内混合液挥发性悬浮固体平均浓度以及衰减系数，计算生物反应池容积，其中，所述污泥产率系数是根据进水的无机悬浮物和难降解的有机悬浮物总浓度、所述进水五日生化需氧量、所述污泥龄以及所述设计温度计算得到的。
可选的，所述方法还包括：
根据进水硝酸盐氮浓度、进水五日生化需氧量和所述生物反应池容积，确定第一缺氧池容和第一好氧池容;
根据进水的凯氏氮浓度、出水的氨氮浓度和硝化负荷，计算出硝化池容，并将所述硝化池容和所述第一好氧池容中较大者为第二好氧池容;
至少根据反硝化速率、所述生物反应器系统的进水总凯氏氮浓度、所述生物反应器系统的出水总氮浓度和所述预设的生物反应器系统内第一生物混合液悬浮固体平均浓度，计算第二缺氧池容，并将第二缺氧池容和所述第一缺氧池容中较大者为第三缺氧池容;
根据所述第二好氧池容和所述第三缺氧池容，计算优化的生物反应池容积;
至少根据所述进水五日生化需氧量、所述出水五日生化需氧量、所述设计流量、所述污泥龄和悬浮污泥转化率计算总污泥量;
根据所述总污泥量和所述优化的生物反应池容积计算生物反应器系统内第二生物混合液悬浮固体平均浓度;
判断所述生物反应器系统内第二生物混合液悬浮固体平均浓度是否小于第一预设阈值;若是，调大所述污泥龄，并返回执行所述至少根据所述进水五日生化需氧量、所述出水五日生化需氧量、所述设计流量、所述污泥龄和悬浮污泥转化率计算总污泥量的步骤;若否，将所述生物反应器系统内第二生物混合液悬浮固体平均浓度作为生物反应器系统内目标混合液悬浮固体平均浓度;
根据所述设计流量、所述进水五日生化需氧量、所述出水五日生化需氧量、所述优化的生物反应池容积以及所述生物反应器内目标混合液悬浮固体平均浓度，计算污泥负荷;
判断所述污泥负荷是否大于或等于第二预设阈值;若是，调大所述污泥龄，返回执行所述根据所述生物反应器系统的设计流量、污泥产率系数、所述污泥龄、所述进水五日生化需氧量、出水五日生化需氧量、所述生物反应器内混合液挥发性悬浮固体平均浓度以及衰减系数，计算生物反应池容积的步骤。
为达到上述目的，本发明实施例还提供了一种污水处理方法，应用于生物反应器系统，所述生物反应器系统包括一个缺氧池和一个好氧池，所述方法包括：
将污水输入缺氧池进行反硝化处理，其中，所述缺氧池的池容是根据上述任一项所述方法确定的;
将经所述缺氧池容处理后的污水，输入好氧池进行硝化处理，其中，所述好氧池的池容是根据上述任一项所述方法确定的。
本发明实施例提供了确定生物反应池容积的综合法和污水处理方法，所述生物反应器系统包括一个缺氧池和一个好氧池，所述生物反应池容积为所述缺氧池和所述好氧池的容积之和，所述方法包括：根据所述生物反应器的进水化学耗氧量和进水五日生化需氧量，计算污泥龄;至少根据所述进水五日生化需氧量和出水五日生化需氧量之差与进水的悬浮物浓度的商、所述生物反应器系统的设计温度以及所述污泥龄，与第一系数的对应关系，确定出第一系数;根据所述第一系数和预设的生物反应器系统内第一生物混合液悬浮固体平均浓度，计算生物反应器内混合液挥发性悬浮固体平均浓度;根据所述生物反应器系统的设计流量、污泥产率系数、所述污泥龄、所述进水五日生化需氧量、出水五日生化需氧量、所述生物反应器内混合液挥发性悬浮固体平均浓度以及衰减系数，计算生物反应池容积，其中，所述污泥产率系数是根据进水的无机悬浮物和难降解的有机悬浮物总浓度、所述进水五日生化需氧量、所述污泥龄以及所述设计温度计算得到的。
应用本发明实施例提供的确定生物反应池容积的综合法和污水处理方法，通过计算污泥龄和确定第一系数，可以更加准确的计算出生物反应器系统的生物反应池容积，使生物反应器系统的污水处理能力与设计流量相匹配。当然，实施本发明的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
