申请日2019.12.31
公开(公告)日2020.04.17
IPC分类号C02F9/14; C02F101/10; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种合流制污水系统自适应变模式污水处理方法，依次包括以下步骤，污水经预处理格栅、沉砂、初沉预处理后，进入生化池厌氧段，并与回流污泥进行充分混合;厌氧段出水进入缺氧段;缺氧段出水进入好氧段;好氧段出水进入自适应段，自适应段专用装置，自适应段混合液回流至缺氧池;自适应段出水进入二沉池;二沉池的底部污泥进入旁路处理污泥中继池后，回流至厌氧池;旁路污泥中继池上清液进入旁路除磷池，除磷池出水并入污水厂进水，除磷池排放的污泥进入污泥处理系统。本发明提高了污水厂的缓冲能力，合流制污水处理厂在雨天流量骤增2～3倍的情况下，仍然能够稳定运行，达标排放。
权利要求书
1.一种污水处理方法，包括主路处理和旁路处理;其中主路处理包括预处理单元、和生化处理单元，旁路处理包括污泥中继池和除磷池。预处理单元包括格栅池、沉砂池、初沉池;生化处理单元包括生化池和二沉池，其中生化池分无氧区、有氧区和自适应区，无氧区可分为厌氧段和缺氧段，自适应区设置污泥浓度自适应专用装置;以上各池均设置有进口和出口;所述预处理初沉池的第一出口与所述生化池厌氧段的第一进口通过管道相连接;所述生化池厌氧段与生化池缺氧段相连接;所述生化池缺氧段与生化池好氧段相连接;所述生化池好氧段与所述生化池自适应段相连接，所述生化池自适应段第一出口与所述二沉池的进口通过管道相连接，所述生化池自适应段的第二出口与所述生化池缺氧段的第二进口及厌氧段第三进口通过管道相连接，所述二沉池底部的第二出口与所述旁路单元污泥中继池的进口通过管道相连接，所述旁路单元污泥中继池的第一出口与所述生化池厌氧段第四进口通过管道相连接，所述旁路处理污泥中继池第二出口与所述旁路处理除磷池第一进口通过管道相连接，所述旁路处理除磷池第一出口所述生化池厌氧段第五进口相连接，所示二沉池的第一出口与后续深度处理或出水管道相连接。所述预处理初沉池、所述生化处理二沉池、所述旁路污泥中继池、所述旁路除磷池均设置排泥排口，排泥进入污泥处理系统。
2.根据权利要求1所述的合流制污水系统自适应变模式污水处理系统，其特征在于：所述生化池厌氧段、缺氧段、好氧段均设置DO/ORP检测仪，所述生化池厌氧段和好氧段设置搅拌设备，所述生化池好氧段设置氨氮监测仪，所述生化池自适应段设置污泥浓度自适应专用装置。
3.根据权利要求1所述的合流制污水系统自适应变模式污水处理系统，其特征在于：所述旁路处理污泥中继池单元内设置有搅拌和曝气设备。
4.权利要求1至3任一项所述的合流制污水系统自适应变模式污水处理方法，包括如下步骤：
步骤(1)，污水经预处理格栅、沉砂、初沉预处理后，进入生化池厌氧段，并与回流污泥进行充分混合;
步骤(2)，厌氧段出水进入缺氧段;
步骤(3)，缺氧段出水进入好氧段;
步骤(4)，好氧段出水进入自适应段，自适应段专用装置，自适应段混合液回流至缺氧池;
步骤(5)，自适应段出水进入二沉池;
步骤(6)，二沉池的底部污泥进入旁路处理污泥中继池后，回流至厌氧池;
步骤(7)，旁路污泥中继池上清液进入旁路除磷池，除磷池出水并入污水厂进水，除磷池排放的污泥进入污泥处理系统;
步骤(8)，中央控制平台通过“自适应变模式污水处理控制软件”对步骤(1)至(7)进行智能控制。
5.如权利要求4所述的自适应变模式污水处理方法，其特征在于，在步骤(1)中，泥水充分混合，混合液发生生化反应，除磷菌在厌氧池内进行厌氧释磷。
6.如权利要求4所述的自适应变模式污水处理方法，其特征在于，在步骤(2)中，混合液发生生化反应，工艺控制提高反硝化负荷，传统的反硝化过程、短程反硝化过程、同步硝化反硝化过程同时发生。
7.如权利要求4所述的自适应变模式污水处理方法，其特征在于，在步骤(3)中，混合液发生生化反应，工艺控制提高含碳有机物的生化处理负荷和含氮有机的硝化负荷，发生微生物吸磷过程。
8.如权利要求4所述的合流制污水系统自适应变模式污水处理方法，其特征在于，在步骤(4)中，自适应段具有降低DO和控制二沉池固体通量的作用，并动态维持生化池污泥浓度在6000-8000mg/L。
9.如权利要求4所述的合流制污水系统自适应变模式污水处理方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述自适应段专用装置有效控制进入二沉池的固体总量，使得二沉池在低谷流量至峰值流量的工况区间内固体通量合理，保证二沉池出水水质。
10.如权利要求4所述的合流制污水系统自适应变模式污水处理方法，其特征在于，在步骤(6)中，旁路污泥中继池的设计，适合污泥水解酸化、污泥中继储存、外回流污泥硝酸根反硝化三种工况运行，旁路污泥中继池在长周期低流量负荷时，污泥发生水解作用产生VFA，供主路生化池补充碳源;在长周期高流量负荷来临前，储存活性污泥迎接峰值流量的到来;在强化脱氮模式时，强化外回流污泥泥路反硝化。
11.如权利要求4所述的合流制污水系统自适应变模式污水处理方法，其特征在于，在步骤(7)中，污泥中继池上清液化学强化除磷。
说明书
合流制污水系统自适应变模式污水处理方法
技术领域
本发明涉及环保及水处理技术领域，具体涉及体城市合流制污水系统末端污水处理厂的自适应变模式污水处理方法。
背景技术
收集、输送污水和雨水的方式称为排水体制，一般分为合流制和分流制两种基本形式。分流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管渠内排出的系统;合流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水混合在同一管渠内排出的系统。二者区别在于雨水是否采用独立的管渠。目前，在国内外的城镇中，采用合流制和分流制的情况均较普遍，在一些大城市，如美国的纽约以及我国的北京、上海、广州等城市，因城市各自的自然条件以及城市排水系统建设历史，合流制排水系统改造难度很高，合流制排水系统在可预见的将来还将继续存在。已建的分流制排水系统，存在管道错接混接，旱天污水的截流和污染雨水的收集，导致其末端污水处理厂的水量、水质波动的情况趋于严重。
对于合流制排水体制，污水水量由生活区污水量、商业区污水量、工业区废水量以及其它额外污水量(如：地下水渗入量、雨天截流量等等)组成，额外水的进入即体现在水量波动又体现在水质的波动。晴天与雨天污水处理厂处理水量相差甚远，水量的波动对生化单元有较大的冲击。晴天时，污水水量属于正常的设计范围，市政污水处理厂或者园区综合废水处理站所设计的工艺及系统均能够满足日常的正常运行;而雨天时，各污水处理厂及污水处理站均存在水量骤增的现象，雨天水量是晴天水量的几倍，往往大水量会对各污水处理厂生化单元造成负荷冲击，严重者会导致系统生化单元的瘫痪或出水直接不达标。
在降雨充沛地区，由于降雨天数多，此问题较严重。部分城市为应对此问题，着手新建、扩建污水处理厂，建设调蓄池，建设投资很大，建设污水处理厂的土地紧张，选址困难。
目前，针对雨污废水水量波动的问题，常用的处理工艺主要有以下四种：
第一种，如图1所示，对雨天峰值流量进行一级处理，与正常污水处理系统并行建设高效沉淀池，雨天单独收集的雨水经过高效沉淀池重力沉淀后，按照较低的标准排放，部分国家允许此排放标准。但我国目前排放标准不允许按照较低的排放标准排放。
第二种，如图2所示，增设调蓄池。在污水处理系统前端，设置调蓄池，峰值流量超出污水处理厂处理能力时进入调蓄池。调蓄池中的污水待晴天来水量小于污水处理厂处理能力时，按照污水处理厂允许接纳的水量，逐步排入污水处理厂进行处理。此方法在我国使用较多，弊端为降雨量较多的城市，所需的池容过大、占地与工程造价均耗费过高、调度控制难度高、调蓄池管理维护费用高、污水处理厂必须在晴天时又富裕的处理能力。对于已建的污水处理厂增设调蓄池，建设改造工作挑战性较大。
第三种，如图3所示，处理能力冗余备用。设置两套或多套平行的污水处理系统，日常晴天仅运行一套处理系统，在雨天水量增加的时候可两套或多套同时运行，多套系统互为备用，利于检修。但此方法污水处理厂占地及工程造价均增加一倍或数倍，增加设备维护工作量，经济价值不高，在我国一般不采用该种办法。
第四种，如图4所示，晴天、雨天采用不同的污水排放标准。晴天正常运行时污水经过处理系统全部单元，出水达到一级A或要求的其他排放指标;雨天时，部分雨天峰值流量进入生化池的后半段，雨天因雨水的汇入水量较大时，系统负荷过高难以满足高标准的排放要求，排放标准低于晴天正常排放规定。此方法的前提条件是污水处理厂各单元的过水能力足够;我国目前未规定晴天雨天可采用不同的污水排放标准，故不适用。
目前，缺乏一种占地少、投资节约、简单有效的合流制污水系统自适应能力强的污水处理方法来解决此问题。
发明内容
有鉴于实际需求，本发明的技术目的在于提供了一种适合合流制系统末端污水处理厂新建、改扩建的污水处理系统及处理方法，不大幅度增加土地占用和建设资金，能有效应对合流制系统末端污水处理厂流量波动和水质波动的问题，将污水处理厂综合缓冲能力提高2-3倍，保证污水处理厂承载雨天峰值流量时晴天的2-3倍以上。
为实现上述技术目的，本发明提供了一种自适应变模式污水处理方法，包括主路处理和旁路处理;其中主路处理包括预处理单元、和生化处理单元，旁路处理包括污泥中继池和除磷池。预处理单元包括格栅池、沉砂池、初沉池;生化处理单元包括生化池和二沉池，其中生化池分无氧区、有氧区和自适应区，无氧区可分为厌氧段和缺氧段，自适应区设置污泥浓度自适应专用装置;以上各池均设置有进口和出口;所述预处理初沉池的第一出口与所述生化池厌氧段的第一进口通过管道相连接;所述生化池厌氧段与生化池缺氧段相连接;所述生化池缺氧段与生化池好氧段相连接;所述生化池好氧段与所述生化池自适应段相连接，所述生化池自适应段第一出口与所述二沉池的进口通过管道相连接，所述生化池自适应段的第二出口与所述生化池缺氧段的第二进口及厌氧段第三进口通过管道相连接，所述二沉池底部的第二出口与所述旁路单元污泥中继池的进口通过管道相连接，所述旁路单元污泥中继池的第一出口与所述生化池厌氧段第四进口通过管道相连接，所述旁路处理污泥中继池第二出口与所述旁路处理除磷池第一进口通过管道相连接，所述旁路处理除磷池第一出口所述生化池厌氧段第五进口相连接，所述二沉池的第一出口与后续深度处理或出水管道相连接;所述预处理初沉池、所述生化处理二沉池、所述旁路污泥中继池、所述旁路除磷池均设置排泥排口，排泥进入污泥处理系统。
进一步地，所述预处理设备包括格栅、沉砂池和初沉池，所述格栅、所述沉砂池和所述初沉池依次相连接。
进一步地，所述生化池厌氧段、缺氧段、好氧段均设置DO/ORP检测仪，所述生化池厌氧段和好氧段设置搅拌设备，所述生化池好氧段设置氨氮监测仪，所述生化池自适应段设置污泥浓度自适应专用装置。
进一步地，所述旁路处理污泥中继池单元内设置有搅拌和曝气设备。
进一步地，所述除磷池设置附属药剂投加设备。
本发明还提供了自适应变模式污水处理方法，包括如下步骤：
步骤(1)，污水经预处理格栅、沉砂、初沉预处理后，进入生化池厌氧段，并与回流污泥进行充分混合;
步骤(2)，厌氧段出水进入缺氧段;
步骤(3)，缺氧段出水进入好氧段;
步骤(4)，好氧段出水进入自适应段，自适应段专用装置，自适应段混合液回流至缺氧池;
步骤(5)，自适应段出水进入二沉池;
步骤(6)，二沉池的底部污泥进入旁路处理污泥中继池后，回流至厌氧池;
步骤(7)，旁路污泥中继池上清液进入旁路除磷池，除磷池出水并入污水厂进水，除磷池排放的污泥进入污泥处理系统;
步骤(8)，中央控制平台通过“自适应变模式污水处理控制软件”对步骤(1)至(7)进行智能控制。
进一步地，在步骤(1)中，泥水充分混合，混合液发生生化反应，除磷菌在厌氧池内进行厌氧释磷。
进一步地，在步骤(2)中，混合液发生生化反应，工艺控制提高反硝化负荷，传统的反硝化过程、短程反硝化过程、同步硝化反硝化过程同时发生。
进一步地，在步骤(3)中，混合液发生生化反应，工艺控制提高含碳有机物的生化处理负荷和含氮有机的硝化负荷，发生微生物吸磷过程。
进一步地，在步骤(4)中，自适应段具有降低DO和控制二沉池固体通量的作用，并动态维持生化池污泥浓度在6000-8000mg/L。
进一步地，在步骤(5)中，所述自适应段专用装置有效控制进入二沉池的固体总量，使得二沉池在低谷流量至峰值流量的工况区间内固体通量合理，保证二沉池出水水质。
进一步地，在步骤(6)中，旁路污泥中继池的设计，适合污泥水解酸化、污泥中继储存、外回流污泥硝酸根反硝化三种工况运行，旁路污泥中继池在长周期低流量负荷时，污泥发生水解作用产生VFA，供主路生化池补充碳源;在长周期高流量负荷来临前，储存活性污泥迎接峰值流量的到来;在强化脱氮模式时，强化外回流污泥泥路反硝化。
进一步地，在步骤(7)中，污泥中继池上清液化学强化除磷。
根据进水水量、水质波动，本发明的自适应变模式污水处理方法可实现以下两种强化模式切换,以适应流量和水质的长周期波动和短周期波动：
(1)强化脱氮模式，适用于进水碳氮比(C/N)较低或出水水质对总氮要求较高的情况。在脱氮模式下：系统总泥龄维持较高水平;自适应段回流至厌氧段，全部无氧区都发生反硝化作用;全部进水流量的5%-10%左右进入旁路污泥中继池、90-95%左右主路生化池处理单元，旁路污泥中继池发生反硝化作用。主路和旁路的反硝化能力得到充分发挥。提高系统脱氮效果;
(2)强化除磷模式，适用于进水总磷浓度高或出水对总磷要求较高的情况。在除磷模式下：系统总泥龄维持较低水平;内回流至缺氧段，保证除磷池工况条件;污泥中继池回收的VFA回流至厌氧段;旁路除磷池全负荷开启。
进一步地，步骤(8)中，实现步骤(1)至(7)的管理控制，在全厂控制中心设置“自适应变模式污水处理控制软件”，该软件以前置进水流量、水质信号和后馈生化池好氧段氨氮浓度信号为依据，以“节能减排”和“模式控制”为目标，基于“生化模型、水力模型、气液固三项平衡模型”为一体的组合模型联合计算，输出预决策备选方案和实时控制方案，进而实现自适应变模式污水处理方法的智能决策控制。
根据污水处理厂进水水量、水质波动，本发明的自适应变模式污水处理方法可实现雨季运行模式和旱季运行模式切换,以适应雨季和旱季流量和水质的波动，实现全流量雨天晴天同质高标准排放。
本发明的有益效果：
本发明提高了合流制污水处理厂的体积负荷水平、生化系统缓冲能力和运行模式强化能力，具备有效应对合流制莫队污水处理厂雨天流量骤增2-3倍的情况下，仍然能够稳定运行，达标排放。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)自适应变模式：通过自适应变模式实现合流制末端污水处理厂全流量高水质标准同质排放目标;
(2)响应迅速，雨天到来时，自适应变模式污水处理厂能迅速无缝切换到雨天模式运行，不需要长时间的驯化培养;
(3)体积负荷高，采用简单易行的方法，实现污水处理厂生化池MLSS维持在6000-8000mg/L并能稳定运行，大幅提高了污水处理厂内在应对流量负荷和水质负荷变化的能力;
(4)强化脱氮及强化除磷模式，旁路处理系统的设置以及与主路系统的配合，提供了强化除磷模式和强化脱氮模式，提高了污水处理厂对水量大幅变化和水质变化的应对能力，提高了系统强化脱氮和强化除磷的效果;
(5)旁路污泥中继池的特殊设计，兼有污泥储存中继、回收VFA、旁路回流污泥反硝化的功能，提高全厂处理负荷，减少甚至避免生化池外加碳源，节约运行费用。
(6)专用中央控制室控制平台“自适应变模式污水处理控制软件”实现智能控制、实现“强化除磷模式、强化脱氮模式”以及“晴天模式、雨天模式”的无缝快速切换;
(7)污水厂采用自适应变模式污水处理厂方法，以生化池好氧段氨氮浓度为反馈主信号，与传统采用以DO为主反馈信号，控制更直接有效，氨氮传感器更耐久稳定。
(8)适应雨合流制末端污水处理厂的新建、扩建、改建，尤其适合雨于既有污水处理厂的改建;
(9)与传统工艺和技术方法比较，可显著减少占地和降低工程投资，运行简单可靠;
(10)本自适应变模式污水处理方法亦适合于其它有机污水废水的生化处理。（发明人贾仁勇;徐晓茵;赵浩然;郝敏英）
