公布日：2023.11.07
申请日：2023.08.09
分类号：C02F3/30(2023.01)I
摘要
本发明涉及污水生物处理技术领域，提供一种强化内源同步脱氮除磷污泥三回流多级A/O装置及方法，其中装置包括：进水箱、多级A/O反应器、污泥沉淀回流系统和曝气系统；多级A/O反应器包括：第一厌氧区、第一缺氧区、第一好氧区、第一短时缺氧区、第二厌氧区、第二缺氧区、第二好氧区、第二短时缺氧区、第三厌氧区、第三好氧区和第三短时缺氧区；多级A/O反应器的出水泥水分离，污泥经通过回流泵分别回流至第一厌氧区、第二厌氧区和第三厌氧区；第一好氧区、第二好氧区的出水分别经由第一硝化液回流泵和第二硝化液回流泵回流至第一缺氧区和第二缺氧区。本发明设置短时缺氧区降低溶解氧浓度，可以减少碳源无效浪费。
权利要求书
1.强化内源同步脱氮除磷污泥三回流多级A/O装置，其特征在于，包括：进水箱（1）、多级A/O反应器（2）、污泥沉淀回流系统（3）和曝气系统（4）；所述多级A/O反应器（2）包括：依次连通的第一厌氧区（5）、第一缺氧区（6）、第一好氧区（7）、第一短时缺氧区（8）、第二厌氧区（9）、第二缺氧区（10）、第二好氧区（11）、第二短时缺氧区（12）、第三厌氧区（13）、第三好氧区（14）和第三短时缺氧区（15）；所述进水箱（1）通过第一蠕动泵（16）、第二蠕动泵（17）和第三蠕动泵（18）分别与所述第一厌氧区（5）、所述第二厌氧区（9）和所述第三厌氧区（13）连通；所述曝气系统（4）分别对应所述第一好氧区（7）、所述第二好氧区（11）和所述第三好氧区（14）设置，对所述第一好氧区（7）、所述第二好氧区（11）和所述第三好氧区（14）持续曝气；所述污泥沉淀回流系统（3）包括沉淀池（19）、第一污泥回流泵（20）、第二污泥回流泵（21）和第三污泥回流泵（22）；所述多级A/O反应器（2）的出水经由所述沉淀池（19）进行泥水分离，沉淀污泥经由所述第一污泥回流泵（20）、所述第二污泥回流泵（21）、所述第三污泥回流泵（22）分别回流至所述第一厌氧区（5）、所述第二厌氧区（9）和所述第三厌氧区（13），泥水分离后的出水排出装置；所述多级A/O反应器（2）还包括：第一硝化液回流泵（23）和第二硝化液回流泵（24）；所述第一好氧区（7）、所述第二好氧区（11）的出水分别经过第一短时缺氧区（8）和第二短时缺氧区（12）后经由第一硝化液回流泵（23）和所述第二硝化液回流泵（24）回流至所述第一缺氧区（6）和所述第二缺氧区（10）。
2.根据权利要求1所述的强化内源同步脱氮除磷污泥三回流多级A/O装置，其特征在于，所述曝气系统（4）包括：风机（25）、多个气体转子流量计（26）、多个曝气盘（27）和曝气管路（28）；各所述曝气盘（27）分别设置在所述第一好氧区（7）、所述第二好氧区（11）和所述第三好氧区（14）中；各所述曝气盘（27）与所述风机（25）之间的所述曝气管路（28）上均设有所述气体转子流量计（26）。
3.根据权利要求2所述的强化内源同步脱氮除磷污泥三回流多级A/O装置，其特征在于，还包括：多个溶解氧检测仪（29）；各所述溶解氧检测仪（29）分别设置在所述第一好氧区（7）、所述第二好氧区（11）和所述第三好氧区（14）中。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的强化内源同步脱氮除磷污泥三回流多级A/O装置，其特征在于，所述第一厌氧区（5）、所述第一缺氧区（6）、所述第一短时缺氧区（8）、所述第二厌氧区（9）、所述第二缺氧区（10）、所述第二短时缺氧区（12）、所述第三厌氧区（13）和所述第三短时缺氧区（15）中均设有搅拌器（30）。
5.应用权利要求1-4中任一项所述的强化内源同步脱氮除磷污泥三回流多级A/O装置同步脱氮除磷方法，其特征在于，包括：多级A/O反应器（2）启动：控制第一好氧区（7）与第二好氧区（11）中的溶解氧质量浓度在1.5-2.0mg/L的范围内，控制第三好氧区（14）中的溶解氧质量浓度在2.0-3.0mg/L范围内；沉淀污泥经由第一污泥回流泵（20）回流至所述第一厌氧区（5）中的第一污泥回流比控制为100%；多级A/O反应器启动期间，第一硝化液回流泵（23）和第二硝化液回流泵（24）均关闭，第二污泥回流泵（21）和第三污泥回流泵（22）关闭；当多级A/O反应器（2）的COD、总氮去除率分别达到80%以上，总磷去除率达到50%以上且维持10天以上时，多级A/O反应器启动成功；强化内源同步脱氮除磷污泥三回流多级A/O装置启动与运行：控制经由第一硝化液回流泵（23）回流至第一缺氧区（6）的第一硝化液回流比为200-250%；控制经由第二硝化液回流泵（24）回流至第二缺氧区（10）的第二硝化液回流比为150-200%；控制经由第二污泥回流泵（21）回流至第二厌氧区（9）的第二污泥回流比为100-150%；控制经由第三污泥回流泵（22）回流至第三厌氧区（13）的第三污泥回流比为100-150%；此时多级A/O反应器（2）中的由第一厌氧区（5）、第二厌氧区（9）和第三厌氧区（13）组成的厌氧区，由第一缺氧区（6）、第二缺氧区（10）组成的缺氧区，以及由第一好氧区（7）、第二好氧区（11）和第三好氧区（14）组成的好氧区之间的容积分配比为3:7.2:4，污泥龄为8-12天；当多级A/O反应器（2）的COD、总氮去除率分别达到88%及以上，总磷去除率达到95%及以上且维持20天以上时，强化内源同步脱氮除磷污泥三回流多级A/O装置启动成功，运行阶段延用启动成功阶段的运行参数继续运行；低温条件下强化内源同步脱氮除磷污泥三回流多级A/O装置的启动与运行：原水温度低于15℃以下时为低温条件，此时控制水力停留时间为15-16h，污泥龄控制在12-13天，第一硝化液回流比为250-300%，第二硝化液回流比为200-250%，第一污泥回流比为100-130%，第二污泥回流比为150-170%，第三污泥回流比为150-170%，多级A/O反应器（2）中的厌氧区、缺氧区、好氧区容积分配比为3:8:5，同时向好氧区投加悬浮填料，填充比为30%；当强化内源同步脱氮除磷污泥三回流多级A/O装置氨氮去除率达到99%以上，总氮去除率达到90%以上，总磷去除率达到95%以上且维持10天以上时，低温条件下反应器启动成功，运行阶段延用启动成功阶段的运行参数继续运行。
发明内容
本发明的目的在于解决背景技术中的至少一个技术问题，提供一种强化内源同步脱氮除磷污泥三回流多级A/O装置及方法。
为实现上述目的，本发明提供一种强化内源同步脱氮除磷污泥三回流多级A/O装置，包括：进水箱、多级A/O反应器、污泥沉淀回流系统和曝气系统；
所述多级A/O反应器包括：依次连通的第一厌氧区、第一缺氧区、第一好氧区、第一短时缺氧区、第二厌氧区、第二缺氧区、第二好氧区、第二短时缺氧区、第三厌氧区、第三好氧区和第三短时缺氧区；
所述进水箱通过第一蠕动泵、第二蠕动泵和第三蠕动泵分别与所述第一厌氧区、所述第二厌氧区和所述第三厌氧区连通；
所述曝气系统分别对应所述第一好氧区、所述第二好氧区和所述第三好氧区设置，对所述第一好氧区、所述第二好氧区和所述第三好氧区持续曝气；
所述污泥沉淀回流系统包括沉淀池、第一污泥回流泵、第二污泥回流泵和第三污泥回流泵；
所述多级A/O反应器的出水经由所述沉淀池进行泥水分离，沉淀污泥经由所述第一污泥回流泵、第二污泥回流泵、第三污泥回流泵分别回流至所述第一厌氧区、所述第二厌氧区和所述第三厌氧区，泥水分离后的出水排出装置；
所述多级A/O反应器还包括：第一硝化液回流泵和第二硝化液回流泵；
所述第一好氧区、所述第二好氧区的出水分别经由第一硝化液回流泵和所述第二硝化液回流泵回流至所述第一缺氧区和所述第二缺氧区。
根据本发明的一个方面，所述曝气系统包括：风机、多个气体转子流量计、多个曝气盘和曝气管路；
各所述曝气盘分别设置在所述第一好氧区、所述第二好氧区和所述第三好氧区中；
各所述曝气盘与所述风机之间的所述曝气管路上均设有所述气体转子流量计。
根据本发明的一个方面，还包括：多个溶解氧检测仪；
各所述溶解氧检测仪分别设置在所述第一好氧区、所述第二好氧区和所述第三好氧区中。
根据本发明的一个方面，所述第一厌氧区、所述第一缺氧区、所述第一短时缺氧区、所述第二厌氧区、所述第二缺氧区、所述第二短时缺氧区、所述第三厌氧区和所述第三短时缺氧区中均设有搅拌器。
为实现上述目的，本发明还提供一种应用上述强化内源同步脱氮除磷污泥三回流多级A/O装置同步脱氮除磷方法，包括：
多级A/O反应器启动：
控制第一好氧区与第二好氧区中的溶解氧质量浓度在1.5-2.0mg/L的范围内，控制第三好氧区中的溶解氧质量浓度在2.0-3.0mg/L范围内；
沉淀污泥经由第一污泥回流泵回流至所述第一厌氧区中的第一污泥回流比控制为100％；多级A/O反应器启动期间，第一硝化液回流泵和第二硝化液回流泵均不启动，第二污泥回流泵和第三污泥回流泵不启动；
当多级A/O反应器的COD、总氮去除率分别达到80％以上，总磷去除率达到50％以上且维持10天以上时，多级A/O反应器启动成功；
强化内源同步脱氮除磷污泥三回流多级A/O装置启动与运行：
控制经由第一硝化液回流泵回流至第一缺氧区的第一硝化液回流比为200-250％；控制经由第二硝化液回流泵回流至第二缺氧区的第二硝化液回流比为150-200％；控制经由第二污泥回流泵回流至第二厌氧区的第二污泥回流比为100-150％；控制经由第三污泥回流泵回流至第三厌氧区的第三污泥回流比为100-150％；此时多级A/O反应器中的由第一厌氧区、第二厌氧区和第三厌氧区组成的厌氧区，由第一缺氧区、第二缺氧区、短时缺氧区组成的缺氧区，以及由第一好氧区、第二好氧区和第三好氧区组成的好氧区之间的容积分配比为3:7.2:4，污泥龄为8-12天；
当多级A/O反应器的COD、总氮去除率分别达到88％及以上，总磷去除率达到95％及以上且维持20天以上时，强化内源同步脱氮除磷污泥三回流多级A/O装置启动成功，运行阶段延用启动成功阶段的运行参数继续运行；
低温条件下强化内源同步脱氮除磷污泥三回流多级A/O装置的启动与运行：
原水温度低于15℃以下时为低温条件，此时控制水力停留时间为15-16h，污泥龄控制在12-13天，第一硝化液回流比为250-300％，第二硝化液回流比为200-250％，第一污泥回流比为100-130％，第二污泥回流比为150-170％，第三污泥回流比为150-170％，多级A/O反应器中的厌氧区、缺氧区、好氧区容积分配比为3:8:5，同时向好氧区投加悬浮填料，填充比为30％；
当强化内源同步脱氮除磷污泥三回流多级A/O装置氨氮去除率达到99％以上，总氮去除率达到90％以上，总磷去除率达到95％以上且维持10天以上时，低温条件下反应器启动成功，运行阶段延用启动成功阶段的运行参数继续运行。
根据本发明的方案，强化内源反硝化污泥三回流多级A/O反应器中，进水分为3段进水，微生物在厌氧区中将原水中的有机物储存为内碳源，在缺氧区微生物利用内碳源为胞内碳源(如PHA、Glycogen)作为电子供体，以硝态氮为电子受体，以内碳源为电子供体进行内源反硝化同步脱氮除磷，在好氧区将氨氮转化为硝态氮，同时由于第一好氧区与第二好氧区控制较低的溶解氧，还能实现部分同步硝化反硝化作用。由于设置了水力停留时间较长的缺氧段，微生物长时间处于碳源缺乏的阶段(饥饿)，强化了微生物在厌氧段将原水中有机物转化为内碳源的生化反应，另外设置了3段污泥回流，降低了污泥有机负荷，更加促进了有机物向内碳源的转化，更加利于内源反硝化同步深度脱氮除磷。
根据本发明的方案，通过在好氧区后设置短时缺氧区降低溶解氧浓度，避免好氧区出水直接回流至缺氧区，可以减少碳源无效浪费。
强化内源反硝化脱氮除磷能够利用内碳源完成氮磷的同步去除，大大节省了碳源消耗。由于缺氧吸磷代替了好氧吸磷，氧气的消耗也降低了30％。
通过设置三个污泥回流降低缺氧区污泥有机负荷以及设置水力停留时间较长的缺氧区使微生物处于饥饿状态(内源呼吸期)，实现强化微生物在厌氧段对内碳源的转化与储存的同时减少污泥产量。
通过设置两个硝化液回流，强化微生物在缺氧区利用胞内碳源(如PHA、Glycogen)作为电子供体进行反硝化完成同步脱氮除磷。
在低温条件下(水温低于15℃)，通过增加污泥回流比降低污泥有机负荷，增加硝化液回流比提高总氮去除率，延长水力停留时间，延长污泥龄来抵御低温对微生物生化反应过程的影响。
由于第一好氧区与第二好氧区溶解氧质量浓度控制在1.5-2.0mg/L，溶解氧浓度较低，节省了曝气能耗的同时还能够实现部分同步硝化反硝化。
（发明人：陈东旭;徐振生;王洪伟;冯姗;苏健;吴昊）
