公布日：2024.03.12
申请日：2023.12.27
分类号：C02F3/30(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/10(2006.01)N
摘要
本公开提出了一种污水处理方法及执行系统，包括：在搅拌和厌氧的条件下，通过厌氧释磷和内碳源转化反应将第一污水中的含碳有机物作为碳源进行吸收并释放磷酸盐，得到第二污水；对第二污水进行好氧处理，根据第二污水pH值变化趋势确定第二污水中好氧聚磷菌和好氧氨氧化细菌的相对活性；根据相对活性对第二污水采用多段曝气模式处理，通过调整多段曝气的曝气模式来调整溶解氧浓度，以发生一体式亚硝化-厌氧氨氧化和好氧吸磷反应，得到第三污水；在搅拌和厌氧的条件下，通过厌氧氨氧化反应、反硝化除磷反应和内碳源反硝化反应对第三污水进行深度除磷脱氮得到第四污水；将第四污水静置以泥水分离，并将泥水分离后得到的污水输出。
权利要求书
1.一种污水自养脱氮耦合生物除磷的污水处理方法，包括：在第一次搅拌和厌氧的条件下，通过厌氧释磷和内碳源转化反应将第一污水中的含碳有机物作为碳源进行吸收并释放磷酸盐，得到第二污水；对所述第二污水进行好氧处理，根据所述第二污水pH值变化趋势确定所述第二污水中好氧聚磷菌和好氧氨氧化细菌的相对活性；根据所述相对活性对所述第二污水采用多段曝气模式处理，通过调整所述多段曝气模式来调整溶解氧浓度，以使所述好氧聚磷菌发生好氧吸磷反应并使氨氧化菌发生好氧氨氧化反应和厌氧氨氧化反应，协同去除所述第二污水中部分氨氮、总氮和所述磷酸盐，同时产生硝酸盐、亚硝酸盐，得到第三污水；在第二次搅拌和厌氧的条件下，通过厌氧氨氧化反应、反硝化除磷反应和内碳源反硝化反应对所述第三污水进行深度除磷脱氮，以去除所述第三污水中的氨氮、磷酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐，得到第四污水；将所述第四污水静置以泥水分离，并将泥水分离后得到的污水输出。
2.根据权利要求1所述的污水处理方法，其中，所述多段曝气模式包括：第一曝气模式、第二曝气模式、第三曝气模式，其中，所述第一曝气模式中溶解氧浓度范围为0.8～1.2mg/L；所述第二曝气模式中溶解氧浓度范围为0.4～0.7mg/L；所述第三曝气模式中溶解氧浓度范围为0.2～0.3mg/L。
3.根据权利要求2所述的污水处理方法，其中，在所述第二污水相对于所述第一污水中pH值不变或升高的情况下，确定所述好氧聚磷菌活性大于所述好氧氨氧化细菌活性，所述多段曝气的过程为：第一曝气模式-第二曝气模式-第三曝气模式；在所述第二污水相对于所述第一污水中的pH值降低的情况下，确定所述好氧聚磷菌活性小于所述好氧氨氧化细菌活性，所述多段曝气的过程为：第三曝气模式-第二曝气模式-第一曝气模式。
4.根据权利要求1所述的污水处理方法，其中，在所述第一污水反应的氧化还原电位降至-200～-300mV的情况下，停止所述第一次搅拌和厌氧处理，得到所述第二污水；在所述第二污水中的氨氮浓度降至20～40mg/L的情况下，停止所述多段曝气模式处理，得到所述第三污水；在所述第三污水中的氨氮浓度降至10～20mg/L的情况下，停止所述第二次搅拌和厌氧处理，得到所述第四污水。
5.根据权利要求1所述的污水处理方法，其中，所述多段曝气模式的曝气模式切换通过调整曝气量和曝气频率实现。
6.根据权利要求1所述的污水处理方法，其中，所述第一次搅拌和厌氧处理的时间为120～180min；所述第二次搅拌和厌氧处理的时间为60～120min。
7.一种污水处理的系统，包括：反应单元，包括适用于容纳絮体污泥和微生物填料的序批式反应器(3)，所述序批式反应器(3)适用于通过微生物作用对污水进行处理，以去除所述第一污水中的污染物，输出处理后的污水，其中，所述污染物包括含氮污染物、含磷污染物和含碳有机物；曝气单元，被构造成用于向所述反应单元内注入溶解氧；检测单元，包括多个设置在所述反应单元内的探测电极，适用于检测所述反应单元内的污水参数，所述污水参数包括氨氮浓度、溶解氧浓度、pH值、氧化还原电位、污水液位高度；控制单元(17)，适用于响应所述污水参数，对所述反应单元的进出水和曝气单元进行控制，以执行如权利要求1～6中任一项所述的污水处理方法。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述反应单元中絮体污泥的浓度为3～5g/L；所述反应单元内微生物填料的直径为1～2cm，比表面积为300～500m2/m3，填充率为20％～25％，微生物附着量在460～550mg-TS·m-3。
9.根据权利要求7所述的系统，其中，所述曝气单元包括：曝气盘(6)，设置在所述反应单元的底部，适用于向所述反应单元内污水中注入溶解氧；曝气风机(4)，设置在所述反应单元的外部，与所述曝气盘(6)通过管道连通，适用于向所述曝气盘(6)中通入氧气；气体流量计(5)，连接在所述管道上，适用于检测曝气量和曝气频率。
10.根据权利要求7所述的系统，其中，所述检测单元的探测电极包括：氧化还原电极(9)、溶解氧电极(10)、氨氮电极(11)、pH电极(12)和液位计(8)。
发明内容
有鉴于此，为解决相关技术中的以及其他方面的至少一种技术问题，本公开提出了一种污水处理方法及装置。
在本公开的一个方面，提出了一种污水处理方法，包括以下步骤。
步骤S1：在第一次搅拌和厌氧的条件下，通过厌氧释磷和内碳源转化反应将第一污水中的含碳有机物作为碳源进行吸收并释放磷酸盐，得到第二污水。
步骤S2：对第二污水进行好氧处理，根据第二污水pH值变化趋势确定第二污水中好氧聚磷菌和好氧氨氧化细菌的相对活性。
步骤S3：根据相对活性对第二污水采用多段曝气模式处理，通过调整多段曝气模式来调整溶解氧浓度，以使好氧聚磷菌发生好氧吸磷反应并使氨氧化菌发生好氧氨氧化反应和厌氧氨氧化反应，协同去除第二污水中部分氨氮、总氮和磷酸盐，同时产生硝酸盐、亚硝酸盐，得到第三污水。
步骤S4：在第二次搅拌和厌氧的条件下，通过厌氧氨氧化反应、反硝化除磷反应和内碳源反硝化反应对第三污水进行深度除磷脱氮，以去除第三污水中的氨氮、磷酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐，得到第四污水。
步骤S5：将第四污水静置以泥水分离，并将泥水分离后得到的污水输出。
根据本公开的实施例，多段曝气模式包括：第一曝气模式、第二曝气模式、第三曝气模式。其中，第一曝气模式中溶解氧浓度范围为0.8～1.2mg/L；第二曝气模式中溶解氧浓度范围为0.4～0.7mg/L；第三曝气模式中溶解氧浓度范围为0.2～0.3mg/L。
根据本公开的实施例，在第二污水相对于第一污水中pH值不变或升高的情况下，确定好氧聚磷菌活性大于好氧氨氧化细菌活性，多段曝气的过程为：第一曝气模式-第二曝气模式-第三曝气模式。
根据本公开的实施例，在第二污水相对于第一污水中的pH值降低的情况下，确定好氧聚磷菌活性小于好氧氨氧化细菌活性，多段曝气的过程为：第三曝气模式-第二曝气模式-第一曝气模式。
根据本公开的实施例，在第一污水反应的氧化还原电位降至-200～-300mV的情况下，停止第一次搅拌和厌氧处理，得到第二污水。
根据本公开的实施例，在第二污水中的氨氮浓度降至20～40mg/L的情况下，停止多段曝气模式处理，得到第三污水。
根据本公开的实施例，在第三污水中的氨氮浓度降至10～20mg/L的情况下，停止第二次搅拌和厌氧处理，得到第四污水。
根据本公开的实施例，多段曝气模式的曝气模式切换通过调整曝气量和曝气频率实现。
根据本公开的实施例，第一次搅拌和厌氧处理的时间为120～180min；第二次搅拌和厌氧处理的时间为60～120min。
在本公开的另一方面，提出了一种执行前述污水处理方法的装置，包括反应单元、曝气单元、检测单元、控制单元。
根据本公开的实施例，反应单元包括适用于容纳絮体污泥和微生物填料的序批式反应器，序批式反应器适用于通过微生物作用对污水进行处理，以去除第一污水中的污染物，输出处理后的污水，其中，污染物包括含氮污染物、含磷污染物和含碳有机物。曝气单元被构造成用于向反应单元内注入溶解氧。检测单元包括多个设置在反应单元内的探测电极，适用于检测反应单元内的污水参数，污水参数包括氨氮浓度、溶解氧浓度、pH值、氧化还原电位、污水液位高度。控制单元适用于响应污水参数，对反应单元的进出水和曝气单元进行控制，以执行上述污水处理方法。
根据本公开的实施例，反应单元中絮体污泥的浓度为3～5g/L；反应单元内微生物填料的直径为1～2cm，比表面积为300～500m2/m3，填充率为20％～25％，微生物附着量在460～550mg-TS·m-3。
根据本公开的实施例，曝气单元包括曝气盘、曝气风机、气体流量计。其中，曝气盘设置在反应单元的底部，适用于向反应单元内污水中注入溶解氧。曝气风机设置在反应单元的外部，与曝气盘通过管道连通，适用于向曝气盘中通入氧气。气体流量计连接在管道上，适用于检测曝气量和曝气频率。
根据本公开的实施例，检测单元的探测电极包括：氧化还原电极、溶解氧电极、氨氮电极、pH电极和液位计。
根据本公开的实施例，将亚硝化-厌氧氨氧化、生物除磷、短程反硝化-厌氧氨氧化耦合在同一个反应器内，实现污水碳氮磷的同步去除。在曝气阶段，本公开提出的污水处理方法灵活根据污水中有机物、氮、磷浓度和微生物活性，对曝气模式进行调整，一方面提高了平衡了脱氮除磷微生物的工作状态，提高了污染物的去除效率，另一方面节省了曝气能耗，实现了高效低碳运行。
（发明人：隋倩雯;高超龙;魏源送）
