CN112125401B - 一种泥水分流双污泥反应装置及反应方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污水处理的技术领域，更具体地，涉及一种泥水分流双污泥反应装置及反应方法，包括污泥吸附区、沉淀区、接触氧化区、反硝化区、出水区，污泥吸附区设有进水管，污泥吸附区与沉淀区连通，沉淀区底部设有与反硝化区连通的污泥超越管、沉淀区上部与接触氧化区连通，接触氧化区上部与反硝化区连通，反硝化区与出水区连通，出水区底部与污泥吸附区连通且出水区连接有出水管。本发明污泥进行两次泥水分离，第一次泥水分离得到的活性污泥作为反硝化区的碳源，可有效节省系统碳源消耗；不投加碳源的情况下，可获得较好的脱氮效果；且吸附、沉淀、硝化、反硝化结构紧凑，各区相互独立、互不干涉，操作简单、投资及运行费用较低。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理的技术领域，更具体地，涉及一种泥水分流双污泥反应装置及反应方法。
背景技术
目前在我国很多地区的城镇污水厂，其进水碳氮比偏低，在低碳氮比的情况下，氮很难被有效去除。为了实现更好的脱氮效果，污水厂大多采用补充外来碳源的办法来升级城镇污水处理厂，其药剂和碳源的增加会大大提高运营成本。当前的城镇污水处理厂多采用厌氧/缺氧/好氧的传统的生物脱氮除磷工艺，其在运行过程中存在一定的局限性，即：硝化菌、反硝化菌、聚磷菌等各种微生物菌群混合在一起，一起经历厌氧/缺氧/好氧。其次，反硝化菌与聚磷菌、硝化菌在生化过程中存在碳源竞争，尤其是在碳源不足的情况下，使得污水经过处理后出水中的氮、磷的含量不能同时达到国家的排放标准。
中国专利201810422079.5-一种基于DEAMOX技术改良A2NSBR双污泥反硝化脱氮除磷工艺的装置和方法、中国专利201610125677.7-一种基于在线控制的AAONAO连续流双污泥反硝化深度脱氮除磷装置及工艺、及中国专利201610617883.X-一种六箱一体化双污泥反硝化除磷系统及工艺等公布的连续流双污泥系统，或池体分割复杂，往往需要设置中间水箱或调节池，操控繁琐，且操作过程需要自动控制系统。中国专利201920274263.X-一种双污泥污水处理系统采用膜将不同类型的泥分开，虽然能有效实现不同污泥的分离，但由于控制膜污染的能耗高，且管路系统复杂，投资及运行费用亦较高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种泥水分流双污泥反应装置及反应方法，可充分利用污水原有碳源进行反硝化脱氮，可有效节省系统碳源消耗。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
提供一种泥水分流双污泥反应装置，包括污泥吸附区、沉淀区、接触氧化区、反硝化区、出水区，所述污泥吸附区设有进水管，所述污泥吸附区与沉淀区连通，所述沉淀区底部设有与反硝化区连通的污泥超越管、沉淀区顶部与接触氧化区连通，接触氧化区顶部与反硝化区连通，所述反硝化区与出水区连通，所述出水区底部与污泥吸附区连通且所述出水区连接有出水管。
本发明的泥水分流双污泥反应装置，原水由进水管进入污泥吸附区，在污泥吸附区，来自出水区的污泥与原水充分混合，原水中部分溶解态及大部分颗粒态碳源被污泥吸收或吸附，然后流入至沉淀区；在沉淀区，活性污泥下沉并流动至反硝化区，不带泥的清水由沉淀区上部进入接触氧化区；在接触氧化区，清水中的氨氮及有机氮被硝化成硝态氮后进入反硝化区；在反硝化区，清水与活性污泥再次混合，利用在污泥吸附区吸附的有机物作为碳源，进行反硝化脱氮，脱氮之后的水进入出水区；在出水区，污泥沉淀并回流至污泥吸附区，出水由出水管排出。本发明充分利用污水中原有碳源，有效节省系统碳源消耗；且硝化与反硝化独立运行，工作过程互不干涉。
进一步地，所述进水管设于污泥吸附区的上部，所述污泥吸附区内部设有第一潜水搅拌器，所述污泥吸附区侧部设有与沉淀区连通的过水孔。
进一步地，所述污泥超越管倾斜穿过接触氧化区，污泥超越管的一端与沉淀区连通、另一端与反硝化区连通。
进一步地，所述沉淀区与接触氧化区的连通处设有液位调节堰，所述过水孔的高度介于污泥超越管一端的高度及液位调节堰高度之间。
进一步地，所述沉淀区底部设有第一沉淀台，所述第一沉淀台设有自过水孔向污泥超越管一端方向倾斜的第一斜面，所述第一沉淀台与污泥超越管一端之间设有第一泥槽。
进一步地，所述接触氧化区内填充有接触氧化填料，接触氧化区的底部均布有多组曝气头。
进一步地，所述接触氧化区内部设有进水隔板和出水隔板，所述进水隔板设于沉淀区、接触氧化区连通处旁侧，所述出水隔板设于接触氧化区、反硝化区连通处旁侧。
进一步地，所述反硝化区内部设有第二潜水搅拌器。
进一步地，所述出水区设有倾斜设置的第二沉淀台，第二沉淀台旁侧设有第二泥槽，污泥下沉并由第二沉淀台下滑至第二泥槽内。
进一步地，所述第二泥槽内设有污泥回流泵，所述污泥回流泵与污泥吸附区之间通过污泥回流管连通。
本发明还提供了一种泥水分流双污泥反应方法，包括以下步骤：
S10.原水由进水管进入污泥吸附区，在污泥吸附区，来自出水区的污泥与原水充分混合，原水中部分溶解态及大部分颗粒态碳源被污泥吸收或吸附；
S20.混合有污泥的原水流入至沉淀区沉淀得到污泥和清水，污泥下沉流动至反硝化区，清水由沉淀区进入接触氧化区；
S30.在接触氧化区，清水中的氨氮及有机氮被硝化成硝态氮后进入反硝化区；在反硝化区，清水与污泥再次混合，利用污泥中吸附的有机物作为碳源，进行反硝化脱氮；
S40.脱氮之后的水进入出水区，在出水区，污泥沉淀回流至污泥吸附区，出水由出水管排出。
本发明的泥水分流双污泥反应方法，利用污泥吸附的碳源进行反硝化脱氮，可节省碳源能耗。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中污泥利用吸附的碳源进行反硝化脱氮，可节省碳源消耗；不投加碳源的情况下，可获得较好的脱氮效果；吸附、沉淀、硝化、反硝化结构紧凑，各区相互独立、互不干涉，操作简单、投资及运行费用较低，具有较好的适用性。
附图说明
图1为本发明的泥水分流双污泥反应装置的结构示意图；
附图中：1-进水管；2-污泥吸附区；3-沉淀区；4-接触氧化区；5-反硝化区；6-出水区；7-出水管；8-进水隔板；9-出水隔板；10-第一潜水搅拌器；11-过水孔；12-污泥超越管；13-第二潜水搅拌器；14-污泥回流泵；15-液位调节堰；16-闸板阀；17-曝气头；18-接触氧化填料；19-污泥回流管；20-第一沉淀台；21-第一泥槽；22-第二沉淀台；23-第二泥槽。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例一
如图1所示为本发明的泥水分流双污泥反应装置的实施例，包括污泥吸附区2、沉淀区3、接触氧化区4、反硝化区5、出水区6，污泥吸附区2设有进水管1，污泥吸附区2与沉淀区3连通，沉淀区3底部设有与反硝化区5连通的污泥超越管12、沉淀区3顶部与接触氧化区4连通，接触氧化区4顶部与反硝化区5连通，反硝化区5与出水区6连通，出水区6底部与污泥吸附区2连通且出水区6连接有出水管7。
本实施例在实施时，原水由进水管1进入污泥吸附区2，在污泥吸附区2，来自出水区6的污泥与原水充分混合，原水中部分溶解态及大部分颗粒态碳源被污泥吸收或吸附，然后流入至沉淀区3；在沉淀区3，活性污泥下沉并流动至反硝化区5，不带泥的清水由沉淀区3上部进入接触氧化区4；在接触氧化区4，清水中的氨氮及有机氮被硝化成硝态氮后进入反硝化区5；在反硝化区5，清水与活性污泥再次混合，利用在污泥吸附区2吸附的有机物作为碳源，进行反硝化脱氮，脱氮之后的水进入出水区6；在出水区6，污泥沉淀并回流至污泥吸附区2，出水由出水管7排出。
在污泥吸附区2，进水管1设于污泥吸附区2的上部，污泥吸附区2内部设有第一潜水搅拌器10，污泥吸附区2侧部设有与沉淀区3连通的过水孔11。来自出水区6的污泥和由进水口进入的原水在第一潜水搅拌器10的作用下充分搅拌，原水中部分溶解态及大部分颗粒态碳源被污泥吸收或吸附，混合均匀的泥水混合物进入沉淀区3沉淀实现泥水分离。本实施例中第一潜水搅拌器10可设置在污泥吸附区2底部、也可设置在污泥吸附区2侧部，第一潜水搅拌器10的数量和功率可根据污泥吸附区2的容量进行适应性调整，第一潜水搅拌器10的位置和数量设置以获得成分均匀的泥水混合物为准。
污泥超越管12倾斜穿过接触氧化区4，污泥超越管12的一端与沉淀区3连通、另一端与反硝化区5连通。污泥穿越管倾斜设置是为了便于清洗和为了便于在静止时污泥自由滑落至泥槽做出的优选，并不作为本发明的限制性规定。污泥在沉淀区3下沉至沉淀区3底部，故本实施例中污泥超越管12与沉淀区3连通的一端较低，污泥超越管12与反硝化区5连通的一端较高。当污泥在污泥穿越管内流动动力不足时，可以增设加压泵或负压泵等动力装置为污泥的输送提供动力。为控制污泥流量，本实施例可在污泥穿越管的另一端设置闸板阀16。
沉淀区3与接触氧化区4的连通处设有液位调节堰15，过水孔11的高度介于污泥超越管12一端的高度及液位调节堰15高度之间。本实施例中，对过水孔11、液位调节堰15及污泥超越管12一端进行高度设置，利用泥水混合物中污泥下沉的特性实现泥水分离，且将分离得到的污泥导向至反硝化区5，将分离得到的清水导向至接触氧化区4，将清水中的氨氮及有机氮硝化为硝态氮。通过调整液位调节堰15可控制污泥超越管12两端的压力差，从而调节污泥流量。
在沉淀区3，为便于分离得到的污泥顺利地转移，本实施例在沉淀区3底部设置第一沉淀台20，第一沉淀台20设有自过水孔11向污泥超越管12一端方向倾斜的第一斜面，第一沉淀台20与污泥超越管12一端之间设有第一泥槽21。如此，在沉淀区3，利用泥水混合物中污泥下沉的特性实现泥水分离，下沉的污泥在第一沉淀台20的第一斜面的引导下向第一泥槽21内汇集与积累，汇集的污泥再通过污泥超越管12导向至反硝化区5，可获得更为彻底的泥水分离效果，也可提高污泥的转移效率。
在接触氧化区4，采用接触氧化的方式，清水中的氨氮及有机氮被硝化为硝态氮。具体地，接触氧化区4内填充有接触氧化填料18，接触氧化区4的底部均布有多组曝气头17或曝气管。接触氧化填料18采用市售填料，接触氧化填料18堆叠或整齐排列于接触氧化区4内，清水从接触氧化填料18的间隙通过，同时曝气头17或曝气管向清水中充氧，将清水中的氨氮及有机氮被硝化为硝态氮。为了控制接触氧化区4的进水和出水，本实施例在接触氧化区4内部设有进水隔板8和出水隔板9，进水隔板8设于沉淀区3、接触氧化区4连通处旁侧，出水隔板9设于接触氧化区4、反硝化区5连通处旁侧；进水隔板8对接触氧化区4进水起到引导作用，出水隔板9对接触氧化区4的出水起到引导作用，本实施例从接触氧化区4的上部进水，从接触氧化区4另一侧的上部出水，延长清水与接触氧化填料18和氧气的接触时间，提高硝化效率和硝化率。另外，可在沉淀区3与接触氧化区4的连通处、在接触氧化区4与反硝化区5的连通处设置弧形导流结构，以更好的引导流体的流动。
在反硝化区5，反硝化区5内部设有第二潜水搅拌器13。经接触氧化硝化处理的清水与来自污泥超越管12的污泥在反硝化区5再次混合，污泥利用在污泥吸附区2吸附的有机物作为碳源，进行反硝化脱氮，无需外加碳源，可节省碳源消耗。本实施例中第二潜水搅拌器13可设置在反硝化区5底部、也可设置在反硝化区5侧部，第二潜水搅拌器13的数量和功率可根据反硝化区5的容量进行适应性调整，第二潜水搅拌器13的位置和数量设置以污泥与清水充分混合为准。
在出水区6，底部设置有倾斜设置的第二沉淀台22，第二沉淀台22旁侧设有第二泥槽23，污泥下沉并由第二沉淀台22下滑至第二泥槽23内；第二泥槽23内设有污泥回流泵14，污泥回流泵14与污泥吸附区2之间通过污泥回流管19连通。如此，在出水区6，利用泥水混合物中污泥下沉的特性实现泥水分离，下沉的污泥在第二沉淀台22斜面的引导下向第二泥槽23内汇集与积累，汇集的污泥再通过污泥回流泵14和污泥回流管19回流至污泥吸附区2，可获得更为彻底的泥水分离效果，也可提高污泥的转移效率。
实施例二
本实施例为实施例一的泥水分流双污泥反应装置的应用实施例，包括以下步骤：
S10.原水由进水管1进入污泥吸附区2，在污泥吸附区2，来自出水区6的污泥与原水充分混合，原水中部分溶解态及大部分颗粒态碳源被污泥吸收或吸附；
S20.混合有污泥的原水流入至沉淀区3沉淀得到污泥和清水，污泥下沉流动至反硝化区5，清水由沉淀区进入接触氧化区4；
S30.在接触氧化区4，清水中的氨氮及有机氮被硝化成硝态氮后进入反硝化区5；在反硝化区5，清水与污泥再次混合，利用污泥中吸附的有机物作为碳源，进行反硝化脱氮；
S40.脱氮之后的水进入出水区6，在出水区6，污泥沉淀回流至污泥吸附区2，出水由出水管7排出。
应用实施例一的泥水分流双污泥反应装置，按照实施例二的泥水分流双污泥反应方法，处理水量5吨/天，原水COD浓度为110±20mg/L，氨氮浓度为12±3mg/L，总氮浓度为20±4mg/L，总磷浓度为5mg/L；水温为24℃，装置运行稳定30天后，出水氨氮平均浓度为0.3mg/L，出水总氮平均浓度为7.5mg/L，与常规的A2O工艺相比，在不增加碳源的情况下，总氮去除率提高21％～32％。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种泥水分流双污泥反应装置，其特征在于，包括污泥吸附区（2）、沉淀区（3）、接触氧化区（4）、反硝化区（5）、出水区（6），所述污泥吸附区（2）设有进水管（1），所述污泥吸附区（2）与沉淀区（3）连通，所述沉淀区（3）底部设有与反硝化区（5）连通的污泥超越管（12），沉淀区（3）上部与接触氧化区（4）连通，接触氧化区（4）上部与反硝化区（5）连通，所述反硝化区（5）与出水区（6）连通，所述出水区（6）底部与污泥吸附区（2）连通且所述出水区（6）连接有出水管（7）；所述进水管（1）设于污泥吸附区（2）的上部，所述污泥吸附区（2）内部设有第一潜水搅拌器（10），所述污泥吸附区（2）侧部设有与沉淀区（3）连通的过水孔（11）；所述污泥超越管（12）倾斜穿过接触氧化区（4），污泥超越管（12）的一端与沉淀区（3）连通、另一端与反硝化区（5）连通；所述沉淀区（3）与接触氧化区（4）的连通处设有液位调节堰（15），所述过水孔（11）的高度介于污泥超越管（12）一端的高度及液位调节堰（15）高度之间；所述反硝化区（5）内部设有第二潜水搅拌器（13）。
2.根据权利要求1所述的泥水分流双污泥反应装置，其特征在于，所述沉淀区（3）底部设有第一沉淀台，所述第一沉淀台设有自过水孔（11）向污泥超越管（12）一端方向倾斜的第一斜面，所述第一沉淀台与污泥超越管（12）一端之间设有第一泥槽。
3.根据权利要求1或2所述的泥水分流双污泥反应装置，其特征在于，所述接触氧化区（4）内填充有接触氧化填料（18），接触氧化区（4）的底部均布有多组曝气头（17）。
4.根据权利要求3所述的泥水分流双污泥反应装置，其特征在于，所述接触氧化区（4）内部设有进水隔板（8）和出水隔板（9），所述进水隔板（8）设于沉淀区（3）、接触氧化区（4）连通处旁侧，所述出水隔板（9）设于接触氧化区（4）、反硝化区（5）连通处旁侧。
5.根据权利要求1所述的泥水分流双污泥反应装置，其特征在于，所述出水区（6）设有倾斜设置的第二沉淀台，第二沉淀台旁侧设有第二泥槽，污泥下沉并由第二沉淀台下滑至第二泥槽内；所述第二泥槽内设有污泥回流泵（14），所述污泥回流泵（14）与污泥吸附区（2）之间通过污泥回流管（19）连通。
6.一种如权利要求1至5任一项所述的泥水分流双污泥反应装置的反应方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10. 原水由进水管（1）进入污泥吸附区（2），在污泥吸附区（2），来自出水区（6）的污泥与原水充分混合，原水中部分溶解态及大部分颗粒态碳源被污泥吸收或吸附；
S20. 混合有污泥的原水流入至沉淀区（3）沉淀得到污泥和清水，污泥下沉流动至反硝化区（5），清水由沉淀区进入接触氧化区（4）；
S30. 在接触氧化区（4），清水中的氨氮及有机氮被硝化成硝态氮后进入反硝化区（5）；在反硝化区（5），清水与污泥再次混合，利用污泥中吸附的有机物作为碳源，进行反硝化脱氮；
S40. 脱氮之后的水进入出水区（6），在出水区（6），污泥沉淀回流至污泥吸附区（2），出水由出水管（7）排出。
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