公布日：2024.03.12
申請日：2023.12.27
分類號：C02F3/30(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/10(2006.01)N
摘要
本公開提出了一種污水處理方法及執(zhí)行系統(tǒng)，包括：在攪拌和厭氧的條件下，通過厭氧釋磷和內(nèi)碳源轉(zhuǎn)化反應(yīng)將第一污水中的含碳有機物作為碳源進(jìn)行吸收并釋放磷酸鹽，得到第二污水；對第二污水進(jìn)行好氧處理，根據(jù)第二污水pH值變化趨勢確定第二污水中好氧聚磷菌和好氧氨氧化細(xì)菌的相對活性；根據(jù)相對活性對第二污水采用多段曝氣模式處理，通過調(diào)整多段曝氣的曝氣模式來調(diào)整溶解氧濃度，以發(fā)生一體式亞硝化-厭氧氨氧化和好氧吸磷反應(yīng)，得到第三污水；在攪拌和厭氧的條件下，通過厭氧氨氧化反應(yīng)、反硝化除磷反應(yīng)和內(nèi)碳源反硝化反應(yīng)對第三污水進(jìn)行深度除磷脫氮得到第四污水；將第四污水靜置以泥水分離，并將泥水分離后得到的污水輸出。
權(quán)利要求書
1.一種污水自養(yǎng)脫氮耦合生物除磷的污水處理方法，包括：在第一次攪拌和厭氧的條件下，通過厭氧釋磷和內(nèi)碳源轉(zhuǎn)化反應(yīng)將第一污水中的含碳有機物作為碳源進(jìn)行吸收并釋放磷酸鹽，得到第二污水；對所述第二污水進(jìn)行好氧處理，根據(jù)所述第二污水pH值變化趨勢確定所述第二污水中好氧聚磷菌和好氧氨氧化細(xì)菌的相對活性；根據(jù)所述相對活性對所述第二污水采用多段曝氣模式處理，通過調(diào)整所述多段曝氣模式來調(diào)整溶解氧濃度，以使所述好氧聚磷菌發(fā)生好氧吸磷反應(yīng)并使氨氧化菌發(fā)生好氧氨氧化反應(yīng)和厭氧氨氧化反應(yīng)，協(xié)同去除所述第二污水中部分氨氮、總氮和所述磷酸鹽，同時產(chǎn)生硝酸鹽、亞硝酸鹽，得到第三污水；在第二次攪拌和厭氧的條件下，通過厭氧氨氧化反應(yīng)、反硝化除磷反應(yīng)和內(nèi)碳源反硝化反應(yīng)對所述第三污水進(jìn)行深度除磷脫氮，以去除所述第三污水中的氨氮、磷酸鹽、硝酸鹽和亞硝酸鹽，得到第四污水；將所述第四污水靜置以泥水分離，并將泥水分離后得到的污水輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水處理方法，其中，所述多段曝氣模式包括：第一曝氣模式、第二曝氣模式、第三曝氣模式，其中，所述第一曝氣模式中溶解氧濃度范圍為0.8～1.2mg/L；所述第二曝氣模式中溶解氧濃度范圍為0.4～0.7mg/L；所述第三曝氣模式中溶解氧濃度范圍為0.2～0.3mg/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的污水處理方法，其中，在所述第二污水相對于所述第一污水中pH值不變或升高的情況下，確定所述好氧聚磷菌活性大于所述好氧氨氧化細(xì)菌活性，所述多段曝氣的過程為：第一曝氣模式-第二曝氣模式-第三曝氣模式；在所述第二污水相對于所述第一污水中的pH值降低的情況下，確定所述好氧聚磷菌活性小于所述好氧氨氧化細(xì)菌活性，所述多段曝氣的過程為：第三曝氣模式-第二曝氣模式-第一曝氣模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水處理方法，其中，在所述第一污水反應(yīng)的氧化還原電位降至-200～-300mV的情況下，停止所述第一次攪拌和厭氧處理，得到所述第二污水；在所述第二污水中的氨氮濃度降至20～40mg/L的情況下，停止所述多段曝氣模式處理，得到所述第三污水；在所述第三污水中的氨氮濃度降至10～20mg/L的情況下，停止所述第二次攪拌和厭氧處理，得到所述第四污水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水處理方法，其中，所述多段曝氣模式的曝氣模式切換通過調(diào)整曝氣量和曝氣頻率實現(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水處理方法，其中，所述第一次攪拌和厭氧處理的時間為120～180min；所述第二次攪拌和厭氧處理的時間為60～120min。
7.一種污水處理的系統(tǒng)，包括：反應(yīng)單元，包括適用于容納絮體污泥和微生物填料的序批式反應(yīng)器(3)，所述序批式反應(yīng)器(3)適用于通過微生物作用對污水進(jìn)行處理，以去除所述第一污水中的污染物，輸出處理后的污水，其中，所述污染物包括含氮污染物、含磷污染物和含碳有機物；曝氣單元，被構(gòu)造成用于向所述反應(yīng)單元內(nèi)注入溶解氧；檢測單元，包括多個設(shè)置在所述反應(yīng)單元內(nèi)的探測電極，適用于檢測所述反應(yīng)單元內(nèi)的污水參數(shù)，所述污水參數(shù)包括氨氮濃度、溶解氧濃度、pH值、氧化還原電位、污水液位高度；控制單元(17)，適用于響應(yīng)所述污水參數(shù)，對所述反應(yīng)單元的進(jìn)出水和曝氣單元進(jìn)行控制，以執(zhí)行如權(quán)利要求1～6中任一項所述的污水處理方法。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述反應(yīng)單元中絮體污泥的濃度為3～5g/L；所述反應(yīng)單元內(nèi)微生物填料的直徑為1～2cm，比表面積為300～500m2/m3，填充率為20％～25％，微生物附著量在460～550mg-TS·m-3。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述曝氣單元包括：曝氣盤(6)，設(shè)置在所述反應(yīng)單元的底部，適用于向所述反應(yīng)單元內(nèi)污水中注入溶解氧；曝氣風(fēng)機(4)，設(shè)置在所述反應(yīng)單元的外部，與所述曝氣盤(6)通過管道連通，適用于向所述曝氣盤(6)中通入氧氣；氣體流量計(5)，連接在所述管道上，適用于檢測曝氣量和曝氣頻率。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述檢測單元的探測電極包括：氧化還原電極(9)、溶解氧電極(10)、氨氮電極(11)、pH電極(12)和液位計(8)。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，為解決相關(guān)技術(shù)中的以及其他方面的至少一種技術(shù)問題，本公開提出了一種污水處理方法及裝置。
在本公開的一個方面，提出了一種污水處理方法，包括以下步驟。
步驟S1：在第一次攪拌和厭氧的條件下，通過厭氧釋磷和內(nèi)碳源轉(zhuǎn)化反應(yīng)將第一污水中的含碳有機物作為碳源進(jìn)行吸收并釋放磷酸鹽，得到第二污水。
步驟S2：對第二污水進(jìn)行好氧處理，根據(jù)第二污水pH值變化趨勢確定第二污水中好氧聚磷菌和好氧氨氧化細(xì)菌的相對活性。
步驟S3：根據(jù)相對活性對第二污水采用多段曝氣模式處理，通過調(diào)整多段曝氣模式來調(diào)整溶解氧濃度，以使好氧聚磷菌發(fā)生好氧吸磷反應(yīng)并使氨氧化菌發(fā)生好氧氨氧化反應(yīng)和厭氧氨氧化反應(yīng)，協(xié)同去除第二污水中部分氨氮、總氮和磷酸鹽，同時產(chǎn)生硝酸鹽、亞硝酸鹽，得到第三污水。
步驟S4：在第二次攪拌和厭氧的條件下，通過厭氧氨氧化反應(yīng)、反硝化除磷反應(yīng)和內(nèi)碳源反硝化反應(yīng)對第三污水進(jìn)行深度除磷脫氮，以去除第三污水中的氨氮、磷酸鹽、硝酸鹽和亞硝酸鹽，得到第四污水。
步驟S5：將第四污水靜置以泥水分離，并將泥水分離后得到的污水輸出。
根據(jù)本公開的實施例，多段曝氣模式包括：第一曝氣模式、第二曝氣模式、第三曝氣模式。其中，第一曝氣模式中溶解氧濃度范圍為0.8～1.2mg/L；第二曝氣模式中溶解氧濃度范圍為0.4～0.7mg/L；第三曝氣模式中溶解氧濃度范圍為0.2～0.3mg/L。
根據(jù)本公開的實施例，在第二污水相對于第一污水中pH值不變或升高的情況下，確定好氧聚磷菌活性大于好氧氨氧化細(xì)菌活性，多段曝氣的過程為：第一曝氣模式-第二曝氣模式-第三曝氣模式。
根據(jù)本公開的實施例，在第二污水相對于第一污水中的pH值降低的情況下，確定好氧聚磷菌活性小于好氧氨氧化細(xì)菌活性，多段曝氣的過程為：第三曝氣模式-第二曝氣模式-第一曝氣模式。
根據(jù)本公開的實施例，在第一污水反應(yīng)的氧化還原電位降至-200～-300mV的情況下，停止第一次攪拌和厭氧處理，得到第二污水。
根據(jù)本公開的實施例，在第二污水中的氨氮濃度降至20～40mg/L的情況下，停止多段曝氣模式處理，得到第三污水。
根據(jù)本公開的實施例，在第三污水中的氨氮濃度降至10～20mg/L的情況下，停止第二次攪拌和厭氧處理，得到第四污水。
根據(jù)本公開的實施例，多段曝氣模式的曝氣模式切換通過調(diào)整曝氣量和曝氣頻率實現(xiàn)。
根據(jù)本公開的實施例，第一次攪拌和厭氧處理的時間為120～180min；第二次攪拌和厭氧處理的時間為60～120min。
在本公開的另一方面，提出了一種執(zhí)行前述污水處理方法的裝置，包括反應(yīng)單元、曝氣單元、檢測單元、控制單元。
根據(jù)本公開的實施例，反應(yīng)單元包括適用于容納絮體污泥和微生物填料的序批式反應(yīng)器，序批式反應(yīng)器適用于通過微生物作用對污水進(jìn)行處理，以去除第一污水中的污染物，輸出處理后的污水，其中，污染物包括含氮污染物、含磷污染物和含碳有機物。曝氣單元被構(gòu)造成用于向反應(yīng)單元內(nèi)注入溶解氧。檢測單元包括多個設(shè)置在反應(yīng)單元內(nèi)的探測電極，適用于檢測反應(yīng)單元內(nèi)的污水參數(shù)，污水參數(shù)包括氨氮濃度、溶解氧濃度、pH值、氧化還原電位、污水液位高度�？刂茊卧m用于響應(yīng)污水參數(shù)，對反應(yīng)單元的進(jìn)出水和曝氣單元進(jìn)行控制，以執(zhí)行上述污水處理方法。
根據(jù)本公開的實施例，反應(yīng)單元中絮體污泥的濃度為3～5g/L；反應(yīng)單元內(nèi)微生物填料的直徑為1～2cm，比表面積為300～500m2/m3，填充率為20％～25％，微生物附著量在460～550mg-TS·m-3。
根據(jù)本公開的實施例，曝氣單元包括曝氣盤、曝氣風(fēng)機、氣體流量計。其中，曝氣盤設(shè)置在反應(yīng)單元的底部，適用于向反應(yīng)單元內(nèi)污水中注入溶解氧。曝氣風(fēng)機設(shè)置在反應(yīng)單元的外部，與曝氣盤通過管道連通，適用于向曝氣盤中通入氧氣。氣體流量計連接在管道上，適用于檢測曝氣量和曝氣頻率。
根據(jù)本公開的實施例，檢測單元的探測電極包括：氧化還原電極、溶解氧電極、氨氮電極、pH電極和液位計。
根據(jù)本公開的實施例，將亞硝化-厭氧氨氧化、生物除磷、短程反硝化-厭氧氨氧化耦合在同一個反應(yīng)器內(nèi)，實現(xiàn)污水碳氮磷的同步去除。在曝氣階段，本公開提出的污水處理方法靈活根據(jù)污水中有機物、氮、磷濃度和微生物活性，對曝氣模式進(jìn)行調(diào)整，一方面提高了平衡了脫氮除磷微生物的工作狀態(tài)，提高了污染物的去除效率，另一方面節(jié)省了曝氣能耗，實現(xiàn)了高效低碳運行。
（發(fā)明人：隋倩雯;高超龍;魏源送）
