公布日：2022.11.15
申請日：2022.08.18
分類號：C02F9/14(2006.01)I;C02F3/30(2006.01)I;C02F3/12(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N;C02F101/10(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種降低碳排放量的低碳污水處理工藝，涉及城鎮(zhèn)污水處理技術(shù)領(lǐng)域，包括一體化反應(yīng)池和與之配套的缺氧－好氧－缺氧(AOA)運(yùn)行模式。本發(fā)明一體化反應(yīng)池可省去高能耗的污泥回流工段及相關(guān)設(shè)備，省去高能耗的混合液回流工段及相關(guān)設(shè)備，從而有效降低工藝運(yùn)行電耗，通過缺氧－好氧－缺氧(AOA)的切換運(yùn)行模式極大地提升污水中內(nèi)碳源的利用效率，提升總氮去除能力，減少甚至避免投加補(bǔ)充碳源所產(chǎn)生的藥耗，裝置內(nèi)活性污泥和生物膜中的EPS含量同步降低，生物膜死亡率大幅提高，實(shí)現(xiàn)污泥減量作用，最終通過降低運(yùn)行電耗、降低(取消)運(yùn)行碳源投加和降低剩余污泥處理處置的能耗、藥耗，綜合地起到減少污水處理過程中碳排放量的目的。
權(quán)利要求書
1.一種降低碳排放量的低碳污水處理工藝，其特征在于：包括一體化反應(yīng)池和與之配套的缺氧-好氧-缺氧(AOA)運(yùn)行模式，所述一體化反應(yīng)池包括反應(yīng)池池體(1)、進(jìn)水泵、池底進(jìn)水管(2)、進(jìn)水電控閥門、鼓風(fēng)機(jī)、配套曝氣盤(3)、池底潛水推流器(4)、池底兩側(cè)混合液提升泵(5)、池底排泥管及排泥電控閥門、池體中部出水管及出水電控閥門、池體中部填料框架(6)、生物膜載體填料、池體中部污泥濃度計(jì)、池體頂部溢流管、配套管道、管件，所述缺氧-好氧-缺氧(AOA)運(yùn)行模式是指利用PLC自動控制模塊及預(yù)設(shè)控制程序，對完全混合式反應(yīng)池體的工藝設(shè)備進(jìn)行自動運(yùn)行控制，從而循環(huán)實(shí)施“進(jìn)水-缺氧-好氧-缺氧-沉淀-排水”的工藝運(yùn)行模式，所述一種綜合降低城鎮(zhèn)污水處理碳排放量的污水處理工藝的工作過程包括以下步驟：進(jìn)水階段：進(jìn)水電控閥門開啟完畢后，啟動進(jìn)水泵，將污水處理廠經(jīng)過一級處理的生活污水泵入完全混合式反應(yīng)池體直至水位達(dá)到其有效水深，完全混合式反應(yīng)池完成進(jìn)水后，依次關(guān)閉進(jìn)水泵和進(jìn)水電控閥門；缺氧階段一：同步開啟池底潛水推流器(4)、池底兩側(cè)混合液提升泵(5)，池體底部活性污泥混合均勻后，由池底兩側(cè)混合液提升泵(5)將泥水混合液越過池體中部微生物掛載系統(tǒng)泵送至池體頂部；好氧階段：關(guān)閉池底潛水推流器(4)、池底兩側(cè)混合液提升泵(5)，開啟鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行曝氣；缺氧階段二：關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)，再次開啟池底潛水推流器(4)和池底兩側(cè)混合液提升泵(5)；沉淀階段：再次關(guān)閉池底潛水推流器(4)和池底兩側(cè)混合液提升泵(5)，使位于池體中部出水口上方的活性污泥沉淀至池底；排水階段：開啟出水電控閥門，排出處理出水；重復(fù)上述步驟，對城鎮(zhèn)污水處理廠的生活污水進(jìn)行二級生化處理；當(dāng)本工藝出水中的懸浮物(SS)值接近10mg/L時(shí)，在第5)步驟完成后，開啟池體底部排泥電控閥門，排出適量濃縮的泥水混合液；重復(fù)上述步驟，進(jìn)行污水二級處理和剩余污泥排放。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低碳排放量的低碳污水處理工藝，其特征在于：所述反應(yīng)池池體(1)，池型優(yōu)選為矩形，有效水深優(yōu)選為5-8m，所述池底潛水推流器，布置于矩形池體底部任意一角，面向池體對角方向水平安裝，設(shè)備安裝總高度低于0.8m，設(shè)備功率優(yōu)選為5-10w/噸水，所述鼓風(fēng)機(jī)的供氣量以氣水比計(jì)，氣水比優(yōu)選為(2-8)：1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低碳排放量的低碳污水處理工藝，其特征在于：所述的池底兩側(cè)混合液提升泵(5)的進(jìn)水管安裝高度優(yōu)選為距離池底0.4-0.8m處，出水管安裝高度優(yōu)選為完全混合式反應(yīng)池有效水深以下0.3-0.6m，單臺設(shè)備揚(yáng)程優(yōu)選為完全混合式反應(yīng)池有效水深+3-5m，單臺設(shè)備功率優(yōu)選為5-20w/噸水。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低碳排放量的低碳污水處理工藝，其特征在于：所述池體中部出水管的中心線高度為反應(yīng)池有效水深的50％-60％，所述池體中部污泥濃度計(jì)的傳感器安裝于池體中部出水管和池體中部填料框架(6)頂端之間，測量范圍優(yōu)選為0-20000mg/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低碳排放量的低碳污水處理工藝，其特征在于：所述池體中部填料框架和生物膜載體填料布置于池底潛水推流器上方、池體中部出水管下方，填充率優(yōu)選為30％-40％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低碳排放量的低碳污水處理工藝，其特征在于：所述池體中部填料框架(6)采用40mm*40mm的Q235熱鍍鋅角鋼制作，框架尺寸為1m*1m*1m，其頂部及底部采用焊接方式每10cm焊接一段φ12mm*1m鍍鋅圓鋼，用于捆扎繩型填料，所述生物膜載體填料優(yōu)選繩型生物膜載體填料，捆扎于鍍鋅角鋼框架的鍍鋅圓鋼之上，綁扎間隔優(yōu)選為80-120mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低碳排放量的低碳污水處理工藝，其特征在于：所述缺氧-好氧-缺氧(AOA)運(yùn)行模式由PLC自動控制模塊及預(yù)設(shè)控制程序執(zhí)行，所述預(yù)設(shè)控制程序?yàn)椋旱吞嘉鬯幚砉に嚥捎脮r(shí)間順序控制運(yùn)行，單批次運(yùn)行總時(shí)長為8h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低碳排放量的低碳污水處理工藝，其特征在于：所述進(jìn)水階段持續(xù)時(shí)間為10-15min，所述缺氧階段一持續(xù)時(shí)間為1-1.5h，所述好氧階段持續(xù)時(shí)間為1.5-2h，所述缺氧階段二持續(xù)時(shí)間為2.5-3h，所述沉淀階段二持續(xù)時(shí)間為1-1.5h，所述排水階段持續(xù)時(shí)間為10-15min。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種降低碳排放量的低碳污水處理工藝，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
一種降低碳排放量的低碳污水處理工藝，包括一體化反應(yīng)池和與之配套的缺氧-好氧-缺氧(AOA)運(yùn)行模式，所述一體化反應(yīng)池包括反應(yīng)池池體、進(jìn)水泵、池底進(jìn)水管、進(jìn)水電控閥門、鼓風(fēng)機(jī)、配套曝氣盤、池底潛水推流器、池底兩側(cè)混合液提升泵、池底排泥管及排泥電控閥門、池體中部出水管及出水電控閥門、池體中部填料框架、生物膜載體填料、池體中部污泥濃度計(jì)、池體頂部溢流管、配套管道、管件，所述缺氧-好氧-缺氧(AOA)運(yùn)行模式是指利用PLC自動控制模塊及預(yù)設(shè)控制程序，對完全混合式反應(yīng)池體的工藝設(shè)備進(jìn)行自動運(yùn)行控制，從而循環(huán)實(shí)施“進(jìn)水-缺氧-好氧-缺氧-沉淀-排水”的工藝運(yùn)行模式，所述一種綜合降低城鎮(zhèn)污水處理碳排放量的污水處理工藝的工作過程包括以下步驟：
進(jìn)水階段：進(jìn)水電控閥門開啟完畢后，啟動進(jìn)水泵，將污水處理廠經(jīng)過一級處理的生活污水泵入完全混合式反應(yīng)池體直至水位達(dá)到其有效水深，完全混合式反應(yīng)池完成進(jìn)水后，依次關(guān)閉進(jìn)水泵和進(jìn)水電控閥門；
缺氧階段一：同步開啟池底潛水推流器、池底兩側(cè)混合液提升泵，池體底部活性污泥混合均勻后，由池底兩側(cè)混合液提升泵將泥水混合液越過池體中部微生物掛載系統(tǒng)泵送至池體頂部；
好氧階段：關(guān)閉池底潛水推流器、池底兩側(cè)混合液提升泵，開啟鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行曝氣；
缺氧階段二：關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)，再次開啟池底潛水推流器和池底兩側(cè)混合液提升泵；
沉淀階段：再次關(guān)閉池底潛水推流器和池底兩側(cè)混合液提升泵，使位于池體中部出水口上方的活性污泥沉淀至池底；
排水階段：開啟出水電控閥門，排出處理出水；
重復(fù)上述步驟，對城鎮(zhèn)污水處理廠的生活污水進(jìn)行二級生化處理；
當(dāng)本工藝出水中的懸浮物(SS)值接近10mg/L時(shí)，在第5)步驟完成后，開啟池體底部排泥電控閥門，排出適量濃縮的泥水混合液；
重復(fù)上述步驟，進(jìn)行污水二級處理和剩余污泥排放。
本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述反應(yīng)池池體，池型優(yōu)選為矩形，有效水深優(yōu)選為5-8m，所述池底潛水推流器，布置于矩形池體底部任意一角，面向池體對角方向水平安裝，設(shè)備安裝總高度低于0.8m，設(shè)備功率優(yōu)選為5-10w/噸水，所述鼓風(fēng)機(jī)的供氣量以氣水比計(jì)，氣水比優(yōu)選為(2-8)：1。
本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述的池底兩側(cè)混合液提升泵的進(jìn)水管安裝高度優(yōu)選為距離池底0.4-0.8m處，出水管安裝高度優(yōu)選為完全混合式反應(yīng)池有效水深以下0.3-0.6m，單臺設(shè)備揚(yáng)程優(yōu)選為完全混合式反應(yīng)池有效水深+3-5m，單臺設(shè)備功率優(yōu)選為5-20w/噸水。
本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述池體中部出水管的中心線高度為反應(yīng)池有效水深的50％-60％，所述池體中部污泥濃度計(jì)的傳感器安裝于池體中部出水管和池體中部填料框架頂端之間，測量范圍優(yōu)選為0-20000mg/L。
本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述池體中部填料框架和生物膜載體填料布置于池底潛水推流器上方、池體中部出水管下方，填充率優(yōu)選為30％-40％。
本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述池體中部填料框架采用40mm*40mm的Q235熱鍍鋅角鋼制作，框架尺寸為1m*1m*1m，其頂部及底部采用焊接方式每10cm焊接一段φ12mm*1m鍍鋅圓鋼，用于捆扎繩型填料，所述生物膜載體填料優(yōu)選繩型生物膜載體填料，捆扎于鍍鋅角鋼框架的鍍鋅圓鋼之上，綁扎間隔優(yōu)選為80-120mm。
本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述缺氧-好氧-缺氧(AOA)運(yùn)行模式由PLC自動控制模塊及預(yù)設(shè)控制程序執(zhí)行，所述預(yù)設(shè)控制程序?yàn)椋旱吞嘉鬯幚砉に嚥捎脮r(shí)間順序控制運(yùn)行，單批次運(yùn)行總時(shí)長為8h。
本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述進(jìn)水階段持續(xù)時(shí)間為10-15min，所述缺氧階段一持續(xù)時(shí)間為1-1.5h，所述好氧階段持續(xù)時(shí)間為1.5-2h，所述缺氧階段二持續(xù)時(shí)間為2.5-3h，所述沉淀階段二持續(xù)時(shí)間為1-1.5h，所述排水階段持續(xù)時(shí)間為10-15min。
由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)來說，取得的技術(shù)進(jìn)步是：
1、本發(fā)明提供一種降低碳排放量的低碳污水處理工藝，一體化反應(yīng)池具備較大的節(jié)能潛力，一體化反應(yīng)池采用序批式運(yùn)行，進(jìn)水中的污染物在整個(gè)反應(yīng)池體中均勻分布，一體化反應(yīng)池可省去能耗很高的混合液回流工段及相關(guān)設(shè)備，從而有效降低工藝運(yùn)行電耗，一體化反應(yīng)池在沉淀階段可直接作為沉淀池使用，一體化反應(yīng)池可省去能耗很高的污泥回流工段及相關(guān)設(shè)備，從而降低工藝運(yùn)行電耗，由于一體化反應(yīng)池序批式運(yùn)行的特性，其進(jìn)水泵、鼓風(fēng)機(jī)、攪拌系統(tǒng)等耗能設(shè)備均為間歇式運(yùn)行，其實(shí)際噸水電耗值較低。
2、本發(fā)明提供一種降低碳排放量的低碳污水處理工藝，通過全新的高效攪拌系統(tǒng)，該系統(tǒng)由安裝于工藝裝置底部的潛水推流器和安裝于工藝裝置兩側(cè)的混合液提升泵組成，在工藝階段進(jìn)行到缺氧攪拌工段時(shí)，潛水推流器和兩臺提升泵同時(shí)開始工作，將底部混合均勻的活性污泥越過固定載體填料直接送至工藝裝置頂部，從而解決了位于工藝裝置中部的固定載體填料對泥水混合效果的負(fù)面影響，引入攪拌系統(tǒng)后，一體化反應(yīng)池缺氧階段的溶解氧(DO)值可在20min內(nèi)降至0.5mg/L以下，有效增加了缺氧階段的反硝化脫氮反應(yīng)時(shí)長。
3、本發(fā)明提供一種降低碳排放量的低碳污水處理工藝，采用的缺氧-好氧-缺氧(AOA)切換運(yùn)行模式，在其缺氧階段一期間，反應(yīng)裝置內(nèi)的污水內(nèi)碳源最為充足，十分有利于快速和充分地通過反硝化作用去除上一批次余水中殘存的硝態(tài)氮，在缺氧階段二期間，微生物則利用反應(yīng)裝置中剩余的碳源以及儲存于細(xì)胞內(nèi)部的碳源將好氧階段中由氨氮和有機(jī)氮轉(zhuǎn)化而來的硝態(tài)氮去除，相較于傳統(tǒng)序批式活性污泥法工藝“進(jìn)水-曝氣-沉淀-排水-待機(jī)”的處理工藝，缺氧-好氧-缺氧(AOA)的切換運(yùn)行模式能夠極大地提升污水中內(nèi)碳源的利用效率，提升了本發(fā)明工藝的總氮去除能力，進(jìn)而節(jié)省甚至避免了投加補(bǔ)充碳源所產(chǎn)生的藥耗。
4、本發(fā)明提供一種降低碳排放量的低碳污水處理工藝，采用的胞外聚合物(EPS)是活性污泥絮體和生物膜整體結(jié)構(gòu)的重要組成部分，占到活性污泥干重的80％左右，對污水處理系統(tǒng)的剩余污泥排放量具有重大影響，通過“非必要不排泥”的運(yùn)行模式，僅在工藝出水中的懸浮物(SS)值接近10mg/L時(shí)，排出適量濃縮的泥水混合液，極大地增加了工藝裝置中活性污泥的泥齡(SRT)，隨著泥齡的增加，裝置內(nèi)活性污泥和生物膜中的EPS含量將同步降低，進(jìn)而起到減少剩余污泥排放量的良好效果。
5、本發(fā)明提供一種降低碳排放量的低碳污水處理工藝，通過池體內(nèi)微生物掛載系統(tǒng)，利用了繩型生物膜載體填料對污水處理微生物的固定作用，附著于其上的微生物無法隨排泥和出水離開系統(tǒng)，導(dǎo)致生物膜泥齡(SRT)的無限延長，在此條件下，活性污泥生存狀態(tài)良好(死亡率僅8.25％)的情況下，內(nèi)部繩型生物膜載體上掛載的生物膜微生物的死亡比例高達(dá)34.97％，實(shí)現(xiàn)了基于隱性生長機(jī)理的剩余污泥減量作用，進(jìn)而起到減少剩余污泥排放量的良好效果。
（發(fā)明人：杜至力;王廣華;董浩韜;張銳堅(jiān);王塹儐;劉穎詩;蒲淑娟）
