污水深度脱氮处理装置的制作方法

1.本技术涉及污水处理技术领域，具体而言，涉及一种污水深度脱氮处理装置。


背景技术：

2.现阶段，在国家碳中和战略提上日程的背景下，污水处理行业低碳运行成为必然趋势。但同时，为了治理水体污染，国家对于污水处理的排放标准日益严格，尤其是对于能造成水体富营养化的氮磷元素。我国城镇污水普遍存在低c/n的情况，传统aao工艺往往由于缺乏碳源，氮无法得到有效去除，需要投加大量的碳源，运行成本较高。再者，对于进水总氮浓度高的污水，为了满足出水总氮达标，处理时需提高aao工艺的内回流比，但是内回流比过高，不仅运行能耗高，且好氧区携带的溶氧会破坏缺氧区的环境，造成反硝化效率下降。
3.因此，开发节能降耗的高效脱氮污水处理工艺十分必要。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种污水深度脱氮处理装置，能够高效地处理污水，并降低污水处理的成本。
5.本技术提供了一种污水深度脱氮处理装置，包括相互连接的生物反应器以及沉淀池；
6.所述生物反应器包括依次连接的厌氧池、第一缺氧池、第一好氧池、第二缺氧池以及第二好氧池；处于首端的所述厌氧池具有原水进口，处于末端的所述第二好氧池与所述沉淀池连接；
7.所述生物反应器还包括曝气装置和内回流系统，所述第一好氧池和所述第二好氧池均与所述曝气装置连接；所述内回流系统连接所述第一好氧池和所述第一缺氧池，且所述内回流系统的进水端处于所述第一好氧池的末端，所述内回流系统的出水端处于所述第一缺氧池的前端；
8.所述沉淀池配置有污泥外回流系统，所述沉淀池的排泥口通过所述污泥外回流系统分别连接所述第二缺氧池的前端和所述厌氧池的前端。
9.上述实现的过程中，原水(即污水)的流动路径可看作，由生物反应器处理后进入沉淀池，在生物反应器中，原水会依次经过厌氧池、第一缺氧池、第一好氧池、第二缺氧池以及第二好氧池，再各个反应池中发生对应的反应。其中，沉淀池会通过污泥外回流系统将部分污泥回流至厌氧池和第二缺氧池。第一好氧池会通过内回流系统将在其反应生成的硝化液回流至第一缺氧池。
10.厌氧池主要用于释放磷，原水与从沉淀池排出的含磷的回流污泥在厌氧池混合，进行吸收cod(化学需氧量cod，chemical oxygen demand)和释磷反应。
11.第一缺氧池主要用于脱氮，厌氧池的出水和第一好氧池回流的硝化液在第一缺氧池中(利用污水中的碳源)进行反硝化脱氮。
12.第一缺氧池出水至第一好氧池中，第一好氧池用于硝化、吸磷反应，以去除第一缺氧池出水中的氨氮和磷，且第一好氧池末端的硝化液一部分经内回流系统回流至所述第一缺氧池。
13.第一好氧池的出水在第二缺氧池中进行反硝化脱氮反应，以进一步地脱氮，同时，该反硝化脱氮反应所需的碳源由沉淀池通过污泥外回流系统的污泥提供，故不需要额外提供碳源，能够有效地降低污水处理的运行成本，通过设置第二缺氧池，能够有效地提高脱氮效果。
14.第二缺氧池出水进入第二好氧池，进一步去除水中剩余氨氮、磷，并改变污泥沉降性；
15.第二好氧池出水至沉淀池，泥水分离后，上清液排出，底部污泥一部分回流至所述厌氧池前端，一部分回流至所述第二缺氧池前端，剩余污泥排出。需要说明的是，经过厌氧池、第一缺氧池、好氧池、第二缺氧池逐段处理，排出的上清液的tp(总磷)、tn(总氮)、cod以及nh
4+-n为铵态氮的数值均符合要求，故通过本技术提供的污水深度脱氮处理装置进行处理的污水，其出水水质满足排放要求。
16.可选地，所述污泥外回流系统包括相互独立的厌氧污泥回流管路和缺氧污泥回流管路，所述厌氧污泥回流管路连接所述厌氧池的前端和沉淀池，所述缺氧污泥回流管路连接所述第二缺氧池的前端和沉淀池；
17.所述厌氧污泥回流管路和所述缺氧污泥回流管路均配置有污泥流量调节单元。
18.可选地，所述污泥流量调节单元包括依次连接的污泥回流泵、污泥回流调节阀以及污泥回流流量计。
19.可选地，所述第一好氧池和所述第二好氧池分别配置有溶氧量监测单元，用于获取所述第一好氧池的第一溶氧量数据和所述第二好氧池的第二溶氧量数据；
20.所述溶氧量监测单元与所述曝气装置的控制模块连接并向所述控制模块传输所述第一溶氧量数据和所述第二溶氧量数据；
21.所述曝气装置基于所述第一溶氧量数据和所述第二溶氧量数据分别调节对所述第一好氧池和所述第二好氧池的曝气量。
22.可选地，所述曝气装置包括风机、第一曝气管、第二曝气管、第一曝气器以及第二曝气器；
23.所述第一曝气管连接所述风机和所述第一曝气器，所述第一曝气器设置于所述第一好氧池的底部；所述第二曝气管连接所述风机和所述第二曝气器，所述第二曝气器设置于所述第二好氧池的底部；
24.所述第一曝气管和所述第二曝气管上分别设置有曝气调节阀和气体流量计。
25.可选地，所述内回流系统包括内回流管路以及设置在所述内回流管路上的内回流流量调节单元。
26.可选地，所述沉淀池配置有排泥系统，所述排泥系统包括排泥泵和排泥管，所述排泥泵通过排泥管与沉淀池的排泥口相连，所述排泥管上设置排泥阀。
27.可选地，所述厌氧池、第一缺氧池以及所述第二缺氧池均配置有搅拌设备。
28.可选地，所述污水深度脱氮处理装置还包括原水池，所述原水池通过原水流量调节管路与所述厌氧池连接。
附图说明
29.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
30.图1为本实施例中污水深度脱氮处理装置的示意图。
31.图标：1-厌氧池；2-第一缺氧池；3-第一好氧池；4-第二缺氧池；5-第二好氧池；6-沉淀池；7-内回流系统；8-污泥外回流系统；9-原水池；10-控制模块；31-风机；32-第一曝气管；33-第一曝气器；34-第二曝气管；35-第二曝气器；36-曝气调节阀；37-气体流量计；38-溶氧量监测单元；61-排泥泵；62-排泥管；63-排泥阀；71-内回流泵；72-内回流调节阀；73-内回流流量计；81-厌氧污泥回流管路；82-缺氧污泥回流管路；83-污泥回流泵；84-污泥回流流量计；85-污泥回流调节阀；91-进水管路；93-进水泵；94-进水调节阀；95-进水流量计。
具体实施方式
32.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
33.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
34.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
35.在本技术实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
36.在本技术实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
37.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
38.下面将结合附图，对本技术中的技术方案进行描述。
39.本实施例提供一种污水深度脱氮处理装置，能够高效地处理污水，并降低污水处理的成本。
40.参见图1，图1为本实施例中污水深度脱氮处理装置的示意图。
41.污水深度脱氮处理装置包括相互连接的生物反应器以及沉淀池6。
42.生物反应器包括依次连接的厌氧池1、第一缺氧池2、第一好氧池3、第二缺氧池4以及第二好氧池5；处于首端的厌氧池1具有原水进口，处于末端的第二好氧池5与沉淀池6连接。本公开中，污水深度脱氮处理装置还包括原水池9，原水池9通过原水流量调节管路，经原水进口与厌氧池1连接。原水流量调节管路包括进水管路91、进水泵93、进水调节阀94以及进水流量计95。
43.生物反应器还包括曝气装置和内回流系统7，第一好氧池3和第二好氧池5均与曝气装置连接；内回流系统7连接第一好氧池3和第一缺氧池2，且内回流系统7的进水端处于第一好氧池3的末端，内回流系统7的出水端处于第一缺氧池2的前端。
44.沉淀池6配置有污泥外回流系统8，沉淀池6的排泥口通过污泥外回流系统8分别连接第二缺氧池4的前端和厌氧池1的前端。
45.上述实现的过程中，原水(即污水)的流动路径可看作，由生物反应器处理后进入沉淀池6，在生物反应器中，原水会依次经过厌氧池1、第一缺氧池2、第一好氧池3、第二缺氧池4以及第二好氧池5，再各个反应池中发生对应的反应。其中，沉淀池6会通过污泥外回流系统8将部分污泥回流至厌氧池1和第二缺氧池4。第一好氧池3会通过内回流系统7将在其反应生成的硝化液回流至第一缺氧池2。
46.厌氧池1主要用于释放磷，原水与从沉淀池6排出的含磷的回流污泥在厌氧池1混合，进行吸收cod(化学需氧量cod，chemical oxygen demand)和释磷反应。
47.第一缺氧池2主要用于脱氮，厌氧池1的出水和第一好氧池3回流的硝化液在第一缺氧池2中(利用污水中的碳源)进行反硝化脱氮。
48.第一缺氧池2出水至第一好氧池3中，第一好氧池3用于硝化、吸磷反应，以去除第一缺氧池2出水中的氨氮和磷，且第一好氧池3末端的硝化液一部分经内回流系统7回流至第一缺氧池2。
49.第一好氧池3的出水在第二缺氧池4中进行反硝化脱氮反应，以进一步地脱氮，同时，该反硝化脱氮反应所需的碳源由沉淀池6通过污泥外回流系统8的污泥提供，故不需要额外提供碳源，能够有效地降低污水处理的运行成本，通过设置第二缺氧池4，能够有效地提高脱氮效果。
50.第二缺氧池4出水进入第二好氧池5，进一步去除水中剩余氨氮、磷，并改变污泥沉降性；
51.第二好氧池5出水至沉淀池6，泥水分离后，上清液排出，底部污泥一部分回流至厌氧池1前端，一部分回流至第二缺氧池4前端，剩余污泥排出。需要说明的是，经过厌氧池1、第一缺氧池2、好氧池、第二缺氧池4层层处理，排出的上清液的tp(总磷)、tn(总氮)、cod以及nh
4+-n为铵态氮的数值均符合要求，故通过本技术提供的污水深度脱氮处理装置进行处理的污水，其出水水质满足排放要求。
52.本公开中，污泥外回流系统8包括相互独立的厌氧污泥回流管路81和缺氧污泥回流管路82，厌氧污泥回流管路81连接厌氧池1的前端和沉淀池6，缺氧污泥回流管路82连接第二缺氧池4的前端和沉淀池6。厌氧污泥回流管路81和缺氧污泥回流管路82均配置有污泥流量调节单元。污泥流量调节单元可以包括污泥回流调节阀85、污泥回流流量计84和污泥
回流泵83。回流至厌氧池1的污泥量通过厌氧污泥回流管路81上的污泥回流调节阀85或污泥回流泵83调节；回流至第一缺氧池2的污泥量通过缺氧污泥回流管路82上的污泥回流调节阀85或污泥回流泵83调节。
53.本公开中，沉淀池6配置有排泥系统，排泥系统包括排泥泵61和排泥管62，排泥泵61通过排泥管62与沉淀池6的排泥口相连，排泥管62上设置排泥阀63。定期开启排泥泵61和排泥阀63，排出沉淀池6内剩余污泥。
54.本公开中，第一好氧池3和第二好氧池5分别配置有溶氧量监测单元38(例如do在线监测仪)，用于获取第一好氧池3的第一溶氧量数据(do浓度)和第二好氧池5的第二溶氧量数据(do浓度)。溶氧量监测单元38与曝气装置的控制模块10(如plc控制器)连接并向控制模块10传输第一溶氧量数据和第二溶氧量数据。曝气装置基于第一溶氧量数据和第二溶氧量数据分别调节对第一好氧池3和第二好氧池5的曝气量。通过调节曝气装置对第一好氧池3和第二好氧池5的曝气量，以调节第一好氧池3和第二好氧池5的do浓度。
55.本公开中，曝气装置包括风机31、第一曝气管32、第二曝气管34、第一曝气器33以及第二曝气器35；第一曝气管32连接风机31和第一曝气器33，第一曝气器33设置于第一好氧池3的底部；第二曝气管34连接风机31和第二曝气器35，第二曝气器35设置于第二好氧池5的底部；第一曝气管32和第二曝气管34上分别设置有曝气调节阀36和气体流量计37。通过调节风机31的输出功率或者调节曝气调节阀36以调节曝气量。
56.本公开中，内回流系统7包括内回流管路以及设置在内回流管路上的内回流流量调节单元。硝化液的内回流量通过内回流系统7的内回流泵71或内回流调节阀72进行调节，内回流系统7上的内回流流量计73能够监测硝化液的回流量。
57.本公开中，厌氧池1、第一缺氧池2以及第二缺氧池4均配置有搅拌设备。通过搅拌设备，能够使得在厌氧池1、第一缺氧池2以及第二缺氧池4内发生的反应更加充分，保证污水的处理效果。
58.需要说明的是，本公开还提供一种污水深度脱氮处理方法，利用上述描述的污水深度脱氮处理装置，方法包括以下步骤：
59.将欲处理的原水输送至厌氧池1，即，启动进水泵93，原水池9将欲处理的原水输送至厌氧池1，进水流量通过进水调节阀94调节；在厌氧池1中，原水与通过污泥外回流系统8回流至厌氧池1的污泥混合并通过搅拌设备搅拌，进行吸收cod和释磷反应；
60.厌氧池1出水至第一缺氧池2中，且与通过内回流系统7回流至第一缺氧池2中的硝化液混合并通过搅拌设备搅拌，利用水中的碳源在第一缺氧池2进行反硝化脱氮反应；
61.第一缺氧池2出水至第一好氧池3，风机31开启，向第一好氧池3曝气，污水进行硝化、吸磷反应。plc控制器根据第一好氧池3的溶氧量监测单元38反馈的溶氧量数据调节风机31或曝气调节阀36控制风量，以调节do浓度，需要说明的是，在一种优选地情况下，溶氧量监测单元38可对好氧池多处位置监测，通过plc控制器，调整曝气量，使得第一好氧池3的前端do浓度在0.3-1mg/l，第一好氧池3的后端do浓度在0.5-3mg/l。第一好氧池3末端产生的硝化液的部分经内回流系统7回流至第一缺氧池2，硝化液的内回流量通过内回流系统7的内回流泵71或内回流调节阀72进行调节；需要说明的是，在一种优选地情况下，第一好氧池3回流到第一缺氧池2的内回流比为100％～200％。
62.第一好氧池3出水至第二缺氧池4，进行反硝化脱氮、反硝化除磷反应，通过污泥外
回流系统8回流至第二缺氧池4的污泥为反硝化反应提供内碳源；
63.第二缺氧池4出水进入第二好氧池5，进一步去除水中剩余氨氮、磷，并改变污泥沉降性；plc控制器根据第二好氧池5的do在线监测仪反馈的数据调节风机31或曝气调节阀36控制风量，即曝气量，使得第二好氧池5的do浓度在2-3mg/l。
64.第二好氧池5出水至沉淀池6，在沉淀池6中泥水分离后，底部污泥的部分通过污泥外回流系统8回流至厌氧池1前端以及回流至第二缺氧池4前端。回流至厌氧池1的污泥量通过对应的污泥回流泵83或污泥回流调节阀85调节；回流至第一缺氧池2的污泥量通过对应的污泥回流泵83或污泥回流调节阀85调节，定期开启排泥泵61和排泥阀63，排出剩余污泥。需要说明的是，在一种优选地情况下，沉淀池6回流至厌氧池1的第一污泥回流比为50％～100％；沉淀池6回流至第二缺氧池4的第二污泥回流比为50％～150％。
65.下文将基于上述处理方法提供一种实施例：
66.本实施例中，厌氧池11的水力停留时间1.5h，第一缺氧池2的水力停留时间2h，第一好氧池3的水力停留时间4h，第二缺氧池4的水力停留时间2.5h，第二好氧池5的水力停留时间0.5h；好氧池回流到第一缺氧池2的内回流100％，沉淀池6回流至厌氧池1的第一污泥回流比100％，沉淀池6回流至第二缺氧池4的第二污泥回流比100％；第一好氧池3末端的do浓度控制在2mg/l，第二好氧池5末端的do浓度控制在3mg/l；厌氧池1、第一缺氧池2、好氧池的mlss(污泥浓度)为3500～5500mg/l；第二缺氧池4的mlss(污泥浓度)为5000～8000mg/l。上述条件下，处理进、出水水质数据见下表(单位均为mg/l)。
[0067] codtntpnh
4+-n进水100-18020-352-518-34出水20-404-100.2-0.40.5-1.5
[0068]
由表中数据可知，出水水质优于一级a排放标准。
[0069]
因此，本公开提供的污水深度脱氮处理装置和方法，较现有技术，能够以更低的成本，实现更高效地污水处理效果。
[0070]
本公开至少具有以下优点：
[0071]
(1)本发明与传统的a2o工艺相比，设置第二缺氧池，未回流到第一缺氧池的硝化液在第二缺氧池进一步脱氮，脱氮效率不受回流比限制，脱氮效率高；
[0072]
(2)本发明设置污泥双回流，污泥回流到第二缺氧池，反硝化菌在第二缺氧池利用污泥中的内碳源反硝化，充分利用污水厂自有碳源，无需外加碳源；
[0073]
(3)本发明在第二缺氧池后设置第二好氧池，短时曝气，提升进入沉淀池的污泥溶氧浓度，改变污泥沉降性，解决第二缺氧区污泥直接进入沉淀池，在沉淀池发生反硝化或形成厌氧环境导致的污泥上浮问题。
[0074]
(4)本发明利用污泥内碳源进行反硝化，有助于污泥减量，节省污泥处理成本。
[0075]
以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。