专利名称：强化氧化沟脱氮与节能的混合液回流调控设备及操作方法
技术领域：
本发明属于环境工程中的污水处理技术领域，涉及一种强化氧化沟脱氮调控设备。
背景技术：
氧化沟(oxidation ditch, 0D)又称氧化渠，最初起源于荷兰，是活性污泥法的一种变型工艺。通过表面曝气设备对污泥混合液进行充氧并推动污泥混合液在沟内循环流动从而达到污水净化的目的。美国EPA认为氧化沟是一种经济且高效的污水处理技术，由于其结构简单、运行操作简便和稳定的处理效果在世界各地被广泛研究与应用，氧化沟目前已成为国内外城市污水处理的主要技术之一。氧化沟主要包括单沟型(Passveer)、双沟型(DE型)或三沟型(T型)、多沟串联型(Ortal)、折回型(Carrousel)、射流曝气氧化沟(JAC)、障碍式氧化沟(TBOD)、导管式氧化沟(DTA)以及一体化氧化沟等各种型式。其中Orbal氧化沟是比较主流的氧化沟类型之一，通常由三个同心圆形或椭圆形的沟渠串联组成，污水从外沟到进入，然而依次进入中沟、内沟，最后由中心岛流出。Orbal氧化沟每条沟道均设置多组曝气转碟进行充氧和推动水流运动。Orbal氧化沟具有以下特点l)0rbal氧化沟具有推流式和完全混合式两种流态的优点，因此具有较强的抗冲击负荷能力，并可减少污泥膨胀和水力短流现象的发生；2) Orbal氧化沟从外沟到内沟三条沟道溶解氧呈O-1-aiig/L梯度分布，外沟可形成交替的好氧/缺氧区，可以发生同步硝化反硝化，因而具有较好的脱氮功能并节省能耗；3) Orbal氧化沟可根据充氧和推流需求对曝气转碟的开启数量进行合理组合控制。目前关于Orbal氧化沟工艺存在问题主要集中在1) Orbal氧化沟脱氮效率不稳定，主要是同步硝化反硝化难于控制。氧化沟工艺特征在于传氧不均使得沟道内部容易形成不同的溶解氧(DO)梯度，使得同一沟道内部好氧区和缺氧区同时存在，从而同时完成硝化和反硝化作用，达到脱氮的效果。大量研究表明 DO的控制是实现氧化沟同步硝化反硝化(SND)过程的关键。然而由于硝化与反硝化过程对于DO和有机物浓度需求的差异，很难确定实现同步硝化反硝化的需氧量，另外由于进水水量及水质的变化也会导致氧化沟DO较大的波动性，其结果导致SND效率下降；要么DO不足，硝化受限；要么DO过量，无法形成缺氧区，降低反硝化效率。2)研究表明与A2/0工艺类似，通过增加硝化液内回流可以提高脱氮效率，脱氮效率与内回流比大小呈正相关，然而传统内回流方式需要较高的水泵动力能耗，将增加污水厂额外运行费用。3) Orbal氧化沟DO呈O-l-^iig/L梯度分布，若外沟脱氮功能不能发挥最佳效果，由于中沟和内沟DO较高，会造成能量浪费且无法实现脱氮。因此寻求一种经济有效的强化氧化沟脱氮与节能的回流液调控设备及操作方法， 对于提高氧化沟脱氮效率、降低污水处理能耗、节省运行费用具有重要的实际意义。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种强化氧化沟脱氮与节能的混合液回流调控设备及操作方法，解决氧化沟工艺总氮去除率较低、能耗较高的问题。强化氧化沟脱氮与节能的混合液回流调控设备，技术方案如下其特征在于所述强化氧化沟脱氮与节能的混合液回流调控设备包括回流口、挡板，挡板一侧设置轴承，轴承使挡板固定连接在回流口一侧，连接杆通过轴承与挡板固定连接，连接杆另一端设置调节转盘。所述调节转盘上带有刻度。通过手动调节转盘以控制挡板开启角度。所述回流口设置于氧化沟外沟和中沟的分隔墙壁上，所述挡板一侧固定于回流口 ；所述内回流口的下边设置在墙壁距离池底2/3及以上处；所述回流口呈正方形或矩形，回流口边长为沟宽的1/5-1/6。所述的回流口挡板可通过设置在其另一侧的连接杆控制挡板自由开启，所述挡板开启角度为10° -30°，内回流量为系统总进水量的800^-1200% (回流比=内回流水量 /系统进水量)。本发明具有以下有益效果a.勿须另外单独设置缺氧区，由于中沟DO较高，氨氮可以发生较完全的硝化作用，通过水力条件及设置回流挡板使硝化液自动内回流至外沟，在外沟低DO及污水中的有机碳源存在的条件下，强化了外沟的反硝化能力，从而提高系统总氮去除效率；b.采用曝气调控方式，将外沟的DO、ORP同时作为实现氧化沟发生稳定的同步硝化反硝化的反馈控制参数，可以增强脱氮效率并降低曝气能耗，该方法适用于低碳氮比污水强化脱氮及高能耗的氧化沟污水处理厂。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步描述图1.设置混合液回流调控设备的氧化沟平面图。图2.设置混合液回流调控设备的氧化沟剖面图。图3.混合液回流调控设备挡板开启状态示意图附图标记1、Orbal氧化沟外沟2、Orbal氧化沟中沟3、Orbal氧化沟内沟4、淹没式进水口 5、内回流口 6、挡板7、转刷8、变频器9、水温探头10、D0探头11、0RP探头12、出水堰13、轴承14、连接杆15、调节转盘
具体实施例方式请参见图1-图3。下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步描述—种强化氧化沟脱氮与节能的回流液调控设备及操作方法适用于Orbal氧化沟。 Orbal氧化沟包括外沟1、中沟2、内沟3、淹没式入水口 4以及出水堰12等部分，所述的强化氧化沟脱氮与节能的回流液调控设备由回流口 5、回流挡板6组成，、回流挡板通过轴承 13固定于回流口，回流口位于缺氧区和好氧区共建池壁处，回流口的下底面距池底2/3处，回流口呈正方形，其边长为沟宽的1/5-1/6。该强化氧化沟脱氮与节能的回流液调控设备可用于Orbal氧化沟，在Orbal氧化沟的外沟1与中沟2的隔壁上设置该设备，使中沟硝化混合液自动回流至外沟1以提高总氮去除效率。所述的回流液调控设备通过调节转盘15转动使连接杆14转动，从而在挡板6的开启角度控制内回流量大小，所述挡板6开启角度为10° -30°，内回流量为系统进水量的 800% -1200%范围。氧化沟缺氧区(如0rbal氧化沟外沟)通过曝气设备不同组合、曝气变频或内回流量大小的调控使缺氧区(如0rbal氧化沟外沟)的平均溶解氧(DO)和平均氧化还原电位⑴RP)分别在0. 1-0. 3mg/L和-20-70mv范围，以强化氧化沟同步硝化反硝化功能，提高总氮去除效率。实施例1 利用上述的Orbal氧化沟工艺同步硝化反硝化生物脱氮系统进行生活污水脱氮处理。试验在北京某城市污水处理厂内进行，试验进水为该污水厂经格栅及沉砂预处理后的污水，系统日处理水量14. 4m3/d ；试验期间进水水质如下:pH 7. 4-7. 9，CODcr :307 610mg/L，B0D5 130 280mg/L，NH4+_N :35. 7 61. 9mg/L，TN :41. 2 63. 5mg/L,P043_ :5. 0 8. 4mg/L0 Orbal氧化沟的水力停留时间(HRT)为18h，污泥回流比为100% -150%，污泥龄 (SRT)为 15-30d。氧化沟内污泥浓度(MLSS)为 2500_3500mg/L。试验阶段不设内回流系统对COD。,、BOD5, NH4+_N、TN平均去除率分别为88 %、 92. 8%,99. 5%,76. 5%，系统出水NH4+_N、TN分别为0. 4mg/l、13. 4mg/l，其中外沟同步硝化反硝化效率为67. 5% ；而增加回流比为800-1000%且外沟DO、ORP控制在0. 15-0. 25mg/L 和 0-50mv 时，CODcr、BOD5, NH4+_N、TN 平均去除率分别为 88%,92. 8%,98. 3%,87. 4% 系统出水NH4+-N、TN分别为0. 8mg/l、7. %ig/l，其中外沟同步硝化反硝化效率为75. 3%且系统总能耗较不回流方式相比降低了 10%以上。
权利要求
1.一种强化氧化沟脱氮与节能的混合液回流调控设备，其特征在于所述强化氧化沟脱氮与节能的混合液回流调控设备包括回流口、挡板，挡板一侧设置轴承，轴承使挡板固定连接在回流口一侧，连接杆通过轴承与挡板固定连接，连接杆另一端设置调节转盘。
2.如权1所述强化氧化沟脱氮与节能的混合液回流调控设备，其特征在于，所述调节转盘上带有刻度。
3.如权1所述强化氧化沟脱氮与节能的混合液回流调控设备，其特征在于，所述回流口设置于氧化沟外沟和中沟的分隔墙壁上。
4.如权1所述强化氧化沟脱氮与节能的混合液回流调控设备，其特征在于所述内回流口的下边设置在墙壁距离池底2/3及以上处。
5.如权1所述强化氧化沟脱氮与节能的混合液回流调控设备，其特征在于所述回流口呈正方形或矩形。
6.如权1所述强化氧化沟脱氮与节能的混合液回流调控设备，其特征在于所述回流口边长为沟宽的1/5-1/6。
7.如权1所述强化氧化沟脱氮与节能的混合液回流调控设备的操作方法，包括如下步骤回流口挡板开启角度为10° -30°，使内回流量为系统总进水量的800%-1200%;氧化沟缺氧区通过曝气设备不同组合、曝气变频或内回流量大小的调控使缺氧区的平均溶解氧和平均氧化还原电位分别在0. 1-0. 3mg/L和20-70mv范围，以强化氧化沟同步硝化反硝化功能，提高总氮去除效率。
全文摘要
本发明公开强化氧化沟脱氮与节能的混合液回流调控设备及操作方法，发明属于环境工程中的污水处理技术领域，涉及一种强化氧化沟脱氮调控设备。该设备适用于Orbal氧化沟等系统，通过外沟和中沟之间设置混合液内回流设备，使硝化液自动回流进入外沟，通过内回流量以及曝气量合理控制，利用外沟同步硝化反硝化功能以提高总氮去除效率并降低能耗。利用本发明通过对内回流比及DO、ORP的精确控制实现了氨氮和总氮同步去除并有效降低能耗，对于实际污水处理厂高效脱氮以及节能降耗具有重要的实际意义。
文档编号C02F3/30GK102259983SQ20111020481
公开日2011年11月30日 申请日期2011年7月21日 优先权日2011年7月21日
发明者刘俊新, 周鑫, 郭雪松 申请人:中国科学院生态环境研究中心