本发明属于污水处理
技术领域：
，具体涉及一种污水处理厂原位脱氮提标改造系统及污水处理方法。
背景技术：
：2002年《城镇污水处理厂污染物排放标准》(gb18918-2002)颁布实施以来，我国城镇污水厂数量不断增长，但当时的排放标准要求相对较低，很多污水处理厂出水执行gb18918-2002中二级或一级b排放标准。面对我国仍旧严峻的水环境形势，改善水污染状况，提升人居生活质量成为建设美丽中国，促进绿色发展的重要任务，相关治理政策先后落地，以保障污染防治工作的推进。2015年国务院颁布实施的《水污染防治行动计划》(“水十条”)提出要因地制宜的对现有城镇污水处理设施进行改造；2015年时隔13年修订的《城镇污水厂污染物排放标准》，新增了水污染物基本控制项目，对污水处理厂要求限期先后实行一级a标准。在新要求、高标准之下，污水处理厂提标改造成为必然。对照一级a排放标准，现有污水厂普遍存在的问题是氮超标。脱氮主要依靠生物法。对于出水tn超标的污水处理厂，如何通过生物系统功能区的合理优化布局、精细管理和准确控制实现tn的有效去除，是污水处理厂提标改造设计和运行过程中面临的主要问题。dat-iat工艺是传统sbr工艺的变形，是一种连续进水的sbr工艺。对于要求出水指标达到gb18918-2002中二级标准的城市污水处理厂，采用dat-iat工艺作为二级生化处理是完全可以满足要求的。dat-iat工艺主体构筑物由需氧池(dat)和间歇曝气池(iat)串联组成，dat池为主反应区，一般情况下dat池连续进水，连续曝气，其出水经双层导流墙连续进入iat池，同时从iat池回流的污泥也进入dat池。dat池出水进入iat池后，在此完成曝气、沉淀、滗水和排出剩余污泥。iat池相当于一个传统的sbr池，但进水是连续的，曝气是周期性的，排水工序只发生在iat池。两池串联，进一步增强整个生物处理系统的可调节性，有利于有机物的去除。在污水脱氮方面，虽然iat池能够在时间序列上形成好氧-缺氧-厌氧交替出现的环境，但由于大部分有机物已被降解，不能为反硝化提供足够的碳源，导致出水tn超标。针对此类情况，要想解决tn超标的情况，需要在碳源充足的情况下，在缺氧环境进行反硝化反应，达到脱氮。但是对于已建成的城市污水处理厂来说，基本已没有位置在dat-iat池前端新建缺氧池(在碳源充足的情况下，通过混合液回流进行反硝化脱氮)。在iat池曝气后的缺氧段，通过外加碳源进行反硝化，存在投加量大，成本高，且易造成出水cod超标的风险。所以对dat-iat处理单元进行原位改造，即在不增加构筑物的前提下，对原有dat-iat池进行改造，通过对生物系统重新分区及功能强化，使其在不影响原有有机物处理能力的基础上，具有稳定的脱氮(总氮)功能，甚至能进一步提高有机物处理能力是目前急需解决的问题。技术实现要素：本发明提供了一种污水处理厂原位脱氮提标改造系统及污水处理方法，解决了现有技术中污水厂普遍存在氮超标，但是已建成的城市污水处理厂基本已没有位置在dat-iat池前端新建缺氧池，而在iat池曝气后的缺氧段，通过外加碳源进行反硝化，存在投加量大，成本高，且易造成出水cod超标的问题。本发明的第一个目的是提供一种污水处理厂原位脱氮提标改造系统，包括原有污水处理dat-iat生化池体，所述dat-iat生化池体的dat池内前段设置为缺氧区、后段设置为好氧区，且所述缺氧区与所述好氧区的体积比为0.6-1.2：1；所述缺氧区的底部设有第一曝气管，所述第一曝气管上设有第一电动阀，所述好氧区的底部设有第二曝气管，所述第二曝气管上设置有第二电动阀，且所述第一曝气管和所述第二曝气管均连接有变频风机，所述第一曝气管和所述第二曝气管上还均设有第一曝气器；所述缺氧区底部远离所述好氧区的一角处还设有第一潜水搅拌器，对角处设有第二潜水搅拌器；所述好氧区内位于所述第二曝气管的上方处设置有填料；所述dat-iat生化池体的iat池底部设有第三曝气管，所述第三曝气管上设有第三电动阀，且所述第三曝气管与所述变频风机连接，所述第三曝气管上还设有第二曝气器；所述iat池的底部设有混合液回流泵，所述混合液回流泵的出液管上设有三通管，所述三通管的三个出液管上分别连接有回流主管、剩余污泥排放管和回流旁路管，且所述回流主管、所述剩余污泥排放管和所述回流旁路管上均安装有第四电动阀；所述回流主管的出液端位于所述dat池内进水端，所述回流旁路管的出液端位于所述iat池内，所述剩余污泥排放管的出液端位于所述dat-iat生化池体外。优选的，所述第一潜水搅拌器到dat池进水侧池壁的距离小于所述第二潜水搅拌器到好氧区填料边界的距离。优选的，所述填料的填充比为60％，填充高度为3-3.5m。优选的，所述填料为组合填料，且采用悬挂式安装。优选的，所述组合填料包括圆片和纤维束，且所述圆片的材质为聚乙烯，所述纤维束的材质为合成纤维。优选的，所述组合填料的规格为悬挂密度25串/m2。优选的，所述iat池内还设置有滗水器。本发明的第二个目的是提供一种利用上述污水处理厂原位脱氮提标改造系统对污水进行处理的方法，具体处理方法如下：污水首先输送至dat池内缺氧区，设置dat池内缺氧区进水bod浓度为120-180mg/l，污水在dat池内缺氧区与回流主管输出的回流混合液混合，通过第一曝气管上设置的第一电动阀控制dat池内缺氧区do浓度＜0.5mg/l，同时开启第一潜水搅拌器和第二搅拌器搅拌，且设置第一潜水搅拌器和第二搅拌器搅拌的总功率为缺氧区容积×7w/m3，反应完毕后得到缺氧区出水；反应完毕后得到缺氧区出水；缺氧区出水进入dat池内好氧区，设置好氧区内填料的bod容积负荷为0.5-1.8kgbod5/(m3填料.d)，通过第二曝气管上设置的第二电动阀控制好氧区do浓度为2-3mg/l，反应完毕得到dat池出水；dat池出水进入dat-iat生化池体内缓冲区，再经缓冲区进入iat池，设置iat池污泥浓度为5.5g/l，混合液回流比为100-400％，同时设置污水在iat池内按照曝气1h后沉淀1h，再排水1h的模式运行，排出的水即为iat池出水。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1)本发明对以dat-iat工艺作为二级生化处理单元的城市污水处理厂进行提标改造，在不新建污水处理设施，不外加碳源的情况下，进行原位提标改造，通过对dat池生物系统重新分区及功能强化，使其在不影响原有有机物处理能力的基础上，具有稳定的脱氮功能，甚至能进一步提高有机物处理能力，改造后出水氨氮、总氮、cod、bod指标能够稳定达到一级a标准。2)本发明将原dat池连续进水连续曝气工艺改造为前段缺氧、后段好氧的ao形式生物反应区，并将iat池混合液回流至缺氧段，进行反硝化反应，达到脱氮的目的；同时，本发明还在好氧段设置悬挂填料，提高此段容积负荷，使好氧段有机物降解能力达到甚至超过原dat池。3)本发明利用原有风机，通过增设变频控制柜和曝气管上的电动阀，有效控制各区域曝气强度；利用原有污泥回流泵，通过增设三通及其各出口的连接管、阀门，达到混合液回流、剩余污泥排放及多余混合液内回流的目的，最大限度的利用了原有设备。3)本发明不新建污水处理构筑物，不外加碳源，不更换原有曝气及回流设备，改造工程施工难度小，周期短，见效快，节省投资和运行费用，改造后处理出水中氨氮、总氮、cod、bod指标均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(gb18918-2002)一级a标准。附图说明图1为本发明提标改造前的dat-iat池工艺流程图；图2为本发明提标改造后的dat-iat池工艺流程图。附图标记说明：1-第一曝气管，2-第一电动阀，3-第二曝气管，4-第二电动阀，5-变频风机，6-第一曝气器，7-填料，8-第三曝气管，9-第三电动阀，10-第二曝气器，11-混合液回流泵，12-三通管，13-回流主管，14-剩余污泥排放管，15-回流旁路管，16-第四电动阀，17-第一潜水搅拌器，18-滗水器。具体实施方式为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。下述各实施例中所述实验方法和检测方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可在市场上购买得到。一种污水处理厂原位脱氮提标改造系统，具体如图1-2所示，其中图1为本发明提标改造前的dat-iat池工艺流程图，图2为本发明提标改造后的dat-iat池工艺流程图，从图1和图2可以看出，本发明是以污水处理厂原有的dat-iat工艺为基础，将原工艺中的dat池改造成前段为缺氧区、后段为好氧区的ao形式的生物反应区，同时将iat池内混合液回流至dat池内的缺氧区进水端进行反硝化反应。从图2可以看出，本发明污水处理厂原位脱氮提标改造系统包括原有污水处理dat-iat生化池体，dat-iat生化池体内依次纵向间隔设置有第一导流墙和第二导流墙，第一导流墙和第二导流墙将dat-iat生化池体分隔成沿水流方向依次设置的dat池、中间缓冲区以及iat池；第一导流墙上端设置有第一过水孔，第二导流墙下端设置有第二过水孔，dat池与中间缓冲区通过第一过水孔连通，中间缓冲区与iat池之间通过第二过水孔连通。dat-iat生化池体的dat池内前段设置为缺氧区、后段设置为好氧区，且缺氧区与好氧区的体积比为0.6-1.2：1；缺氧区的底部设有第一曝气管1，第一曝气管1上设有第一电动阀2；好氧区的底部设有第二曝气管3，第二曝气管3上设置有第二电动阀4，且第一曝气管1和第二曝气管3均连接有变频风机5，第一曝气管1和第二曝气管3上还均设有第一曝气器6。本发明将用于原dat-iat池曝气的工频风机通过增设变频控制柜的方式改造为变频风机5，根据工艺的实际运行需要调整曝气量，减少能耗；本发明还将原dat池曝气管上的手动阀门改为可调节流量的电动阀，控制原dat池内各段的曝气量，使dat池形成前段缺氧、后段好氧的ao形式生化池；根据dat池改造后缺氧区和好氧区所需要的溶解氧浓度值，控制第一曝气管1上第一电动阀2以及第二曝气管3上第二电动阀4的开启情况，从而对缺氧区和好氧区内的溶解氧进行控制。需要说明的是，原dat池底部的曝气系统无需拆除，缺氧区内的第一曝气管1由第一电动阀2控制，进行间断的微量曝气，维持缺氧状态并起到搅拌、防止污泥沉积的作用；好氧区利用原有曝气系统进行曝气，保证提供充足的溶解氧。缺氧区底部远离好氧区的一角处设有第一潜水搅拌器17，对角处设有第二潜水搅拌器，考虑到dat池改造后形成的缺氧区和好氧区之间没有隔墙，无法明确界定，因此设置第一潜水搅拌器17到dat池进水侧池壁的距离小于第二潜水搅拌器到好氧区填料7边界的距离，从而对缺氧区和好氧区划定一个大概的范围。此外，第一潜水搅拌器17和第二潜水搅拌器可以使缺氧区内的污泥处于悬浮状态，有利于反应的充分进行。好氧区内位于第二曝气管3的上方处设置有填料7，填料7为组合填料，包括圆片和纤维束，规格为其中圆片的材质为聚乙烯，纤维束的材质为合成纤维。填料7在好氧区的填充比为60％，填充高度为3-3.5m。填料7采用悬挂式安装，悬挂密度25串/m2，填料7的具体安装过程如下：填料7设置在支架上，支架包括底脚钢板、角钢、槽钢、支撑圆钢、固定圆钢，安装的时候，在dat池的池壁上打膨胀螺栓，8#角钢钻孔后固定于膨胀螺栓上，上下共两层角钢，沿池宽方向安装，池长方向间距3.5m；在8#角钢上焊接8#槽钢，槽钢沿池长方向固定，槽钢间距2.5m；在槽钢上焊接固定填料7用的固定圆钢，圆钢与槽钢垂直布置，圆钢间距300mm；槽钢腰部与池底间以支撑圆钢进行支撑，支撑圆钢间距2.5m；支撑圆钢与池底接触部分焊接200×200×8钢板，悬挂填料7系于上、下层固定圆钢间。iat池的底部设有第三曝气管8，第三曝气管8上设置有第三电动阀9，且第三曝气管8连接有变频风机5，第三曝气管8上还设有第二曝气器10；iat池的底部设有混合液回流泵11，混合液回流泵11的出液管上设有三通管12，三通管12的三个出液管上分别连接有回流主管13、剩余污泥排放管14和回流旁路管15，且回流主管13、剩余污泥排放管14和回流旁路管15上均安装有第四电动阀16；回流主管13的出液端位于dat池内的缺氧区进水端，回流旁路管15的出液端位于iat池内，剩余污泥排放管14的出液端位于dat-iat生化池体外。由于dat-iat工艺的污泥回流比一般为300-400％，满足改造后以脱氮为目的混合液回流比100-400％的要求，因此无需重新购买安装混合液回流装置，可以利用原有iat内的污泥回流泵，通过调整运行方式和管线改造，达到混合液回流和剩余污泥排放的功能，原污泥回流泵转变为混合液回流泵11。本发明在原污泥回流泵的出液管上设置三通管12，三通管12的三个出液管上分别连接回流主管13、剩余污泥排放管14和回流旁路管15，并在各管道上安装第四电动阀16。在进行混合液回流时，开启回流主管13上的第四电动阀16、回流旁路管15上的第四电动阀16，同时关闭剩余污泥排放管14上的第四电动阀16进行操作运行；开启混合液回流泵11，通过调整回流主管13上的第四电动阀16的开启度，实现混合液按需要的比例回流，多余的混合液由回流旁路管15流回iat池；在进行剩余污泥排放时，选择在iat池的沉淀阶段，回流主管13上的第四电动阀16的开启度保持不变，打开剩余污泥排放管14上的第四电动阀16，调整回流旁路管15上的第四电动阀16，通过控制剩余污泥排放管14上的第四电动阀16的开启时间，实现排泥，多余的混合液由回流旁路管15流回iat池。需要说明的是，iat池内还设置有滗水器18，滗水器18在iat池排水阶段将池表面澄清水滗出，而不搅动池底沉淀污泥，确保出水水质达标。采用本发明实施例提供的污水处理厂原位脱氮提标改造系统对污水进行处理，处理方法如下：原有污水处理dat-iat生化池体的长度为43m，宽度为21.5m，深度为6.4m，其中dat池长度为20.8m，iat长度为池20.8m，缓冲区长度为1.4m，各池体内有效水深为5.8m，整个dat-iat生化池体的运行周期为3h。通过计算得到dat池有效容积为2593.7m3，其中缺氧区容积1337m3，好氧区容积为1256.7m3。污水首先输送至dat池内，在dat池内缺氧区，通过第一曝气管1上设置的第一电动阀2控制dat池内缺氧区do浓度＜0.5mg/l，利用进水提供的充足碳源控制进水bod浓度为150mg/l，在第一潜水搅拌器17和第二搅拌器的作用下，dat池缺氧区内污水与iat池回流到缺氧区的混合液反应，完成反硝化脱氮反应，得到缺氧区出水；需要说明的是，缺氧区反应的时候，设置第一潜水搅拌器17和第二搅拌器的总功率为10kw，其中第一潜水搅拌器17和第二搅拌器的功率均为5kw；缺氧区出水进入dat池内好氧区，通过第二曝气管3上设置的第二电动阀4控制dat池内好氧区do浓度为3mg/l，在好氧条件下，利用悬挂式组合填料7将污水中部分有机污染物分解，得到dat池出水，其中，填料7的bod容积负荷为1.2kgbod5/(m3填料.d)，填充率60％，填料7高度为3m；dat池出水连续进入缓冲区，经缓冲区进入iat池，设置iat池污泥浓度为5.5g/l，混合液回流比为200％，同时设置iat池内运行模式为曝气1h、沉淀1h、排水1h，排出的水即为iat池出水，iat池出水中各污染物浓度值见表1。表1本发明提标改造后的dat-iat工艺处理效果表(mg/l)指标codcrbod5nh3-ntn原水3641823540原dat-iat工艺出水60205(8)①35本发明dat-iat工艺出水＜50＜10＜5(8)＜15注：①括号外数值为水温＞12℃时的控制指标，括号内数值为水温≤12℃时的控制指标。从表1可以看出，本发明对以dat-iat工艺作为二级生化处理单元的城市污水处理厂进行原位脱氮提标改造后，不仅没有影响原有有机物处理能力，并且还具有稳定的脱氮功能，甚至能进一步提高有机物处理能力，改造后出水氨氮、总氮、cod、bod指标能够稳定达到一级a标准，远远优于原dat-iat工艺的处理效果。需要说明的是，本发明权利要求书中涉及数值范围时，应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用，由于采用的步骤方法与实施例相同，为了防止赘述，本发明的描述了优选的实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内也意图包含这些改动和变型在内。当前第1页12