适用于水量大幅波动的污水处理装置及其处理方法与流程

本发明属于污水处理技术领域，特别涉及一种适用于水量大幅波动的污水处理装置及其处理方法。

背景技术：

目前，在生活污水处理领域应用最为广泛的是活性污泥法及其变种工艺。其基本原理是在人工充氧条件下，对污水和各种微生物群体进行连续混合培养，形成活性污泥；利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有机污染物；然后使污泥与水分离，大部分污泥再回流到曝气池，多余部分则排出活性污泥系统。活性污泥法的变种工艺包括厌氧-缺氧-好氧(aao)工艺、氧化沟工艺、cass工艺等，经过长时间的发展与改进，这些工艺均可对城市污水中的有机物、氮磷营养元素达到较为理想的去除效果。

然而，这些工艺及方法一般都针对来水量较为均匀条件下的污水处理，当城镇规模较小、生活污水排放量极不均匀时(尤其是对于农村污水排放)，需要设置容积较大的调节池对水量进行调节，并利用提升泵将污水定量输送至处理设备，以达到稳定的处理效果。这样会大幅增加污水处理设施的工程投资；且设置的调节池需要定期的清理维护，给污水处理设施的正常运行带来不便。此外，由于小城镇及农村的污水一般存在有机污染物与氮磷营养盐比值较低的特点，导致生物脱氮除磷处理不太彻底，满足不了目前严苛的污染物排放标准。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种适用于水量大幅波动的污水处理装置，无须设置调节池，减小工程投资，且能有效的对污水进行去除污染物及脱氮处理。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种适用于水量大幅波动的污水处理装置，包括直接引入污水的活性污泥生物反应单元，还包括多个深度生物脱氮单元，多个所述深度生物脱氮单元交替接入所述活性污泥生物反应单元以设定流量供给的活性污泥混合液，所述活性污泥生物反应单元根据污水进水量自适应变动水位，所述深度生物脱氮单元的上部和下部对应与净水区和污泥浓缩池连通。

可选的，所述活性污泥生物反应单元为aao反应池，其包括依次连通布置的厌氧池、缺氧池及好氧池，所述厌氧池直接引入污水，所述好氧池与所述深度生物脱氮单元之间设置有气提泵。

可选的，所述深度生物脱氮单元设置有两个，所述深度生物脱氮单元包括进水阶段、混合反应阶段及静置阶段，其中一个深度生物脱氮单元处于混合反应阶段及静置阶段时另一个深度生物脱氮单元处于进水阶段；在进水阶段所述好氧池通过所述气提泵向所述深度生物脱氮单元供给活性污泥混合液，同时所述深度生物脱氮单元中经混合反应阶段及静置阶段得到的上清液向所述净水区溢流、底部沉淀的污泥排至所述污泥浓缩池；在混合反应阶段所述深度生物脱氮单元底部设置的曝气装置周期性的开启与关闭，对底部污泥吹扫使其与处理水混合均匀、并完成深度脱氮反应；在静置阶段所述深度生物脱氮单元停止曝气吹扫仅进行自然沉淀。

可选的，所述净水区、两个所述深度生物脱氮单元、所述污泥浓缩池、所述厌氧池及所述缺氧池顺次排列布置，所述好氧池呈u型状围设在所述污泥浓缩池、所述厌氧池及所述缺氧池的外周，u型状的所述好氧池的两端通过气提泵分别与两个所述深度生物脱氮单元连通。

可选的，所述好氧池与所述缺氧池之间设置有硝化液回流管。

可选的，所述污泥浓缩池的下部通过污泥回流管与所述厌氧池连接，所述污泥浓缩池的上部通过溢流管与所述厌氧池连接。

可选的，所述净水区设置为沉淀池，所述净水区内投加混凝剂完成化学除磷。

可选的，所述净水区的出水口设置有管式紫外消毒器。

本发明的目的还在于提供一种适用于水量大幅波动的污水处理装置的处理方法，能有效的对污水进行去除污染物及脱氮处理。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种适用于水量大幅波动的污水处理装置的处理方法，包括如下步骤：

a、污水直接进入活性污泥生物反应单元，进行厌氧生物除磷反应或缺氧生物脱氮反应或好氧生物反应或三者的任意组合生物反应；

b、用水高峰时段，活性污泥生物反应单元的水位逐步上升，用水低谷时段，活性污泥生物反应单元的水位不断下降，多个深度生物脱氮单元交替接入活性污泥生物反应单元以设定流量供给的活性污泥混合液；

c、深度生物脱氮单元内的活性污泥混合液进行内源呼吸脱氮反应，静置后上清液在好氧池定量供给的活性污泥混合液的替换下溢流进入净水区，沉淀污泥通过污泥提升装置进入污泥浓缩池。

在连续的若干天中，用水高峰时段的污水排放量均值为q1，用水低谷时段的污水排放量均值为q2，活性污泥生物反应单元每小时向深度生物脱氮单元供给活性污泥混合液的设定流量取值q3，其中q2<q3<q1，活性污泥生物反应单元运行开启时预先储存有定量带有活性污泥的污水，活性污泥生物反应单元内的污水体积始终不得低于生物反应区有效体积v，在用水低谷时段，若此时活性污泥生物反应单元内的污水体积低于v，此时适应性的调低q3的值。

与现有技术相比，本申请在活性污泥生物反应单元前不设置调节池不会占用土地资源，且不用维护调节池也不会占用人力物力资源，在活性污泥生物反应单元后设置深度生物脱氮单元进行深度脱氮，解决小城镇及农村的污水碳氮比较低的问题；活性污泥生物反应单元的水位自适应变化，活性污泥生物反应单元始终以人为控制设置的设定流量向多个深度生物脱氮单元交替供给污水，出水不会因为污水产生量的大小而变化，如此可以在不采用调节池的情况下始终保持稳定的污水处理，且不用增加深度生物脱氮单元的处理能力，进一步避免耗费资源。

附图说明

图1是本发明污水处理装置示意图。

附图标记：

1、活性污泥生物反应单元；11、厌氧池；12、缺氧池；13、好氧池；14、硝化液回流管；2、深度生物脱氮单元；3、净水区；4、污泥浓缩池；41、污泥回流管；42、溢流管；5、气提泵。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种适用于水量大幅波动的污水处理装置，活性污泥生物反应单元1直接引入污水进行微生物处理污水，多个深度生物脱氮单元2交替接入活性污泥生物反应单元1的活性污泥混合液进行深度脱氮，深度生物脱氮单元2的上部与净水区3连通用于将上清液排出、下部与污泥浓缩池4连通用于将沉淀污泥排出。

与现有技术相比，本申请在活性污泥生物反应单元1前不设置调节池不会占用土地资源，且不用维护调节池也不会占用人力物力资源，在活性污泥生物反应单元1后设置深度生物脱氮单元2进行深度脱氮，解决小城镇及农村的污水碳氮比较低的问题；设置调节池时，活性污泥生物反应单元1定量进水随后定量出水至脱氮处理设施，即进水与出水持平，不设置调节池且在用水高峰时间段污水产生量增大时，没有调节池的作用，常规的活性污泥生物反应单元1内的污水含量会增大，且污水流速也会增大，污水在活性污泥生物反应单元1的反应停留时间也会较短，可能去除污染物不彻底，随后污水是直接通过溢流口或者排水口直接通入脱氮处理设施，即进水多、出水多，这就需要后续的脱氮处理设施的处理污水能力也要增大，相应的需要增大脱氮处理设施来应对污水产生量大时的情况，显然这将耗费工程投资；但是本申请中当在污水产生量大时，活性污泥生物反应单元1的水位逐步上升，当在污水产生量小时，活性污泥生物反应单元1的水位不断下降，活性污泥生物反应单元1的水位自适应变化，活性污泥生物反应单元1始终以人为控制设置的设定流量向多个深度生物脱氮单元2交替供给污水，出水不会因为污水产生量的大小而变化，如此可以在不采用调节池的情况下始终保持稳定的污水处理，且不用增加深度生物脱氮单元2的处理能力，进一步避免耗费资源。

在一些实施例中，如图1所示，污泥生物反应单元1可以采用常规的厌氧-缺氧-好氧(aao)工艺、氧化沟工艺、cass工艺等，但是在应用场景为小城镇及农村时，其污水处理量一般不会较大，所以可以选取aao反应池，其结构构造相对简单，包括依次连通布置的厌氧池11、缺氧池12及好氧池13，三个池子的体积比例可为2：3：5，厌氧池11直接引入污水，通过气提泵5由好氧池13向深度生物脱氮单元2以设定流量供给污水，如此水量波动不会影响深度生物脱氮单元2的进水量。

在一些实施例中，如图1所示，深度生物脱氮单元2设置有两个即可完成小城镇及农村的污水的深度脱氮，深度生物脱氮单元2包括进水阶段、混合反应阶段及静置阶段，作为其中一实施例其运行周期时长为3h，其中进水阶段1.5h，混合反应阶段1h，静置阶段0.5h，其中一个深度生物脱氮单元2处于混合反应阶段及静置阶段时另一个深度生物脱氮单元2处于进水阶段；在进水阶段好氧池13通过气提泵5向深度生物脱氮单元2供给活性污泥混合液，同时深度生物脱氮单元2中经混合反应阶段及静置阶段得到的上清液向净水区3溢流、底部沉淀的污泥排至污泥浓缩池4；在混合反应阶段深度生物脱氮单元2底部设置的曝气装置周期性开启与关闭，对底部污泥吹扫使其混合反应，可选的方案为曝气0.5～1min、暂停5～8min，将溶解氧维持在0.5mg/l以下，曝气吹扫过程可以使得污水中的活性污泥与污水混合均匀，确保深度生物脱氮单元2具有良好的反硝化深度脱氮效果，在静置阶段深度生物脱氮单元2停止曝气吹扫仅进行自然沉淀。

在一些实施例中，如图1所示，在本发明的布置形式上要合理的利用土地资源，让整个污水处理装置结构合理紧凑，作为其中一优选方案布置如下：净水区3、两个深度生物脱氮单元2、污泥浓缩池4、厌氧池11及缺氧池12顺次排列布置，好氧池13呈u型状围设在污泥浓缩池4、厌氧池11及缺氧池12的外周，u型状的好氧池13的两端通过气提泵5分别与两个深度生物脱氮单元2连通。

在一些实施例中，如图1所示，好氧池13与缺氧池12之间设置有硝化液回流管14，从好氧池13内回流硝化液中的亚硝酸盐氮及硝酸盐氮，在缺氧和有机碳源供给充足的条件下，由反硝化细菌的作用被还原成氮气排出污水处理系统。

在一些实施例中，如图1所示，污泥浓缩池4的下部通过污泥回流管41与厌氧池11连接，回流污泥的目的是使活性污泥生物反应单元1内保持一定的悬浮固体浓度，也就是保持一定的微生物浓度；污泥浓缩池4的上部通过溢流管42与厌氧池11连接，深度生物脱氮单元2的下部在向污泥浓缩池4排沉淀污泥时必然会混入一些污水，所以污泥浓缩池4的污水要通过溢流管42进入厌氧池11进行再一次污水处理，同时这些污水也可以在污水产生量小时为厌氧池11补充污水。

在一些实施例中，净水区3设置为沉淀池，净水区3内投加混凝剂。根据出水的tp排放指标，可投加适量的聚合氯化铝用于化学除磷，并同时发挥其混凝功效，在净水区3完成水中悬浮物的进一步去除。

在一些实施例中，净水区3的出水口设置有管式紫外消毒器，进一步对出水进行消毒。

一种适用于水量大幅波动的污水处理装置的处理方法：包括如下步骤：

a、污水直接进入活性污泥生物反应单元1，进行厌氧生物除磷反应或缺氧生物脱氮反应或好氧生物反应或三者的任意组合生物反应，活性污泥生物反应单元1可选用aao反应池；

b、用水高峰时段，活性污泥生物反应单元1的水位逐步上升，用水低谷时段，活性污泥生物反应单元1的水位不断下降，多个深度生物脱氮单元2交替接入活性污泥生物反应单元1以设定流量供给的活性污泥混合液；

c、深度生物脱氮单元2内的活性污泥混合液进行内源呼吸脱氮反应，静置后上清液在好氧池13定量供给的活性污泥混合液的替换下溢流进入净水区3，沉淀污泥通过污泥提升装置进入污泥浓缩池4。

在小城镇及农村中，6:00～8:00、12:00～14:00和18:00～20:00这三个时间段内污水量可以占到全天总量的60％以上，这个时间段的污水产生量流量平均值为q1，其他时间段污水产生量流量平均值为q2，活性污泥生物反应单元1每小时向深度生物脱氮单元2供给污水的设定流量取值q3，其中q2<q3<q1，q3取值为q1、q2的平均值即可，在深度生物脱氮单元2体积不应设置过大的前提下尽可能的保证对污水的深度脱氮处理，活性污泥生物反应单元1运行开启时预先储存有定量带有活性污泥的污水，活性污泥生物反应单元1内的污水体积始终不得低于生物反应区有效体积v，即保持一定的微生物浓度并且保证一定的微生物存活量，如此才能正常有效的进行aao反应；

在本发明装置运行过程中，会存在两种情况：

一、在污水排放量高峰时段q3<q1，此时，活性污泥混合液以恒定的流量q3提升进入深度脱氮反应区2，设备进水量q1与q3的差值则会储存于活性污泥生物反应单元1内使得水位不断升高，通过这种方式可以对冲设备进水量大时对生物反应系统的冲击，确保系统稳定运行；

二、在污水排放量低谷时段q2<q3，此时，活性污泥混合液以恒定的流量q3提升进入深度脱氮反应区2，设备进水量q2不足以维持活性污泥生物反应单元1内水位恒定，因此活性污泥生物反应单元1的水位逐步下降，空余出来的容积可用作对污水排放量大时的缓冲；此外污水产生量小时，活性污泥生物反应单元1向深度生物脱氮单元2仍是以设定流量q3供给污水，此时污泥生物反应单元1内的污水体积会不断下降可能会出现低于v的情况，此时可以在用水低谷时段适应性的调低q3的值，避免污泥生物反应单元1内下降过快。

本发明活性污泥生物反应单元1的水位可以自适应变化存储污水，随后再通过气提泵5或其他供水装置定量向深度生物脱氮单元2供给污水，如此不采用调节池也可以在水量波动时正常进行污水处理，并且设置好硝化液回流管14的回流比、污泥回流管41的回流比，预先分别在用水高峰时段、用水低谷时段设定好q3让深度生物脱氮单元2一直稳定的进行处理，通过上述设置即可实现整个污水处理装置的自动化处理，可以解放人力。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。