适用于进水水质波动的一体化污水处理装置与方法与流程

本发明涉及污水处理，具体涉及一种适用于进水水质波动的一体化污水处理装置与方法。

背景技术：

1、近年来，随着我国城市经济的快速发展，城镇污水量快速增长，城镇污水处理能力得到快速提高，截至2018年，我国污水处理能力已达到2.28亿立方米/日。活性污泥法，因其在能耗和经济方面的优势，已被广泛应用于城镇污水处理厂。

2、现有城镇污水厂进水水质与水量存在较大的波动，传统工艺通过充分的好氧段曝气来保障出水氨氮达标，通过投加碳源的方式来保障缺氧区反硝化功能，进而保障出水总氮达标，进而导致传统污水处理工艺运行能耗较高；此外，传统工艺将生物反应池与二沉沉淀池分开设置，增加了污泥回流所需的扬程，导致系统污泥回流能耗较高。随着“碳中和”理念的提出，对污水厂节能减排提出了更高的要求，现在污水处理工艺难以满足污水处理低碳发展的需求。

3、为了解决城镇污水厂进水水质与水量波动大，污水处理工艺运行能耗高问题，本发明提出了一种适用于进水水质波动的一体化污水处理装置与方法。

技术实现思路

1、为了解决城镇污水厂进水水质与水量波动大，污水处理工艺运行能耗高问题，本发明提供一种适用于进水水质波动的一体化污水处理装置与方法，本发明在缺氧区与好氧区之间设置有多个兼氧分区，增加运行工况的灵活性，保障系统低能耗运行，同时通过特殊的结构形式，将沉淀区置于好氧区，在保障沉淀效果的同时，降低了污泥回流所需的扬程，进一步降低系统运行能耗。

2、为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：

3、一种适用于进水水质波动的一体化污水处理装置，包括依次连通的消氧区、厌氧区、缺氧区、兼氧区、好氧区和出水渠，所述好氧区包括好氧配水区、好氧沉淀区和好氧回流区，所述兼氧区与所述好氧配水区连通，所述好氧配水区与所述好氧沉淀区连通，所述好氧沉淀区上部与所述出水渠连通，所述好氧沉淀区下部与所述好氧回流区连通，所述好氧回流区通过回流泵将一部分污泥分别回流至所述消氧区与所述缺氧区中，所述好氧回流区通过污泥泵将剩余部分污泥排放。

4、优选地，所述兼氧区由多个兼氧分区组成。

5、优选地，所述出水渠位于所述好氧配水区上方，两者采用池壁完全隔开；所述好氧配水区和所述好氧回流区分别位于所述好氧沉淀区的两侧。

6、优选地，所述消氧区、厌氧区、缺氧区、兼氧区内均设置有搅拌器；所述兼氧区、好氧配水区、好氧沉淀区、好氧回流区内均设置有曝气装置。

7、优选地，所述好氧沉淀区包括进水导流板、分隔板、斜管填料、出水槽和导流体，所述斜管填料设置于所述好氧沉淀区上部，所述斜管填料两侧紧贴设置有分隔板，所述出水槽位于所述斜管填料上方并位于两侧的分隔板之间，所述进水导流板设置于所述分隔板外侧并与之具有间隙，所述导流体设置于所述进水导流板底部出口处。

8、进一步优选地，所述斜管填料顶部与所述出水槽底部距离为0.5～1.0m；所述分隔板顶部与所述出水槽底部距离为1.0～2.0m，所述好氧沉淀区的池体深度不小于6m。

9、进一步优选地，所述进水导流板由垂直板与倾斜板组成，所述垂直板位于所述分隔板外侧，所述倾斜板位于所述分隔板下方，所述垂直板与倾斜板的夹角不小于145°，所述垂直板与所述分隔板中间液体流速小于0.1m/s。

10、进一步优选地，所述导流体宽度比所述进水导流板底部空隙宽度大0.5～1.5m；所述导流体上部倾斜角度不小于55°。

11、一种适用于进水水质波动的一体化污水处理方法，包括如下步骤：

12、步骤1：污水依次进入消氧区、厌氧区、缺氧区、兼氧区、好氧配水区、好氧沉淀区；

13、步骤2：净化处理达标的污水通过好氧沉淀区内的出水槽排入出水渠；

14、步骤3：好氧沉淀区的泥水混合物一部分通过回流泵回流至消氧区与缺氧区，一部分通过污泥泵作为剩余污泥排放；

15、步骤4：当进水tn≥30mg/l，进水cod/tn≥8时，兼氧i区曝气装置开始工作、搅拌器停止工作，兼氧ii区、兼氧iii区曝气装置停止工作、搅拌器开始工作，回流泵回流至消氧区回流比控制在100％，回流泵回流至缺氧区回流比控制在100％～200％；其中，在进水tn≥30mg/l，进水cod/tn≥8时，进水碳源较为充足，研究发现，通过兼氧i区好氧运行、兼氧ii区、兼氧iii区缺氧运行，可以强化系统微生物对碳源的存储能力，在系统中富集异养硝化菌、内碳源反硝化菌，在厌氧区，微生物将污水中更多的碳源转化为内碳源，在兼氧i区通过异养和自养硝化菌的双重作用，强化系统硝化(将nh4+-n转化为no3--n)能力，减少好氧时间，进而降低曝气能耗，随后在兼氧ii区、兼氧iii区，在内碳源反硝化菌的作用下，强化系统反硝化(将no3--n转化为n2)能力，实现tn的高效去除，更低的no3--n通过回流泵回流至消氧区，避免了聚磷菌与反硝化菌对碳源的竞争，进而有效提高了系统除磷能力。

16、步骤5：当进水tn≥30mg/l，进水cod/tn＜8时，兼氧i区曝气装置停止工作、搅拌器开始工作，兼氧ii区、兼氧iii区曝气装置开始工作、搅拌器停止工作，回流泵回流至消氧区回流比控制在100％，回流泵回流至缺氧区回流比控制在200％～400％；其中，在进水tn≥30mg/l，进水cod/tn≥8时，进水碳源较为紧张，研究发现，好氧区会消耗较多的碳源，为避免该情况的发生，步骤5加大了回流至缺氧区回流比，将兼氧i区缺氧运行，使更多的no3--n与碳源在缺氧段进行反硝化，有效避免碳源进入好氧区而被消耗，更多的no3--n在缺氧段进行反硝化反硝化去除，有效提高了tn的去除率，同时更低的no3--n通过回流泵回流至消氧区，避免了聚磷菌与反硝化菌对碳源的竞争，进而有效提高了系统除磷能力。

17、步骤6：当进水20mg/l≤tn＜30mg/l，兼氧i区曝气装置开始工作、搅拌器停止工作，兼氧ii区、兼氧iii区曝气装置停止工作、搅拌器开始工作，回流泵回流至消氧区回流比控制在50％～100％，回流泵回流至缺氧区回流比控制在100％～200％；其中，在进水20mg/l≤tn＜30mg/l时，进水tn浓度相对较低，系统对tn去除压力较小，为尽量降低系统运行能耗，停止了对兼氧ii区、兼氧iii区的曝气，降低了系统回流至缺氧区回流比，此外，将兼氧ii区、兼氧iii区改为缺氧区、可强化系统内碳源反硝化菌，强化系统tn去除率；与此同时，降低了回流至消氧区回流比，一方面降低了系统运行能耗，另外一方面减少了no3--n通过回流泵回流至消氧区，避免了聚磷菌与反硝化菌对碳源的竞争，进而有效提高了系统除磷能力。

18、步骤7：当进水tn＜20mg/l，兼氧i区、兼氧ii区曝气装置停止工作、搅拌器开始工作，兼氧iii区曝气装置开始工作、搅拌器停止工作，回流泵回流至消氧区回流比控制在50％～100％，回流泵回流至缺氧区回流比控制在100％～200％；其中，在进水tn＜20mg/l时，进水tn浓度很低，系统对tn去除压力很小，为尽量降低系统运行能耗，停止了对兼氧i区、兼氧ii区的曝气，对停留时间最短的兼氧iii区进行曝气，同时也降低了曝气过程对碳源的消耗，保障了系统高效的除磷脱氮能力。

19、步骤8：重复步骤1-7，完成城镇污水低能耗的高效去除。

20、优选地，消氧区停留时间为0.5～1h，厌氧区停留时间为1～2h，缺氧区停留时间为2～4h，兼氧i区停留时间为1～3h，兼氧ii区停留时间为1～3h，兼氧iii区停留时间为0.5～1h，好氧沉淀区停留时间为4～8h。

21、相比于现有技术，本发明主要有如下优点及效果：

22、1、进水水质波动适应能力强：本发明采用连续进水、连续出水的形式，用于处理城镇污水，在缺氧区与好氧区之间设置有多个兼氧分区，兼氧区、回流泵运行工况与进水水质进行联动控制，大幅提升了增加反应装置对进水水质波动的适应性，保障系统低能耗稳定达标运行。

23、2、运行能耗低：一般污泥回流需要先将沉淀区污泥转移至污泥回流泵房(两者之间有2m～4m左右的水头差)，再通过污泥回流泵房将污泥输送至消氧区，本发明通过特殊的结构形式，将沉淀区置于好氧区则可以省略这部分水头差，在保障沉淀效果的同时，同时降低了占地面积，节省了投资成本，也降低了污泥回流所需的扬程，进一步降低系统运行能耗。