公布日：2024.03.12
申請日：2023.12.27
分類號：C02F3/30(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/10(2006.01)N
摘要
本公開提出了一種污水處理方法及執行系統，包括：在攪拌和厭氧的條件下，通過厭氧釋磷和內碳源轉化反應將第一污水中的含碳有機物作為碳源進行吸收并釋放磷酸鹽，得到第二污水；對第二污水進行好氧處理，根據第二污水pH值變化趨勢確定第二污水中好氧聚磷菌和好氧氨氧化細菌的相對活性；根據相對活性對第二污水采用多段曝氣模式處理，通過調整多段曝氣的曝氣模式來調整溶解氧濃度，以發生一體式亞硝化-厭氧氨氧化和好氧吸磷反應，得到第三污水；在攪拌和厭氧的條件下，通過厭氧氨氧化反應、反硝化除磷反應和內碳源反硝化反應對第三污水進行深度除磷脫氮得到第四污水；將第四污水靜置以泥水分離，并將泥水分離后得到的污水輸出。
權利要求書
1.一種污水自養脫氮耦合生物除磷的污水處理方法，包括：在第一次攪拌和厭氧的條件下，通過厭氧釋磷和內碳源轉化反應將第一污水中的含碳有機物作為碳源進行吸收并釋放磷酸鹽，得到第二污水；對所述第二污水進行好氧處理，根據所述第二污水pH值變化趨勢確定所述第二污水中好氧聚磷菌和好氧氨氧化細菌的相對活性；根據所述相對活性對所述第二污水采用多段曝氣模式處理，通過調整所述多段曝氣模式來調整溶解氧濃度，以使所述好氧聚磷菌發生好氧吸磷反應并使氨氧化菌發生好氧氨氧化反應和厭氧氨氧化反應，協同去除所述第二污水中部分氨氮、總氮和所述磷酸鹽，同時產生硝酸鹽、亞硝酸鹽，得到第三污水；在第二次攪拌和厭氧的條件下，通過厭氧氨氧化反應、反硝化除磷反應和內碳源反硝化反應對所述第三污水進行深度除磷脫氮，以去除所述第三污水中的氨氮、磷酸鹽、硝酸鹽和亞硝酸鹽，得到第四污水；將所述第四污水靜置以泥水分離，并將泥水分離后得到的污水輸出。
2.根據權利要求1所述的污水處理方法，其中，所述多段曝氣模式包括：第一曝氣模式、第二曝氣模式、第三曝氣模式，其中，所述第一曝氣模式中溶解氧濃度范圍為0.8～1.2mg/L；所述第二曝氣模式中溶解氧濃度范圍為0.4～0.7mg/L；所述第三曝氣模式中溶解氧濃度范圍為0.2～0.3mg/L。
3.根據權利要求2所述的污水處理方法，其中，在所述第二污水相對于所述第一污水中pH值不變或升高的情況下，確定所述好氧聚磷菌活性大于所述好氧氨氧化細菌活性，所述多段曝氣的過程為：第一曝氣模式-第二曝氣模式-第三曝氣模式；在所述第二污水相對于所述第一污水中的pH值降低的情況下，確定所述好氧聚磷菌活性小于所述好氧氨氧化細菌活性，所述多段曝氣的過程為：第三曝氣模式-第二曝氣模式-第一曝氣模式。
4.根據權利要求1所述的污水處理方法，其中，在所述第一污水反應的氧化還原電位降至-200～-300mV的情況下，停止所述第一次攪拌和厭氧處理，得到所述第二污水；在所述第二污水中的氨氮濃度降至20～40mg/L的情況下，停止所述多段曝氣模式處理，得到所述第三污水；在所述第三污水中的氨氮濃度降至10～20mg/L的情況下，停止所述第二次攪拌和厭氧處理，得到所述第四污水。
5.根據權利要求1所述的污水處理方法，其中，所述多段曝氣模式的曝氣模式切換通過調整曝氣量和曝氣頻率實現。
6.根據權利要求1所述的污水處理方法，其中，所述第一次攪拌和厭氧處理的時間為120～180min；所述第二次攪拌和厭氧處理的時間為60～120min。
7.一種污水處理的系統，包括：反應單元，包括適用于容納絮體污泥和微生物填料的序批式反應器(3)，所述序批式反應器(3)適用于通過微生物作用對污水進行處理，以去除所述第一污水中的污染物，輸出處理后的污水，其中，所述污染物包括含氮污染物、含磷污染物和含碳有機物；曝氣單元，被構造成用于向所述反應單元內注入溶解氧；檢測單元，包括多個設置在所述反應單元內的探測電極，適用于檢測所述反應單元內的污水參數，所述污水參數包括氨氮濃度、溶解氧濃度、pH值、氧化還原電位、污水液位高度；控制單元(17)，適用于響應所述污水參數，對所述反應單元的進出水和曝氣單元進行控制，以執行如權利要求1～6中任一項所述的污水處理方法。
8.根據權利要求7所述的系統，其中，所述反應單元中絮體污泥的濃度為3～5g/L；所述反應單元內微生物填料的直徑為1～2cm，比表面積為300～500m2/m3，填充率為20％～25％，微生物附著量在460～550mg-TS·m-3。
9.根據權利要求7所述的系統，其中，所述曝氣單元包括：曝氣盤(6)，設置在所述反應單元的底部，適用于向所述反應單元內污水中注入溶解氧；曝氣風機(4)，設置在所述反應單元的外部，與所述曝氣盤(6)通過管道連通，適用于向所述曝氣盤(6)中通入氧氣；氣體流量計(5)，連接在所述管道上，適用于檢測曝氣量和曝氣頻率。
10.根據權利要求7所述的系統，其中，所述檢測單元的探測電極包括：氧化還原電極(9)、溶解氧電極(10)、氨氮電極(11)、pH電極(12)和液位計(8)。
發明內容
有鑒于此，為解決相關技術中的以及其他方面的至少一種技術問題，本公開提出了一種污水處理方法及裝置。
在本公開的一個方面，提出了一種污水處理方法，包括以下步驟。
步驟S1：在第一次攪拌和厭氧的條件下，通過厭氧釋磷和內碳源轉化反應將第一污水中的含碳有機物作為碳源進行吸收并釋放磷酸鹽，得到第二污水。
步驟S2：對第二污水進行好氧處理，根據第二污水pH值變化趨勢確定第二污水中好氧聚磷菌和好氧氨氧化細菌的相對活性。
步驟S3：根據相對活性對第二污水采用多段曝氣模式處理，通過調整多段曝氣模式來調整溶解氧濃度，以使好氧聚磷菌發生好氧吸磷反應并使氨氧化菌發生好氧氨氧化反應和厭氧氨氧化反應，協同去除第二污水中部分氨氮、總氮和磷酸鹽，同時產生硝酸鹽、亞硝酸鹽，得到第三污水。
步驟S4：在第二次攪拌和厭氧的條件下，通過厭氧氨氧化反應、反硝化除磷反應和內碳源反硝化反應對第三污水進行深度除磷脫氮，以去除第三污水中的氨氮、磷酸鹽、硝酸鹽和亞硝酸鹽，得到第四污水。
步驟S5：將第四污水靜置以泥水分離，并將泥水分離后得到的污水輸出。
根據本公開的實施例，多段曝氣模式包括：第一曝氣模式、第二曝氣模式、第三曝氣模式。其中，第一曝氣模式中溶解氧濃度范圍為0.8～1.2mg/L；第二曝氣模式中溶解氧濃度范圍為0.4～0.7mg/L；第三曝氣模式中溶解氧濃度范圍為0.2～0.3mg/L。
根據本公開的實施例，在第二污水相對于第一污水中pH值不變或升高的情況下，確定好氧聚磷菌活性大于好氧氨氧化細菌活性，多段曝氣的過程為：第一曝氣模式-第二曝氣模式-第三曝氣模式。
根據本公開的實施例，在第二污水相對于第一污水中的pH值降低的情況下，確定好氧聚磷菌活性小于好氧氨氧化細菌活性，多段曝氣的過程為：第三曝氣模式-第二曝氣模式-第一曝氣模式。
根據本公開的實施例，在第一污水反應的氧化還原電位降至-200～-300mV的情況下，停止第一次攪拌和厭氧處理，得到第二污水。
根據本公開的實施例，在第二污水中的氨氮濃度降至20～40mg/L的情況下，停止多段曝氣模式處理，得到第三污水。
根據本公開的實施例，在第三污水中的氨氮濃度降至10～20mg/L的情況下，停止第二次攪拌和厭氧處理，得到第四污水。
根據本公開的實施例，多段曝氣模式的曝氣模式切換通過調整曝氣量和曝氣頻率實現。
根據本公開的實施例，第一次攪拌和厭氧處理的時間為120～180min；第二次攪拌和厭氧處理的時間為60～120min。
在本公開的另一方面，提出了一種執行前述污水處理方法的裝置，包括反應單元、曝氣單元、檢測單元、控制單元。
根據本公開的實施例，反應單元包括適用于容納絮體污泥和微生物填料的序批式反應器，序批式反應器適用于通過微生物作用對污水進行處理，以去除第一污水中的污染物，輸出處理后的污水，其中，污染物包括含氮污染物、含磷污染物和含碳有機物。曝氣單元被構造成用于向反應單元內注入溶解氧。檢測單元包括多個設置在反應單元內的探測電極，適用于檢測反應單元內的污水參數，污水參數包括氨氮濃度、溶解氧濃度、pH值、氧化還原電位、污水液位高度。控制單元適用于響應污水參數，對反應單元的進出水和曝氣單元進行控制，以執行上述污水處理方法。
根據本公開的實施例，反應單元中絮體污泥的濃度為3～5g/L；反應單元內微生物填料的直徑為1～2cm，比表面積為300～500m2/m3，填充率為20％～25％，微生物附著量在460～550mg-TS·m-3。
根據本公開的實施例，曝氣單元包括曝氣盤、曝氣風機、氣體流量計。其中，曝氣盤設置在反應單元的底部，適用于向反應單元內污水中注入溶解氧。曝氣風機設置在反應單元的外部，與曝氣盤通過管道連通，適用于向曝氣盤中通入氧氣。氣體流量計連接在管道上，適用于檢測曝氣量和曝氣頻率。
根據本公開的實施例，檢測單元的探測電極包括：氧化還原電極、溶解氧電極、氨氮電極、pH電極和液位計。
根據本公開的實施例，將亞硝化-厭氧氨氧化、生物除磷、短程反硝化-厭氧氨氧化耦合在同一個反應器內，實現污水碳氮磷的同步去除。在曝氣階段，本公開提出的污水處理方法靈活根據污水中有機物、氮、磷濃度和微生物活性，對曝氣模式進行調整，一方面提高了平衡了脫氮除磷微生物的工作狀態，提高了污染物的去除效率，另一方面節省了曝氣能耗，實現了高效低碳運行。
（發明人：隋倩雯;高超龍;魏源送）
