强化内源同步脱氮除磷污泥多回流多级a/o装置
技术领域
1.本实用新型涉及污水生物处理技术领域，尤其涉及一种强化内源同步脱氮除磷污泥多回流多级a/o装置。
背景技术：
2.大量氮磷等营养盐进入水体，会导致水生动植物的迅速增长繁殖，引起湖泊、河口、海岸的富营养化，影响水生生物生存。研究普遍认为水体发生富营养化的总氮边界浓度为0.2 mg/l，总磷边界浓度为0.02 mg/l。随着人类活动的持续影响，氮和磷在生态系统中的循环过程发生了极大改变，导致大部分流域中的氮磷元素浓度已远超上述阈值，生态环境状况公报显示，在开展营养状态监测的107个重要湖泊（水库）中，贫营养状态湖泊（水库）占9.3%，中营养状态占62.6%，轻度富营养状态占22.4%，中度富营养状态5.6%，因此城镇污水处理厂出水的氮磷排放标准也愈发严格。
3.《室外排水设计规范》（gb 50014—2006）生物脱氮要求碳氮比bod5/tkn＞4，而70%左右的城镇污水处理厂进水bod5/tkn比值小于4。在处理低碳氮比污水时，为了达到更高的tn去除率，传统污水处理工艺需要考虑外加碳源（如甲醇、乙醇、乙酸和葡萄糖等）或者将富含可生物降解有机物的工业废水投加到城镇污水中以提高碳氮比，增加了污水处理厂的运行费用，尤其在大规模的城镇污水脱氮除磷处理过程中更不可取。
4.传统多级ao工艺上的厌氧区通常会被回流污泥、好氧区出水中的溶解氧破坏，影响聚磷菌释磷效果。好氧区出水及回流污泥直接进入厌氧区，与原水混合，其中的溶解氧还会消耗原水中宝贵的碳源，造成总氮去除率偏低。在工艺形式上，传统多级ao工艺的污水经交替厌氧好氧后出水，从流程上没有为聚磷菌提供适宜的生存环境，使工艺的生物除磷效果不佳。
5.不仅如此，传统方案中还存在污水进入反应器的方式为“两段进水”，反应器工艺采用a1（缺氧）a2（厌氧）o1（好氧）a2（缺氧）o2（好氧）工艺。主要流程为原水第一段（50%）与回流污泥进入a1（缺氧）进行反硝化。a1（缺氧）段出水接着进入a2段（厌氧），反硝化聚磷菌进行内碳源储存，为后续缺氧反硝化提供部分碳源a2段（厌氧）出水进入o1段（好氧）进行硝化，同时o1段（好氧）硝化液回流至a1（缺氧）段。原水第二段（50%）与o2段（好氧）硝化液进入a2（缺氧）段，进行反硝化脱氮。a2（缺氧）段出水进入o2段（好氧），进行硝化反应。如此方案，存在以下缺陷：
6.原水与含硝态氮的硝化液/回流污泥同时进入缺氧段，如原水第二段（50%）与o2段（好氧）硝化液进入a2（缺氧）段，进行反硝化脱氮。硝化液/回流污泥中的硝态氮会消耗原水中的碳源完成反硝化，减少微生物对内碳源的储存；
7.仅有1个污泥回流，外碳源转化为内碳源的生物驱动力不足；
8.2段进水，不考虑无机脱氮，总氮去除率偏低；
9.缺氧时间偏短不利于内源反硝化，好氧时间偏长不利于节能降耗。
技术实现要素：
10.本实用新型的目的在于解决背景技术中的至少一个技术问题，提供一种强化内源同步脱氮除磷污泥多回流多级a/o装置及方法。
11.为实现上述目的，本实用新型提供一种强化内源同步脱氮除磷污泥多回流多级a/o装置，包括：
12.进水箱、多级a/o反应器、污泥沉淀回流系统和曝气系统；
13.所述多级a/o反应器包括：依次连通的基础a/a/o/a工艺段、至少一级强化a/a/o/a工艺段和a/o/a工艺段；
14.所述基础a/a/o/a工艺段包括：依次连通的第一厌氧区、第一缺氧区、第一好氧区、第一短时缺氧区、第二厌氧区、第二缺氧区、第二好氧区、第二短时缺氧区；
15.所述强化a/a/o/a工艺段包括：依次连通的第四厌氧区、第四缺氧区、第四好氧区和第四短时缺氧区；
16.所述a/o/a工艺段包括：依次连通的第五厌氧区、第五好氧区和第五短时缺氧区；
17.所述进水箱通过多个蠕动泵分别与所述多级a/o反应器中的各个厌氧区连接；
18.所述曝气系统分别对应所述多级a/o反应器中的各好氧区设置，对各好氧区持续曝气；
19.所述污泥沉淀回流系统包括沉淀池和多个污泥回流泵；
20.所述多级a/o反应器的出水经由所述沉淀池进行泥水分离，沉淀污泥经由各所述污泥回流泵分别回流至所述多级a/o反应器的各厌氧区，泥水分离后的出水排出装置；
21.所述多级a/o反应器还包括：多个硝化液回流泵；
22.所述多级a/o反应器的基础a/a/o/a工艺段和强化a/a/o/a工艺段的各好氧区的出水分别经由各所述硝化液回流泵回流至基础a/a/o/a工艺段和强化a/a/o/a工艺段的各缺氧区。
23.根据本实用新型的一个方面，所述多级a/o反应器包括：两级强化a/a/o/a工艺段。
24.根据本实用新型的一个方面，所述曝气系统包括：风机、多个气体转子流量计、多个曝气盘和曝气管路；
25.各所述曝气盘分别设置在所述多级a/o反应器中的各个好氧区中；
26.各所述曝气盘与所述风机之间的所述曝气管路上均设有所述气体转子流量计。
27.根据本实用新型的一个方面，还包括：多个溶解氧检测仪；
28.各所述溶解氧检测仪分别设置在所述多级a/o反应器中的各个好氧区中。
29.根据本实用新型的一个方面，所述多级a/o反应器中的各厌氧区、各缺氧区和各短时缺氧区中均设有搅拌器。
30.根据本实用新型的一个方案，多级a/o反应器包括：依次连通的基础a/a/o/a工艺段、至少一级强化a/a/o/a工艺段和a/o/a工艺段；如此设置，可以使得本实用新型通过基础a/a/o/a工艺段对tn进行基础去除，同时保证污泥的基础减量率，保证tn的基础去除和污泥的基础减量达标，然后通过强化a/a/o/a工艺段提升对tn的去除率，同时提升污泥减量率，在基础a/a/o/a工艺段的基础上强化“饥荒”工况的形成。
31.根据本实用新型的一个方案，多级a/o反应器包括：两级强化a/a/o/a工艺段。如此设置，可以使得通过两级强化a/a/o/a工艺段来实现强化“饥荒”工况的形成（该种工况有利
于内碳源储存），以及提供更长的缺氧段，为反硝化除磷工艺的实现提供合适的工况条件。有效提升tn去除率和污泥减量率。实际上，每增加1段强化a/a/o/a工艺段，可提升tn去除率达到5-6%，污泥减量率分别能达到10%-15%。进水分配比分别调整为4:3:2:1,3:2:2:2:1。每增加1段强化a/a/o/a工艺段，能够强化“饥荒”工况的形成（该种工况有利于内碳源储存），以及提供更长的缺氧段，为反硝化除磷工艺的实现提供合适的工况条件。同时由于水力停留时间延长，而进水有机物浓度未改变，污泥中的微生物处于内源呼吸期的时间更长，更有利于污泥减量化的实现。
32.根据本实用新型的方案，强化内源反硝化过程有利于解决原水中外碳源缺乏问题，同时能够提高tn去除率，反硝化除磷菌（dpaos）及反硝化聚糖菌（dgaos）可以在厌氧区吸收原水中的有机物储存内碳源，通过控制硝化液回流比，强化微生物在缺氧区利用胞内碳源（如pha、glycogen）作为电子供体进行反硝化完成同步脱氮除磷。内源反硝化同步脱氮除磷技术可以使cod（化学需氧量）的消耗节省50%以上，由于缺氧吸磷代替了好氧吸磷，氧气的消耗也降低大约30%，大大降低了曝气能耗，污泥产量大约能够减少50%以上，二氧化碳的释放量大约降低20%以上。
33.本实用新型中通过在好氧区后设置短时缺氧区降低溶解氧浓度，避免好氧区出水直接回流至缺氧区，这样可以有效减少碳源无效浪费。
34.根据本实用新型的方案，强化内源反硝化污泥多回流多级a/o反应器中，进水分为多段进水，微生物在厌氧区中将原水中的有机物储存为内碳源，在缺氧区微生物利用内碳源为胞内碳源作为电子供体，以硝态氮为电子受体进行反硝化完成同步脱氮除磷，在好氧区将氨氮转化为硝态氮，同时由于前端好氧区控制较低的溶解氧，还能实现部分同步硝化反硝化作用。由于设置了水力停留时间较长的缺氧段，微生物长时间处于碳源缺乏的阶段（饥饿），强化了微生物在厌氧段将原水中有机物转化为内碳源的生化反应，另外设置了多段污泥回流，降低了污泥有机负荷，更加促进了有机物向内碳源的转化，更加利于内源反硝化同步深度脱氮除磷。
35.强化内源反硝化脱氮除磷能够利用内碳源完成氮磷的同步去除，大大节省了碳源消耗。由于缺氧吸磷代替了好氧吸磷，氧气的消耗也大幅降低。
36.通过设置多个污泥回流降低缺氧区污泥有机负荷以及设置水力停留时间较长的缺氧区使微生物处于饥饿状态（内源呼吸期），实现强化微生物对内碳源的储存的同时减少污泥产量。
37.通过设置多个硝化液回流，强化微生物在缺氧区利用胞内碳源作为电子供体进行反硝化完成同步脱氮除磷。
38.在低温条件下，通过增加污泥回流比降低污泥有机负荷，增加硝化液回流比提高总氮去除率，延长水力停留时间，延长污泥龄来抵御低温对微生物的影响。
39.本实用新型在节省电耗的同时还能够实现部分同步硝化反硝化。
40.根据本实用新型的方案，实际上，本实用新型在工艺末段设置短时缺氧段，降低出水溶解氧，减少回流污泥溶解氧，以免破坏厌氧区的厌氧环境。
41.本实用新型通过采用分段进水耦合水力停留时间较长的缺氧段（增加硝化液内回流）及设置多个污泥回流的方式（降低缺氧区污泥负荷）形成类似于“a-b法”的“饥荒-丰盛”工况，强化微生物将外碳源转化为内碳源，进而强化内源反硝化。
42.本实用新型可以通过设置多个硝化液回流及较高的硝化液内回流比，强化微生物在缺氧区利用胞内碳源作为电子供体以硝态氮为电子受体进行反硝化除磷完成同步脱氮除磷。
43.根据本实用新型的方案，当碳源以内碳源形式储存于胞内，设置较低的溶解氧（1.5-2mg/l,避免“曝气穿透”效应）可以避免有机物被其他异养菌利用，利于溶解氧被硝化菌（自养菌）更多的摄取完成氨氮的硝化，因此，本实用新型可以设置较短的好氧段，实现节能降耗。
附图说明
44.图1示意性表示根据本实用新型的一种实施方式的强化内源同步脱氮除磷污泥多回流多级a/o装置的结构布置框图。
具体实施方式
45.现在将参照示例性实施例来论述本实用新型的内容。应当理解，论述的实施例仅是为了使得本领域普通技术人员能够更好地理解且因此实现本实用新型的内容，而不是暗示对本实用新型的范围的任何限制。
46.如本文中所使用的，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”要被解读为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“一种实施例”要被解读为“至少一个实施例”。
47.图1示意性表示根据本实用新型的一种实施方式的强化内源同步脱氮除磷污泥多回流多级a/o装置的结构布置框图。如图1所示，在本实施方式中，强化内源同步脱氮除磷污泥多回流多级a/o装置，包括：
48.进水箱1、多级a/o反应器2、污泥沉淀回流系统3和曝气系统4；
49.多级a/o反应器2包括：依次连通的基础a/a/o/a工艺段、至少一级强化a/a/o/a工艺段和a/o/a工艺段；如此设置，可以使得本实用新型通过基础a/a/o/a工艺段对tn进行基础去除，同时保证污泥的基础减量率，保证tn的基础去除和污泥的基础减量达标，然后通过强化a/a/o/a工艺段提升对tn的去除率，同时提升污泥减量率，在基础a/a/o/a工艺段的基础上强化“饥荒”工况的形成。
50.进一步地，如图1所示，在本实施方式中，基础a/a/o/a工艺段包括：依次连通的第一厌氧区5、第一缺氧区6、第一好氧区7、第一短时缺氧区8、第二厌氧区9、第二缺氧区10、第二好氧区11、第二短时缺氧区12；
51.强化a/a/o/a工艺段包括：依次连通的第四厌氧区13、第四缺氧区14、第四好氧区15和第四短时缺氧区16；
52.a/o/a工艺段包括：依次连通的第五厌氧区17、第五好氧区18和第五短时缺氧区19；
53.进水箱1通过多个蠕动泵分别与多级a/o反应器2中的各个厌氧区（即基础a/a/o/a工艺段中的各厌氧区、强化a/a/o/a工艺段中的各厌氧区和a/o/a工艺段中的厌氧区）连接；
54.曝气系统4分别对应多级a/o反应器2中的各好氧区（即基础a/a/o/a工艺段中的各好氧区、强化a/a/o/a工艺段中的各好氧区和a/o/a工艺段中的好氧区）设置，对各好氧区持
续曝气；
55.污泥沉淀回流系统3包括沉淀池20和多个污泥回流泵（例如图1中的四个污泥回流泵27）；
56.多级a/o反应器2的出水经由沉淀池20进行泥水分离，沉淀污泥经由各污泥回流泵分别回流至多级a/o反应器2的各厌氧区，泥水分离后的出水排出装置；
57.多级a/o反应器2还包括：多个硝化液回流泵（例如图1中的三个硝化液回流泵28）；
58.多级a/o反应器2的基础a/a/o/a工艺段和强化a/a/o/a工艺段的各好氧区的出水分别经由各硝化液回流泵回流至基础a/a/o/a工艺段和强化a/a/o/a工艺段的各缺氧区。
59.进一步地，如图1所示，在本实施方式中，多级a/o反应器2包括：两级强化a/a/o/a工艺段。如此设置，可以使得通过两级（即两段）强化a/a/o/a工艺段来实现强化“饥荒”工况的形成（该种工况有利于内碳源储存），以及提供更长的缺氧段，为反硝化除磷工艺的实现提供合适的工况条件。有效提升tn去除率和污泥减量率。当然，在本实用新型中，根据实际需求，多级a/o反应器2还可以设置更多级强化a/a/o/a工艺段，实际上，每增加1段强化a/a/o/a工艺段，可提升tn去除率达到5-6%，污泥减量率分别能达到10%-15%。进水分配比分别调整为4:3:2:1,3:2:2:2:1。值得说明的是，每增加1段强化a/a/o/a工艺段，能够强化“饥荒”工况的形成（该种工况有利于内碳源储存），以及提供更长的缺氧段，为反硝化除磷工艺的实现提供合适的工况条件。同时由于水力停留时间延长，而进水有机物浓度未改变，污泥中的微生物处于内源呼吸期的时间更长，更有利于污泥减量化的实现。
60.进一步地，如图1所示，在本实施方式中，曝气系统4包括：风机21、多个气体转子流量计22、多个曝气盘23和曝气管路24；
61.各曝气盘23分别设置在多级a/o反应器2中的各个好氧区中；
62.各曝气盘23与风机21之间的曝气管路24上均设有气体转子流量计22。
63.进一步地，如图1所示，在本实施方式中，装置还包括：多个溶解氧检测仪25；
64.各溶解氧检测仪25分别设置在多级a/o反应器2中的各个好氧区中。
65.进一步地，如图1所示，在本实施方式中，多级a/o反应器2中的各厌氧区、各缺氧区和各短时缺氧区中均设有搅拌器26。
66.根据本实用新型的上述方案，强化内源反硝化过程有利于解决原水中外碳源缺乏问题，同时能够提高tn去除率，反硝化除磷菌（dpaos）及反硝化聚糖菌（dgaos）可以在厌氧区吸收原水中的有机物储存内碳源，通过控制硝化液回流比，强化微生物在缺氧区利用胞内碳源（如pha、glycogen）作为电子供体进行反硝化完成同步脱氮除磷。内源反硝化同步脱氮除磷技术可以使cod（化学需氧量）的消耗节省50%以上，由于缺氧吸磷代替了好氧吸磷，氧气的消耗也降低大约30%，大大降低了曝气能耗，污泥产量大约能够减少50%以上，二氧化碳的释放量大约降低20%以上。
67.不同的工艺形式均可通过工况调整强化内源反硝化过程，其中一种驯化方式是丰盛/饥饿运行，即在厌氧条件下给微生物提供碳源充足的条件（丰盛），通过设置水力停留时间较长的缺氧区，使微生物处于碳源缺乏的阶段（饥饿），两种模式交替运行。另一种驯化方式是通过减少缺氧区的污泥有机负荷强化内源反硝化过程。
68.传统方案中，好氧区出水直接进入缺氧区，好氧区出水中的溶解氧会造成的碳源无效浪费，为了解决这种问题，由上可知，本实用新型中通过在好氧区后设置短时缺氧区降
低溶解氧浓度，避免好氧区出水直接回流至缺氧区，这样可以有效减少碳源无效浪费。
69.进一步地，根据本实用新型的上述方案，强化内源反硝化污泥多回流多级a/o反应器中，进水分为多段进水，微生物在厌氧区中将原水中的有机物储存为内碳源，在缺氧区微生物利用内碳源为胞内碳源（如pha、glycogen）作为电子供体，以硝态氮为电子受体进行反硝化完成同步脱氮除磷，在好氧区将氨氮转化为硝态氮，同时由于前端好氧区控制较低的溶解氧，还能实现部分同步硝化反硝化作用。由于设置了水力停留时间较长的缺氧段，微生物长时间处于碳源缺乏的阶段（饥饿），强化了微生物在厌氧段将原水中有机物转化为内碳源的生化反应，另外设置了多段污泥回流，降低了污泥有机负荷，更加促进了有机物向内碳源的转化，更加利于内源反硝化同步深度脱氮除磷。
70.强化内源反硝化脱氮除磷能够利用内碳源完成氮磷的同步去除，大大节省了碳源消耗。由于缺氧吸磷代替了好氧吸磷，氧气的消耗也大幅降低。
71.通过设置多个污泥回流降低缺氧区污泥有机负荷以及设置水力停留时间较长的缺氧区使微生物处于饥饿状态（内源呼吸期），实现强化微生物对内碳源的储存的同时减少污泥产量。
72.通过设置多个硝化液回流，强化微生物在缺氧区利用胞内碳源（如pha、glycogen）作为电子供体进行反硝化完成同步脱氮除磷。
73.在低温条件下（例如水温低于15℃），通过增加污泥回流比降低污泥有机负荷，增加硝化液回流比提高总氮去除率，延长水力停留时间，延长污泥龄来抵御低温对微生物的影响。
74.本实用新型在节省电耗的同时还能够实现部分同步硝化反硝化。
75.根据本实用新型的上述方案，实际上，本实用新型在工艺末段设置短时缺氧段，降低出水溶解氧，减少回流污泥溶解氧，以免破坏厌氧区的厌氧环境。
76.本实用新型通过采用分段进水耦合水力停留时间较长的缺氧段（增加硝化液内回流）及设置多个污泥回流的方式（降低缺氧区污泥负荷）形成类似于“a-b法”的“饥荒-丰盛”工况，强化微生物将外碳源转化为内碳源，进而强化内源反硝化。
77.本实用新型可以通过设置多个硝化液回流及较高的硝化液内回流比，强化微生物在缺氧区利用胞内碳源（如pha、glycogen）作为电子供体以硝态氮为电子受体进行反硝化除磷完成同步脱氮除磷。
78.根据本实用新型的上述方案，当碳源以内碳源形式储存于胞内，设置较低的溶解氧（1.5-2mg/l,避免“曝气穿透”效应）可以避免有机物被其他异养菌利用，利于溶解氧被硝化菌（自养菌）更多的摄取完成氨氮的硝化，因此，本实用新型可以设置较短的好氧段，实现节能降耗。
79.最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。