一种可调节型废水生物处理系统及废水处理方法

摘要

本发明公开了一种可调节型废水生物处理系统及废水处理方法，该处理系统包括依次相连的水解池、缺氧池、好氧池和沉淀池；水解池通过第一出水堰组件与缺氧池的进水口连接；缺氧池通过第二出水堰组件与好氧池的进水口连接，第一出水堰组件和第二出水堰组件结构相同。本发明通过在水解池与缺氧池之间、以及缺氧池与好氧池之间设置出水堰组件，能够使水解池、缺氧池内得水位从满水位到1/4满水位连续可调，同时水解池与缺氧池的有效体积比调节范围更大。使本发明可适用于水质水量发生较大变化的废水，在不同工况条件下仍能维持正常运行，耐冲击负荷；可根据不同水质的需要实现关键工艺参数的调整，并能实现处理效果的最优化。

说明书

技术领域

本发明属于废水生物处理技术领域，尤其涉及一种可调节型废水生物处理系统及废水处理方法，可用于市政、林化、印染、造纸、制药等行业污水生物处理过程中调整工艺以适应污水的水质水量变化。

背景技术

废水处理最主要的方法为生物处理法，即采取一定的人工措施，创造有利于微生物生长和繁殖的环境，获得大量具有高生物活性的微生物，并利用这些微生物分解氧化有机物的方法，废水生物处理可有保证无氧环境的厌氧生物处理和曝气给氧的好氧生物处理两大类，常用的人工好氧生物处理法有活性污泥法和生物膜法，生物处理法最主要的优势在于环境友好、处理效果好、投资少、运行费用低。

废水的生物处理需要平衡的营养物质，最主要的营养物质为氮(N)、磷(P)，在实际运行中，考虑微量营养物质的需要量相对较少，因此主要还是从N、P角度考虑污水的营养配比是否满足要求，另一方面，当废水中N、P的含量过多以至于与有机物的比例失调后，极易造成处理后的废水N、P超标，过量的N、P会使河流或湖泊里的藻类植物大量生长造成水体复氧速度比不上耗氧速度而缺氧使得鱼类等水生动物大量死亡，水质变臭，亦即水体富营养化，因此，对于氮含量高的废水通常会采用具有生物脱氮功能的缺氧/好氧脱氮工艺，废水先进入缺氧池，再进入好氧池由好氧自养型微生物完成硝化反应，同时将好氧池的混合液与部分二沉池的污泥一起回流到缺氧池，确保缺氧池和好氧池中有足够数量的微生物，同时由于进水中存在大量的含碳有机物，而回流的好氧池混合液中含有硝酸盐氮，这样就保证缺氧池中反硝化过程的顺利进行，提高了氮的去除效果。

因此，废水的生物处理流程中，往往包含缺氧/好氧的处理单元，缺氧池、好氧池的体积和结构根据来水的水质水量设计，一旦设计和建造，其池体的水力停留时间往往就固定了，这适合于水质水量波动较小的场合，而对于水质或水量有很大变化的废水，这种固定化的设计就显得调节能力不足。另外在废水的实验处理方面，为了适应不同的废水处理需求，也要求处理装置工艺可调。

查询相关文献，公布号为CN110563140A的发明专利，提供一种基于可调节A/O反应器的废水处理系统及高负荷废水处理方法，该系统包括进水口、功能区和出水口，所述功能区沿水流方向依次包括厌氧池、第一级好氧池、缺氧池、第二级好氧池和二沉池，相邻两个池子之间通过挡板隔开，每个所述挡板上均设有溢流孔和溢流管，所述溢流管设于溢流孔的出口处，所述溢流管的上端高于所述溢流孔，所述溢流管的下端出口延伸至挡板的底部。功能区中各相邻池子之间通过可拆卸式挡板隔开，挡板底部设有卡槽，活动性强，操作简单方便，该装置可调的原理主要是通过可拆卸式挡板的插拔来实现对反应池功能区的调节，池体的容积并未发生变化，而且调节是一个跳跃值，调节幅度有限，插拔式的设计工业生产中实现困难。公布号为CN111153498A的发明专利，提供一种适用于污水一体化废水处理设备的可调回流装置，包括水池本体和内部设置的隔板，所述隔板将水池本体内部分割为不同的功能区域，使用流量调节机构调节进入不同的功能区域水的流量和比例，其流量调节装置主要为可调式的阀门，然而其可调节的范围较小且只是实现对回流量的调节。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种可调节型废水生物处理系统，该系统在水解池和缺氧池中分别设置高度能够调节的出水堰，通过出水堰高度的调节，实现水解池、缺氧池内水位调节，配合进水量的控制，可使得水解池、缺氧池的水力停留时间在一个宽泛的时间内可连续调节；同时水解池与缺氧池的有效体积比调节范围更大。因此，本发明提供的废水生物处理系统能够适用于水质水量发生较大变化的废水，在不同工况条件下仍能维持正常运行，耐冲击负荷；可根据不同水质的需要实现关键工艺参数的调整，并能实现处理效果的最优化。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种可调节型废水生物处理系统，包括依次相连的水解池、缺氧池、好氧池和沉淀池；水解池通过第一出水堰组件与缺氧池的进水口连接；缺氧池通过第二出水堰组件与好氧池的进水口连接，好氧池位于缺氧池的下游；

第一出水堰组件和第二出水堰组件结构相同；第一出水堰组件包括竖直固定在水解池内部的滑轨以及与滑轨滑动配合的溢流堰槽，溢流堰槽与滑轨之间安装有用于将溢流堰槽锁紧固定在滑轨上的锁紧件；溢流堰槽的底部依次连接有伸缩管和出水管，出水管穿设水解池并与缺氧池的进水口连接；溢流堰槽的高程高于缺氧池进水口的高程；工作时，首先根据需要沿着滑轨的轨道方向将溢流堰槽滑动至某一高度，然后通过锁紧件将溢流堰槽锁紧固定在滑轨上，即可将溢流堰槽固定在该高度处。废水处理过程中，也可根据实际需要对溢流堰槽的高度进行适时调整。通过对溢流堰槽高度的调整，能够实现对水解池内水位从满水位到1/4满水位连续可调，配合进水量的控制，可使得水解池的水力停留时间在一个宽泛的时间内可连续调节。同理，缺氧池与好氧池之间连接有相同结构的出水堰组件，通过调整其中溢流堰槽在缺氧池内的高度，也能够使缺氧池内水位从满水位到1/4满水位连续可调，配合进水量的控制，可使得缺氧池的水力停留时间在一个宽泛的时间内可连续调节。同时，通过关联水解池和缺氧池，能够使水解池与缺氧池的有效体积比调节范围更大。因此，本发明提供的废水生物处理系统能够适用于水质水量发生较大变化的废水，在不同工况条件下仍能维持正常运行，耐冲击负荷；可根据不同水质的需要实现关键工艺参数的调整，并能实现处理效果的最优化。

作为优选的技术方案，溢流堰槽的侧壁外侧固定有与滑轨适配的滑块，溢流堰槽通过滑块能够沿滑轨的轨道方向进行滑动；锁紧件为螺栓，滑块沿其宽度方向开设有贯通的螺纹孔，螺栓通过螺纹孔与滑块螺纹连接。当需要调整溢流堰槽的高度时，旋松螺栓，通过滑块与滑轨的配合，将溢流堰槽移动至需要的高度后再旋紧螺栓即可。进一步优选的，所述滑轨对称设置为两道，以保证溢流堰槽在移动时能够处于水平状态。溢流堰槽为废水的收集装置，其上部还可以设置有锯齿状开口的溢流堰板，溢流堰板保证平直，以水平尺校调，废水经溢流堰板汇入到溢流堰槽中。

作为优选的技术方案，所述水解池的进水口连接有进水管道，所述进水管道上安装有进水泵和进水流量控制装置；所述进水流量控制装置包括第一电磁流量计和第一自控调节阀。所述好氧池的出水口与缺氧池的进水口之间安装有污水回流管道，所述污水回流管道上安装有内回流泵和回流量控制装置，所述回流量控制装置包括第二电磁流量计和第二自控调节阀；所述沉淀池的排泥口与缺氧池的进水口之间安装有污泥回流管道，所述污泥回流管道上安装有污泥回流泵和污泥回流量控制装置，所述污泥回流量控制装置包括第三电磁流量计和第三自控调节阀。

作为优选的技术方案，水解池内安装有至少一个第一隔板，所述第一隔板将水解池分割为若各个相互连通的格室；优选的，第一隔板数量为2个，将水解池分隔为3格，3格内的水体流动为上下折流；每个格室内悬挂填料，填料为弹性填料、软性填料或组合填料，悬挂填料的安装高度能够根据池内水位的高度进行相应性调整。

作为优选的技术方案，缺氧池内安装有至少一个第二隔板，所述第二隔板将缺氧池分割为若各个相互连通的格室；缺氧池内安装有搅拌器，搅拌器速度在20-200转/分变频可调。进一步的，缺氧池内安装有一个第二隔板，将缺氧池分隔为2格.

作为优选的技术方案，所述好氧池包括a池和b池，a池和b池内均安装有曝气装置，所述曝气装置为管式曝气器或盘式曝气器。

作为优选的技术方案，所述沉淀池的内部下方安装有污泥斗，污泥斗的侧壁坡度大于60度，污泥斗的上方为污泥沉淀区。

本发明还提供了基于上述可调节型废水生物处理系统的废水处理方法，包括以下步骤：

S1、废水经过水量水质调节、初沉处理后进入水解池；在水解池内废水中的有机物由水解酸化菌在胞外进行生物化学反应，大分子被降解成小分子，废水的可生化性提高；

S2、水解池处理过的废水通过第一出水堰组件流入缺氧池中，在缺氧池中进行反硝化脱氮处理；

S3、缺氧池处理过的废水通过第二出水堰组件流入好氧池中，废水中的含N有机物在这里进行硝化反应生成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，废水中的有机物在好氧菌的作用被降解；好氧池处理过的废水一部分流入沉淀池中，一部分回流至缺氧池中；

S4、流入沉淀池中的废水进行泥水分离，分离出的废水排出，分离出的污泥一部分回流至缺氧池中，其余的污泥沉积在污泥斗中。

需要说明的是，上述发明内容中所提及的进水泵、内回流泵、污泥回流泵等均为市购产品，为本领域常规使用的泵体。上述搅拌器、曝气装置、电磁流量计以及自控调节阀等装置也为市购产品，其具体的工作原理在此不作累述。

本系统的工作原理为：通过水解池、缺氧池内设置的出水堰组件，能够使水解池、缺氧池内得水位从满水位到1/4满水位连续可调，同时水解池与缺氧池的有效体积比调节范围更大。在好氧生物处理过程中，好氧池水位越高，其氧利用率越好，因此好氧池未设置可调出水堰，其调节水力停留时间的方式由a池、b池的同时投用或只投用a池来实现。水解池内悬挂填料，可为弹性填料、软性填料或组合填料，在水解池废水中的有机物由水解酸化菌在胞外进行生物化学反应，大分子被降解成小分子，废水的可生化性提高，部分有机物降解合成自身细胞，此段COD去除率不确定，有可能去除废水中的COD，有可能出水的COD反而升高。水解池分为多格室，可为2-4格，根据多釜串联模型，N＝1时为全混流，N＝∞为全推流，实际混合过程N介于1与∞之间，因此，当水解池设置为一格时N趋向于1，容易造成返混，当设置为多格室后，水力流态更接近于推流，返混少，废水处理效果好，同时，推流的水力流态可以使得不同格室形成不同的微生物生态环境和菌群，更适合废水的递级处理。经水解处理后的废水自流进入缺氧池并与内回流废水和回流污泥混合，在缺氧池完成废水的反硝化脱氮处理，缺氧池为多格室，避免废水返流，缺氧池设搅拌器，可根据水位调节搅拌功率。废水进入好氧池后，含N有机物在这里进行硝化反应生成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，废水中的有机物在好氧菌的作用被降解，好氧菌完成从迟缓期、对数期、稳定期和衰亡期等四个生长时期，废水生物处理结束，进入沉淀池进行泥水分离后出水。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1.本发明通过在水解池与缺氧池之间、以及缺氧池与好氧池之间设置出水堰组件，在不借助外部动力的条件下即能够使水解池、缺氧池内得水位从满水位到1/4满水位连续可调，同时水解池与缺氧池的有效体积比调节范围更大。使本发明可适用于水质水量发生较大变化的废水，在不同工况条件下仍能维持正常运行，耐冲击负荷；可根据不同水质的需要实现关键工艺参数的调整，并能实现处理效果的最优化。

2.可调节参量多，除水力停留时间外，水解池填料体积、缺氧池搅拌功率、混合液内回流比、污泥回流比等均可调节，以实现本系统宽泛的水质适应性，通过参数的调节，能达到更高的NH

3.本发明生物处理单元配置齐全，处理条件易控，可实现自动化控制，可以广泛应用于多种高浓度工业废水的处理。

附图说明

图1为本发明提供的可调节型废水生物处理系统结构示意图；

图2为第一出水堰组件的透视图；

图3为溢流堰槽与滑轨的配合结构示意图；

附图标记：1-水解池，101-第一隔板，102-填料，2-缺氧池，201-第二隔板，202-搅拌器，3-好氧池，301-a池，302-b池，303-曝气装置，4-沉淀池，401-污泥斗，5-第一出水堰组件，501-溢流堰槽，502-滑轨，503-锁紧件，504-滑块，505-伸缩管，506-出水管，6-第二出水堰组件，7-进水管道，701-进水泵，702-第一电磁流量计，703-第一自控调节阀，8-污水回流管道，801-内回流泵，802-第二电磁流量计，803-第二电磁流量计，9-污泥回流管道，901-污泥回流泵，902-第三电磁流量计，903-第三电磁流量计。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作更进一步的说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。术语“第一”、“第二”、“第三”等不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

参考图1-图3，一种可调节型废水生物处理系统，包括依次相连的水解池1、缺氧池2、好氧池3和沉淀池4；其中：水解池1内安装有至少一个第一隔板101，第一隔板101将水解池1分割为若各个相互连通的格室；优选的，第一隔板101的数量为2个，将水解池分隔为3格，3格内的水体流动为上下折流；每个格室内悬挂填料102，填料102为弹性填料、软性填料或组合填料，悬挂填料102的安装高度能够根据池内水位的高度进行相应性调整。缺氧池2内安装有至少一个第二隔板201，第二隔板201将缺氧池2分割为若各个相互连通的格室；缺氧池2内安装有搅拌器202，搅拌器速度在20-200转/分变频可调。进一步的，缺氧池2内安装有一个第二隔板201，将缺氧池分隔为2格。好氧池3包括a池301和b池302，a池301和b池302内均安装有曝气装置303，曝气装置303为管式曝气器或盘式曝气器。沉淀池4的内部下方安装有污泥斗401，污泥斗401的侧壁坡度大于60度，污泥斗401的上方为污泥沉淀区。

水解池1通过第一出水堰组件5与缺氧池2的进水口连接；缺氧池2通过第二出水堰组件6与好氧池3的进水口连接，好氧池3位于缺氧池2的下游；水解池1的进水口连接有进水管道7，进水管道7上安装有进水泵701和进水流量控制装置；进水流量控制装置包括第一电磁流量计702和第一自控调节阀703。好氧池3的出水口与缺氧池2的进水口之间安装有污水回流管道8，污水回流管道8上安装有内回流泵801和回流量控制装置，回流量控制装置包括第二电磁流量计802和第二自控调节阀803；沉淀池4的排泥口与缺氧池2的进水口之间安装有污泥回流管道9，污泥回流管道9上安装有污泥回流泵901和污泥回流量控制装置，污泥回流量控制装置包括第三电磁流量计902和第三自控调节阀903。图1中箭头方向为水流或污泥流动方向。

第一出水堰组件5和第二出水堰组件6结构相同；参考图2和图3，第一出水堰组,5包括竖直固定在水解池1内部的滑轨502以及与滑轨502滑动配合的溢流堰槽501，溢流堰槽501与滑轨502之间安装有用于将溢流堰槽501锁紧固定在滑轨502上的锁紧件503；溢流堰槽501的底部依次连接有伸缩管505和出水管506，伸缩管505在伸缩过程中保持密封，且其内部流道面积不变；出水管506穿设水解池1并与缺氧池2的进水口连接；溢流堰槽501的高程高于缺氧池2进水口的高程。

作为优选的实施方式，溢流堰槽501的侧壁外侧固定有与滑轨502适配的滑块504，溢流堰槽501通过滑块504能够沿滑轨的轨道方向进行滑动；锁紧件503为螺栓，滑块504沿其宽度方向开设有贯通的螺纹孔，螺栓通过螺纹孔与滑块螺纹连接。当需要调整溢流堰槽501的高度时，旋松螺栓，通过滑块与滑轨的配合，将溢流堰槽移动至需要的高度后再旋紧螺栓即可。进一步优选的，所述滑轨502对称设置为两道，以保证溢流堰槽501在移动时能够处于水平状态。溢流堰槽为废水的收集装置，其上部还设置有锯齿状开口的溢流堰板，溢流堰板保证平直，以水平尺校调，废水经溢流堰板汇入到溢流堰槽中。

将上述可调节型废水生物处理系统应用于废水处理中，根据废水种类的不同采用不同的工艺，下述以两种实施例进行分别说明：

实施例1

工业园区接纳污水，来水主要为无毒工业废水及部分生活污水，工业废水1500m

实施例2

可调节型废水生物处理工艺与方法用于处理各类工业废水的实验研究，满水位时，进水量调整为1m