具有多运行模式的污水处理工艺和污水处理系统的制作方法

本发明属于污水处理，尤其涉及一种具有多运行模式的污水处理工艺和污水处理系统。

背景技术：

1、目前处理城镇污水一般采用活性污泥工艺，为了去除氮、磷，活性污泥法的改进为ao工艺和aao工艺。ao工艺有两种，一种是用于除磷的厌氧—好氧工艺(apo)，一种是用于脱氮的缺氧—好氧工艺(ano)；aao工艺则是既脱氮又除磷的工艺。aao工艺是目前使用最广泛的城镇污水处理工艺，为了兼顾除磷脱氮，设置有厌氧池、缺氧池、好氧池。该系统的活性污泥中，菌群主要由硝化菌、反硝化菌和聚磷菌组成。在厌氧段，聚磷菌释放磷，并吸收低级脂肪酸等易降解的有机物，在好氧段，聚磷菌超量吸收磷，并通过剩余污泥的排放，将磷去除；在缺氧段，反硝化细菌将内回流带入的硝酸盐通过生物反硝化作用，转化成氮气逸入大气中，从而达到脱氮的效果；在好氧段，活性污泥将水中的大部份有机物降解，硝化细菌将入流中的氨氮及由有机氮氨化成的氨氮，通过生物硝化作用，转化成硝酸盐。

2、aao工艺存在一些缺陷：(1)除磷和脱氮的运行参数包括do、污泥龄、回流比等，控制参数多，而且这些参数只能局限在某一狭窄的范围内且往往相互矛盾、顾此失彼。如短污泥龄对除磷有利却对脱氮不利，长泥龄对脱氮有利却不利于除磷等。(2)aao工艺生物处理与沉淀分离，沉淀回流的污泥用于a段厌氧释放磷，强化除磷；缺氧段则用于混合液回流强化脱氮；aao工艺系统既有污泥回流又有缺氧混合液回流，甚至某些变种的aao工艺有多重回流，由于污泥回流要兼顾整个系统的mlss(污泥浓度)和厌氧除磷所需的orp值，有的时候两者很难兼得，工艺及控制均比较复杂。(3)占地面积大，aao工艺以及变种工艺(如uct、bardenpho工艺等)至少包括：厌氧池、缺氧池、好氧池、二沉池、回流泵房等构筑物，对于一些aao变种或优化工艺(如uct、bardenpho工艺等)，还会有几段厌氧池或缺氧池，多重回流等，增加了工艺的复杂性。

3、除上述缺陷外，不同季节或者不同来源的污水的水质存在差异，因此针对不同水质的污水处理出现了不同的需求，例如对于总磷、总氮含量高但碳源低的污水，由于除磷和脱氮往往无法同时兼顾，若为了强化除磷或者为了强化脱氮，需要采用各种各样的aao变形工艺(如uct工艺、bardenpho工艺)，存在处理构筑物多、容积大、工艺繁琐等缺点。

4、活性污泥体系在处理污水时，其核心在于利用非曝气污泥在特定状态下实现除磷和脱氮：在厌氧区污泥释放磷；在缺氧区去除硝态氮。当前的aao技术通常将这两个区域在空间上分隔开，采用污泥回流方式和硝化液回流实现各自的功能。

5、目前市场上仍缺乏针对这一技术创新的除磷脱氮方法，大多仍沿用不同分区分别除磷和脱氮处理方式。为实现更高效、更简洁的除磷脱氮过程，以满足日益严格的环保要求，迫切需求一种高效处理、简易操作且节省土地的污水处理技术，以应对当前问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种具有多运行模式的污水处理工艺和污水处理系统，可在同一污水处理系统内，根据来水水质不同，灵活调节切换不同的运行模式，通过控制硝化液回流比调整orp和/或do即可获得极高的生物脱氮和/或生物除磷效率，投资及处理成本也能得到极大地降低。

2、为实现上述目的，本发明一方面提供了一种具有多运行模式的污水处理工艺，包括用于污水脱氮和/或除磷且依次进行的第一反应区、第二反应区和第三反应区，所述第三反应区处理后的硝化液再回流至所述第一反应区，通过控制硝化液回流比以调整所述第一反应区的orp和/或do来进行除磷优先模式、除磷脱氮均衡模式或脱氮优先模式的切换。

3、作为一较佳的技术方案，所述除磷优先模式的硝化液回流比控制为50％～200％以调整所述第一反应区的orp为-180mv及以下，所述第二反应区处于好氧状态；所述除磷脱氮均衡模式的硝化液回流比控制为100％～600％以调整所述第一反应区的orp为-180mv～-50mv，所述第二反应区处于好氧状态；所述脱氮优先模式的硝化液回流比控制为100％～600％以调整所述第一反应区的orp为-180mv～-50mv，do为0～0.5mg/l，所述第二反应区处于缺氧或兼氧状态。

4、作为一较佳的技术方案，本发明所述除磷优先模式的处理工艺包括：

5、s1经预处理后的污水进入所述第一反应区并与从所述第三反应区回流的硝化液混合反应，聚磷菌在所述第一反应区进行释磷反应；

6、s2经s1处理后的处理液进入所述第二反应区进行一次过量摄磷反应、一次硝化反应和一次碳氧化反应，且所述第二反应区持续曝气以处于好氧状态；

7、s3经s2处理后的处理液进入所述第三反应区进行二次过量摄磷反应、二次硝化反应和二次碳氧化反应，且所述第三反应区持续曝气以处于好氧状态。

8、作为一较佳的技术方案，本发明的所述除磷脱氮均衡模式的处理工艺包括：

9、s1经预处理后的污水进入所述第一反应区并与从所述第三反应区回流的硝化液混合进行反硝化反应和释磷反应；

10、s2经s1处理后的处理液进入所述第二反应区进行一次碳氧化反应、一次过量摄磷反应、一次硝化反应和一次碳氧化反应，且所述第二反应区持续曝气以处于好氧状态；

11、s3经s2处理后的处理液进入所述第三反应区进行二次碳氧化反应、二次过量摄磷反应和二次硝化反应，且所述第三反应区持续曝气以处于好氧状态。

12、作为一较佳的技术方案，本发明的所述脱氮优先模式的处理工艺包括：

13、s1经预处理后的污水进入所述第一反应区并与从所述第三反应区回流的硝化液混合反应，进行一次反硝化；

14、s2经s1处理后的处理液进入所述第二反应区进行二次反硝化，所述第二反应区少量曝气或不曝气以处于缺氧或兼氧状态，使反硝化细菌有更充足的时间利用碳源将no3-和no2-被还原成n2；

15、s3经s2处理后的处理液进入所述第三反应区进行一次过量摄磷、一次硝化反应、一次碳氧化反应，且所述第三反应区持续曝气以处于好氧状态。

16、具体地，所述第二反应区的do为0.5mg/l及以下。

17、作为一较佳的技术方案，本发明的污水处理工艺还包括s4：将所述第三反应区内的泥水混合物进行固液分离，部分硝化液回流至所述第一反应区，上清液经检测进行排放或者进入下一深度处理阶段，其余则作为剩余活性污泥送至污泥处理。

18、作为一较佳的技术方案，本发明的所述预处理包括格栅处理、沉砂处理和初沉淀处理中的至少一种。

19、本发明另一方面提供了一种具有多运行模式的污水处理系统，包括第一反应区、第二反应区和第三反应区，所述第一反应区包括第一反应池，所述第二反应区包括第二反应池，所述第三反应区包括第三反应池，所述第一反应池、所述第二反应池和所述第三反应池依次连通，所述第三反应池与所述第一反应池之间连接有第一回流管道。

20、作为一较佳的技术方案，所述第一反应池内设置有第一检测仪组；所述第二反应池内设置有第一曝气装置和第二检测仪组；所述第三反应池内设置有第三检测仪租、第二曝气装置和固液分离装置。

21、与现有技术相比，本发明为一种创新的生物处理与沉淀耦合的ao技术，其独特之处在于仅采用硝化液回流设计，摒弃了传统的污泥回流。通过控制硝化液回流比就能够高效实现脱氮和除磷的目的。这种简化的系统控制不仅降低了用地及能源消耗，还显著增强了系统的稳定性。因此，该技术广泛适用于各种污水处理和废水处理的应用场景，展现出巨大的应用潜力和环境效益。其具体的有益效果在于：

22、(1)在第一反应池可以实现同步释磷和脱氮，其原理是：①在厌缺氧环境内，兼性厌氧发酵细菌将污水中的可生物降解的有机物转化为挥发性脂肪酸类物质(vfa)等低分子发酵中间产物，为释磷和反硝化作用提供了必要的物质基础；②聚磷细菌会将其体内存储的聚磷酸盐释放，以获得能量以供其在厌氧环境下生存；③反硝化菌利用好氧阶段产生的硝酸盐进行反硝化作用，将硝酸盐还原为氮气，从而达到脱氮的目的；④本发明是利用活性污泥体系内部与外部条件的差异，实现同步厌氧释磷和脱氮：在活性污泥内部有较好的厌氧环境，有利于聚磷菌的释磷反应；活性污泥表面有较好的缺氧环境，有利于反硝化菌的反硝化反应。⑤上述反应条件只需维持第一反应池的氧化还原电位(orp)和/或溶解氧(do)即可实现同步释磷和脱氮，同理，通过调整第一反应池的氧化还原电位(orp)和/或溶解氧(do)可以实现除磷优先或脱氮优先。

23、(2)本发明的污水处理工艺具备除磷优先、除磷脱氮均衡和脱氮优先这三种运行模式，可根据进水水质的不同，灵活调节，采用不同的运行模式，通过控制硝化液回流比来控制氧化还原电位(orp)和/或溶解氧(do)，即可达到极高的生物脱氮效果和/或生物除磷效果，投资及处理成本也能得到极大的降低。

24、(3)本发明的污水处理系统包括依次连通的第一反应池、第二反应池和第三反应池，工艺流程简短、节省用地，污水在这三个反应池内通过控制硝化液回流比即可完成生物除磷和/或脱氮处理，并可达到处理标准。

25、(4)第二反应池内布置有曝气装置，可根据进水水质的不同作为厌/缺氧池或好氧池运行，进而可针对性的达到生物除磷和/或脱氮的效果。

26、(5)第三反应池内设置有固液分离装置，通过固液分离装置可实现污泥与上清液的分离，将固液分离装置设置于第三反应池内，省略了二沉池的设置，节省了用地，同时也缩短了污水处理的工艺流程。

27、(6)与普通aao及各种变形工艺(如uct工艺、bardenpho工艺)相比，本发明具有以下显著优势：首先，省略了二沉池，从而显著减少了占地面积，使得土地利用率更高；其次，本发明仅采用硝化液回流，省去了复杂的污泥回流系统，这不仅简化了整个处理过程，还使得控制方式更加灵活和高效。

28、(7)与倒置aao工艺相比：倒置aao工艺是为了更好脱氮，通过大流量污泥回流进入缺氧池，反硝化细菌利用优质碳源进行脱氮反应，但会导致除磷及后续沉淀效果不佳。而本发明可以采用脱氮优先模式实现更好脱氮，没有污泥回流，对沉淀效果没有影响。

29、(8)与氧化沟二沉池一体化工艺相比：由于氧化沟的推流状态对二沉池的配水沉淀存在较大的扰动导致沉淀效果不佳。本发明的固液分离装置(具体可为cn201911391372.0中的固液分离装置，也可为现有技术中任一种利用气升动力方式进行固液分离的装置)通过气升动力方式进行固液分离，配水及沉淀的流态流线清晰，沉淀效果佳。