本發(fā)明涉及污水處理，具體為一種原位實現(xiàn)污水廠擴容的短流程組合式脫氮除磷工藝。

背景技術(shù)：

1、隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展以及城市化規(guī)模的不斷擴張，城市污水排放量正不斷增加，同時，沿海、太湖流域等地區(qū)的城市污水處理廠還要面臨雨量大、雨季長、管網(wǎng)雨污分流不徹底的問題。然而，由于城市污水處理廠設(shè)計處理容量有限，因而只能通過超負(fù)荷運行解決逐年增加的水力負(fù)荷，同時應(yīng)對雨季的超量負(fù)荷。逐漸增長的水力負(fù)荷使得污水處理廠的脫氮除磷系統(tǒng)極易受到?jīng)_擊，難以有效保障系統(tǒng)整體的污染物去除能力，將導(dǎo)致雨季污水處理廠脫氮除磷系統(tǒng)受損，同時失去應(yīng)對負(fù)荷沖擊的能力，迫使污水溢流進入河道，引發(fā)黑臭水體等問題。

2、aao及其改良變型工藝是我國城鎮(zhèn)污水處理廠用于脫氮除磷的主流工藝之一，具有污染物去除效率高、耐沖擊負(fù)荷能力強、不易發(fā)生絲狀菌膨脹等優(yōu)點。其中，固液分離過程是決定污水處理廠處理負(fù)荷的關(guān)鍵步驟，常用的方法包括沉淀池和膜分離技術(shù)。

3、沉池法通過較低的srt來維持更低的生物量，保證具有更強胞外聚合物(eps)分泌能力的聚磷菌富集，使其具有更優(yōu)秀的抗水力負(fù)荷沖擊能力，以保證沉淀池的固液分離性能，同時為了給予低生物量足夠的反應(yīng)時間，因此在設(shè)計過程中將延長系統(tǒng)水力停留時間(hrt)，而帶來更大的占地面積。然而，隨著水力負(fù)荷的不斷增加，原設(shè)計hrt仍然不足以維持脫氮除磷過程，尤其是雨水負(fù)荷的沖擊，將引起生物段hrt的大幅縮減，使得聚磷菌厭氧/好氧反應(yīng)時間不足，削弱其活性，同時由于較短的srt和hrt，使得硝化過程受阻，將引起導(dǎo)致沉降性能和污染物去除性能的惡化。

4、基于膜分離的膜生物反應(yīng)器(mbr)技術(shù)，利于膜的高效截留能力，可以保持較高濃度的生物量，保證生物活性，培養(yǎng)和富集較長srt的硝化菌群，同時可以直接取代二沉池，實現(xiàn)泥水分離，大大降低占地面積。然而，較長的srt使得系統(tǒng)除磷能力較弱，使得更多菌群處于衰亡期，一旦出現(xiàn)水力負(fù)荷的沖擊，則會引起菌群的大規(guī)模死亡，造成膜污染的加劇，使得基于其無法應(yīng)對較高的水力負(fù)荷。

5、側(cè)流功能菌篩分技術(shù)是一種基于密度與粘度差異以實現(xiàn)生物篩分的技術(shù)，由水力旋流器及其泵組件構(gòu)成，通過設(shè)定水力旋流器的構(gòu)型參數(shù)和運行參數(shù)，可以有效實現(xiàn)功能菌群的定向篩選，分別可以篩選出具有更強粘性的聚磷菌和反硝化菌，強化污泥沉降性能，以及松散低粘性的硝化菌群，強化硝化性能。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決城市存量污水處理廠設(shè)計水力負(fù)荷不足，提出了一種原位實現(xiàn)污水廠擴容的短流程組合式脫氮除磷工藝。該工藝通過側(cè)流功能菌篩分技術(shù)，有效組合了基于沉淀法和膜分離的aao工藝，該工藝結(jié)構(gòu)緊湊、運行簡便、構(gòu)造簡單、控制靈活、占地面積小，通過取長補短，分別放大兩種固液分離技術(shù)下aao工藝的優(yōu)點，保證系統(tǒng)的旱季原位擴容，同時應(yīng)對雨季超量擴容，并維持系統(tǒng)高效的同步脫氮除磷。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種原位實現(xiàn)污水廠擴容的短流程組合式脫氮除磷工藝，該工藝所使用的系統(tǒng)包括進水分流系統(tǒng)、脫氮除磷系統(tǒng)一、脫氮除磷系統(tǒng)二、智能自控模塊；

3、所述進水分流系統(tǒng)，包括配水井、配水閘門和分流管線；

4、所述智能自控模塊，包括流量計檢測儀、plc控制柜、污泥濃度檢測儀、硝化性能檢測儀；

5、所述脫氮除磷系統(tǒng)一，包括厭氧池一、缺氧池一、好氧池一、膜分離組件、內(nèi)回流管線一、外回流管線一、功能菌篩分器一和儲泥池一，其中所述厭氧池一、缺氧池一、好氧池一依次連接，所述膜分離組件安裝在所述好氧池一池體的尾部，包含出水泵組和膜清洗組件，所述儲泥池一與好氧池一和功能菌篩分器一連接，功能菌篩分器一包含us管線一、os管線一和ose管線，所述us管線一直接連接污泥處理單元，os管線一與外回流管線一連接，ose管線與外回流管線二連接；

6、所述脫氮除磷系統(tǒng)二，包括厭氧池二、缺氧池二、好氧池二、二沉池、內(nèi)回流管線二、外回流管線二、功能菌篩分器一和儲泥池一，所述厭氧池二、缺氧池二、好氧池二、二沉池依次連接，所述儲泥池二與好氧池二和功能菌篩分器二連接，功能菌篩分器二包含us管線二和os管線二，所述us管線二直接與外回流管線二連接，os管線二直接連接污泥處理單元；

7、所述工藝具體包括以下步驟：

8、步驟(1)：原水通過進水分流系統(tǒng)按照40％和60％分別進入脫氮除磷系統(tǒng)一和脫氮除磷系統(tǒng)二；

9、步驟(2)：40％流量的原水依次進入脫氮除磷系統(tǒng)一的厭氧池一、缺氧池一和好氧池一，通過膜分離組件離開系統(tǒng)，好氧池一中的污泥，按照進水流量的100％～110％泵入儲泥池一，其中，儲泥池一中污泥，按照進水流量的1％～10％泵入功能菌篩分器一，通過的水力旋流器產(chǎn)生底流污泥(us)和溢流污泥(os)，其中os富集硝化菌群，us作為剩余污泥排出系統(tǒng)，按照srt為15～30d控制功能菌篩分器一的運行時間，通過智能自控模塊實時監(jiān)測，當(dāng)us排泥量滿足上述srt后，停止功能菌篩分器一運行；正常運行過程中產(chǎn)生的os，通過os管線一全部進入外回流管線一，補充污泥濃度和硝化菌群，us通過us管線一作為剩余污泥排放；os管線一同時連接ose管線與外回流管線二直接相連，根據(jù)智能自控模塊對脫氮除磷系統(tǒng)二硝化性能的實時監(jiān)測，選擇os的流動方向；

10、步驟(3)：60％流量的原水依次進入脫氮除磷系統(tǒng)二的厭氧池二、缺氧池二和好氧池二，通過二沉池固液分離后離開系統(tǒng)，好氧池二中的污泥，按照進水流量的100％～110％泵入儲泥池二，其中，儲泥池二中污泥，按照進水流量的1％～10％泵入功能菌篩分器二，通過水力旋流器，產(chǎn)生底流污泥(us)和溢流污泥(os)，其中us富集聚磷菌群和反硝化菌群，os作為剩余污泥排出系統(tǒng)，按照srt為8～12d控制功能菌篩分器二的運行時間，通過智能自控模塊實時監(jiān)測，os排泥量滿足上述srt后，功能菌篩分器二停止運行，運行過程中產(chǎn)生的us全部進入外回流管線二，補充污泥濃度和聚磷、反硝化菌群。

11、進一步的，所述脫氮除磷系統(tǒng)一設(shè)計hrt為6～8h，srt為15～30d，mlss為8～12g/l；所述脫氮除磷系統(tǒng)二設(shè)計hrt為8～12h，srt為8～12d，mlss為4～6g/l。

12、進一步的，所述功能菌篩分器一和功能菌篩分器二為一體化集裝箱式裝配，便于運輸管理。

13、進一步的，所述水力旋流器包含柱體、錐體、進料口、溢流口及底流口，所述柱體直徑d在50～120mm間，柱體高徑比l1/d為1；所述錐體高徑比l2/d為2～6，錐角為8～16°；所述進料口為長方體構(gòu)型，進口面積s與柱體直徑d的平方之比為0.067，進料口切向進入柱體；所述溢流口部分嵌入柱體，嵌入部分長度lv/柱體直徑d為0.14，溢流口剩余部分突出柱體，突出長度lo/柱體直徑d為0.57，溢流口直徑do/柱體直徑d為0.4～0.6；所述底流口與錐口相連接，底流口長度lu/柱體直徑d為0.57，底流口直徑du/柱體直徑d為0.2～0.3。

14、進一步的，所述功能菌篩分器一和功能菌篩分器二，通過調(diào)控水力旋流器的處理流量、進口流速及進口壓力這些運行參數(shù)，以對功能菌的篩分效果，以及系統(tǒng)的排泥量進行控制。

15、進一步的，所述水力旋流器具體運行參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場運行狀況，分別設(shè)置為處理流量：進水流量的1％～10％；進口流速：5～12m/s；進口壓力：50～200kpa。

16、所述功能菌篩分器運行原理如下：

17、儲泥池中的污泥泵入水力旋流器，通過橫向進料口將污泥打入水力旋流器柱體，此部分為進料污泥(fs)；污泥在柱體中受高速離心力、剪切力等作用，使得已經(jīng)完成團聚，密度較大的功能菌(如反硝化菌和聚磷菌等活性污泥聚團)、惰性物質(zhì)被甩向外壁，在重力作用下自然沉降至底流口而出，與此同時，失去活性和粘性的污泥則被高速離心力、剪切力破碎，一同進入底流口，上述部分為us，具有較好的脫水性能，其中，被破碎的污泥作為內(nèi)碳源補充進入系統(tǒng)，強化脫氮，同時導(dǎo)致原位污泥減量；密度較小、粘性較高的污泥(如硝化菌)則在中心渦流作用下向上從溢流口流出，此部分為os，具有較差的脫水性能。

18、本發(fā)明的原理如下：

19、所述脫氮除磷系統(tǒng)一由于設(shè)計srt較長，有利于世代時間較長的硝化菌群的富集培養(yǎng)，因此在功能菌篩分器一的強化作用下，將富含硝化菌群的os返回脫氮除磷系統(tǒng)一，可進一步提高系統(tǒng)硝化菌群占比；所述脫氮除磷系統(tǒng)二由于設(shè)計srt較短，利于反硝化菌及聚磷菌的富集培養(yǎng)，在功能菌篩分器二強化作用下，將富含反硝化和聚磷菌群的us返回脫氮除磷系統(tǒng)二，進一步提高系統(tǒng)反硝化菌及聚磷菌占比。同時提高活性污泥的沉降性能和脫氮除磷能力。面對旱季原位擴容與雨季超量擴容的情況，仍維持40％的污水進入脫氮除磷系統(tǒng)一，保證硝化菌活性，而其余水量進入脫氮除磷系統(tǒng)二，利用富反硝化和聚磷菌群快速沉降的特性，可接納原設(shè)計水量80％～160％的污水。為了防止水量大幅增長，導(dǎo)致好氧池hrt縮減，虛弱系統(tǒng)硝化性能，通過配備智能自控模塊實時監(jiān)測脫氮除磷系統(tǒng)二硝化性能的變化，在出現(xiàn)硝化風(fēng)險的情況前，將功能菌篩分器一的os補充至脫氮除磷系統(tǒng)二，補充脫氮除磷系統(tǒng)二的硝化菌，提高系統(tǒng)硝化性能，以保障系統(tǒng)整體脫氮除磷能力。該工藝結(jié)構(gòu)緊湊、運行簡便、構(gòu)造簡單、控制靈活、占地面積小，通過取長補短，分別放大兩種固液分離技術(shù)下aao工藝的優(yōu)點，保證系統(tǒng)的旱季原位擴容，同時應(yīng)對雨季超量擴容，并維持系統(tǒng)高效的同步脫氮除磷。

20、本發(fā)明的有益效果：

21、1、采用組合式脫氮除磷系統(tǒng)，形成功能菌群靶向富集篩選與針對性回流策略。通過srt設(shè)置、功能菌篩分器運行方式條件，放大基于沉淀法和膜分離技術(shù)aao的工藝優(yōu)點，針對實際面臨的不同擴容需求靈活回流對應(yīng)的功能菌群；

22、2、通過對水力旋流器進口流量、進口流速、進口壓力的控制，在一般旋流器的基礎(chǔ)上，強化污泥破碎和溶胞，利于脫水性能提高，實現(xiàn)原位污泥減量，同時釋放溶解性cod，跟隨回流進行系統(tǒng)內(nèi)碳源的補充。