可调分区式污水处理生化反应装置及其应用方法与流程

本技术涉及污水处理，尤其涉及一种可调分区式污水处理生化反应装置及其应用方法。

背景技术：

1、厌氧-好氧-缺氧工艺，简称aoa工艺，是一种通过依次构建厌氧反应环境、好氧反应环境和缺氧反应环境，对污水中的有机污染物和含氮污染物进行生化处理的污水处理工艺。在aoa工艺运行过程中，污水首先在厌氧环境中进行有机物转化及相关生化反应，随后进入好氧环境进行有机物氧化和氨氮硝化，最后进入缺氧环境进行反硝化处理。由于该工艺能够对污水中的有机碳源进行分阶段利用，并可强化内源反硝化过程，因此适用于碳源相对不足的污水处理场景。

2、aoa工艺的处理效果与厌氧区、好氧区和缺氧区之间的容积比例密切相关。好氧区需要提供与有机物氧化及硝化负荷相匹配的供氧条件，厌氧区和缺氧区则需要在限制供氧的情况下维持适宜的泥水混合和物料传递条件。当进水中的有机物浓度、氨氮浓度、碳氮比或污染物负荷发生变化时，各功能区所需的有效容积及运行条件也会随之改变。

3、现有aoa生化反应装置通常按照预定进水水质和设计负荷设置厌氧区、好氧区和缺氧区，各功能区的空间位置及容积比例在装置建成后相对固定，与各功能区对应的搅拌、供氧及物料输送关系也通常按照预设工况进行配置。在实际运行过程中，难以改变厌氧区、好氧区和缺氧区所占的空间比例，也难以使调整后的功能区获得与其反应状态相匹配的泥水混合、供氧及物料输送条件。当实际进水水质或污染物负荷偏离设计工况时，固定的功能区配置不能较好地与实际处理需求相适应。例如，在硝化负荷增加时，原有好氧区的处理能力可能不足；在进水碳氮比较低或反硝化需求增加时，原有缺氧区的有效反应空间又可能不能满足处理需要。此时，若通过改变池体分隔结构或重新布置设备和管路调整功能区比例，不仅改造难度较大，而且会影响装置的连续运行。

4、因此，现有aoa生化反应装置存在厌氧区、好氧区和缺氧区的配置比例相对固定，难以根据进水水质及处理负荷变化灵活调整各功能区空间分配和对应运行条件的问题，限制了装置对不同污水处理工况的适应能力。

技术实现思路

1、本技术提供一种可调分区式污水处理生化反应装置及其应用方法，用以解决现有aoa生化反应装置中厌氧区、好氧区和缺氧区的配置比例相对固定，难以根据进水水质及处理负荷变化灵活调整各功能区的空间分配和对应运行条件的问题。

2、第一方面，本技术提供一种一种可调分区式污水处理生化反应装置，其特征在于，包括生化反应池、沉淀池、搅拌系统、曝气系统及泵系统；

3、所述生化反应池包括八个独立池体单元，八个独立池体单元在空间上呈两排四列布置，并通过穿墙过水孔依次连通形成折返式u型水流路径，使污水在八个独立池体单元内连续流动；所述沉淀池设置于生化反应池的出水侧，并与生化反应池的出水端连通，用于对生化反应池排出的混合液进行沉降处理；所述搅拌系统包括设置于各独立池体单元内的搅拌机构，各所述搅拌机构均由对应安装在独立池体单元顶端外且能够独立启停及调速的搅拌电机驱动；所述曝气系统包括四台曝气泵以及设置于生化反应池第3至第6个独立池体单元内的四个曝气盘，四个曝气盘分别通过独立供气管路与对应的曝气泵连接，并能够独立启停及调节供气状态；所述搅拌系统能够与曝气系统配合运行并通过分别调节各搅拌机构的运行状态以及各曝气盘的供气状态，以调节对应独立池体单元内的泥水混合状态和溶解氧水平；所述泵系统包括分别设置于进水管路、两个污泥回流管路及旁流管路上的四台蠕动泵；所述进水管路与生化反应池的进水端连通，两个污泥回流管路用于分别将沉淀池两个不同高度的污泥回流出口与生化反应池不同位置的污泥回流进口连通，所述旁流管路的两端分别与沿水流方向间隔设置的两个独立池体单元连通，以将上游池体单元内的混合液跨越中间池体单元输送至下游池体单元。

4、在一种可选的实施方式中，所述生化反应池的八个独立池体单元按照折返式u型水流路径的流动顺序依次确定为第1至第8个独立池体单元；第1个独立池体单元设置有生化池进水口，所述生化池进水口与设置有蠕动泵的进水管路连通，第8个独立池体单元设置有生化池出水口，所述生化池出水口与沉淀池的沉淀池进水口通过管路连通；各独立池体单元的侧壁分别设置有取样口。

5、在一种可选的实施方式中，所述生化反应池设置有多级污泥回流进孔，所述多级污泥回流进孔包括沿水流方向分布的第一污泥回流进孔、第二污泥回流进孔和第三污泥回流进孔；所述第一污泥回流进孔设置于第1个独立池体单元的侧壁，所述第二污泥回流进孔设置于第5个独立池体单元的侧壁，所述第三污泥回流进孔设置于第6个独立池体单元的侧壁；两个所述污泥回流管路分别与沉淀池不同高度的污泥回流出口连通，并用于选择性地接入所述第一污泥回流进孔、第二污泥回流进孔及第三污泥回流进孔中的至少一个。

6、在一种可选的实施方式中，所述沉淀池包括位于上部的圆柱形筒体和连接于圆柱形筒体下部的圆锥形斗体，所述圆柱形筒体的上部设置有锯齿形的溢流堰，所述溢流堰的出水侧设置有沉淀池出水口；所述圆锥形斗体上设置有沿高度方向间隔分布的沉淀池高位污泥回流出口和沉淀池低位污泥回流出口，所述沉淀池高位污泥回流出口和沉淀池低位污泥回流出口各自与一个设置有蠕动泵的污泥回流管路连通，所述圆锥形斗体的底部设置有排泥口。

7、在一种可选的实施方式中，所述搅拌机构包括与搅拌电机的输出端连接并伸入对应独立池体单元内的搅拌轴，所述搅拌轴上沿高度方向间隔设置有上层搅拌桨叶和下层搅拌桨叶，用于分别对对应独立池体单元内上部和下部的混合液进行搅拌。

8、在一种可选的实施方式中，所述旁流管路的进液端与第2个独立池体单元连通，所述旁流管路的出液端与第5个独立池体单元连通，所述旁流管路上设置有蠕动泵，所述旁流管路构成绕过第3个独立池体单元和第4个独立池体单元的旁流输送支路。

9、在一种可选的实施方式中，本技术还包括电控箱，所述电控箱安装于生化反应池的一侧上方，且其安装位置高于生化反应池的运行液位；所述电控箱内设置有多组独立控制回路以及用于容纳四台曝气泵的安装空间，多组独立控制回路分别与各搅拌电机、曝气泵及蠕动泵电性连接。

10、在一种可选的实施方式中，本技术还包括用于承载生化反应池、沉淀池及泵系统的不锈钢支架，所述不锈钢支架的底部设置有带刹车机构的万向轮；所述生化反应池和沉淀池均采用透明有机玻璃制成。

11、在一种可选的实施方式中，所述生化反应池的八个独立池体单元为结构尺寸相同的模块化池体单元，各独立池体单元的有效水位及有效容积相同；每个所述独立池体单元为方体结构，相邻独立池体单元之间的穿墙过水孔在竖直方向上交错布置，以形成折返式u型水流路径的上下流态切换结构。

12、第二方面，本技术提供一种可调分区式污水处理生化反应装置的应用方法，采用上述本技术提供的可调分区式污水处理生化反应装置，包括以下步骤：

13、采用污水处理厂的回流污泥对生化反应池进行接种，使生化反应池内的混合液悬浮固体浓度mlss控制在3500～4000mg/l，并在停止进水的条件下持续曝气24h，完成污泥闷曝驯化；

14、污泥驯化完成后，根据待处理污水的水质条件选择基础运行模式或优化运行模式；在基础运行模式下，将第1至第2个独立池体单元配置为厌氧处理段、第3至第5个独立池体单元配置为好氧处理段、第6至第8个独立池体单元配置为缺氧处理段，形成厌氧、好氧及缺氧池体单元数量比为2∶3∶3的反应分区；在优化运行模式下，将第1至第2个独立池体单元配置为厌氧处理段、第3至第4个独立池体单元配置为好氧处理段、第5至第8个独立池体单元配置为缺氧处理段，形成厌氧、好氧及缺氧池体单元数量比为2∶2∶4的反应分区，并启动旁流管路，将第2个独立池体单元内的部分混合液输送至第5个独立池体单元；

15、通过进水管路向生化反应池连续输送待处理污水，根据所选择的运行模式控制各独立池体单元内搅拌机构的运行状态以及第3至第6个独立池体单元内曝气盘的供气状态，并通过两个污泥回流管路将沉淀池内的沉降污泥输送至选定的污泥回流进孔，使待处理污水沿折返式u型水流路径依次经过厌氧处理、好氧处理及缺氧处理后进入沉淀池进行沉降处理，并将沉降处理形成的上清液排出；

16、在连续处理过程中，调节进水流量、污泥回流流量、各搅拌机构的搅拌速度及各曝气盘的曝气量，并在优化运行模式下调节旁流流量，以控制厌氧处理段、好氧处理段和缺氧处理段内的反应条件。

17、相对于现有技术，本技术具有如下有益效果：

18、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

19、1.本技术将生化反应池划分为八个依次连通的独立池体单元，并在各独立池体单元内分别设置能够独立启停及调速的搅拌机构，同时在第3至第6个独立池体单元内分别设置能够独立控制供气状态的曝气盘，使各独立池体单元的泥水混合状态和溶解氧水平能够分别调节。而且通过改变相应独立池体单元内搅拌机构和曝气盘的运行状态，能够使相应独立池体单元在好氧反应状态与非曝气反应状态之间进行切换，从而根据进水水质及处理负荷灵活调整厌氧处理段、好氧处理段和缺氧处理段所包含的池体单元配置数量比例，克服现有aoa生化反应装置中各功能区位置及容积比例相对固定的问题，提高装置对不同处理工况的适应能力。

20、2.本技术设置分别连接沉淀池不同高度污泥回流出口的两个污泥回流管路，并使两个污泥回流管路能够与生化反应池不同位置的污泥回流进口连通，使沉降污泥的引出高度、回流位置及回流量能够根据反应分区和运行工况进行调整；同时，旁流管路能够将上游独立池体单元内的部分混合液绕过中间独立池体单元输送至下游独立池体单元。由此，在厌氧处理段、好氧处理段和缺氧处理段的空间分配发生变化时，污泥回流路径及混合液输送路径能够与调整后的功能区布局相适配，使各反应段获得与其生化反应状态相适宜的污泥量及物料条件。

21、3.本技术通过独立搅拌、独立供气、污泥回流和混合液旁流的协同调节，使功能区空间分配的变化能够与各独立池体单元内的供氧条件、泥水混合状态及物料输送关系同步配合。在优化运行模式下，部分混合液能够绕过至少部分好氧处理段输送至缺氧处理段，从而减少该部分混合液中可利用有机物在好氧处理段内的消耗，为缺氧反硝化过程提供可利用碳源，有利于改善低碳氮比污水的脱氮处理条件，并提高aoa生化反应过程的运行稳定性。

22、4.本技术的八个独立池体单元呈两排四列布置，并通过穿墙过水孔依次连通形成折返式u型水流路径，能够在相对紧凑的空间内形成连续的多段生化反应流程；相邻独立池体单元之间的穿墙过水孔在竖直方向上交错布置，使混合液在流经相邻独立池体单元时形成上下流态切换，有利于延长混合液的实际流动路径，降低短流的可能性，并为不同反应区的灵活配置和连续运行提供稳定的水力结构基础。