CN113636648A - 一种基于sani工艺的污水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于SANI工艺的污水处理方法，在沿水流方向并排平行设置第一池体单元、第二池体单元及第三池体单元，并沿水流方向依次设置的进水区、生物填料区、出水区，并在池体单元内部设置导流机构、曝气充氧装置等结构，并且在构建的污水处理装置基础上，按四个工艺阶段周期运行，有效解决了基于SANI工艺的硫自养反硝化‑硝化集成工艺过程中产酸和硫酸盐的二次污染问题，并且设有填料恢复工段，能够有效减少污泥产出及丝状菌膨胀情况，同时通过导流转刷及导流板的作用控制水流流向实现反冲洗，解决了因产泥造成的基质积水和净化能力下降问题。

Description

一种基于SANI工艺的污水处理方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，特别是涉及一种基于SANI工艺的污水处理方法，主要应用于生产、生活污水的净化。
背景技术
未经妥善处理而失控排放的含氮污水，对生态环境功能及公共健康安全构成了严重威胁，水体氮污染已成为中国现阶段水环境安全的主要问题之一。为进一步削减氮排放，控制水体氮污染，对脱氮工艺的处理能力提出了更为严格的要求。主流的异养反硝化工艺仍存在需额外投加碳源导致处理成本较高以及产泥量大的问题，而硫自养反硝化工艺具有无需外加碳源，产泥量少，脱氮效率高等优点，成为一个可行的探索方向。
硫酸盐还原、自养反硝化和硝化集成工艺(sulfate reduction，autotrophicdenitrification and nitrification integrated，SANI)是一种基于硫循环、低污泥产出的污水处理新工艺。该工艺不仅可实现去除有机物、脱氮、消毒等水处理要求，还从源头上解决了污水处理产生大量污泥的问题。然而在SANI应用中，常规脱氮装置难以达到SANI工艺所需的交替氧环境以及硫酸盐还原菌所需的严格厌氧环境，并且构建成本高昂。再者，硫自养反硝化、硝化集成工艺在脱氮处理过程产酸和硫酸盐，若不加以处理会产生二次污染。
因此，如何构建一个基于SANI工艺的满足各工段微生物提供适宜的氧环境来强化装置处理污、废水的水处理装置并进行合理的运行方案设计是解决SANI工艺在污水处理应用亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是针对常规脱氮装置布设运行无法满足SANI工艺微生物所需氧环境，硫自养反硝化过程产酸和硫酸盐，不加以处理会产生二次污染的问题，提出一种基于SANI工艺的污水处理方法，以提高处理低碳氮比污水的脱氮效果，同时通过填料恢复工段有效减少污泥产出及丝状菌膨胀情况，避免填料单元堵塞导致的出水水质恶化。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于SANI工艺的污水处理方法，所述污水处理方法包括如下步骤：
步骤(1)，沿水流方向并排平行设置第一池体单元、第二池体单元及第三池体单元，所述第一池体单元、第二池体单元及第三池体单元沿水流方向均设置进水区，所述进水区包括设置在底部的进水管、设置在池内的导流机构、设置在所述导流机构后的曝气充氧装置及设置在相邻池体单元之间的连通闸，所述导流机构包括呈弧形设置的导流板以及设置在所述导流板内侧的导流转刷，所述曝气充氧装置包括曝气转刷及控制所述曝气转刷转速的控速单元；
步骤(2)，在进水区后设置生物填料区，所述生物填料区内设置若干填料单元，在所述填料单元上方设置天桥，在所述池体单元轴线上设置分流墙，所述填料单元包括模块化蜂巢型的填料框及填充在所述填料框内的第一复配填料与第二复配填料，所述第一复配填料填充在第一池体单元与第三池体单元内，所述第二复配填料填充在第二池体单元内；
步骤(3)，在生物填料区后设置出水区，所述出水区主体结构与进水区结构中心对称，所述出水区中导流机构、曝气充氧装置及连通闸均与进水区结构相同，所述出水区底部设置出水管，完成污水处理装置的构建；
步骤(4)，污水处理装置的构建后，以阶段A、阶段B两种方式连续交替或间隔交替运行；
其中，阶段A运行方式为：污水进入第一池体单元进行部分反硝化，之后进入第二池体单元完成硝化过程，再进入第三池体单元进行反硝化，之后排出；
其中，阶段B运行方式为：污水进入第二池体单元进行好氧硝化，同时进入第一池体单元进行好氧处理，待所述第二池体单元水体中的硝态氮含量达标后进入第三池体单元进行反硝化，待第一池体单元中解吸的氨氮去除80％以上后进行反硝化，之后依次对第三池体单元、第一池体单元进行排泥、出水；
步骤(5)，以阶段A、阶段B的方式运行6～8个周期后，再以阶段C、阶段D两种方式连续交替或间隔交替进行反冲洗；
其中，阶段C运行方式为：污水进入第三池体单元进行部分反硝化，之后进入第二池体单元完成硝化过程，再进入第三池体单元进行反硝化，之后排出，整个过程中导流机构及曝气充氧装置与阶段A运行方向相反；
其中，阶段D运行方式为：污水进入第二池体单元进行好氧硝化，同时进入第三池体单元进行好氧处理，待所述第二池体单元水体中的硝态氮含量达标后进入第一池体单元进行反硝化，待第三池体单元中解吸的氨氮去除80％以上后进行反硝化，之后依次对第一池体单元、第三池体单元进行排泥、出水，整个过程中导流机构及曝气充氧装置与阶段B运行方向相反。
优选地，所述出水区还在两侧的池体单元出水区域的底部设置集水沟，在所述集水沟底部设置出水管，在中间的池体单元底部设置放空管，在所述在侧面的池体单元底部设置排泥结构，以及在所述集水沟两端和中部设置出水堰。
优选地，所述导流转刷由叶片和转轴组成，所述叶片长度为池体单元宽度的20％～25％，厚度为0.2m，所述转轴距进水管或出水管所在池壁的距离为两倍叶片的长度；
所述导流板由导流主板和导流延长板组成；所述导流主板呈半弧状，内径为叶片长度的1.1倍，厚度与池壁厚度相当；所述导流延长板由电机控制可收缩嵌入导流主板内或改变延长方向伸出，所述导流延长板的长度为导流主板直径的40％～50％，厚度为导流主板的120％～130％。
优选地，所述分流墙将生物填料区分为两个流道，所述分流墙墙体两端端点在进水区与出水区的曝气转刷轴线上，所述分流墙的墙体高度与池体单元高度相同，所述分流墙的墙厚0.2～0.3m；所述进水区与生物填料区之间设有20～60目的聚氨酯筛网。
优选地，所述第一复配填料包括脱氮填料、中和填料及粒径为25mm～40mm的丝光沸石，所述脱氮填料、中和填料及丝光沸石的体积比为1:(2～3):(2～3)，孔隙率为35～40％；所述第二复配填料包括粒径为18～20mm的颗粒污泥与粒径为25mm～40mm的丝光沸石，所述第二复配填料中级配粒径由下而上减小，总体孔隙率为38～42％。
优选地，所述脱氮填料外部为类中空球型结构，所述类中空球型结构内部填充材料由体积比1：(0.4～0.8)的硫磺填料和颗粒污泥复配而成，所述硫磺填料和颗粒污泥的体积比根据溶解氧分布沿推流方向梯度填充，所述内部填充材料的孔隙率由高变低再变高；
所述颗粒污泥包括自外而内依次设置的厚度为120～2000μm好氧硝化菌层、位于表面以下700μm处多糖结构层、位于表面以下1400～1500μm的兼性厌氧菌层、位于表面以下1400～1500μm死微生物层。
优选地，所述阶段A运行方式包括：
污水由配水井经进水管进入第一池体单元，待第一池体单元内水深达池体高度的70～80％位置停止进水，第一池体单元内导流转刷开始转动，转速控制在仅能维持水和第一复配填料混合，之后由控速单元控制曝气转刷使水体维持在0.5～1mg/L的缺氧状态，再后开启第一池体单元与第二池体单元之间的连通闸，第二池体单元内的曝气转刷以最大转速的75％以上高速运行，最后处理后的污水经连通闸流入第三池体单元，并经反应后由第三池体单元经出水管排出。
优选地，所述阶段B运行方式为：
污水由配水井经进水管进入第二池体单元，同时污水经连通闸进入第一池体单元，水位达80％后停止进水并关闭第一池体单元与第二池体单元之间的连通闸；
开启第一池体单元中的曝气转刷并高速运转，待所述第二池体单元水体中的硝态氮含量达标后经连通闸进入第三池体单元，关闭第三池体单元中导流转刷与曝气转刷；
待第一池体单元中解吸的氨氮去除80％以上，关闭第一池体单元中的曝气转刷，此时对第三池体单元进行排泥、出水；
待第一池体单元中的硝态氮含量达标后，开启第一池体单元与第二池体单元之间的连通闸，污水经第二池体单元由第三池体单元排出。
优选地，所述阶段C运行方式为：
污水进入第三池体单元，待池内水深达池体高度的70～80％停止进水，将第三池体单元内导流转刷启动并与阶段A导流转刷运转方向相反，转速控制在仅能维持水和第一复配填料混合，之后由控速单元控制曝气转刷使水体维持在0.5～1mg/L的缺氧状态，再后开启第三池体单元与第二池体单元之间的连通闸，第二池体单元内的曝气转刷以最大转速的75％以上高速运行，最后处理后的污水经连通闸流入第一池体单元，并经反应后由第三池体单元经出水管排出。
优选地，所述阶段D运行方式为：
污水由配水井经进水管进入第二池体单元，同时污水经连通闸进入第三池体单元，水位达80％后停止进水并关闭第三池体单元与第二池体单元之间的连通闸；
开启第三池体单元中的曝气转刷高速运转且与阶段B导流转刷运转方向相反，待所述第二池体单元水体中的硝态氮含量达标后经连通闸进入第一池体单元，关闭第一池体单元中导流转刷与曝气转刷；
待第三池体单元中解吸的氨氮去除80％以上，关闭第三池体单元中的曝气转刷，此时对第一池体单元进行排泥、出水；
待第三池体单元中的硝态氮含量达标后，开启第三池体单元与第二池体单元之间的连通闸，污水经第二池体单元由第一池体单元排出。
基于上述技术方案，本发明的优点是：
本发明通过导流转刷及导流板的作用控制水流流向实现反冲洗，解决了装置因产泥造成的基质积水和净化能力下降问题。本发明在低进水碳氮比及较高污染负荷条件下，仍能良好运行，污水得到有效净化，出水水质良好，提高了处理低碳氮比污水的脱氮效果，同时通过填料恢复工段有效减少污泥产出及丝状菌膨胀情况，避免填料单元堵塞导致的出水水质恶化。
本发明提出的基于SANI工艺的污水处理方法按四个工艺阶段周期运行，有效解决了基于SANI工艺的硫自养反硝化-硝化集成工艺过程中产酸和硫酸盐的二次污染问题，并且设有填料恢复工段，能够有效减少污泥产出及丝状菌膨胀情况。填料单元中填充特制的生物亲和性磁性中空填料，不仅对氮、磷污染物有良好的吸附性，同时在弱磁场的作用下使得有机污染物和氧气富集到中空结构的颗粒污泥及生物膜表面，在间歇曝气条件下，有效提高了硫自养反硝化-硝化***对污染物的降解去除；且该填料能够在装置中均匀分布，同时通过导流转刷及导流板的作用控制水流流向实现反冲洗，解决了因产泥造成的基质积水和净化能力下降问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为基于SANI工艺的污水处理装置示意图；
图2为导流机构结构示意图；
图3为污水处理装置纵截面示意图；
图4为污水处理装置横截面示意图；
图5为出水堰示意图；
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本发明提供了一种基于SANI工艺的污水处理方法，如图1～图5所示，其中示出了本发明的一种优选实施方式。本发明的污水处理方法在较低碳氮比条件下仍能够有效去除污水中有机物、氮磷污染物。
具体地，基于SANI工艺的污水处理方法包括如下步骤：
步骤(1)，沿水流方向并排平行设置第一池体单元、第二池体单元及第三池体单元，所述第一池体单元、第二池体单元及第三池体单元沿水流方向均设置进水区1，所述进水区1包括设置在底部的进水管11、设置在池内的导流机构12、设置在所述导流机构12后的曝气充氧装置13及设置在相邻池体单元之间的连通闸14，所述导流机构12包括呈弧形设置的导流板124以及设置在所述导流板内侧的导流转刷121，所述曝气充氧装置13包括曝气转刷131及控制所述曝气转刷131转速的控速单元132。
步骤(2)，在进水区1后设置生物填料区2，所述生物填料区2内设置若干填料单元21，在所述填料单元21上方设置天桥22，在所述池体单元轴线上设置分流墙23，所述填料单元21包括模块化蜂巢型的填料框及填充在所述填料框内的第一复配填料与第二复配填料，所述第一复配填料填充在第一池体单元与第三池体单元内，所述第二复配填料填充在第二池体单元内。
步骤(3)，在生物填料区2后设置出水区3，所述出水区3主体结构与进水区1结构中心对称，所述出水区3中导流机构12、曝气充氧装置13及连通闸14均与进水区1结构相同，所述出水区3底部设置出水管31。
通过上述步骤(1)～步骤(3)，完成了污水处理装置的构建。
具体地，所述污水处理装置包括至少三个沿水流方向并排平行设置的池体单元。优选地，污水处理装置主体由三个大小相同的池体单元组成，单个池体长宽比约为3:1，具体规格根据来水情况确定，宽度不少于8m，高约1.75～2.25m。长宽池壁交界处进行倒角设置，角度范围120～150°，池壁厚0.2～0.3m，进、出水管分别穿过池体两端池壁，所在池壁大小一致，长度为池体宽度的一半，水管高度位于池体下部，与池体同轴，距池底10～20cm；保障水流通畅避免死角区。
所述池体单元底部设有防渗土工膜，采用二布一膜(400g/m2～700g/m2)形式，膜底部基层平整，膜与隔墙和外墙边的接口设锚固沟，沟深大于或等于0.6m，并采用粘土或素混凝土锚固。
如图1所示，所述池体单元包括沿水流方向依次设置的进水区1、生物填料区2、出水区3。
所述进水区1为进水池壁到生物填料区2之间的区域，包括设置在底部的进水管11、设置在池内的导流机构12、设置在所述导流机构12后的曝气充氧装置13及设置在相邻池体单元之间的连通闸14，所述导流机构12包括呈弧形设置的导流板124以及设置在所述导流板内侧的导流转刷121。
进水管11的污水由进水分配井配备的自动控制进水泵交替分配进水至最外侧的池体单元，进水管11直径取400～600mm，根据实际情况选型。若来水中颗粒悬浮物质多，可在进水分配井前段设格栅、初沉池等预处理单元。如图4所示，进水管11设在池体底部，通过配水泵控制，根据来水情况以缓流形式进入池体单元内部。
如图2所示，所述导流转刷121由叶片123和转轴122组成，所述叶片123长度为池体单元宽度的20％～25％，厚度为0.2m，所述转轴122距进水管11或出水管31所在池壁的距离为两倍叶片123的长度。所述导流板124由导流主板125和导流延长板126组成；所述导流主板125呈半弧状，内径为叶片123长度的1.1倍，厚度与池壁厚度相当；所述导流延长板126由电机控制可收缩嵌入导流主板125内或改变延长方向伸出，所述导流延长板126的长度为导流主板125直径的40％～50％，厚度为导流主板125的120％～130％。
导流板124和导流转刷121二者作用为控制池体单元内水流方向，每个池体单元设置两组导流转刷及导流板。反向运行阶段，通过控制导流转刷121方向及导流板124延长方向以调控水流方向，实现对池体单元的反冲洗，减少剩余污泥淤积产生的壅水情况。
于相隔池体单元的池壁上开设对称连通闸14，所述连通闸14的中心轴与所述导流转刷121的转轴122在同一垂面上；所述连通闸14的长度为0.5～1.0m，距池壁顶部0.2～0.25m，厚度为池壁的85％，由数控装置控制上下开合。
如图3所示，所述曝气充氧装置13包括曝气转刷131及控制所述曝气转刷131转速的控速单元132。每一池体单元根据其容积大小和尺寸配有两组曝气转刷131，用于充氧曝气和辅助混合循环。
优选地，曝气转刷的主要技术参数如下，转刷直径500～1000mm，最大浸没深度200mm，电机功率15～45kW，标准状态充氧量5.5～7.5kgO2/kWh；控速单元根据池中水体溶解氧、生化需氧量、氮素含量等指标的实时监测数据，由控速单元对转刷进行差速调节，控制氧含量及水力停留时间，以保障填料及颗粒污泥中微生物所需的氧环境。如硝化过程需要水体溶解氧达到1～3mg/L，向曝气阶段转变时，池内所有转刷先进行10min高速运转，之后根据探头反馈控制运行，溶解氧每上升0.37mg/L，转刷进行梯度减速，直至达到所需范围；曝气转刷低速运行控制溶解氧在0.5～1mg/L进行部分反硝化；剩余反硝化、沉淀过程转刷停转，以达到水体溶解氧0.2～0.5mg/L的厌氧状态。
如图1所示，所述生物填料区2包括若干填料单元21、设置在所述填料单元21上方的天桥22以及设置在所述池体单元轴线上的分流墙23，所述填料单元21包括模块化蜂巢型的填料框及填充在所述填料框内的第一复配填料与第二复配填料，所述第一复配填料填充在两侧的池体单元内，所述第二复配填料填充在中间的池体单元内。
所述生物填料区2主要由若干填料单元21构成，其上方设置天桥22方便观察和检修。天桥22位于池体短轴方向，宽度为填料区的20％。位于池体单元轴线上的分流墙23将填料区分为两个流道，墙体两端端点在进、出水区的曝气转刷131轴线上，墙体高度与池体高度相当，墙厚0.2～0.3m。以20-60目的聚氨酯筛网对进水区1与生物填料区2进行划分，防止运行过程中散落的填料及污泥进入池体其他区域。
基于六角密堆积理论，填料单元21由模块化蜂巢型填料框及其填充在框内的复配填料组成。其中，所述第一复配填料填充在两侧的池体单元内。单个蜂巢型填料框结构为边长为50cm正六边形，高度为20cm的框体结构，根据池体高度堆叠布置6～8层。其柱体上下两面及棱柱侧面采用耐腐蚀、耐冲刷、机械强度高的金属网格，网格开孔为边长10mm的菱形或正方形。第一复配填料在填料框中的填充率在50～70％，水体能够在导流装置的运行下以推流方式流过填料单元。
由于两侧池体单元的溶解氧环境随工艺阶段的不同而周期变化，主要对进水进行硫自养反硝化脱氮处理。所述第一复配填料包括脱氮填料、中和填料及粒径为25mm～40mm的丝光沸石，所述脱氮填料、中和填料及丝光沸石的体积比为1:(2～3):(2～3)，孔隙率为35～40％。
脱氮填料外部为类中空球型结构，其球形结构中的菱铁矿组分能够促进微生物形成生物膜增加接触面积，所述类中空球型结构内部填充材料由体积比1：(0.4～0.8)的硫磺填料和颗粒污泥复配而成，不同配比的中空填料根据填料单元溶解氧分布结果，沿推流方向梯度填充而成，填料孔隙率由高变低再变高。例如硫磺填料-颗粒污泥体积比2.5、2.25、2、1.75、1.5、1.25、1.5、1.75、2、2.25、2.5，以使水体在该区与填料充分接触。所述硫磺的颗粒粒径为2～3mm，所述类中空颗粒污泥填料的粒径为18～20mm。
反硝化阶段颗粒污泥的优势菌群为硫自养菌，该硫自养菌用于利用前方待处理污水流经区域反应产生的硝酸根以及待处理污水中溶解的二氧化碳及碳酸根进行反硝化反应，实现氮的去除；硝化阶段颗粒污泥的优势菌群为氨氧化菌，能够利用进水中的氨氮、有机物、水体中带来的溶解氧进行部分硝化，实现氨氮的部分去除。
进一步，所述颗粒污泥包括自外而内依次设置的厚度为120～2000μm好氧硝化菌层、位于表面以下700μm处多糖结构层、位于表面以下1400～1500μm的兼性厌氧菌层、位于表面以下1400～1500μm死微生物层。
具体地，最外层为好氧硝化菌，其中以氨氧化菌为主，该层厚约120～2000μm；紧接外层的是多糖结构，位于颗粒表面以下700μm处；由于多糖层的阻碍，在多糖层以下是含有兼性厌氧菌的厌氧层，该层约在颗粒表面以下1400～1500μm；最内层则主要由一些死亡的微生物构成，距颗粒表面约为1400～1800μm。调试阶段，细菌通过基质竞争、环境选择在颗粒污泥中形成与在生物膜中类似的分布，即基质利用速率高、生长较快的细菌占据最外层，而生长相对较慢的分布则在内层。为了克服颗粒污泥密实结构对氧气和基质向内部传递的阻碍，颗粒污泥中还分布有许多孔隙和通道。基质和氧气通过这些通道能够更好地向内层菌落扩散。粒径越小的颗粒，其孔隙率越高，且孔隙和通道也越大。
优选地，所述颗粒污泥的颗粒化培养包括如下步骤：
接种污泥取自污水处理厂(UASB工艺)二沉池的新鲜污泥，其平均粒径为75μm，污泥的SVI为35～70mL/g。污泥培养进水采用人工模拟废水，成分为3.0～4.5g/L硫代硫酸钠、0.5g/L硝酸钾、1.5～2g/L磷酸氢二钾、2.0g/L碳酸氢钠及0.8g/L氯化钙，进水pH控制在7.5～8，每天进水时投加适量微量元素储备液，所述微量元素储备液成分包括0.5g/L硫酸锌、0.2g/L氯化镁、2.5g/L氯化锰、0.1g/L硫酸铜及3.6g/L氯化亚铁。
颗粒化培养反应器采取降低HRT连续递增负荷的运行方式，开始的第1阶段0～25d，氮负荷为0.05～0.10kg N·(m3·d)-1，此阶段HRT为20h；增加到第2阶段26～70d，HRT为8h的0.15～0.25kg N·(m3·d)-1；第3阶段70～600d，HRT为5h的0.30～0.45kg N·(m3·d)-1。反应器在接种污泥开始培养60d基本完成颗粒化，80d时粒径明显变大，200d以后自养反硝化颗粒逐渐成熟化，污泥平均粒径维持在1200～1600μm左右，颗粒污泥密度为1.0～1.2g·cm-3。
中和填料的作用为中和脱氮过程产生的酸度及硫自养反硝化过程产生的硫酸盐。原料包括灰岩颗粒、龙虾壳、牡蛎壳、青石、白云石；主要成分为碳酸钙(CaCO3)及其他碳酸盐矿物，以及粘土、砂等杂质，经破碎处理后是一种良好的钙源，有利于沉淀水体中的无机磷，粒径20～50mm。
由于中间的池体单元内生物填料区2主要为好氧反应区，优选地，所述第二复配填料包括粒径为18～20mm的颗粒污泥与粒径为25mm～40mm的丝光沸石，所述第二复配填料中级配粒径由下而上减小，总体孔隙率为38～42％，厚度1.0～1.5m。沸石填料对污水中的磷和氨氮有一定吸附作用。类中空填料壳体在制备过程中，在造孔剂的作用下，具备丰富的微孔结构，孔径在0.2～2mm，便于水体与其中填料及颗粒污泥的接触。该池体的中空填料所包含的颗粒污泥中，好氧硝化微生物为优势群落，用于利用高氨氮污水中的溶解氧对氮污染进行氧化分解以及氨化硝化，同时去除待处理污水中的有机物；
如图1、图2所示，出水区3为填料区外侧至出水管所在池壁之间的区域，所述出水区3还包括设置在两侧的池体单元出水区域的底部的集水沟33、设置在所述集水沟33底部的出水管31、设置在中间的池体单元底部的放空管32、设置在所述在侧面的池体单元底部的排泥结构以及设置在所述集水沟33两端和中部的出水堰34。
所述出水区3主体结构与进水区1结构中心对称，所述出水区3中导流机构12、曝气充氧装置13及连通闸14均与进水区1结构相同。
于两侧池体单元出水区3池底设置排泥结构，包括污泥斗及排泥管35。所述排泥结构包括排泥斗及排泥管35，所述排泥斗的斗底宽0.5～1.0m，所述排泥斗的斗壁与水平面的倾角为60°，所述排泥斗的斗高0.8～1.6m；所述排泥管35设置在所述排泥斗底中心处，所述排泥管35的管径0.8～1.2m，所述排泥管35距池壁交角2.0～3.0m，所述排泥管35距池底0.25～0.5m。通过外部污泥泵抽走剩余污泥；运行过程中产生的剩余污泥通过污泥泵由两侧池体单元出水区3池体下方污泥斗结构间歇抽至污泥浓缩池，脱水后与其他有机、无机组分掺配煅烧为类中空球型填料。
集水沟33位于出水区3，宽为1.8～3.2m，壁厚0.2～0.5m，高度为池体高度的75～85％。如图5所示，两侧池体单元配备有可调节出水堰，也即是旋转堰门341用于出水和调节转刷叶片的浸没深度，调节叶片的浸没深度也可调整充氧量和对池内混合液的输入功率。出水堰34位于集水沟33两端与中部，两侧的每一池体单元共设三组出水堰34，用以控制出水及池体内水位。出水管31位于两侧池体单元右侧池壁中央，距池底0.25～0.5m，管径0.5～1.0m。
中间池体单元的出水区3不设出水堰、排泥结构及出水管等结构，设置放空管32用以定期排出混合液配合检修，放空管32位于中间池体单元右侧池壁中央，距池底0.25～0.5m，管径1.25～1.5m。
本发明通过导流转刷及导流板的作用控制水流流向实现反冲洗，解决了装置因产泥造成的基质积水和净化能力下降问题。本发明在低进水碳氮比及较高污染负荷条件下，仍能良好运行，污水得到有效净化，出水水质良好，提高了处理低碳氮比污水的脱氮效果，同时通过填料恢复工段有效减少污泥产出及丝状菌膨胀情况，避免填料单元堵塞导致的出水水质恶化。
步骤(4)，污水处理装置的构建后，以阶段A、阶段B两种方式连续交替或间隔交替运行。其中，阶段A运行方式为：污水进入第一池体单元进行部分反硝化，之后进入第二池体单元完成硝化过程，再进入第三池体单元进行反硝化，之后排出；其中，阶段B运行方式为：污水进入第二池体单元进行好氧硝化，同时进入第一池体单元进行好氧处理，待所述第二池体单元水体中的硝态氮含量达标后进入第三池体单元进行反硝化，待第一池体单元中解吸的氨氮去除80％以上后进行反硝化，之后依次对第三池体单元、第一池体单元进行排泥、出水。
优选地，所述阶段A运行方式包括：
污水由配水井经进水管11进入第一池体单元，待池内水深达池体高度的70～80％，停止进水，池内导流转刷121开始转动形成环流，转速控制在仅能维持水和填料混合，通过填料的吸附作用去除部分氨氮，并推动水流循环流动；异养型的氨氧化菌在硝化过程去除部分氨氮的同时也会消耗大量的溶解氧，使第一池体单元处于缺氧状态。通过池体内的水质监测点测定水体溶解氧含量，由控速单元控制曝气转刷使水体维持在0.5～1mg/L的缺氧状态，提供酶合成代谢产物所需的氧但不足以供给微生物进行好氧硝化。
池内颗粒污泥利用进水中的有机物及填料中的无机碳组成作为碳源，颗粒污泥中的反硝化菌(硫自养为主)则利用前一段产生的硝酸盐中的氧来进行反硝化反应，释放出氮气，完成部分反硝化过程。此后开启第一池体单元与第二池体单元之间的连通闸14，污水通过滤网进入第二池体单元。第二池体单元内的曝气转刷131以高速(最大转速的75％以上)运行，保证池内有足够的溶解氧(1～3mg/L，氧化还原电位380-500mV)来降解有机物，并使未被第一池体单元氧化的剩余氨氮充分转化为硝酸盐，完成硝化过程。
处理后的污水经连通闸14流入第三池体单元，第三池体单元中的导流转刷121及曝气转刷131停止运转，通过异养氨氧化菌的呼吸作用为颗粒污泥中的硫自养反硝化菌提供低溶解氧环境(0.2～0.5mg/L)，去除该部分硝态氮；硫自养反硝化产生的氢离子及硫酸根离子由以碳酸钙为主要成分的中和填料吸收、吸附。本阶段第三池体单元同时起沉淀池的作用，排出以消亡微生物为主的剩余污泥，由第三池体单元处理后的水经自动降低的出水堰34排出。
进一步，所述阶段B运行方式为：
进水改从处于好氧状态的第二池体单元流入，进行好氧硝化，同时污水经连通14闸进入第一池体单元，池中水位达80％后停止进水，第一池体单元与第二池体单元间的连通闸14自动关闭。第一池体单元中的曝气转刷131开始高速运转，使其从阶段A时的缺氧状态变为好氧状态，并使阶段A进入第一池体单元被填料吸附的氨氮脱附并得到好氧处理，恢复填料的吸附容量。
当第二池体单元水体中的硝态氮含量达标后经连通闸14进入第三池体单元，第三池体单元中导流转刷121及曝气转刷131停转，通过异养氨氧化菌的呼吸作用降低溶解氧至适宜反硝化的范围后，以硫自养反硝化菌为主进行反硝化反应。待第一池体单元中解吸的氨氮去除80％以上，转刷停转，溶解氧降低，进行反硝化。此时第三池体单元中的反硝化过程完毕，排泥、出水。待第一池体单元中的硝态氮含量达标，第一池体单元与第二池体单元间的连通闸14开启，经第二池体单元由第三池体单元排出。
步骤(5)，以阶段A、阶段B的方式运行6～8个周期后，再以阶段C、阶段D两种方式连续交替或间隔交替进行反冲洗。其中，阶段C运行方式为：污水进入第三池体单元进行部分反硝化，之后进入第二池体单元完成硝化过程，再进入第三池体单元进行反硝化，之后排出，整个过程中导流机构及曝气充氧装置与阶段A运行方向相反；其中，阶段D运行方式为：污水进入第二池体单元进行好氧硝化，同时进入第三池体单元进行好氧处理，待所述第二池体单元水体中的硝态氮含量达标后进入第一池体单元进行反硝化，待第三池体单元中解吸的氨氮去除80％以上后进行反硝化，之后依次对第一池体单元、第三池体单元进行排泥、出水，整个过程中导流机构及曝气充氧装置与阶段B运行方向相反。
优选地，所述阶段C运行方式为：
进水改从第三池体单元流入，待池内水深达池体高度的70～80％停止进水，导流机构及曝气充氧装置与阶段A运行方向相反，对填料进行反冲洗运行；异养型的氨氧化菌利用进水中的溶解氧进行部分硝化反应，使第三池体单元处于缺氧状态。通过水质监测点测定水体溶解氧含量，由控速单元控制曝气转刷131使水体维持在缺氧状态，硫自养硝化菌进行部分反硝化，第三池体单元与第二池体单元连通闸14开启，水体经滤网进入第二池体单元。第二池体单元曝气转刷131高速运行，水体变为好氧状态，好氧硝化菌会将第三池体单元未处理掉的氨氮充分氧化为硝态氮。处理后的污水流入第一池体单元，第一池体单元中的导流转刷131及曝气转刷131停止运转，通过好氧微生物的呼吸作用为颗粒污泥中的硫自养反硝化菌提供低溶解氧环境(0.2～0.5mg/L)，去除该部分硝态氮。第一池体单元与第二池体单元连通闸14开启，水体流入第一池体单元进行反硝化，达标后排泥、出水。因此，阶段C与阶段A的水流方向恰好相反，第三池体单元、第一池体单元作用轮换。
进一步，所述阶段D运行方式为：
与阶段B类似，转刷运行方向、布水方向相反。进水从第二池体单元流入，经连通闸14同时进入第三池体单元，水位达池体深度的70％～80％停止进水，第三池体单元与第二池体单元之间的连通闸14关闭。第二池体单元仍进行硝化反应。第三池体单元中的转刷开始高速运转，并从阶段C的缺氧状态变为好氧状态，并使阶段C进入第三池体单元被填料吸附的氨氮解吸并得到好氧处理，恢复填料的吸附容量。第二池体单元水体中的硝态氮含量达标后经连通闸进入第一池体单元，第一池体单元中导流转刷121及曝气转刷131停转，通过异养氨氧化菌的呼吸作用降低溶解氧至适宜反硝化的范围后，以硫自养反硝化菌为主进行反硝化反应。待第三池体单元中解吸的氨氮去除80％以上，转刷停转，溶解氧降低，进行反硝化。此时第一池体单元中的反硝化过程完毕，排泥、出水。待第三池体单元中的硝态氮含量达标，第三池体单元与第二池体单元间的连通闸14开启，经第二池体单元由第一池体单元排出。至此完成整个循环过程。
本发明提出的基于SANI工艺的污水处理方法按四个工艺阶段周期运行，有效解决了基于SANI工艺的硫自养反硝化-硝化集成工艺过程中产酸和硫酸盐的二次污染问题，并且设有填料恢复工段，能够有效减少污泥产出及丝状菌膨胀情况。填料单元中填充特制的生物亲和性磁性中空填料，不仅对氮、磷污染物有良好的吸附性，同时在弱磁场的作用下使得有机污染物和氧气富集到中空结构的颗粒污泥及生物膜表面，在间歇曝气条件下，有效提高了硫自养反硝化-硝化***对污染物的降解去除；且该填料能够在装置中均匀分布，同时通过导流转刷及导流板的作用控制水流流向实现反冲洗，解决了因产泥造成的基质积水和净化能力下降问题。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种基于SANI工艺的污水处理方法，其特征在于：所述污水处理方法包括如下步骤：
步骤(1)，沿水流方向并排平行设置第一池体单元、第二池体单元及第三池体单元，所述第一池体单元、第二池体单元及第三池体单元沿水流方向均设置进水区(1)，所述进水区(1)包括设置在底部的进水管(11)、设置在池内的导流机构(12)、设置在所述导流机构(12)后的曝气充氧装置(13)及设置在相邻池体单元之间的连通闸(14)，所述导流机构(12)包括呈弧形设置的导流板(124)以及设置在所述导流板内侧的导流转刷(121)，所述曝气充氧装置(13)包括曝气转刷(131)及控制所述曝气转刷(131)转速的控速单元(132)；
步骤(2)，在进水区(1)后设置生物填料区(2)，所述生物填料区(2)内设置若干填料单元(21)，在所述填料单元(21)上方设置天桥(22)，在所述池体单元轴线上设置分流墙(23)，所述填料单元(21)包括模块化蜂巢型的填料框及填充在所述填料框内的第一复配填料与第二复配填料，所述第一复配填料填充在第一池体单元与第三池体单元内，所述第二复配填料填充在第二池体单元内；
步骤(3)，在生物填料区(2)后设置出水区(3)，所述出水区(3)主体结构与进水区(1)结构中心对称，所述出水区(3)中导流机构(12)、曝气充氧装置(13)及连通闸(14)均与进水区(1)结构相同，所述出水区(3)底部设置出水管(31)，完成污水处理装置的构建；
步骤(4)，污水处理装置的构建后，以阶段A、阶段B两种方式连续交替或间隔交替运行；
其中，阶段A运行方式为：污水进入第一池体单元进行部分反硝化，之后进入第二池体单元完成硝化过程，再进入第三池体单元进行反硝化，之后排出；
其中，阶段B运行方式为：污水进入第二池体单元进行好氧硝化，同时进入第一池体单元进行好氧处理，待所述第二池体单元水体中的硝态氮含量达标后进入第三池体单元进行反硝化，待第一池体单元中解吸的氨氮去除80％以上后进行反硝化，之后依次对第三池体单元、第一池体单元进行排泥、出水；
步骤(5)，以阶段A、阶段B的方式运行6～8个周期后，再以阶段C、阶段D两种方式连续交替或间隔交替进行反冲洗；
其中，阶段C运行方式为：污水进入第三池体单元进行部分反硝化，之后进入第二池体单元完成硝化过程，再进入第三池体单元进行反硝化，之后排出，整个过程中导流机构及曝气充氧装置与阶段A运行方向相反；
其中，阶段D运行方式为：污水进入第二池体单元进行好氧硝化，同时进入第三池体单元进行好氧处理，待所述第二池体单元水体中的硝态氮含量达标后进入第一池体单元进行反硝化，待第三池体单元中解吸的氨氮去除80％以上后进行反硝化，之后依次对第一池体单元、第三池体单元进行排泥、出水，整个过程中导流机构及曝气充氧装置与阶段B运行方向相反。
2.根据权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于：所述出水区(3)还在两侧的池体单元出水区域的底部设置集水沟(33)，在所述集水沟(33)底部设置出水管(31)，在中间的池体单元底部设置放空管(32)，在所述在侧面的池体单元底部设置排泥结构，以及在所述集水沟(33)两端和中部设置出水堰(34)。
3.根据权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于：所述导流转刷(121)由叶片(123)和转轴(122)组成，所述叶片(123)长度为池体单元宽度的20％～25％，厚度为0.2m，所述转轴(122)距进水管(11)或出水管(31)所在池壁的距离为两倍叶片(123)的长度；
所述导流板(124)由导流主板(125)和导流延长板(126)组成；所述导流主板(125)呈半弧状，内径为叶片(123)长度的1.1倍，厚度与池壁厚度相当；所述导流延长板(126)由电机控制可收缩嵌入导流主板(125)内或改变延长方向伸出，所述导流延长板(126)的长度为导流主板(125)直径的40％～50％，厚度为导流主板(125)的120％～130％。
4.根据权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于：所述分流墙(23)将生物填料区(2)分为两个流道，所述分流墙(23)墙体两端端点在进水区(1)与出水区(3)的曝气转刷(131)轴线上，所述分流墙(23)的墙体高度与池体单元高度相同，所述分流墙(23)的墙厚0.2～0.3m；所述进水区(1)与生物填料区(2)之间设有20～60目的聚氨酯筛网。
5.根据权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于：所述第一复配填料包括脱氮填料、中和填料及粒径为25mm～40mm的丝光沸石，所述脱氮填料、中和填料及丝光沸石的体积比为1:(2～3):(2～3)，孔隙率为35～40％；所述第二复配填料包括粒径为18～20mm的颗粒污泥与粒径为25mm～40mm的丝光沸石，所述第二复配填料中级配粒径由下而上减小，总体孔隙率为38～42％。
6.根据权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于：所述脱氮填料外部为类中空球型结构，所述类中空球型结构内部填充材料由体积比1：(0.4～0.8)的硫磺填料和颗粒污泥复配而成，所述硫磺填料和颗粒污泥的体积比根据溶解氧分布沿推流方向梯度填充，所述内部填充材料的孔隙率由高变低再变高；
所述颗粒污泥包括自外而内依次设置的厚度为120～2000μm好氧硝化菌层、位于表面以下700μm处多糖结构层、位于表面以下1400～1500μm的兼性厌氧菌层、位于表面以下1400～1500μm死微生物层。
7.根据权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于：所述阶段A运行方式包括：
污水由配水井经进水管(11)进入第一池体单元，待第一池体单元内水深达池体高度的70～80％位置停止进水，第一池体单元内导流转刷(121)开始转动，转速控制在仅能维持水和第一复配填料混合，之后由控速单元(132)控制曝气转刷(131)使水体维持在0.5～1mg/L的缺氧状态，再后开启第一池体单元与第二池体单元之间的连通闸(14)，第二池体单元内的曝气转刷(131)以最大转速的75％以上高速运行，最后处理后的污水经连通闸(14)流入第三池体单元，并经反应后由第三池体单元经出水管(31)排出。
8.根据权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于：所述阶段B运行方式为：
污水由配水井经进水管(11)进入第二池体单元，同时污水经连通闸(14)进入第一池体单元，水位达80％后停止进水并关闭第一池体单元与第二池体单元之间的连通闸(14)；
开启第一池体单元中的曝气转刷(131)并高速运转，待所述第二池体单元水体中的硝态氮含量达标后经连通闸(14)进入第三池体单元，关闭第三池体单元中导流转刷(121)与曝气转刷(131)；
待第一池体单元中解吸的氨氮去除80％以上，关闭第一池体单元中的曝气转刷(131)，此时对第三池体单元进行排泥、出水；
待第一池体单元中的硝态氮含量达标后，开启第一池体单元与第二池体单元之间的连通闸(14)，污水经第二池体单元由第三池体单元排出。
9.根据权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于：所述阶段C运行方式为：
污水进入第三池体单元，待池内水深达池体高度的70～80％停止进水，将第三池体单元内导流转刷(121)启动并与阶段A导流转刷(121)运转方向相反，转速控制在仅能维持水和第一复配填料混合，之后由控速单元(132)控制曝气转刷(131)使水体维持在0.5～1mg/L的缺氧状态，再后开启第三池体单元与第二池体单元之间的连通闸(14)，第二池体单元内的曝气转刷(131)以最大转速的75％以上高速运行，最后处理后的污水经连通闸(14)流入第一池体单元，并经反应后由第三池体单元经出水管(31)排出。
10.根据权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于：所述阶段D运行方式为：
污水由配水井经进水管(11)进入第二池体单元，同时污水经连通闸(14)进入第三池体单元，水位达80％后停止进水并关闭第三池体单元与第二池体单元之间的连通闸(14)；
开启第三池体单元中的曝气转刷(131)高速运转且与阶段B导流转刷(121)运转方向相反，待所述第二池体单元水体中的硝态氮含量达标后经连通闸(14)进入第一池体单元，关闭第一池体单元中导流转刷(121)与曝气转刷(131)；
待第三池体单元中解吸的氨氮去除80％以上，关闭第三池体单元中的曝气转刷(131)，此时对第一池体单元进行排泥、出水；
待第三池体单元中的硝态氮含量达标后，开启第三池体单元与第二池体单元之间的连通闸(14)，污水经第二池体单元由第一池体单元排出。
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