本實(shí)用新型涉及水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種生物脫氮除磷裝置，其可實(shí)現(xiàn)碳源復(fù)用，該裝置主要應(yīng)用于生活污水、工業(yè)廢水等的處理，屬于環(huán)境保護(hù)的范疇。

背景技術(shù)：

以下對(duì)本實(shí)用新型的相關(guān)技術(shù)背景進(jìn)行說(shuō)明，但這些說(shuō)明并不一定構(gòu)成本實(shí)用新型的現(xiàn)有技術(shù)。

氮磷是造成水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要元素。生活污水、工業(yè)廢水脫氮除磷是水處理領(lǐng)域的重要內(nèi)容。生物方法是當(dāng)前應(yīng)用的主要污水脫氮除磷方法之一，廣泛應(yīng)用于城市污水處理、鄉(xiāng)村污水處理及工業(yè)廢水處理。由于生物脫氮過(guò)程與生物除磷過(guò)程均需要消耗有機(jī)物，即均需要有機(jī)碳源，因此，當(dāng)原水中的有機(jī)質(zhì)碳源數(shù)量不足時(shí)，就無(wú)法同時(shí)滿足生物脫氮和生物除磷對(duì)碳源的需求，進(jìn)而難以同時(shí)達(dá)到良好的氮、磷去除效果，這是當(dāng)前污水生物脫氮除磷面臨的技術(shù)難題之一。此外，根據(jù)生物脫氮、生物除磷原理，生物脫氮要求處理系統(tǒng)活性污泥(即，水處理微生物形成的絮體，其外觀似污泥，通常稱為污泥)更新不能過(guò)快，以保證硝化菌的生長(zhǎng)，而生物除磷則要求系統(tǒng)活性污泥快速更新以使被污泥吸收的磷能隨之排出系統(tǒng)之外。這兩者之間的矛盾，是傳統(tǒng)生物脫氮除磷技術(shù)面臨的另一難題。

因此，當(dāng)前迫切需要一種能夠解決前述難題的生物脫氮除磷裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的申請(qǐng)人經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究試驗(yàn)，得到了一種生物脫氮除磷裝置，其可實(shí)現(xiàn)碳源復(fù)用，使得碳源可以在除磷和脫氮這兩個(gè)過(guò)程中重復(fù)使用，同時(shí)使硝化菌組成的硝化污泥系統(tǒng)與聚磷菌組成的聚磷污泥系統(tǒng)相互獨(dú)立，進(jìn)而使得兩個(gè)系統(tǒng)的污泥具有不同的更新速度。從而全面提升污水、廢水的處理效率。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種生物脫氮除磷裝置，包括：硝化反應(yīng)單元和序批式生物反應(yīng)單元，還包括：第一中間水池、第二中間水池、第一出水管路、排水管路、排出管路、進(jìn)水管路、第三出水管路、第一空氣管路、第二空氣管路、第一供氣裝置以及第二供氣裝置，其中，所述第一中間水池和所述第二中間水池間隔地設(shè)置在所述硝化反應(yīng)單元和所述序批式生物反應(yīng)單元之間并且與所述硝化反應(yīng)單元和所述序批式生物反應(yīng)單元形成封閉地回路，所述硝化反應(yīng)單元通過(guò)所述第一出水管路及所述進(jìn)水管路與所述第一中間水池連通，并且所述硝化反應(yīng)單元通過(guò)所述第三出水管路與所述第二中間水池連通，所述序批式生物反應(yīng)單元通過(guò)所述排出管路與所述第一中間水池連通并且通過(guò)所述排水管路與所述第二中間水池連通，所述硝化反應(yīng)單元通過(guò)所述第二空氣管路連接所述第一供氣裝置，所述序批式生物反應(yīng)單元通過(guò)所述第一空氣管路連接所述第二供氣裝置，所述序批式生物反應(yīng)單元還連接有進(jìn)水管，所述排出管路上設(shè)置有第二出水管路。

優(yōu)選地，根據(jù)本實(shí)用新型的生物脫氮除磷裝置還包括自動(dòng)控制系統(tǒng)，所述自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠控制所述硝化反應(yīng)單元和所述序批式生物反應(yīng)單元自動(dòng)運(yùn)行。

優(yōu)選地，所述硝化反應(yīng)單元包括隔板，所述隔板將所述硝化反應(yīng)單元分隔為反應(yīng)器區(qū)和沉淀區(qū)，所述反應(yīng)器區(qū)和所述沉淀區(qū)部分地連通，所述沉淀區(qū)設(shè)置有出水堰，所述出水堰的上邊緣與所述硝化反應(yīng)單元的設(shè)計(jì)最高水位處于同一水平面上，所述出水堰形成出水槽，所述出水槽連接所述第三出水管路。

優(yōu)選地，所述第二中間水池的底部所處的水平面高于所述序批式生物反應(yīng)單元的設(shè)計(jì)最高水位所處的水平面，以及所述第一中間水池的最上部所處的水平面低于所述排出管路所處的水平面。

優(yōu)選地，所述排出管路設(shè)置在高于所述序批式生物反應(yīng)單元的底部一段距離的位置處。

優(yōu)選地，根據(jù)本實(shí)用新型的生物脫氮除磷裝置還包括提升泵和進(jìn)水泵,所述提升泵設(shè)置在所述第一出水管路與所述進(jìn)水管路之間，所述進(jìn)水泵設(shè)置在所述進(jìn)水管處。

優(yōu)選地，根據(jù)本實(shí)用新型的生物脫氮除磷裝置還包括：第一電磁閥、第二電磁閥及第三電磁閥，所述第一電磁閥設(shè)置在所述排出管路上，所述第二電磁閥設(shè)置在所述排水管路上，所述第三電磁閥設(shè)置在所述第二出水管路上。

優(yōu)選地，根據(jù)本實(shí)用新型的生物脫氮除磷裝置還包括：第一流量計(jì)、第二流量計(jì)以及第三流量計(jì)，所述第一流量計(jì)設(shè)置在所述第一空氣管路上，所述第二流量計(jì)設(shè)置在所述第二空氣管路上，所述第三流量計(jì)設(shè)置在所述提升泵與所述第一出水管路之間。

優(yōu)選地，所述第二中間水池內(nèi)儲(chǔ)存有富磷上清液。

優(yōu)選地，所述硝化反應(yīng)單元包括填料和第一曝氣裝置，所述序批式生物反應(yīng)單元(2)包括攪拌器和第二曝氣裝置。

根據(jù)本實(shí)用新型的生物脫氮除磷裝置，通過(guò)兩個(gè)獨(dú)立的反應(yīng)單元的配合，實(shí)現(xiàn)以硝酸鹽為電子受體聚磷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了碳源在脫氮和除磷過(guò)程的重復(fù)使用，解決了傳統(tǒng)生物脫氮除磷過(guò)程中的碳源競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題。此外，除了在第一個(gè)運(yùn)行周期開(kāi)始之前的人為干預(yù)之外，根據(jù)本實(shí)用新型的生物脫氮除磷裝置可完全由控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)內(nèi)部自動(dòng)控制循環(huán)，從而節(jié)省了人力、物力，同時(shí)提高了裝置的作業(yè)效率，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益

附圖說(shuō)明

通過(guò)以下參照附圖提供的具體實(shí)施方式，本實(shí)用新型的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加容易理解，在附圖中：

圖1為根據(jù)本實(shí)用新型的一種生物脫氮除磷裝置的示意圖，其示意性地示出了本實(shí)用新型的生物脫氮除磷裝置的各個(gè)主要部分。

附圖標(biāo)記：

1 硝化反應(yīng)單元 2 序批式生物反應(yīng)單元

3 第一中間水池 4 第二中間水池

5 第一電磁閥 6 第二電磁閥

7 第一供氣裝置 8 第二供氣裝置

9 提升泵 10 第二曝氣裝置

11 填料 12 第一曝氣裝置

13 攪拌器 14 第一空氣管路

15 第二空氣管路 16 第一出水管路

17 排水管路 18 排出管路

19 進(jìn)水管路 20 第三電磁閥

21 第二出水管路 22 第一流量計(jì)

23 第二流量計(jì) 24 第三流量計(jì)

25 進(jìn)水泵 26 進(jìn)水管

27 隔板 28 沉淀區(qū)

29 出水堰 30 出水槽

31 第三出水管路 32 空隙部

33 反應(yīng)器區(qū)

具體實(shí)施方式

下面參照附圖對(duì)本實(shí)用新型的示例性實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。對(duì)示例性實(shí)施方式的描述僅僅是出于示范目的，而絕不是對(duì)本實(shí)用新型及其應(yīng)用或用法的限制。

如前所述，生物方法是當(dāng)前應(yīng)用的主要的污水脫氮除磷方法之一，生物脫氮過(guò)程與生物除磷過(guò)程均需要消耗有機(jī)物，即均需要有機(jī)碳源，因而當(dāng)原水中的有機(jī)質(zhì)碳源數(shù)量不足時(shí)，則無(wú)法同時(shí)滿足生物脫氮和生物除磷對(duì)碳源的需求。此外，根據(jù)生物脫氮、生物除磷原理，生物脫氮要求處理系統(tǒng)活性污泥與生物除磷要求處理系統(tǒng)活性污泥更新速度不同，所以很難同時(shí)達(dá)到良好的氮、磷去除效果。而根據(jù)本實(shí)用新型的生物脫氮除磷裝置就是針對(duì)前述問(wèn)題提出的。

圖1為根據(jù)本實(shí)用新型的一種生物脫氮除磷裝置的示意圖。其示意性地示出了本實(shí)用新型的生物脫氮除磷裝置的各個(gè)主要部分。

如圖1中示出的，在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式中，生物脫氮除磷裝置主要包括：硝化反應(yīng)單元1與序批式生物反應(yīng)單元2。所述兩個(gè)反應(yīng)單元為獨(dú)立反應(yīng)單元，即，硝化反應(yīng)單元1與序批式生物反應(yīng)單元2的活性污泥或生物膜系統(tǒng)是相互獨(dú)立的。此外，生物脫氮除磷裝置還包括：第一中間水池3、第二中間水池4。第一中間水池3和第二中間水池4間隔地布置在硝化反應(yīng)單元1與序批式生物反應(yīng)單元2之間，也從而使硝化反應(yīng)單元1與序批式生物反應(yīng)單元2相互分開(kāi)獨(dú)立，并且與它們一起形成封閉的回路。

如圖1所示，硝化反應(yīng)單元1包括：填料11，該填料為內(nèi)置式，其可以是，例如，立體彈性填料、蜂窩斜管填料、懸浮球填料，組合填料等，但不限于這些。填料11的作用在于其可附著生長(zhǎng)生物膜。在填料11的下方，即，硝化反應(yīng)單元1的底部設(shè)置有第一曝氣裝置12。該第一曝氣裝置12通過(guò)第二空氣管路15與第一供氣裝置7連接，作為舉例，第一供氣裝置可以是氣泵或鼓風(fēng)機(jī)等，但不限于此，只要能起到相同的作用即可。第二空氣管路15上設(shè)置有第二流量計(jì)23，用于調(diào)節(jié)氣體的流量。硝化反應(yīng)單元1還通過(guò)第一出水管路16與第一中間水池3連通，提升泵9及第三流量計(jì)24設(shè)置在該第一出水管路16上。與提升泵9相連的進(jìn)水管路19插入第一中間水池3的底部。后面將會(huì)詳細(xì)介紹第二空氣管路15、第二流量計(jì)23、第一出水管路16、提升泵9及第三流量計(jì)24的作用。

如圖1所示，序批式生物反應(yīng)單元2包括：攪拌器13，其為內(nèi)置式，以及第二曝氣裝置10。該第二曝氣裝置10通過(guò)第一空氣管路14與第二供氣裝置8連接，如前所述，作為舉例，第二供氣裝置8可以是氣泵或鼓風(fēng)機(jī)等，但不限于此，只要能起到相同的作用即可。第一流量計(jì)22設(shè)置在第一空氣管路14上，用于調(diào)節(jié)氣體的流量。序批式生物反應(yīng)單元2通過(guò)排水管路17與第二中間水池4相連。第二電磁閥6設(shè)置排水管路17上。此外，序批式生物反應(yīng)單元2還通過(guò)排出管路18與第一中間水池3相連。第一電磁閥5設(shè)置在排出管路18上。更進(jìn)一步地，在排出管路18上連接有第二出水管路21。第二出水管路21置于第一電磁閥5的上游，用于整個(gè)裝置的出水。第三電磁閥20設(shè)置在第二出水管路21上。也如圖1中所示，序批式生物反應(yīng)單元2還連接有進(jìn)水管26和進(jìn)水泵25，用于整個(gè)裝置的進(jìn)水。關(guān)于第一電磁閥5、排出管路18，第二出水管路21、第三電磁閥20、進(jìn)水泵25以及進(jìn)水管26等的功能或作用，將在后面詳細(xì)描述。

此外，如圖1所示，硝化反應(yīng)單元1還包括隔板27，隔板27的最底端與硝化反應(yīng)單元1的底部之間留有一定的空隙，即，隔板與硝化反應(yīng)單元底部的空隙部32，如圖1中所示出的。隔板27將硝化反應(yīng)單元1分隔為兩部分，即，從圖中看隔板27的左側(cè)為一部分，該部分也稱為反應(yīng)器區(qū)33，填料11就設(shè)置在該區(qū)域內(nèi)。從圖中看隔板27的右側(cè)為另一部分，該部分也稱為沉淀區(qū)28。在該沉淀區(qū)28內(nèi)設(shè)置有出水堰29，其構(gòu)成出水槽30。出水槽30連接有第三出水管路31。出水堰29可采用矩形堰、三角堰等形式，但不限于此。優(yōu)選地，出水堰29的上邊緣與硝化反應(yīng)單元1的設(shè)計(jì)最高水位相平。此外，優(yōu)選地，硝化反應(yīng)單元1的底部與第二中間水池4的底部設(shè)置在同一水平面上。優(yōu)選地，第二中間水池4的設(shè)計(jì)最高液位低于硝化反應(yīng)單元1內(nèi)的設(shè)計(jì)最高液位。

需要說(shuō)明的是，上面描述的僅是硝化反應(yīng)單元的一種設(shè)置方式,即反應(yīng)器區(qū)與沉淀區(qū)成一體并依靠隔板27分隔開(kāi)。除此之外，也可以采用將反應(yīng)器區(qū)與沉淀區(qū)完全分開(kāi)獨(dú)立設(shè)置的形式。

下面介紹根據(jù)本實(shí)用新型的生物脫氮除磷裝置的作業(yè)過(guò)程。

在根據(jù)本實(shí)用新型的生物脫氮除磷裝置的第一個(gè)自動(dòng)運(yùn)行周期開(kāi)始之前，需要向處理原水添加一定濃度的硝酸鹽和磷酸鹽配制富磷上清液，并將配制好的富磷上清液儲(chǔ)存于第二中間水池4中。通常情況下，此時(shí)儲(chǔ)存于第二中間水池4中的富磷上清液的體積需要與序批式生物反應(yīng)單元2的缺氧階段開(kāi)始之前所需加入的富磷上清液的體積相同。關(guān)于序批式生物反應(yīng)單元2的缺氧階段將在后面描述。

在將富磷上清液儲(chǔ)存于第二中間水池4之后，啟動(dòng)裝置運(yùn)行。

首先，獨(dú)立式或集成式的自動(dòng)控制系統(tǒng)(圖中未示出)，例如可編程控制器PLC(Programmable Logic Controller,)控制本實(shí)用新型的裝置(也可稱為系統(tǒng))根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時(shí)間打開(kāi)進(jìn)水泵25，通過(guò)進(jìn)水管26向序批式生物反應(yīng)單元2內(nèi)進(jìn)水，該階段可稱之為進(jìn)水階段。當(dāng)根據(jù)設(shè)置于序批式生物反應(yīng)單元2內(nèi)的液位控制器(圖中未示出)監(jiān)測(cè)到的水的液位達(dá)到預(yù)先設(shè)定的最高液位時(shí)，自動(dòng)控制系統(tǒng)即關(guān)閉進(jìn)水泵25。隨后，開(kāi)啟攪拌器13，開(kāi)始厭氧反應(yīng)階段。需要說(shuō)明的是，在序批式生物反應(yīng)單元2運(yùn)行之前會(huì)提前接種由微生物組成的微生物載體，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的厭氧、缺氧、好氧交替運(yùn)行的馴化，可在污泥中出現(xiàn)大量聚磷菌。在該厭氧反應(yīng)階段內(nèi)，序批式生物反應(yīng)單元2內(nèi)的聚磷菌吸收碳源，合成聚-β-羥基丁酸(poly-β-hydroxybutyrate)，也稱為PHB，同時(shí)釋放磷。而合成的PHB便儲(chǔ)存于聚磷污泥體內(nèi)。

當(dāng)厭氧反應(yīng)階段結(jié)束后，攪拌器13關(guān)閉，第一電磁閥5打開(kāi)。經(jīng)過(guò)沉淀形成的厭氧上清液在重力的作用下通過(guò)排出管路18流入第一中間水池3內(nèi)。此處特別需要說(shuō)明的是，第一中間水池3的設(shè)置位置必須能夠保證序批式生物反應(yīng)單元2中的處于排出管路18的水平面上方的上清液能全部依靠自重流入第一中間水池3內(nèi)，也就是，第一中間水池3被設(shè)置為其最上部所處的水平面必須低于排出管路18所處于的水平面。除了上述排出上清液的方式之處，也可采用安裝潷水器等其他方式。

當(dāng)前述的序批式生物反應(yīng)單元2的厭氧上清液排出階段結(jié)束后，第一電磁閥5關(guān)閉，第二電磁閥6打開(kāi)，以使預(yù)先儲(chǔ)存于第二中間水池4中的富磷上清液(也稱為富磷硝化液)流動(dòng)通過(guò)排水管路17進(jìn)入序批式生物反應(yīng)單元2。此處需要說(shuō)明的是，第二中間水池4的底部所處的水平面必須高于序批式生物反應(yīng)單元2的設(shè)計(jì)最高水位，以保證第二中間水池4中的富磷硝化液通過(guò)排水管路17自流進(jìn)入序批式生物反應(yīng)單元2內(nèi)。

在前述的富磷硝化液全部排入序批式生物反應(yīng)單元2之后，第二電磁閥6關(guān)閉，攪拌器13再次開(kāi)啟，進(jìn)入缺氧反應(yīng)狀態(tài)。由于此時(shí)序批式生物反應(yīng)單元2內(nèi)的水同時(shí)富含磷酸鹽和硝酸鹽，所以在該階段，聚磷污泥可利用硝酸鹽作為氧化劑分解在前述的厭氧反應(yīng)階段形成的并儲(chǔ)存在污泥體內(nèi)的PHB。由此，既完成了超量聚磷過(guò)程，即，所吸收的磷的量多于厭氧階段釋放的磷，又完成了脫氮過(guò)程，即，硝酸鹽被還原為氮?dú)鈴乃忻摮?。同時(shí)，超量吸磷合成聚磷顆粒儲(chǔ)存，以便于在下一周期的厭氧反應(yīng)階段再釋放，由此實(shí)現(xiàn)了碳源在生物脫氮和生物除磷過(guò)程的“一碳雙用”，也就是碳源的重復(fù)使用，其有效提高了低碳源條件下的脫氮除磷效果。

在前述的缺氧反應(yīng)階段結(jié)束后，攪拌器13關(guān)閉。開(kāi)始好氧反應(yīng)階段，第二供氣裝置8啟動(dòng)。由于第二曝氣裝置10通過(guò)第一空氣管路14與第二供氣裝置8連接，所以空氣由第二供氣裝置8供給。在第一空氣管路14上設(shè)置的第一流量計(jì)22用于控制供氣量。當(dāng)供氣后，聚磷污泥則以空氣中的氧作為氧化劑分解體內(nèi)儲(chǔ)存的PHB，同時(shí)超量吸磷合成聚磷顆粒儲(chǔ)存，進(jìn)一步降低了出水的磷濃度。

在前述的好氧反應(yīng)階段結(jié)束后，關(guān)閉第二供氣裝置8，進(jìn)入沉淀階段。等到序批式生物反應(yīng)單元2中的上清液變清澈后，即可進(jìn)入排水階段。在該排水階段第三電磁閥20打開(kāi)，通過(guò)與排出管路18相連的第二出水管路21出水。

由此可見(jiàn)，序批式生物反應(yīng)單元2的每個(gè)運(yùn)行周期包括：進(jìn)水階段、厭氧反應(yīng)階段、厭氧上清液排出階段、缺氧反應(yīng)階段、好氧反應(yīng)階段、沉淀階段、排水階段。

如前所述，當(dāng)序批式生物反應(yīng)單元2處于厭氧反應(yīng)階段、缺氧反應(yīng)階段時(shí)攪拌器13打開(kāi)，第二供氣裝置8關(guān)閉。當(dāng)序批式生物反應(yīng)單元2處于好氧反應(yīng)階段時(shí)，第二供氣裝置8打開(kāi)，攪拌器13關(guān)閉。當(dāng)序批式生物反應(yīng)單元2處于厭氧上清液排出階段、沉淀階段及排水階段時(shí)，攪拌器13和第二供氣裝置8都關(guān)閉。

如前所述，為使厭氧上清液排出，排出管路18需要設(shè)置在距序批式生物反應(yīng)單元2的底部一定的距離處。這是因?yàn)樾蚺缴锓磻?yīng)單元2的底部會(huì)沉淀有泥，泥的上方是水。排出管路18的作用在于排出水，而不排出泥。因此排出管路18設(shè)置在距離序批式生物反應(yīng)單元2的底部一定的距離，也就是要確保處于泥面上方的高度處，例如，優(yōu)選地，在序批式生物反應(yīng)單元2的底部沉淀的污泥面上方50mm以上的高度處，但不限于此。

下面介紹硝化反應(yīng)單元1的運(yùn)行。

如前所述，硝化反應(yīng)單元1包括填料11，其為內(nèi)置式，填料11可附著生長(zhǎng)生物膜。該硝化反應(yīng)單元1的主要作用是將原水中的有機(jī)氮和氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，生物膜內(nèi)含有相當(dāng)數(shù)量的硝化菌。

在如前所述的富磷硝化液從中間水池4排入序批式生物反應(yīng)單元2之后，第二中間水池4排空，第二電磁閥6關(guān)閉。換言之，第二電磁閥6的打開(kāi)時(shí)間與關(guān)閉時(shí)間的時(shí)間段間隔即為第二中間水池4的排空時(shí)間。在第二電磁閥6關(guān)閉后，即開(kāi)啟提升泵9和第一供氣裝置7。由于序批式生物反應(yīng)單元2在厭氧上清液排出階段排出的上清液流入第一中間水池3內(nèi)，所以與該提升泵9相連的第一中間水池3中的厭氧上清液將通過(guò)提升泵9的作用經(jīng)由第一出水管路16進(jìn)入硝化反應(yīng)單元1，作為硝化反應(yīng)單元1的進(jìn)水。設(shè)置在第一出水管路16上的第三流量計(jì)24用于控制進(jìn)水量。更具體地，提升泵9通過(guò)進(jìn)水管路19抽吸第一中間水池3中的厭氧上清液，再經(jīng)由第一出水管路16送至硝化反應(yīng)單元1內(nèi)。第一曝氣裝置12通過(guò)第二空氣管路15與第一供氣裝置7相連，設(shè)置在第二空氣管路15上的第二流量計(jì)23用于控制供氣量。

在經(jīng)過(guò)前述進(jìn)水的一段時(shí)間的運(yùn)行后，硝化反應(yīng)單元1的填料11的表面上可附著有氨化菌、亞硝化細(xì)菌、硝化細(xì)菌,由此，將厭氧上清液中含有的有機(jī)氮、氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，其通常也稱為氨化和硝化反應(yīng)。

通過(guò)提升泵9的作用，第一中間水池3中的厭氧上清液進(jìn)入硝化反應(yīng)單元1。之后厭氧上清液在硝化反應(yīng)單元1的反應(yīng)器區(qū)33內(nèi)自上而下流過(guò)填料11，之后，該厭氧上清液又經(jīng)過(guò)隔板27的最底端與硝化反應(yīng)單元1的底部之間的空隙部32流入到沉淀區(qū)28的底部。在沉淀區(qū)28內(nèi)，污泥向底部沉積而上清液則自下而上移動(dòng)，隨后上清液流過(guò)出水堰29進(jìn)入出水槽30內(nèi)。在出水槽30內(nèi)的上清液再經(jīng)過(guò)第三出水管路31流入第二中間水池4內(nèi)。

由于經(jīng)過(guò)了氨化和硝化反應(yīng)，所以從硝化反應(yīng)單元1流入到第二中間水池4內(nèi)的上清液含有較高濃度硝酸鹽，并且由于其進(jìn)水為序批式生物反應(yīng)單元2厭氧階段結(jié)束后排出的上清液并且在硝化反應(yīng)過(guò)程中磷濃度不發(fā)生變化，所以從硝化反應(yīng)單元1流出的上清液同時(shí)富含磷酸鹽，也就是富磷上清液，其又為序批式生物反應(yīng)單元2的下一運(yùn)行周期的缺氧反應(yīng)階段的缺氧吸磷過(guò)程或者稱為聚磷過(guò)程的發(fā)生提供了條件。

如前所述，從硝化反應(yīng)單元1出來(lái)并且進(jìn)入第二中間水池4中的含有高濃度硝酸鹽和磷酸鹽的上清液即用于了序批式生物反應(yīng)單元2的下一運(yùn)行周期的富磷上清液(或稱為富磷硝化液)。由此，序批式生物反應(yīng)單元2與硝化反應(yīng)單元1的運(yùn)行相互配合，形成內(nèi)部循環(huán)。更具體地說(shuō)，除了在第一個(gè)運(yùn)行周期開(kāi)始之前，人為配制并儲(chǔ)存于第二中間水池4中的富磷上清液之外，序批式生物反應(yīng)單元2在缺氧反應(yīng)階段的進(jìn)水源于硝化反應(yīng)單元1的出水，其儲(chǔ)存于第二中間水池4中，硝化反應(yīng)單元1的進(jìn)水是源于序批式生物反應(yīng)單元2在厭氧反應(yīng)階段排出的上清液，其儲(chǔ)存于第一中間水池3中，所以這兩個(gè)反應(yīng)單元可完全配合運(yùn)行，形成內(nèi)部循環(huán)，不再需要外部的干預(yù)。硝化反應(yīng)單元1的運(yùn)行階段設(shè)定為當(dāng)富磷上清液(也稱富磷硝化液)排入序批式生物反應(yīng)單元2之后才開(kāi)始，并且在序批式生物反應(yīng)單元2缺氧反應(yīng)階段開(kāi)始之前必須結(jié)束。

如前所述，根據(jù)本實(shí)用新型的生物脫氮除磷裝置由例如PLC的控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制，特別是，提升泵9、進(jìn)水泵25、第一電磁閥5、第二電磁閥6、第三電磁閥20、攪拌器13、第一供氣裝置7、第二供氣裝置8均由該自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的啟閉時(shí)間自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉。提升泵9根據(jù)預(yù)設(shè)時(shí)間開(kāi)啟，但根據(jù)設(shè)置于第一中間水池3中的液位控制器(圖中未示出)監(jiān)測(cè)到的液位實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)閉，即，當(dāng)?shù)谝恢虚g水池3中的液位低于設(shè)定的最低水位時(shí)，關(guān)閉提升泵9。進(jìn)水泵25根據(jù)預(yù)設(shè)時(shí)間開(kāi)啟，并且根據(jù)設(shè)置于序批式生物反應(yīng)單元2中的液位控制器監(jiān)測(cè)到的液位實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)閉，當(dāng)液位達(dá)到設(shè)定的最高水位時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水泵25。由此實(shí)現(xiàn)裝置的自動(dòng)控制運(yùn)行。

如前所述，根據(jù)本實(shí)用新型的生物脫氮除磷裝置由硝化反應(yīng)單元1與序批式生物反應(yīng)單元2組成兩個(gè)獨(dú)立的活性污泥(或者是生物膜)處理系統(tǒng)，同時(shí)基于反硝化除磷原理，通過(guò)序批式生物反應(yīng)單元2與硝化反應(yīng)單元1的上清液的交換，實(shí)現(xiàn)了以硝酸鹽為電子受體聚磷；在序批式生物反應(yīng)單元2設(shè)置好氧階段，在好氧條件下可補(bǔ)充吸磷，確保磷酸鹽去除效果。

如前所述，序批式生物反應(yīng)單元2的厭氧反應(yīng)階段結(jié)束，使泥水混合液沉淀一段時(shí)間后，便排出厭氧上清液，所排出的厭氧上清液暫存在第一中間水池3中；然后將存儲(chǔ)于第二中間水池4中的富磷上清液(也稱富磷硝化液)排入序批式生物反應(yīng)單元2，由此完成兩個(gè)反應(yīng)單元的上清液的交換。

如前所述，序批式生物反應(yīng)單元2包括厭氧階段、缺氧階段、好氧階段三個(gè)主要反應(yīng)序列，其中，僅用一個(gè)反應(yīng)單元通過(guò)時(shí)間上的厭氧、缺氧、好氧交替，實(shí)現(xiàn)了厭氧池、缺氧池、好氧池三個(gè)反應(yīng)器的功能，通過(guò)在序批式生物反應(yīng)單元2的厭氧反應(yīng)階段結(jié)束后、缺氧反應(yīng)開(kāi)始前，交換兩個(gè)單元的上清液，實(shí)現(xiàn)缺氧吸磷，而且此處是以硝酸鹽為電子受體吸磷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了碳源在脫氮過(guò)程與除磷過(guò)程的重復(fù)使用。

如前所述，序批式生物反應(yīng)單元2在缺氧階段結(jié)束后即進(jìn)入好氧反應(yīng)階段，聚磷污泥以氧為電子受體繼續(xù)聚磷，由此進(jìn)一步降低磷濃度。

如前所述，富磷上清液(富磷硝化液)在排入序批式生物反應(yīng)單元2后，利用序批式生物反應(yīng)單元2內(nèi)已培養(yǎng)成功的聚磷污泥，以厭氧階段儲(chǔ)存在聚磷污泥內(nèi)的聚β-羥基丁酸為碳源，以硝酸鹽為電子受體完成超量聚磷。在這一過(guò)程中，硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮?dú)饷摮辛姿猁}濃度減少。由此實(shí)現(xiàn)了碳源在生物除磷和脫氮過(guò)程的重復(fù)使用。

如前所述，儲(chǔ)存于第一中間水池3中的厭氧上清液在第二中間水池4排空后，通過(guò)提升泵9并配合第三流量計(jì)24連續(xù)送入硝化反應(yīng)單元1進(jìn)行硝化反應(yīng)。硝化反應(yīng)單元1的填料11作為微生物生長(zhǎng)載體。硝化反應(yīng)單元1將富磷上清液(富磷硝化液)儲(chǔ)存于第二中間水池4，待裝置的下一運(yùn)行周期時(shí)，序批式生物反應(yīng)單元2的缺氧反應(yīng)階段開(kāi)始前再進(jìn)入序批式生物反應(yīng)單元2。

如前所述，序批式生物反應(yīng)單元2內(nèi)設(shè)有攪拌器13和第二曝氣裝置10。厭氧、缺氧反應(yīng)階段開(kāi)啟攪拌器13并關(guān)閉曝氣裝置10。好氧反應(yīng)階段關(guān)閉攪拌器13并開(kāi)啟第二曝氣裝置10。沉淀、進(jìn)水、排出厭氧上清液、排入富磷上清液階段關(guān)閉攪拌器13和第二曝氣裝置10，停止攪拌和曝氣。

如前所述，第一電磁閥5、第二電磁閥6、第三電磁閥20、攪拌器13、第一供氣裝置7、第二供氣裝置8、提升泵9、進(jìn)水泵25的啟閉均由自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)自動(dòng)控制。

根據(jù)本實(shí)用新型的生物脫氮除磷裝置，聚磷污泥系統(tǒng)采用序批式反應(yīng)單元，在時(shí)間上實(shí)現(xiàn)厭氧、好氧、缺氧三個(gè)階段的交替，由此通過(guò)一個(gè)反應(yīng)單元便替代了傳統(tǒng)的脫氮除磷工藝的厭氧、缺氧、好氧三個(gè)反應(yīng)單元，從而減少了反應(yīng)構(gòu)筑物。此外，反應(yīng)單元同時(shí)可作為沉淀池使用，由此省去了二沉淀和污泥回流。

根據(jù)本實(shí)用新型的生物脫氮除磷裝置，由于硝化反應(yīng)單元包括內(nèi)置的填料，固定微生物，從而省去該單元污泥回流。

根據(jù)本實(shí)用新型的生物脫氮除磷裝置，實(shí)現(xiàn)聚磷污泥系統(tǒng)和硝化污泥系統(tǒng)彼此獨(dú)立，由此兩者可以根據(jù)各自的特點(diǎn)保持不同的污泥更新速度。

根據(jù)本實(shí)用新型的生物脫氮除磷裝置，通過(guò)兩個(gè)獨(dú)立的污泥(或生物膜)處理系統(tǒng)的配合，實(shí)現(xiàn)以硝酸鹽為電子受體聚磷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了碳源在脫氮和除磷過(guò)程的重復(fù)使用，解決了傳統(tǒng)生物脫氮除磷過(guò)程中的碳源競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題。

如前所述，根據(jù)本實(shí)用新型的生物脫氮除磷裝置，除了在第一個(gè)運(yùn)行周期開(kāi)始之前的人為干預(yù)之外，根據(jù)本實(shí)用新型的生物脫氮除磷裝置可完全由控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)內(nèi)部自動(dòng)控制循環(huán)，從而節(jié)省了人力、物力，同時(shí)提高了裝置的作業(yè)效率，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

雖然參照示例性實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型的裝置進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，本實(shí)用新型并不局限于文中詳細(xì)描述和圖中示出的具體實(shí)施方式，在不偏離權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)所述示例性實(shí)施方式做出各種改型，所述改型均應(yīng)落入本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。