本发明公开了一种多功能污水处理中试系统，由呈一字排列的第一反应池、第二反应池、第三反应池和第四反应池组成，第一反应池内设置有搅拌器，用于实现该第一反应池进水与回流污泥或混合液的混合；第二反应池、第三反应池和第四反应池分别用于作为好氧池或沉淀池，三个反应池中分别安装有搅拌器，分别用于混合进水和池内污水；设置有三角堰出水槽或滗水器用于出水，同时设置有曝气系统和/或设置有穿孔吸泥管或刮泥机。本发明还公开了上述多功能污水处理中试系统的应用。本发明能够实现对AAO、SBR、UNITANK三大系列工艺的模拟，并具备对原水水质、处理规模、HRT比例、污泥回流量和混合液回流量等参数的调节功能，满足各种污水处理应用性研究开发的要求。
1.一种多功能污水处理中试系统，用于模拟AAO系列、SBR系列和UNITANK系列水处理工艺，其特征在于，该系统包括反应池体，其由呈一字排列的第一反应池（A）、第二反应池（B）、第三反应池（C）和第四反应池（D）组成，其中的相邻两反应池共用池壁，各反应池分别与污水管道、污泥管道和空气管道连通，其中，所述第一反应池（A）用于模拟厌缺氧池，其内设置有搅拌器（4、5、6），用于实现该第一反应池（A）进水与回流污泥或混合液的混合，该第一反应池（A）采用跌水漏斗（7）出水，并通过改变该跌水漏斗（7）的高度来调节所述第一反应池（A）有效水深和容积；
所述第二反应池（B）、第三反应池（C）和第四反应池（D）分别用于作为好氧池或沉淀池，三个反应池中分别安装有框式搅拌器（13、14、15），分别用于混合进水和池内污水；且三个反应池各池中还设置有三角堰出水槽（8、9）或滗水器（10、11、12）用于出水，同时各池内设置有曝气系统（20、21、22）用于曝气和/或设置有穿孔吸泥管（16、17、18）或刮泥机（19）用于排泥。
2.根据权利要求1所述的一种多功能污水处理中试系统，其特征在于，所述曝气系统的曝气管道呈“丰”字型布设。
3.根据权利要求1或2所述的一种多功能污水处理中试系统，其特征在于，所述穿孔吸泥管（16、17、18）采用PVC管，且管壁开孔，均匀布设于池底，用于将沉积于池底的活性污泥收集并将之排放或回流。
4.应用权利要求要求1-3之一所述的多功能污水处理中试系统进行AAO系列工艺模拟的方法，其具体包括如下步骤：首先，由第一反应池（A）进水，通过其中的搅拌器（4、5、6）实现进水与回流污泥或混合液混合，并保持池内污泥保持悬浮，再从其中的跌水漏斗（7）出水，使污水进入所述第二反应池（B）和第三反应池（C）以进行好氧处理；该第二反应池（B）和第三反应池（C）进水后，通过各自的搅拌器（13、14）混合进水与所述污水，并利用所述曝气系统（20、21）进行曝气；
经该第二反应池（B）和第三反应池（C）进行好氧处理后的污水，进入第四反应池（D）进行沉淀处理，通过其中的刮泥机（19），使混合液泥水分离，且上清液从其中的三角堰出水槽（9）排出。
5.应用权利要求要求1-3之一所述的多功能污水处理中试系统进行UNITANK系列工艺模拟的方法，其具体包括如下步骤：（1）污水进入第二反应池（B），采用搅拌器（13）或曝气系统（20）进行曝气，池内混合液经第三反应池（C）后进入第四反应池（D），并在第四反应池（D）内通过所述三角堰（9）排水；
（2）第二反应池（B）停止进水，继续曝气，污水进入第三反应池（C），该第四反应池（D）继续排水；
（3）第二反应池（B）停止曝气，静沉，污水继续进入第三反应池（C），该第四反应池（D）继续排水，剩余污泥通过其中的穿孔吸泥管（18）排出；
（4）污水进入第四反应池（D），采用搅拌器（15）或曝气系统（22）进行曝气，混合液经第三反应池（C）进入第二反应池（B），并在该第二反应池（B）通过三角堰排水；
（5）第四反应池（D）停止进水，继续曝气，污水进入第三反应池（C），该第二反应池（B）继续排水；
（6）第四反应池（D）停止曝气，静沉，污水继续进入第三反应池（C），该第二反应池（B）继续排水，剩余污泥通过其中的穿孔吸泥管（16）排出，直至排水完毕；
循环运行上述步骤（1）-（6），即可实现对UNTANK系列工艺的模拟。
6.应用权利要求要求1-3之一所述的多功能污水处理中试系统进行SBR系列工艺模拟的方法，其具体包括：首先，所述第二反应池（B）、第三反应池（C）和第四反应池（D）各池独立进水，然后各反应池通过各自的曝气系统和搅拌器进行曝气反应，再经沉淀闲置后，污水分别通过各反应池的滗水器（10、11、12）出水。
一种多功能污水处理中试系统及其应用
技术领域
[0001] 本发明属于水处理技术领域，涉及一种用于模拟多种水处理工艺的污水处理中试系统及其应用。
背景技术
[0002] 近年来，随着对环保事业的重视和人们环保意识、环保要求的提高，对城市污水处理技术的研究不断深入和广泛，涌现出了一大批污水处理研发、生产、运营企业。因此，实验室的小试研究已不能满足实际科研的需要，国内开始建立中试装置模拟污水处理工艺。
[0003] 南京科盛环保科技有限公司提供了一种用于科研、展示和教学用途的多功能污水处理中试系统（申请号：200920047313.7），该系统能在多种环境下处理多种水质状况的污水。但是，该装置生化处理单元过于简单，只能模拟AO工艺；而且，该装置更偏重教学与展示，未考虑优化实际污水生产运行的功能。
[0004] 目前为数不多的污水处理中试装置都只能模拟单一生化处理工艺，应用功能有限；而且，大部分中试装置主要用于确定新建污水厂的设计参数，未考虑优化污水厂生产运行的功能，因此调控手段和幅度都比较有限。
发明内容
[0005] 本发明的目的之一旨在提出一种能够模拟多种水处理工艺，并能为污水厂生产运行的优化提供科研支撑的污水处理中试系统。
[0006] 为实现上述目的，本发明的污水处理中试系统包括反应池体，其由呈一字排列的第一反应池、第二反应池、第三反应池和第四反应池组成，各反应池分别与污水管道、污泥管道和空气管道连通，其中，
[0007] 所述第一反应池用于模拟厌缺氧池，其内设置有搅拌器，用于实现该第一反应池进水与回流污泥或混合液的混合；
[0008] 所述第二反应池、第三反应池和第四反应池分别用于作为好氧池或沉淀池，三个反应池中分别安装有搅拌器，分别用于混合进水和池内污水；且三个反应池各池中还设置有三角堰出水槽或滗水器用于出水，同时各池内设置有曝气系统用于曝气和/或设置有穿孔吸泥管或刮泥机用于排泥。
[0009] 作为本发明的改进，所述第一反应池采用跌水漏斗出水，并通过改变该跌水漏斗的高度来调节所述第一反应池有效水深和容积。
[0010] 作为本发明的改进，所述第一反应池、第二反应池、第三反应池和第四反应池中的相邻两反应池共用池壁。
[0011] 作为本发明的改进，所述曝气系统的曝气管道呈“丰”字型布设。
[0012] 作为本发明的改进，所述穿孔吸泥管采用PVC管，且管壁开孔，均匀布设于池底，用于将沉积于池底的活性污泥收集并将之排放或回流。
[0013] 作为本发明的改进，所述水处理工艺包括AAO系列工艺、SBR系列工艺和UNITANK系列工艺。
[0014] 本发明的目的之二在于公开一种应用上述的多功能污水处理中试系统进行AAO系列工艺模拟的方法，其具体包括如下步骤：
[0015] 首先，由第一反应池进水，通过其中的搅拌器实现进水与回流污泥或混合液混合，并保持池内污泥保持悬浮，再从其中的跌水漏斗出水，使污水进入所述第二反应池和第三反应池以进行好氧处理；该第二反应池和第三反应池进水后，通过各自的搅拌器混合进水与所述污水，并利用所述曝气系统进行曝气；经该第二反应池和第三反应池进行好氧处理后的污水，进入第四反应池进行沉淀处理，通过其中的刮泥机，使混合液泥水分离，且上清液从其中的三角堰出水槽排出。
[0016] 本发明的目的之三在于公开一种应用上述的多功能污水处理中试系统进行UNITANK系列工艺模拟的方法，其具体包括如下步骤：
[0017] （1）污水进入第二反应池，采用搅拌器或曝气系统进行曝气，池内混合液经第三反应池后进入第四反应池，并在第四反应池内通过所述三角堰排水；
[0018] （2）第二反应池停止进水，继续曝气，污水进入第三反应池，该第四反应池继续排水；
[0019] （3）第二反应池停止曝气，静沉，污水继续进入第三反应池，该第四反应池继续排水，剩余污泥通过其中的穿孔吸泥管排出；
[0020] （4）污水进入第四反应池，采用搅拌器或曝气系统进行曝气，混合液经第三反应池进入第二反应池，并在该第二反应池通过三角堰排水；
[0021] （5）第四反应池停止进水，继续曝气，污水进入第三反应池，该第二反应池继续排水；
[0022] （6）第四反应池停止曝气，静沉，污水继续进入第三反应池，该第二反应池继续排水，剩余污泥通过其中的穿孔吸泥管排出，直至排水完毕；
[0023] 循环运行上述步骤（1）-（6），即可实现对UNTANK系列工艺的模拟。
[0024] 本发明的目的之四在于公开一种应用上述的多功能污水处理中试系统进行SBR系列工艺模拟的方法，其具体包括：首先，所述第二反应池、第三反应池和第四反应池各池独立进水，然后各反应池通过各自的曝气系统和搅拌器进行曝气反应，再经沉淀闲置后，污水分别通过各反应池的滗水器出水。
[0025] 本发明中的反应池体由4个反应池组成，呈一字型排列，相邻反应池共用池壁，其中第一反应池比其它池体高1.0m。反应池体材料采用A3钢板，厚8mm；内防腐采用环氧煤玻璃钢（四油二布），外防腐采用两层红丹漆一层面漆。反应池体第一反应池主要模拟厌缺氧池，第二、三和四反应池主要模拟好氧池和沉淀池，是实现污水生物吸附降解有机污染物、脱氮除磷的主要产所。
[0026] 本发明中的管道系统：由闸阀、泵等设备以及污水、污泥、空气管道组成。主要通过管道系统的调节（闸阀的启闭、泵的启闭等）实现各模拟工艺的切换；而且也可以通过管道系统的调节（设备开启度大小调节等）对模拟工艺运行参数进行调整，从而实现工艺的运行参数优化研究，为实际污水厂生产运行的优化提供科研支撑。
[0027] 本发明中的第一反应池的搅拌器优选采用双层式船舶型推进式螺旋桨，使进水和回流污泥或混合液快速混合，并保持池内污泥保持悬浮，且避免表面过度复氧；其他三个池优选采用框式搅拌器，使进水和池内污水快速混合，确保活性污泥和有机污染物充分接触，强化传质作用，并保持池内污泥保持悬浮，且避免表面过度复氧。
[0028] 本发明中分别采用刮泥机和穿孔吸泥管作为污泥排放系统，以满足各种模拟工艺条件下的污泥排放的要求，避免污泥停留时间过长。其中刮泥机优选与搅拌装置共用搅拌轴及其支架，当本发明模拟AAO系列工艺时，第四反应池用作沉淀池，第四反应池的曝气系统、吸泥管和搅拌桨叶不工作，而是安装刮泥板，将沉积于池底的污泥刮向集泥斗，保证回流污泥和剩余污泥的浓度和活性，并避免沉淀污泥淤积时间过长而发生反硝化和污泥上浮。穿孔吸泥管优选采用给水PVC管，管壁开孔，均匀布设于池底，将沉积于池底的活性污泥收集并将之排放或回流。
[0029] 本发明中第二、三和四反应池布设曝气系统，曝气管道优选按“丰”字布设，向混合液中提供氧气，确保活性污泥保持悬浮，并与有机污染物和溶解氧充分接触。
[0030] 本发明中分别采用滗水器和三角堰出水，以保证各种模拟工艺条件下上清液正常排出池体。其中，滗水器用于在模拟SBR系列工艺时，以阀门开关作为控制手段，在设定时间内自动将池内上清液排出反应池。三角堰用于在模拟AAO系列工艺和UNITANK系列工艺时，将沉淀池上清液排出池体，并尽量避免对池内沉淀状态形成干扰。
[0031] 本发明可通过设备调节、阀门切换和管道连接等手段，实现对AAO、SBR、UNITANK三大系列工艺的模拟，具体包括AAO、APO、ANO、倒置AAO、UNITANK、厌养UNITANK、SBR、CAST等工艺，并具备对原水水质、处理规模、HRT比例、污泥回流量和混合液回流量等参数的调节功能，满足各种污水处理应用性研究开发的要求。
附图说明
[0032] 图1为本发明的工艺原理简图；
[0033] 图2为本发明反应池体平面布置简图；
[0034] 图3为本发明污泥系统平面布置简图；
[0035] 图4为本发明曝气系统平面布置简图。
具体实施方式
[0036] 下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明。
[0037] 如图1~4所示，本发明主要由反应池体、管道系统、出水系统、曝气系统和污泥系统组成。反应池体由反应池A、B、C和D组成，呈一字型排列，相邻反应池共用池壁，B、C、D池相邻通过管道连接。A池主要模拟厌缺氧池，A池采用跌水漏斗7出水，以切断A池与下游反应池的水力关系，并可以通过改变跌水漏斗7的高度来调节A池有效水深和容积，从而调节A池与下游反应池的水力停留时间比例。
[0038] 而本实施例中各模拟工艺的切换主要是通过污水管道系统1、污泥管道系统2和空气管道系统3的调节（闸阀的启闭、泵的启闭等）实现。同时，本发明通过搅拌器4、5、6实现A池进水和回流污泥或混合液快速混合，并保持池内污泥保持悬浮，且避免表面过度复氧；分别安装搅拌器13、14、15快速混合B、C、D池进水和池内污水，并保持各池内污泥保持悬浮。B、C、D池根据具体模拟工艺的要求，可分别作为好氧池和沉淀池，曝气时各池分别采用微孔曝气系统20、21、22曝气；作为沉淀池时，排泥时各池可选择穿孔吸泥管16、17、18或刮泥机19，出水时各池可选择三角堰出水槽8、9或滗水器10、11、12。
[0039] 各反应池分别与污水管道、污泥管道和空气管道连通，通过对各管道启闭的调节控制，即可实现对各种水处理工艺的模拟。
[0040] 本实施例中具体模拟各种处理工艺的情况如下：
[0041] （1）AAO系列工艺
[0042] 本实施例中模拟AAO系列工艺时，A池为厌缺氧池，B、C池为好氧池，D池为沉淀池。该工艺由A池进水，通过搅拌器4、5、6实现进水和回流污泥或混合液快速混合，并保持池内污泥保持悬浮，且避免表面过度复氧，再从跌水漏斗7出水，进入好氧池；B、C池进水后，通过搅拌器13、14快速混合进水与池内污水，并保持池内污泥保持悬浮，B、C池穿孔吸泥管16、17不工作，两池曝气采用微孔曝气系统20、21，确保混合液中氧气充足，污水经B、C池好氧处理后，经各池间连通管道出水，进入沉淀池D；拆除D池搅拌器15、穿孔吸泥管18、曝气系统22，安装刮泥机19，使混合液泥水分离，最终上清液从三角堰出水槽9排出。
[0043] （2）UNTANK系列工艺
[0044] 本实施例中模拟UNTANK系列工艺时，采用B、C、D池模拟运行UNITANK系列工艺（模拟部分SBR变形工艺时，A池可作为厌氧池），相邻池通过管道连通，并设有配水装置。B、C、D池分别安装有搅拌器13、15和微孔曝气系统20、21、22；两个边池（B池，D池）安装穿孔吸泥管16、18，它们交替作为曝气池和沉淀池。通过污水管道系统1上阀门可以控制污水进入任一反应池，系统采用连续进水、周期交替运行方式。具体运行周期包括6个阶段：
[0045] 1)污水进入边池B，池内采用搅拌器13或微孔曝气系统20进行曝气，池内混合液经中间池C进入边池D，D池通过三角堰9排水；
[0046] 2)B池停止进水，继续曝气，污水进入C池，D池继续排水；
[0047] 3)B池停止曝气，静沉，污水继续进入C池，D池继续排水，剩余污泥通过穿孔吸泥管18排出；
[0048] 4)污水进入边池D，池内采用搅拌器15或微孔曝气系统22进行曝气，混合液经中间池C进入B池，B池通过三角堰排水；
[0049] 5)D池停止进水，继续曝气，污水进入C池，B池继续排水；
[0050] 6)D池停止曝气，静沉，污水继续进入C池，B池继续排水，剩余污泥通过穿孔吸泥管16排出，直至排水完毕，完成一个运行周期。整个周期内中间池B始终采用微孔曝气系统21进行曝气。(1)～(3)阶段和(4)～(6)阶段运行方式正好相反。
[0051] （3）SBR系列工艺
[0052] 本发明模拟SBR系列工艺时，主要采用B、C、D池模拟运行SBR工艺（模拟部分SBR变形工艺时，A池可作为厌氧池），3池独立运行，均设有配水装置和排水装置。B、C、D池分别安装搅拌器13、14、15，微孔曝气系统20、21、22，穿孔吸泥管16、17、18以及滗水器10、11、12。通过污水管道系统1上阀门可以控制污水进入任一反应池，系统采用连续进水、周期交替运行方式；各反应池通过搅拌器、曝气系统和出水系统启闭可实现时间和空间上的进水、反应、沉淀、排放和闲置5个工序，实现污水处理；最终，处理后污水分别通过各反应池的滗水器出水。
