本申请涉及污水处理技术领域，具体公开了一种用于AOA工艺快速启动的碳源投加方法，通过检测调节池、厌氧池出水端和二沉池中水质数据，根据计算得到的碳源投加量，将碳源分别投加至厌氧池的进水端和缺氧池的出水端；同时，结合菌群丰度提升，逐步减少碳源投加量，最终实现AOA工艺快速启动。本申请可实现碳源的自动化精准投加，节约污水处理成本，同时实现AOA工艺快速启动，尤其对于低碳氮比污水，可显著提高污水处理系统的脱氮能力。
1.一种用于AOA工艺快速启动的碳源投加方法，实施所述碳源投加方法所用的装置包括沿水流方向依次连接的调节池(1)、AOA生化池(2)和二沉池(3)，所述AOA生化池(2)沿水流方向依次设置有厌氧池(2.5)、好氧池(2.6)和缺氧池(2.7)，其特征在于：所述二沉池(3)上设置有用于使污泥回流入所述厌氧池(2.5)的第一回流装置；
S1、检测所述调节池(1)中的NO2‑N、NO3‑N、总氮浓度和COD；
S2、检测所述厌氧池(2.5)中的NO2‑N、NO3‑N浓度和COD；
S3、检测所述二沉池(3)中的NO2‑N、NO3‑N、总氮浓度和COD；
S4、根据所述步骤S1、S2、S3测得的结果，计算得到需投加至所述厌氧池(2.5)的碳源量；
S5、根据所述步骤S4计算出的碳源投加量向所述厌氧池(2.5)投加碳源；
所述步骤S4中，用计算公式（1）‑（4）计算得到需投加至所述厌氧池(2.5)的碳源量，计算公式（1）‑（4）如下：；
计算公式（1）中，NO2 ,i、NO3 ,i分别为所述调节池(1)中NO2 ‑N、NO3 ‑N的浓度，NO2 ,w1、‑ ‑ ‑ ‑ ‑NO3 ,w1分别为所述二沉池(3)中NO2 ‑N、NO3 ‑N的浓度，NO2 ,ana、NO3 ,ana分别为所述厌氧池‑ ‑(2.5)中NO2 ‑N、NO3‑N的浓度，CODi、CODw1、CODana分别为所述调节池(1)、所述二沉池(3)、所述厌氧池(2.5)的COD，R1为所述第一回流装置的回流比，CODadd,1为碳源计算投加当量；
计算公式（2）中，TNi、CODi分别为所述调节池(1)中的总氮浓度和COD，CODadd,2为碳源计算投加当量；
计算公式（3）中，TNe为所述二沉池(3)中的总氮浓度，CODadd,3为碳源计算投加当量；
计算公式（4）中，γ为工程修正系数，CODadd为需投加至所述厌氧池(2.5)的碳源量；
S7、根据步骤S6测得的结果，计算得到实际投加至所述厌氧池(2.5)的碳源量；
S8、根据所述步骤S7计算出的碳源投加量向所述厌氧池(2.5)投加碳源；
所述步骤S7中，用计算公式（5）计算得到实际投加至所述厌氧池(2.5)的碳源量，计算公式（5）如下：；
计算公式（5）中，α是与聚糖菌的丰度相关的系数，CODadd,4为实际投加至所述厌氧池(2.5)的碳源量；
计算公式（5）中，当厌氧池(2.5)污泥中的聚糖菌丰度≤1%时，α=100%；
当1%＜厌氧池(2.5)污泥中聚糖菌丰度≤2%时，α=90%；
当2%＜厌氧池(2.5)污泥中聚糖菌丰度≤4%时，α=80%；
当4%＜厌氧池(2.5)污泥中聚糖菌丰度≤5%时，α=50%；
当厌氧池(2.5)污泥中聚糖菌丰度＞5%时，α=0。
2.根据权利要求1所述的用于AOA工艺快速启动的碳源投加方法，其特征在于：所述碳源投加方法还包括以下步骤：S9、根据所述步骤S1、S2、S3测得的结果，计算得到需投加至所述缺氧池(2.7)的碳源量；
S10、根据所述步骤S9计算出的碳源投加量向所述缺氧池(2.7)投加碳源。
3.根据权利要求2所述的用于AOA工艺快速启动的碳源投加方法，其特征在于：所述步骤S9中，用计算公式（6）计算得到需投加至所述缺氧池(2.7)的碳源量，计算公式（6）如下：；
计算公式（6）中，t为所述二沉池(3)中的总氮浓度从8 mg/L上升到9 mg/L所用的时间，δ为工程修正系数， CODadd,5为需投加至所述缺氧池(2.7)的碳源量。
4.根据权利要求3所述的用于AOA工艺快速启动的碳源投加方法，其特征在于：所述调节池(1)、所述厌氧池(2.5)的出水端和所述二沉池(3)均连接有水质分析仪(5)，所述水质‑ ‑分析仪(5)的检测指标包括COD、总氮、NO2‑N、NO3 ‑N和总磷，所述水质分析仪(5)连接有PLC自控系统(6)。
5.根据权利要求4所述的用于AOA工艺快速启动的碳源投加方法，其特征在于：所述厌氧池(2.5)的进水端设置有第一投料泵(4.1)，所述第一投料泵(4.1)与所述PLC自控系统(6)控制连接。
6.根据权利要求4所述的用于AOA工艺快速启动的碳源投加方法，其特征在于：所述缺氧池(2.7)的出水端设置有第二投料泵(4.2)，所述第二投料泵(4.2)与所述PLC自控系统(6)控制连接。
一种用于AOA工艺快速启动的碳源投加方法
技术领域
[0001] 本申请涉及污水处理技术领域，尤其是涉及一种用于处理低碳氮比城市污水时，AOA工艺快速启动的碳源投加方法。
背景技术
[0002] AOA工艺采用厌氧‑好氧‑缺氧的连接方式，将传统AAO工艺的缺氧池后置，取消了硝化液回流，利用聚糖菌在厌氧段储存的内碳源在缺氧池进行内源反硝化，从而实现深度脱氮。其关键核心在于营造有利于聚糖菌生长富集的环境，使得聚糖菌能快速成为优势菌，将更多的污水有机物转化为内碳源，从而保证缺氧内源反硝化的效果。然而，当污水中有机物含量较低，碳源不足时，不利于聚糖菌的生长与富集，造成内源反硝化效果不理想，系统长期面临脱氮效果差的情况。因此，AOA工艺直接用于城市污水厂处理低碳氮比污水时，往往会因聚糖菌丰度不足，使得系统内碳源转化不足，内源反硝化效果较差，出水总氮难以稳定达到排放标准。
[0003] 投加碳源是提高进水有机物含量和富集聚糖菌的一种直接有效的方式，但是现有技术难以实现碳源的精准投加。若投加量不足，则难以实现聚糖菌的有效富集，导致系统脱氮能力低下；若投加量过多，则增加了污水处理厂的运营成本。
[0004] 因此，有必要提供一种碳源投加系统和工艺，实现碳源的精准投加，快速富集聚糖菌。
发明内容
[0005] 针对现有技术存在不足，本申请的目的在于提供一种用于AOA工艺快速启动的碳源投加方法，可以精准定量投加碳源，在实现AOA工艺快速启动，提升系统脱氮能力的同时，节约碳源，降低污水处理的成本。
[0006] 为实现上述目的，本申请提供了如下技术方案：
[0007] 一种用于AOA工艺快速启动的碳源投加方法，实施所述碳源投加方法所用的装置包括沿水流方向依次连接的调节池、AOA生化池和二沉池，所述AOA生化池沿水流方向依次设置有厌氧池、好氧池和缺氧池，所述二沉池上设置有用于使污泥回流入所述厌氧池的第一回流装置；
[0008] 所述碳源投加方法包括以下步骤：
[0009] S1、检测所述调节池中的NO2‑‑N、NO3‑‑N、总氮浓度和COD；
[0010] S2、检测所述厌氧池中的NO2‑‑N，NO3‑‑N浓度和COD；
[0011] S3、检测所述二沉池中的NO2‑‑N，NO3‑‑N、总氮浓度和COD；
[0012] S4、根据所述步骤S1、S2、S3测得的结果，计算得到需投加至所述厌氧池的碳源量；
[0013] S5、根据所述步骤S4计算出的碳源投加量向所述厌氧池投加碳源。
[0014] 进一步地，所述步骤S4中，用计算公式(1)‑(4)计算得到需投加至所述厌氧池的碳源量，计算公式(1)‑(4)如下：
[0015]
[0016] CODadd，2＝4*TNi‑CODi (2)
[0017] CODadd，3＝2.86(TNe‑8) (3)
[0018] CODadd＝γ*MAX{CODadd，1CODadd，2，CODadd，3} (4)
[0019] 计算公式(1)中， 分别为所述调节池中NO2‑‑N、NO3‑‑N的浓度，分别为所述二沉池中NO2‑‑N、NO3‑‑N的浓度， 分别为所述
厌氧池中NO2‑‑N、NO3‑‑N的浓度，CODi、CODw1、CODana分别为所述调节池、所述二沉池、所述厌氧池的COD，R1为所述第一回流装置的回流比，CODadd,1为碳源计算投加当量；
[0020] 计算公式(2)中，TNi、CODi分别为所述调节池中的总氮浓度和COD，CODadd,2为碳源计算投加当量；
[0021] 计算公式(3)中，TNe为所述二沉池中的总氮浓度，CODadd,3为碳源计算投加当量；
[0022] 计算公式(4)中，γ为工程修正系数，CODadd为需投加至所述厌氧池的碳源量。
[0023] 通过采用上述技术方案，当进水的碳氮比较低时，向厌氧池投加碳源，提高厌氧池的碳氮比，从而促进聚糖菌的增殖和富集，进而增强系统的反硝化能力。
[0024] 进一步地，所述碳源投加方法还包括以下步骤：
[0025] S6、检测厌氧池污泥中聚糖菌的丰度；
[0026] S7、根据步骤S6测得的结果，计算得到实际投加至所述厌氧池的碳源量；
[0027] S8、根据所述步骤S7计算出的碳源投加量向所述厌氧池投加碳源。
[0028] 进一步地，所述步骤S7中，用计算公式(5)计算得到实际投加至所述厌氧池的碳源量，计算公式(5)如下：
[0029] CODadd，4＝α*CODadd (5)计算公式(5)中，α是与聚糖菌的丰度相关的系数，CODadd,4为实际投加至所述厌氧池的碳源量。
[0030] 进一步地，计算公式(5)中，当厌氧池污泥中聚糖菌丰度≤1％时，α＝100％；
[0031] 当1％＜厌氧池污泥中聚糖菌丰度≤2％时，α＝90％；
[0032] 当2％＜厌氧池污泥中聚糖菌丰度≤4％时，α＝80％；
[0033] 当4％＜厌氧池污泥中聚糖菌丰度≤5％时，α＝50％；
[0034] 当厌氧池污泥中聚糖菌丰度＞5％时，α＝0。
[0035] 通过采用上述技术方案，根据系统中聚糖菌的丰度调节碳源的实际投加量，聚糖菌的丰度越高，实际投加的碳源越少，直至系统中的聚糖菌丰度﹥5％，即聚糖菌的丰度已能够满足系统脱氮的要求时，停止投加碳源，如此，减少了碳源浪费的情况。
[0036] 进一步地，所述碳源投加方法还包括以下步骤：
[0037] S9、根据所述步骤S1、S2、S3测得的结果，计算得到需投加至所述缺氧池的碳源量；
[0038] S10、根据所述步骤S9计算出的碳源投加量向所述缺氧池投加碳源。
[0039] 进一步地，所述步骤S9中，用计算公式(6)计算得到需投加至所述缺氧池的碳源量，计算公式如下：
[0040]
[0041] 计算公式(6)中，t为所述二沉池中的总氮浓度从8mg/L上升到9mg/L所用的时间，δ为工程修正系数，CODadd,5为需投加至所述缺氧池的碳源量。
[0042] 通过采用上述技术方案，当进水的碳氮比极低时，向厌氧池中投加的碳源依然不能满足聚糖菌反硝化作用的需要，此时，通过向缺氧池投加碳源，进而提高系统的脱氮能力，保证系统出水的总氮低于排放标准。
[0043] 进一步地，所述调节池、所述厌氧池的出水端和所述二沉池均连接有水质分析仪，‑ ‑所述水质分析仪的检测指标包括COD、总氮、NO2‑N、NO3‑N和总磷，所述水质分析仪连接有PLC自控系统。
[0044] 进一步地，所述厌氧池的进水端设置有第一投料泵，所述第一投料泵与所述PLC自控系统控制连接。
[0045] 通过采用上述技术方案，水质分析仪分别对调节池、厌氧池的出水端和二沉池中的水质指标进行检测，检测结果经过PLC自控系统内置的计算公式计算得到需要投加至厌氧池进水端的碳源量，然后PLC自控系统调节第一投料泵的转速，从而调节投加至厌氧池进水端的碳源量，实现碳源的自动投加。
[0046] 进一步地，所述缺氧池的出水端设置有第二投料泵，所述第二投料泵与所述PLC自控系统控制连接。
[0047] 通过采用上述技术方案，水质分析仪测得的结果经过PLC自控系统内置的计算公式计算得到需要投加至缺氧池出水端的碳源量，然后PLC自控系统调节第二投料泵的转速，从而调节投加至缺氧池出水端的碳源量，实现碳源的自动投加。
[0048] 综上所述，本申请包括以下有益技术效果：
[0049] 1.通过精准投加碳源，在AOA工艺中，实现聚糖菌的快速富集，在30天内使系统中的聚糖菌丰度达到5％以上，停止投加碳源130天后，聚糖菌的丰度依旧保持稳定，从而使系统保持良好的脱氮能力，系统出水总氮稳定在10mg/L以下；
[0050] 2.实现碳源的自动投加，减少碳源的浪费，降低污水处理成本；
[0051] 3.实现AOA工艺在低碳氮比城市污水处理厂的应用，从工艺快速启动、出水总氮达标的角度满足工程实际应用需求。
附图说明
[0052] 图1是本申请实施例中用于实施碳源投加方法的装置示意图。
[0053] 图2是本申请实施例中投加碳源期间聚糖菌丰度的检测结果。
[0054] 附图标记：1、调节池；2、AOA生化池；2.1、进水泵；2.2、搅拌器；2.3、空压机；2.4、曝气头；2.5、厌氧池；2.6、好氧池；2.7、缺氧池；3、二沉池；3.1、第一回流泵；3.2、第二回流泵；4、投料桶；4.1、第一投料泵；4.2、第二投料泵；5、水质分析仪；6、PLC自控系统。
具体实施方式
[0055] 以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。以下实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行，使用的方法如无特别说明，均为本领域公知的常规方法，使用的耗材和试剂如无特别说明，均为市场购得。除非另有说明，本文中所用的专业与科学术语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法或材料也可应用于本发明中。
[0056] 本实施例提供一种用于AOA工艺快速启动的碳源投加方法。
[0057] 如图1所示，实施碳源投加方法所用的装置包括沿水流方向依次连接的调节池1、AOA生化池2和二沉池3，AOA生化池2沿水流方向依次设置有七格，其中第一、二格为厌氧池2.5，第三、四、五格为好氧池2.6，第六、七格为缺氧池2.7。调节池1和AOA生化池2之间连接有进水泵2.1，厌氧池2.5、好氧池2.6和缺氧池2.7中均设置有搅拌器2.2，好氧池2.6中设置有多个曝气头2.4，曝气头2.4连接有空压机2.3。
[0058] 为了对系统中不同位置的水质进行检测，如图1所示，调节池1、AOA生化池2的第二‑ ‑格和二沉池3均连接有水质分析仪5，水质分析仪5的检测指标包括COD、总氮、NO2‑N、NO3‑N和总磷，水质分析仪5连接有PLC自控系统6。
[0059] 如图1所示，厌氧池2.5的进水端设置有用于投加碳源的第一投加装置。第一投加装置包括连接于AOA生化池2第一格的第一投料泵4.1，第一投料泵4.1连接有用于盛放碳源的投料桶4，第一投料泵4.1与PLC自控系统6控制连接。
[0060] 如图1所示，二沉池3上设置有用于使污泥回流入厌氧池2.5的第一回流装置，第一回流装置包括连接于厌氧池2.5与二沉池3之间的第一回流泵3.1和流量计。缺氧池2.7与二沉池3之间连接有第二回流泵3.2和流量计，第二回流泵3.2使污泥由二沉池3回流入缺氧池2.7。
[0061] 水质分析仪5分别对调节池1、厌氧池2.5的出水端和二沉池3中的水质指标进行检测，检测结果经过PLC自控系统6内置的计算公式(1)‑(4)计算得到需要投加至厌氧池2.5进水端的碳源量CODadd，然后PLC自控系统6调节第一投料泵4.1的转速，从而调节投加至厌氧池2.5进水端的碳源量，实现碳源的自动投加。
[0062] 计算公式(1)‑(4)如下：
[0063]
[0064] CODadd，2＝4*TNi‑CODi (2)
[0065] CODadd，3＝2.86(TNe‑8) (3)
[0066] CODadd＝γ*MAX{CODadd，1，CODadd，2，CODadd，3) (4)‑ ‑
[0067] 计算公式(1)中， 分别为调节池1中NO2 ‑N、NO3 ‑N的浓度，‑ ‑
分别为二沉池3中NO2 ‑N、NO3 ‑N的浓度， 分别为厌氧池
‑ ‑
2.5出水端NO2 ‑N、NO3 ‑N的浓度，CODi、CODw1、CODana分别为调节池1、二沉池3、厌氧池2.5中的COD，R1为第一回流装置的回流比，CODadd,1为碳源计算投加当量；
[0068] 计算公式(2)中，TNi、CODi分别为调节池1中的总氮浓度和COD，CODadd,2为碳源计算投加当量；
[0069] 计算公式(3)中，TNe为二沉池3中的总氮浓度，CODadd,3为碳源计算投加当量；
[0070] 计算公式(4)中，γ为工程修正系数，γ的值由系统实际运行情况确定，CODadd为需投加至厌氧池2.5的碳源量。
[0071] 当进水的碳氮比较低时，通过第一投料泵4.1向厌氧池2.5的进水端投加碳源，提高厌氧池2.5中的碳氮比，从而促进聚糖菌的增殖和富集，进而增强系统的反硝化能力。
[0072] 系统运行过程中，定期对系统中聚糖菌的丰度进行检测，检测样品取自AOA生化池2第二格的污泥，即厌氧池2.5中的污泥。聚糖菌丰度检测可以采用FISH检测或16S rRNA鉴定等方法。测得系统中的聚糖菌丰度后，操作人员根据聚糖菌的丰度调节碳源的实际投加量。
[0073] 当厌氧池2.5污泥中的聚糖菌丰度≤1％时，第一投料泵4.1实际投加碳源的量为CODadd。
[0074] 当1％＜厌氧池2.5污泥中聚糖菌丰度≤2％时，操作人员将第一投料泵4.1实际投加碳源的量调节为90％CODadd。
[0075] 当2％＜厌氧池2.5污泥中聚糖菌丰度≤4％时，操作人员将第一投料泵4.1实际投加碳源的量调节为80％CODadd。
[0076] 当4％＜厌氧池2.5污泥中聚糖菌丰度≤5％时，操作人员将第一投料泵4.1实际投加碳源的量调节为50％CODadd。
[0077] 当厌氧池2.5污泥中的聚糖菌丰度＞5％时，操作人员关闭第一投料泵4.1，停止向厌氧池投加碳源，AOA工艺启动成功。
[0078] 根据系统中聚糖菌的丰度调节碳源的实际投加量，聚糖菌的丰度越高，实际投加的碳源越少，直至系统中的聚糖菌丰度＞5％，即聚糖菌的丰度已能够满足系统脱氮的要求时，停止投加碳源，如此，减少了碳源浪费的情况。
[0079] 为了避免极端进水水质导致出水水质异常的情况，如图1所示，缺氧池2.7的出水端设置有用于投加碳源的第二投加装置，第二投加装置包括连接于AOA生化池2第七格的第二投料泵4.2，第二投料泵4.2与投料桶4连接，第二投料泵4.2与PLC自控系统6控制连接。
[0080] 水质分析仪5测得的结果经过PLC自控系统6内置的计算公式(6)计算得到需要投加至缺氧池2.7出水端的碳源量CODadd,5，然后PLC自控系统6调节第二投料泵4.2的转速，从而调节投加至缺氧池2.7出水端的碳源量。
[0081] 计算公式(6)如下：
[0082]
[0083] 计算公式(6)中，t为二沉池3中的总氮浓度从8mg/L上升到9mg/L所用的时间，δ为工程修正系数，δ的值由系统实际运行情况确定，CODadd,5为需投加至缺氧池2.7的碳源量。
[0084] 当出水的总氮浓度小于9mL/L时，第二投料泵4.2不工作。
[0085] 当进水的碳氮比极低时，第一投料泵4.1向厌氧池2.5中投加的碳源依然不能满足聚糖菌反硝化作用的需要，导致出水的总氮浓度升高。此时，第二投料泵4.2启动，并向缺氧池2.7投加碳源，进而提高系统的脱氮能力，保证系统出水的总氮低于排放标准，有助于避免极端进水水质导致出水水质异常的情况。
[0086] 基于本实施例提供的用于AOA工艺快速启动的碳源投加方法，开展中试规模试验，接种污泥取自污水厂二沉池，试验用水为污水厂曝气沉砂池出水，COD平均为160mg/L，氨氮、总氮分别为46.7mg/L和51.5mg/L，碳氮比约为3.1。
[0087] 污水先进入调节池1中，然后由进水泵2.1抽入AOA生化池2中，再依次经过厌氧池2.5、好氧池2.6和缺氧池2.7，最后流入二沉池3中。水质分析仪5分别对调节池1、厌氧池2.5和二沉池3中的污水进行水质检测，并将检测结果传至PLC自控系统6。PLC自控系统6通过计算公式计算厌氧池2.5进水端和缺氧池2.7出水端的碳源投加量，并调节第一投料泵4.1和第二投料泵4.2的转速，从而控制碳源投加量。40天后，关闭第一投料泵4.1和第二投料泵
4.2，随后，AOA系统继续运行130天。
[0088] 在投加碳源期间，每隔10天进行一次聚糖菌丰度检测。检测结果如图2所示，结果表明，在0、10、20、30和40天时，聚糖菌丰度分别为0.26％、1.10％、3.67％、5.92％和8.71％，聚糖菌的丰度随时间的推移逐渐增长，说明聚糖菌被成功富集。在第30天时，聚糖菌的丰度达到5％以上，AOA工艺启动成功。
[0089] 停止投加碳源，继续运行130天后，再次对系统内聚糖菌进行检测，发现聚糖菌丰度依旧达到8.55％，说明在系统运行期间，聚糖菌在与其他微生物的竞争中保持优势地位，从而保证了系统的脱氮能力。
[0090] 系统运行期间，出水的氨氮平均为0.35mg/L，总氮平均为8.72mg/L，符合深圳特区《水质净化厂水污染物排放技术规范》中的B标准(氨氮不高于1.5mg/L，总氮不高于10mg/L)，说明停止投加碳源后系统依然具有较好的脱氮效果。
[0091] 本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
