專利名稱：一種剩余污泥減量處理方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污水處理工藝，尤其是涉及剩余污泥減量處理工藝。
背景技術(shù)：
由于剩余污泥處理和處置處理技術(shù)率低下，工藝不完善，技術(shù)設(shè)備落后，所需的投資和運(yùn)行費(fèi)用可占整個(gè)污水處理廠投資和運(yùn)行費(fèi)用的25% -65%，同時(shí)也帶來嚴(yán)重的環(huán)境問題，現(xiàn)已成為廢水生物處理技術(shù)面臨的一大難題。正是在這樣的大背景下，人們開始重視污泥減量化技術(shù)，而污泥減量化同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)污泥無害化、資源化的必要途徑。在污泥回流段中如果加入化學(xué)(臭氧、酸或堿)或物理(熱處理、超聲破碎或機(jī)械處理)處理單元，剩余污泥可減少60%以上，甚至可以完全去除，但化學(xué)或物理處理的成本高昂，同時(shí)會(huì)增加曝氣池有機(jī)負(fù)荷和曝氣能耗，影響工藝的實(shí)用性。另有一種方法是加入解偶聯(lián)劑，控制微生物新陳代謝，從而達(dá)到剩余污泥減量的目的，減量率在50% -80%，且能耗水平低，但該方法所投加的解偶聯(lián)劑可能會(huì)對(duì)微生物造成過度的毒害作用，影響工藝本身的污染物處理性能，另外解偶聯(lián)劑需大量購買，增加了運(yùn)行成本?？梢娔壳敖?jīng)化學(xué)物理工藝處理后的污泥普遍存在較多的問題，如回用困難，污泥破解率不高、產(chǎn)生臭氣、能耗大、運(yùn)行成本高、設(shè)備腐蝕等。而生物污泥減量技術(shù)主要是通過改變微生物生存環(huán)境及其本身的作用實(shí)現(xiàn)污泥減化，與化學(xué)、物理技術(shù)相比，其在不影響出水水質(zhì)的前提下能夠?qū)崿F(xiàn)污泥的原位減量，具有較好的減量效果，且運(yùn)行費(fèi)用低，無二次污染，是解決污水生化處理工藝中污泥問題較理想的途徑。生物污泥減量技術(shù)中，好氧-沉淀-厭氧(OSA)工藝是在污水處理過程中同時(shí)實(shí)現(xiàn)污泥減量化的一種新工藝，其實(shí)質(zhì)是由傳統(tǒng)活性污泥工藝中的曝氣池和沉淀池以及在兩者之間插入的一個(gè)污泥厭氧池組成，沉淀池底部的污泥抽出進(jìn)入?yún)捬醭貎?nèi)，在厭氧條件下反應(yīng)一段時(shí)間，然后將厭氧池內(nèi)的泥水混合液補(bǔ)入曝氣池內(nèi)，實(shí)現(xiàn)好氧-沉淀-厭氧的循環(huán)。這種方式，既不需要通過物理或化學(xué)手段進(jìn)行預(yù)處理，也不需要添加任何化學(xué)藥劑，能在不影響出水水質(zhì)的前提下，可以減少剩余污泥產(chǎn)量的20% -60%，同時(shí)改善了污泥沉降性能，即可對(duì)傳統(tǒng)的活性污泥工藝進(jìn)行改造，使得基建和運(yùn)行成本較低。這對(duì)于解決我國日后大幅增長的污泥量有著重要意義。然而，目前OSA工藝本身仍存在一定的缺陷。由于OSA工藝等同于在傳統(tǒng)活性污泥法的好氧污泥回流段插入了一個(gè)厭氧反應(yīng)器，從沉淀池排出的污泥經(jīng)過厭氧罐處理后再回流到曝氣池中，實(shí)質(zhì)上改變了微生物的生存環(huán)境，也在一定程度上改變了原好氧活性污泥中的微生物種群結(jié)構(gòu)以及污泥性質(zhì)，這為系統(tǒng)帶來污泥減量化效果的同時(shí)，也影響了系統(tǒng)污泥的活性，會(huì)給污水處理帶來不利的結(jié)果，如污泥產(chǎn)率的降低致使減少部分的污泥中的氮素磷素進(jìn)入到水相中，加重了工藝系統(tǒng)氮磷污染物負(fù)擔(dān)，從而使得出水總氮總磷增加。 同時(shí)，OSA工藝具有較大污泥減量潛能，因此不斷地優(yōu)化改良OSA工藝，完善該工藝各方面的性能，充分發(fā)揮OSA污泥減量化效果，對(duì)推廣OSA的應(yīng)用及我國剩余污泥的處理有著極其重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種污泥減量效果明顯、建設(shè)改造容易、建設(shè)運(yùn)行成本低的剩余污泥減量處理裝置。本發(fā)明的另一目的是提供一種污泥減量效果明顯、運(yùn)行成本低的剩余污泥減量處
理方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種剩余污泥減量處理裝置，包括好氧生化池、沉淀池和厭氧反應(yīng)器，它還設(shè)有預(yù)曝氣反應(yīng)池，其中所述好氧生化池的出口連接所述沉淀池的入口，所述沉淀池的出口連接所述厭氧反應(yīng)器的入口，所述厭氧反應(yīng)器的出口連接預(yù)曝氣反應(yīng)池的入口，預(yù)曝氣反應(yīng)池的出口連接所述好氧生化池的入口。本發(fā)明在原有的OSA工藝裝置的基礎(chǔ)上，在厭氧反應(yīng)器后增加一個(gè)預(yù)曝氣反應(yīng)器，形成OOSA新裝置，其實(shí)質(zhì)是將沉淀池底部的污泥抽入?yún)捬醴磻?yīng)器內(nèi)，在厭氧條件下反應(yīng)一段時(shí)間，將厭氧反應(yīng)器內(nèi)的泥水混合液抽入預(yù)曝氣反應(yīng)池內(nèi)短時(shí)曝氣反應(yīng)，經(jīng)過曝氣后的污泥混合液補(bǔ)入好氧生化反應(yīng)池內(nèi)繼續(xù)生化處理污水，從而實(shí)現(xiàn)污泥減量的效果，而且出水的脫氮效果優(yōu)于現(xiàn)有OSA工藝。所述厭氧反應(yīng)器為具有攪拌裝置的厭氧消化裝置。利用厭氧反應(yīng)器較強(qiáng)的反硝化能力，減輕好氧生化池內(nèi)氮素污染負(fù)擔(dān)，同時(shí)強(qiáng)化了整個(gè)裝置的除氮能力。所述預(yù)曝氣反應(yīng)池為好氧曝氣反應(yīng)池。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。一種剩余污泥減量處理方法，污泥和污水混合液進(jìn)入好氧生化池內(nèi)充分曝氣混合后，引入沉淀池內(nèi)沉淀，上清液引出，并周期性抽取沉淀池中的定量沉淀污泥進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器中在厭氧條件下反應(yīng)，然后抽出等量污泥引入預(yù)曝氣反應(yīng)池內(nèi)曝氣混合4-12小時(shí)后，從預(yù)曝氣反應(yīng)池中抽取等量污泥混合液補(bǔ)入好氧生化池內(nèi)，完成污泥在沉淀-厭氧-預(yù)曝氣-好氧-沉淀各設(shè)備之間的循環(huán)交換流動(dòng)。在本發(fā)明方法中，新加插的預(yù)曝氣反應(yīng)池是其區(qū)別于OSA工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它可以實(shí)現(xiàn)以下三方面的功能(1)活化厭氧微生物。OSA工藝在污泥回流段加插了厭氧反應(yīng)單元，實(shí)質(zhì)上改變了傳統(tǒng)活性污泥法中微生物的生存環(huán)境，使得微生物不斷處于好氧-厭氧的交替循環(huán)中，使得OSA中部分微生物因不適應(yīng)周期性的環(huán)境的變遷，降低了其生物活性甚至導(dǎo)致有效微生物的死亡，因而弱化了系統(tǒng)污水處理能力。預(yù)曝氣反應(yīng)器的插入，使得微生物在厭氧與好氧交替的過程中存在一個(gè)緩沖適應(yīng)的階段，通過對(duì)從厭氧反應(yīng)器中出流的污泥混合液進(jìn)行短時(shí)曝氣，提前活化厭氧微生物，使其提前適應(yīng)好氧的環(huán)境，增強(qiáng)穩(wěn)固生物活性，提高系統(tǒng)污水處理能力。(2)減輕好氧生化反應(yīng)池有機(jī)物負(fù)擔(dān)。OSA工藝中為達(dá)到一定的污泥減量化效果， 厭氧反應(yīng)器的污泥停留時(shí)間往往較長；同時(shí)由于細(xì)胞內(nèi)源呼吸、自身衰退死亡以及胞外聚合物的離解等，會(huì)帶來部分絮體高分子物質(zhì)的釋放。因而，從厭氧反應(yīng)器回流到好氧環(huán)境中的污泥混合液中含有大量的有機(jī)物(含氮磷污染物在內(nèi))，包括可生物降解以及難生物降解的物質(zhì)，無形中加重了好氧系統(tǒng)的處理負(fù)擔(dān)，這也是導(dǎo)致系統(tǒng)污水處理性能的惡化的原因之一。預(yù)曝氣反應(yīng)池通過強(qiáng)曝氣作用，可以增強(qiáng)微生物氧化分解有機(jī)物的能力，一些難生物降解的物質(zhì)有可能在這一階段被轉(zhuǎn)化為容易生物降解的物質(zhì)，同時(shí)也能去除厭氧回流混合液中的有機(jī)物，減輕了好氧反應(yīng)池的有機(jī)物負(fù)擔(dān)，使得系統(tǒng)運(yùn)行性能更加穩(wěn)定；同時(shí)預(yù)曝氣反應(yīng)池還強(qiáng)化了系統(tǒng)的硝化功能，從厭氧反應(yīng)器中流出的污泥混合液中含有大量氮素污染物在預(yù)曝氣反應(yīng)池中能較容易地被轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，然后經(jīng)污泥的循環(huán)回流，利用厭氧反應(yīng)器中較強(qiáng)的反硝化作用得以去除，減輕好氧生化反應(yīng)池氮素污染負(fù)擔(dān)的同時(shí)也強(qiáng)化了系統(tǒng)的除氮能力。(3)增強(qiáng)系統(tǒng)污泥減量化效能。新加插的預(yù)曝氣反應(yīng)池與活性污泥法中傳統(tǒng)意義上的好氧反應(yīng)池有所區(qū)別，它沒有外界有機(jī)物的流入，因此該反應(yīng)池中微生物主要利用分解自身的有機(jī)物去維持其生存，相當(dāng)于一個(gè)好氧消化小單元。在OSA工藝中加插預(yù)曝氣反應(yīng)器，其與厭氧反應(yīng)器聯(lián)合起來，相當(dāng)于形成了一種厭氧-好氧組合式污泥消化工藝單元， 而厭氧-好氧消化的聯(lián)合是一種對(duì)有機(jī)物具有良好去除效果的工藝組合，由此可以增強(qiáng)系統(tǒng)的污泥減量化功能。污泥在所述預(yù)曝氣反應(yīng)池內(nèi)曝氣混合4-12小時(shí)，且溶解氧濃度為2-%ig/L。其結(jié)構(gòu)單元架構(gòu)簡(jiǎn)單，便于每天進(jìn)行污泥循環(huán)交換回流周期安排，運(yùn)行成本合適。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是污泥減量化效果好且穩(wěn)定，增強(qiáng)了工藝系統(tǒng)的除氮能力，新增的預(yù)曝氣反應(yīng)池，強(qiáng)化了系統(tǒng)的硝化功能，使得更多的氮素污染物被轉(zhuǎn)化為硝氮，繼而在厭氧反應(yīng)器中得以去除，建設(shè)改造容易，建筑成本低，具有長遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。


附圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖；附圖3為污泥80分鐘好氧曝氣條件下TCOD、SCOD變化圖；附圖4為污泥M小時(shí)好氧曝氣條件下TCOD、SCOD變化圖；附圖5為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)出水總氮變化對(duì)比圖；附圖6為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)出水及預(yù)曝氣反應(yīng)器硝氮變化對(duì)比圖；附圖7為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中厭氧反應(yīng)器硝氮變化對(duì)比圖；附圖8為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中對(duì)有機(jī)物的去除效果圖；1、污水，2、好氧生化池，3、好氧生化池出流污泥混合液，4、沉淀池，5、出水，6、沉淀池出流污泥，7、厭氧反應(yīng)池，8、厭氧反應(yīng)器出流污泥，9、預(yù)曝氣反應(yīng)池，10、預(yù)曝氣出流污泥，11、好氧反應(yīng)池，12、好氧反應(yīng)池，13、厭氧反應(yīng)器，14、厭氧反應(yīng)器，15、預(yù)曝氣反應(yīng)池， 16、進(jìn)水泵，17、出水泵，18、好氧污泥回流泵，19、厭氧污泥回流泵，20、預(yù)曝氣污泥回流泵， 21、好氧污泥回流泵，22、厭氧污泥回流泵，23、原水桶。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例參閱圖1，一種剩余污泥減量處理裝置，由好氧生化池2、沉淀池4和厭氧反應(yīng)器7 和預(yù)曝氣反應(yīng)池9組成，其中好氧生化池2的出口連接沉淀池4的入口，沉淀池4的出口連接厭氧反應(yīng)器7的入口，厭氧反應(yīng)器2的出口連接預(yù)曝氣反應(yīng)池9的入口，預(yù)曝氣反應(yīng)池9 的出口連接好氧生化池2的入口。厭氧反應(yīng)器9為具有攪拌裝置的厭氧消化裝置。預(yù)曝氣反應(yīng)池為好氧曝氣反應(yīng)池。一種剩余污泥減量處理方法，污水1進(jìn)入好氧生化池2內(nèi)進(jìn)行充分的曝氣混合，好氧生化池出流污泥混合液3引入沉淀池4內(nèi)沉淀，上清液引出作為出水5，周期性抽取沉淀池4中的定量沉淀池出流污泥6進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器7中，在厭氧條件下進(jìn)行反應(yīng)，抽出等量厭氧反應(yīng)器出流污泥8引入預(yù)曝氣反應(yīng)池9內(nèi)曝氣混合4-12小時(shí)后，從預(yù)曝氣反應(yīng)池中抽取等量預(yù)曝氣出流污泥10進(jìn)入好氧生化池2內(nèi)，完成污泥在沉淀-厭氧-預(yù)曝氣-好氧-沉淀各設(shè)備之間的循環(huán)交換流動(dòng)。污泥在所述預(yù)曝氣反應(yīng)池內(nèi)曝氣混合12小時(shí)，且溶解氧濃度為 2-%ig/L。以下通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步說明本發(fā)明的有益效果。好氧-沉淀-厭氧(OSA)工藝是在污水處理過程中同時(shí)實(shí)現(xiàn)污泥減量化的一種新工藝，已被證實(shí)能在不影響出水水質(zhì)的前提下，實(shí)現(xiàn)40% 80%的污泥減量效果。OSA工藝被認(rèn)為是污泥減量化很有前景的方法。OSA工藝依據(jù)本底活性污泥工藝的不同而具有不同的形式，SBR(序列間歇式活性污泥法)工藝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作管理方便，較容易實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)系統(tǒng)的構(gòu)建和運(yùn)行。因此本研究中我們選用SBR為本底工藝，構(gòu)建SBR型的OSA工藝實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)的研究。OSA工藝等同于在傳統(tǒng)活性污泥法的好氧污泥回流段插入了一個(gè)厭氧反應(yīng)器，這為系統(tǒng)帶來污泥減量化效果的同時(shí)，也給好氧系統(tǒng)帶來了額外的污染物負(fù)擔(dān)，從而使其污水處理運(yùn)行性能不穩(wěn)定，出水水質(zhì)惡化。且傳統(tǒng)OSA工藝由于厭氧反應(yīng)器停留時(shí)間過長，造成其體積較大，成本較高。因此本研究以SBR-OSA工藝為基礎(chǔ)，對(duì)傳統(tǒng)的OSA工藝進(jìn)行優(yōu)化改良，在厭氧污泥回流段加插短時(shí)預(yù)曝氣反應(yīng)器，形成新型的SBR-OOSA工藝，以期能通過短時(shí)預(yù)曝氣作用，改善提高系統(tǒng)污水處理性能；同時(shí)也希望通過厭氧-短時(shí)預(yù)曝氣這一組合進(jìn)一步強(qiáng)化OSA系統(tǒng)污泥減量化效能，縮短厭氧反應(yīng)器內(nèi)污泥停留時(shí)間，降低成本。本實(shí)驗(yàn)構(gòu)建了 SBR-OSA以及SBR-OOSA兩套工藝系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比研究。圖2為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的示意圖，其中在原水桶23內(nèi)配置人造污水，圖2右上方為 SBR-OOSA工藝模型系統(tǒng)，是一種改良型的OSA新工藝，即在SBR系統(tǒng)中插入?yún)捬醴磻?yīng)器13 和預(yù)曝氣反應(yīng)器15，每周期定期進(jìn)行SBR好氧反應(yīng)池11、厭氧反應(yīng)器13和預(yù)曝氣反應(yīng)器池 15的污泥交換。污泥交換實(shí)質(zhì)是SBR靜沉污泥先進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器13中，停留一段時(shí)間后進(jìn)入到預(yù)曝氣反應(yīng)器池15中，經(jīng)過數(shù)小時(shí)的預(yù)曝氣后返回到好氧反應(yīng)池11中繼續(xù)生化處理污水。圖2中右下方為SBR-OSA工藝模型系統(tǒng)，是一種傳統(tǒng)意義上的OSA工藝，作為 SBR-OOSA的對(duì)照實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)使用。即在SBR系統(tǒng)中插入?yún)捬醴磻?yīng)器14，每周期定期進(jìn)行厭氧反應(yīng)器14和好氧反應(yīng)池12間的污泥交換。污泥交換實(shí)質(zhì)是SBR靜沉污泥先進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器14中，停留一段時(shí)間后返回到好氧反應(yīng)池12中繼續(xù)生化處理污水。系統(tǒng)中各結(jié)構(gòu)單元所用的器材見表1。表1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所用器材
權(quán)利要求
1.一種剩余污泥減量處理裝置，包括好氧生化池、沉淀池和厭氧反應(yīng)器，其特征在于 它還設(shè)有預(yù)曝氣反應(yīng)池，其中所述好氧生化池的出口連接所述沉淀池的入口，所述沉淀池的出口連接所述厭氧反應(yīng)器的入口，所述厭氧反應(yīng)器的出口連接預(yù)曝氣反應(yīng)池的入口，預(yù)曝氣反應(yīng)池的出口連接所述好氧生化池的入口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種剩余污泥減量處理裝置，其特征在于所述厭氧反應(yīng)器為具有攪拌裝置的厭氧消化裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種剩余污泥減量處理裝置，其特征在于所述預(yù)曝氣反應(yīng)池為好氧曝氣反應(yīng)池。
4.一種剩余污泥減量處理方法，其特征在于污泥和污水混合液進(jìn)入好氧生化池內(nèi)充分曝氣混合后，引入沉淀池內(nèi)沉淀，上清液引出，并周期性抽取沉淀池中的定量沉淀污泥進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器中在厭氧條件下反應(yīng)，然后抽出等量污泥引入預(yù)曝氣反應(yīng)池內(nèi)曝氣混合4-12 小時(shí)后，從預(yù)曝氣反應(yīng)池中抽取等量污泥混合液補(bǔ)入好氧生化池內(nèi)，完成污泥在沉淀-厭氧-預(yù)曝氣-好氧-沉淀各設(shè)備之間的循環(huán)交換流動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種剩余污泥減量處理方法，其特征在于污泥在所述預(yù)曝氣反應(yīng)池內(nèi)曝氣混合4-12小時(shí)，且溶解氧濃度為2-%ig/L。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種剩余污泥減量處理裝置及處理方法，污泥和污水混合液進(jìn)入好氧生化池內(nèi)充分曝氣混合后，引入沉淀池內(nèi)沉淀，上清液引出，并周期性抽取沉淀池中的定量沉淀污泥進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器中在厭氧條件下反應(yīng)，然后抽出等量污泥引入預(yù)曝氣反應(yīng)池內(nèi)曝氣混合4-12小時(shí)后，從預(yù)曝氣反應(yīng)池中抽取等量污泥混合液補(bǔ)入好氧生化池內(nèi)，完成污泥在沉淀-厭氧-預(yù)曝氣-好氧-沉淀各設(shè)備之間的循環(huán)交換流動(dòng)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是污泥減量化效果好且穩(wěn)定，增強(qiáng)了工藝系統(tǒng)的除氮能力，新增的預(yù)曝氣反應(yīng)池，強(qiáng)化了系統(tǒng)的硝化功能，使得更多的氮素污染物被轉(zhuǎn)化為硝氮，繼而在厭氧反應(yīng)器中得以去除，建設(shè)改造容易，建筑成本低，具有長遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C02F11/04GK102167480SQ20111007020
公開日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月23日
發(fā)明者伍世嘉, 余小玉, 孫連鵬, 李冠澤, 楊穎 , 王騰蛟 申請(qǐng)人:中山大學(xué)