申請(qǐng)日2015.05.15

　　公開(公告)日2015.08.05

　　IPC分類號(hào)C02F11/02; C02F9/14

　　摘要

　　本發(fā)明提出一種嵌入活性污泥與無機(jī)砂分離器的生物污泥零排放的污水處理裝置及方法，裝置包括由曝氣池、二沉池和厭氧解偶聯(lián)池組成的OSA污泥減量主體，在回流污泥管線上嵌入生物污泥與無機(jī)砂分離器，厭氧解偶聯(lián)池底部與生物污泥與無機(jī)砂分離器進(jìn)料口之前通過回流污泥管連接，生物污泥與無機(jī)砂分離器溢流出泥口與曝氣池進(jìn)口端由回流污泥管連接，生物污泥與無機(jī)砂分離器底流口通過污泥管排除剩余污泥。本發(fā)明可以提高污泥減量效果，排除的剩余污泥以無機(jī)砂代替活性污泥，有效實(shí)現(xiàn)污水處理系統(tǒng)的生物污泥零排放，避免活性污泥的二次污染并降低污水、污泥處理成本。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種嵌入活性污泥與無機(jī)砂分離器的生物污泥零排放的污水處理裝置，其特征在于，裝置包括由曝氣池(1)、二沉池(4)和厭氧解偶聯(lián)池(5)組成的OSA污泥減量主體，原污水通過進(jìn)水管(12)進(jìn)入曝氣池，曝氣池出水端與二沉池進(jìn)水端之間由污水管(13)連接，二沉池由頂端污水管(14)排出系統(tǒng)出水，二沉池底部與厭氧解偶聯(lián)池進(jìn)水端之間由回流污泥管(15)連接;

　　裝置還包括生物污泥與無機(jī)砂分離器(6)，厭氧解偶聯(lián)池底部與生物污泥與無機(jī)砂分離器進(jìn)料口之前通過回流污泥管(16)連接，生物污泥與無機(jī)砂分離器溢流出泥口與曝氣池進(jìn)口端由回流污泥管(17)連接，生物污泥與無機(jī)砂分離器底流口通過污泥管排除剩余污泥;

　　所述曝氣池分為預(yù)反應(yīng)區(qū)(2)和主反應(yīng)區(qū)(3)，預(yù)反應(yīng)區(qū)主要起生物選擇器作用，使活性污泥在預(yù)反應(yīng)區(qū)經(jīng)歷一個(gè)高負(fù)荷的吸附階段，主反應(yīng)區(qū)主要起降解作用，使活性污泥在主反應(yīng)區(qū)經(jīng)歷較低負(fù)荷的基質(zhì)降解階段，抑制絲狀菌繁殖引起的污泥膨脹;

　　所述二沉池采用輻流式結(jié)構(gòu);

　　所述厭氧解偶聯(lián)池采用上部圓筒狀、下部圓錐狀的結(jié)構(gòu)形式;

　　在曝氣池和厭氧解偶聯(lián)池中均設(shè)有攪拌器(7)，對(duì)泥水混合液進(jìn)行攪拌混合;

　　在厭氧解偶聯(lián)池內(nèi)設(shè)加熱棒(11)調(diào)節(jié)溫度。

　　2.利用權(quán)利要求1所述裝置進(jìn)行污水處理的方法，其步驟如下：

　　(1)讓污水和來自生物污泥與無機(jī)砂分離器的活性污泥一并進(jìn)入曝氣池，水力停留時(shí)間控制在4.5-5.25h，使活性污泥在預(yù)反應(yīng)區(qū)經(jīng)歷一個(gè)高負(fù)荷的吸附階段，進(jìn)行生物選擇，隨后在主反應(yīng)區(qū)經(jīng)歷較低負(fù)荷的基質(zhì)降解階段，抑制絲狀菌繁殖引起的污泥膨脹;

　　(2)經(jīng)曝氣池生物反應(yīng)后的混合液進(jìn)入二沉池，水力停留時(shí)間約1.7h，通過沉淀工序完成泥水分離，出水上清液達(dá)標(biāo)排放，部分沉淀污泥通過回流污泥管進(jìn)入?yún)捬踅馀悸?lián)池;

　　(3)污泥在厭氧解偶聯(lián)池中通過好氧/厭氧的交替循環(huán)完成分解代謝和合成代謝的分離，實(shí)現(xiàn)污泥減量化，解偶聯(lián)池水力停留時(shí)間控制在24h;

　　(4)將解偶聯(lián)池處理后的污泥送入生物污泥與無機(jī)砂分離器，利用有機(jī)污泥和無機(jī)細(xì)砂在粒徑和密度上的差異，使兩者在旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生不同的回旋半徑而實(shí)現(xiàn)分離，同時(shí)提高分離后污泥的活性，經(jīng)分離器溢流出泥口出來的高活性有機(jī)污泥回流至污泥減量主體工藝的曝氣池，經(jīng)過厭氧饑餓階段的微生物在曝氣池中得以能量恢復(fù);經(jīng)分離器底流口排出的高穩(wěn)定性的無機(jī)砂為剩余污泥排放，實(shí)現(xiàn)生物污泥的零排放。

　　說明書

　　生物污泥零排放污水處理裝置及方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及污水處理及污泥減量技術(shù)，具體涉及一種通過從污泥減量工藝的回流污泥管線上嵌入活性污泥與無機(jī)砂分離器的方式實(shí)現(xiàn)有機(jī)生物污泥零排放的技術(shù)。

　　背景技術(shù)

　　隨著城市污水產(chǎn)生量的增長和處理率的提高，作為污水處理副產(chǎn)物剩余污泥的數(shù)量不可避免的大幅度增長。如何經(jīng)濟(jì)、有效并且安全地處置源源不斷產(chǎn)生的大量污泥，已成為污水處理領(lǐng)域亟須解決的問題。在這種背景下，以減少污水廠剩余污泥量為目的的各種污泥源頭減量化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，特別是基于降低細(xì)菌細(xì)胞的合成量、強(qiáng)化微生物的隱性生長和利用微型動(dòng)物捕食作用的研究取得了較為顯著的成果。但迄今為止，通過比對(duì)已開發(fā)的各種污泥減量技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)，每種技術(shù)都存在著各式各樣的缺點(diǎn)，其中最為棘手的是隨著剩余污泥產(chǎn)生量的減少，曝氣池污泥中的VSS/MLSS比值降低、無機(jī)物質(zhì)含量積累增加，使得曝氣池反應(yīng)效率降低，影響系統(tǒng)的污水處理及污泥減量效果，而且還會(huì)加劇污水處理設(shè)備的磨損，影響污水處理及污泥減量系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此，如何在確保污水處理及污泥減量效果的前提下實(shí)現(xiàn)活性污泥與無機(jī)砂的分離是污泥減量技術(shù)研究中必須面對(duì)的技術(shù)難題，尤其是面對(duì)日趨嚴(yán)峻的活性污泥二次污染問題，研發(fā)出一種能夠?qū)崿F(xiàn)生物污泥零排放的污水處理裝置及方法具有更重要的意義。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供了一種可實(shí)現(xiàn)生物污泥零排放的旁路嵌入生物污泥與無機(jī)砂分離器的污水處理裝置及方法。該處理裝置采用OSA(好氧-沉淀-缺氧/厭氧)工藝作為污泥減量主體工藝，同時(shí)在主體污泥減量系統(tǒng)的剩余污泥回流管線上嵌入旁路生物污泥與無機(jī)砂分離器。

　　本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

　　本發(fā)明提出的嵌入活性污泥與無機(jī)砂分離器的生物污泥零排放的污水處理裝置包括由曝氣池、二沉池和厭氧解偶聯(lián)池組成的OSA污泥減量主體，好氧—厭氧的交替循環(huán)可促進(jìn)分解代謝活性，使分解代謝和合成代謝相分離，實(shí)現(xiàn)污泥減量。在OSA污泥減量主體中，原污水通過進(jìn)水管進(jìn)入曝氣池，曝氣池出水端與二沉池進(jìn)水端之間由污水管連接，二沉池由頂端污水管排出系統(tǒng)出水，二沉池底部與厭氧解偶聯(lián)池5進(jìn)水端之間由回流污泥管連接。

　　裝置還包括生物污泥與無機(jī)砂分離器，厭氧解偶聯(lián)池底部與生物污泥與無機(jī)砂分離器進(jìn)料口之前通過回流污泥管連接，生物污泥與無機(jī)砂分離器溢流出泥口與曝氣池進(jìn)口端由回流污泥管連接，生物污泥與無機(jī)砂分離器底流口通過污泥管排除剩余污泥。

　　所述曝氣池分為預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)，預(yù)反應(yīng)區(qū)主要起生物選擇器作用，使活性污泥在預(yù)反應(yīng)區(qū)經(jīng)歷一個(gè)高負(fù)荷的吸附階段，主反應(yīng)區(qū)主要起降解作用，使活性污泥在主反應(yīng)區(qū)經(jīng)歷較低負(fù)荷的基質(zhì)降解階段，抑制絲狀菌繁殖引起的污泥膨脹。

　　所述二沉池采用輻流式結(jié)構(gòu)，曝氣池出來的泥水混合液進(jìn)入二沉池通過沉淀工序完成泥水分離，出水達(dá)標(biāo)排放，同時(shí)二沉池也能起到污泥濃縮作用。

　　所述厭氧解偶聯(lián)池采用上部圓筒狀、下部圓錐狀的結(jié)構(gòu)形式，厭氧解偶聯(lián)池通過實(shí)現(xiàn)微生物分解代謝和合成代謝相分離以進(jìn)行污泥減量的同時(shí)，還能起到水解酸化的作用，使來自二沉池的部分回流濃縮污泥在該池中分解，活性污泥中攜帶的部分無機(jī)砂得以分離，有助于提高后續(xù)無機(jī)砂分離器的分離效果。厭氧解偶聯(lián)池可通過調(diào)節(jié)進(jìn)水口位置來控制所需的污泥停留時(shí)間，在厭氧解偶聯(lián)池內(nèi)設(shè)加熱棒調(diào)節(jié)溫度。

　　在曝氣池和厭氧解偶聯(lián)池中均設(shè)有攪拌器，對(duì)泥水混合液進(jìn)行攪拌混合;

　　本發(fā)明還提出一種利用上述裝置進(jìn)行污水處理的方法，步驟如下：

　　(1)讓污水和來自生物污泥與無機(jī)砂分離器的活性污泥一并進(jìn)入曝氣池，水力停留時(shí)間控制在4.5-5.25h，曝氣池由預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)兩部分組成，預(yù)反應(yīng)區(qū)主要起生物選擇器作用，使活性污泥在預(yù)反應(yīng)區(qū)經(jīng)歷一個(gè)高負(fù)荷的吸附階段，隨后在主反應(yīng)區(qū)經(jīng)歷較低負(fù)荷的基質(zhì)降解階段，可有效抑制絲狀菌繁殖引起的污泥膨脹。來自生物污泥與無機(jī)砂分離器的污泥具有較高的活性，有利于促進(jìn)在曝氣池中實(shí)現(xiàn)微生物的能量恢復(fù)、吸磷脫氮和有機(jī)污染物的去除。

　　(2)經(jīng)曝氣池生物反應(yīng)后的混合液進(jìn)入二沉池，水力停留時(shí)間約1.7h，通過沉淀工序完成泥水分離，出水上清液達(dá)標(biāo)排放、部分沉淀污泥通過回流污泥管進(jìn)入?yún)捬踅馀悸?lián)池。

　　(3)好氧微生物從曝氣池有機(jī)底物的氧化中獲得ATP，當(dāng)進(jìn)入沒有食物供應(yīng)的厭氧環(huán)境時(shí)，便無法產(chǎn)生能量，只能利用自身的ATP庫作為能源，在厭氧饑餓階段無法進(jìn)行細(xì)胞合成。因此，微生物必須在生物合成之前重建必需的能源庫，消耗底物進(jìn)行分解代謝以滿足微生物的能量需求。好氧—厭氧的交替循環(huán)有效促進(jìn)了微生物的分解代謝活性，即在所述的厭氧解偶聯(lián)池中完成了分解代謝和合成代謝的分離，實(shí)現(xiàn)污泥減量化。解偶聯(lián)池水力停留時(shí)間控制在24h。解偶聯(lián)池的厭氧環(huán)境及具有較長的水力停留時(shí)間等因素，為微生物水解酸化作用的發(fā)揮創(chuàng)造了良好條件，通過水解酸化作用使回流的部分剩余污泥發(fā)生酸化分解，并使得活性污泥中攜帶的無機(jī)砂得以分離，為后續(xù)生物污泥與無機(jī)砂分離器分離效率的提高奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)，酸化分解后的污泥還會(huì)為曝氣池提供一定碳源支持。

　　(4)將解偶聯(lián)池處理后的污泥送入生物污泥與無機(jī)砂分離器，利用有機(jī)污泥和無機(jī)細(xì)砂在粒徑和密度上的差異，使兩者在旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生不同的回旋半徑而實(shí)現(xiàn)分離，同時(shí)也有效提高了分離后污泥的活性，經(jīng)分離器溢流出泥口出來的高活性有機(jī)污泥回流至污泥減量主體工藝的曝氣池，經(jīng)過厭氧饑餓階段的微生物在曝氣池中得以能量恢復(fù)，底流口排出的高穩(wěn)定性的無機(jī)砂作為剩余污泥(無機(jī)泥)排放，實(shí)現(xiàn)生物污泥的零排放，有效避免了活性污泥的二次污染問題。

　　本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)如下

　　(1)本發(fā)明在OSA污泥減量主體工藝中，厭氧解偶聯(lián)池的厭氧環(huán)境及較長的水力停留時(shí)間(24h)為微生物水解酸化作用的發(fā)揮創(chuàng)造了良好條件，通過水解酸化作用使部分剩余污泥分解，并使活性污泥中夾帶的無機(jī)砂分離，有利于提高生物污泥與無機(jī)砂分離器分離效率，也為曝氣池微生物能量回復(fù)提供了碳源支撐，不但提高了污泥減量效果也能保障系統(tǒng)出水水質(zhì)。

　　(2)通過在污泥減量主體工藝的回流污泥管線上嵌入生物污泥與無機(jī)砂分離器，可以提高污泥減量效果，排除的剩余污泥以無機(jī)砂代替活性污泥，有效實(shí)現(xiàn)了污水處理系統(tǒng)的生物污泥零排放，避免了活性污泥的二次污染并降低了污水、污泥處理成本。

　　(3)將生物污泥與無機(jī)砂分離器設(shè)在污泥減量主體工藝的回流污泥管線上，而非對(duì)主體工藝做出較大改動(dòng)，這有效降低了污水、污泥處理系統(tǒng)的改造成本。