申請(qǐng)日2015.11.20

　　公開(公告)日2016.02.03

　　IPC分類號(hào)C02F11/00; C02F11/12; C02F11/14; C02F3/30

　　摘要

　　本發(fā)明屬于一種陰極陽(yáng)極協(xié)同電解處理廢水的方法與裝置，其陰極陽(yáng)極之間液體以滲透的方式交換;電解過程中陰極pH升高，陰極區(qū)溶液呈堿性，陽(yáng)極pH降低，陽(yáng)極區(qū)溶液呈酸性;形成陰極陽(yáng)極間明顯的液體特性的差異，在陽(yáng)極區(qū)得到氧化處理后的液體，在陰極區(qū)得到還原處理后的液體。電化學(xué)反應(yīng)槽中間設(shè)置有隔板，隔板與陰極板與之間區(qū)域?yàn)殛帢O區(qū)，陽(yáng)極板與隔板之間區(qū)域?yàn)殛?yáng)極區(qū);陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)分別設(shè)有陽(yáng)極區(qū)液體流入口和陽(yáng)極區(qū)液體流出口，陰極區(qū)液體流入口和陰極區(qū)液體流出口;流入口和流出口之間無隔膜。本發(fā)明能夠有效降解焦化廢水或糖蜜酒精廢水等難降解工業(yè)廢水，符合《煉焦化學(xué)工藝污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，可直接排放入水體。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種污水生物處理強(qiáng)化脫氮的方法，其特征是在由厭氧-缺氧-好氧或缺氧-好氧生物處理過程組成的污水處理系統(tǒng)中，從好氧生物處理過程排出的生物污泥經(jīng)可溶化處理后返回所述厭氧或缺氧過程進(jìn)行生物處理，從缺氧生物處理過程排出的部分泥水混合物排入到絮凝脫水工序進(jìn)行脫水，脫水污泥作為剩余污泥外排。

　　2.如權(quán)利要求1所述的污水生物處理強(qiáng)化脫氮的方法，其特征在于好氧生物處理過程排出的生物污泥的可溶化處理是在堿性條件下超聲波處理。

　　3.如權(quán)利要求1所述的污水生物處理強(qiáng)化脫氮的方法，其特征在于從缺氧生物處理過程排出的部分泥水混合物單獨(dú)進(jìn)行絮凝脫水處理，或與好氧生物處理后的生物污泥混合后進(jìn)行濃縮及絮凝脫水處理。

　　4.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述污水處理方法的裝置，其特征在于至少包括對(duì)污水原水進(jìn)行微生物脫氮處理的污水生物處理裝置、對(duì)回流污泥進(jìn)行胞外聚合物溶解的裝置、對(duì)污泥進(jìn)行濃縮脫水或絮凝脫水的裝置;胞外聚合物溶解裝置的污泥入口與沉淀池的污泥出口連接，胞外聚合物溶解裝置的污泥出口與厭氧生物處理裝置或與缺氧生物處理裝置的污水入口連接。污泥處理裝置包括兩種：缺氧生物處理裝置的泥水混合物出口與污泥絮凝脫水裝置的污泥入口連接;缺氧生物處理裝置的泥水混合物出口與污泥濃縮裝置的污泥入口連接，沉淀池的污泥出口與污泥濃縮裝置的污泥入口連接，污泥濃縮裝置的污泥出口與污泥絮凝脫水裝置的污泥入口連接。

　　說明書

　　一種溶解污泥胞外聚合物促進(jìn)污水脫氮的方法及裝置

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種污水生物處理強(qiáng)化脫氮的方法和裝置，特別是利用超聲波促進(jìn)堿滲透對(duì)生物污泥進(jìn)行胞外聚合物溶解，釋放的高碳氮比物質(zhì)作為污水脫氮的碳源回流到污水生物脫氮處理系統(tǒng)，以及對(duì)排出的泥水混合物和生物污泥進(jìn)行絮凝脫水或濃縮脫水的方法，屬于水處理技術(shù)及環(huán)保領(lǐng)域。

　　背景技術(shù)

　　隨著水體富營(yíng)養(yǎng)化問題的日漸突現(xiàn)，公眾環(huán)境意識(shí)的提高，污水脫氮問題成為水污染控制中廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)。越來越多的國(guó)家和地區(qū)制定了嚴(yán)格的污水氮排放標(biāo)準(zhǔn)。典型的生物脫氮技術(shù)是通過缺氧、厭氧、好氧等工序，使污水中發(fā)生氨氮的硝化、硝酸鹽反硝化，實(shí)現(xiàn)出水N含量的降低，反硝化過程需要消耗一定的碳源。雖然這一方法具有同時(shí)脫除C、 N、P且處理成本低等優(yōu)點(diǎn)，但要想達(dá)到出水氮含量<20mg/L，必須保證原水中溶解性生物需氧量與總凱氏氮的比值大于等于4。而目前我國(guó)市政污水中有機(jī)物的含量普遍較低，反硝化碳源不足導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)脫氮效率不佳。一些現(xiàn)有的處理辦法存在問題，如向污水中投加乙酸鈉等外加碳源的方法在提高處理效果的同時(shí)也大幅增加了運(yùn)行成本，難于在我國(guó)普及推廣;設(shè)立初沉污泥發(fā)酵池，利用發(fā)酵后的上清液來補(bǔ)充反硝化所需碳源的方法不僅耗時(shí)過長(zhǎng)，也難以控制反應(yīng)階段。另一方面，剩余污泥處理的高成本已成為污水生物處理運(yùn)行的制約因素，污泥的源頭減量受到了高度關(guān)注。采用臭氧氧化可以促進(jìn)生物污泥細(xì)胞溶解，使污泥減量，但這種方法存在臭氧處理費(fèi)用高、溶胞效率低等問題。超聲波法操作簡(jiǎn)單，生物污泥降解速度快，但由于能量密度大致使耗能高，且探頭壽命短，嚴(yán)重地制約了該技術(shù)的普及。因此，探索一種高效、低成本的城市污水生物脫氮及生物污泥減量化新工藝非常必要。本發(fā)明將生物污泥中潛在的碳源高速、高效地轉(zhuǎn)化為可利用的有機(jī)碳源，達(dá)到生物污泥減量化和增強(qiáng)污水脫氮能力的雙重目的，為解決本領(lǐng)域的技術(shù)經(jīng)濟(jì)難題提供技術(shù)手段。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明涉及一種超聲波促進(jìn)堿滲透對(duì)剩余污泥進(jìn)行胞外聚合物(EPS)溶解，得到高碳氮比溶解液作為反硝化碳源，回流到生物厭氧或缺氧處理階段，對(duì)污水進(jìn)行脫氮的方法，污水處理廠每日產(chǎn)生大量生物污泥，生物污泥是由微生物和EPS等組成的，EPS約占污泥為50-60%，EPS是生物污泥中有機(jī)物的主要組成部分，其中EPS的成分主要包括多糖、蛋白質(zhì)及少量的腐殖質(zhì)，且EPS的碳與氮的比例大大高于生物細(xì)胞。以一定范圍能量密度的超聲波進(jìn)行處理可以高效地將EPS溶解而不破壞生物細(xì)胞，得到高碳氮比的生物污泥溶解液;將其作為碳源回流到生物脫氮處理系統(tǒng)，如污水生物處理的厭氧或缺氧處理單元入口端，可以補(bǔ)充污水原水中的碳源，促進(jìn)脫氮效果，同時(shí)對(duì)這一部分剩余污泥的消耗實(shí)現(xiàn)了生物污泥減量化，從缺氧生物處理過程排出的部分泥水混合物與好氧生物處理后的生物污泥混合后更容易脫水。為避免僅憑超聲波法促進(jìn)生物污泥EPS溶解由于能量密度大致使耗能高、且探頭壽命短等情況出現(xiàn)，該發(fā)明以堿性條件下超聲波促進(jìn)堿滲透加速污泥EPS 溶解，可以有效地達(dá)到污泥減量化和增強(qiáng)脫氮能力的雙重目的，減少了投資成本。

　　本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

　　一種污水生物處理強(qiáng)化脫氮的方法，其特征是在由厭氧和缺氧或缺氧及好氧生物處理過程組成的污水處理系統(tǒng)中，從好氧生物處理過程排出的生物污泥經(jīng)可溶化處理后返回所述厭氧或缺氧過程隨污水進(jìn)行生物處理，從缺氧生物處理過程排出的部分泥水混合物排入到絮凝脫水工序進(jìn)行脫水，脫水污泥外排。

　　所述的污水生物處理強(qiáng)化脫氮的方法，其特征在于好氧生物處理過程排出的生物污泥的可溶化處理是在堿性條件下超聲波處理。

　　所述的污水生物處理強(qiáng)化脫氮的方法，其特征在于從缺氧生物處理過程排出的部分泥水混合物單獨(dú)進(jìn)行絮凝脫水處理，或與好氧生物處理后的生物污泥混合后進(jìn)行濃縮及絮凝脫水處理。

　　所述污水處理方法的裝置，其特征在于至少包括對(duì)污水原水進(jìn)行微生物脫氮處理的污水生物處理裝置、對(duì)回流污泥進(jìn)行EPS溶解的裝置、對(duì)污泥進(jìn)行濃縮脫水或絮凝脫水的裝置;EPS溶解裝置的污泥入口與沉淀池的污泥出口連接，EPS溶解裝置的污泥出口與厭氧生物處理裝置或與缺氧生物處理裝置的污水入口連接。污泥處理裝置包括兩種：缺氧生物處理裝置的泥水混合物出口與污泥絮凝脫水裝置的污泥入口連接;缺氧生物處理裝置的泥水混合物出口與污泥濃縮裝置的污泥入口連接，沉淀池的污泥出口與污泥濃縮裝置的污泥入口連接，污泥濃縮裝置的污泥出口與污泥絮凝脫水裝置的污泥入口連接。

　　具體說明如下：

　　污水生物脫氮處理系統(tǒng)所排出的泥水混合物在沉淀池中分離后，將生物污泥在堿性條件下以一定范圍能量密度的超聲波進(jìn)行EPS溶解處理。由于生物污泥是由微生物和EPS 等組成的，約占污泥為50-60%的EPS成分主要包括多糖、蛋白質(zhì)及少量的腐殖質(zhì)，且EPS 的碳與氮的比例大大高于生物細(xì)胞。在堿性條件下以一定范圍的超聲波進(jìn)行處理可以高效而低成本地將EPS溶解而對(duì)微生物細(xì)胞不構(gòu)成破壞，得到高碳氮比的污泥溶解液，將溶解液回流至生物處理單元的厭氧或缺氧處理單元入口端隨污水進(jìn)行處理，可以為缺氧段反硝化過程生物反應(yīng)補(bǔ)充碳源。同時(shí)經(jīng)過溶解EPS回流后，部分剩余污泥得到消耗，并且從缺氧生物處理過程排出的部分泥水混合物與好氧生物處理后的生物污泥混合后更容易脫水。

　　所發(fā)明的超聲波促進(jìn)堿滲透處理污水的方法的具體流程為：經(jīng)過預(yù)處理的污水進(jìn)入生物脫氮處理系統(tǒng)，經(jīng)脫氮過程的泥水混合物進(jìn)入沉淀池分離，上清液達(dá)標(biāo)排放，產(chǎn)生的污泥部分回流至生物脫氮系統(tǒng)以維持生物處理系統(tǒng)的微生物總量平衡，部分污泥進(jìn)入污泥 EPS溶解裝置進(jìn)行加堿超聲進(jìn)行可溶化處理，高碳氮比的溶解液進(jìn)入生物脫氮處理系統(tǒng)的厭氧或缺氧段，為反硝化生物反應(yīng)補(bǔ)充碳源。對(duì)生物處理系統(tǒng)排出的泥水混合物和污泥進(jìn)入脫水系統(tǒng)進(jìn)行處理。

　　所述脫水系統(tǒng)根據(jù)沉淀池產(chǎn)生的剩余污泥量以及原水碳源含量選擇脫水方式。若沉淀池產(chǎn)生的剩余污泥量較少，原水中反硝化可利用碳源含量較少，則剩余污泥全部進(jìn)行EPS 溶解，從缺氧生物處理段排出的泥水混合物濃縮性能較差，需排入到絮凝脫水工序進(jìn)行脫水，脫水污泥外運(yùn)。若沉淀池產(chǎn)生的剩余污泥量較多，原水中反硝化可利用碳源含量較多，則剩余污泥部分進(jìn)行EPS溶解，部分剩余污泥與從缺氧生物處理過程排出的部分泥水混合物混合，然后進(jìn)行濃縮及脫水處理。調(diào)節(jié)堿性的試劑可以采用碳酸氫鈉、碳酸鈉、石灰、氫氧化鈉等。

　　本發(fā)明的有益效果是，對(duì)污水處理工藝產(chǎn)生的生物污泥進(jìn)行EPS溶解，溶解液回流對(duì)污水進(jìn)行脫氮的方法;通過超聲波促進(jìn)堿滲透對(duì)剩余污泥進(jìn)行EPS溶解得到高碳氮比的溶解液，回流至污水生物處理系統(tǒng)，可為缺氧處理單元反硝化提高碳源，因此既增強(qiáng)了污水脫氮的效果，又可對(duì)生物污泥進(jìn)行減量化資源化利用;在堿性條件下可以提高超聲波反應(yīng)器對(duì)EPS的溶解效率，延長(zhǎng)反應(yīng)器壽命，相比其他工藝，也減少了投資成本。