申請(qǐng)日2010.08.02
公開(公告)日2011.01.05
IPC分類號(hào)C02F9/14; C02F3/30; C02F11/04
摘要
一種城市污水除磷脫氮處理方法，涉及一種污水處理技術(shù)。本發(fā)明公開了一種零能耗低污泥產(chǎn)率的城市污水除磷脫氮處理方法。包括如下步驟：經(jīng)過(guò)預(yù)處理的城市污水和由二次沉淀池回流的回流污泥以及回流的消化污泥，一同進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器進(jìn)行生化反應(yīng);厭氧反應(yīng)器的出水和由好氧反應(yīng)器回流的混合液進(jìn)入缺氧反應(yīng)器，進(jìn)行反硝化等生化反應(yīng);缺氧反應(yīng)器出水進(jìn)入好氧反應(yīng)器進(jìn)行有機(jī)物的降解和硝化反應(yīng);好氧反應(yīng)器出水的混合液進(jìn)入二次沉淀池進(jìn)行泥、水分離;剩余活性污泥經(jīng)污泥濃縮后，濃縮污泥排放至厭氧污泥消化單元進(jìn)行消化處理。厭氧污泥消化單元在厭氧條件下消化污泥，一部分消化污泥回流至厭氧反應(yīng)器或者缺氧反應(yīng)器或者好氧反應(yīng)器;另一部分消化污泥經(jīng)脫水后進(jìn)行污泥處置。
摘要附圖
權(quán)利要求書
1.一種零能耗低污泥產(chǎn)率的城市污水除磷脫氮處理方法。其特征在于，通過(guò)污泥厭氧消化和污水生物除磷脫氮、好氧生物處理技術(shù)的綜合利用，提高甲烷氣產(chǎn)量和降低消化污泥的排放量，通過(guò)甲烷氣能量的回收利用從而可以提供污水和污泥處理的能耗(電能和熱能)。具體包括如下步驟：
(1)經(jīng)過(guò)預(yù)處理的污水和由二次沉淀池而來(lái)的回流污泥一同進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器;同時(shí)，由厭氧污泥消化單元回流的消化污泥部分或全部進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器。在厭氧反應(yīng)器中，污水和污泥經(jīng)曝氣或攪拌形成混合液a。
(2)混合液a由厭氧反應(yīng)器流入缺氧反應(yīng)器，同時(shí)由厭氧污泥消化單元回流的消化污泥部分或全部進(jìn)入缺氧反應(yīng)器;混合液b由好氧反應(yīng)器回流到缺氧反應(yīng)器。在缺氧反應(yīng)器中，污水和污泥經(jīng)曝氣或攪拌形成混合液c。
(3)混合液c由缺氧反應(yīng)器流入好氧反應(yīng)器，同時(shí)由厭氧污泥消化單元回流的消化污泥部分或全部進(jìn)入好氧反應(yīng)器。好氧反應(yīng)器流出的混合液，一部分(混合液b)回流到缺氧反應(yīng)器，另外一部分(混合液d)進(jìn)入二次沉淀池。
(4)混合液d進(jìn)入二次沉淀池后，經(jīng)澄清的污水去三級(jí)污水處理或作為出水排出系統(tǒng);污泥從二次沉淀池底部排出，其中大部分作為回流污泥進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器，剩余污泥排放至污泥濃縮單元。
(5)在污泥濃縮單元，濃縮污泥排放至厭氧污泥消化單元進(jìn)行消化處理。被去除的污泥中的水分(如上清液)回流至污水預(yù)處理。
(6)厭氧污泥消化單元在厭氧條件下消化污泥，產(chǎn)生為以甲烷為主的沼氣和消化污泥。在污泥消化單元的排出污泥中，一部分消化污泥全部回流至厭氧反應(yīng)器或者缺氧反應(yīng)器或者好氧反應(yīng)器，或者按比例分別回流至厭氧反應(yīng)器或者缺氧反應(yīng)器或者好氧反應(yīng)器;另一部分消化污泥按國(guó)家要求進(jìn)行污泥脫水及處置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述零能耗低污泥產(chǎn)率的城市污水除磷脫氮處理方法，其特征在于，所述步驟6消化污泥回流至厭氧反應(yīng)器或者缺氧反應(yīng)器或者好氧反應(yīng)器，或者按比例分別回流至厭氧反應(yīng)器或者缺氧反應(yīng)器或者好氧反應(yīng)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述零能耗低污泥產(chǎn)率的城市污水除磷脫氮處理方法，其特征在于，所述步驟1厭氧反應(yīng)器接受的消化污泥來(lái)自步驟6;在厭氧反應(yīng)器中，污水和污泥的混合液在厭氧的狀況下(溶解氧濃度低于0.2mg/L)進(jìn)行生化反應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述零能耗低污泥產(chǎn)率的城市污水除磷脫氮處理方法，其特征在于，所述步驟2缺氧反應(yīng)器接受的消化污泥來(lái)自步驟6;在缺氧反應(yīng)器中，污水和污泥的混合液在缺氧的狀況下(溶解氧濃度低于0.5mg/L)進(jìn)行生化反應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述零能耗低污泥產(chǎn)率的城市污水除磷脫氮處理方法，其特征在于，所述步驟3好氧反應(yīng)器接受的消化污泥來(lái)自步驟6。在好氧反應(yīng)器中，污水和污泥的混合液在好氧的狀況下(溶解氧濃度高于0.5mg/L)進(jìn)行生化反應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述零能耗低污泥產(chǎn)率的城市污水除磷脫氮處理方法，其特征在于，所述步驟4二次沉淀池將污泥和污水進(jìn)行分離。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述零能耗低污泥產(chǎn)率的城市污水除磷脫氮處理方法，其特征在于，所述步驟5是用重力濃縮或者機(jī)械濃縮或者氣浮濃縮的方法，降低污泥的含水率。
說(shuō)明書
零能耗低污泥產(chǎn)率的城市污水除磷脫氮處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于一種污水處理技術(shù)，具體是涉及一種城市污水的零能耗低污泥產(chǎn)率的除磷脫氮污水處理方法。
背景技術(shù)
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及城市化進(jìn)程的不斷加快，城鎮(zhèn)生活污水量也大幅增加，并在1999年首次超過(guò)工業(yè)廢水排放量，占全國(guó)污水排放總量的52.9%。近年來(lái)，城鎮(zhèn)生活污水量以年均5%的速度遞增，已成為我國(guó)水環(huán)境的主要污染源。城市污水處理是高能耗行業(yè)之一。高能耗一方面導(dǎo)致污水處理成本升高，另一方面也在一定程度上加劇了我國(guó)當(dāng)前的能源危機(jī)。因此，開展城市污水處理廠節(jié)能降耗技術(shù)的研究已成為當(dāng)務(wù)之急。城市污水處理廠的能耗支出通常包括電能、燃料及藥劑等方面，其中電耗可占總能耗的80%。電能的消耗主要用于污水污泥的提升、生物處理的供氧和推動(dòng)混合、污泥的處理處置、附屬建筑用電和廠區(qū)照明等方面，其中約40%～50%的電耗用于曝氣池供氧。因此，一方面節(jié)省電耗是污水處理過(guò)程節(jié)能降耗的一個(gè)重點(diǎn)，降低供氧電耗則是最具節(jié)能潛力的環(huán)節(jié)。另一方面，污泥作為一種生物資源，提高污泥的資源化利用則是另一個(gè)重要的技術(shù)發(fā)展途徑。城市污水處理廠污泥主要由沉砂池和初次沉淀池產(chǎn)生的初沉污泥(含水率為96%左右)以及好氧生物處理單元產(chǎn)生的剩余污泥(含水率為99.2%～99.6%)組成。城市污泥含水率高，體積龐大，有機(jī)物含量高達(dá)50%～70%，性質(zhì)不穩(wěn)定。由于濃縮/厭氧消化/脫水工藝能同時(shí)實(shí)現(xiàn)污泥減量化和穩(wěn)定化，且伴有可回收的燃?xì)?甲烷)產(chǎn)生，最終污泥可作為農(nóng)肥回用，故得到廣泛應(yīng)用。
美國(guó)專利(US patent application no.20080223783)發(fā)明了一種由好氧膜生物反應(yīng)器和厭氧污泥消化組成的污水處理系統(tǒng)。剩余污泥由好氧膜生物反應(yīng)器排放后，進(jìn)入污泥消化池進(jìn)行厭氧消化。同時(shí)，厭氧污泥循環(huán)回流到好氧膜生物反應(yīng)器。該處理方法具有高效和低污泥產(chǎn)率的特點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種零能耗低污泥產(chǎn)率的城市污水除磷脫氮處理方法。其特征在于，通過(guò)污泥厭氧消化和污水生物除磷脫氮等技術(shù)的綜合利用，提高甲烷氣產(chǎn)量和降低消化污泥的排放量，通過(guò)甲烷氣能量的回收利用從而可以提供污水和污泥處理的能耗(電能和熱能)。具體包括如下步驟：
(1)經(jīng)過(guò)預(yù)處理的污水和由二次沉淀池而來(lái)的回流污泥一同進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器;同時(shí)，由厭氧污泥消化單元回流的消化污泥部分或全部進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器。在厭氧反應(yīng)器中，污水和污泥經(jīng)曝氣或攪拌形成混合液a。
(2)混合液a由厭氧反應(yīng)器流入缺氧反應(yīng)器，同時(shí)由厭氧污泥消化單元回流的消化污泥部分或全部進(jìn)入缺氧反應(yīng)器;混合液b由好氧反應(yīng)器回流到缺氧反應(yīng)器。在缺氧反應(yīng)器中，污水和污泥經(jīng)曝氣或攪拌形成混合液c。
(3)混合液c由缺氧反應(yīng)器流入好氧反應(yīng)器，同時(shí)由厭氧污泥消化單元回流的消化污泥部分或全部進(jìn)入好氧反應(yīng)器。好氧反應(yīng)器流出的混合液，一部分(混合液b)回流到缺氧反應(yīng)器，另外一部分(混合液d)進(jìn)入二次沉淀池。
(4)混合液d進(jìn)入二次沉淀池后，經(jīng)澄清的污水去三級(jí)污水處理或作為出水排出系統(tǒng);污泥從二次沉淀池底部排出，其中大部分作為回流污泥進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器，剩余污泥排放至污泥濃縮單元。
(5)在污泥濃縮單元，濃縮污泥排放至厭氧污泥消化單元進(jìn)行消化處理。被去除的污泥中的水分(如上清液)回流至污水預(yù)處理。
(6)厭氧污泥消化單元在厭氧條件下消化污泥，產(chǎn)生為以甲烷為主的沼氣和消化污泥。在污泥消化單元的排出污泥中，一部分消化污泥全部回流至厭氧反應(yīng)器或者缺氧反應(yīng)器或者好氧反應(yīng)器，或者按比例分別回流至厭氧反應(yīng)器或者缺氧反應(yīng)器或者好氧反應(yīng)器;另一部分消化污泥按國(guó)家要求進(jìn)行污泥脫水及處置。
所述步驟1是厭氧反應(yīng)器接受由污水預(yù)處理而來(lái)的污水，厭氧反應(yīng)器中的溶解氧濃度控制在低于0.2mg/L，以利于微生物在厭氧條件下釋放磷;可設(shè)置機(jī)械攪拌器或水下推流器，以加強(qiáng)攪拌混合作用。污水預(yù)處理可包括粗格柵、細(xì)格柵、沉砂池和初沉池等，用以去除體積較大的懸浮物、漂浮物和比重較大的無(wú)機(jī)顆粒和油脂，以減輕后續(xù)工藝的負(fù)擔(dān)。
所述步驟2是利用缺氧反應(yīng)器進(jìn)行脫氮反應(yīng)�；旌弦篵提供反硝化反應(yīng)所需的硝酸氮和亞硝酸氮。缺氧反應(yīng)器中的溶解氧濃度控制在低于0.5mg/L，以利于反硝化反應(yīng)的進(jìn)行;可設(shè)置機(jī)械攪拌器或水下推流器，以加強(qiáng)攪拌混合作用。
所述步驟3是通過(guò)鼓風(fēng)曝氣或機(jī)械曝氣的方式，控制好氧反應(yīng)器中污水和污泥的混合液在好氧的狀況下(溶解氧濃度高于0.5mg/L)進(jìn)行有機(jī)物降解和硝化等反應(yīng);同時(shí)微生物在好氧狀況下攝取過(guò)量的磷，從而降低處理出水中的磷含量�；旌弦簯腋」腆w(MLSS)濃度為1000～5000mg/L，水力停留時(shí)間約為3～8小時(shí)，90%以上的有機(jī)物被去除。作為內(nèi)循環(huán)的混合液b的回流量為100%～300%。
所述步驟4是用二次沉淀池將污泥和污水分離，50%～200%的污泥回流至厭氧反應(yīng)器，剩余污泥排放至污泥濃縮單元進(jìn)行濃縮。
所述步驟5是用重力濃縮或者機(jī)械濃縮或者氣浮濃縮的方法，將剩余污泥的含水率降至97%以下，大大減小厭氧消化單元的容積。
所述步驟6是用中溫或者高溫厭氧消化由污泥濃縮單元而來(lái)的污泥。消化池的生物固體停留時(shí)間(污泥齡)為10天～30天。產(chǎn)生的甲烷氣體做為燃料用來(lái)發(fā)電、燒鍋爐、驅(qū)動(dòng)機(jī)械等以回收其中所含的能量，同時(shí)提供污水處理廠運(yùn)行的電能和熱能。
與現(xiàn)有的城市污水處理方法相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1.本發(fā)明采用回流消化污泥至厭氧反應(yīng)器或缺氧反應(yīng)器或好氧反應(yīng)器的方法，使污水中更多的有機(jī)物是在厭氧污泥消化單元中厭氧降解，因而產(chǎn)生更多的甲烷氣。
2.本發(fā)明是A2/O法除磷脫氮工藝的變形，具有同等的除磷脫氮效果和工藝簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。
3.通過(guò)發(fā)電等方式回收的甲烷氣能量，可以完全供給整個(gè)污水處理廠的運(yùn)行的所需的電能和熱能(維持中溫或高溫污泥消化)，因而是零能耗的污水除磷脫氮處理方法。
4.因?yàn)閰捬跷勰嘞a(chǎn)生的沼氣大大高于常規(guī)的污水處理方法，所以本發(fā)明的污泥產(chǎn)率也大大低于常規(guī)城市污水處理方法，具有污泥產(chǎn)率低的特點(diǎn)。
