CN101402504A

CN101402504A - 无污泥污水处理系统

Info

Publication number: CN101402504A
Application number: CNA2008101803261A
Authority: CN
Inventors: 李波
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-11-24
Filing date: 2008-11-24
Publication date: 2009-04-08

Abstract

本发明涉及污水及污泥处理技术，提供一种无污泥污水处理系统，包括依次连接的格栅、曝气沉砂池、水解酸化池、氧化池和二沉池，还可以包括消毒池、渣池、渣浓缩塔和污泥脱水机。运作时：污水经过粗、细格栅除去较大杂物后进入曝气沉砂池进行沉砂处理，出水进入水解酸化池，经水解酸化池中的污泥床将污水和回流渣泥截留，将渣泥消解；经沉淀后的污水再进入氧化池中的固定式生物床，经其进行生物处理之后，出水进入二沉池，沉渣后出水进入消毒池进行消毒处理，处理后的水即可排放或循环利用，而所述沉渣即送入渣池，再经渣浓缩塔浓缩后送入污泥脱水机进行脱水处理。本发明提供的该种无污泥污水处理系统，其设备投资少、运行费用低、污水处理效果好。

Description

无污泥污水处理系统

技术领域

本发明涉及污水及污泥处理技术，特别是涉及一种污水和污泥的处理系统。

背景技术

随着中国城市化的脚步加快以及工业化的迅猛推进，每年中国人口增加了一个大纽约的人口，从工业化来讲，每年GDP维持在8％左右，这样带来了需水量和水资源非常大的矛盾，同时中国也像其他发展国家所经历的过程一样，这个阶段水污染最严重，城市生活污水、工业污水和农业污水三大污染源没得到有效地控制和治理，污水对城市地下水和内陆湖泊的污染情况日益凸显，已对我们的生活和健康构成严重的威胁。另外，污水处理是能源密集型的综合技术，长期以来，能耗大、运行费高、处理技术低一定程度阻碍了我国污水处理厂的建设与运营。调查研究表明，我国污水处理厂能耗主要用于生物处理供氧及污泥处理过程，占污水厂直接运行成本的60％以上。同时，污泥是污水处理的副产物，污泥的大量产生引起了日益严峻的二次污染。

针对现有技术的相对不足，提出本发明。

发明内容

鉴于以上问题，本发明的主要目的在于提供一种无污泥污水处理系统，该种无污泥污水处理系统设备投资少、运行费用低、污水处理效果好。

为了达到以上目的，本发明提供的该种无污泥污水处理系统，至少包括依次连接的格栅、曝气沉砂池、水解酸化池、氧化池和二沉池，还可以包括消毒池、渣池、渣浓缩塔和污泥脱水机，所述消毒池和渣池分别连接于二沉池，所述渣浓缩塔和污泥脱水机再依次连接于渣池。

其中所述格栅再包括粗格栅和细格栅两个部分；

所述氧化池中包括固定式生物床，所述固定式生物床包括硬质活性填料高炉渣、光合细菌(PSB)优势菌群、曝气系统以及渣泥回流系统；

所述PSB光合细菌是由处理印染、制革、餐厅、啤酒、洗水等废水时分离选育，其作为一种广谱细菌，和其他优势菌种(包括高效脱色菌、油脂降解菌、表面活性剂降解菌、氧化硫杆菌、高效有机磷降解菌、芳香有机物分解菌、产酸菌、产碱菌、低温菌、高温菌等十几种菌株)共同组成光合细菌(PSB)优势菌群，作用于处理各种高、中、低浓度的有机废水；

所述PSB优势菌群具备1200种微生物，可以针对不同的污水组合为不同的微生物菌剂，这种高效的微生物菌群，每克含有10亿～60亿个微生物。按水∶菌种＝10∶1的比例加入到固定式生物床中，控制溶解氧DO在4mg/L～6mg/L之间，水温在10℃～25℃之间，连续曝气2～3天可在固定式生物床挂膜。采用它治理污水，不会产生第二次污染，不会有新的活性污泥产生；

所述硬质活性填料高炉渣的大小优选为Φ50～100mm，用于作为优势菌群的载体，其高度为1.5～2m；

所述曝气系统布置于上述高炉渣层的底部，曝气量按水∶气＝2～2.5∶1控制，水温控制在10℃～25℃之间，停留时间为0.5～1h；

所述渣泥回流系统用于将不可生物分解的渣泥回流到水解酸化池进行消解，控制污泥浓度在3g/L和溶解氧浓度为0.2mg/L左右，实现处理系统无污泥排放。

本发明提供的该种无污泥污水处理系统运作过程如下：

污水经过粗、细格栅除去较大杂物后进入曝气沉砂池进行沉砂处理，出水进入水解酸化池，经水解酸化池中的污泥床将污水和回流渣泥截留，控制污泥浓度在3g/L和溶解氧浓度为0.2mg/L左右，将渣泥消解；经沉淀后的污水再进入氧化池中的固定式生物床，经其进行生物处理之后，出水进入二沉池，沉渣后出水进入消毒池进行消毒处理，处理后的水即可排放或循环利用，而所述沉渣即送入渣池，再经渣浓缩塔浓缩后送入污泥脱水机进行脱水处理。

综上所述，无污泥优势菌群系统用于处理城市污水，具有处理效率高、处理效果好、处理后出水的主要水质指标已达到中水回用水质标准，而且可以降低工程造价，节省占地、节省运行费，对原水水质变化适应性强，工艺运行稳定、管理简单的优点，具体描述如下：

1、耐冲击

当BOD₅(COD_cr)负荷大幅度变化，处理效果不受影响，出水效果均能稳定达标，甚至可以停止通气的时间较长，停止运行可长达半年，在重新启动仅1～2天即可又恢复正常，处理效果不变，这是其他方法一般做不到的，一般的好氧生化法(活性污泥法、氧化沟、SBR等)在BDO₅负荷变化大或长期停机停水时，微生物大量死亡，一旦重新启动，效果大大降低，很难恢复。

2、无污泥排放

在固定式生物床投加的PSB优势菌能耐高盐分、直接降解油脂、硫和分解环状化合物，还能脱氮除磷。在污水处理厂第一年的运行期间发现，该PSB优势菌群系统产生和排放的生物体或剩余污泥几乎没有，这主要是因为活性填料上丰富的微量元素促进了生物膜的附着生长，形成了较长的食物链，食物链不仅包括主体PSB优势菌，还包括原生动物和后生动物，如线虫和轮虫，它们能够消解掉多余的细菌和藻类；不同的细菌在共同协同作用下，不管污水如何变化，均可以维持生物膜的动态稳定，保持生物膜的优势地位。另外，在二沉池中也不产生污泥，这主要是因为生物膜的存在，降低了固定式生物床的出水污泥，出水TSS可达30mg/L或更低，因此运行中始终未使用渣浓缩塔、污泥脱水机和污泥回流系统。

3、能耗低

由于脱水机和回流系统未运转，能耗仅来自粗细格栅机、曝气沉砂池、提升泵和鼓风机等。粗细格栅机的能耗为1.5KW，每天运行3h；除砂器的能耗为2.5KW；提升泵的能耗为7.5KW，2用2备，每天运行3小时；鼓风机的能耗为45KW，一用一备，每台每天运行6小时，污水处理厂的总能耗为157KW.h，每立方污水的能耗是0.05KW.h，运行费用为0.2元/m³污水，远远低于传统的活性污泥系统。

4、易于操作运行及维护

从污水处理厂第一年的运行中认识到，无污泥优势菌群处理系统可以进一步改造成更为简单的系统，没有渣浓缩塔和脱水机这些污泥处理单元。此外，二沉池可简化成带有斜板的沉淀区，缩短停留时间，及45～50min。

与传统的活性污泥法比，由于能耗低得多以及污水处理厂使用的操作人员少(每班一人)，无污泥优势菌群处理系统可以在很低的运行和维护费用下运行。

运行实践表明，在适宜的条件下，运用该系统的污水处理厂运行性能良好，即

气水比 (2.0～2.5)∶1 平均出水BOD₅ 1.1mg/L

氧化池DO 3～5mg/L 平均出水COD 10.2mg/L

平均BOD₅去除率 97％平均出水TSS 7.5mg/L

COD_cr去除率 84.6％平均出水NH₃-N 0.2mg/L

NH₃-N去除率 98％平均出水TP 0.5mg/L

TP去除率 55％

从以上数据可以看出，COD_cr、BOD₅、TSS和NH₃-N去除率高，不产生和排放剩余污泥和生物体。这使得能够通过取消渣浓缩塔和脱水设备这些污泥处理单元，并采用有斜板的沉降区以及缩短氧化池末端的HRT来取代二沉池，进一步简化采用无污泥优势菌群处理系统的污水处理厂，进而大大节省资金和运行维护成本。

附图说明

图1为本发明提供的无污泥污水处理系统的一种具体实施例的流程图；

图2为本发明提供的无污泥污水处理系统的一种具体实施例的进水、出水COD及其去除率随时间的变化示意图；

图3为本发明提供的无污泥污水处理系统的一种具体实施例的进水、出水BOD₅及其去除率随时间的变化示意图；

图4为本发明提供的无污泥污水处理系统的一种具体实施例的进水、出水TSS及其去除率随时间的变化示意图；

图5为本发明提供的无污泥污水处理系统的一种具体实施例的进水、出水TP及其去除率随时间的变化示意图；

图6为本发明提供的无污泥污水处理系统的一种具体实施例的进水、出水NH₃-N及其去除率随时间的变化示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例及附图对本发明的技术方案进一步说明，但不作对本发明的限定：

在生物处理法中，无论工程设计如何复杂多样，生物处理污水工程效果的好坏主要因素是微生物的处理能力，所以本发明开展了一种无污泥产生的优势菌群污水处理系统的研究，按照不同的污水性质选用不用的优势菌群。本发明分别选育了高效脱色菌、油脂降解菌、表面活性剂降解菌、氧化硫杆菌、高效有机磷降解菌、芳香有机物分解菌、产酸菌、产碱菌、低温菌、高温菌等十几种菌株，在处理印染、制革、餐厅、啤酒、洗水等废水时，分离选育出PSB光合细菌，PSB光合细菌作为一种广谱细菌，和其他优势菌系统共同作用处理各种高、中、低浓度的有机废水。

PSB优势菌群具有高度浓缩和高度组合的特点，具有1200种微生物，可以针对不同的污水组合为不同的微生物菌剂。这种高效微生物菌群，每克含有10亿～60亿个微生物。它在水中具有吸收、蓄存、释放氧气的作用，利用它治理污水后，不会产生第二次污染，不会有新的污泥产生，即使有少量的不可生物降解的渣泥也可以通过渣泥回流系统回流到水解酸化进行消解，达到无污泥排放的效果。另外，该菌群还有很强的恢复能力，当企业休假停产时，可令菌群处理于“休眠状态”长达3～5个月之久；当恢复生产时，处理污水后24小时内，就可以恢复菌群的正常工况，而且可维持菌群五年以上不蜕变。本发明根据废水的性质特点和微生物的生长规律，因地制宜地对各个处理单元进行有机的组合，组成无污泥优势菌群处理系统。

本发明还对微生物栖息的场所(环境)——填料作过大量实践研究，根据水质的不同选用不用的填料(种类有弹性、组合、软性、半软性、硬质塑料填料、焦炭、煤渣、矿渣等十几种)，发现所选用的硬质填料高炉渣不仅具有成本低的优点，而且有其他微生物载体不可替代的作用，原因是因为高炉渣不仅内有高效的微生物附着表面，而且高炉渣有微生物生长发育所必须的微量元素，因此高炉渣固定式生物床作为载体具有很高的活性。

下面通过某县污水处理厂实施例来对本发明提供的技术方案进行说明：

污水处理厂的原生污水主要是生活污水，对污水进行了24h监测，由在线自动取样器4h综合取样。污水处理厂进水水质如表1。

表1污水处理厂进水水质

标准	COD_cr(mg/L)	BOD₅(mg/L)	SS(mg/L)	NH₃-N(mg/L)	TN(mg/L)	TP(mg/L)	pH
标准	COD_cr(mg/L)	BOD₅(mg/L)	SS(mg/L)	NH₃-N(mg/L)	TN(mg/L)	TP(mg/L)	pH	浓度	≤400	≤250	≤300	35	50	2.5	6～9

污水处理后按三类水体，执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级排放标准中的A标准，因此确定污水处理厂出水水质控制指标如表2。

表2污水处理厂出水水质

标准	COD_cr(mg/L)	BOD₅(mg/L)	SS(mg/L)	NH₃-N(mg/L)	TN(mg/L)	TP(mg/L)	pH
标准	COD_cr(mg/L)	BOD₅(mg/L)	SS(mg/L)	NH₃-N(mg/L)	TN(mg/L)	TP(mg/L)	pH	浓度	≤50	≤10	≤10	≤5	≤15	≤0.5	6～9

污水处理厂按照8000m³/d的流量，运用无污泥优势菌群处理系统进行设计。工艺流程方案见图1。

无污泥优势菌群处理系统由格栅、曝气沉砂池、水解酸化池、氧化池和二沉池组成。污水经过粗、细格栅除去较大杂物进入曝气沉砂池进行沉砂处理，出水进入水解酸化池，其中水解酸化池的作用是利用水解酸化中的污泥床将污水和回流渣泥截留，控制污泥浓度在3g/L和溶解氧浓度为0.2mg/L左右，将污泥消解。

经过沉淀的污水进入到氧化池中的固定式生物床，要实现固定式生物床处理污水的能力，首先要培养PSB优势菌群，在固定式生物床内注入原生污水，把驯化优化好的菌种按水∶菌种＝10∶1的比例加入到氧化池的固定式生物床中，控制溶解氧DO在4mg/L～6mg/L之间，水温在10℃～25℃之间，连续曝气2～3天，填料表面产生生物膜。在填料表面形成薄层生物膜后，原生污水不断注入固定式生物床，最初在设计的标准情况下运行，可是发现设计的气水比6∶1过高，导致氧化池和二沉池壁上藻类过度生长，因此，将比率调至2～2.5∶1。

另外，进水流量低于设计的8000m³/d。两组并联处理系列的每一系列仅处理了设计流量的一半或更少，每组处理能力为4000m³/d，甚至高于每天进水流量。一年的污水流量的变化情况中，进水高于3500m³/d的几率为20％，2500～3500m³/d的几率是65％，2500m³/d或者低于2500m³/d的几率15％，因此，氧化池和其他处理单元的水力停留时间HRT高于设计标准的3h。

运行期间水质参数COD_cr、BOD₅、TSS、TP和NH₃-H的变化分别如图2-图6所示：

从图中可看出，COD_cr去除率在74.6％～90.5％范围内(平均84.6％)，出水CODcr为8～20mg/L(平均13.6mg/L)；BOD₅、NH₃-H去除率很高，分别为95.8％～98.6％(平均97.2％)，97.2％～98.8％(平均98.1％)，出水BOD₅在0.5～7mg/L(平均1.1mg/L)范围内，出水NH₃-H为0.17～0.25mg/L(平均0.2mg/L)；TSS平均去除率91.8％，变化范围是86.2％～96.8％，出水TSS为5～10mg/L，总磷的部分去除率50％～65％，这主要归因于微生物的新陈代谢。出水TP为0.5～1.2mg/L。

为了找出最佳气水比，根据运行需要控制曝气。当气水比为2.5～3∶1时，平均BOD₅为1.33mg/L，BOD₅去除率97％以上，平均出水TSS23mg/L，去除率92％，COD_cr16.5mg/L，去除率82％。气水比为2∶1时，上述参数无明显波动。

关于NH₃-N，当气水比2.5～3.0时，NH₃-H去除率高于98％，平均出水NH₃-N 0.2mg/L；气水比降至2∶1时，NH₃-N去除率降至76％，平均出水NH₃-N 3.10mg/L，这表明气水比对NH₃-N的去除率有显著影响。

在2～6h之间氧化池中的固定生物床运行性能最佳，通过确定有机物去除率，表3给出了HRT对有机物去除率的影响。

表3HRT对去除率的影响

如表3所示，有机物和氨氮主要在一级氧化池去除，这表明提高HRT对有机物和氨氮的去除没有显著影响。

发现根据设计推荐才用的气水比6∶1过高，导致在氧化池和二沉池壁藻类过度生长，然而将气水比调整到2∶1或更低时，在一级氧化池前端产生了令人不愉快的臭味，因此，将合理的气水比保持在2.5∶1。在气水比为6∶1和2∶1时，氧化池中的固定式生物床中的溶解氧(DO)分布见表4。

表4固定式生物床不同部分溶解氧随气水比变化情况

从表4中可看出，6∶1的气水比导致DO过高，出水水质较好；然而，当气水比降至2∶1时，即使控制了藻类的增殖，在一级氧化池仍产生了令人不愉快的臭味，因此，将最佳气水比维持在2.5∶1。

综上所述，本发明提供的无污泥污水处理系统，其处理的污水出水水质无色、无味、透明，可达《污水综合排放标准》一级排放标准：COD_cr＝60mg/L、BOD₅＝20mg/L、NH₃-N＝15mg/L、TP＝0.1mg/L、TSS＝20mg/L、pH＝6～9。

以上已对本发明其内容作了详尽说明。对本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都不会超出本申请所附权利要求的保护范围。

Claims

1、一种无污泥污水处理系统，其特征在于，包括依次连接的格栅、曝气沉砂池、水解酸化池、氧化池和二沉池。

2、根据权利要求1所述的无污泥污水处理系统，其特征在于，该系统再包括消毒池，该消毒池与二沉池相连接。

3、根据权利要求1所述的无污泥污水处理系统，其特征在于，该系统再包括渣池、渣浓缩塔和污泥脱水机，所述渣池与二沉池相连接，所述渣浓缩塔和污泥脱水机再依次连接于所述渣池。

4、根据权利要求2所述的无污泥污水处理系统，其特征在于，该系统再包括渣池、渣浓缩塔和污泥脱水机，所述渣池与二沉池相连接，所述渣浓缩塔和污泥脱水机再依次连接于所述渣池。

5、根据权利要求1-4中的任意一项权利要求所述的无污泥污水处理系统，其特征在于，所述格栅再包括粗格栅和细格栅两个部分。

6、根据权利要求1-4中的任意一项权利要求所述的无污泥污水处理系统，其特征在于，所述氧化池中包括固定式生物床，固定式生物床包括硬质活性填料高炉渣层、光合细菌优势菌群、曝气系统以及渣泥回流系统，硬质活性填料高炉渣层用于作为光合细菌优势菌群的载体，所述曝气系统布置于所述硬质活性填料高炉渣层的底部，所述渣泥回流系统再连接于所述水解酸化池，用于将不可生物分解的渣泥回流到水解酸化池。

7、根据权利要求6所述的无污泥污水处理系统，其特征在于，所述光合细菌优势菌群是通过处理印染、制革、餐厅、啤酒、洗水等废水时分离选育出光合细菌，并将其作为一种广谱细菌，和其他优势菌种，包括高效脱色菌、油脂降解菌、表面活性剂降解菌、氧化硫杆菌、高效有机磷降解菌、芳香有机物分解菌、产酸菌、产碱菌、低温菌、高温菌共同组成。

8、根据权利要求7所述的无污泥污水处理系统，其特征在于，所述光合细菌优势菌群包括1200种微生物，每克含有10亿～60亿个微生物，其与固定式生物床挂膜时，按照水∶菌种＝10∶1的比例加入到固定式生物床中，控制溶解氧DO在4mg/L～6mg/L之间，水温在10℃～25℃之间，连续曝气2～3天在固定式生物床挂膜。

9、根据权利要求6所述的无污泥污水处理系统，其特征在于，所述硬质活性填料高炉渣层的高度优选为1.5～2m大小，其硬质活性填料高炉渣的大小优选为Φ50～100mm。

10、根据权利要求6所述的无污泥污水处理系统，其特征在于，所述曝气系统的曝气量按水∶气＝2～2.5∶1控制，水温控制在10℃～25℃之间，停留时间为0.5～1h。