CN101481191A - 污泥回流消化减量的污水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明为污泥回流消化减量的污水处理方法。其主要特征是在污水处理厂的系统中，初次沉淀池采用厌氧沉淀池2，污水原水1流入厌氧沉淀池2，厌氧沉淀池的出水3进入污水处理系统4，污水处理系统将净化水排放，同时把产生的剩余污泥5输送投放到厌氧沉淀池2，厌氧沉淀池2的下部是累积的沉淀污泥区，污泥区容积满足污泥停留期间的稳定减量化污泥累计总量的容积。污泥在厌氧沉淀池中长期停留，达到设计期限则清理排出稳定减量化的污泥。该方法简化了工艺，节约了投资，工艺操作控制简单，实现了污泥的减量化和稳定化，也提高了污水处理的进水生化稳定性。

Description

污泥回流消化减量的污水处理方法

技术领域：

本发明属于环保领域中污水处理的范畴，涉及一种污水处理中剩余污泥逆向循环消化减量形成的污水处理方法。

技术背景：

本发明应用于污水处理，主要适用于把污水处理过程中产生的剩余污泥在处理系统内循环消化处理，实现污泥减量的污水处理方法。在污水处理中，一方面污水通过各种工作形式被净化，部分有机物被降解；另一方面，有机物以形成污泥的形式被固化，污泥相当于是污染物的浓缩。所以，污水处理是污水的净化过程，并不是完全意义的污染治理过程，只有同时消除以污泥形式存在的污染物，才能实现水体净化和污染治理的目的，因此污泥处理是污水处理的重要组成部分。一般在污水处理厂内进行的污泥处理被称为“污泥处理”，在污水处理厂外进行的最终处理被称为“污泥处置”，污泥处理和处置的基本原则是减量化、稳定化和无害化，厌氧处理是污泥减量化和稳定化的主要技术。在传统的污水处理厂中，污泥主要产生于初次沉淀池和后续生化处理系统中的剩余污泥，污泥被输送到污泥处理系统，进行浓缩、消化、脱水、干化等一系列污泥减量、减容、稳定的处理工作。传统设计模式中是按照工艺先后的顺序，污水处理——产生污泥——污泥处理——最终处置的顺序进行，其中污泥处理系统的费用一般可达到污水处理厂总造价的40％-60％，同时污泥消化系统的技术要求也高，控制和维护管理费用也高。因此在这种背景下，在减量化、稳定化的原则下，简化污泥处理工艺就成为污泥处理研究的方向。另外还存在一个现象是对于有的地区，污水处理厂的污水处理负荷与实际情况偏差，进水的原水存在污水量和BOD负荷的波动，对污水处理厂的正常运行也产生了影响。调节和稳定污水处理系统、有效利用设施，也是污水处理厂的需要。因此，传统的污水处理厂模式是把污水处理和污泥处理分置的处理系统，如果系统把污水处理和污泥处理进行有效合并则能达到简化工艺和简化管理的目的。

发明内容：

本发明的目的是设计一种将污水处理过程中产生的剩余污泥持续回流到污水处理系统的一级处理阶段，利用一级污水处理设施实现消化污泥和污泥减量，将污泥处理并入污水处理系统而形成的污水处理方法。

本发明的技术方案是把污水处理厂的初次沉淀池设计成厌氧型的推流式沉淀池，厌氧沉淀池的下部是污泥的存积减量消化区，污水经过二级处理后排放，二级污水处理系统产生的剩余污泥返回进入厌氧沉淀池，厌氧沉淀池中污泥区容积满足大于该地区条件下污泥厌氧发酵消化周期的污泥总量所需容积，经过格栅、沉砂等工艺粗处理的污水原水也进入厌氧沉淀池，污水依据推流的模式，从厌氧沉淀池的出水口排出，进入后续污水生化处理系统，产生的剩余污泥再次排入厌氧沉淀池。厌氧沉淀池可采用至少一格的矩形平流沉淀池，也可采用双层沉淀池，或者其他可以满足污泥停留的沉淀池。厌氧沉淀池的上部可设置消化气集气装置收集沼气。延长厌氧沉淀池的污泥停留时间，当达到设计清掏容积时，则集中清掏外运，清掏时留下10-20％的污泥。本系统中的有机物处于内部循环处理状态，循环系统不同阶段的参数设计遵循物质平衡的理论。厌氧沉淀池的容积首先是计算在污水处理系统每日产生的剩余污泥量(投加污泥量)和污水原水的污泥沉淀量，根据在厌氧状态下污泥的腐化发酵周期，按照90天计算发酵污泥的累计容积，然后按照消化污泥稳定化平衡消化状态估算一定时间段的污泥增量，两者之和是厌氧沉淀池的污泥容积负荷的总量，最后按照每日的污水处理量所需容积和污泥容积之和计算厌氧沉淀池的容积。厌氧沉淀池的污泥减量消化可以借助一些辅助的措施来加强，如投加一些复合成分的优势菌种和催化剂等。

厌氧沉淀池的容积W0按照污水容积W1与污泥停留期累积的污泥容积W2之和计算，污泥容积W2＝发酵累积容积W3+延时停留增量容积W4。

污水容积W1＝日污水总量×污水停留时间÷24

发酵累积容积W3＝日污泥量×发酵周期天数×(1-新鲜污泥含水率)×污泥容积发酵缩减系数K1×修正容积系数K0÷(1-发酵污泥含水率)

延时停留增量容积W4＝发酵污泥W3×污泥延时停留增量修正系数Kn

污泥容积W0＝W1+W2＝W1+W3+W4＝W1+W3×(1+Kn)

修正系数Kn根据水质差别，以及实验数据和经验数据等因素综合确定。

本发明是一种将污水处理与污泥处理系统合并的污泥减量化处理方法。在该处理方法的工作原理上，污泥厌氧处理可以实现污泥减量、减容、稳定化的作用，通常情况下厌氧消化可以消化35％以上的污泥，实现污泥的稳定化，稳定后的污泥仍然含有有机物，具有可以进一步减量的空间。创造不利环境，破坏菌群和细胞的生存状况，可以使细胞衰亡，细胞之间彼此吞食利用周围衰亡的细胞物质，因而可以达到污泥减量的目的。延长污泥的停留时间是创造细胞不利环境的简单措施，污泥停留时间长于生物寿命期，老化的微生物则被代谢，污泥的增量减缓。在本技术措施中，厌氧沉淀池的污泥容积可以满足污泥的长期停留，厌氧沉淀池的污泥包括初次沉淀污泥和回流剩余污泥，污泥除了进行厌氧消化，也进行污泥的隐增长消化。厌氧沉淀池的消化阶段相当于厌氧处理的酸化消化阶段，污泥消化后的产物包括了有机酸等酸化产物，酸化产物析出进入污水中，有机酸的可生化性好，适于后续污水处理工艺的处理，与污水的原水混合进入下一阶段的污水处理系统。在这种情况下，具有一定的抗冲击能力，可以调节系统，缓和原水的水质波动性问题。系统遵循物质平衡的原理，原水中有机物含量与回流的剩余污泥中有机物的总量＝厌氧沉淀池中增量污泥、降解的有机物与厌氧沉淀池出水中有机物含量的总和；厌氧沉淀池出水的有机物总量＝后续污水处理系统中污水消化部分的有机物与剩余污泥总和；根据生物增长的基本方程，不考虑无机物的影响，在一定出水水质标准下，厌氧沉淀池中污泥总量的日降解能力与每日新增有机物量达到平衡，则系统处于稳定的零增长状态。厌氧沉淀池中的污泥在系统的早期是污泥增长期，随着系统平衡的建立，污泥的增量进入减速期，最后进入相对平衡的状态，从而实现了污泥的减量化和稳定化。

本发明的有益效果技术操作简便，污泥在系统内循环处理，在节约投资、简化工艺过程的情况下实现污泥的减量化，将厌氧消化池与初次沉淀池合并，用沉淀池实现了消化的功能，同时也让消化产物稳定了污水原水的有机负荷，创造后续的污水降解条件。

附图说明：

以下结合附图及实例对本发明的流程进一步说明

附图中是本发明在污水和污泥处理工艺中的工作流程。

附图中，1、经过粗处理的污水原水；2、厌氧沉淀池；3、厌氧沉淀池出水；4、污水二级以上处理阶段；5、污水二级以上处理阶段产生的剩余污泥；6、污水处理厂排放水；7、从厌氧沉淀池排出的稳定化污泥；

具体实施方式：

实施方式如图所示的污水和污泥处理的工艺流程，根据污水处理厂设计参数和经验值，计算在污水处理系统每日产生的剩余污泥量和污水原水的污泥沉淀量，根据在厌氧状态下污泥的腐化发酵周期，按照90天计算发酵污泥的累计容积，然后按照消化污泥稳定化平衡消化状态估算一定阶段的污泥增量，两者之和是厌氧沉淀池的污泥容积负荷的总量，最后按照污水容积和污泥容积之和计算厌氧沉淀池的容积。粗处理后的污水原水1进入厌氧沉淀池2，推流前进，一方面沉淀了原水中的悬浮物MLSS，另一方面混合了厌氧消化析出的有机物形成厌氧沉淀池出水3。厌氧沉淀池的出水3进入后续的污水处理系统4，通过污水处理系统4净化的排放水6被系统排出，污水处理系统4产生的剩余污泥5被回流投放到厌氧沉淀池2，剩余污泥5在厌氧沉淀池中与初沉污泥一起累积消化，污泥的消化液融入污水中，与推流的污水混合排出，进入后续的污水处理系统。在厌氧沉淀池2产生的沼气可以通过集气装置收集，当厌氧沉淀池2中的污泥累积的数量达到设计清掏周期，则清掏和排出经过稳定化的污泥7。

某污水处理规模6万M³的污水处理厂，每日产生的剩余污泥和初沉污泥600M³，新鲜污泥的含水率为97.5％。污水经过格栅和沉砂处理后，进入厌氧沉淀池2，污水在厌氧沉淀池的停留时间是4小时，二级污水处理系统产生的剩余污泥5也回流进入厌氧沉淀池2。根据污水的停留时间计算，确定厌氧沉淀池中污水容积为1万M³，在当地的常温自然发酵条件下，污泥的完全发酵时间为60～90天，发酵后的污泥含水率为90％，按90天发酵时间设计，根据含水率的变化，发酵累积污泥容积大约为13500M³。按清掏期3年考虑延长污泥的停留时间，结合修正参数，设计污泥容积为28350M³(无机沉淀物质的影响因素可估算或从略)。厌氧沉淀池的总容积为38350M³。为避免单个沉淀池容积过大，可并联成若干个小池，沿污水的推流方向把厌氧沉淀池分隔为三格结构，隔墙上开过水的洞口。厌氧沉淀池产生的沼气可进行收集。

Claims (6)

1、一种污泥回流消化减量的污水处理方法，其特征在于在污水处理厂的系统中把剩余污泥的处理并入污水处理系统，积累在污水处理设施中消化减量。在一级处理阶段采用厌氧沉淀池的处理工艺，污水的原水在推流作用下通过厌氧沉淀池进入后段污水处理阶段，后段污水处理阶段在污水处理后把达到要求的污水排放，把产生的剩余污泥返回输送投放到厌氧沉淀池，厌氧沉淀池的下部的沉淀污泥区可以容纳长期累积污泥，污泥区设计容积负荷大于污泥腐化周期的污泥累计总量。系统中，污水处理系统产生的剩余污泥进入厌氧沉淀池并沉积下来，厌氧沉淀池中污泥消化产生的部分液化状态的有机物混入厌氧沉淀池中的污水，一起进入下一个污水处理过程，在系统内部形成循环。

2、根据权利要求1所述的污泥回流消化减量的污水处理方法，其特征在于所述的厌氧沉淀池采用至少一格的沉淀池或双层沉淀池，沉淀池的下部污泥区能够长期累积污泥。

3、根据权利要求1所述的污泥回流消化减量的污水处理方法，其特征在于所述后段污水处理阶段包括二级或三级的污水处理工艺组合，工艺组成可以根据水质特点、处理要求和设施选择的需要，选用适合的组合形式。

4、根据权利要求1所述的污泥回流消化减量的污水处理方法，其特征在于所述的污泥区的容积负荷满足建立物质平衡关系，即每日污水原水中的有机物含量与投加剩余污泥中的有机物总量＝厌氧沉淀池中的污泥有机成分的日增量和累积污泥的日消化降解量与每日排出的污水中有机物含量的总和，该关系式中污泥的有机成分的日增量理论上达到零。

5、根据权利要求2所述的污泥回流消化减量的污水处理方法，其特征在于所述的厌氧沉淀池容积设计的计算方法是：

厌氧沉淀池的容积W0按照污水容积W1与污泥停留期累积的污泥容积W2之和计算，污泥容积W2＝发酵累积容积W3+延时停留增量容积W4。

污水容积W1＝日污水总量×污水停留时间÷24

发酵累积容积W3＝日污泥量×发酵周期天数×(1-新鲜污泥含水率)×污泥容积发酵缩减系数K1×修正容积系数K0÷(1-发酵污泥含水率)

延时停留增量容积W4＝发酵污泥W3×污泥延时停留增量修正系数Kn

污泥容积W0＝W1+W2＝W1+W3+W4＝W1+W3×(1+Kn)

修正系数Kn根据水质差别，以及实验数据和经验数据等因素综合确定。

6、根据权利要求2所述的污泥回流消化减量的污水处理方法，其特征在于所述的厌氧沉淀池上部封闭，可设集气装置收集沼气。

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