CN101759338B - 利用臭氧氧化实现生物污泥减量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用臭氧氧化实现生物污泥减量的方法，将A2/O工艺的生物处理系统和臭氧氧化系统相结合，污水在生物处理系统的厌氧段、缺氧段及好氧段中分别完成厌氧释磷，反硝化及好氧吸磷等过程后，剩余污泥再进入由臭氧发生器、臭氧接触柱及尾气吸收装置三部分组成的臭氧氧化系统，经臭氧氧化，剩余污泥细胞壁结构被破坏，氧化后的剩余污泥以有机质的形式进入污水生物处理系统中，通过活性污泥的生物降解作用，将其部分有机质转化成为水和二氧化碳，从而降低系统产生的生物污泥量。本发明实现在污水处理净化的同时，将产生的剩余污泥量最小化，并提高剩余污泥的稳定性，减少剩余污泥的后续处理处置费用。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用臭氧氧化实现生物污泥减量的方法，在污水处理净化的同时，将产生的剩余污泥量最小化，并提高剩余污泥的稳定性，减少剩余污泥的后续处理处置费用。属于环境工程污水处理技术领域。
背景技术
为了解决城市污水的污染问题，人们进行了长期的实验研究和大量的工程实践，按目前应用最为广泛的活性污泥法计算，已有近百年的历史。现在，污水生物处理技术已成为现代生物工程中的一个重要组成部分，生物法也成为去除污水中有机物的主流方法。该技术正在向着更加高效化、稳定化和低能耗化的方向发展。目前，在许多城市生物污水处理厂中，污水得到净化的同时会产生大量的剩余生物污泥。剩余污泥的处理和处置已成为污水处理厂运行中一个令人头疼的问题，具运行费用占到污水处理厂总运行费用的25-40％，甚至高达60％。生物污泥的最终处置常采用焚烧、填埋、填海或用于农业。但随着可用土地的减少以及考虑到人体的健康，污泥在用于农业之前还必须进行进一步处置。昂贵的运行费用和越来越严格的限制性法规使得剩余污泥的处置问题益发严重。目前，国外的活性污泥处理厂的运行重点已从过去的优质出水转移到污泥产生量的最小化。对于生物固体管理的理想解决方案是开发出一种无泥化工艺。但是，由于污泥中难降解惰性物质的存在，很难将剩余污泥完全生物降解掉。所以在污泥处理的实际运行管理中，比较现实和能够实现的方法就是在污水处理的同时尽量减少污泥的产量，以期最大限度地降低剩余污泥的产量和处置费用。这使得人们对于能够减少污泥产量的生物处理工艺越来越感兴趣。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种利用臭氧氧化实现生物污泥减量的方法，以较低的成本实现降低污水生物处理系统产生的污泥量。
为实现上述目的，本发明将A2/O工艺的生物处理系统和臭氧氧化系统相结合，通过将剩余污泥臭氧氧化，破坏剩余污泥细胞壁结构，氧化后的剩余污泥以有机质的形式进入污水生物处理系统中，通过活性污泥的生物降解作用，将具部分有机质转化成为水和二氧化碳，从而降低系统产生的生物污泥量。
本发明的方法具体为：
1、生物处理系统采用A2/O工艺。在生物处理系统的厌氧池和缺氧池中安装搅拌机，在好氧池中安装曝气管。将污水引入厌氧池并停留2小时完成厌氧释磷，然后再引入缺氧池中并停留2小时完成缺氧反硝化反应，再引入好氧池中停留6小时完成好氧硝化反应。
2、将从好氧池排出的水引入竖流式沉淀池，在沉淀池中进行泥水分离，澄清水通过出水管外排，沉淀后的污泥一部分通过回流污泥泵和回流污泥管回流到厌氧池中，另外一部分即剩余污泥通过剩余污泥管进入臭氧接触柱。
3、将臭氧发生器产生的臭氧气体通过臭氧投加管引入臭氧接触柱，臭氧气体的投加量与剩余污泥量的质量比为0.20∶1，使臭氧接触柱中的剩余污泥与臭氧气体进行反应，反应时间为10～15分钟。反应后的残余臭氧气体通过尾气排放管进入尾气吸收装置，经过处理后排放入外界大气环境；臭氧化后的污泥通过臭氧化污泥回流泵和臭氧化污泥回流管回流至厌氧池中。
本发明中，所述厌氧池的有效容积为2.5m3，厌氧池中的进水管直径为20mm，厌氧池中安装的搅拌机的功率为0.15kW，进入厌氧池的回流污泥管的直径为15mm。
所述缺氧池的有效容积为2.5m3，缺氧池中的硝化液回流管直径为25mm，缺氧池中安装的搅拌机的功率为0.15kW。
所述好氧池的有效容积为7.5m3，所述曝气管的管径为10mm。
所述竖流式沉淀池的直径为1.5m，高度为3m；所述出水管的直径为20mm；所述回流污泥管的直径为15mm；所述剩余污泥管的直径为10mm。
所述臭氧投加管的直径为5mm；所述臭氧接触柱的直径为0.1m，高度为1.0m；所述臭氧化污泥回流管的直径为10mm。
本发明将生物处理系统与臭氧氧化系统相结合，能够在净化污水的同时，实现生物污泥产量最小化；产生的剩余生物污泥稳定性好，为后续的浓缩、脱水等处理处置提供了良好的条件。本发明与传统的污水、污泥处理处置技术比较，能够节约20-30％的运行费用，更加经济节能。
附图说明
图1为本发明中生物处理系统(A2/O工艺)和臭氧氧化系统的结构示意图。
图1中，1为原水管，2为A1厌氧池，3为搅拌机，4为A2缺氧池，5为搅拌机，6为O段好氧池，7为曝气管，8为硝化液回流泵，9为硝化液回流管，10为竖流式沉淀池，11为出水管，12为回流污泥管，13为回流污泥泵，14为剩余污泥管，15为臭氧发生器，16为臭氧投加管，17为臭氧接触柱，18为尾气排放管，19为尾气吸收装置，20为臭氧化污泥回流泵，21为臭氧化污泥回流管。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步描述。以下实施例不对本发明的技术方案构成限定。
本发明将A2/O工艺的生物处理系统和臭氧氧化系统相结合，采用的装置结构如图1所示。生物处理系统采用A2/O工艺，能够实现生物脱氮除磷。A1段为厌氧段，主要进行厌氧释磷；A2段为缺氧段，可以通过反硝化作用脱氮；O段为好氧段，可以完成碳化、硝化、好氧吸磷等过程。臭氧氧化系统由臭氧发生器、臭氧接触柱及尾气吸收装置三部分组成。臭氧发生器能够将空气中的氧气合成臭氧，臭氧气体与剩余污泥在臭氧接触柱中进行充分反应，臭氧氧化后的污泥用泵提升进入生物处理系统的A1段厌氧池，而接触柱中的残余臭氧气体则通过尾气吸收装置处理后排入外界大气环境。
对照图1，本发明利用臭氧氧化实现生物污泥减量的方法如下：
1、在生物处理系统的厌氧池2和缺氧池4中安装搅拌机，在好氧池6中安装曝气管7。首先采用原水管1将原生污水输送进入A1段厌氧池2并停留2小时，回流污泥管12输送过来的回流污泥也进入A1厌氧池2，原生污水与回流污泥通过搅拌机3的搅拌作用完全混合，进行厌氧释磷反应。反应后出水进入A2段缺氧池4中并停留2小时，通过硝化液回流泵8和硝化液回流管9输送过来的硝化液也进入A2段缺氧池4，通过搅拌机5的搅拌使得进水、硝化液、活性污泥完全混合，进行缺氧反硝化反应脱氮。反应出水再进入O段好氧池6中停留6小时，在好氧池中，曝气管7输送的氧气、污水、活性污泥完全混合，通过好氧生化反应去除有机物、完成硝化反应。
2、从O段好氧池6排出的水进入竖流式沉淀池10，在沉淀池中进行泥水分离，澄清水通过出水管11外排，沉淀后的污泥一部分通过回流污泥泵13和回流污泥管12回流到A1厌氧池2中，另外一部分即剩余污泥，需要进行臭氧氧化处理。将这部分剩余污泥通过剩余污泥管14进入臭氧氧化系统中的臭氧接触柱17。
3、将空气或者纯氧气体除尘除湿后引入臭氧发生器15，产生的臭氧气体通过臭氧投加管16引入臭氧接触柱17，臭氧气体的投加量为0.20kgO3/kgMLSS(即臭氧气体的投加量与剩余污泥量的质量比为0.20∶1)。在臭氧接触柱17中，剩余污泥与臭氧气体进行反应，反应时间为10～15分钟。反应后的残余臭氧气体通过尾气排放管18进入尾气吸收装置19，经过处理后排放入外界大气环境。臭氧化后的污泥通过臭氧化污泥回流泵20和臭氧化污泥回流管21回流至A1厌氧池2中进行生物代谢。
以下为本发明的一个具体应用实施例。
在山东省某污水处理厂开展臭氧氧化污泥减量中试工程。在污水处理厂生化反应池旁构建生物处理系统和臭氧氧化系统。
1根DN20的原水管1将原生污水输送进入生物处理系统的A1厌氧池2，原生污水与1根DN15的回流污泥管12输送的回流污泥经过功率为0.15kW的搅拌机3搅拌混合后，进行厌氧释磷反应，A1厌氧池2的有效容积为2.5m3，水力停留时间为2小时。在此厌氧段，通过排泥控制污泥浓度为2500-3000mg/L。
A1厌氧池2的出水进入A2缺氧池4，1根DN25的硝化液回流管9将硝化液回流至A2缺氧池4，通过功率为0.15kW的搅拌机5搅拌混合后，完成反硝化反应，A2厌氧池4的有效容积为2.5m3，水力停留时间为2小时。在此缺氧段，通过排泥控制污泥浓度为2500-3000mg/L。
出水进入O段好氧池6，1根DN10的曝气管7将空气引入O段好氧池6中，活性污泥、空气、污水充分接触反应，去除有机物，完成硝化反应，O段好氧池6的有效容积为7.5m3，水力停留时间为6小时。在此好氧段，通过排泥控制污泥浓度为3000-3500mg/L，溶解氧控制在1.0-2.0mg/L。
O段好氧池6的生化处理出水进入竖流式沉淀池10进行泥水分离，竖流式沉淀池10的直径为1.5m，高度为3m。澄清水通过1根DN20的出水管11外排，沉淀后的污泥一部分通过回流污泥泵13和DN15的回流污泥管12回流到A1厌氧池2中，另外一部分剩余污泥则通过1根DN10的剩余污泥管14进入臭氧氧化系统中。
臭氧发生器15产生的臭氧化气体通过1根DN5的臭氧投加管16引入臭氧接触柱17，臭氧接触柱的直径为0.1m，高度为1.0m。臭氧化后的污泥通过1根DN10的臭氧化污泥回流管21回流至A1厌氧池2中。臭氧的投加量按0.20kgO3/kgMLSS计算(即臭氧气体的投加量与剩余污泥量的质量比为0.20∶1)，由此可以确定臭氧发生器的发生量等工作参数。剩余污泥在臭氧接触柱内的水力停留时间为10-15分钟。
在系统试运行的3个月期间，对中试系统的进出水水质进行了检测分析，发现系统对COD、总氮、总磷的平均去除率分别为88％、76％和80％，污泥产率为0.15kgMLSS/kgCOD，为污水处理厂系统污泥产量的40％，达到了在污水净化的同时，实现污泥减量的目的。
Claims (6)
1.一种利用臭氧氧化实现生物污泥减量的方法，其特征在于包括如下步骤：
1)在生物处理系统的厌氧池(2)和缺氧池(4)中安装搅拌机，在好氧池(6)中安装曝气管(7)；将污水引入厌氧池(2)并停留2小时完成厌氧释磷，然后再引入缺氧池(4)中并停留2小时完成缺氧反硝化反应，再引入好氧池(6)中停留6小时完成好氧硝化反应；
2)将从好氧池(6)排出的水引入竖流式沉淀池(10)进行泥水分离，澄清水通过出水管(11)外排，沉淀后的污泥一部分通过回流污泥泵(13)和回流污泥管(12)回流到厌氧池(2)中，另外一部分即剩余污泥通过剩余污泥管(14)进入臭氧接触柱(17)；
3)将臭氧发生器(15)产生的臭氧气体通过臭氧投加管(16)引入臭氧接触柱(17)，臭氧气体的投加量与剩余污泥量的质量比为0.20∶1，使臭氧接触柱(17)中的剩余污泥与臭氧气体进行反应，反应时间为10～15分钟；反应后的残余臭氧气体通过尾气排放管(18)进入尾气吸收装置(19)，经过处理后排放入外界大气环境；臭氧化后的污泥通过臭氧化污泥回流泵(20)和臭氧化污泥回流管(21)回流至厌氧池(2)中。
2.根据权利要求1的利用臭氧氧化实现生物污泥减量的方法，其特征在于所述厌氧池(2)的有效容积为2.5m3，厌氧池(2)中的进水管(1)直径为20mm，厌氧池(2)中安装的搅拌机的功率为0.15kW，进入厌氧池(2)的回流污泥管(12)的直径为15mm。
3.根据权利要求1的利用臭氧氧化实现生物污泥减量的方法，其特征在于所述缺氧池(4)的有效容积为2.5m3，缺氧池(4)中的硝化液回流管(9)直径为25mm，缺氧池(4)中安装的搅拌机(5)的功率为0.15kW。
4.根据权利要求1的利用臭氧氧化实现生物污泥减量的方法，其特征在于所述好氧池(6)的有效容积为7.5m3，所述曝气管(7)的管径为10mm。
5.根据权利要求1的利用臭氧氧化实现生物污泥减量的方法，其特征在于所述竖流式沉淀池(10)的直径为1.5m，高度为3m；所述出水管(11)的直径为20mm；所述回流污泥管(12)的直径为15mm；所述剩余污泥管(14)的直径为10mm。
6.根据权利要求1的利用臭氧氧化实现生物污泥减量的方法，其特征在于所述臭氧投加管(16)的直径为5mm；所述臭氧接触柱(17)的直径为0.1m，高度为1.0m；所述臭氧化污泥回流管(21)的直径为10mm。
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