CN102372405A - 利用后生动物强化污泥原位减量系统及其工艺和应用 - Google Patents

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梅荣武
李明智
吴康跃
韦彦斐
喻治平
张刚
王慧荣
李欲如
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Abstract

本发明公开了一种利用后生动物强化污泥原位减量系统及其工艺和应用。本发明由厌氧区、缺氧区、好氧区、后生动物生长区、二沉区五部分构成。生化系统在处理污水过程中通过设置后生动物生长区进行原位减量；在后生动物生长区内不断投加经过培养驯化的后生动物强化对生物捕食作用，实现污泥原位减量的目的，可实现对活性污泥50-80%的污泥减量效果。本发明的高效生物法活性污泥原位减量的工艺，适用于一切活性污泥法及其变形工艺，如A2/O、A/O、SBR、MSBR、CASS、氧化沟、MBR等，也可用于有生物载体的生物处理工艺；既可用于新建污水处理工程的污泥减量，也可用于已建工程的改造，改造费用极低。

Description

利用后生动物强化污泥原位减量系统及其工艺和应用
技术领域
本发明涉及生物工程与环境工程技术领域，尤其涉及一种利用后生动物强化污泥原位减量系统及其工艺和应用。
背景技术
城市污水处理产生的污泥量大，处理成本高，易产生二次污染。目前污泥处理和利用技术在我国还刚刚起步，全国现有污水处理厂中，配套建有污泥处理设施的不到十分之一。大多数城市的污水处理厂只完成了水和固体物的分离，没有对污泥进行处理，更谈不上资源化利用，很多地方的污泥处理方式其实就是在城郊挖个坑埋了，甚至直接倒到河里。近年来，各地因污泥引发的二次污染事件不断增多，引起群众的不满。长此以往，不彻底的治污方式将使保护环境的污水处理厂成为污染大户。未来十年，城市污泥无害化处理和资源化利用，将成为我国新的环保投资重点领域。因此，研究在污水处理过程中大幅度减少污泥产生量，降低污泥处置费用意义重大。
在我国，由于经费和技术上的原因，目前污泥尚无稳定而合理的出路，总的状况还是以填埋、堆放为主。有资料表明，在建成的污水处理厂中50％以上没有污泥处理的配套设施，在一些地方，由于滥用污泥造成重金属、有机物污染以及病虫害等，直接危及人体健康造成对环境的二次污染。我国于1984年颁布并实施《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284-84)，这对于污泥农用的规范化起到一定的规范作用。2009年我国颁布了《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防止技术政策》，明确了城镇污水处理厂污泥处理处置技术发展方向和技术原则，指导各地开展城镇污水处理厂污泥处理处置技术研发和推广应用，促进工程建设和运行管理，避免二次污染，保护和改善生态环境，促进节能减排和污泥减量化、资源化利用，将起到积极的推动作用。
活性污泥法污水生物处理工艺以高效低耗的突出优点广泛应用于我国城市污水和工业废水处理。然而，随着污水处理率的不断提高,其产生的大量剩余污泥的有效处置也成为我们不得不面对的一个非常棘手的问题。截止到2009年底全国共统计3136座城市污水处理厂，设计日处理能力11163.2万吨。2009年我国城镇污水处理产生含水率80%的污泥约为2184万吨（5.99万吨/日），其中城市和县城2066万吨（5.66万吨/日），约占污泥产生量的95%。污泥处理成本占污水处理总成本的40%~60%。如果每年污水处理率按6-7%的速率递增，预计到2015年污泥排放量将达到3560万吨。相比如此巨大的污泥产量，我国目前大约有55.7％的污泥没有得到稳定处理。因此，如何合理处置污水厂污泥，解决城镇污泥的出路问题已成为非常紧迫的任务。
根据污泥减量技术原理的不同，国内外对废水生物处理产生的剩余污泥的减量研究主要集中在3个方面:(l)基于解偶联生长的污泥减量技术；包括投加解偶联剂、好氧-沉淀-厌氧工艺（OSA）等；(2) 基于细胞溶解(或分解)的隐性生长剩余污泥减量技术，包括物理化学溶胞、生物溶胞技术；(3) 利用微型动物生物捕食的剩余污泥减量化技术，如后生动物的捕食作用。这些技术实用性较大的是最后一类。
从源头进行剩余污泥的减量，在保证污水处理达到排放标准要求的前提下，尽量减少剩余污泥的产生和排放量，是污水处理可持续发展的方向。当前研究的各种污泥减量技术均有一定的污泥减量效果，但各有各的优缺点。采用物理、化学方法减量，其投资大、能耗高；采用生物捕食作用减量，其生物种类很难控制；采用能量解偶联作用减量，其进水及工艺条件要求高。总之，当前污泥减量化技术还主要处在探索研究阶段，正式投入工业化应用的还很少，仍需进一步研究污泥减量化机理，和完善已有的减量化技术。目前比较有实用价值的技术是在不改变原有工艺的基础上，利用生物方法，强化微生物氧化降解作用和微型后生动物捕食作用，强化生物群落相互之间的共生繁殖关系，改善活性污泥的理化性质，最终达到污泥减量的目的。
利用微型动物的捕食来减少剩余污泥产量作为一种能耗低、不产生二次污染的生态工程技术, 已越来越受到学者们的关注。它主要是利用原生动物( 纤毛虫、鞭毛虫等) 、后生动物( 红斑顠体虫、颤蚓、卷贝等) 以及苍蝇等小型动物来捕食活性污泥中的细菌和污泥碎片, 并通过其肠管使这些食物得到一定程度的矿化, 从而减少系统中剩余污泥的产量。而后生动物作为污泥处理系统中体型最大的生物, 具有比其他生物更强的污泥减量的能力。因此, 利用微型后生动物进行污泥减量成为近年来研究的热点。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用后生动物强化污泥原位减量系统及其工艺和应用。
利用后生动物强化活性污泥原位减量系统包括进水泵、阀门、流量计、潜水搅拌机、鼓风机、厌氧区、缺氧区、好氧区、后生动物生长区、二沉区、曝气系统、二沉区污泥回流泵、后生动物培养投加槽、刮泥机、出水管、混合液内回流泵、混合液内回流管和污泥管，顺次设置厌氧区、缺氧区、好氧区、后生动物生长区、二沉区，进水泵、阀门、流量计、厌氧区顺次相连，厌氧区、缺氧区内分别设有潜水搅拌机，好氧区和后生动物生长区底部分别设有曝气系统，曝气系统与鼓风机相连，后生动物生长区配套设有后生动物培养投加槽并与后生动物生长区相连，混合液内回流泵通过混合液内回流管与缺氧区、后生动物生长区底部相连，后生动物生长区上部出口与二沉区底部进口相连，二沉区底部出口经二沉区污泥回流泵通过污泥管分别与厌氧区、缺氧区、好氧区底部相连，二沉区内设有刮泥机，二沉区上部设有出水管。
用后生动物强化活性污泥原位减量工艺是：污水通过提升进水泵经过阀门流量计进入厌氧区，同步进入的还有经二沉区污泥回流泵回流过来的污泥，区内设潜水搅拌机搅拌污水与污泥，使污水污泥充分混合，对生活污水而言本反应区的主要功能是释放磷，同时部分有机物进行氨化。对工业污水，厌氧主要是提高废水的可生化性，降低污水的浓度，减轻后续好氧负荷，同时可以消解部分污泥；厌氧区的出水进入缺氧区，同步进入的还有经后生动物生长区混合液内回流泵回流过来的内回流混合液。缺氧区的主要功能为消耗掉回流污泥及混合液所含的溶解氧和硝态氧，异养菌利用回流污泥中携带的硝态氮作为电子受体，进行快速反硝化，保证下阶段厌氧区磷的充分释放，同时保证废水中总氮浓度大幅度降低；缺氧区泥水混合液进入曝气好氧反应区中，同步进入的还有经二沉区污泥回流泵回流过来的污泥。好氧区中的混合液通过鼓风机及曝气系统充入空气，空气中的氧被污水中的好氧微生物吸收，微生物在生长过程中同时降解混合液中的有机污染物，而微生物在好氧条件下可使废水中的氨氮发生硝化反应，生成硝酸盐；好氧区的泥水混合液进入后生动物生长区中，混合液通过鼓风机及曝气系统充入空气，空气中的氧被污水中的好氧微生物吸收，微生物在生长过程中同时进一步降解混合液中的有机污染物，此区有机物含量低，有利于微生物在好氧条件下可使废水中的氨氮发生硝化反应，生成硝酸盐、亚硝酸盐，强化了硝化作用；后生动物生长区有大量的轮虫、线虫后生动物存在，以细小微生物与有机颗粒物为食物，大幅度减少污泥量，从而达到污泥减量的目的；后生动物生长区中的混合液通过内回流泵回流到缺氧区，回流比为：2.0～3.0Q，出水方式为连续出水，污水通过出水管流入二沉区；二沉区和后生动物生长区中的污水流入二沉区后泥水分离，部分污泥通过回流污泥泵打入厌氧区、缺氧区和好氧区，剩余污泥去污泥处理系统，二沉区上清液外排。
用后生动物强化活性污泥原位减量工艺的应用应用于A2/O、A/O、SBR、CASS、MSBR、氧化沟、MBR或生物载体的生物处理工艺。
本发明的优点是：
(1) 本工艺结构简洁紧凑，操作运行管理方便，占地少、易实现全自动控制；
（2）工艺功能区分割清晰，易于形成食物链，有利于污泥的原位减量。且不影响污水处理效果；
（3）投加定期投加后生动物，强化污泥原位减量效果，污泥产泥率同比减少50%以上；
（4）改造投资低，运行成本省，管理方便；
（5）本工艺既可用于新建污水处理工程的污泥减量，也可用于已建工程的改造。
附图说明
附图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
如图1所示，利用后生动物强化活性污泥原位减量系统包括进水泵1、阀门2、流量计3、潜水搅拌机4、鼓风机5、厌氧区6、缺氧区7、好氧区8、后生动物生长区9、二沉区10、曝气系统11、二沉区污泥回流泵12、后生动物培养投加槽13、刮泥机14、出水管15、混合液内回流泵16、混合液内回流管17和污泥管18，顺次设置厌氧区6、缺氧区7、好氧区8、后生动物生长区9、二沉区10，进水泵1、阀门2、流量计3、厌氧区6顺次相连，厌氧区6、缺氧区7内分别设有潜水搅拌机4，好氧区8和后生动物生长区9底部分别设有曝气系统11，曝气系统11与鼓风机5相连，后生动物生长区9配套设有后生动物培养投加槽13并与后生动物生长区9相连，混合液内回流泵16通过混合液内回流管17与缺氧区7、后生动物生长区9底部相连，后生动物生长区9上部出口与二沉区10底部进口相连，二沉区10底部出口经二沉区污泥回流泵12通过污泥管18分别与厌氧区6、缺氧区7、好氧区8底部相连，二沉区10内设有刮泥机14，二沉区10上部设有出水管15。
用后生动物强化活性污泥原位减量工艺是：污水通过提升进水泵1经过阀门2流量计3进入厌氧区6，同步进入的还有经二沉区10污泥回流泵12回流过来的污泥，区内设潜水搅拌机4搅拌污水与污泥，使污水污泥充分混合，对生活污水而言本反应区的主要功能是释放磷，同时部分有机物进行氨化。对工业污水，厌氧主要是提高废水的可生化性，降低污水的浓度，减轻后续好氧负荷，同时可以消解部分污泥；厌氧区6的出水进入缺氧区7，同步进入的还有经后生动物生长区9混合液内回流泵16回流过来的内回流混合液。缺氧区7的主要功能为消耗掉回流污泥及混合液所含的溶解氧和硝态氧，异养菌利用回流污泥中携带的硝态氮作为电子受体，进行快速反硝化，保证下阶段厌氧区磷的充分释放，同时保证废水中总氮浓度大幅度降低；缺氧区7泥水混合液进入曝气好氧反应区8中，同步进入的还有经二沉区10污泥回流泵12回流过来的污泥。好氧区中的混合液通过鼓风机5及曝气系统11充入空气，空气中的氧被污水中的好氧微生物吸收，微生物在生长过程中同时降解混合液中的有机污染物，而微生物在好氧条件下可使废水中的氨氮发生硝化反应，生成硝酸盐；好氧区8的泥水混合液进入后生动物生长区9中，混合液通过鼓风机5及曝气系统11充入空气，空气中的氧被污水中的好氧微生物吸收，微生物在生长过程中同时进一步降解混合液中的有机污染物，此区有机物含量低，有利于微生物在好氧条件下可使废水中的氨氮发生硝化反应，生成硝酸盐、亚硝酸盐，强化了硝化作用；后生动物生长区9有大量的轮虫、线虫后生动物存在，以细小微生物与有机颗粒物为食物，大幅度减少污泥量，从而达到污泥减量的目的；后生动物生长区9中的混合液通过内回流泵16回流到缺氧区7，回流比为：2.0～3.0Q，出水方式为连续出水，污水通过出水管流入二沉区10；二沉区10和后生动物生长区9中的污水流入二沉区10后泥水分离，部分污泥通过回流污泥泵12打入厌氧区6、缺氧区7和好氧区8，剩余污泥去污泥处理系统，二沉区10上清液外排。
用后生动物强化活性污泥原位减量工艺的应用应用于A2/O、A/O、SBR、CASS、MSBR、氧化沟、MBR或生物载体的生物处理工艺。
实施例1：
进入工艺的废水为印染类工业污水，印染污水水质为pH：9～11，CODcr:750～1200mg/l，NH3-N:15～30mg/l,TP：2～6mg/l，水温为35～40℃，水量为4000m3/d，污水处理工艺为A/O+SBR，缺氧区停留时间为4h，好氧区停留时间为16h，采用活性污泥法，在好氧区投加后生动物强化捕食，在此条件下，污泥减量效果达80%以上。
实施例2：
一城镇污水处理厂的生活污水，CODcr:120～280mg/l,氨氮：20～30mg/l，TN: 30～40mg/l，TP：2～5mg/l，SS：100～300mg/l。污水采用A2/O-二沉池工艺处理，厌氧区停留2h,缺氧区停留时间为3h，好氧区停留时间为10h；通过投加槽按一定比例（0.1%～0.3%）投加后生动物到好氧池，污泥减量效果达70%以上。

Claims (3)

1.一种利用后生动物强化活性污泥原位减量系统，其特征在于包括进水泵（1）、阀门（2）、流量计（3）、潜水搅拌机（4）、鼓风机（5）、厌氧区（6）、缺氧区（7）、好氧区（8）、后生动物生长区（9）、二沉区（10）、曝气系统（11）、二沉区污泥回流泵（12）、后生动物培养投加槽（13）、刮泥机（14）、出水管（15）、混合液内回流泵（16）、混合液内回流管（17）和污泥管（18），顺次设置厌氧区（6）、缺氧区（7）、好氧区（8）、后生动物生长区（9）、二沉区（10），进水泵（1）、阀门（2）、流量计（3）、厌氧区（6）顺次相连，厌氧区（6）、缺氧区（7）内分别设有潜水搅拌机（4），好氧区（8）和后生动物生长区（9）底部分别设有曝气系统（11），曝气系统（11）与鼓风机（5）相连，后生动物生长区（9）配套设有后生动物培养投加槽（13）并与后生动物生长区（9）相连，混合液内回流泵（16）通过混合液内回流管（17）与缺氧区（7）、后生动物生长区（9）底部相连，后生动物生长区（9）上部出口与二沉区（10）底部进口相连，二沉区（10）底部出口经二沉区污泥回流泵（12）通过污泥管（18）分别与厌氧区（6）、缺氧区（7）、好氧区（8）底部相连，二沉区（10）内设有刮泥机（14），二沉区（10）上部设有出水管（15）。
2.一种使用如权权利要求1所述系统的用后生动物强化活性污泥原位减量工艺，其特征在于：污水通过提升进水泵（1）经过阀门（2）流量计（3）进入厌氧区（6），同步进入的还有经二沉区（10）污泥回流泵（12）回流过来的污泥，区内设潜水搅拌机（4）搅拌污水与污泥，使污水污泥充分混合，对生活污水而言本反应区的主要功能是释放磷，同时部分有机物进行氨化，对工业污水，厌氧主要是提高废水的可生化性，降低污水的浓度，减轻后续好氧负荷，同时可以消解部分污泥；厌氧区（6）的出水进入缺氧区（7），同步进入的还有经后生动物生长区（9）混合液内回流泵（16）回流过来的内回流混合液，缺氧区（7）的主要功能为消耗掉回流污泥及混合液所含的溶解氧和硝态氧，异养菌利用回流污泥中携带的硝态氮作为电子受体，进行快速反硝化，保证下阶段厌氧区磷的充分释放，同时保证废水中总氮浓度大幅度降低；缺氧区（7）泥水混合液进入曝气好氧反应区（8）中，同步进入的还有经二沉区（10）污泥回流泵（12）回流过来的污泥，好氧区中的混合液通过鼓风机（5）及曝气系统（11）充入空气，空气中的氧被污水中的好氧微生物吸收，微生物在生长过程中同时降解混合液中的有机污染物，而微生物在好氧条件下可使废水中的氨氮发生硝化反应，生成硝酸盐；好氧区（8）的泥水混合液进入后生动物生长区（9）中，混合液通过鼓风机（5）及曝气系统（11）充入空气，空气中的氧被污水中的好氧微生物吸收，微生物在生长过程中同时进一步降解混合液中的有机污染物，此区有机物含量低，有利于微生物在好氧条件下可使废水中的氨氮发生硝化反应，生成硝酸盐、亚硝酸盐，强化了硝化作用；后生动物生长区（9）有大量的轮虫、线虫后生动物存在，以细小微生物与有机颗粒物为食物，大幅度减少污泥量，从而达到污泥减量的目的；后生动物生长区（9）中的混合液通过内回流泵（16）回流到缺氧区（7），回流比为：2.0～3.0Q，出水方式为连续出水，污水通过出水管流入二沉区（10）；二沉区（10）和后生动物生长区（9）中的污水流入二沉区（10）后泥水分离，部分污泥通过回流污泥泵（12）打入厌氧区（6）、缺氧区（7）和好氧区（8），剩余污泥去污泥处理系统，二沉区（10）上清液外排。
3.一种用后生动物强化活性污泥原位减量工艺的应用，其特征在于应用于A2/O、A/O、SBR、CASS、MSBR、氧化沟、MBR或生物载体的生物处理工艺。
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