CN104230092A - 一种城市生活污水处理与污泥同步减量近零排放工艺系统 - Google Patents

Abstract

一种城市生活污水处理与污泥同步减量工艺系统，污水处理采用水解酸化—厌氧释磷—缺氧反硝化—好氧分解—三级接触氧化池生物捕食—二次沉淀的集成工艺；二沉池后的剩余污泥处理采用厌氧/缺氧的溶胞分解—好氧微生物分解—两级好氧微生物捕食工艺；好氧分解采用普通的活性污泥曝气池，分散微生物在池内降解废水中的有机物，并进行自我新陈代谢；三级接触氧化池内均设有生物填料和微孔曝气系统，填料上分别生长有原生动物、后生动物、大型微生物，形成生物链，物质和能量在食物链传递过程中逐渐递减，在废水处理的过程中污泥减量同时进行；剩余污泥经过缺氧/厌氧分解，微生物细胞破裂，形成生物基质，进入好氧分解，新陈代谢形成的好氧泥进入二级好氧接触池，以微生物捕食的方式减量，剩余的部分流到水解酸化池处理，实现整个废水处理及污泥减量的循环。

Description

一种城市生活污水处理与污泥同步减量近零排放工艺系统

技术领域

本发明涉及城市生活污水处理与污泥减量化，是一种污水处理过程中的污泥同步减量集成工艺系统。

背景技术

在污水处理中的污泥减量的方法可分为污水处理过程中的污泥减量(也叫原位污泥减量)和污水处理之后的污泥减量(后减量)。原位污泥减量技术主要有三类，一类是细胞溶解—隐形生长污泥减量技术，第二类是增加系统中细菌捕食者的数量，模拟自然生态系统中的食物链原理进行的污泥减量技术；第三类是采用添加化学或者生物法促进解偶联代谢，造成能量泄露，降低生物生长效率，从而使污泥减量的技术。

    细胞溶解—隐形生长是将细胞溶解，释放细胞质到水中，形成可被细胞重新利用的自底基质，微生物再利用自底基质生长。方法有热处理，利用加热加速细胞溶解；利用超声波及机械压力破坏细胞壁，释放细胞内物质；化学溶解，利用臭氧、氟气、强酸碱等化学药品溶    解细胞等。这些方法能行之有效，但是加热、超声波、机械压力的能耗较高，加入化学药剂不仅成本高，且会对设备及环境产生不良影响。

    解偶联从根本上说是通过化学药剂或外界环境的作用使微生物分解代谢和合成代谢的能量分，细菌在保持正常分解底物的同时，分解代谢产生的能量在传递过程中产生溅溢，不能完全用于合成代谢，从而使污泥表观产率系数降低，产生量随之减少。在某些特殊条件下，如：温度过高、不适宜的pH、投加抑制剂(重金属等)、投加解偶联剂(硝基酚等)以及调整适应期等，活性污泥微生物会产生新陈代谢解偶联。现在研究较多是投加解偶联剂，但大多解偶联剂有毒，会对微生物生长及出水产生一定的不良影响。

生物捕食是根据生态学理论，通过延长食物链或强化微型动物的捕食作用达到污泥减量的目的。控制处理系统中有机物浓度梯度、水力停留时间和溶解氧浓度及生物填料填充比等因素的范围，提高各等级微生物的生长密度、延长食物链。微生物逐级捕食，将污泥转化为能量、水和二氧化碳，使得污泥和能量在食物链传递过程中逐渐递减。该工艺的成本低廉，运行较为方便，关键技术在于各级微生物种群的培养、优化。

国内外文献检索表明，目前还没有城市污水处理过程中的污泥减量及剩余污泥溶胞/生物捕食减量技术集成应用的报道。

发明内容

本发明针对现有的城市生活污水活性污泥处理系统产泥量大，存在处理费用高、二次环境污染的问题，提出一种城市生活污水处理及污泥同步减量化工艺系统，本发明技术方案为：

该工艺系统分为两大部分：城市污水处理和剩余污泥处理，污水处理采用水解池—厌氧池—缺氧池—好氧池—三级接触氧化池（1#、2#、3#）—二沉池的集成工艺，剩余污泥处理采用厌氧池和缺氧池—好氧池—两级接触氧化池工艺。城市污水经水解酸化后进入厌氧池释磷，部分富磷液进入侧流化学除磷系统进行化学固磷回收，大部分富磷液与回流硝化液进入缺氧池反硝化。脱氮后混合液与除磷后上清液进入好氧池，进行有机物降解与分散微生物的培养。含大量分散微生物的混合液进入三级好氧接触氧化池（1#、2#、3#），利用各级池内不同微生物所形成的食物链进行逐级生物捕食减少污泥产量。混合液再进二沉池沉淀，上清液外排或进回用系统，产生的污泥一部分回流到厌氧池补充污水处理系统内的微生物，另一部分进入污泥生物处理系统。剩余污泥经过缺氧/厌氧溶胞分解，形成生物基质，进入污泥好氧池，被该阶段的分散微生物分解，并生成新的分散微生物，进入二级好氧接触池，再次以微生物逐级捕食的方式进行污泥减量，处理后的混合液流到水解酸化池，进污水处理系统进行处理，实现整个废水处理及污泥减量的循环。

本发明的基本原理：

1） 根据生态学理论，物质和能量在食物链传递过程中逐渐递减，食物链越长，能量消耗比例就越大，系统中最终存在的生物量就越少。在废水处理系统中设置多级好氧，并控制各级处理系统中有机物浓度梯度、水力停留时间和溶解氧浓度及生物填料填充比等因素的范围，创造适合各级微生物的生长环境，优化生物种群，形成多级生物链，通过逐级生物捕食，减少污泥产量。

2） 二沉池出来的剩余污泥以有机物为主，可以进行生物降解，但在有大量活性微生物存在的条件下，降解难以进行。因此，先通过厌氧水解的方式将微生物的细胞溶解，释放细胞质到水中，可作为被细胞重新利用的自底基质，进行分解，就此可以选择与废水处理相同的工艺流程。

本工艺的特点：

1)      无二次污染，该污泥减量技术没有加入任何的化学药品，不会对整个系统的微生物生长产生不良影响，也不会随出水进入周边环境，不会造成二次污染，也有利于中水回用。

2)      改造方便，该技术可以在现有的A2/0工艺的基础上进行改造，改造难度系数较小，原有工程不需要大的改变，只要将好氧池分隔成多个单体，加入填料，形成多级好氧处理。

3)      污泥减量化程度高，该技术包括废水处理过程中的污泥减量及剩余污泥的深度处理，并实现了污水与污泥处理的循环。

4)      成本低，相比于大型的污泥后处理设备，该技术的基建投资低，同时，污泥的大量减少导致污泥后续处理能耗及成本降低。

5)      可进行磷的回收利用，释磷后的富磷液进入侧流化学除磷系统，进行化学固磷，对于资源日渐紧缺的形势有重要意义。

附图说明

图1 为本发明的工艺流程示意图。

具体实施方式

     污水与经处理后的剩余污泥混合液导入水解酸化池，污染物转化为有机酸，水力停留时间为2 .0-2.5 h。厌氧池内强化聚磷菌释磷获得高浓度释磷液，释磷时间为1.5-2.0 h。据厌氧释磷液磷浓度和出水中磷的浓度，确定进入化学除磷池的富磷液含量，以保证出水磷含量达标；二沉池污泥也回流到厌氧池补充系统污泥量，回流比为50-150%。接触氧化池3#的好氧硝化液回流到缺氧池进行氮的反硝化去除，反硝化时间为2.0-2.5 h，回流比控制为200-300%。

好氧池实现污染物的分解及分散微生物的培养，采用普通活性污泥法，水力停留时间为2.0 -2.5 h、控制DO浓度为0.5-1.0 mg/L。接触氧化池1#、接触氧化池2#、接触氧化池3#三者内设弹性填料，填料所占各池区域体积比均为30-45%。填料上挂膜，膜上微生物分别以原生动物、后生动物、大型微生物为主，进行生物捕食，以能量消耗与污泥转化为目的，水力停留时间分别为1.5 -2.0 h、1.0-1.5 h、1.5-2.0 h，控制三者的DO分别为1.0-1.5 mg/L、1.0-1.5mg/L、1.5-2.0 mg/L。

剩余污泥处理的厌氧池、缺氧池以微生物细胞溶解、形成自底基质为目的，水力停留时间为2.5-3 h。好氧池以自底基质分解及分散微生物培养为目标，水力停留时间为2-2.5h，DO控制为1.0-1.5 mg/L、接触氧化池1#，接触氧化池2#内设弹性填料，填料所占各池区域体积比均为30-50%，水力停留时间为2-2.5 h，控制DO分别为1.5-2.0 mg/L、2.0-2.5 mg/L。

在上述工艺条件下，处理系统污泥减量可达到90%以上。

Claims (2)

1. 一种城市污水处理与污泥同步减量工艺系统，污水处理采用水解酸化—厌氧释磷—缺氧反硝化—好氧分解及分散微生物培养—三级生物捕食—沉淀，释磷后富磷液侧流化学固磷的集成工艺；剩余污泥处理采用厌氧/缺氧微生物溶胞分解—好氧分解及分散微生物培养—两级生物捕食的集成工艺；其装置系统主要包括水解池、厌氧池、好氧池、生物接触氧化池，二沉池、污泥厌氧池、污泥缺氧池、污泥好氧池、污泥生物接触氧化池、化学除磷池；接触氧化池内分设活性污泥区和填料区，废水先经活性污泥区，在其底部设置微孔曝气装置，然后经填料区；废水处理好氧生物接触氧化池的填料区占各池体积比均为30-45%，污泥处理好氧生物接触氧化池的填料区占各池体积比为30-50%。

2. 如权利要求1所述方法，其特征在于污水处理过程中设置了三级接触氧化池，形成生物链，使得物质和能量在食物链传递过程中逐渐递减，从而实现污泥减量；好氧池、三级接触氧化池四者的水力停留时间分别为2.0 -2.5 h、1.5 -2.0 h、1.0-1.5 h、1.5-2.0 h；控制DO浓度分别为0.5-1.0 mg/L、1.0-1.5 mg/L、1.0-1.5mg/L、1.5-2.0 mg/L；剩余污泥采用厌氧、缺氧微生物溶胞、好氧分解与生物捕食的污泥处理工艺，厌氧池、缺氧池、好氧池、污泥接触氧化池的水力停留时间均为2.5 h；控制好氧池、二级污泥接触氧化池DO为1.0-1.5 mg/L、1.5-2.0 mg/L、2.0-2.5 mg/L。