CN104370364B - 一种合并处理强化硝化除磷的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种合并处理强化硝化除磷的方法，将浓缩脱水污泥水预沉淀，得到的上清液导入到生物反应器中：向生物反应器中加入深度脱水污泥水，加入的深度脱水污泥水占浓缩脱水污泥水的20～50v/v％，去除污泥水中的氨氮。与现有技术相比，本发明采用生物处理系统对浓缩脱水污泥水和深度脱水污泥水进行合并处理，通过深度脱水污泥水补充两种污泥水硝化所需的碱度，利用深度脱水污泥水中的钙离子同步去除浓缩脱水污泥水中的磷，利用浓缩脱水污泥水稀释降低深度脱水污泥水的强碱性和高钙离子，为COD和氨氮去除的微生物提供适宜的生长环境。

Description

一种合并处理强化硝化除磷的方法
技术领域
本发明属于环保污水污泥处理领域，尤其是涉及一种合并处理强化硝化除磷的方法。
背景技术
随着我国水环境保护事业的快速推进，全国污水处理率和普及率得到了大幅度提升，污水处理事业将逐步从现有的城市拓展到2万多座建制镇，污水处理厂数量和总处理水量将不断扩大和提高。截止2013年三季度末，全国已建成城镇污水处理厂3501座，污水处理能力约1.47亿立方米/日。据住建部预测，全国总污水处理能力至少达到1.75亿立方米/日，污水处理厂数量将超过5000座。随着我国城镇污水处理厂的普及和运行，城市污水处理厂污泥产量快速增加。在现有污水处理工艺条件下，污水处理量的增加和污水排放标准的提高，将促使污泥产生量提升至5000万吨/年以上。如何解决污泥的处理处置出路，已成为我国城市发展过程中亟待解决的重大环境问题。
在污泥处理方面，目前国内大多数污水处理厂均采用“重力/机械浓缩+脱水”的方法以将污泥含水率降低至80％以下。然而，随着土地资源越来越紧张，含水率80％的污泥已不能满足填埋要求。根据《生活垃圾填埋场控制标准》(GB16889-2008)的要求，城镇污水处理厂的污泥需达到含水率低于60％才能进行填埋。严格的处置标准促使许多污水处理厂增加了污泥深度脱水工艺。污泥深度脱水工艺主要通过石灰和三氯化铁进行污泥调理，破除细胞壁，释放结合水、吸附水和内部水，改善污泥的脱水性能，再高压压榨脱水至含水率低于60％。该技术已在上海白龙港、杭州七格、无锡芦村、厦门、集美等污水处理厂实际应用。
在传统的污泥“浓缩+脱水”处理工艺中，污泥含水率由97％-99％降低至80％，该过程会有大量污泥水释放，该污泥水通常呈中性，含有大量有机污染物(以COD计)、铵氮、总氮(TN)和总磷(TP)。虽然相较于污水处理厂的处理水量，浓缩脱水污泥水流量较小，但其含有的污染物浓度高，若直接将其回流至进水口再处理，不仅会造成污染物的重复处理问题，而且会使污水处理系统污染物负荷升高，造成出水水质恶化。如果对浓缩脱水污泥水进行处理，则需要投加大量金属盐(铁盐或者铝盐)除磷，而污泥水由于氨氮浓度很高，其自身碱度难以满足其硝化的需求，这造成其难以有效去除氨氮和总磷。
另一方面，深度脱水过程由于投加大量石灰溶胞，其污泥水具有强碱性、高有机物浓度、高碱度、高钙离子、低总磷的特点，直接对其进行生化处理去除COD和氨氮亦存在不小的难度。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种同步强化硝化除磷、高效脱氮的合并处理强化硝化除磷的方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种合并处理强化硝化除磷的方法，采用以下步骤：
(1)污水处理厂初沉池的初沉污泥和二沉池的剩余污泥经机械浓缩和离心脱水后，污泥含水率从99.6％下降至80％，得到浓缩脱水污泥水。含水率80％的污泥经加入生石灰和三氯化铁调理后，进入污泥深度脱水设备(板框压滤机、带式压滤机等)脱水，污泥含水率下降至60％以下，得到深度脱水污泥水。
(2)将浓缩脱水污泥水预沉淀，得到的上清液导入到生物反应器中；
(3)向生物反应器中加入深度脱水污泥水，加入的深度脱水污泥水占浓缩脱水污泥水的20～50v/v％；
(4)生物反应器为接种活性污泥的好氧反应器，活性污泥中的硝化菌在曝气条件下将氨氮氧化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮而去除，有机污染物则被污泥中的异养微生物氧化去除。生物反应器中的污泥浓度范围为2-10g/L。
深度脱水污泥水具有强碱性，补充生物反应器所需碱度，强化硝化，深度脱水污泥水具有高钙离子，作为除磷药剂去除污泥水中的磷。
所述的生物反应器的出水还可以回流到污水处理厂主流生物系统缺氧池进行循环处理。
与现有技术相比，本发明采用生物处理系统对浓缩脱水污泥水和深度脱水污泥水进行合并处理，通过深度脱水污泥水补充两种污泥水硝化所需的碱度，利用深度脱水污泥水中的钙离子同步去除浓缩脱水污泥水中的磷，利用浓缩脱水污泥水稀释降低深度脱水污泥水的强碱性和高钙离子，为COD和氨氮去除的微生物提供适宜的生长环境，具有以下优点：
(1)污泥水的同步“强化硝化除磷”。深度脱水污泥水同时作为除磷药剂和碱度来源，实现同步“强化硝化除磷”，TP去除率高于90％，污泥水中高浓度的氨氮在生物反应器中90％以上转为硝态氮；
(2)低运行成本。通过水质特性分析实现两种难以处理的污泥水的优势互补，实现以废治废，节省碱度和除磷药剂投加的费用。由于目前许多污水处理厂同时建有污泥浓缩脱水和深度脱水处理系统，该方法应用时仅需解决污泥水输送问题，运行管理方便。
(3)与主流污水处理系统联合高效脱氮。随着国家对氮磷污染物排放要求的提高，目前绝大多数污水处理厂的污水处理系统均设有用于脱氮的缺氧池。本方法在好氧条件下将污泥水中的氨氮转化为硝态氮后直接回流至主流生物系统缺氧池，在主流生物处理系统中利用进水碳源直接高效脱氮。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
一种合并处理强化硝化除磷的方法，采用以下步骤：
(1)污水处理厂初沉池的初沉污泥和二沉池的剩余污泥经机械浓缩和离心脱水后，污泥含水率从99.6％下降至80％，得到浓缩脱水污泥水。含水率80％的污泥经加入生石灰和聚丙烯酰胺调理后，进入污泥深度脱水设备(板框压滤机、带式压滤机等)脱水，污泥含水量下降至低于60％，得到深度脱水污泥水。
(2)将浓缩脱水污泥水预沉淀，得到的上清液导入到污泥水硝化生物反应器中；
(3)向生物反应器中加入预沉淀后的深度脱水污泥水，加入的深度脱水污泥水占浓缩脱水污泥水的20～50v/v％；
(4)生物反应器为接种活性污泥的好氧反应器，活性污泥中的硝化菌在曝气条件下将氨氮氧化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮而去除，有机污染物则被污泥中的异养微生物氧化去除。生物反应器中的污泥浓度范围为2-10g/L。投加深度脱水污泥水后，生物反应器对污泥水氨氮去除率高于90％，并且总磷去除率大于90％，生物反应器出水氮主要以硝态氮存在，回流进入污水处理厂主流生物系统缺氧池可直接反硝化脱氮，实现总氮的高效去除。
所述的生物反应器为污泥水硝化生物反应器。
在上海某污水处理厂用好氧膜-生物反应器(MBR)合并处理浓缩脱水和深度脱水污泥水，MBR反应池尺寸31×19×75cm(超高20cm)，反应器内4片平板膜，每片膜30×30cm，膜通量10L/(m2·h)，运行模式为抽10min停2min，污泥龄60d。MBR按照深度脱水污泥水与浓缩脱水污泥水体积比30％的比例泵入污泥水。与该MBR平行运行一套只处理浓缩脱水污泥水的MBR作为对照组，除进水外两套MBR控制相同的工艺条件。
按以上工艺方式连续运行50天，反应器pH 7.0～7.5，进水污泥水氨氮、TP和COD平均浓度为112.1、34.40和581.9mg/L，出水氨氮、TP和COD平均浓度为2.52、1.20和69.9mg/L，氨氮、TP和COD去除率为97.8％、96.5％和88.0％。对照组不补充碱度，长期运行pH低于6.0，进水氨氮、TP和COD平均浓度为85.8、34.40和248.3mg/L，出水氨氮、TP和COD平均浓度为34.05、29.72和95.1mg/L，氨氮、TP和COD去除率仅为60.3％、13.6％和61.7％。比较而言，投加深度脱水污泥水的MBR氨氮、总磷和COD的去除效率均明显高于对照组。
两套污泥水处理MBR装置在次临界通量10L/(m2·h)下运行50天，除一次由于进水故障导致膜污染洗膜外，跨膜压差基本没有上升，加入深度脱水污泥水没有加剧膜污染。当然，由于钙离子与磷酸根生成固体在MBR内积累，污泥浓度(MLSS)较对照组MBR约升高了40％；污泥中有机物含量(MLVSS/MLSS)则由0.77下降至0.56。
本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (5)

1.一种合并处理强化硝化除磷的方法，其特征在于，该方法采用以下步骤：
(1)污水处理厂初沉池的初沉污泥和二沉池的剩余污泥经机械浓缩和离心脱水后，污泥含水率从99.6％下降至80％，得到浓缩脱水污泥水，将含水率80％的污泥经加入生石灰和聚丙烯酰胺调理后，进入污泥深度脱水设备脱水，污泥含水量下降至低于60％，得到深度脱水污泥水；
(2)将浓缩脱水污泥水预沉淀，得到的上清液导入到生物反应器中；
(3)向生物反应器中加入预沉淀后的深度脱水污泥水，加入的深度脱水污泥水占浓缩脱水污泥水的20～50v/v％，深度脱水污泥水具有强碱性，补充生物反应器所需碱度，强化硝化；
(4)生物反应器中的活性污泥浓度为2-10g/L，利用活性污泥中的硝化菌在曝气条件下将氨氮氧化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮而去除，有机污染物被污泥中的异养微生物氧化去除。
2.根据权利要求1所述的一种合并处理强化硝化除磷的方法，其特征在于，所述的生物反应器为污泥水硝化生物反应器。
3.根据权利要求1所述的一种合并处理强化硝化除磷的方法，其特征在于，深度脱水污泥水具有高钙离子，作为除磷药剂去除污泥水中的磷。
4.根据权利要求1所述的一种合并处理强化硝化除磷的方法，其特征在于，所述的生物反应器的出水还回流到进水处进行循环处理。
5.根据权利要求1所述的一种合并处理强化硝化除磷的方法，其特征在于，所述的污泥深度脱水设备为板框压滤机或带式压滤机。
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