CN106966505A - 一种包括旋流破解处理的a2o污水处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括旋流破解处理的A²O污水处理方法，该方法包括依次在包括好氧池、缺氧池和厌氧池的生化池以及二沉池中处理污水，在好氧池到缺氧池的内回流管线上设置第一旋流破解器组；在二沉池到缺氧池或厌氧池的外回流管线上设置第二旋流破解器组；且第一旋流破解器组和/或第二旋流破解器组包括至少一个旋流破解器单管。本发明还涉及一种实现上述包括旋流破解处理的A²O污水处理方法的装置。本发明的有益效果在于强化脱氮除磷和污泥减量，实现污泥资源化利用，实现过程减排。此外，旋流破解器结构简单、无二次污染且能耗低，具有经济和环保效益。

Description

一种包括旋流破解处理的A2O污水处理方法及装置

技术领域

本发明属于污水处理工艺改造领域，涉及一种包括旋流破解处理的A²O污水处理方法及装置。具体地，在传统的A²O污水处理过程中设置污泥在线破解工艺，以强化生化池生化效果，提高脱氮除磷效能和减少污泥产量，以及实现该工艺所用的装置。

背景技术

随着我国城市化和工业化建设进程加快，工业废水和生活污水排放量逐年增加，城镇污水处理厂也急剧增加。据环境保护部统计，2014年全国污水排放量716.2亿吨，比2013年增加3.0％，其主要含氨氮238.5万吨，含化学需氧量(COD)2294.6万吨。水体中的污染物包括固体废弃物、有机污染物、油类污染物、生物污染物、有毒物质和营养物质污染物等，直接排入水体会危害水体底栖生物的繁殖，使水体变黑变浑，发生恶臭，严重恶化环境。废水净化处理，实际上就是采用各种手段将废水中的污染物质分离出来，再转化为无害物质以净化废水，其主体工艺一般采用生物脱氮处理法。

我国6000多座污水处理厂主要采用14种生物脱氮处理工艺，可分为生物膜法和活性污泥法，其中活性污泥法占83.95％。A²O(厌氧-缺氧-好氧，Anaeroxic-Anoxic-Oxic)活性污泥法同步脱氮除磷工艺应用最为广泛，占21.42％。在好氧池中，主要进行硝化反应和聚磷反应，由自养型微生物(亚硝酸菌和硝酸菌)在好氧情况下将NH₄ ⁺转化为NO₂ ^-和NO₃ ^-，为生物脱氮提供可利用氮源。在缺氧池中，反硝化菌以甲醇等有机碳作为碳源将NO₂ ^-和NO₃ ^-转化为无害化N₂排出，实现脱氮。在厌氧池中，主要进行磷释放以增加聚磷菌在好氧池的吸磷动力，溶解性有机物被细菌细胞吸收而使污水中的BOD下降。由于好氧池中聚磷菌对磷的摄取，使混合液中的磷的浓度快速下降，实现脱磷。A²O工艺是厌氧池、缺氧池和好氧池联合完成脱氮除磷功能。

目前，污水处理面临着两大难题：第一个难题是随着人民生活水平的提高，废水中的营养元素N、P浓度增加，导致进水碳源不足，加剧了生化池中反硝化菌和聚磷菌对碳源的竞争，影响同步脱氮除磷效率；第二个难题是剩余污泥产量大且难以处置。全国城镇污水处理厂污泥(含水80％以上)产量达2800多万吨。污泥不仅含水率高，易腐烂，有强烈臭味，并且含有大量的原菌、寄生虫卵以及汞等难以降解的有毒有害物，若未经严格处理随意排放或进行填埋，经过雨水的侵蚀，极易对地下水和大气造成二次污染，严重威胁着生态环境和人类活动。针对以上难题，中国发明专利申请201210067683.3公开了一种在污水处理主要工艺内填充生物载体填料富有供微生物生长的微量元素，生物载体独特的形式能形成DO多变环境，污泥停留时间长，实现污泥减量的目的；中国发明专利申请200910072268.5公开了一种将部分污泥超声破碎、臭氧处理后与城市污水一起进入初沉池进行水解酸化处理，提高污泥活性、强化脱氮除磷效果；中国发明专利申请201410753368.5公开了一种强化型同步脱氮除磷污水处理方法及装置，结构新颖，但实施难度大，难以在已经有的污水处理设施上进行改造；中国发明专利申请201310392290.4公开一种污水脱氮处理工艺，通过向污水中投加有机物以补充脱氮除磷碳源不足；中国发明专利申请201010537762.7公开了一种提高低碳源污水生物除磷脱氮效率的装置及其处理方法，其主要是利用微波碱解剩余污泥获取内碳源以解决进水碳源不足问题。以上专利主要通过添加一些额外碳源、破解污泥获取内碳源或者改变整套装置等方法实现污泥减量和强化脱氮除磷，但这些方法涉及二次污染、运行不稳定、运行成本高、能耗高和操作复杂等问题。因此，如何更高效地处理污水、实现污泥资源化利用是目前仍需解决的问题。

由于污泥产量和不稳定性主要是污泥絮体内富含大量有机质所致，为此本发明提出利用过剩的污泥内碳源来补充碳源。为了节约成本，需要在生化处理过程中阻止生物量的增加和代谢产物产生，防止其形成剩余污泥，增加运输成本。为此，本发明引入低能耗的旋流破解器提供的特殊能量场来提高脱氮除磷和实现污泥减量。在运行过程中不需要投加药剂，能耗主要为旋流破解器前潜污泵加压，污水处理设施改造简单，操作方便，具有运行成本低和无副产物的优点。再者，污泥的旋流破解过程是在污水生化处理过程中开展的，避免了对已经产生的剩余污泥进行处理，减少了污泥处置和运输成本，符合一体化生产和“过程减排”的环保策略。

发明内容

本发明的目的是提供一种包括旋流破解处理的A²O污水处理方法及装置，在传统A²O污水处理工艺的内回流和污泥回流管线上增设旋流破解器组，利用外加能量场提高活性污泥生化活性、强化系统工艺效能和实现污泥减量。本发明适于现有城镇污水处理厂以A²O工艺为主体工艺的提标改造，能达到城镇污水处理厂提标改造的要求，使处理后出水达到国家的排放标准要求；而且操作简单、能耗低并能减少湿泥大面积堆积造成的环境污染，具有经济和环保效益。

在第一方面中，本发明提供一种包括旋流破解处理的A²O污水处理方法，所述方法包括依次在包括好氧池、缺氧池和厌氧池的生化池以及二沉池中处理污水，其中使好氧池中包含活性污泥的至少一部分混合液通过内回流管线回流到生化缺氧池，且使二沉池中的至少一部分污泥通过外回流管线回流到沿着污水流动方向设置在生化池前端的缺氧池或厌氧池；其中在所述内回流管线上设置第一旋流破解器组来对内回流混合液进行第一旋流破解处理；其中在所述外回流管线上设置第二旋流破解器组来对外回流的污泥进行第二旋流破解处理；以及其中所述第一旋流破解器组和/或第二旋流破解器组包括至少一个旋流破解器单管。

在第一方面的一种实施方式中，沿着污水流动方向，所述生化池的排列顺序是缺氧池、厌氧池和好氧池，或者厌氧池、缺氧池和好氧池。

在第一方面的另一种实施方式中，所述第一旋流破解处理和/或第二旋流破解处理构造成(1)利用外加能量场将回流污泥中的有机质释放至水体，补充反硝化菌异化硝酸盐所需碳源，所述有机质包括多糖和蛋白质等；或(2)补充聚磷菌厌氧释磷所需碳源；或(3)利用外加能量场把活性污泥絮体破碎成多个更小的絮体结构以增加絮体界面的传质面积，并磨削去除挟裹在细菌表面老化的、难降解的脂状污染物；或者(1)-(3)的任意组合。

在第一方面的另一种实施方式中，所述能量场由旋流破解器的旋流场提供，其中旋流破解器单管进口和底流口之间的压降为0.02MPa-0.5MPa，进口流速为3m/s-10m/s。

在第一方面的另一种实施方式中，所述第一旋流破解器组用于处理内回流混合液，在旋流剪切流场下使有机质从破碎的活性污泥絮体和细胞中流出用于补充碳源，且所述有机质包括多糖和蛋白质等；以及其中未被完全破碎的活性污泥絮体则在水力剪切力作用下形成多个更小的絮体结构，所述更小的絮体结构具有比活性污泥絮体更高的活性、传质面积和传质性能。

在第一方面的另一种实施方式中，所述第二旋流破解器组用于处理外回流污泥，使以重量计30％-100％的污泥遭受大于或等于1000s^-1切变速率的剪切作用。

在第一方面的另一种实施方式中，污泥破解后释放至水体的内碳源被消耗，形成的无机气体释放至空中，避免了有机质沉积成为剩余污泥，剩余污泥以重量计减量30％-60％。

在第二方面中，本发明提供一种用于实施如第一方面所述方法的装置，所述装置包括通过管线依次连接的包括好氧池、缺氧池和厌氧池的生化池以及二沉池；设置在从好氧池到缺氧池的内回流管线上的第一旋流破解器组；以及设置在从二沉池到缺氧池或厌氧池的外回流管线上的第二旋流破解器组，其中所述第一旋流破解器组和/或第二旋流破解器组包括至少一个旋流破解器单管。

在第二方面的一种实施方式中，所述旋流破解器单管包括进料口、圆柱段、锥段、底流管和溢流管。

在第二方面的另一种实施方式中，沿着污水流动方向，所述生化池的排列顺序是缺氧池、厌氧池和好氧池，或者厌氧池、缺氧池和好氧池。

在第二方面的另一种实施方式中，第一旋流破解器组和第二旋流破解器组的操作流量选择范围为10-100m³/h，且根据实际内回流混合液和污泥回流流量确定旋流破解器单管的公称直径，或通过并联多根旋流破解器单管的方式解决大流量回流液处理工况。

在第二方面的另一种实施方式中，所述旋流破解器单管采用单进口或多进口，且进口采用切线进口，进口形状采用圆形或方形。

在第二方面的另一种实施方式中，第一旋流破解器组中旋流破解器单管锥段锥角为4°-20°，且第二旋流破解器组中的旋流破解器单管锥段锥角为10°-40°。

在第二方面的另一种实施方式中，旋流破解器单管在第一旋流破解器组和第二旋流破解器组中可采用竖向、横向或倾斜的安装方式。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：(1)通过旋流破解法获取污泥内碳源以补充生化反应所需有机碳源，强化脱氮除磷，同时实现了污泥减量30％-60％，实现了污泥资源化利用，避免了湿泥大面积污染环境，具有经济和环保效益；(2)在生化处理过程中进行在线污泥破解，实现“过程减排”，减少了剩余污泥的运输成本和处置成本；以及(3)在现有污水处理厂的A²O装置的基础上进行提标改造，操作简单，旋流破解器结构简单、无二次污染且能耗低。

附图说明：

根据结合附图进行的如下详细说明，本发明的目的和特征将变得更加明显，附图中：

图1是根据本发明的一个实施方式的一种包括旋流破解处理的A²O污水处理工艺同步脱氮除磷和污泥减量的工艺流程图。

图2是根据本发明的实施例的旋流破解器单管的结构及污泥破解示意图。

具体实施方式

本申请的发明人在经过广泛而深入的研究之后发现：随着人民生活水平的提高，废水中N、P等营养元素含量增加、碳源不足，通过传统A²O污水处理工艺净化废水时，反硝化细菌脱氮和聚磷菌除磷效果差，而且产生了大量的剩余污泥，严重污染环境。通过外加甲醇、葡萄糖和碳酸钠等碳源虽然可以提高微生物脱氮除磷的生化效能和降低剩余污泥产量，但增加了能耗和资源成本。本申请的发明人还发现，旋流破解器单管结构简单、安装方便、能耗低，通过特殊的旋流剪切能量场可以破解污泥絮体，将糖类、蛋白质等有机质释放至水体中，以补充微生物降解污染物所需碳源。此方式不但提高了生化池的生化性能和实现剩余污泥过程减排，还降低了剩余污泥处理处置成本、实现污泥资源化和稳定化利用。基于以上发现，本发明得以完成。

在本发明的第一方面，提供一种强化A²O污水处理系统同步脱氮除磷和污泥减量的方法，该方法包括：基于对旋流破解器内的水力剪切流场和离心湍流场的认识，在传统的A²O污水处理工艺的内回流和污泥回流管线上设置旋流破解器处置单元，含有活性污泥的混合液沿着旋流破解器切线进口进入旋流场内流动时，形成了速度梯度场和压力梯度场，进而产生了水力剪切作用，可剪切破碎不稳定的污泥絮体结构并释放内碳源，包括污泥孔道和表面的有机物、细胞内基质等；所释放出的内碳源随混合液进入缺氧池和厌氧池用于补充反硝化菌和聚磷菌所需有机碳源，促进了硝态氮转化为氮气，并增强了聚磷菌释磷聚磷能力和聚-β-羟丁酸(PHB)的合成能力，强化生化池脱氮除磷效能；以及旋流剪切力场的强剪切区位于旋流破解器的边壁和中心区域，遭受强剪切作用的大絮团可使大絮体结构破碎成小絮体结构，增加了细菌和水体中污染物的接触面积和传质性能，弱减切区的剪切强度可使挟裹在细菌表面老化的、难降解的脂状污染物得以磨削去除，暴露酶活性位点，提高存活细菌的生化活性，强化净化废水能力。

剩余污泥的形成主要是污泥絮体内富含大量有机质所致，通过破解污泥获取并消耗内碳源，可以阻碍系统微生物量的过度增加和代谢产物沉积成为剩余污泥，以实现剩余污泥过程以重量计减排30％-60％。

在本发明中，A²O生物脱氮除磷工艺是传统活性污泥工艺、生物硝化及反硝化工艺和生物除磷工艺的综合，在厌氧、缺氧、好氧环境的交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，不会发生污泥膨胀，其中生化池包括好氧池、缺氧池和厌氧池。

在本发明中，沿着污水流动方向，正置A²O工艺的生化池顺序依次为厌氧池、缺氧池和好氧池，厌氧池中的聚磷菌优先利用进水和污泥回流破解后的内碳源液中易降解的有机物进行厌氧释磷和PHB合成，聚磷菌去除1g的磷酸盐需要20gCOD的乙酸，剩余的碳源与内回流液中内碳源则流至缺氧池用于供给缺氧池中反硝化脱氮所需碳源，强化脱氮效能。

在本发明中，沿着污水流动方向，倒置A²O工艺的生化池顺序依次为缺氧池、厌氧池和好氧池，缺氧池中的反硝化菌优先利用进水中溶解性有机物、内回流和污泥回流中污泥破解后的内碳源将硝酸根转化成气态N₂，强化了脱氮效能，此过程中反硝化菌去除1g硝酸盐需3.5-4gCOD,混合液中剩余碳源则用于聚磷菌除磷。

在本发明中，所有A²O工艺外回流比控制在进水流量的0.5-1.0倍，以保证足够的聚磷菌用于废水除磷。

在本发明中，旋流破解器内混合液自身流动形成水力剪切力，剪切力分布呈现边壁和中心区域高的趋势，占全流场的30％，可用于强力破碎污泥并释放大量的有机质；弱减切区可以保证足够的生物存活量用于生物废水处理。高速度梯度也可使絮体高速自转并将孔道内残留有机污染物甩出，疏通了营养物质传递通道，强化生化活性。通过调节旋流破解器进出口压降大于0.02MPa，例如进出口压降为0.02MPa-0.5MPa，优选地为0.05-0.1MPa，且进口流速为大于3m/s，例如为3m/s-10m/s，优选地为3m/s-7m/s，产生大于或等于1000s^-1例如2000s^-1、10000s^-1的切变速率，以实现污泥破解。

在本发明中，好氧池至缺氧池的内回流比为200％-400％，安装在回流管线上的旋流破解器组一方面对大量絮体进行破解，为缺氧池反硝化菌进行生物脱氮提供有机碳源；未被完全破碎的絮体则在水力剪切力作用下形成了高活性小絮体结构，提高了传质面积和传质性能，有利于降低出水BOD含量。

在本发明中，二沉池污泥返回至生化池主要为了脱除总氮和补充生化池微生物含量，控制污泥回流比为50％-100％倍，经过旋流作用后，30％以上的污泥遭受高于1000s^-1切变速率的强剪切作用，释放出大量的多糖和蛋白质等有机质，用于补充聚磷菌和反硝化菌所需碳源，提高脱氮除磷效率。

在本发明中，污泥破解后释放至水体的内碳源被消耗，形成的无机气体释放至空中，避免了有机质沉积成为剩余污泥，使得生化系统剩余污泥以重量计减量30％-60％。

在本发明的第二方面，提供一种强化A²O污水处理工艺同步脱氮除磷和污泥减量的工艺所需要的主要装置，所述装置包括在好氧池回流至缺氧池内回流管线上增设的第一旋流破解器组以及在二沉池回流至生化池前端的外回流管线上增设的第二旋流破解器组。

在本发明中，第一旋流破解器组和第二旋流破解器组的操作流量可选择范围很广，可为10-100m³/h，优选地为10-50m³/h，旋流破解器所提供的旋流剪切场中的剪切力强度范围很广，可根据流量与剪切力场的关系选择合适的操作流量，一方面保证剪切强度达到破碎污泥的程度，另一方面使超越污泥临界破碎点的剪切分布范围广，保证污泥絮体在旋流场的水力停留时间，使污泥絮体在旋流器内充分受到剪切力的作用。根据实际内回流混合液和污泥回流的流量确定旋流破解器单管的公称直径，或通过并联多根小直径旋流破解器单管的方式解决大流量回流液处理工况。

在本发明中，第一旋流破解器组和第二旋流破解器组中每个旋流破解器单管可采用单进口或多进口，进口采用切线进口，进口形状采用圆形或方形。

在本发明中，第一旋流破解器组中旋流破解器单管锥段锥角为4°-20°，第二旋流破解器组中旋流破解器单管锥段锥角为10°-40°。

在本发明中，旋流破解器单管在第一旋流破解器组和第二旋流破解器组中可采用竖向、横向或倾斜的安装方式。

以下根据附图说明本发明的方法。

图1是根据本发明的实施方式的一种包括旋流破解处理的A²O污水处理工艺同步脱氮除磷和污泥减量的工艺流程图。倒置A²O工艺是改进型工艺，缺氧池位于工艺的首端,使反硝化菌优先获得碳源,故进一步加强了系统的脱氮能力；厌氧池与好氧池相连，有利于聚磷菌厌氧释磷后直接进入生化效率较高的好氧环境,微生物在厌氧条件下形成的吸磷动力可以得到更充分地利用；而且所有参与回流的污泥全部经历完整的释磷、吸磷过程，更高效地实现脱磷。如图1所示，生活或工业废水经初步预处理后的废水进入生化反应池，在该工艺流程内，生化需氧量(BOD)、悬浮物(SS)和以各种形式存在的氮和磷将一一被去除。该工艺脱氮除磷过程如下：在好氧段，硝化细菌将废水中的氨氮，通过微生物的硝化作用，转化成硝酸盐；在缺氧段，反硝化细菌将内回流带入的硝酸盐通过微生物反硝化作用，转化成氮气逸入到大气中，从而实现脱氮；在厌氧段，聚磷菌释放磷，并吸收低级脂肪酸等易降解的有机物；而在好氧段，聚磷菌超量吸收磷，并通过剩余污泥的排放，将磷除去。本次强化脱氮除磷的主要步骤如下：内回流混合液和污泥回流污泥被泵入旋流破解器，在外加能量场作用下，大污泥絮体破解成小絮体结构，释放出的有机质随着混合液回流至生化池，为脱氮除磷提供能量；同时改善了絮体周围的水力剪切环境，有利于形成高活性的小絮体结构和颗粒污泥。

图2是根据本发明的实施例的旋流破解器单管的结构及污泥破解示意图。旋流破解器单管包括进料口21、圆柱段22、锥段23、底流管24和溢流管25，进口采用切线方形进口，锥度为8°。

实施例

下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。但是，应该明白，这些实施例仅用于说明本发明而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。

1、实施流程

本实施例应用于某生活污水处理厂倒置A²O污水处理系统，二级生化处理单元工艺参数如表1所示，进水水质如表2所示。工艺流程示意图如图1所示，废水经初步过滤后，进入生化池进行生化处理。污水处理系统在正常运行前，先关闭好氧池3到缺氧池1的内回流系统以及二沉池4到缺氧池1的污泥外回流系统，保证进出水平衡。正常运行时，打开内回流管线上的泵开关7和污泥外回流管线上的泵开关8，通过管线上流量计调节内回流和污泥回流流量。内回流混合液和污泥回流先在旋流破解器组中受到剪切作用而破碎，将有机质释放至生化池中，补充反硝化菌和聚磷菌所需有机碳源，以强化脱氮除磷及污泥减量。

表1 污水厂二级生化处理单元及旋流破解器的工艺参数

项目	数值
		进水量	800m3/h
内回流	2000m3/h
		外回流	800m3/h
排泥量	240m3/h
		总水力停留时间	12h
旋流破解器进口流速	3m/s
		旋流破解器进口压力	0.02～0.15MPa
污水温度	20℃～30℃

表2 污水厂二级生化处理单元进水水质

项目	进水(mg/L)
		总氮	40
总磷	15
		氨氮	35
COD	380
		BOD5	172
SS	80

2、运行结果

该污水处理厂的污泥絮体浓度为3000～4000mg/L，污泥体积指数(SVI)在100～150之间，进水COD为380mg/L，氨氮为38mg/L左右。在旋流破解器的作用下，实现了30％-87％的污泥絮体被破碎为小絮体结构，将絮体内多糖、蛋白质等有机质释放至水体中被利用。在正常运行情况下，破解后，旋流破解器组1出口COD浓度提高30％-60％，旋流破解器组2出口COD浓度提高50％-100％，极大地补充了碳源浓度。从出水水质来看，出水COD≤50mg/L，NH₄ ⁺-N≤2mg/L，TP<2mg/L，NO₃-N≤15mg/L，TP<2mg/L，SS<20mg/L，实现污泥以重量计减量50％。本发明提高了污水处理系统生化效能、实现了污泥减量和资源化利用。

能耗方面，相比于传统工艺，本发明所增加的能耗主要是用于支持旋流破解器作用的泵所提耗能量，所述旋流破解器的压力损失(即旋流破解器的进口和底流口之间的损失)在0.15Mpa以下，相对于其它污泥破解技术来说，极大地降低了能耗成本。

操作范围和稳定性方面，旋流破解器装置和操作简单，对不同粒径的污泥絮体都有效，而且从实验结果来看，经过旋流破解器作用的混合液沉降性有一定的提升作用，系统稳定性提高。

3、减排效果

针对废水中含有大量有机营养物直接排放会恶化水源和土壤，影响人类身体健康，该技术是在传统的A²O污水处理工艺上进行提标改造，通过破解絮体释放C源提高生化系统脱氮除磷效率，从而提高出水水质，减少N、P等污染物的排放。生化系统内破解后的污泥絮体被微生物消耗使得产生的含水剩余污泥减少50％左右，从而减少了剩余污泥排放。采用该技术的优点是操作简单、能耗低、无二次污染和不影响系统稳定运行，在提高净化水出水水质的同时实现过程污泥减量，防止了湿泥大面积堆积造成的场地压力和环境污染，给企业带来经济和环保效益。

综上所述仅为发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (14)

1.一种包括旋流破解处理的A²O污水处理方法，所述方法包括依次在包括好氧池、缺氧池和厌氧池的生化池以及二沉池中处理污水，其中使好氧池中包含活性污泥的至少一部分混合液通过内回流管线回流到生化缺氧池，且使二沉池中的至少一部分污泥通过外回流管线回流到沿着污水流动方向设置在生化池前端的缺氧池或厌氧池；

其中在所述内回流管线上设置第一旋流破解器组来对内回流混合液进行第一旋流破解处理；

其中在所述外回流管线上设置第二旋流破解器组来对外回流的污泥进行第二旋流破解处理；以及

其中所述第一旋流破解器组和/或第二旋流破解器组包括至少一个旋流破解器单管。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，沿着污水流动方向，所述生化池的排列顺序是缺氧池、厌氧池和好氧池，或者厌氧池、缺氧池和好氧池。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一旋流破解处理和/或第二旋流破解处理构造成(1)利用外加能量场将回流污泥中的有机质释放至水体，补充反硝化菌异化硝酸盐所需碳源，所述有机质包括多糖和蛋白质等；或(2)补充聚磷菌厌氧释磷所需碳源；或(3)利用外加能量场把活性污泥絮体破碎成多个更小的絮体结构以增加絮体界面的传质面积，并磨削去除挟裹在细菌表面老化的、难降解的脂状污染物；或者(1)-(3)的任意组合。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述能量场由旋流破解器的旋流场提供，其中旋流破解器单管进口和底流口之间的压降为0.02MPa-0.5MPa，进口流速为3m/s-10m/s。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一旋流破解器组用于处理内回流混合液，在旋流剪切流场下使有机质从破碎的活性污泥絮体和细胞中流出用于补充碳源，且所述有机质包括多糖和蛋白质等；以及其中未被完全破碎的活性污泥絮体则在水力剪切力作用下形成多个更小的絮体结构，所述更小的絮体结构具有比活性污泥絮体更高的活性、传质面积和传质性能。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二旋流破解器组用于处理外回流污泥，使以重量计30％-100％的污泥遭受大于或等于1000s^-1切变速率的剪切作用。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，剩余污泥以重量计减量30％-60％。

8.一种用于实施如权利要求1所述方法的装置，所述装置包括通过管线依次连接的包括好氧池、缺氧池和厌氧池的生化池以及二沉池；设置在从好氧池到缺氧池的内回流管线上的第一旋流破解器组；以及设置在从二沉池到缺氧池或厌氧池的外回流管线上的第二旋流破解器组，其中所述第一旋流破解器组和/或第二旋流破解器组包括至少一个旋流破解器单管。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述旋流破解器单管包括进料口、圆柱段、锥段、底流管和溢流管。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，沿着污水流动方向，所述生化池的排列顺序是缺氧池、厌氧池和好氧池，或者厌氧池、缺氧池和好氧池。

11.如权利要求8所述的装置，其特征在于，第一旋流破解器组和第二旋流破解器组的操作流量选择范围为10-100m³/h，且根据实际内回流混合液和污泥回流流量确定旋流破解器单管的公称直径，或通过并联多根旋流破解器单管的方式解决大流量回流液处理工况。

12.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述旋流破解器单管采用单进口或多进口，且进口采用切线进口，进口形状采用圆形或方形。

13.如权利要求9所述的装置，其特征在于，第一旋流破解器组中旋流破解器单管锥段锥角为4°-20°，且第二旋流破解器组中的旋流破解器单管锥段锥角为10°-40°。

14.如权利要求8所述的装置，其特征在于，旋流破解器单管在第一旋流破解器组和第二旋流破解器组中可采用竖向、横向或倾斜的安装方式。