CN113060898B - 一种利用污水厂污泥水解酸化生成碳源的再利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用污水厂污泥水解酸化生成碳源的再利用方法，生化系统的生化污泥分离截留系统的回流污泥分流出部分污泥到侧流污泥预处理工艺段进行预处理实现污泥细胞的初步破壁，接着进入侧流的一级侧流水解酸化池实现水解酸化。水解酸化后的污泥进入侧流的二级侧流厌氧发酵池进一步发酵。在二级侧流厌氧发酵池，除了排入一级侧流水解酸化处理后的污泥，可以从生化污泥分离截留系统的回流污泥中再分流一部分、或者从主流生物脱氮除磷系统的缺氧池回流一部分污泥到二级侧流厌氧发酵池；二级侧流厌氧发酵池处理后的污泥排入主流的生物脱氮除磷系统提供碳源。本发明的方法促进了生物脱氮除磷的效果和实现碳源药耗的降耗。

Description

一种利用污水厂污泥水解酸化生成碳源的再利用方法
技术领域
本发明涉及污水厂的污泥处理和污水处理领域，具体就是一种利用污水厂污泥水解酸化生成碳源的再利用方法。
背景技术
污水厂为了实现出水总氮和总磷的稳定达标，污水厂需要通过生物脱氮除磷系统有效去除总氮和总磷。生物脱氮除磷一般建议进水COD/TN不要低于6和容易生化COD rCOD/TP不要小于18。而国内的污水厂很多面临进水碳氮比偏低的问题，从而导致了生物脱氮除磷效率不高，所以，很多污水厂往往需要投加碳源以实现有效的生物脱氮除磷，常用的碳源有葡萄糖、乙酸钠、甲醇或者其他的合成碳源；这就大大增加了污水厂的运营成本。目前为止，污水厂迫切需要一种经济有效的方法可以在保证有效去除总氮和总磷的同时也能实现碳源药耗的降耗。
污水厂生化污泥的主要成分是蛋白质和碳水化合物等大分子化合物。污泥可以利用水解酶通过厌氧水解的过程先把大分子化合物水解成小分子物质，小分子物质可以进一步酸化生成有机挥发酸。乙酸、丙酸和丁酸是污泥水解酸化的主要产物，所以污泥的水解酸化产物可以作为碳源被生物脱氮除磷系统有效利用。
污泥的水解过程是一个速度受限的步骤，污泥水解的程度决定了污泥水解酸化生成碳源的效果。由于慢速的水解过程，污泥的水解过程需要维持较长的停留时间。而通过污泥预处理可以强化污泥的水解效果，污泥预处理常用的方法有加入氧化剂、加酸调低pH、加碱升高pH、升温、加压或者利用超声波以实现污泥细胞的破壁。在实际的生产实践中，污泥的预处理一般是利用在污泥厌氧消化过程，预处理后污泥直接进入厌氧消化罐以促进污泥的厌氧消解和沼气的产量。污泥预处理也开始逐步被利用来促进污泥水解酸化生成碳源。公开的专利中,CN107265806A和CN110282841A公开的方法中都是加液碱把污泥pH升高到10后再进行厌氧碱性发酵生成有机挥发酸，这种方法主要是利用高剂量的液碱进行污泥细胞的强化破壁后再进行生化酸化的过程。CN104118971B公开的方法中利用初级沉淀池的沉淀泥和二沉池回流回来的生化泥混合浓缩后进行主流水解发酵。丹麦的EnviDan公司也公开ASP/SSH(活性污泥回流/侧流污泥水解)的方法以实现污泥在侧流水解生成碳源来促进生化系统的脱氮除磷。专利CN104118971B和丹麦的EnviDan公司公开的方法中在控制水解和发酵的时候都是在单级的水解酸化池采用曝气和搅拌交替进行以控制微氧和厌氧的条件，并不是严格的厌氧环境。到目前为止，如何通过有效和经济的污泥预处理，接着耦合水解酸化过程实现通过水解酸化生成更多的碳源是一个很有市场前景的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种利用污水厂污泥水解酸化生成碳源的再利用方法，采用经济有效的方法进行污泥预处理实现污泥细胞的初步破壁，在后续的水解酸化中进一步优化水解酸化的过程以实现利用污泥水解酸化生成碳源。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种利用污水厂污泥水解酸化生成碳源的再利用方法，包括以下步骤：
步骤1，将污水厂的污水依次送入主流生物脱氮除磷系统、生化污泥分离截留系统后进行排放处理，其中，生化污泥分离截留系统回流污泥中的污泥分流为四部分，第一部分直接回流到主流生物脱氮除磷系统；第二部分分流到预处理反应池进行预处理实现污泥细胞的初步破壁后，依次进入采用连续混合模式的一级侧流水解酸化池和采用搅拌器间歇式运行的静态二级侧流厌氧发酵池；第三部分作为剩余污泥送入污泥浓缩池，经污泥脱水处理后排出；第四部分送入二级侧流厌氧发酵池，进行厌氧发酵生成碳源同时也反硝化去除硝态氮和亚硝态氮；污泥分离截留系统为二沉池或膜池；
步骤2，经过侧流预处理、一级侧流水解酸化池和二级侧流厌氧发酵池后的污泥直接排入主流生物脱氮除磷系统的第一个池子或者进水端，为主流生物脱氮除磷系统提供碳源，促进生物脱氮除磷和实现碳源降耗。
一种利用污水厂污泥水解酸化生成碳源的再利用方法，包括以下步骤：
步骤1，将污水厂的污水依次送入主流生物脱氮除磷系统、生化污泥分离截留系统后进行排放处理，其中，生化污泥分离截留系统回流污泥中的污泥分流为三部分，第一部分直接回流到主流生物脱氮除磷系统；第二部分分流到预处理反应池进行预处理实现污泥细胞的初步破壁后，依次进入采用连续混合模式的一级侧流水解酸化池和采用搅拌器间歇式运行的静态二级侧流厌氧发酵池；第三部分作为剩余污泥送入污泥浓缩池，经污泥脱水处理后排出；污泥分离截留系统为二沉池或膜池；
步骤2，主流生物脱氮除磷系统的缺氧池的污泥也回流一部分到侧流的二级侧流厌氧发酵池进行厌氧发酵同时也通过反硝化反应去除硝态氮和亚硝态氮；
步骤3，步骤1和2的污泥在二级侧流厌氧发酵池进行厌氧发酵后，直接排入主流生物脱氮除磷系统的第一个池子或者进水端，为主流生物脱氮除磷系统提供碳源，促进生物脱氮除磷和实现碳源降耗。
从生化污泥分离截留系统的回流到主流生物脱氮除磷系统的污泥，如果污泥分离截留系统采用二沉池，从二沉池的回流污泥中导出(1％-90％)Q到侧流污泥预处理反应池进行预处理，Q为污水厂进水流量；如果污泥分离截留系统为膜池，从膜池的回流污泥中导出(1％-100％)Q到侧流污泥预处理反应池进行预处理。
如果污水厂是市政污水厂或者非市政污水厂但是没有在生化系统前的预处理工艺段或者生化系统后的深度处理工艺段添加大量化学药剂，把污泥浓缩池浓缩后准备送去脱水的剩余污泥分流出1％-90％的量到污泥预处理反应池；污泥预处理工艺段处理的污泥浓度为0.2％-12％，浓度为质量体积比浓度；二沉池或者膜池的回流污泥如果污泥浓度较低，可以先提高污泥浓度后再进入预处理反应池，提高污泥浓度的方法为利用污泥浓缩、或者利用叠螺机、或者离心机进行部分脱水，利用叠螺机和离心机进行污泥脱水时，不需要预先加药剂调理污泥。
预处理反应池采用加入氧化剂进行细胞初步破壁的预处理方法，氧化剂为双氧水、次氯酸钠和臭氧中的一种，剂量为50-5000mg/L。
预处理反应池采用加入盐酸或者硫酸把pH控制在2-7或者加入碱把pH控制在7-12进行细胞初步破壁的预处理方法。
预处理反应池采用把氧化剂和酸分别加入、或者把氧化剂和碱分别加入进行细胞初步破壁的预处理方法。
污泥的预处理反应池运行为连续运行的完全混合CSTR模式、连续运行的推流式PFR模式或成序批次SBR模式，预处理反应池的水力停留时间为0.1-24小时，预处理反应池采用机械搅拌模式，搅拌器的功率为3-25KW/1000m3有效体积。
预处理反应池安装在线pH计以监控pH值，预处理工艺段需要的氧化剂、或者酸、或者碱通过加药泵直接加入反应池，或者加在管道利用管道混合器进行混合后进入预处理反应池。
一级侧流水解酸化池运行为连续运行的完全混合式CSTR或者连续运行的推流式PFR模式，或者是序批次SBR模式，一级侧流水解酸化启动时，先接种厌氧泥、和/或水解酸化泥、和/或剩余生化污泥、或者无须接种直接利用回流污泥自带的菌种；如果采用接种厌氧泥和/或水解酸化泥，先加入1％-50％水解酸化池有效体积的接种泥后开始导入经过预处理工艺段处理后的污泥启动水解酸化池；一级侧流水解酸化池的运行温度为室温到65℃,运行的泥龄SRT为0.25-5.5天，一级侧流水解酸化池采用机械搅拌的模式，搅拌器或者推流器的总功率为3-25KW/1000m3有效体积。
一级侧流水解酸化池安装在线pH计和氧化还原电位仪ORP以监控pH值和氧化还原电位，一级侧流水解酸化池和污泥预处理反应池采用串联运行，或做成一体化的设备，两个工艺段间用隔墙或者隔板隔开，分隔成预处理段和水解酸化段。
二沉池回流污泥或者膜池的回流污泥分流出(1％-50％)Q到二级侧流厌氧发酵池进行发酵生成碳源的同时也去除回流带回来的硝态氮和亚硝态氮。
从主流生物脱氮除磷系统的缺氧池到二级侧流厌氧发酵池的回流量为(1％-100％)Q；如果主流生物脱氮除磷系统运行的是一级厌氧/缺氧/好氧、或者缺氧/好氧、或者二级的缺氧/好氧/缺氧/好氧、或者厌氧/缺氧/好氧/缺氧/好氧时，从一级缺氧池回流污泥到二级侧流厌氧发酵池；如果生物脱氮除磷系统运行的是二级以上或者多级缺氧/好氧、或者厌氧+多级缺氧/好氧的系统，从最后一级的缺氧池回流污泥到侧流的二级侧流厌氧发酵池。
二级侧流厌氧发酵池在室温条件下运行，二级侧流厌氧发酵池运行成静态发酵模式；二级侧流厌氧发酵池启动时，不需要额外接种厌氧泥或者水解酸化泥，直接导入经过预处理和一级侧流水解酸化处理后的污泥运行。
二级侧流厌氧发酵池安装有搅拌器，搅拌器的功率为3-25KW/1000m3有效体积,二级侧流厌氧发酵池的搅拌器为间歇性运行以控制发酵池泥龄为2-72小时。
本发明的有益效果是：
本发明的方法利用在侧流通过对部分二沉池回流污泥、或者膜池回流污泥进行预处理后进入侧流一级侧流水解酸化池进行水解酸化，接着进入侧流二级侧流厌氧发酵池进一步发酵，同时一部分二沉池回流污泥、或者膜池回流污泥、或者主流生物脱氮除磷系统的缺氧池的污泥也直接排入侧流二级侧流厌氧发酵池进行发酵、同时直接利用在发酵池生成的碳源反硝化脱氮。最后经过侧流预处理、一级侧流水解酸化和二级侧流厌氧发酵后的污泥排入主流的生物脱氮除磷系统以提供碳源。
本发明的方法在污泥预处理加入的药剂只是为了实现污泥细胞的初步破壁，污泥水解酸化生成碳源主要是靠后续的一级侧流水解酸化和二级侧流厌氧发酵实现；在预处理工艺段添加的化学药剂的剂量比较温和，因而优化了污泥预处理工艺段的运营成本，从而最大化实现了污泥资源化生成碳源的经济效益，使得本发明具有广阔的市场应用前景。
本发明的方法中的水解酸化采用了侧流一级水解酸化和二级厌氧发酵的方法，分别优化两级水解酸化的运行条件，实现水解酸化的最佳效果。而且，污泥预处理和两级水解酸化都是建立在污水厂的侧流，使得本发明的方法可以在不影响水厂运营的状态下直接进行安装改造后和污水厂原有的工艺结合在一起。
本发明的方法中的侧流二级侧流厌氧发酵池除了进行污泥发酵生成碳源，同时也可以直接利用生成的碳源去除从二沉池的回流污泥、或者膜池的回流污泥、或者主流生物脱氮系统的缺氧池回流的污泥带回来的硝态氮和亚硝态氮；而且，由于侧流的二级厌氧发酵池的污泥浓度较高，反硝化脱氮的速度会相应得比主流的缺氧池快，这就大大增加了主流生物脱氮除磷系统的抗冲击能力。
本发明的方法中污泥中的部分有机质由于水解酸化变成碳源被利用，所以不仅仅促进生物脱氮除磷的效果，还可以实现碳源降耗和生化污泥的部分减量。
本发明不仅适用于市政废水，也适用于非市政废水，特别是对于那些需要投加碳源实现出水总氮达标的污水厂、或者那些因为碳源不足造成生物除磷效果不理想需要额外投加化学除磷剂的污水厂。
附图说明
图1本发明的利用部分回流污泥和浓缩池剩余污泥排到预处理反应池和一级侧流水解酸化池接着再和部分回流污泥一起导入到二级侧流厌氧发酵池进行水解酸化生成碳源的再利用方法的工艺流程图。
图2本发明的利用部分回流污泥排到预处理反应池和一级侧流水解酸化池接着再和部分回流污泥一起导入到二级侧流厌氧发酵池进行水解酸化生成碳源的再利用方法的工艺流程图。
图3本发明的利用部分回流污泥和浓缩池剩余污泥排到预处理反应池和一级侧流水解酸化池接着再和部分主流生物脱氮除磷系统缺氧池的回流污泥一起导入到二级侧流厌氧发酵池进行水解酸化生成碳源的再利用方法的工艺流程图。
图4本发明的利用部分回流污泥排到预处理反应池和一级侧流水解酸化池接着再和部分主流生物脱氮除磷系统缺氧池的回流污泥一起导入到二级侧流厌氧发酵池进行水解酸化生成碳源的再利用方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-4所示，本发明的利用污水厂污泥水解酸化生成碳源的再利用方法，把二沉池回流污泥、或者膜池的回流污泥分流出部分污泥到侧流污泥预处理工艺段进行预处理实现污泥细胞的初步破壁，接着进入侧流的两级水解酸化过程，一级侧流水解酸化池运行成连续混合的模式，二级水解酸化运行成静态厌氧发酵模式，二级侧流厌氧发酵池的搅拌器只是间歇式运行。二沉池的回流污泥、或者膜池的回流污泥、或者主流生物脱氮除磷系统的缺氧池的污泥也回流一部分到侧流的二级侧流厌氧发酵池进行厌氧发酵生成碳源同时也反硝化去除硝态氮和亚硝态氮。污泥经过侧流预处理和两级水解酸化后排入主流的生物脱氮系统的前端提供碳源以促进主流生物脱氮除磷的效果，同时也实现了碳源的降耗。
本发明的方法中主要包含了3个步骤：
步骤1就是污泥的预处理以实现污泥细胞的局部破壁。从二沉池的回流污泥中导出(1％-90％)Q(Q为污水厂进水流量)到侧流污泥预处理工艺段进行预处理；如果污水厂生化系统运行的是MBR工艺，从MBR到好氧池的回流污泥中导出(1％-100％)Q到侧流污泥预处理工艺段进行预处理。如果污水厂是市政污水厂、或者非市政污水厂但是没有在生化系统前的预处理工艺段或者生化系统后的深度处理工艺段添加大量化学药剂诸如铁盐、铝盐或者芬顿药剂，也可以进一步把污泥浓缩池浓缩后准备送去脱水的剩余污泥分流出1％-90％的量到污泥预处理工艺段。污泥预处理工艺段处理的污泥浓度可以是0.2％-12％。二沉池或者膜池的回流污泥如果污泥浓度较低，可以先提高污泥浓度后再进入预处理工艺段，提高污泥浓度的方法可以利用污泥浓缩、或者利用叠螺机、或者离心机进行部分脱水，污泥在进行脱水前不需要添加化学药剂进行污泥调理
污泥的预处理可以采用加入氧化剂进行反应，氧化剂可以是次氯酸钠、或者双氧水、或者臭氧，这些氧化剂的剂量为50-5000mg/L。预处理工艺段也可以利用加酸把pH控制在2-7、或者加入碱把pH控制在7-12、或者分别加入氧化剂和酸、或者分别加入氧化剂和碱以进行污泥细胞的初步破壁。污泥的预处理反应池可以运行成连续运行的完全混合CSTR模式或者连续运行的推流式PFR模式；也可以运行成序批次SBR模式，优选连续运行的CSTR模式或者PFR模式。预处理反应池的水力停留时间为0.1-24小时，预处理反应池采用机械搅拌模式，搅拌器的功率为3-25KW/1000m3有效体积。预处理反应池安装在线pH计以监控pH值。预处理工艺段需要的氧化剂、或者酸、或者碱可以通过加药泵直接加入反应池，或者可以加在管道利用管道混合器进行混合后进入预处理反应池。
步骤2就是侧流的一级侧流水解酸化池阶段。预处理反应池处理后的污泥直接排入一级侧流水解酸化池进行水解酸化。一级侧流水解酸化池运行成连续运行的完全混合式CSTR或者连续运行的推流式PFR模式，或者是序批次SBR模式，优选是连续运行模式的CSTR模式或者PFR模式。一级侧流水解酸化启动的时候可以先接种厌氧泥、和或水解酸化泥、和或剩余生化污泥、或者无须接种直接利用回流污泥自带的菌种。如果采用接种厌氧泥、或者水解酸化泥，可以先加入1％-50％水解酸化池有效体积的接种泥后开始导入经过预处理工艺段处理后的污泥启动水解酸化池。一级侧流水解酸化池的运行温度为室温到65℃,运行的泥龄SRT为0.25-5.5天。侧流一级侧流水解酸化池采用的是机械搅拌的模式，搅拌器或者推流器的总功率为3-25KW/1000m3有效体积。一级侧流水解酸化池可以根据需要安装在线pH计和氧化还原电位仪ORP以监控pH值和氧化还原电位。侧流一级侧流水解酸化池和污泥预处理反应池可以串联运行，也可以做成一体化的设备而分隔成预处理段和水解酸化段。侧流水解酸化处理后的污泥排到侧流二级侧流厌氧发酵池。
步骤3是侧流二级侧流厌氧发酵池，二级侧流厌氧发酵池除了进行污泥发酵生成碳源，也通过直接利用发酵池生成的碳源通过反硝化反应去除硝态氮和亚硝态氮。一级侧流水解酸化池的污泥排入二级厌氧发酵池进行进一步发酵。另外，二沉池回流污泥、或者膜池的回流污泥也分流出(1％-50％)Q到二级侧流厌氧发酵池进行发酵生成碳源、或者直接从主流生物脱氮除磷系统的缺氧池回流污泥到侧流的二级侧流厌氧发酵池进行同步厌氧发酵和反硝化脱氮。从主流生物脱氮除磷系统的缺氧池到侧流二级侧流厌氧发酵池的回流量为(1％-100％)Q。主流生物脱氮除磷系统运行的是一级厌氧/缺氧/好氧、或者缺氧/好氧、或者二级的缺氧/好氧/缺氧/好氧、或者厌氧/缺氧/好氧/缺氧/好氧的时候，可以从一级缺氧池回流污泥到侧流二级侧流厌氧发酵池；如果生物脱氮除磷系统运行的是二级以上或者多级缺氧/好氧、或者厌氧+多级缺氧/好氧的系统，可以从最后一级的缺氧池回流污泥到侧流的二级发酵池。
侧流二级侧流厌氧发酵池可以在室温条件下运行，二级侧流厌氧发酵池运行成静态发酵模式。二级侧流厌氧发酵池启动的时候可以不需要额外接种厌氧泥、或者水解酸化泥；可以直接导入经过预处理和侧流一级侧流水解酸化处理后的污泥运行。二级厌氧发酵池安装有搅拌器，搅拌器的功率为3-25KW/1000m3有效体积,厌氧发酵池的搅拌器只是间歇性运行以控制发酵池泥龄为2-72小时。污泥经过侧流预处理、一级侧流水解酸化和二级侧流厌氧发酵后直接排入主流生物脱氮除磷系统的第一个池子或者进水端为主流的生物脱氮除磷系统提供碳源以促进生物脱氮除磷和实现碳源降耗。
实施例1
市政污水厂的二沉池污泥的浓度为1.1％，将污泥加入500mg/L次氯酸钠混合4小时后加入到相当于侧流一级污泥水解酸化工艺段的水解酸化池，水解酸化池保持在室温下维持16小时停留时间运行成连续运行的CSTR模式。经过预处理和一级侧流水解酸化后的污泥的溶解性COD SCOD从原先的38mg/L升高到655mg/L。接着在1升的相当于二级侧流厌氧发酵池中加入100毫升经过侧流污泥预处理和一级侧流水解酸化处理的污泥，相当于10％Q的二沉池回流污泥经过侧流预处理后加上一级侧流水解酸化后的污泥，加入100毫升用清水清洗过几遍的浓度为1.1％的二沉池污泥，相当于二沉池回流10％Q的回流污泥到二级侧流厌氧发酵池，接着加入清水到1000毫升，同时加入KNO3药剂溶解使混合液中含有50mg N/LNO3 -。1升的二级侧流厌氧发酵在室温下维持泥龄20小时进行水解酸化生成碳源，同时直接利用生成的碳源进行反硝化去除总氮，从而实现了26.2mg N/L的总氮去除。而在实际运营中为了去除26.2mg N/L的总氮如果需要加入葡萄糖作为碳源，碳源药耗成本是0.471元/吨水(葡萄糖按照3000元/吨核算)。所以,污水厂如果没有足够碳源而需要外加葡萄糖作为碳源才可以实现26.2mg N/L总氮去除的时候，按照700元/吨的次氯酸钠的价格核算，利用本发明的方法扣除次氯酸钠药耗后可以帮助水厂实现碳源药耗降耗0.43元/吨水。
实施例2
市政污水厂的二沉池污泥沉降后的浓度为2.7％，将污泥加入500mg/L次氯酸钠混合4小时后加入到相当于侧流污泥一级侧流水解酸化工艺段的水解酸化池，水解酸化池保持在室温下维持16小时停留时间运行成连续运行的CSTR模式。经过预处理和一级侧流水解酸化后的污泥的溶解性COD SCOD从原先的28mg/L升高到839mg/L。接着在1升的相当于二级侧流厌氧发酵池中加入100毫升经过侧流污泥预处理和一级侧流水解酸化处理的污泥，相当于10％Q的二沉池回流污泥经过侧流预处理后加上一级侧流水解酸化后的污泥，加入200毫升用清水清洗过几遍的浓度为0.5％的缺氧池污泥，相当于主流生物脱氮除磷系统回流20％Q的缺氧池污泥到二级侧流厌氧发酵池，接着加入清水到1000毫升，同时加入KNO3药剂溶解使混合液中含有50mg N/L NO3 -。1升的二级侧流厌氧发酵反应器在室温下维持泥龄24小时进行水解酸化生成碳源，同时直接利用生成的碳源进行反硝化去除总氮，从而实现了32mgN/L的总氮去除。而在实际运营中为了去除32mg N/L的总氮如果需要加入葡萄糖作为碳源，碳源药耗成本是0.57元/吨水(葡萄糖按照3000元/吨核算)。所以,污水厂如果没有足够碳源而需要外加葡萄糖作为碳源才可以实现32mg N/L总氮去除的时候，按照700元/吨的次氯酸钠的价格核算，利用本发明的方法扣除次氯酸钠药耗后可以帮助水厂实现碳源药耗降耗0.54元/吨水。
实施例3
工业污水厂的膜池污泥的浓度为1.2％，将污泥加入400mg/L30％氢氧化钠混合2小时后加入到相当于侧流污泥一级侧流水解酸化工艺段的水解酸化池，一级水解酸化池在35℃下维持18小时停留时间运行成连续运行的CSTR模式。经过预处理和一级水解酸化后的污泥的溶解性COD SCOD从原先的24mg/L升高到582mg/L。接着在1升的相当于侧流二级侧流厌氧发酵池中加入120毫升经过侧流预处理和一级侧流水解酸化处理的污泥，相当于12％Q的膜池回流污泥经过侧流预处理后加上侧流一级侧流水解酸化后的污泥，加入250毫升用清水清洗过几遍的浓度为0.55％的缺氧池污泥，相当于主流生物脱氮除磷系统的缺氧池回流25％Q的缺氧池污泥到侧流二级侧流厌氧发酵池，接着加入清水到1000毫升，同时加入KNO3药剂溶解使混合液中含有70mg N/L NO3 -。1升厌氧发酵反应器在室温下维持泥龄24小时进行水解酸化生成碳源，同时直接利用生成的碳源进行反硝化去除总氮，从而实现了26.8mg N/L的总氮去除。而在实际运营中为了去除26.8mg N/L的总氮如果需要加入葡萄糖作为碳源，碳源药耗成本是0.48元/吨水(葡萄糖按照3000元/吨核算)。所以污水厂如果没有足够碳源而需要外加葡萄糖作为碳源才可以实现26.8mg N/L总氮去除的时候，按照800元/吨的液碱价格，利用本发明公开的方法扣除液碱的药耗后可是帮助水厂实现碳源药耗降耗0.44元/吨水。
实施例4
市政污水厂的二沉池污泥的浓度为1.2％，将污泥加入1500mg/L30％双氧水混合后接着加入800mg/L 1+1盐酸混合4小时后加入到相当于污泥一级侧流水解酸化工艺段的水解酸化池，水解酸化在室温下维持20小时停留时间运行成连续运行的CSTR模式。经过预处理和一级侧流水解酸化后的污泥的溶解性COD SCOD从原先的16mg/L升高到470mg/L。接着在1升的相当于二级侧流厌氧发酵池中加入120毫升经过侧流预处理和一级侧流水解酸化处理后的污泥，相当于12％Q的二沉池回流污泥经过侧流预处理后加上一级侧流水解酸化后的污泥，加入300毫升用清水清洗过几遍的浓度为0.6％的缺氧池的污泥，相当于主流生物脱氮除磷系统回流30％Q的缺氧池污泥到侧流二级侧流厌氧发酵池，接着加入清水到1000毫升，同时加入KNO3药剂溶解使混合液中含有50mg N/LNO3 -。1升的厌氧发酵反应器在室温下运行维持泥龄24小时进行水解酸化生成碳源，同时直接利用生成的碳源进行反硝化去除总氮，从而实现了30.3mg N/L的总氮去除。而在实际运营中为了去除30.3mg N/L的总氮需要加入葡萄糖作为碳源，碳源药耗成本是0.545元/吨水(葡萄糖按照3000元/吨核算)。所以污水厂如果没有足够碳源而需要外加葡萄糖作为碳源才可以实现30.3mg N/L总氮去除的时候，按照双氧水价格1400元/吨和盐酸价格280元/吨核算，利用本发明的方法可以帮助水厂实现碳源药耗降耗0.27元/吨水。
综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。

Claims (12)

1.一种利用污水厂污泥水解酸化生成碳源的再利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将污水厂的污水依次送入主流生物脱氮除磷系统、生化污泥分离截留系统后进行排放处理，其中，生化污泥分离截留系统回流污泥中的污泥分流为四部分，第一部分直接回流到主流生物脱氮除磷系统；第二部分分流到预处理反应池进行预处理实现污泥细胞的初步破壁后，依次进入采用连续混合模式的一级侧流水解酸化池和采用搅拌器间歇式运行的静态二级侧流厌氧发酵池；第三部分作为剩余污泥送入污泥浓缩池，经污泥脱水处理后排出；第四部分送入二级侧流厌氧发酵池，进行厌氧发酵生成碳源同时也反硝化去除硝态氮和亚硝态氮；污泥分离截留系统为二沉池或膜池；
预处理反应池的预处理方法采用加入氧化剂、酸、碱、氧化剂+酸、氧化剂+碱中的任一种，进行细胞初步破壁，其中，氧化剂为双氧水、次氯酸钠或臭氧，剂量为50-5000mg/L，加入盐酸或者硫酸把pH控制在2-7，加入碱把pH控制在7-12；
步骤2，经过侧流预处理、一级侧流水解酸化池和二级侧流厌氧发酵池后的污泥直接排入主流生物脱氮除磷系统的第一个池子或者进水端，为主流生物脱氮除磷系统提供碳源，促进生物脱氮除磷和实现碳源降耗。
2.一种利用污水厂污泥水解酸化生成碳源的再利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将污水厂的污水依次送入主流生物脱氮除磷系统、生化污泥分离截留系统后进行排放处理，其中，生化污泥分离截留系统回流污泥中的污泥分流为三部分，第一部分直接回流到主流生物脱氮除磷系统；第二部分分流到预处理反应池进行预处理实现污泥细胞的初步破壁后，依次进入采用连续混合模式的一级侧流水解酸化池和采用搅拌器间歇式运行的静态二级侧流厌氧发酵池；第三部分作为剩余污泥送入污泥浓缩池，经污泥脱水处理后排出；污泥分离截留系统为二沉池或膜池；
预处理反应池的预处理方法采用加入氧化剂、酸、碱、氧化剂+酸、氧化剂+碱中的任一种，进行细胞初步破壁，其中，氧化剂为双氧水、次氯酸钠或臭氧，剂量为50-5000mg/L，加入盐酸或者硫酸把pH控制在2-7，加入碱把pH控制在7-12；
步骤2，主流生物脱氮除磷系统的缺氧池的污泥也回流一部分到侧流的二级侧流厌氧发酵池进行厌氧发酵同时也通过反硝化反应去除硝态氮和亚硝态氮；
步骤3，步骤1和2的污泥在二级侧流厌氧发酵池进行厌氧发酵后，直接排入主流生物脱氮除磷系统的第一个池子或者进水端，为主流生物脱氮除磷系统提供碳源，促进生物脱氮除磷和实现碳源降耗。
3.根据权利要求1或2所述利用污水厂污泥水解酸化生成碳源的再利用方法，其特征在于，从生化污泥分离截留系统的回流到主流生物脱氮除磷系统的污泥，如果污泥分离截留系统采用二沉池，从二沉池的回流污泥中导出(1％-90％)Q到侧流污泥预处理反应池进行预处理，Q为污水厂进水流量；如果污泥分离截留系统为膜池，从膜池的回流污泥中导出(1％-100％)Q到侧流污泥预处理反应池进行预处理。
4.根据权利要求3所述利用污水厂污泥水解酸化生成碳源的再利用方法，其特征在于，如果污水厂是市政污水厂或者非市政污水厂但是没有在生化系统前的预处理工艺段或者生化系统后的深度处理工艺段添加大量化学药剂，把污泥浓缩池浓缩后准备送去脱水的剩余污泥分流出1％-90％的量到污泥预处理反应池；污泥预处理工艺段处理的污泥浓度为0.2％-12％，浓度为质量体积比浓度；二沉池或者膜池的回流污泥如果污泥浓度较低，先提高污泥浓度后再进入预处理反应池，提高污泥浓度的方法为利用污泥浓缩、或者利用叠螺机、或者离心机进行部分脱水，利用叠螺机和离心机进行污泥脱水时，不需要预先加药剂调理污泥。
5.根据权利要求1或2所述利用污水厂污泥水解酸化生成碳源的再利用方法，其特征在于，污泥的预处理反应池运行为连续运行的完全混合CSTR模式、连续运行的推流式PFR模式或成序批次SBR模式，预处理反应池的水力停留时间为0.1-24小时，预处理反应池采用机械搅拌模式，搅拌器的功率为3-25KW/1000m3有效体积。
6.根据权利要求5所述利用污水厂污泥水解酸化生成碳源的再利用方法，其特征在于，预处理反应池安装在线pH计以监控pH值，预处理工艺段需要的氧化剂、或者酸、或者碱通过加药泵直接加入反应池，或者加在管道利用管道混合器进行混合后进入预处理反应池。
7.根据权利要求1或2所述利用污水厂污泥水解酸化生成碳源的再利用方法，其特征在于，一级侧流水解酸化池运行为连续运行的完全混合式CSTR或者连续运行的推流式PFR模式，或者是序批次SBR模式，一级侧流水解酸化启动时，先接种厌氧泥、和/或水解酸化泥、和/或剩余生化污泥、或者无须接种直接利用回流污泥自带的菌种；如果采用接种厌氧泥和/或水解酸化泥，先加入1％-50％水解酸化池有效体积的接种泥后开始导入经过预处理工艺段处理后的污泥启动水解酸化池；一级侧流水解酸化池的运行温度为室温到65℃,运行的泥龄SRT为0.25-5.5天，一级侧流水解酸化池采用机械搅拌的模式，搅拌器或者推流器的总功率为3-25KW/1000m3有效体积。
8.根据权利要求7所述利用污水厂污泥水解酸化生成碳源的再利用方法，其特征在于，一级侧流水解酸化池安装在线pH计和氧化还原电位仪ORP以监控pH值和氧化还原电位，一级侧流水解酸化池和污泥预处理反应池采用串联运行，或做成一体化的设备，两个工艺段间用隔墙或者隔板隔开，分隔成预处理段和水解酸化段。
9.根据权利要求1所述利用污水厂污泥水解酸化生成碳源的再利用方法，其特征在于，二沉池回流污泥或者膜池的回流污泥分流出(1％-50％)Q到二级侧流厌氧发酵池进行发酵生成碳源的同时也去除回流带回来的硝态氮和亚硝态氮。
10.根据权利要求2所述利用污水厂污泥水解酸化生成碳源的再利用方法，其特征在于，从主流生物脱氮除磷系统的缺氧池到二级侧流厌氧发酵池的回流量为(1％-100％)Q；如果主流生物脱氮除磷系统运行的是一级厌氧/缺氧/好氧、或者缺氧/好氧、或者二级的缺氧/好氧/缺氧/好氧、或者厌氧/缺氧/好氧/缺氧/好氧时，从一级缺氧池回流污泥到二级侧流厌氧发酵池；如果生物脱氮除磷系统运行的是二级以上或者多级缺氧/好氧、或者厌氧+多级缺氧/好氧的系统，从最后一级的缺氧池回流污泥到侧流的二级侧流厌氧发酵池。
11.根据权利要求1或2所述利用污水厂污泥水解酸化生成碳源的再利用方法，其特征在于，二级侧流厌氧发酵池在室温条件下运行，二级侧流厌氧发酵池运行成静态发酵模式；二级侧流厌氧发酵池启动时，不需要额外接种厌氧泥或者水解酸化泥，直接导入经过预处理和一级侧流水解酸化处理后的污泥运行。
12.根据权利要求11所述利用污水厂污泥水解酸化生成碳源的再利用方法，其特征在于，二级侧流厌氧发酵池安装有搅拌器，搅拌器的功率为3-25KW/1000m3有效体积,二级侧流厌氧发酵池的搅拌器为间歇性运行以控制发酵池泥龄为2-72小时。
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