CN113562834A - 回流污泥复苏与减量系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种回流污泥复苏与减量系统及方法，该回流污泥复苏与减量系统包括：包括厌氧池、缺氧池、好氧池、二沉池、污泥复苏池、一级曝气装置和二级曝气装置；在二沉池和缺氧池之间设置了污泥复苏池，使来自二沉池的污泥在缓冲区发生短暂停留，得到高活性污泥再回流到缺氧池，既保证了系统的脱氮效果，又可以减少污泥回流量，避免现有工艺采取的大回流比而做过多无用功的情况，可以有效降低因加大回流量而带来的额外运行成本。
Description
技术领域
本发明属于污水处理领域，具体涉及一种回流污泥复苏与减量系统及方法。
背景技术
活性污泥中的功能微生物活性决定了污水处理系统的脱氮除磷性能。微生物的生长代谢分为适应期、对数增长期、减速增殖期和内源呼吸期。其中，处于内源呼吸期的硝化细菌、反硝化细菌、聚磷菌等微生物对COD、氮、磷等物质的需求最为旺盛，此阶段的活性污泥能够快速去除污水中的有机物、总氮和总磷等污染物。因此，污水处理系统发挥高效脱氮除磷性能的前提是保持各个生化单元微生物代谢活性，污水处理厂运行过程中维持生化池内的污泥活跃度尤为重要。
将活性污泥从二沉池直接回流到生化池(好氧区或缺氧区)以补充生物量来保证系统正常的净化功能是城市污水处理工艺的普遍做法。然而，在回流之前，污泥在二沉池底部所处环境一般为厌氧环境，这对于大多数硝化和反硝化菌种的生长是不利的，在此种非理想生境条件下经过一定时间的停留，微生物的生长代谢活动会相应发生改变，比如反硝化细菌的生长状态可能会由内源呼吸期转化为代谢活动较低的减速增长期，因此二沉池底部的污泥活性是受到抑制的，微生物的脱氮效能是不高的。
现有常用工艺将活性污泥从二沉池直接回流到生化池以补充生物量的做法有待改进。一方面，将活性尚未得到恢复的污泥直接回流到生化系统仅仅只是做到了保持系统内的污泥浓度不发生降低，却未充分考虑到起关键作用的回流污泥所处的生长代谢状态，不能够充分发挥微生物内源呼吸期的优势。另一方面，直接回流到生化池内的污泥需要一定的活性恢复时间，导致系统的脱氮效率不尽如人意，需要加大污泥回流量才能保证系统的出水水质，随之而来也增加了污水处理厂的电力消耗。
此外，现有污泥复苏的相关工艺尚存在不足。目前，已有研究报道了关于污泥复苏的技术和应用，但其关注的焦点大多仅仅局限于污泥复苏池结构形式上的改良，而对活性污泥复苏起关键作用的污泥复苏池内溶解氧微环境往往没有得到切实关注。事实上，污泥复苏池污泥中微生物所处环境特征特别是溶解氧含量会对硝化细菌和反硝化细菌的功能发挥产生显著影响，水中的溶解氧含量发生细微变化即可使微生物的代谢发生转变。然而，目前关于污泥复苏的研究尚未涉及污泥复苏池运行时关于微环境监测方面的内容。
发明内容
本发明的目的在于解决目前针对污水厂普遍采用二沉池污泥直接回流到生化段(好氧区或缺氧区)进行混合处理所存在的问题，具体表现在回流污泥活性低、恢复时间长、回流量高、剩余污泥产量大等弊端，提供一种即能够实现回流污泥活性的快速复苏，又可以达到降低运行成本双重效果的污水处理系统与技术方案。
为实现上述目的，本发明采用的污水处理系统是：一种回流污泥复苏与减量系统，其特征在于，包括依次连通的厌氧池、缺氧池、好氧池、二沉池和污泥复苏池；
所述回流污泥复苏与减量系统还包括：
一级回流管路，用于将二沉池中的污水输送至污泥复苏池；
二级回流管路，用于将缺氧池中的污水输送至厌氧池；
三级回流管路，用于将污泥复苏池中的污水输送至缺氧池。
一级进水管路，用于将外部污水输送至厌氧池；
二级进水管路，用于将外部污水输送至缺氧池；
一级曝气装置，用于对所述好氧池曝气；
二级曝气装置，用于对所述污泥复苏池进行微曝气。
优选地，所述二级曝气装置包括设置在所述污泥复苏池中的ORP在线监测装置。
优选地，所述二级曝气装置包括设置在所述污泥复苏池中的搅拌装置。
优选地，所述缺氧池包括依次连通的缺氧一区、缺氧二区、缺氧三区和缺氧四区；所述好氧池包括依次连通的好氧一区、好氧二区、可调区、好氧三区和好氧四区；所述缺氧一区与所述厌氧池连通，所述缺氧四区与好氧一区连通，所述好氧四区与二沉池连通。
优选地，所述二级进水管路与缺氧二区连通；所述回流污泥复苏与减量系统还包括将所述好氧四区中的污水输送至缺氧二区中的四级回流管路。
本发明还提出一种回流污泥复苏与减量方法，包括以下步骤：
1)污泥回流到复苏池：二沉池底部排出的污泥经过管线回流到污泥复苏池进行活性复苏；
2)启动搅拌装置：将污泥复苏池中高压实度特征的活性污泥进行搅拌处理，使其呈均匀良好的絮状体；
3)ORP监测：对污泥复苏池内长期处于厌氧状态的活性污泥进行氧化还原电位测定，以ORP值作为污水复苏池中氧气含量的参考指标；
4)精准曝气：根据ORP值的实时数据，对曝气系统的曝气量进行调整。
优选地，在步骤4)中，当ORP值大于预设值时，减少曝气流量，使ORP值降低到预设值附近；当ORP值小于预设值时，增加曝气流量，使ORP值上升到预设值附近。
优选地，在步骤3)中，所述复苏池内的最佳ORP值为-60mV～-40mV。
优选地，在步骤4)中，所述精准曝气装置的最佳曝空气量为100mL/min～300mL/min。
优选地，在步骤2)中，所述搅拌装置的搅拌机的最佳转速为140r/min～190r/min。
本发明解决了现有污泥复苏处理过程存在的关键问题，具有以下优点：
本发明在污泥从二沉池回流到生化池之间巧妙地设置了污泥复苏池，使来自二沉池的污泥在缓冲区发生短暂停留，得到高活性污泥再回流到生化池，既保证了系统的脱氮效果，又可以减少污泥回流量，避免现有工艺采取的大回流比而做过多无用功的情况，可以有效降低因加大回流量而带来的额外运行成本。
此外，由于污泥活性在污泥复苏池已经得到充分恢复，将其泵入到缺氧段与原水混合时即可马上发挥高效的污水净化功能，相比于未设置污泥复苏池的污水处理系统，本发明省去了直接回流在生化段所需要的活性恢复时间，提高了系统的污染物去除效率，能够在低水力停留时间条件下保证系统的出水达标，从而减少处理系统容积、降低占地面积和建设费用。因此，本发明所述一种回流污泥复苏与减量的系统兼具高效性和经济性。
由于污泥复苏池的设置，整个处理系统(除二沉池外)的污泥均处于连贯且高活跃度的状态，相较于未设置污泥复苏池的污水处理系统，本发明公开的一种回流污泥复苏与减量系统可以在较低污泥浓度的情况下实现氮、磷的高效去除，这样随之产生的剩余污泥量也会相应降低，从而减轻后续的污泥处置压力。
本发明在污泥复苏池的活性再生区域设置了ORP在线监测装置，可以及时反馈微生物所处环境的氧化还原电位，能够给后续曝气程序提供比溶解氧指标更具参考价值的指导，曝气系统根据实时数据对曝气量进行精准调控，为池内污泥活性恢复创造最为理想的生境条件，从而使污泥快速进入内源呼吸状态，且一旦进入内源呼吸期便能保持长期稳定，保证从污泥复苏池回流到缺氧区的均为高效污泥。
附图说明
图1为本发明所述的回流污泥复苏与减量系统一实施例的结构示意图；
图2为图1实施例中污泥复苏池的结构示意图。
具体实施方式
本发明的目的在于解决目前针对污水厂普遍采用二沉池污泥直接回流到生化段(好氧区或缺氧区)进行混合处理所存在的问题，具体表现在回流污泥活性低、恢复时间长、回流量高、剩余污泥产量大等弊端，提供一种即能够实现回流污泥活性的快速复苏，又可以达到降低运行成本双重效果的污水处理系统与技术方案。
实施例1：
一种回流污泥复苏与减量系统，包括依次连通的厌氧池1、缺氧池、好氧池、二沉池29和污泥复苏池2；厌氧池通过一级进水管路中的一级进水泵20实现外部污水的输入，缺氧池通过二级进水管路中的二级进水泵25实现外部污水的直接输入。
在本实施例中，缺氧池包括依次连通的缺氧一区3、缺氧二区17、缺氧三区18和缺氧四区6；所述好氧池包括依次连通的好氧一区12、好氧二区13、可调区14、好氧三区15和好氧四区16；所述缺氧一区3与所述厌氧池1连通，所述缺氧四区与好氧一区连通，所述好氧四区与二沉池连通。
具体的，缺氧一区3和缺氧二区17通过带有孔洞的预制隔板4分隔开，缺氧三区18和缺氧四区6通过带有孔洞的预制隔板5分隔开；所述好氧区通过带有孔洞的预制隔板8、隔板9、隔板10、隔板11分隔为好氧一区12、好氧二区13、可调区14、好氧三区15和好氧四区16；所述好氧区和可调去底部布设有一级曝气装置，该一级曝气装置包括设置在好氧池中的曝气件以及一级曝气泵28。在缺氧一区3中设置有第一搅拌器30。
污泥复苏池2的污泥进口通过一级回流管路与二沉池29的污泥出口相连，一级回流管路包括将二沉池29中的污水输送至污泥复苏池2的一级回流泵26。污泥复苏池2的出口经三级回流管路与缺氧一区3的进口相连，三级回流管路包括三级回流泵24，用于将污泥复苏池2中的污泥输送至缺氧一区3。缺氧一区3的出口经二级回流管路与厌氧区1的进口相连，二级回流管路包括二级回流泵22，缺氧一区3的污泥通过二级回流泵22输送到厌氧区1。好氧四区16的出口接二沉池29的进口，好氧四区16的混合液通过重力流进入二沉池29。所述污泥复苏池2底部设置有二级曝气装置，二级曝气装置包括与污泥复苏池2连通的二级曝气泵21，污泥复苏池2的顶部设置有一套搅拌装置31，内部设置有一套ORP在线监测装置32。
回流污泥复苏与减量系统还包括将所述好氧四区16中的污水输送至缺氧二区17中的四级回流管路，四级回流管路包括连通好氧四区16和缺氧二区17，硝化液回流泵27。
本系统的具体运转为：一部分污水经由污水泵20汇入厌氧区1，通过活性污泥中的聚磷菌吸收污水中的小分子有机物(如挥发性脂肪酸,VFAs)并发生释磷过程，厌氧释磷后的泥水混合液通过隔板4上的孔洞进入缺氧二区17，与另一部分经由二级进水泵25输送的污水混合，通过反硝化细菌利用污水中的有机物，将经由硝化液回流泵27从好氧四区16中输送过来的硝化液中的硝态氮还原为氮气；经反硝化脱氮后的混合液通过隔板7、隔板8、隔板9、隔板10、隔板11依次经过好氧一区12、好氧二区13、可调区14、好氧三区15、好氧四区16，通过一级曝气泵28形成好氧条件使聚磷菌将储存在胞内的聚-β-羟基丁酸分解，释放出能量供聚磷菌生长繁殖，过量吸收磷酸盐形成富磷污泥，进而将磷从液相转移到泥相中，并以剩余污泥的形式排出系统之外；另外，氨氧化菌和亚硝化细菌在好氧条件下通过硝化作用将污水中的铵根离子逐级氧化为硝酸盐，好氧四区16的硝化液通过硝化液回流泵27回流到缺氧二区17(反硝化池)进行反硝化反应过程，由此完成一个污水的脱氮除磷处理循环。
二沉池29底部的部分污泥经由一级回流泵26输送到污泥复苏池2，通过ORP在线监测装置32和二级曝气泵21实现曝气量的精准输送，同时结合三级回流泵24的流量调节获得有利于污泥再生的污泥停留时间，通过上述曝气量和污泥停留时间的控制策略使回流污泥在复苏池2的出口端保持内源代谢旺盛状态，此时将活性得到充分恢复的污泥经由三级回流泵24输送到缺氧池1发挥污水净化功能；二沉池29底部的另一部分污泥作为剩余污泥进入后续系统进行污泥浓缩和脱水处理。
实施例2：
本发明还提出一种回流污泥复苏与减量方法，包括以下步骤：
1)污泥回流到复苏池：二沉池底部排出的污泥经过管线回流到污泥复苏池进行活性复苏；
2)启动搅拌装置：将污泥复苏池中高压实度特征的活性污泥进行搅拌处理，使其呈均匀良好的絮状体；
3)ORP监测：对污泥复苏池内长期处于厌氧状态的活性污泥进行氧化还原电位测定，以ORP值作为污水复苏池中氧气含量的参考指标；在本步骤中，具体可设置二级曝气装置(精准曝气系统)通过对污泥复苏池内长期处于厌氧状态的活性污泥进行氧化还原电位测定，实时监控活性污泥中硝化反硝化细菌所处的微环境，以ORP指标替代溶解氧指标能更真实地反映微生物所处环境的氧气含量，为后续曝气过程提供更具参考意义的指导。
4)精准曝气：根据ORP值的实时数据，对曝气量进行调整。当ORP值大于预设值时，减少曝气流量，使ORP值降低到预设值附近；当ORP值小于预设值时，增加曝气流量，使ORP值上升到预设值附近。污泥复苏池内的最佳ORP值为-60mV～-40mV。最佳曝空气量为100～300mL/min。搅拌装置的搅拌机的最佳转速为140r/min～190r/min。
本发明解决了现有污泥复苏处理过程存在的关键问题，具有以下优点：
本发明在污泥从二沉池回流到生化池之间巧妙地设置了污泥复苏池，使来自二沉池的污泥在缓冲区发生短暂停留，得到高活性污泥再回流到生化池，既保证了系统的脱氮效果，又可以减少污泥回流量，避免现有工艺采取的大回流比而做过多无用功的情况，可以有效降低因加大回流量而带来的额外运行成本。
此外，由于污泥活性在污泥复苏池已经得到充分恢复，将其泵入到缺氧段与原水混合时即可马上发挥高效的污水净化功能，相比于未设置污泥复苏池的污水处理系统，本发明省去了直接回流在生化段所需要的活性恢复时间，提高了系统的污染物去除效率，能够在低水力停留时间条件下保证系统的出水达标，从而减少处理系统容积、降低占地面积和建设费用。因此，本发明所述一种回流污泥复苏与减量的系统兼具高效性和经济性。
由于污泥复苏池的设置，整个处理系统(除二沉池外)的污泥均处于连贯且高活跃度的状态，相较于未设置污泥复苏池的污水处理系统，本发明公开的一种回流污泥复苏与减量系统可以在较低污泥浓度的情况下实现氮、磷的高效去除，这样随之产生的剩余污泥量也会相应降低，从而减轻后续的污泥处置压力。
本发明在污泥复苏池的活性再生区域设置了ORP在线监测装置，可以及时反馈微生物所处环境的氧化还原电位，能够给后续曝气程序提供比溶解氧指标更具参考价值的指导，曝气系统根据实时数据对曝气量进行精准调控，为池内污泥活性恢复创造最为理想的生境条件，从而使污泥快速进入内源呼吸状态，且一旦进入内源呼吸期便能保持长期稳定，保证从污泥复苏池回流到缺氧区的均为高效污泥。
上述仅为本发明的较佳实施例，并不用以对本发明进行限制，凡在本发明精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改、等效替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种回流污泥复苏与减量系统，其特征在于，包括依次连通的厌氧池、缺氧池、好氧池、二沉池和污泥复苏池；
所述回流污泥复苏与减量系统还包括：
一级回流管路，用于将二沉池中的污水输送至污泥复苏池；
二级回流管路，用于将缺氧池中的污水输送至厌氧池；
三级回流管路，用于将污泥复苏池中的污水输送至缺氧池；
一级进水管路，用于将外部污水输送至厌氧池；
二级进水管路，用于将外部污水输送至缺氧池；
一级曝气装置，用于对所述好氧池曝气；
二级曝气装置，用于对所述污泥复苏池进行曝气。
2.根据权利要求1所述的回流污泥复苏与减量系统，其特征在于，所述二级曝气装置包括设置在所述污泥复苏池中的ORP在线监测装置。
3.根据权利要求1所述的回流污泥复苏与减量系统，其特征在于，所述二级曝气装置包括设置在所述污泥复苏池中的搅拌装置。
4.根据权利要求1所述的回流污泥复苏与减量系统，其特征在于，所述缺氧池包括依次连通的缺氧一区、缺氧二区、缺氧三区和缺氧四区；所述好氧池包括依次连通的好氧一区、好氧二区、可调区、好氧三区和好氧四区；所述缺氧一区与所述厌氧池连通，所述缺氧四区与好氧一区连通，所述好氧四区与二沉池连通。
5.根据权利要求4所述的回流污泥复苏与减量系统，其特征在于，所述二级进水管路与缺氧二区连通；所述回流污泥复苏与减量系统还包括将所述好氧四区中的污水输送至缺氧二区中的四级回流管路。
6.一种回流污泥复苏与减量方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)污泥回流到复苏池：二沉池底部排出的污泥经过管线回流到污泥复苏池进行活性复苏；
2)启动搅拌装置：将污泥复苏池中高压实度特征的活性污泥进行搅拌处理，使其呈均匀良好的絮状体；
3)ORP监测：对污泥复苏池内长期处于厌氧状态的活性污泥进行氧化还原电位测定，以ORP值作为污水复苏池中氧气含量的参考指标；
4)精准曝气：根据ORP值的实时数据，对曝气系统的曝气量进行调整。
7.根据权利要求6所述的回流污泥复苏与减量方法，其特征在于，在步骤4)中，当ORP值大于预设值时，减少曝气流量，使ORP值降低到预设值附近；当ORP值小于预设值时，增加曝气流量，使ORP值上升到预设值附近。
8.根据权利要求7所述的回流污泥复苏与减量方法，其特征在于，在步骤3)中，所述复苏池内的最佳ORP值为-60mV～-40mV。
9.根据权利要求7所述的回流污泥复苏与减量方法，其特征在于，在步骤4)中，所述精准曝气装置的最佳曝空气量为100mL/min～300mL/min。
10.根据权利要求7所述的回流污泥复苏与减量方法，其特征在于，在步骤2)中，所述搅拌装置的搅拌机的最佳转速为140r/min～190r/min。
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