CN113788588A - 一种污泥减量系统和污水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种污泥减量系统和污水处理方法，属于污水处理技术领域。污泥减量系统包括生物处理池、二沉池和污泥减量装置；所述污泥减量装置进料端连接二沉池的污泥端，出料端与生物处理池连接；所述污泥减量装置包括污泥减量反应器、向污泥减量反应器内加乙酸的乙酸输入装置和设在污泥减量反应器内的搅拌装置。本发明是在传统污水处理工艺的基础上，在回流污泥端外接污泥减量装置，利用乙酸对回流污泥进行处理，使得污泥表面的胞外聚合物被崩解，部分细胞发生胞溶现象，大分子有机物质分解成为小分子物质，达到污泥减量的目的。这种污水处理方法在源头减少了污泥的产量，为后续污泥的处理提供了良好的条件，降低了污水处理厂运营成本。

Description

一种污泥减量系统和污水处理方法
技术领域
本发明涉及一种污泥减量系统和污水处理方法，属于污水处理技术领域。
背景技术
随着我国经济发展越来越快以及人们对美好环境的要求越来越高，我国需要处理的污水含量也随之增加。如图1所示为一种常用的污水处理工艺，将污水通过管道引入污水处理厂，经沉砂池、初沉池、生物处理池、二沉池、絮凝沉淀池以及过滤消毒池之后出水外排；二沉池内沉淀的一部分污泥作为回流污泥回流到生物处理池，另一部分污泥作为第一剩余污泥直接和初沉池中的初始污泥合并成为第二剩余污泥经浓缩池和污泥脱水池后再外运至统一的污泥处理厂处理。其中，生物处理池所涉及的处理方法有活性污泥法和生物膜法，活性污泥法包括SBR、A/O、A/A/O、氧化沟等，生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池等。通常情况下，污水处理时生物处理池中需外加乙酸碳源。污泥作为污水处理过程中产生的附属物，它的处理处置一直以来都是难题。现在处理污泥应用最多的两种方式：焚烧和填埋，这两种处置方式极容易产生二次污染。因此，从源头出发，进行污泥的原位减量，使污水厂在运营过程中降低污泥的产量，不仅很大程度上节约运营成本，而且能防治污泥处理过程中造成的二次污染。
中国发明专利申请公布号CN112520853A公开一种侧流生物脱氮除磷工艺强化剩余污泥资源化利用的装置与方法。将二沉淀池中的回流污泥一部分进入侧流反应区，利用聚磷菌Tetrasphaera的发酵能力对环境有危害的活性污泥作为底物进行发酵，实现污泥减量和资源化利用；另一部分回流污泥和侧流反应区的回流污泥一起进入主流反应区的缺氧区进行反硝化脱氮除磷作用，接着进入好氧段进行好氧吸磷作用和硝化作用，完成生物脱氮除磷过程。该发明通过在二沉淀池后引入侧流反应区，通过添加聚磷菌Tetrasphaera来实现污泥的减量，方法简单，但是需要额外添加聚磷菌Tetrasphaera，增加了污泥的减量成本。
发明内容
针对目前存在的问题以及现有技术的不足，本发明提供一种污泥减量系统和污水处理方法。在常用的污水处理工艺的基础上，在二沉池的污泥回流端引入污泥减量装置，将生物处理池中外加的乙酸碳源加入到污泥减量装置中，对污泥进行减量处理后回流至生物处理池。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种污泥减量系统，包括生物处理池、二沉池、污泥减量装置；所述污泥减量装置进料端连接二沉池的污泥端，出料端与生物处理池连接；所述污泥减量装置包括污泥减量反应器、向污泥减量反应器内加乙酸的乙酸输入装置和设在污泥减量反应器内的搅拌装置。
将污泥减量装置应用于二沉池的回流污泥端，通过对回流污泥进行乙酸处理以及对污泥体系进行搅拌，使得污泥表面的胞外聚合物被崩解，部分细胞发生溶胞现象，大分子有机物质分解成为小分子物质。这样做一方面可以使污泥总量减少，达到原位污泥减量的目的；另一方面可以增加后续生物处理池中处理污泥所需要的碳源，降低污水处理厂运营成本。
优选地，所述乙酸输入装置可兼做搅拌装置。
为了对污泥进行进一步的减量处理，使污泥减量反应器内的污泥发生厌氧反应，进一步使得有机大分子分解成小分子物质。优选地，污泥减量装置还包括氮气发生器；所述污泥减量反应器为密闭容器，该容器上设有排气孔和氮气孔，所述氮气发生器与所述氮气孔相连。氮气发生器中产生的氮气通过氮气孔进入污泥减量装置内，一方面可以将乙酸和污泥反应产生的气体排出；另一方面可以排出污泥减量反应器内的氧气，提供稳定的厌氧体系，提高厌氧反应的效率。
优选地，所述污泥减量反应器包括壳体、密闭盖，所述乙酸输入装置包括乙酸仓和驱动装置；所述密闭盖分别设置在所述壳体两端，与所述壳体形成密闭空间，所述密闭盖内侧分别设有所述驱动装置；所述乙酸仓内部中空，表面设有乙酸口，两端分别与所述驱动装置相连；所述壳体上表面设有排气孔，上、下表面分别设有出口管道和进口管道。当污泥减量装置工作时，污泥通过进口管道引入到壳体内，乙酸仓内的乙酸通过乙酸口加入到污泥体系中，乙酸仓在驱动装置作用下，对污泥体系进行搅拌，壳体内污泥反应产生的气体通过排气孔排出，处理后的污泥通过出口管道排出。
为了控制乙酸的加入速度，使得乙酸污泥体系混合更均匀。优选地，当乙酸口垂直朝下时，所述乙酸口才呈打开状态。当乙酸口朝向其他方向时，乙酸口呈关闭状态。乙酸口上设有位置感应装置和相应的盖体，当乙酸口垂直朝下时，位置感应装置通过电信号控制盖体的开启，使得乙酸口呈打开状态；当乙酸口朝向其他方向时，位置感应装置通过电信号使得盖体呈关闭状态。
为了增强乙酸仓的搅拌效果，优选地，在乙酸仓表面设置向外凸起结构。
为了使污泥体系处于厌氧状态，使得污泥发生厌氧反应，提高厌氧反应效率。优选地，污泥减量装置的结构还包括氮气发生器，所述壳体表面设有氮气孔，所述氮气发生器与所述氮气孔相连。氮气发生器中产生的氮气通过氮气孔进入壳体内，壳体内的气体通过排气孔排出，使得污泥体系处于厌氧状态。
根据本发明的实施例，还可以对本发明中的驱动装置作进一步的优化，以下为优化后形成的驱动装置的技术方案：
优选地，所述驱动装置是行星齿轮变速器；所述乙酸仓的两端分别与所述行星齿轮齿轮变速器的行星齿轮相连，所述行星齿轮变速器之间的太阳轮通过杆件相连。乙酸仓在行星齿轮变速器的作用下旋转，对污泥体系进行乙酸加料以及搅拌。
优选地，所述驱动装置包括旋转链条以及连接在所述旋转链条上的主动轮和从动轮；所述主动轮和所述从动轮分别与所述乙酸仓相连。主动轮带动旋转链条转动，使得从动轮也发生转动，乙酸仓在主动轮和从动轮运动作用对污泥仓内的体系进行乙酸加料以及搅拌。
基于同一个发明构思，本发明还提供了一种污水处理方法。应用上述污泥减量系统，包括以下步骤：
二沉池中沉淀的一部分污泥作为回流污泥，将其中10％～100％体积比的回流污泥引入到所述污泥减量装置中，经乙酸反应或者乙酸反应和厌氧反应后引入至生物处理池；将0～90％体积比的回流污泥直接回流至生物处理池。其中，10％～100％体积比是指引入到污泥减量装置中的污泥与回流污泥的体积比是10％～100％；0～90％体积比是指直接回流至生物处理池中的污泥与回流污泥的体积比是0～90％。
这种污水处理方法应用简单，不需要对现有污水处理厂或污水处理集成设备进行较大的改造，只需外接污泥减量装置即可。由于是对原位污泥进行减量处理，为后续污泥的处置提供了良好的条件，从源头降低了污水处理厂运营成本。
优选地，所述污泥减量装置中污泥体积不超过所述污泥减量反应器体积的2/3。
优选地，所述回流污泥的回流比至少达到50％。
优选地，所述回流污泥的最优回流比是100％。
综上，本发明提供的一种污泥减量系统和污水处理方法，与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明的污泥减量装置应用简单，不需要对污水处理厂或污水处理集成设备进行较大的改造，只需在回流污泥端外接该污泥减量装置即可。因此适用性强，改造方式简单；
(2)本发明的污泥减量系统将原来直接加入到生物处理池的乙酸碳源应用于回流污泥端，在不添加别的化学试剂的前提下，实现原位污泥减量的目的；污泥经乙酸处理后进行厌氧反应，结合原位污泥解偶联技术，可进一步提高原位污泥减量的效果；同时由于回流污泥端乙酸的加入增加了后续生物处理池中处理污泥所需要的碳源；
(3)本发明的污水处理方法在源头减少了污泥的产量，为后续污泥的处理提供了良好的条件，从源头降低了污水处理厂运营成本。
附图说明
图1是一种常用污水处理工艺流程图；
图2是本发明污泥减量装置的一个实施例的结构原理示意图；
图3是图2的左视示意图；
图4是图2的正视示意图；
图5是本发明污水处理方法的工艺流程图。
在图中
1-壳体、2-密闭盖、3-乙酸仓、4-驱动装置、5-乙酸口、6-氮气发生器、7-氮气孔、8-排气孔、9-污泥仓、10-污泥出口阀、11-污泥进口阀、12-污泥出口泵、13-污泥进口泵。
具体实施方式
以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
如图2所示为一种污泥减量装置，它的外观为一个卧式圆柱型，包括壳体1、密闭盖2、乙酸仓3、驱动装置4、氮气发生器6、污泥出口阀10、污泥进口阀11、污泥出口泵12、污泥进口泵13。壳体1是圆柱体结构，密闭盖2镶嵌在壳体1左右两端，壳体1和密闭盖2组成的密闭腔体是污泥仓9，驱动装置4设在密闭盖2内侧。壳体1的上表面设有排气孔8，壳体1的下表面设有氮气发生器6和氮气孔7，氮气发生器6与氮气孔7相连，排气孔8和氮气孔7分别与污泥仓9相连通。壳体1的底部和顶部分别连有污泥进口管道和污泥出口管道，污泥通过进口管道依次经过污泥进口泵13和污泥进口阀11进入污泥仓9内，在污泥仓9内发生反应后通过出口管道经过污泥出口阀10和污泥出口泵12排出。
如图3所示，驱动装置4采用的是行星齿轮变速器，行星齿轮变速器的太阳轮之间通过杆件连接，行星齿轮变速器的行星齿轮之间分别连接乙酸仓3。如图4所示，乙酸仓3材料为不易酸腐蚀的PTFE材料，呈圆柱体结构，内部中空，外侧周向均匀设有多个向外凸起小圆柱体结构，乙酸口5设在小圆柱体结构顶面。乙酸口5上设有位置感应装置和相应的盖体，当乙酸口5垂直朝下时，位置感应装置通过电信号控制盖体的开启，使得乙酸口5呈打开状态；当乙酸口5朝向其他方向时，位置感应装置通过电信号使得盖体呈关闭状态。
如图5所示，污水进水经过沉砂池引入到初沉池中，经初沉池沉淀后引入到生物处理池，将初沉池中的沉淀物作为初始污泥排出；将经生物处理池处理后的污水引入二沉池，经停留沉淀后将污水依次引入到絮凝沉淀池和过滤消毒池后排出；抽取二沉池中沉淀的一部分污泥作为第一剩余污泥与所述初始污泥一起作为第二剩余污泥，依次经污泥浓缩池和污泥脱水池处理后外运；二沉池中沉淀的另一部分污泥作为回流污泥分为两部分，其中90％的回流污泥通过管道直接回流至生物处理池，剩余10％的回流污泥引入到污泥减量装置后回流至生物处理池。
污泥处理时，将二沉池的回流污泥通过管道经污泥进口泵13和污泥进口阀11引入到污泥减量装置内。乙酸仓3在驱动装置4的作用下发生旋转，当乙酸口5垂直朝下时，乙酸口5呈打开状态，乙酸仓3中的乙酸通过乙酸口5流入污泥仓9内，乙酸仓3的旋转可对污泥仓9内的物质进行均匀搅拌。回流污泥经过乙酸的处理，污泥表面的胞外聚合物被崩解，部分细胞发生胞溶现象，大分子有机物质分解成为小分子物质，达到污泥减量的目的。同时，乙酸的加入还可以作为后续生物处理池中反应所需的碳源。污泥与乙酸反应一天时间后，氮气发生器6开始产生氮气，并通过氮气孔7向污泥和乙酸混合体系通氮气。污泥仓9内的氧气等气体经过排气孔8向外排放，直至污泥和乙酸混合体系处于厌氧状态。然后污泥仓9开始发生厌氧反应，反应时间为污水处理工艺的HRT，厌氧反应可进一步使得污泥仓9内的有机大分子物质分解成小分子物质。经过厌氧反应后，污泥通过管道经污泥出口阀10和污泥出口泵12返回生物处理池。
抽取回流端污泥体积200ml，经检测得出污泥中的SMP含量为1.3794mg/gVSS；LB-EPS含量为0.6783mg/gVSS；TB-EPS含量为44.5839mg/gVSS。向污泥中加入乙酸40ml，反应时间1h，搅拌均匀。经乙酸反应后，经检测得出污泥中的SMP含量为2.3621mg/gVSS；LB-EPS含量为1.1138mg/gVSS；TB-EPS含量为46.6592mg/gVSS。从检测结果可以得出，回流污泥经乙酸处理后，SMP和LB-EPS含量增幅较大，说明污泥中的细胞发生了胞溶现象。
本发明的污泥减量装置是在原有污水处理厂或者污水处理集成设备的基础上外接的一个设备，它的适用面广，改造方式简单，运营成本低，完全不需要对污水处理厂别的构建进行改造。本发明的污泥减量系统巧妙地将外加碳源应用于回流污泥端，对污泥进行减量处理，是原位污泥减量技术。本发明的污水处理方法在源头就减少了污泥的产量，符合污泥处理的减量化要求，为后续污泥处理提供良好的条件，可有效减少污水处理厂运营成本。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本实施例的各种等价形式的修改均落入本发明所附权利要求所限定的范围。

Claims (13)

1.一种污泥减量系统，包括生物处理池和二沉池，其特征在于：还包括污泥减量装置；所述污泥减量装置进料端连接二沉池的污泥端，出料端与生物处理池连接；所述污泥减量装置包括污泥减量反应器、向污泥减量反应器内加乙酸的乙酸输入装置和设在污泥减量反应器内的搅拌装置。
2.根据权利要求1所述的污泥减量系统，其特征在于：所述乙酸输入装置可兼做搅拌装置。
3.根据权利要求1或2所述的污泥减量系统，其特征在于：所述污泥减量装置还包括氮气发生器；所述污泥减量反应器为密闭容器，该容器上设有排气孔和氮气孔，所述氮气发生器与所述氮气孔相连。
4.根据权利要求2所述的污泥减量系统，其特征在于：所述污泥减量反应器包括壳体(1)和密闭盖(2)，所述乙酸输入装置包括乙酸仓(3)和驱动装置(4)；所述密闭盖(2)分别设置在所述壳体(1)两端，与所述壳体(1)形成密闭空间，所述密闭盖(2)内侧分别设有所述驱动装置(4)；所述乙酸仓(3)内部中空，表面设有乙酸口(5)，两端分别与所述驱动装置(4)相连；所述壳体(1)上表面设有排气孔(8)，上、下表面分别设有出口管道和进口管道。
5.根据权利要求4所述的污泥减量系统，其特征在于：所述乙酸口(5)垂直朝下时，所述乙酸口(5)呈打开状态。
6.根据权利要求4所述的污泥减量系统，其特征在于：所述乙酸仓(3)表面设有向外凸起结构。
7.根据权利要求4所述的污泥减量系统，其特征在于：所述污泥减量装置还包括氮气发生器(6)，所述壳体(1)表面设有氮气孔(7)，所述氮气发生器(6)与所述氮气孔(7)相连。
8.根据权利要求4～7中任一项所述的污泥减量系统，其特征在于：所述驱动装置(4)是行星齿轮变速器；所述乙酸仓(3)的两端分别与所述行星齿轮齿轮变速器的行星齿轮相连，所述行星齿轮变速器之间的太阳轮通过杆件相连。
9.根据权利要求4～7中任一项所述的污泥减量系统，其特征在于：所述驱动装置(4)包括旋转链条以及连接在所述旋转链条上的主动轮和从动轮；所述主动轮和所述从动轮分别与所述乙酸仓(3)相连。
10.一种污水处理方法，其特征在于：采用如权利要求1～9中任一项所述污泥减量系统，包括以下步骤：
二沉池中沉淀的一部分污泥作为回流污泥，将其中10％～100％体积比的回流污泥引入到所述污泥减量装置中，经乙酸反应或者乙酸反应和厌氧放应后引入至生物处理池；将0～90％体积比的回流污泥直接回流至生物处理池。
11.根据权利要求10所述的污水处理方法，其特征在于：所述污泥减量装置中污泥体积不超过所述污泥减量反应器体积的2/3。
12.根据权利要求10所述的污水处理方法，其特征在于：所述回流污泥的回流比至少达到50％。
13.根据权利要求12所述的污水处理方法，其特征在于：所述回流污泥的最优回流比是100％。
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