CN215403640U - 利用污水厂污泥生物法释放污泥碳源的污水处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种利用污水厂污泥生物法释放污泥碳源的污水处理系统，包括主流系统、侧流系统和污泥浓缩池，主流系统包括主流生物脱氮除磷系统和生化污泥分离截留系统，侧流系统包括一级侧流水解酸化池和二级侧流厌氧发酵池，生化污泥分离截留系统的污泥出口分别与污泥浓缩池、主流生物脱氮除磷系统、一级侧流水解酸化池相连，主流生物脱氮除磷系统的缺氧池与二级侧流厌氧发酵池相连，二级侧流厌氧发酵池的出口与主流生物脱氮除磷系统相连，一级侧流水解酸化池为采用连续混合模式的酸化池，二级侧流厌氧发酵池为采用间歇式搅拌模式控制污泥泥龄的厌氧发酵池。本实用新型运营中无需添加任何化学药剂就可以实现促进总氮去除和碳源药耗降耗。

Description

利用污水厂污泥生物法释放污泥碳源的污水处理系统

技术领域

本实用新型涉及污水厂的污泥处理和污水处理领域，具体是一种利用污水厂污泥生物法释放污泥碳源的污水处理系统。

背景技术

污水厂需要优化生物脱氮除磷系统的运营以实现出水总氮总磷的稳定达标，生物脱氮除磷的过程需要消耗碳源，国内很多污水厂由于进水碳源不足，生物脱氮除磷的效率偏低，所以污水厂需要投加碳源比如葡萄糖、乙酸钠、甲醇和其他的合成碳源，这就造成了污水厂运营成本的增加。目前污水厂都在积极尝试在保证出水总氮总磷稳定达标的前提下降低碳源的药耗，其中采购较低价有效的碳源是目前污水厂主要采用的方法。

污水厂污泥的主要成分是蛋白质和碳水化合物等大分子物质，同时，污泥在生化池也可以吸附很多有机物。如果污泥把蛋白质和碳水化合物这些大分子物质和吸附的有机物在厌氧环境下利用水解酶通过水解转变成小分子物质接着酸化变成挥发性有机酸，这些有机酸就可以被生物脱氮除磷系统有效利用从而实现释放出污泥的碳源。专利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水解发酵。丹麦的EnviDan公司也公开了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。以上公开的这两种方法都是在一级的水解酸化池中采用曝气和搅拌交替进行以控制微氧和厌氧的条件。到目前为止，如何通过在污水厂侧流利用两级厌氧水解酸化的过程释放污泥的碳源以促进主流的生物脱氮除磷过程是一个全新的领域。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种利用污水厂污泥生物法释放污泥碳源的污水处理系统，在污水厂的侧流利用有效的生物法实现理想的污泥水解酸化的效果，从而释放出污泥的碳源，以及促进主流生物脱氮除磷和实现碳源药耗降耗的效果。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种利用污水厂污泥生物法释放污泥碳源的污水处理系统，包括主流系统、侧流系统和污泥浓缩池，主流系统包括通过管路依次连接的主流生物脱氮除磷系统和生化污泥分离截留系统，主流生物脱氮除磷系统与污水的进水口相连，生化污泥分离截留系统上连接有污水出水口，侧流系统包括通过管路依次连接的一级侧流水解酸化池和二级侧流厌氧发酵池，生化污泥分离截留系统的污泥出口分别与污泥浓缩池、主流生物脱氮除磷系统、一级侧流水解酸化池相连，主流生物脱氮除磷系统的缺氧池与二级侧流厌氧发酵池相连，使主流生物脱氮除磷系统中的缺氧池污泥回流到二级侧流厌氧发酵池，二级侧流厌氧发酵池的出口与主流生物脱氮除磷系统相连，一级侧流水解酸化池为采用连续混合模式的酸化池，二级侧流厌氧发酵池为采用间歇式搅拌模式控制污泥泥龄的厌氧发酵池，污泥浓缩池上设置有污泥排出口。

所述生化污泥分离截留系统为二沉池或膜池。

所述二级侧流厌氧发酵池的出口与主流生物脱氮除磷系统的第一个池子或者进水端相连。

所述污泥浓缩池还与一级侧流水解酸化池的进口相连。

所述一级侧流水解酸化池采用机械搅拌的模式，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。

所述一级侧流水解酸化池和二级侧流厌氧发酵池是一体化设备，中间用隔墙或者隔板隔开。

所述二级侧流厌氧发酵池的搅拌模式为机械搅拌，搅拌器的运行模式为间歇式搅拌，二级侧流厌氧发酵池安装在线pH计监控pH值。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的污水处理系统利用从二沉池回流污泥或者膜池回流污泥分流出部分污泥到污水厂侧流的水解酸化系统利用生物法把污泥中的蛋白质和碳水化合物等大分子物质和污泥在主流生化池吸附的有机物利用水解酶水解成小分子物质接着利用酸化生成有机挥发酸。经过侧流水解酸化处理后的污泥排到主流生物脱氮除磷系统的前端提供碳源实现促进生物脱氮除磷和降低碳源的药耗；而且由于污泥中的部分有机质通过水解酸化变成碳源被利用，所以也可以实现污泥的部分减量。

本实用新型的污水处理系统完全是利用生物法实现污泥释放碳源，不需要添加任何化学药剂，这就大大优化了污泥生成碳源的运营成本。而且，本实用新型的所有设施都是在污水厂的侧流，这就使得本实用新型可以在不影响污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，所以具有广阔的市场前景。

本实用新型的污水处理系统中的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通过反硝化去除总氮；而且，由于侧流的二级水解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的生物脱氮除磷系统的抗冲击能力。

本实用新型的污水处理系统不仅适用于市政污水厂，也适用于非市政污水厂，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本实用新型的利用污水厂污泥生物法释放污泥碳源的污水处理系统的结构框图。

图2本实用新型的利用污水厂污泥生物法释放污泥碳源的污水处理系统另一种形式的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。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。

在本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型的利用污水厂污泥生物法释放污泥碳源的污水处理系统，包括主流系统、侧流系统和污泥浓缩池，主流系统包括通过管路依次连接的主流生物脱氮除磷系统1和生化污泥分离截留系统2，主流生物脱氮除磷系统1与污水的进水口相连，生化污泥分离截留系统2上连接有污水出水口，侧流系统包括通过管路依次连接的一级侧流水解酸化池4和二级侧流厌氧发酵池5，生化污泥分离截留系统2的污泥出口分别与污泥浓缩池3、主流生物脱氮除磷系统1、一级侧流水解酸化池4相连，主流生物脱氮除磷系统1的缺氧池与二级侧流厌氧发酵池5相连，使主流生物脱氮除磷系统中缺氧池污泥回流到二级侧流厌氧发酵池5，二级侧流厌氧发酵池5的出口与主流生物脱氮除磷系统1相连，一级侧流水解酸化池4为采用连续混合模式的酸化池，二级侧流厌氧发酵池5为采用间歇式搅拌模式控制污泥泥龄的厌氧发酵池，污泥浓缩池3上设置有污泥排出口。

所述生化污泥分离截留系统2为二沉池或膜池。

所述二级侧流厌氧发酵池5的出口与主流生物脱氮除磷系统1的第一个池子或者进水端相连。

如图2所示，所述污泥浓缩池3还与一级侧流水解酸化池4的进口相连。

所述一级侧流水解酸化池4采用机械搅拌的模式，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。

所述一级侧流水解酸化池4和二级侧流厌氧发酵池5是一体化设备，中间用隔墙或者隔板隔开。

所述二级侧流厌氧发酵池5的搅拌模式为机械搅拌，搅拌器的运行模式为间歇式搅拌，二级侧流厌氧发酵池安装在线pH计监控pH值。

本实用新型的利用污水厂污泥生物法释放污泥碳源的污水处理系统，从污水厂二沉池的回流污泥、或者膜池的回流污泥分流出一部分的污泥到一级侧流水解酸化池，从而通过生物法水解酸化反应把污泥中的蛋白质、碳水化合物和污泥在生化池吸附的有机物水解成小分子的物质，接着进一步酸化生成有机挥发酸。为了优化水解酸化的效果，一级侧流水解酸化池采用连续混合的模式使污泥释放出碳源，一级侧流水解酸化池处理后的污泥接着进入二级侧流厌氧发酵池，二级侧流厌氧发酵采用间歇式搅拌的模式控制污泥的泥龄；主流生物脱氮除磷系统的缺氧池进一步回流部分缺氧池的污泥到二级侧流厌氧发酵池同步进行污泥发酵生成碳源和利用生成的碳源反硝化去除硝态氮和亚硝态氮。

本实用新型污水处理系统处理主要包含了3个步骤：

步骤1就是从二沉池或者膜池的回流污泥中分流部分污泥到侧流的水解酸化系统。在二沉池工艺中污水厂从二沉池回流回来到缺氧池或者厌氧池的污泥总的回流量可以是(70％-160％)Q(Q为污水厂进水流量)；MBR工艺中从膜池回流到好氧池、或者到缺氧池的回流污泥总的回流量为(100％-600％)Q。为了实现从污泥中利用生物法释放出碳源，从二沉池的回流污泥中、或者从膜池的回流污泥中分流出(1％-100％)Q(Q为污水厂进水流量)到侧流的水解酸化系统；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，也可以把污泥浓缩池浓缩后准备送去脱水的剩余污泥分流出1％-80％的量导到侧流的水解酸化系统。膜池或者二沉池的回流污泥和污泥浓缩池的剩余污泥到侧流水解酸化池的浓度可以为0.2％-12％。二沉池或者膜池的回流污泥如果污泥浓度较低，可以根据实际需要提高污泥浓度后再进入水解酸化系统，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，如果使用叠螺机或者离心机进行部分脱水的时候污泥不要添加药剂比如阳离子酰胺PAM调理污泥。

步骤2是侧流一级水解酸化阶段。一级侧流水解酸化池可以是连续运行的完全混合式CSTR模式、或者连续运行的推流式PFR模式,或者是序批次SBR模式，SBR模式可以运行成1-8批次/天；运行SBR模式的时候，搅拌器是连续搅拌运行，污泥无需沉降，可以直接按照设定的序批次模式排掉混合污泥后就马上加入新的污泥。一级侧流水解酸化池刚刚开始启动的时候可以先接种、或者直接利用生化回流污泥自带的菌种直接启动。如果一级侧流水解酸化池需要接种污泥，可以接种厌氧泥、或者水解酸化泥，接种的污泥量为1％-60％的一级侧流水解酸化池的有效体积。一级侧流水解酸化池的运行温度为室温到65℃,一级侧流水解酸化池的泥龄SRT为0.5-6天。一级侧流水解酸化池采用机械搅拌的模式，推流器或者搅拌器的总功率为3-30KW/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和氧化还原电位。一级侧流水解酸化池运行的pH范围可以是5-11。一级侧流水解酸化池处理后的污泥直接排入二级侧流厌氧发酵池，一级侧流水解酸化池和二级侧流厌氧发酵池可以是串联运行、或者做成一体化设备而分隔成一级水解酸化段和二级厌氧发酵段。

步骤3是侧流二级侧流厌氧发酵池段。二级侧流厌氧发酵池进一步实现污泥的发酵以生成更多的碳源，同时也可以利用生成的碳源直接进行反硝化去除硝态氮和亚硝态氮。所以，可以从主流生物脱氮除磷系统的缺氧池回流部分污泥到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回流到二级侧流厌氧发酵池的污泥回流量为(1％-150％)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/好氧的时候，可以从一级缺氧池回流污泥到二级厌氧发酵池；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二级侧流厌氧发酵池。MBR工艺中，污水厂如果运行的是膜池回流污泥到好氧池或者缺氧池，再从缺氧池回流污泥到厌氧池的模式，如果从缺氧池回流到二级侧流厌氧发酵池的污泥回流量大于60％Q，那么主流生物脱氮除磷系统中的从缺氧池到厌氧池的回流泵可以停止运行。

二级侧流厌氧发酵池可以在室温-45℃条件下运行。二级侧流厌氧发酵池的搅拌模式为机械搅拌，搅拌器的总功率为3-30KW/1000m³有效体积，不过搅拌器的运行模式为间歇式搅拌以实现把污泥的泥龄控制在2-54小时。二级侧流厌氧发酵池可以安装在线pH计监控pH值。二级侧流厌氧发酵池处理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以提供碳源给主流的生物脱氮除磷系统。

实施例1

市政污水厂的生化系统的膜池污泥的浓度为1.5％，把膜池污泥加入到相当于一级侧流水解酸化池的水解酸化反应器连续运行进行水解酸化，一级侧流水解酸化反应器运行成CSTR模式，CSTR在35℃条件维持3天水力停留时间连续运行。接着在1升的相当于二级侧流厌氧发酵池的反应器中，加入100毫升经过一级侧流水解酸化反应器水解酸化处理的污泥，相当于10％Q的膜池回流污泥经过一级侧流水解酸化处理后的污泥，加入300毫升用清水清洗过几遍的浓度为0.9％的缺氧池的污泥，相当于回流30％Q的主流生物脱氮除磷系统的缺氧池污泥，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100mg/L NO₃ ^-。1升的厌氧发酵反应器在室温下维持泥龄18小时进行厌氧发酵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43.55mg/L的总氮去除。而在实际运营中为了去除43.55mg/L的总氮需要加入葡萄糖作为碳源时，碳源药耗成本是0.78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43.55mg/L总氮去除的时候，使用该实用新型的方法可以帮助水厂实现碳源药耗降耗0.78元/吨水。

实施例2

某工业污水厂的生化系统的二沉池污泥的浓度为1.2％，把二沉池的污泥混合污泥浓缩池收集的剩余污泥一起加入相当于一级侧流水解酸化池的水解酸化反应器连续运行进行水解酸化，一级侧流水解酸化反应器运行成CSTR模式，CSTR在35℃条件维持3天水力停留时间连续运行。接着在1升的相当于二级侧流厌氧发酵池的反应器中，加入100毫升经过一级侧流水解酸化反应器水解酸化处理的污泥，相当于10％Q的二沉池回流污泥经过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0.6％的缺氧池的污泥，相当于回流20％Q的主流生物脱氮除磷系统的缺氧池污泥，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100mg/L NO₃ ^-。1升的厌氧发酵反应器反应器在室温下维持泥龄16小时进行厌氧发酵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32.6mg/L的总氮去除。而在实际运营中为了去除32.6mg/L的总氮需要加入葡萄糖作为碳源时，碳源药耗成本是0.58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32.6mg/L总氮去除的时候，使用该实用新型的方法可以帮助水厂实现碳源药耗降耗0.58元/吨水。

实施例3

市政污水厂的生化系统的膜池污泥的浓度为1.3％，把膜池污泥加入相当于一级侧流水解酸化池的水解酸化反应器连续运行进行水解酸化，一级侧流水解酸化池反应器运行成CSTR模式，CSTR在室温条件维持4天水力停留时间连续运行。接着在1升的相当于二级侧流厌氧发酵池的反应器中，加入100毫升经过一级侧流水解酸化反应器水解酸化处理的污泥，相当于10％Q的膜池回流污泥经过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0.9％的缺氧池的污泥，相当于回流25％Q的主流生物脱氮除磷系统的缺氧池污泥，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100mg/LNO₃ ^-。1升的厌氧发酵反应器在室温下维持泥龄24小时进行厌氧发酵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40.31mg/L的总氮去除。而在实际运营中为了去除40.31mg/L的总氮需要加入葡萄糖作为碳源时，碳源药耗成本是0.72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40.31mg/L总氮去除的时候，使用该实用新型的方法可以帮助水厂实现碳源药耗降耗0.72元/吨水。

综上所述，本实用新型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实用新型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实用新型的范围之内。

Claims (5)

1.一种利用污水厂污泥生物法释放污泥碳源的污水处理系统，包括主流系统、侧流系统和污泥浓缩池，其特征在于，主流系统包括通过管路依次连接的主流生物脱氮除磷系统(1)和生化污泥分离截留系统(2)，主流生物脱氮除磷系统(1)与污水的进水口相连，生化污泥分离截留系统(2)上连接有污水出水口，侧流系统包括通过管路依次连接的一级侧流水解酸化池(4)和二级侧流厌氧发酵池(5)，生化污泥分离截留系统(2)的污泥出口分别与污泥浓缩池(3)、主流生物脱氮除磷系统(1)、一级侧流水解酸化池(4)相连，主流生物脱氮除磷系统(1)的缺氧池与二级侧流厌氧发酵池(5)相连，使主流生物脱氮除磷系统中缺氧池污泥回流到二级侧流厌氧发酵池(5)，二级侧流厌氧发酵池(5)的出口与主流生物脱氮除磷系统(1)相连，一级侧流水解酸化池(4)为采用连续混合模式的酸化池，二级侧流厌氧发酵池(5)为采用间歇式搅拌模式控制污泥泥龄的厌氧发酵池，污泥浓缩池(3)上设置有污泥排出口；所述生化污泥分离截留系统(2)为二沉池或膜池；所述二级侧流厌氧发酵池(5)的出口与主流生物脱氮除磷系统(1)的第一个池子或者进水端相连。

2.根据权利要求1所述利用污水厂污泥生物法释放污泥碳源的污水处理系统，其特征在于，所述污泥浓缩池(3)还与一级侧流水解酸化池(4)的进口相连。

3.根据权利要求1所述利用污水厂污泥生物法释放污泥碳源的污水处理系统，其特征在于，所述一级侧流水解酸化池(4)采用机械搅拌的模式，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。

4.根据权利要求1所述利用污水厂污泥生物法释放污泥碳源的污水处理系统，其特征在于，所述一级侧流水解酸化池(4)和二级侧流厌氧发酵池(5)是一体化设备，中间用隔墙或者隔板隔开。

5.根据权利要求1所述利用污水厂污泥生物法释放污泥碳源的污水处理系统，其特征在于，所述二级侧流厌氧发酵池(5)的搅拌模式为机械搅拌，搅拌器的运行模式为间歇式搅拌，二级侧流厌氧发酵池安装在线pH计监控pH值。

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