TWI445673B - 污泥處理方法和裝置及其在污水生物處理中的應用 - Google Patents

Description

污泥處理方法和裝置及其在污水生物處理中的應用

本發明是有關於一種污泥處理方法和裝置及其在污水生物處理中的應用，特別是有關於一種污泥減量化處理方法及其裝置和一種包括所述污泥減量化處理方法的污泥減量化污水生物處理方法及其裝置。

隨著水污染的日益嚴重，對各種污水進行經濟有效的處理勢在必行。目前全球範圍內已有數以萬計的汙水處理廠正在運行，且隨著環境意識與環保要求的提高必將有更多的污水廠行將建設。

污水生物處理以高效低耗的突出優點被廣泛用於汙水處理，以活性污泥和生物膜為代表的污水生物處理工藝在水污染治理方面已取得了巨大成功。然而，現有的污水生物處理工藝並不完善。

在實際運行過程中，多數污水生物處理廠面臨以下問題：(1)進水水量不足，主要由超前規劃和污水排放系統故障導致，影響汙水處理裝置的運行；(2)進水水質不穩定，主要原因是工業廢水排入管網以及節假日和季節變化等導致的生活習慣改變等，可造成衝擊負荷影響汙水處理效果；(3)碳源不足，這是各汙水處理廠所共同面臨的問題，主要由現代生活習慣所致，可導致生物的營養物失衡影響氮和磷的去除效果。在面對這些問 題時，傳統活性污泥法日益暴露出以下缺陷：(1)曝氣池中生物濃度低；(2)耐水質、水量衝擊負荷能力差，運行不夠穩定；(3)易產生污泥膨脹；(4)污泥產量大；(5)基建和運行費用高，占地面積大等。

特別地，現有污水生物處理工藝最引人注目的問題就是大量剩餘污泥的產生。污泥處理的費用異常之高，大約占到汙水處理廠建設和運行總費用的50%~60%左右。剩餘污泥需要進行必要的處置因而增加了汙水處理的運行費用，同時也限制了污泥處理方法的選擇。常見的污泥減量方法有消化法(包括厭氧消化和好氧消化)、污泥熱處理法例如濕式氧化法、污泥濃縮法例如重力濃縮法和氣浮濃縮法、污泥脫水法例如機械脫水和化學混凝法、污泥幹化法例如自然幹化法和烘乾法。然而，這些污泥減量方法並未完全解決污泥排放的問題。

中國專利申請公開CN101481191A公開了一種污泥回流消化減量的汙水處理方法，其中將剩餘污泥返回厭氧沉澱池中在厭氧沉澱池下部的沉澱污泥區長期積累以便將污泥消化減量，污水進料通過厭氧沉澱池後進行汙水處理得到淨化水和剩餘污泥，未消化的污泥需要定期清掏。

美國專利申請公開US2002/0030003A1公開了一種活性污泥汙水處理系統和方法，其中在接觸罐中用污泥處理污水，然後在固液分離器中分離污泥和水，分離的污泥與部分污水在消化罐中混合並曝氣以使污泥消化減 量，經曝氣的泥水混合液部分返回接觸罐，部分排出。

再者，現有污水生物處理工藝中對磷的去除效果普遍不佳。磷是造成水體富營養化的主要限制因數，並且是人類可持續發展的重要元素，因此目前對水體中磷含量的控制日益嚴格，並且逐漸從單一“去除”轉向“回收”。目前的脫磷工藝大都基於聚磷菌在厭氧釋磷後在好氧狀態下超量攝磷現象，因此必須排出一定量的污泥來最終除磷，這對污泥減量也構成了巨大挑戰。

綜上所述，仍然需要發展新的污泥處理方法和污水生物處理方法以解決上述問題，特別是污泥減量的問題。

在一個方面，本發明提供一種污泥處理方法，包括以下步驟：(1)將來自污水生物處理過程的污泥進料與第一混合液混合得到第二混合液；(2)將第二混合液進行給氧處理得到第三混合液；(3)將第三混合液進行缺氧處理得到第四混合液；(4)將第四混合液分離得到上清液和第一濃縮混合液；(5)將上清液排出，並且將至少部分第一濃縮混合液返回步驟(1)用作第一混合液，其中未返回步驟(1)的第一濃縮混合液的污泥量小於污泥進料的污泥量。

根據本發明的污泥處理方法的一些實施方案，在步驟(5)中，將任意合適的比例，例如至少60%、優選至少65%、更優選至少70%、更優選至少75%、更優選至少80%、更優選至少85%、更優選至少90%、更優選至少93%、更優選至少95%、更優選至少98%、最優選基本上100%的第一濃縮混合液返回步驟(1)用作第一混合液，並且任選地將未返回步驟(1)的第一濃縮混合液排出。換句話說，在步驟(5)中，未返回步驟(1)的第一濃縮混合液的污泥量與污泥進料的污泥量的比例可以為任意合適的值，例如選自小於約40%，小於約35%、小於約30%、小於約25%，小於約20%、小於約15%，小於約13%、小於約10%、小於約8%，小於約5%、小於約3%，小於約1%和約0%。根據本發明的污泥處理方法的一些實施方案，在步驟(5)中將基本上全部第一濃縮混合液返回步驟(1)用作第一混合液。

根據本發明的污泥處理方法的一些實施方案，在步驟(1)中，將有機營養物(優選污水進料)、污泥進料和第一混合液混合得到第二混合液。也就是說，步驟(1)還包括將污水進料引入第一混合液。

根據本發明的污泥處理方法的一些實施方案，步驟(1)中污泥進料與污水進料的流量比為1：0.01~1：100，優選1：0.1~1：10，更優選為1：0.5~1：5。具體而言，污泥進料與污水進料的流量比可以為任何合適的值，例如選自1：100~1：50、1：50~1：20、1：20~1：10、1：10~1：5、1：5~1：2、1：2~1：1.5、1：1.5~1：1、1：1~1：0.8、1：0.8~ 1：0.5、1：0.5~1：0.2、1：0.2~1：0.1、1：0.1~1：0.05、1：0.05~1：0.02和1：0.02~1：0.01。

根據本發明的污泥處理方法的一些實施方案，步驟(2)的給氧處理時間為0.1~4小時，優選0.5~2小時，更優選0.5~1.5小時。

根據本發明的污泥處理方法的一些實施方案，步驟(3)的缺氧處理時間為0.8~6小時，優選1~4小時，更優選1~3小時。

根據本發明的污泥處理方法的一些實施方案，其中給氧處理時間與缺氧處理時間的比為1：0.5~1：6，優選1：1~1：3，更優選1：1.5~1：2，最優選1：2。

根據本發明的污泥處理方法的一些實施方案，步驟(2)的給氧處理以間歇曝氣或連續曝氣的方式進行。

根據本發明的污泥處理方法的一些實施方案，在步驟(2)中，第三混合液的溶解氧濃度為0.1~4mg/L，優選1.5~3mg/L，更優選2~3mg/L。

根據本發明的污泥處理方法的一些實施方案，步驟(3)和步驟(4)以沉澱方式進行。

根據本發明的污泥處理方法的一些實施方案，在步驟(1)中，第二混合液的污泥濃度為3000~30000mg/L，優選3000~20000mg/L，更優選4000~15000mg/L。

根據本發明的污泥處理方法的一些實施方案，其中兼性微生物為第一、第二、第三和第四混合液的污泥中 的優勢群類。

根據本發明的污泥處理方法的一些實施方案，還包括回收步驟(2)和/或(3)中產生的氣態含磷化合物的回收步驟。

在另一方面，本發明還提供一種污水生物處理方法，包括：(1)將來自污水生物處理過程的污泥進料和第一混合液混合得到第二混合液；(2)將第二混合液進行給氧處理得到第三混合液；(3)將第三混合液進行缺氧處理得到第四混合液；(4)將第四混合液分離得到上清液和第一濃縮混合液；(5)將上清液排出，並且將至少部分第一濃縮混合液返回步驟(1)用作第一混合液，其中未返回步驟(1)的第一濃縮混合液的污泥量小於污泥進料的污泥量；(6)將至少部分步驟(5)的上清液和任選的部分污水進料進行污水生物處理得到第二濃縮混合液和淨化出水；(7)將淨化出水排出，並且任選地將至少部分步驟(6)的第二濃縮混合液返回步驟(1)用作污泥進料；其中將污水進料引入步驟(1)與污泥進料和第一混合液混合得到第二混合液和/或在步驟(6)中與所述至少部分步驟(5)的上清液一起進行污水生物處理，優選 將至少部分污水進料在步驟(1)中與污泥進料和第一混合液混合得到第二混合液，更優選將全部污水進料在步驟(1)中與污泥進料和第一混合液混合得到第二混合液。

根據本發明的污水生物處理方法的一些實施方案，在步驟(5)中，將至少60%、優選至少65%、更優選至少70%、更優選至少75%、更優選至少80%、更優選至少85%、更優選至少90%、更優選至少93%、更優選至少95%、更優選至少98%、最優選基本上100%的第一濃縮混合液返回步驟(1)用作第一混合液，並且任選地將未返回步驟(1)的第一濃縮混合液排出。

根據本發明的污水生物處理方法的一些實施方案，在步驟(6)中，將至少20%、優選至少35%、更優選至少50%、更優選至少65%、更優選至少80%、更優選至少85%、更優選至少90%、更優選至少93%、更優選至少95%、更優選至少98%、最優選基本上100%的步驟(5)的上清液進行污水生物處理。

根據本發明的污水生物處理方法的一些實施方案，在步驟(1)中引入至少20%、優選至少35%、更優選至少50%、更優選至少65%、更優選至少80%、更優選至少85%、更優選至少90%、更優選至少93%、更優選至少95%、更優選至少98%、最優選基本上100%的污水進料，並且在步驟(6)中引入剩餘部分的污水進料。在一些優選的實施方案中，在步驟(1)中引入全部的污水進料，並且在步驟(6)中不引入污水進料。

根據本發明的污水生物處理方法的一些實施方案，步驟(2)的給氧處理時間為0.1~4小時，優選0.5~2小時，更優選0.5~1.5小時。

根據本發明的污水生物處理方法的一些實施方案，步驟(3)的缺氧處理時間為0.8~6小時，優選1~4小時，更優選1~3小時。

根據本發明的污水生物處理方法的一些實施方案，給氧處理時間與缺氧處理時間的比為1：0.5~1：6，優選1：1~1：3，更優選1：1.5~1：2，最優選1：2。

根據本發明的污水生物處理方法的一些實施方案，步驟(2)的給氧處理以間歇曝氣或連續曝氣的方式進行。

根據本發明的污水生物處理方法的一些實施方案，在步驟(2)中，第三混合液的溶解氧濃度為0.1~4mg/L，優選1.5~3mg/L，更優選2~3mg/L。

根據本發明的污水生物處理方法的一些實施方案，步驟(3)和步驟(4)以沉澱方式進行，也就是說缺氧處理和分離可通過沉澱(優選在沉澱池中沉澱)完成。

根據本發明的污水生物處理方法的一些實施方案，在步驟(1)中，第二混合液的污泥濃度為3000~30000mg/L，優選3000~20000mg/L，更優選4000~15000mg/L。

根據本發明的污水生物處理方法的一些實施方案，還包括回收步驟(2)和/或(3)中產生的氣態含磷化合物的回收步驟。

根據本發明的污水生物處理方法的一些實施方案，步驟(7)中返回步驟(1)用作污泥進料的第二濃縮混合液占第二濃縮混合液的比例為1~100%，優選約80~100%，更優選約100%。

根據本發明的污水生物處理方法的一些實施方案，步驟(7)中返回步驟(1)的第二濃縮混合液占步驟(1)的污泥進料的比例為1~100%，優選約80~100%，更優選約100%。

根據本發明的污水生物處理方法的一些實施方案，步驟(6)是選自根據Wuhrmann工藝、A/O工藝、Bardenpho工藝、Phoredox工藝、A2/O工藝、倒置A2/O工藝、UCT工藝、MUCT工藝、VIP工藝、OWASA工藝、JHB工藝、TNCU工藝、Dephanox工藝、BCFS工藝、MSBR工藝、SBR工藝、AB工藝、氧化溝工藝、生物膜工藝、流動床工藝或其組合的污水生物處理步驟。

在另一方面，本發明還提供一種用於上述污泥處理方法的污泥處理裝置，包括：能夠將污水進料、污泥進料與第一混合液混合得到第二混合液的第一設備；能夠將第二混合液進行給氧處理得到第三混合液的第二設備；能夠將第三混合液進行缺氧處理得到第四混合液的第三設備；能夠將第四混合液分離得到上清液和第一濃縮混合液的第四設備；能夠將上清液排出的第五設備；能夠將至少部分第一濃縮混合液作為第一混合液引入第一設備並且使未返回第一設備的第一濃縮混合液的污泥 量小於污泥進料的污泥量的第六設備。

根據本發明的污泥處理裝置的一些實施方案，第二設備經設置使得給氧處理時間為0.1~4小時，優選0.5~2小時，更優選0.5~1.5小時。

根據本發明的污泥處理裝置的一些實施方案，第三設備經設置使得缺氧處理時間為0.8~6小時，優選1~4小時，更優選1~3小時。

根據本發明的污泥處理裝置的一些實施方案，第二設備和第三設備經設置使得給氧處理時間與缺氧處理時間的比為1：0.5~1：6，優選1：1~1：3，更優選1：1.5~1：2，最優選1：2。

根據本發明的污泥處理裝置的一些實施方案，第二設備是曝氣池。

根據本發明的污泥處理裝置的一些實施方案，第三設備和第四設備是沉澱池，也就是說將沉澱池同時作為第三設備和第四設備。

根據本發明的污泥處理裝置的一些實施方案，所述污泥處理裝置還包括能夠收集並回收氣態含磷化合物的回收設備。

在另一方面，本發明還提供一種用於上述污水生物處理方法的污水生物處理裝置，包括：能夠將污泥進料與第一混合液混合得到第二混合液的第一設備；能夠將第二混合液進行給氧處理得到第三混合液的第二設備；能夠將第三混合液進行缺氧處理得到第四混合液的第三 設備；能夠將第四混合液分離得到上清液和第一濃縮混合液的第四設備；能夠將上清液排出的第五設備；能夠將至少部分第一濃縮混合液作為第一混合液引入第一設備並且使未返回第一設備的第一濃縮混合液的污泥量小於污泥進料的污泥量的第六設備；能夠將至少部分第五設備排出的上清液進行污水生物處理得到第二濃縮混合液和淨化出水的第七設備；能夠將淨化出水排出的第八設備；能夠將污水進料引入第一設備與污泥進料和第一混合液混合得到第二混合液和/或引入第七設備與上清液一起進行污水生物處理的第九設備；以及任選的能夠將至少部分第二濃縮混合液引入第一設備的第十設備。

根據本發明的污水生物處理裝置的一些實施方案，第二設備經設置使得給氧處理時間為0.1~4小時，優選0.5~2小時，更優選0.5~1.5小時。

根據本發明的污水生物處理裝置的一些實施方案，第三設備經設置使得缺氧處理時間為0.8~6小時，優選1~4小時，更優選1~3小時。

根據本發明的污水生物處理裝置的一些實施方案，第二設備和第三設備經設置使得給氧處理時間與缺氧處理時間的比為1：0.5~1：6，優選1：1~1：3，更優選1：1.5~1：2，最優選1：2。

根據本發明的污水生物處理裝置的一些實施方案，第二設備是曝氣池。

根據本發明的污水生物處理裝置的一些實施方案， 第三設備和第四設備是沉澱池，也就是說將沉澱池同時作為第三設備和第四設備。

根據本發明的污水生物處理裝置的一些實施方案，所述污泥處理裝置還包括能夠收集並回收氣態含磷化合物的回收設備。

根據本發明的污水生物處理裝置的一些實施方案，第七設備是選自能夠根據Wuhrmann工藝、A/O工藝、Bardenpho工藝、Phoredox工藝、A2/O工藝、倒置A2/O工藝、UCT工藝、MUCT工藝、VIP工藝、OWASA工藝、JHB工藝、TNCU工藝、Dephanox工藝、BCFS工藝、MSBR工藝、SBR工藝、AB工藝、氧化溝工藝、生物膜工藝、流動床工藝或其組合的進行污水生物處理的設備。

在另一方面，本發明還提供一種降低來自污水生物處理過程的污泥中碳、氮和磷含量的方法，包括將污泥作為污泥進料通過上述污泥處理方法來降低其中碳、氮和磷的含量。

在另一方面，本發明還提供一種降低污水中碳、氮和磷含量的方法，包括將污水作為污水進料通過上述污水生物處理方法來降低其中碳、氮和磷的含量。

在另一方面，本發明還提供一種回收來自污水生物處理過程的污泥中磷的方法，包括(i)將污泥作為污泥進料通過上述污泥處理方法將其中的含磷化合物，特別是以溶液形式存在的含磷化合物，轉化為氣態含磷化合 物而逸出，和(ii)回收步驟(i)中逸出的氣態含磷化合物。

在另一方面，本發明還提供一種回收污水中磷的方法，包括(i)將污水作為污水進料通過上述污水生物處理方法將其中的含磷化合物，特別是以溶液形式存在的含磷化合物，轉化為氣態含磷化合物而逸出，和(ii)回收步驟(i)中逸出的氣態含磷化合物。

本發明的發明人驚奇地發現，採用上述污泥處理方法或污泥減量化處理方法可以實現長期穩定運行而無需排泥並且無污泥積累。因此，本發明的污泥處理方法或污泥減量化處理方法能夠基本上消除污泥排放，徹底解決了污泥排放問題，具有巨大的社會和經濟意義。

本發明的上述污泥處理方法或污泥減量化處理方法可以方便地與各種合適的污水生物處理方法結合從而形成的新的污水生物處理方法。特別地，所述污水生物處理方法產生的剩餘污泥可以由本發明的污泥處理方法處理而消解。此外，由本發明的污泥處理方法產生的出水(上清液)通常呈中性(即pH值在6~8之間，尤其在6.5~7.5之間)，因此無需調節pH值即可通過進一步的污水生物處理得到符合排放標準的淨化出水。尤其特別地，本發明的污水生物處理方法可在基本不排泥的情況下仍然取得良好的除磷效果。

與傳統污水生物處理方法相比，新的污水生物處理方法能夠顯著減少甚至完全消除污泥排放，並且還具有 良好的汙水處理效果和出水水質、更小的設備占地面積、更少的建設成本和運行成本以及更高的抗衝擊負荷能力和運行穩定性。本發明的上述污泥處理方法或污泥減量化處理方法還特別適合用於改造各種現有的污水生物處理裝置以便顯著減少甚至完全消除污泥排放。

為了進一步瞭解本發明，下面結合附圖對本發明的一些優選實施方案進行描述。應當理解，這些描述只是為了進一步說明本發明的特徵和優點，而不是對本發明權利要求保護範圍的限制。

在本發明中，術語“污水”是指任何可用生物處理方法處理的主要含有機污染物的污水，包括任何合適的工業廢水、生活污水及其任意組合，特別是城市生活污水。污水可以是從產生污水的地點直接得到污水、通過管網搜集得到污水、將污水貯存一定時間後得到的污水、或者是將污水經過發酵、酸堿調節、成分調節、濃度調節以及沉澱、過濾、離心等生物、化學和/或物理處理之後得到的污水。

在本發明中，術語“污水生物處理”是指利用微生物的代謝作用使污水中的有機污染物轉化為穩定的無害物質的過程。根據微生物對氧的需求，可以分為好氧生物處理、厭氧生物處理等。

好氧生物處理根據微生物在水中存在的狀態，可分 為活性污泥法和生物膜法。活性污泥法是目前最廣泛應用的污水生物處理方法，其中將空氣鼓入含有大量有機物質的污水中，經過一定時間後，水中即形成生物絮凝體--活性污泥，在活性污泥上棲息、生活著大量的微生物，這些微生物以水中的有機物質為食料，獲得能量並不斷增長繁殖，從而使污水得到淨化。活性污泥法的基本流程如第1圖所示。生物膜法是通過污水流經固體填料，在填料上生成污泥狀的生物膜，生物膜上繁殖著大量的微生物起到與活性污泥同樣的淨化污水的作用。生物膜法的設施包括生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化和生物流化床等。

厭氧生物處理是利用兼性厭氧菌和專性厭氧菌在無氧條件下降解有機污染物的處理技術。厭氧生物處理的設施包括普通消化池、厭氧濾池、厭氧污泥床、厭氧轉盤、擋板式厭氧反應器等。

由於污水中的污染物質多種多樣，往往需要幾種處理方法結合才能達到淨化目的。常見的污水生物處理法的例子包括活性污泥法、OSA(Oxic-Settling-Anaerobic)工藝、厭氧生物處理工藝(例如厭氧生物濾池、厭氧生物轉盤、厭氧接觸法、上流式厭氧污泥床和分段厭氧消化法等)、Wuhrmann工藝、A/O工藝、Bardenpho工藝、Phoredox工藝、A2/O工藝、倒置A2/O工藝、UCT工藝、MUCT工藝、VIP工藝、OWASA工藝、JHB工藝、TNCU工藝、Dephanox工藝、BCFS工藝、SBR(Sequencing Batch Reactor Activaten Sludge Process)工藝、MSBR工藝、 AB工藝、生物膜工藝例如生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化法、生物流化床和曝氣生物濾池等、以及上述各種工藝的任意合適的組合。

在本發明中，術語“污泥”是指污水生物處理過程中產生的任何含有活性污泥的污泥。活性污泥是污水中的生物形成的絮凝體，主要含有水和各種微生物，例如好氧菌、厭氧菌和兼性菌，還有真菌、藻類、原生動物等。隨著污泥的馴化和所處環境的改變，污泥中各種微生物類群也會發生例如數量和比例的變化甚至基因突變等以適應生存環境。按污水的來源來分，污泥的例子可以包括：生活污水污泥和工業廢水污泥。按污泥的來源來分，污泥的例子通常可以包括：來自活性污泥法二次沉澱池的排泥(也成為剩餘污泥或剩餘活性污泥，其主要成分為微生物和水)、來自生物膜法二次沉澱的排泥(也稱為腐殖污泥，主要成分為脫落的生物膜)、來自汙水處理廠初次沉澱池的排泥(也稱為初次沉澱污泥，主要成分為固體有機物和微生物等)、廢水經厭氧處理後排出的污泥(也稱為厭氧污泥)、將上述污泥經消化後的污泥(也稱消化污泥或熟污泥)、以及來自化學沉澱池的污泥(也稱為化學污泥)等。按污泥的不同階段來分，污泥的例子可以包括：生污泥或新鮮污泥(即，未經任何處理的污泥)、濃縮污泥、消化污泥、脫水污泥、幹化污泥等。本發明的污泥可以是上述任何污泥及其組合，特別是含水量為90%以上、95%以上、優選97%以上的剩餘污泥，優選新鮮污泥。

在本發明中，術語“混合液”是指上述污泥與水形成的混合物，也稱為泥水混合物或泥水混合液。合適的混合液中的污泥具有良好的沉降性能，特別是在曝氣和沉澱過程中不發生污泥膨脹或污泥上浮。通常，混合液的污泥體積指數(SVI，常用SVI30表示，指混合液在1000mL量筒中靜置30分鐘以後，1克活性污泥懸浮固體所占的體積，單位為mL/g)有利地為小於給氧處理時發生污泥膨脹的最小值，例如SVI30可以小於200ml/g，小於150ml/g，小於100ml/g，或小於50ml/g。

在本發明中，術語“濃縮混合液”是指將上述混合液經分離除去至少部分水後得到的污泥濃度提高的混合液，在一些情況中也稱為污泥，例如第一濃縮混合液也可以稱為第一污泥。所述分離可以是沉澱分離、離心分離、過濾分離等。在沉澱分離的情形中，混合液中的污泥逐漸下沉形成處於混合液上部的上清液和處於混合液下部的污泥濃度增加的濃縮混合液。在一些情況中，可以將占整個混合液體積5~85%(例如：5~10%、10~15%、15~20%、20~25%、25~30%、30~35%、35~40%、40~45%、45~50%、50~55%、55~60%、65~70%、70~75%、75~80%、80~85%)的下部混合液作為濃縮混合液。

在本發明中，術語“給氧處理”是指使氧與混合液接觸，尤其是含氧氣體(例如空氣)與混合液接觸。在本發明中，“給氧處理”可以通過任何能夠使含氧氣體與混合液接觸的方法來實現，例如通過將含氧氣體通入 流動的或非流動的混合液中進行，特別是用含氧氣體對混合液曝氣來實現。好氧處理即是典型的給氧處理。給氧處理可以在任何合適的條件下以任何合適的方式進行，例如在常壓、加壓、常溫、低溫和/或升溫條件下以鼓風曝氣、機械曝氣、射流曝氣等方式在合適的設備例如曝氣池、氧化溝、流化床、移動床或膜設備等中進行。優選使用曝氣池曝氣。任何合適的含有氧氣的氣體都可用於曝氣，優選使用空氣曝氣。在給氧處理中，混合液的溶解氧濃度可以逐漸升高到期望值。給氧處理的時間一般由混合液在給氧處理裝置中的停留時間(或混合液與氧接觸的時間)以及通入的含氧氣體的量來確定。通常，在給氧處理中，好氧生物和兼性生物得到增長，而厭氧生物受到抑制。

在本發明中，術語“缺氧處理”是指基本上避免含氧氣體與混合液接觸。缺氧處理可以通過任何能夠基本避免含氧氣體與混合液接觸的方法來實現。例如，通過停止曝氣和任選的脫氣過程來實現。在本發明中，無論是否存在硝態氮，只要基本上不存在溶解氧，例如溶解氧水準低於0.1mg/L時，即可認為是處於缺氧處理狀態。也就是說，在一些文獻中所述的缺氧條件(有硝態氮無溶解氧)和厭氧條件(無硝態氮無溶解氧)下都可以進行本發明的缺氧處理。在一些情形中，隨著含氧氣體的逸出和溶解氧的消耗，溶解氧濃度可以逐漸降低到期望值，例如約等於0mg/L的水準。特別地，缺氧處理可以通過在停止曝氣的情況下使混合液在沉澱池中緩慢 流動的方式實現。合適的沉澱池可以是平流式、豎流式和輻流式沉澱池。缺氧處理的時間一般由混合液在缺氧處理裝置中的停留時間確定。通常，在缺氧處理中，厭氧生物和兼性生物得到增長，而好氧生物受到抑制。

在本發明中，術語“污泥量”也稱污泥含量，通常是指污泥或污水或混合液或濃縮混合液中的固體含量或懸浮物含量。固體或懸浮物通常主要包括生物體和有機固體物質(包括可生物降解的和難生物降解的有機物質)。在一些情況下，污泥量也可以用MLSS總量表示。MLSS是混合液懸浮固體濃度(mixed liquor suspended solids)的簡寫，它又稱為混合液污泥濃度，它表示的是在曝氣池單位容積混合液內所含有的活性污泥固體物的總重量(mg/L)。

在一個方面，本發明提供一種污泥處理方法，其中所述污泥產生於污水生物處理過程，所述方法包括：(1)將污泥進料與第一混合液混合得到第二混合液；(2)將第一混合液進行給氧處理得到第三混合液；(3)將第三混合液進行缺氧處理得到第四混合液；(4)將第四混合液分離得到上清液和第一濃縮混合液；(5)將上清液排出；將至少部分第一濃縮混合液返回步驟(1)用作第一混合液，其中未返回步驟(1)的第一濃縮混合液的污泥量小於污泥進料的污泥量。

根據本發明的污泥處理方法，未返回步驟(1)的第一濃縮混合液的污泥量小於污泥進料的污泥量，也即是 說存在污泥量的淨輸入。特別是在第一濃縮混合液全部返回步驟(1)的情況下，污泥量的淨輸入就是污泥進料的污泥量(如第2圖所示)。

本發明的發明人驚奇地發現，在長期運行時，儘管存在污泥量的淨輸入，混合液中的污泥量仍然保持在相對穩定的水準而不會無限制地增長，該水準受污泥進料的成分和流量以及其他操作條件的影響，例如在存在污水進料時，也受污水進料的流量的影響。因此，本發明的污泥處理方法是一種污泥減量化處理方法。也就是說，本發明的污泥處理方法能夠消解污泥進料中的污泥，使污泥減量。在優選的實施方案中，本發明的污泥處理方法可以在污泥進料連續加入的情況下，長期穩定地運行而無需排泥，從而消除了污泥的排放。此外，本發明的發明人還驚奇地發現，即便污泥進料具有較高含量的碳、氮和磷，並且不排出任何第一濃縮混合液，上清液中碳、氮的磷含量也能保持在較低水準，也就是說，本發明的污泥處理方法具有顯著的去除碳、氮和磷的效果。

不受任何理論的約束，本發明的發明人認為本發明的污泥處理方法能夠長期穩定地運行而無需排泥的部分可能原因如下。

首先，由於排出的污泥量小於外加的污泥量，混合液中的污泥量本應持續增長，然而在穩定運行中混合液的污泥濃度儘管很高但並未持續增加而是在高水準下保 持穩定(也就是說在穩定運行中，系統中混合液的污泥量基本保持不變)，因此可以認為混合液中的生物類群處於消長平衡的狀態，即新增的污泥量(包括污泥進料的污泥量和混合液中生物繁殖而增加的污泥量)和死亡並消解的污泥量達到了動態平衡，因而沒有污泥量的淨增長。

在已知的各種污水生物處理方法中，由於生物的增殖，無論二沉池的污泥是否回流返回工藝的上游，都有剩餘污泥排出。就整個工藝而言，由於通常只有污水原水進料而沒有污泥的淨輸入，因此排出的污泥量總是大於外加的污泥量。此外，由於二沉池出水中溶解性有機物濃度必須處於很低的水準以便滿足出水排放要求，曝氣池必須採用足夠高的曝氣量和足夠長的曝氣時間以降低水中溶解性有機物的濃度。然而，在好氧條件下，低有機物濃度通常有利於絲狀菌的增殖而導致污泥膨脹。同時，高曝氣量和長曝氣時間也進一步增加了含較高濃度污泥的混合液發生污泥膨脹的可能性。因此，在已知的各種活性污泥工藝中，曝氣池中的污泥濃度通常難以達到較高水準，也就是說無法實現生物類群的消長平衡狀態。另外，由於生物對惡劣環境(例如較低的營養物濃度)的抵抗，已知的污泥好氧處理方法和污泥厭氧處理方法通常僅能消解不足60%的污泥(也即無法將污泥完全消解)，因此採用這些方法的工藝也仍然需要排出一定量的剩餘污泥。

在本發明的污泥處理方法中，由於主要目的是消解 污泥，排出的上清液中溶解性有機物的濃度可不受限制而處於較高水準，因此有利地限制了絲狀菌的增殖，降低了需氧量(例如曝氣量)，從而減小了給氧處理例如曝氣時發生污泥膨脹的可能性。此外，較高水準的溶解性有機物為生物體提供了足夠的營養，形成了有利於生物的代謝、繁殖和程式死亡的環境，使得污泥中的生物體在大量繁殖的同時也大量地消解。

此外，在本發明的污泥處理方法中，污泥交替、反復地經歷了給氧處理和缺氧處理，有利於菌膠團細菌的增殖，污泥的沉降速度和澄清效果得到提高。因此，本發明的污泥處理方法可以實現高污泥濃度而不發生污泥膨脹。

另外，由於第一濃縮混合液通常大量甚至全部回流返回步驟(1)使得污泥齡相對較長(例如數月、數年甚至更長)，因此繁殖速率較慢的能分解難降解物質的微生物得以正常生長，增強了污泥的分解作用。同時在高污泥濃度條件下，依次經過給氧處理和缺氧處理，混合液中的可生物降解物質和難生物降解物質(包括死亡生物體)都得到了快速有效的消解，使得含碳、氮、磷等的化合物成為溶解性有機物隨上清液排出或成為揮發性物質而逸出。

綜上所述，在本發明的污泥處理方法中，混合液中的污泥具有優異的沉降性能和較低的需氧量(例如曝氣量)並且能夠降解各種有機物質(包括死亡生物體)使 之成為水溶性物質或氣態物質，因此混合液可以具有相當高的污泥濃度使生物類群處於消長平衡狀態而不發生污泥膨脹，從而使得本發明的污泥處理方法能夠長期穩定地運行以減少甚至完全消除污泥排放。

在一些實施方案中，步驟(2)的給氧處理和步驟(3)的缺氧處理可以在同一構築物或容器中以續批的方式進行。例如，步驟(1)至(4)可以在同一構築物或容器中進行，其中在步驟(1)中將一批污泥進料與前批污泥進料處理後得到第一濃縮混合液(作為第一混合液)混合得到第二混合液，在步驟(2)中將第二混合液進行給氧處理得到第三混合液，在步驟(3)中將第三混合液進行缺氧處理得到第四混合液，在步驟(4)中將第四混合液分離得到上清液和第一濃縮混合液，在步驟(5)中將上清液排出並且將至少部分(優選全部)第一濃縮混合液留在所述構築物或容器中並用作步驟(1)的第一混合液，然後將下一批污泥進料引入所述構築物或容器並重複上述步驟。步驟(5)中，上清液可以通過能夠將上清液排出的設備例如排液管來排出。採用續批的方式可以節約用地和建設投資。在一些實施方案中，步驟(2)的給氧處理和步驟(3)的缺氧處理可以在步驟(4)的分離前反復地進行一次或多次。

在另一些實施方案中，在本發明的污泥處理方法中，步驟(2)的給氧處理和步驟(3)的缺氧處理可以在不同的構築物或容器中以半連續或連續的方式進行。例如，步驟(1)至(6)可以在不同的構築物中半連續 (即一些步驟以連續方式運行而另一些步驟以間歇方式運行的情形)或連續地進行，其中在步驟(1)中將污泥進料間歇或連續地引入第一構築物並與第一混合液混合得到第二混合液，將第二混合液間歇或連續地引入第二構築物以間歇或連續地進行步驟(2)的給氧處理得到第三混合液，將第三混合液間歇或連續地引入第三構築物以間歇或連續地進行步驟(3)的缺氧處理得到第四混合液，將第四混合液通過分離設備間歇或連續地進行步驟(4)的分離以得到上清液和第一濃縮混合液，在步驟(5)中將上清液間歇或連續地排出，將至少部分第一濃縮混合液間歇或連續地引入第一區，並任選地將第一濃縮混合液的剩餘部分間歇或連續地排出，其中未返回步驟(1)的第一濃縮混合液的污泥量小於污泥進料的污泥量。第一、第二和第三構築物可以是各自獨立的不同構築物或者是同一構築物的不同區域。如果步驟(3)的缺氧處理以沉澱方式進行，那麼步驟(4)的分離可以與步驟(3)在同一構築物中同時進行(也就是說第三構築物也用作分離設備)。在步驟(5)中，上清液可以通過能夠將上清液排出的設備例如排液管排出，第一濃縮混合液可以通過例如污泥回流管引入第一構築物。採用半連續或連續的方式可以有利地改善污泥處理的效率。各步驟是否以間歇或連續方式進行主要根據污泥進料的流量和成分以及各設備的操作條件來確定，以便有利地優化和穩定運行從而獲得最佳的處理效果。

在本發明的污泥處理方法中，在步驟(5)中未返回 步驟(1)的第一濃縮混合液的污泥量小於污泥進料的污泥量。在一些情形中，在步驟(5)中基本上全部第一濃縮混合液都返回步驟(1)用作第一混合液，因此基本上沒有排出第一濃縮混合液。然而，也不排除在連續操作的某些情況下，暫態排出的第一濃縮混合液的污泥量大於污泥進料的污泥量，只要在長期運行中排出的第一濃縮混合液的剩餘部分的污泥量的平均值小於污泥進料的污泥量的平均值從而存在污泥量的淨輸入即可。根據本發明的污泥處理方法的一些實施方案，在步驟(5)中未返回步驟(1)的第一濃縮混合液的污泥量至多為污泥進料的污泥量的下列任意比例之一，例如約95%、約85%、約70%，約50%、約30%，約25%，約20%，約15%，約10%，約5%，約3%，約1%，約0%。該比例有利地為約0%，也就是說將步驟(5)的第一濃縮混合液基本上全部返回步驟(1)用作第一混合液。此外，該比例特別有利地小於約30%，約25%，約20%，約15%，約10%，約5%，約3%，約1%，尤其是約0%，以便獲得較長的泥齡。不受任何理論約束，較長的泥齡使得繁殖速率較慢的能分解難降解物質的微生物得以正常生長，增強了污泥的分解作用。同時，該比例小於約30%，約25%，約20%，約15%，約10%，約5%，約3%，約1%，尤其是約0%，這樣也有利於提高第一、第二、第三和第四混合液的污泥濃度。

在一些方案中，第一濃縮混合液的流量可以為污泥進料流量(在存在污水進料的情況下，為污水進料和污 泥進料的總流量)的10%~1000%，例如10~20%、20~30%、30~40%、40~60%、60~80%、80~100%、100~150%、150~200%、200~400%、400~600%、600~800%、800~1000%。該比例也稱為第一濃縮混合液的回流比。合適的回流比有利地使給氧處理時間和/或缺氧處理時間為期望值。在一些情況下，合適的回流比可以較小，例如為10~20%、20~30%、30~40%、40~60%，以有利地節約動力消耗。在另一些情況下，合適的回流比可以較大，例如為60~80%、80~100%、100~150%、150~200%、200~400%、400~600%、600~800%、800~1000%以獲得較短的給氧處理時間和/或缺氧處理時間。優選的回流比為50~150%。

在本發明的污泥處理方法的一些實施方案中，步驟(2)的給氧處理時間小於好氧微生物成為優勢群類的時間(例如小於好氧微生物的世代週期，例如小於約5小時)，並且步驟(3)的缺氧處理時間小於厭氧微生物成為優勢群類的時間(例如小於厭氧微生物的世代週期，例如小於約40小時)，從而使得兼性微生物成為優勢群類。不受任何理論約束，可以認為，由於常溫下兼性微生物的世代週期約為0.2~0.5小時，以兼性微生物為優勢群類的污泥在經歷交替的給氧處理(好氧條件)和缺氧處理(缺氧條件和/或厭氧條件)時將會發生大量的生物增殖和生物程式死亡，從而大量消化和降解(主要包括代謝和水解)各種有機物質(包括死亡生物)使其成為溶解性化合物而隨上清液排出或成為氣態化合物而逸 出，這在高污泥濃度條件下尤其明顯。

在一些實施方案中，步驟(2)的給氧處理時間可以小於例如5小時以免好氧微生物成為優勢群類，同時還可以大於例如0.1小時以使兼性微生物得到足夠的增殖並充分抑制厭氧微生物的增殖，從而有利地使兼性微生物成為優勢群類。在一些情形中，給氧處理時間可以為0.1~4小時，優選0.5~2小時，更優選0.5~1.5小時，例如選自0.1~0.2小時、0.2~0.3小時、0.3~0.4小時、0.4~0.5小時、0.5~0.6小時、0.6~0.8小時、0.8~1小時、1~1.2小時、1.2~1.5小時、1.5~1.8小時、1.8~2小時、2~2.2小時、2.2~2.5小時、2.5~3小時和3.5~4小時。在一些實施方案中，步驟(2)的給氧處理以間歇或連續方式進行，例如以間歇曝氣或連續曝氣的方式進行。

在一些實施方案中，步驟(3)的缺氧處理時間可以小於例如6小時以免厭氧微生物成為優勢群類並有利於減小裝置尺寸，同時還可以大於例如0.1小時以使兼性微生物得到足夠的增殖並充分抑制好氧微生物的增殖，從而使兼性微生物成為優勢群類。缺氧處理時間可以為0.8~6小時，優選1~4小時，更優選1~3小時，例如選自0.8~1小時、1~1.2小時、1.2~1.4小時、1.4~1.6小時、1.6~1.8小時、1.8~2小時、2~2.5小時、2.5~3小時、3~3.5小時、3.5~4小時、4~4.5小時、4.5~5小時、5~5.5小時和5.5~6小時。在一些實施方案中，步驟(3)的缺氧處理可以沉澱方式進行。在缺氧處理以 沉澱方式進行時，缺氧處理時間有利地大於0.5小時，特別有利地大於1小時以使沉澱充分完成，同時有利地小於4小時以減小裝置尺寸。

在一些實施方案中，給氧處理時間與缺氧處理時間的比為1：0.5~1：6，優選1：1~1：3，更優選1：1.5~1：2，最優選1：2，例如選自1：0.5~1：0.6、1：0.6~1：0.7、1：0.7~1：0.8、1：0.8~1：0.9、1：0.9~1：1、1：1~1：1.1、1：1.1~1：1.2、1：1.2~1：1.3、1：1.3~1：1.4、1：1.4~1：1.5、1：1.5~1：1.6、1：1.6~1：1.7、1：1.7~1：1.8、1：1.8~1：1.9、1：1.9~1：2、1：2~1：2.1、1：2.1~1：2.2、1：2.3~1：2.4、1：2.4~1：2.5、1：2.5~1：2.6、1：2.6~1：2.8、1：2.8~1：3、1：3~1：3.2、1：3.2~1：3.4、1：3.4~1：3.6、1：3.6~1：3.8、1：3.8~1：4、1：4~1：4.5、1：4.5~1：5、1：5~1：5.5和1：5.5~1：6，以有利地使兼性微生物成為優勢群類。

在一些實施方案中，為使污泥經歷足夠的給氧處理以便有利地使兼性微生物成為優勢群類並促進污泥的消化和水解，步驟(2)的第三混合液的溶解氧濃度可以為0.1~4mg/L，優選1.5~3mg/L，更優選2~3mg/L，例如選自0.1~0.3mg/L、0.3~0.5mg/L、0.5~0.7mg/L、0.7~0.9mg/L、0.9~1.1mg/L、1.1~1.3mg/L、1.3~1.5mg/L、1.5~1.7mg/L、1.7~1.9mg/L、1.9~2.1mg/L、2.1~2.3mg/L、2.3~2.5mg/L、2.5~2.7mg/L、2.7~2.9mg/L、2.9~3.1mg/L、3.1~3.3mg/L、3.3~3.5mg/L、3.5~3.7mg/L和3.7~3.9mg/L。

在一些實施方案中，在步驟(1)之前將污泥進料進行給氧處理。不受任何理論的限制，可以認為這樣更有利於使兼性微生物成為優勢群類。此外，當污泥進料來自活性污泥工藝的二沉池時，由於污泥進料中的有機物含量相當低，污泥進料中的生物在給氧處理時將主要發生內源消化從而減小了污泥量。同時，這樣的給氧處理也可以減輕步驟(2)的給氧處理的需氧量(例如曝氣量)，進一步減少第一區發生污泥膨脹的可能性。在一些實施方案中，污泥進料給氧處理的時間可以為0.1~0.5小時、0.5~1小時、1~1.5小時、1.5~2小時和2~2.5小時，處理後污泥進料的溶解氧濃度選自0.1~0.5mg/L、0.5~1mg/L、1~1.5mg/L、1.5~2mg/L、2~2.5mg/L、2.5~3mg/L、3~3.5mg/L和3.5~4mg/L。在一些實施方案中，這樣的給氧處理以間歇或連續方式進行，例如以間歇或連續曝氣的方式進行。

在一些實施方案中，為使污泥經歷充分的缺氧處理以便有利地使兼性微生物成為優勢群類並促進污泥的消化和水解，在步驟(2)和(3)之間可以對第三混合液進行去氧處理。例如，可用脫氣池進行去氧處理，其中混合液中的含氧氣泡上浮，從而使混合液的溶解氧含量不再增長，為隨後的缺氧處理做好準備。在根據本發明的污泥處理方法的一些實施方案中，去氧處理的時間可以為0.1~0.2小時、0.2~0.3小時、0.3~0.5小時、0.5~0.8小時和0.8~1小時，處理後的第三混合液的溶解氧濃度選自小於0.1mg/L，小於0.05mg/L和約0mg/L。

在一些實施方案中，給氧處理時間：去氧處理時間：缺氧處理時間的比例可以為1：(0.1~0.5)：(0.5~4)，優選1：(0.1~0.3)：(1~3)，更優選為1：(0.1~0.2)：(1.5~2.5)，例如優選為1：0.1：1或1：0.15：2。

在一些實施方案中，在本發明的污泥處理方法中，污泥進料可以是一股或多股污泥進料，優選新鮮污泥進料，各股污泥進料可以相同或不同。通常，污泥進料的含水率例如為至少40%，至少60%，至少80%，至少90%，至少95%，至少98%或更高，優選97%或更高。在一些情況下，污泥進料也可以是幹污泥等低含水量污泥及其與水、污水、有機營養物或其他污泥進料的混合物。

根據本發明的污泥處理方法的一些實施方案，步驟(1)還包括將污水進料引入第一混合液。在存在污水進料的情形中，步驟(1)中污泥進料與污水進料的流量比可以選自1：100~1：50、1：50~1：20、1：20~1：10、1：10~1：5、1：5~1：2、1：2~1：1.5、1：1.5~1：1、1：1~1：0.8、1：0.8~1：0.5、1：0.5~1：0.2、1：0.2~1：0.1、1：0.1~1：0.05、1：0.05~1：0.02和1：0.02~1：0.01。

在一些實施方案中，步驟(2)中第二混合液的污泥體積指數(SVI，常用SVI30表示，指混合液在1000mL量筒中靜置30分鐘以後，1克活性污泥懸浮固體所占的體積，單位為mL/g)應當小於給氧處理時發生污泥膨脹的最小值。根據本發明的污泥處理方法的一些實施方案，污泥體積指數例如SVI30可以小於300ml/g，小於 200ml/g，小於150ml/g，小於100ml/g，或小於50ml/g。

在一些實施方案中，步驟(1)中第二混合液的污泥濃度可以為使生物處於消長平衡狀態時的濃度。根據一些實施方案，在步驟(1)中第二混合液的污泥濃度為至少約2500~3000mg/L、3000~3500mg/L、3500~4000mg/L、4000~4500mg/L、4500~5000mg/L、5000~5500mg/L、5500~6000mg/L、6000~6500mg/L、6500~7000mg/L、7000~7500mg/L、7500~8000mg/L、8000~8500mg/L、8500~9000mg/L、9000~9500mg/L、9500~10000mg/L、10000~12000mg/L、12000~14000mg/L、14000~16000mg/L、16000~18000mg/L、18000~20000mg/L和至少約20000mg/L，優選3000~20000mg/L，更優選4000~15000mg/L。

在一些實施方案中，上述污泥處理方法還包括回收氣態含磷化合物的回收步驟。氣態含磷化合物包括步驟(2)和/或步驟(3)中產生的磷化氫等。例如，該回收步驟可以與步驟(2)和/或步驟(3)同時進行以回收步驟(2)和/或步驟(3)中產生的氣態含磷化合物。該回收步驟可以是任何合適的回收氣態含磷混合物的方法，例如可以是能夠將氣態含磷物質轉化為液態或固態物質的方法，例如可以通過冷凍或者通過用能夠物理和/或化學吸附氣態含磷物質的吸收劑的吸收、沖洗或吸附來進行該回收步驟。所述吸收劑可以是能夠溶解該氣態含磷化合物的物質或能夠與該氣態含磷化合物反應的物質。例如，能夠吸收磷化氫氣體的物質包括例如高錳酸鉀溶 液、高錳酸鉀和苛性鹼的混合溶液、氯化鐵溶液、次溴酸鈉溶液等。對於磷化氫，還可用活性碳等吸附劑吸附，或用臭氧氧化成低毒物或者在嚴格控制下燃燒等方式進行回收。

在另一方面，本發明還提供一種污水生物處理方法，包括(1)將污泥進料與第一混合液混合得到第二混合液；(2)將第二混合液進行給氧處理得到第三混合液；(3)將第三混合液進行缺氧處理得到第四混合液；(4)將第四混合液分離得到上清液和第一濃縮混合液；(5)將上清液排出；將至少部分第一濃縮混合液返回步驟(1)用作第一混合液，其中未返回步驟(1)的第一濃縮混合液的污泥量小於污泥進料的污泥量；(6)將至少部分步驟(5)的上清液進行污水生物處理得到第二濃縮混合液和淨化出水；(7)將淨化出水排出；以及任選地將至少部分步驟(6)的第二濃縮混合液返回步驟(1)用作污泥進料；其中將污水進料引入步驟(1)與污泥進料和第一混合液混合得到第二混合液和/或引入步驟(6)中與所述至少部分步驟(5)的上清液一起進行污水生物處理。

可見步驟(1)至(5)組成了前述本發明的污泥處 理方法。因此，本發明的污水生物處理方法實際上是前述本發明的污泥處理方法在污水生物處理中的應用。由於本發明的污泥處理方法中排出的上清液通常仍含有較高濃度的可溶性有機污染物，該上清液通常需要進一步處理才能達到環境安全的排放標準。因此，在一些實施方案中，污水進料引入步驟(1)，由此步驟(1)至(5)形成的本發明的污泥處理方法可以作為一級生物處理步驟置於作為二級生物處理的步驟(6)的污水生物處理之前，污水進料先經過該一級生物處理得到上清液，然後上清液作為進料經二級生物處理得到淨化出水。優選該淨化出水是環境安全的，符合通常的排放標準。同時，二級生物處理中產生的剩餘污泥(即：第二濃縮混合液)可以作為污泥進料在一級生物處理中得到消解，從而有利地減少甚至避免整個污水生物處理中的污泥排放。在另一些實施方案中，污水進料由步驟(6)引入，由此從污水進料的角度來看，步驟(1)至(5)形成的本發明的污泥處理方法置於步驟(6)的污水生物處理之後，主要用於消解步驟(6)的污水生物處理中產生的剩餘污泥(即：第二濃縮混合液)。同時，步驟(5)的上清液也可以作為污水進料引入步驟(6)。在再另一些實施方案中，污水進料也可以同時引入步驟(1)和步驟(6)。

在一些實施方案中，可以將步驟(6)的第二濃縮混合液的1~10%、10~20%、20~30%、30~40%、40~50%、50~60%、60~70%、70~80%、80~85%、85~90%、90~95%或95~100%，特別有利地是基本上100% 用作步驟(1)的污泥進料，以便有利地利用上述污泥處理方法將第二濃縮混合液部分地甚至基本上完全消解，從而使整個污水生物處理方法排出的污泥減少甚至基本上完全消除。在一些實施方案中，來自步驟(6)的第二濃縮混合液占步驟(1)的污泥進料的比例為1~10%、10~20%、20~30%、30~40%、40~50%、50~60%、60~70%、70~80%、80~85%、85~90%、90~95%或95~100%。

根據本發明的污水生物處理方法，前述本發明的污泥處理方法作為第一生物處理步驟可以與任何適合作為第二生物處理步驟的污水生物處理方法結合。與單獨採用作為第二生物處理步驟的污水生物處理方法時相比，本發明的污水生物處理方法顯著減少甚至完全消除了剩餘污泥的排放，同時獲得了良好的處理效果。

在本發明的污水生物處理方法中，如果污水進料在步驟(1)和步驟(6)中同時引入，引入步驟(1)的污水進料與引入步驟(6)的污水進料的比例可以根據需要任意選擇，以有利地平衡系統的負荷，優化整個污水生物處理方法的效果。

在一些實施方案中，特別有利地在步驟(1)中將污水進料引入。由於步驟(1)的混合液具有很高的污泥濃度，可以有利地對抗污水進料的水量和污染物等方面的衝擊負荷，同時高濃度的污泥也可以加快反應速度使污水進料中的污染物在高濃度污泥作用下高效、快速消 解，一些難降解物質也可在第一生物處理步驟中逐漸降解為易降解物質，從而有利於改善汙水處理效果、縮小整個汙水處理裝置的體積、節約用地、減少設備投資和運轉費用。這一點對COD通常較低的污水，例如城市生活污水的處理尤其有利，因為步驟(1)至(5)組成的污泥處理過程實際上將部分污泥進料轉化為易降解的物質從而適當增加了上清液中的COD濃度，使得後續針對上清液進行生物處理的過程能夠更加有效地去除水中的磷和氮，從而提高淨化出水的品質。因此，本發明特別適合於COD值低於500mg/L，低於350mg/L，低於300mg/L，低於250mg/L，低於200mg/L，低於150mg/L或低於100mg/L的污水進行污水生物處理。當然，在污水進料中各種污染物的比例不平衡而導致碳源缺乏時，也可以在在污水進料中補充合適的碳源，例如醇類例如甲醇和其他有機營養物例如澱粉、糖蜜等。

根據本發明的污水生物處理方法可以特別有利地將任何排出剩餘污泥的污水生物處理方法(例如各種常規的好氧污水生物處理方法和厭氧污水生物處理方法)作為步驟(6)的污水生物處理步驟。在一些實施方案中，步驟(6)的污水生物處理步驟可以是根據Wuhrmann工藝、A/O工藝、Bardenpho工藝、Phoredox工藝、A2/O工藝、倒置A2/O工藝、UCT工藝、MUCT工藝、VIP工藝、OWASA工藝、JHB工藝、TNCU工藝、Dephanox工藝、BCFS工藝、MSBR工藝、SBR工藝、AB工藝、氧化溝工藝、生物膜工藝、流動床工藝或其組合的污水 生物處理步驟。

第3圖示出根據本發明污水生物處理方法的一些實施方案的工藝流程的示意圖，其中“進水”代表污水進料，“污泥消解裝置”代表能夠進行根據本發明的污泥處理方法(即步驟(1)至(5))的裝置，“常規汙水處理裝置”代表能夠進行步驟(6)的污水生物生物處理步驟的任意合適的汙水處理裝置，“出水”代表淨化出水，“剩餘污泥回流”代表用作步驟(1)的污泥進料的第二濃縮混合液。

第4圖示出根據本發明污水生物處理方法的另一些實施方案的工藝流程的示意圖，其中各個術語與第3圖中術語的意思相同，而“污泥”代表另一來源的污泥進料。

第5圖為傳統氧化溝汙水處理工藝流程圖。該工藝可以作為本發明污水生物處理方法的步驟(6)的污水生物處理步驟，其中“進水”可以是步驟(5)的上清液和/或污水進水，“出水”意指淨化出水，“剩餘污泥”可以作為步驟(1)的污泥進料。

第6圖為傳統SBR汙水處理工藝流程圖。該工藝可以作為本發明污水生物處理方法的步驟(6)的污水生物處理步驟，其中各個術語的意思同第5圖。SBR(Sequencing Batch Reactor Activaten Sludge Process)是序批式活性污泥法，好氧池的入水緊貼池底由過水洞進入SBR池，污水透過SBR池中的污泥層出水時，污泥 層能夠起到過濾和截留的作用，降低了出水中懸浮物的含量，使得出水水質優於普通二沉池的出水。本發明還採用空氣堰控制出水，防止曝氣期間的懸浮物進入出水堰從而可有效地控制出水懸浮物。

第7圖為傳統AB法汙水處理工藝流程圖。該工藝可以作為本發明污水生物處理方法的步驟(6)的污水生物處理步驟，其中各個術語的意思同第5圖。

第8圖為A/O法汙水處理工藝流程圖。該工藝可以作為本發明污水生物處理方法的步驟(6)汙水處理步驟，其中各個術語的意思同第5圖。

第9圖為A2O法汙水處理工藝流程圖。該工藝可以作為本發明污水生物處理方法的步驟(6)的污水生物處理步驟，其中各個術語的意思同第5圖。

第10圖為MSBR汙水處理工藝流程圖。該工藝可以作為本發明污水生物處理方法的步驟(6)的污水生物處理步驟，其中各個術語的意思同第5圖。

在另一方面，本發明還提供一種用於上述污泥處理方法的污泥處理裝置，包括：能夠將污泥進料與第一混合液混合得到第二混合液的第一設備；能夠將第二混合液進行給氧處理得到第三混合液的第二設備；能夠將第三混合液進行缺氧處理得到第四混合液的第三設備；能夠將第四混合液分離得到上清液和第一濃縮混合液的第四設備；能夠將上清液排出的第五設備；能夠將至少部分第一濃縮混合液引入第一設備並且使未返回第一設備 的第一濃縮混合液的污泥量小於污泥進料的污泥量的第六設備。

在一些實施方案中，第一設備可以是任意合適的能夠混合污泥進料與混合液的構築物或容器。第二設備可以與第一設備是同一設備，或者是不同的設備，例如與第一設備水利學連通的能夠使含氧氣體例如空氣與混合液接觸的設備，例如帶有曝氣設備的曝氣池。第三設備可以與第一設備和第二設備是同一設備，其在例如停止曝氣的情況下實現缺氧處理(以序批方式運行)；或者第三設備與第二設備可以是不同的設備，例如與第二設備水利學連通的能夠基本上避免含氧氣體與混合物接觸的構築物或容器(例如沉澱池)(以連續或半連續方式運行)。第四設備可以與第一設備、第二設備和第三設備為同一設備，或者僅與第三設備為同一設備，其在例如停止曝氣和/或攪拌的情況下通過例如沉澱來實現上清液與第一濃縮混合液的分離(以序批方式運行)；或者第四設備可以為獨立的與第三設備連通的能夠將混合液分離得到上清液和第一濃縮混合液的設備，例如獨立的沉澱池、離心分離設備或過濾分離設備(以連續或半連續方式運行)。第五設備可以是任意合適的能夠從第四設備中取出上清液的設備，例如排水口、排水管、汲水器等。第六設備可以與第一設備、第二設備、第三設備和第四設備為同一設備(以序批方式運行)；或者為獨立的能夠將至少部分第一濃縮混合液從第四設備輸送到第一設備的設備，例如與第一設備和第四設備水利學連通的任選 具有輸送泵和控制閥的回流管(以連續或半連續方式運行)。第六設備還任選地具有能夠讓第一濃縮混合液的剩餘部分排出的設備，例如具有控制閥的排液口或排液管，以控制未返回第一設備的第一濃縮混合液的污泥量小於污泥進料的污泥量。

在一些實施方案中，第二設備可以是曝氣池、氧化溝、流化床、移動床或膜設備等，優選為曝氣池，更優選為推流式矩形曝氣池。第三設備優選為沉澱池，更優選為推流式矩形沉澱池。

根據本發明的污泥處理裝置的一些實施方案，所述污泥處理裝置還包括與第一設備連通的能夠對污泥進料進行給氧處理的設備，例如污泥預曝氣設備。

根據本發明的污泥處理裝置的一些實施方案，所述污泥處理裝置還包括設置在第二設備和第三設備之間並分別與其水利學連通的能夠進行去氧處理的去氧設備，例如脫氣池。

根據本發明的污泥處理裝置的一些實施方案，其中第二設備經設計使得給氧處理時間能夠選自0.1~0.2小時、0.2~0.3小時、0.3~0.4小時、0.4~0.5小時、0.5~0.6小時、0.6~0.8小時、0.8~1小時、1~1.2小時、1.2~1.5小時、1.5~1.8小時、1.8~2小時、2~2.2小時、2.2~2.5小時、2.5~3小時和3.5~4小時，優選1.5~3小時。例如，當以連續方式運行時，可以根據第二設備中第二混合液的流量，將期望的給氧處理時間作為 第二混合液的停留時間來確定第二設備的體積。

根據本發明的污泥處理裝置的一些實施方案，其中第三設備經設計使得缺氧處理時間能夠選自0.8~1小時、1~1.2小時、1.2~1.4小時、1.4~1.6小時、1.6~1.8小時、1.8~2小時、2~2.5小時、2.5~3小時、3~3.5小時、3.5~4小時、4~4.5小時、4.5~5小時、5~5.5小時和5.5~6小時，優選3~4小時。例如，當以連續方式運行時，可以根據第三設備中第三混合液的流量，將期望的缺氧處理時間作為第三混合液的停留時間來確定第二設備的體積。

在一些情況下，第二設備和第三設備經設計使得給氧處理時間與缺氧處理時間的比能夠選自1：0.5~1：1、1：1~1：1.5、1：1.5~1：2、1：2~1：2.5、1：2.5~1：3、1：3~1：3.6、1：3.6~1：4、1：4~1：4.5、1：4.5~1：5、1：5~1：5.5和1：5.5~1：6，優選1：1~1：3。例如，當以連續方式運行時，可以根據期望的給氧處理時間與缺氧處理時間的比來確定第二設備與第三設備的體積比。

根據本發明的污泥處理裝置的一些實施方案，所述污泥處理裝置還包括能夠收集並回收氣態含磷化合物的回收設備。例如，該回收設備可以與第二設備和/或第三設備連通以將第二設備和/或第三設備中產生的氣態含磷化合物回收。在一些實施方案中，該回收設備可以是冷凍設備、燃燒設備、或者具有固體或液體吸附劑的吸附塔、吸收罐等。

在另一方面，本發明還提供一種用於上述污水生物處理方法的污水生物處理裝置，包括：能夠將污泥進料與第一混合液混合得到第二混合液的第一設備；能夠將第二混合液進行給氧處理得到第三混合液的第二設備；能夠將第三混合液進行缺氧處理得到第四混合液的第三設備；能夠將第四混合液分離得到上清液和第一濃縮混合液的第四設備；能夠將上清液排出的第五設備；能夠將至少部分第一濃縮混合液引入第一設備並且使未返回第一設備的第一濃縮混合液的污泥量小於污泥進料的污泥量的第六設備；能夠將至少部分第五設備排出的上清液進行污水生物處理得到第二濃縮混合液和淨化出水的第七設備；能夠將淨化出水排出的第八設備；能夠將污水進料引入第一設備和/或第七設備的第九設備，以及任選的能夠將至少部分第二濃縮混合液引入第一設備的第十設備。

根據本發明的污水生物處理裝置的一些實施方案，第七設備是能夠根據Wuhrmann工藝、A/O工藝、Bardenpho工藝、Phoredox工藝、A2/O工藝、倒置A2/O工藝、UCT工藝、MUCT工藝、VIP工藝、OWASA工藝、JHB工藝、TNCU工藝、Dephanox工藝、BCFS工藝、MSBR工藝、SBR工藝、AB工藝、氧化溝工藝、生物膜工藝、流動床工藝或其組合進行污水生物處理的設備。

在另一方面，本發明還提供一種污泥減量化汙水處理系統，包括：常規汙水處理裝置和與其進水口連接的 污泥消解裝置，所述常規汙水處理裝置的剩餘污泥管連接至污泥消解裝置。

根據本發明的污泥減量化汙水處理系統的一些實施方案，所述污泥消解裝置包括高濃度污泥反應裝置。

根據本發明的污泥減量化汙水處理系統的一些實施方案，所述污泥消解裝置包括厭氧沉澱裝置，所述高濃度污泥反應裝置的出水口與厭氧沉澱裝置的入水口連接，所述厭氧沉澱裝置包括第一污泥回流管，所述第一污泥回流管連接至高濃度污泥反應裝置。

根據本發明的污泥減量化汙水處理系統的一些實施方案，所述剩餘污泥回流管將全部剩餘污泥回流至污泥消解裝置。

根據本發明的污泥減量化汙水處理系統的一些實施方案，所述污泥消解裝置包括厭氧沉澱裝置，所述高濃度污泥反應裝置的出水口與厭氧沉澱裝置的入水口連接，所述厭氧沉澱裝置包括第一污泥回流管，所述第一污泥回流管連接至高濃度污泥反應裝置，所述剩餘污泥回流管將全部剩餘污泥回流至污泥消解裝置。

根據本發明的污泥減量化汙水處理系統的一些實施方案，其特徵在於，高濃度污泥反應裝置的污泥濃度為4000mg/L~20000mg/L；例如6000mg/L、8000mg/L、10000mg/L、12000mg/L、14000mg/L、15000mg/L、16000mg/L或者18000mg/L。

根據本發明的污泥減量化汙水處理系統的一些實施 方案，所述高濃度污泥反應裝置的水力停留時間為1.5h~3.0h，出口溶解氧為1mg/L~1.5mg/L、1.5mg/L~2mg/L、2mg/L~2.5mg/L或2.5mg/L~3mg/L。

根據本發明的污泥減量化汙水處理系統的一些實施方案，所述污泥回流管將0.4Q~0.7Q的污泥回流至高濃度污泥反應裝置。

根據本發明的污泥減量化汙水處理系統的一些實施方案，所述高濃度污泥反應裝置與厭氧沉澱裝置之間設置去氧裝置。

根據本發明的污泥減量化汙水處理系統的一些實施方案，還包括剩餘污泥曝氣池，所述常規汙水處理裝置的剩餘污泥管先連接至剩餘污泥曝氣池，剩餘污泥曝氣池再與高濃度污泥反應裝置連接。

根據本發明的污泥減量化汙水處理系統的一些實施方案，所述污泥消解裝置的進水口處設置預處理裝置，所述預處理裝置為至少一級格柵。

根據本發明的污泥減量化汙水處理系統的一些實施方案，所述預處理裝置為兩級格柵。

根據本發明的污泥減量化汙水處理系統的一些實施方案，所述常規汙水處理裝置包括依次串聯的厭氧反應裝置、好氧反應裝置和沉澱裝置，沉澱裝置包括第二污泥回流管和剩餘污泥管，所述第二污泥回流管連接至厭氧反應裝置。

根據本發明的污泥減量化汙水處理系統的一些實施 方案，所述好氧反應裝置為好氧池或氧化溝。

根據本發明的污泥減量化汙水處理系統的一些實施方案，所述常規汙水處理裝置包括依次串聯的厭氧反應裝置、缺氧反應裝置、好氧反應裝置和沉澱裝置，沉澱裝置包括第三污泥回流管和剩餘污泥管，所述第三污泥回流管連接至缺氧反應裝置。

根據本發明的污泥減量化汙水處理系統的一些實施方案，所述沉澱裝置為SBR池或沉澱池。

根據本發明的污泥減量化汙水處理系統的一些實施方案，所述SBR池的污泥濃度為2000mg/L~4000mg/L，溶解氧含量為2mg/L~4mg/L，在一週期內靜沉時間為1h~1.5h，恒水位排水時間為1.5h~2.5h。

根據本發明的污泥減量化汙水處理系統的一些實施方案，所述第二污泥回流管連接至厭氧反應裝置，將0.5Q~1Q的污泥回流至厭氧反應裝置。

根據本發明的污泥減量化汙水處理系統的一些實施方案，所述第三污泥回流管連接至厭氧反應裝置，將0.5Q~1Q的污泥回流至厭氧反應裝置。

在另一方面，本發明還提供一種污泥減量化汙水處理方法，其特徵在於，包括：步驟a)使污水與污泥的混合液進行污泥消解反應；步驟b)將污泥消解反應後的污水進行常規汙水處理； 步驟c)將處理後的污水排出，使常規汙水處理產生的剩餘污泥回流參與污泥消解反應。

根據本發明的污泥減量化汙水處理方法的一些實施方案，其特徵在於，所述步驟a)中污泥消解反應包括對污水和污泥的混合液進行高濃度污泥反應。

根據本發明的污泥減量化汙水處理方法的一些實施方案，所述步驟a)中污泥消解反應包括對高濃度污泥反應後的污水與污泥的混合液進行厭氧沉澱，經厭氧沉澱的污泥回流參與高濃度污泥反應。

根據本發明的污泥減量化汙水處理方法的一些實施方案，所述剩餘污泥回流為全部回流。

根據本發明的污泥減量化汙水處理方法的一些實施方案，所述步驟a)中污泥消解反應包括對高濃度污泥反應後的污水與污泥的混合液進行厭氧沉澱，經厭氧沉澱的污泥回流參與高濃度污泥反應，所述剩餘污泥回流為全部回流。

根據本發明的污泥減量化汙水處理方法的一些實施方案，所述高濃度污泥反應時，污泥濃度為4000mg/L~20000mg/L；例如6000mg/L、8000mg/L、10000mg/L、12000mg/L、14000mg/L、15000mg/L、16000mg/L或者18000mg/L。

根據本發明的污泥減量化汙水處理方法的一些實施方案，所述高濃度污泥反應的水力停留時間為1.5h~3.0h，出口溶解氧為1mg/L~1.5mg/L、1.5mg/L~ 2mg/L、2mg/L~2.5mg/L或2.5mg/L~3mg/L。

根據本發明的污泥減量化汙水處理方法的一些實施方案，所述厭氧沉澱的污泥回流參與高濃度污泥反應的回流比為0.4Q~0.7Q。

根據本發明的污泥減量化汙水處理方法的一些實施方案，所述高濃度污泥反應後的污水和污泥的混合液先進行去氧再進行厭氧沉澱。

根據本發明的污泥減量化汙水處理方法的一些實施方案，所述剩餘污泥先進行污泥曝氣再進行高濃度污泥反應。

根據本發明的污泥減量化汙水處理方法的一些實施方案，所述污泥曝氣的溶解氧含量為0.2mg/L~0.9mg/L。

根據本發明的污泥減量化汙水處理方法的一些實施方案，污水進行污泥消解反應前先進行預處理，清除雜物。

根據本發明的污泥減量化汙水處理方法的一些實施方案，所述步驟b)中常規汙水處理包括厭氧反應、好氧反應和沉澱，好氧反應後的污水經過沉澱後排出，產生的污泥回流參與厭氧反應。

根據本發明的污泥減量化汙水處理方法的一些實施方案，所述步驟b)中常規汙水處理包括厭氧反應、缺氧反應、好氧反應和沉澱，好氧反應後的污水經過沉澱後排出，產生的污泥回流參與厭氧反應。

根據本發明的污泥減量化汙水處理方法的一些實施方案，所述產生的污泥回流參與厭氧反應的回流比為0.5Q~1Q。

根據本發明的污泥減量化汙水處理方法的一些實施方案，所述沉澱採用SBR工藝。

根據本發明的污泥減量化汙水處理方法的一些實施方案，所述SBR工藝採用的污泥濃度為2000mg/L~4000mg/L，溶解氧含量為2mg/L~4mg/L，在一週期內靜沉時間為1h~1.5h，恒水位排水時間為1.5h~2.5h。

在另一方面，本發明還提供一種污泥減量化汙水處理系統，其特徵在於，包括：依次串聯的高濃度污泥反應裝置、厭氧沉澱裝置和常規汙水處理裝置，所述厭氧沉澱裝置的污泥回流管連接至高濃度污泥反應裝置，所述常規汙水處理裝置的剩餘污泥管與高濃度污泥反應裝置連接。

根據本發明的污泥減量化汙水處理系統的一些實施方案，高濃度污泥反應裝置的污泥濃度為4000mg/L~20000mg/L；例如至少6000mg/L、至少8000mg/L、至少10000mg/L、至少12000mg/L、至少14000mg/L、至少15000mg/L、至少16000mg/L或者至少18000mg/L。

在一些實施方案中，本發明的污水生物處理裝置可以是如第11、12或13圖所示流程的裝置，其中污泥消解裝置包括依次串聯的高濃度污泥反應池、去氧池和厭氧沉澱池。

污泥消解池前優選設置預處理裝置，預處理裝置為至少一級格柵，格柵是汙水處理廠的第一道處理設施，具體可設置兩級格柵，首先通過第一級格柵將污水中較大的懸浮物去除，然後污水再通過第二級格柵進一步去除較小的懸浮物，第一級格柵的柵條淨距大於第二級格柵的柵條淨距，如：第一級格柵為粗格柵，柵條淨距20mm，安裝角度60度，第二級格柵為細格柵，柵條淨距6mm，安裝角度60度。

高濃度污泥反應裝置具體為高濃度污泥反應池，在高濃度污泥反應池中對預處理後的污水、厭氧沉澱裝置回流的污泥和由系統末端的沉澱裝置回流的剩餘污泥進行曝氣混合，採用推流式矩形池型。在沉澱裝置與高濃度污泥反應裝置之間設置剩餘污泥曝氣池，剩餘污泥曝氣池與沉澱裝置和高濃度污泥反應裝置之間分別通過剩餘污泥管連接，回流的剩餘污泥流入剩餘污泥曝氣池中，污水和厭氧沉澱裝置回流的污泥直接流入高濃度污泥反應池，然後經過曝氣後的剩餘污泥再流入高濃度污泥反應池與污水和污泥的混合液充分混合。

高濃度污泥反應池在較高的污泥濃度下運行，水力停留時間短，以兼氧、好氧的方式運行，高濃度污泥反應池與後續的厭氧沉澱裝置之間還存在污泥迴圈，本發明中來自厭氧沉澱裝置的污泥向高濃度污泥反應池回流。由於來自各時段的污水水質水量不均勻且波動性較大，高濃度污泥反應池還可以起到緩衝的作用，避免衝擊負荷對生化處理的影響。

厭氧沉澱裝置具體為厭氧沉澱池，厭氧沉澱池中的污泥回流入高濃度污泥反應池與污水和剩餘污泥共同參與反應，可採用無堵塞污泥泵實現污泥迴圈。作為優選，高濃度污泥反應裝置與厭氧沉澱裝置之間還包括去氧裝置，污水和污泥的混合液進行去氧後再進入厭氧沉澱池，避免將溶解氧帶入厭氧沉澱池中，對厭氧反應造成影響。

常規汙水處理裝置包括依次串聯的厭氧反應裝置、好氧反應裝置和沉澱裝置。厭氧池優選採用推流式，池內設置折流板，也可以採用完全混合式，來自系統末端的沉澱裝置的污泥回流入厭氧池與污水混合。好氧反應裝置為好氧池，也可以是其他常規的好氧反應裝置如氧化溝，串聯在厭氧池之後。好氧池中設置曝氣裝置，如採用三葉羅茨鼓風機和He280型動力擴散旋混曝氣裝置。

沉澱裝置具有沉澱功能，沉澱裝置設置污泥回流管和剩餘污泥管，可以為SBR(Sequencing Batch Reactor Activaten Sludge Process)池，也可以為沉澱池。SBR是序批式活性污泥法，好氧池的入水緊貼池底由過水洞進入SBR池，污水透過SBR池中的污泥層出水時，污泥層能夠起到過濾和截留的作用，降低了出水中懸浮物的含量，使得出水水質優於普通二沉池的出水。本發明還採用空氣堰控制出水，防止曝氣期間的懸浮物進入出水堰從而可有效地控制出水懸浮物。

SBR池與厭氧池之間連接有污泥回流管路，厭氧池、好氧池和SBR池組成OSA(Oxic-Settling-Anaerobic)工藝，即好氧-沉澱-厭氧法，是在常規的活性污泥法中設置一個厭氧段，使微生物交替進入好氧和厭氧環境，細菌在好氧階段所獲ATP不能立即用於合成新的細胞，而是在厭氧段作為維持細胞生命活動的能量被消耗，微生物分解和合成代謝相對分離，而不像通常條件下緊密偶聯，從而達到污泥減量的效果。OSA工藝能夠使污泥產生量下降，改善污泥的沉降性能，增加脫除氨氮的能力。

SBR池與高濃度污泥反應池之間連接有剩餘污泥管，產生的剩餘污泥不外排，而是回流至前端的高濃度污泥反應池。

為了SBR池恒水位運行和迴圈連續排水，SBR池設為兩組並聯運行。從高污泥負荷池到SBR池按照由高到低的位置依次串聯佈置，使得污水能夠依靠重力自流，減少污水提升次數，節約電能；且各個處理單元採用組合式連體結構，多池串聯推流，省去各處理單元之間大量的管路和儀錶，還使污水在反應裝置中的流動呈現出整體推流而在不同區域內為完全混合的複雜流態，保證了處理效果。

作為優選，污泥消解反應包括污水和污泥的混合液進行高濃度污泥反應，高濃度污泥反應的水力停留時間為1.5h~3.0h，例如2h或2.5h，出口溶解氧為1mg/L~ 1.5mg/L、1.5mg/L~2mg/L、2mg/L~2.5mg/L或2.5mg/L~3mg/L，污泥濃度為4000mg/L~20000mg/L，可具體為至少4000mg/L、至少6000mg/L、至少8000mg/L、至少10000mg/L、至少12000mg/L、至少14000mg/L、至少15000mg/L、至少16000mg/L、至少18000mg/L或至少20000mg/L。

污泥消解反應還優選包括厭氧沉澱，對高濃度污泥反應後的污水與污泥的混合液進行厭氧沉澱，經厭氧沉澱的污泥回流參與高濃度污泥反應，回流比為0.4Q~0.7Q，例如0.5Q或0.6Q。

污泥和預處理後的污水的混合液進行污泥消解反應，具體為：先進入高濃度污泥反應池進行曝氣，同時將污水與由SBR池回流的剩餘污泥以及厭氧沉澱池回流的污泥充分混合。作為優選，剩餘污泥先在剩餘污泥曝氣池中進行曝氣後再進入高濃度污泥反應池。剩餘污泥也可不曝氣直接進入高濃度污泥反應池。厭氧沉澱池回流的污泥直接進入高濃度污泥反應池。剩餘污泥優選全部回流至高濃度污泥反應池，這樣可以達到零排放的效果。在剩餘污泥曝氣池中溶解氧含量為0.2mg/L~0.9mg/L，如0.3mg/L、0.4mg/L、0.5mg/L、0.6mg/L、0.7mg/L、0.8mg/L。污泥與污水混合後，污水中的有機物得到降解並發生硝化反應，高濃度污泥反應池中水力停留時間為1.5h~3.0h，如2h或2.5h，污泥濃度為4000mg/L~20000mg/L，可具體為至少4000mg/L、至少6000mg/L、至少8000mg/L、至少10000mg/L、至少 12000mg/L、至少14000mg/L、至少15000mg/L、至少16000mg/L、至少18000mg/L或至少20000mg/L。有獨立的污泥回流，厭氧沉澱池向高濃度污泥反應池回流污泥的回流比為0.4Q~0.7Q，例如0.5Q或0.6Q，污泥濃度較高，為普通活性污泥處理工藝的3~5倍或更多倍，有效增強了該系統的抗衝擊負荷能力。高濃度的活性污泥能有效分解有機物，對水質、水量、pH值和有毒物質的衝擊有極好的緩衝作用，同時也為後段穩定的處理效果提供了更為可靠的保障。採用鼓風曝氣，出口溶解氧為1mg/L~1.5mg/L、1.5mg/L~2mg/L、2mg/L~2.5mg/L或2.5mg/L~3mg/L。

由高濃度污泥反應池流出經去氧後污水進入厭氧沉澱池，同時厭氧沉澱池中沉澱的污泥與常規汙水處理產生的剩餘污泥回流至高濃度污泥反應池，且厭氧沉澱池的回流污泥為連續迴圈回流。高濃度污泥反應池中的混合污泥始終經歷好氧、厭氧交替過程，好氧、厭氧微生物都不能獲得優勢，最大程度的完成了剩餘污泥的水解過程。

水解可將大分子有機物轉化為可生物降解的小分子有機物，而在嚴格的厭氧條件下，將水解產生的小分子有機物(rdcod生物降解)進一步轉化為VFAs(揮發性脂肪酸)，這些都是污泥水解產生出來“潛在”內碳源-有機碳。有機碳可大幅度提高污水脫除氨氮效率，節省了外加碳源。城市汙水處理廠由於碳源不足脫除氨氮效果較差，這是城市汙水處理廠的普遍現象。在碳源豐富 的狀態下會產生能量洩露，即所謂的解偶聯現象，底物利用率低。由於剩餘污泥回流，污泥停留時間無窮大，在解偶聯的作用下能夠完成惰性物質的分解，化能自養菌完成了剩餘污泥無機物消解，化能異養菌完成了剩餘污泥有機物消解，系統不會出現惰性物質的積累，從而實現城市汙水處理廠剩餘污泥零排放。經試驗，厭氧沉澱池回流的污泥和常規汙水處理產生的剩餘污泥被大量消化，能夠達到消長平衡，厭氧沉澱池和SBR池都不向外排泥，且反應穩定，達到了污泥的零排放。

污水由厭氧沉澱池流出後進入厭氧池。厭氧沉澱池、厭氧池和好氧池構成A2/O工藝，污水在厭氧池中與經過常規汙水處理產生的回流污泥混合，充分脫除氨氮，然後污泥與污水的混合液一起進入好氧池中，通過好氧菌的代謝作用將污水中的有機物進一步吸附、氧化和降解，並發生硝化反應。

最後污水經沉澱裝置沉澱後出水，沉澱裝置優選為SBR池，SBR池中污泥回流至厭氧池的回流比為0.5Q~1Q，剩餘污泥回流至高濃度污泥反應池中。由於進入SBR池的污水已經有效地降解了水中的有機物，水質比較穩定，通過SBR池的曝氣作用後，污水中有機物的降解更加徹底，且SBR池在週期靜止沉澱時會產生一個清晰的、高密度的污泥層，該污泥層可以起到污泥篩檢程式的作用，對改善出水品質和反硝化具有重要作用。SBR池中的污泥濃度為2000mg/L~4000mg/L，溶解氧含量為2mg/L~4mg/L，在一週期內SBR池中靜沉時間為1h~ 1.5h，優選1h，靜沉時，污水在池內進行反硝化和沉澱作用，恒水位排水時間為1.5h~2.5h，優選2h。

厭氧池、好氧池和SBR池組成OSA工藝，回流污泥回流到厭氧池，有效地抑制絲狀菌，防止出現污泥膨脹，改善了污泥沉降性能，能夠減少污泥產生量。對於好氧微生物，ATP形成所需的能量來源於外部有機物基質的氧化過程，當好氧微生物處於厭氧條件時，由於有機物質的降解情況與好氧降解的情況完全不同，所釋放的能量大幅度減少，污泥本身沒有足夠的能量用於自身的增長，而不得不利用其體內儲存的ATP作為能源來供其正常的生理活動需要。因此，處於此階段的微生物細胞內儲存的ATP將被大量消耗，使污泥量呈減少的趨勢。這時若要進行生物合成，微生物必須進行必要的能量儲存，如果細胞內沒有足量的ATP儲存，細胞自身的合成將不能繼續進行，因此已經消耗了大量ATP的微生物再進入到營養豐富的好氧池時，微生物只能通過細胞的異化作用進行內源消化來滿足自身對能量的需求，這種厭氧、好氧的交替增強了這一異化作用，使得能量解耦更大，污泥產生量減少。厭氧池同時也起到了水解酸化作用，增加了污水的可生化性。

因此，根據本發明的污泥處理裝置可以特別有利地用於改造已有的各種活性污泥法汙水處理裝置。例如在已有汙水處理裝置附近增建根據本發明的污泥處理裝置，將已有汙水處理裝置的剩餘污泥作為污泥進料引入該污泥處理裝置，並且將該污泥處理裝置排出的上清液 作為污水進水的一部分引入已有汙水處理裝置。這樣，利用本發明的污泥處理裝置可以將已有汙水處理裝置的剩餘污泥基本上完全消解使得改造後的汙水處理裝置基本不排泥，同時含有大量可生物降解有機物的上清液也特別有利於已有汙水處理裝置對氮和磷的去除從而解決碳源不足的問題，這對COD較低的城市生物污水尤為有利。如果將污水進料改為從本發明的污泥處理裝置引入，還可以利用新建污泥處理裝置中高濃度的污泥來快速高效地消解污水進料中的污染物，進一步提高汙水處理效率和效果。

實施例1：

在本文實施例中，符號t代表噸；DS代表幹污泥；m³代表立方米；d代表天；COD代表化學耗氧量。

裝置和設計參數：

根據本發明的污泥處理方法和污水生物處理方法，建設了汙水處理能力為20000m³/d的汙水處理廠，其工藝流程如第11圖所示，其中高濃度污泥反應池(用於給氧處理)、脫氣池和厭氧沉澱池(用於缺氧處理)構成了污泥消解裝置(即根據本發明的污泥處理裝置)，而厭氧池、好氧池和SBR池構成了常規汙水處理裝置(即根據本發明汙水處理裝置中的污水生物處理設備)。來自污泥消解裝置中厭氧沉澱池的污泥(即第一濃縮混合液，全部用作第一混合液)、來自常規汙水處理裝置中SBR池的剩餘污泥(即第二濃縮混合液，全部用作污泥進料) 和經格柵處理後的污水進水(即污水進料)混合得到第二混合液。第二混合液在高濃度污泥反應池中經曝氣處理後得到第三混合液。第三混合液進入脫氣池經去氧後進入厭氧沉澱池，在厭氧沉澱池中經過沉澱處理(缺氧處理)後得到的第四混合液已同時分離為處於上層的上清液和處於下層的第一濃縮混合液。第一濃縮混合液作為污泥回流經污泥回流管返回高濃度污泥反應池。上清液進入常規汙水處理裝置，經厭氧池、好氧池和SBR池處理後得到出水(即淨化出水)和剩餘污泥(即第二濃縮混合液)。剩餘污泥經過剩餘污泥曝氣池曝氣後返回高濃度污泥反應池。

該汙水處理廠自2008年7月至今的運行情況表明，污泥產率一直保持著基本為0tDS/(萬m³污水．d)的水準，實現了污泥的零排放。作為對比，處理類似污水的相鄰城市汙水處理廠的產泥率通常為(1.04~1.64)tDS/(萬m³污水．天)，平均為1.25tDS/(萬m³污水．d)。

排放的淨化出水的水質可以參考從2008年9月到2009年5月試驗得到的淨化出水的總量、COD、氨氮監測資料(見表1)，其中高濃度污泥反應池的平均曝氣時間控制在0.25~3.5小時，厭氧沉澱池的沉澱時間控制在1~5小時，曝氣時間與沉澱時間的比值控制在1：0.8~1：5之間。在整個試驗期間，汙水處理裝置沒有排出任何污泥。

《城鎮汙水處理廠污染物排放標準》GB18918-2002中規定COD的最高允許排放濃度的一級B標準：60mg/L，氨氮的最高允許排放濃度的一級B標準：水溫>12℃時為8mg/L，水溫≦12℃時為15mg/L。

由表1的監測資料可以看出，應用了本發明提供的城市汙水處理系統，排放水中的COD和氨氮無論是氣溫低還是氣溫高均達到了GB18918-2002一級B標準。

在2008年9月到2009年5月試驗中，還觀察到高濃度污泥反應池中的污泥濃度始終處於相當高的水準， 見表2。

為了進一步考察污泥消解裝置(即污泥處理裝置)的運行情況，測定了污水進料、第二混合液水相和上清液的COD、氨氮以及總磷含量，見表3。

由表3可見，從污泥消解裝置排出的上清液中的COD、氨氮和總磷顯著地比第二混合液水相的相應值低。對於本實施例的污泥消解裝置而言，污水進料和污泥進料是其淨輸入，除了上清液之外沒有污泥或其他的固體或液體輸出，並且污泥消解裝置中也沒有發現污泥的積累，因此污水進料和污泥進料所帶來的生物體和固體物除了部分轉化為可隨上清液排出的形式外，其餘部分都在污泥消解裝置中得到了消解，由此實現了剩餘污泥的減量化。不受任何理論約束，可以認為消解的生物體和固體物在污泥消解裝置中轉化為氣體形式而逸出。就整個汙水處理裝置而言，污水進料中的污染物質(主要以COD、氨氮和總磷表示)在汙水處理裝置中轉化為氣態物質而逸出，因此在得到淨化出水的同時沒有污泥和其他固體或液體物質排出。

實施例2：

根據本發明的污泥處理方法和污水生物處理方法，改造了一座以MSBR(即A2/O後接SBR)工藝運行的現有汙水處理廠。改造後的汙水處理廠的汙水處理能力 為20000m³/d，其工藝流程也可以用第11圖表示，其中各項參數與實施例1的相同。

改造後的汙水處理廠已經運行了一年多，污泥產率基本為0tDS/(萬m³污水．d)，同樣基本實現了污泥的零排放，且COD冬季平均排放濃度為24.3mg/L，夏季平均排放濃度為27.56mg/L，氨氮冬季平均排放濃度為8.85mg/L，夏季平均排放濃度為4.07mg/L，達到了GB18918-2002一級B標準。

使用本發明提供的污泥處理方法，新建汙水處理系統或是通過對現有的常規汙水處理裝置進行改造，將高濃度污泥反應、厭氧沉澱和常規汙水處理工藝結合來處理污水，均能夠改善污泥的沉降性能，抑制污泥膨脹，實現剩餘污泥的消解，使得整個汙水處理系統產生的剩餘污泥減量甚至達到污泥零排放。

以上對本發明所提供的污泥減量化汙水處理系統及方法進行了詳細介紹。說明書和權利要求中描述方法時用於指代各個步驟的編號，除非特別指明或經上下文能夠唯一確定之外，並不代表各個步驟的順序。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護範圍內。

第1圖 為現有技術中傳統活性污泥法的工藝流程示意圖。

第2圖 為根據本發明污泥處理方法的一種實施方式的工藝流程示意圖。

第3圖 為根據本發明污水生物處理方法或污泥減量化污水(生物)處理方法的一種實施方式的工藝流程示意圖。

第4圖 示出根據本發明污水生物處理方法或污泥減量化污水生物處理方法的另一種實施方式的工藝流程的示意圖。

第5圖 為可用於本發明污水生物處理方法的氧化溝汙水處理工藝的流程圖。

第6圖 為可用於本發明污水生物處理方法的SBR汙水處理工藝的流程圖。

第7圖 為可用於本發明污水生物處理方法的AB法汙水處理工藝的流程圖。

第8圖 為可用於本發明污水生物處理方法的A/O法汙水處理工藝的流程圖。

第9圖 為可用於本發明污水生物處理方法的A2O法汙水處理工藝的流程圖。

第10圖 為可用於本發明污水生物處理方法的MSBR汙 水處理工藝的流程圖。

第11圖 示出根據本發明污水生物處理方法的一種實施方式的工藝流程的示意圖。

第12圖 示出根據本發明污水生物處理方法的一種實施方式的工藝流程的示意圖。

第13圖 示出根據本發明污水生物處理方法的一種實施方式的工藝流程的示意圖。

Claims (44)

1. 一種污泥處理方法，包括以下步驟：(1)將來自污水生物處理過程的污泥進料與第一混合液混合得到第二混合液；(2)將第二混合液進行給氧處理得到第三混合液；(3)將第三混合液進行缺氧處理得到第四混合液；(4)將第四混合液分離得到上清液和第一濃縮混合液；以及(5)將上清液排出，並且將至少部分第一濃縮混合液返回步驟(1)用作第一混合液，其中未返回步驟(1)的第一濃縮混合液的污泥量小於污泥進料的污泥量，步驟(2)的給氧處理時間為0.1~4小時，步驟(3)的缺氧處理時間為0.8~6小時，給氧處理時間與缺氧處理時間的比為1：0.5~1：6。
2. 如申請專利範圍第1項所述之污泥處理方法，在步驟(5)中，將至少60%的第一濃縮混合液返回步驟(1)用作第一混合液，並且任選地將未返回步驟(1)的第一濃縮混合液排出。
3. 如申請專利範圍第1項所述之污泥處理方法，在步驟(1)中，將有機營養物、污泥進料和第一混合液混合得到第二混合液。
4. 如申請專利範圍第3項所述之污泥處理方法，在步驟(1)中，所述有機營養物為污水進料。
5. 如申請專利範圍第4項所述之污泥處理方法，其中步驟(1)中污泥進料與污水進料的流量比為1：0.01~1：100。
6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之污泥處理方法，其中步驟(2)的給氧處理時間為0.5~2小時。
7. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之污泥處理方法，其中步驟(3)的缺氧處理時間為1~4小時。
8. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之污泥處理方法，其中步驟(2)的給氧處理以間歇曝氣或連續曝氣的方式進行。
9. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之污泥處理方法，其中在步驟(2)中，第三混合液的溶解氧濃度為0.1~4mg/L。
10. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之污泥處理方法，其中步驟(3)和步驟(4)以沉澱方式進行。
11. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之污泥處理方法，其中在步驟(1)中，第二混合液的污泥濃度為3000~30000mg/L。
12. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之污泥處理方法，還包括回收步驟(2)和/或(3)中產生的氣態含磷化合物的回收步驟。
13. 一種污水生物處理方法，包括：(1)將來自污水生物處理過程的污泥進料和第一混合液混合得到第二混合液； (2)將第二混合液進行給氧處理得到第三混合液；(3)將第三混合液進行缺氧處理得到第四混合液；(4)將第四混合液分離得到上清液和第一濃縮混合液；(5)將上清液排出，並且將至少部分第一濃縮混合液返回步驟(1)用作第一混合液，其中未返回步驟(1)的第一濃縮混合液的污泥量小於污泥進料的污泥量；(6)將至少部分步驟(5)的上清液和任選的部分污水進料進行污水生物處理得到第二濃縮混合液和淨化出水；以及(7)將淨化出水排出，並且任選地將至少部分步驟(6)的第二濃縮混合液返回步驟(1)用作污泥進料；其中將污水進料在步驟(1)中與污泥進料和第一混合液混合得到第二混合液和/或在步驟(6)中與所述至少部分步驟(5)的上清液一起進行污水生物處理，步驟(2)的給氧處理時間為0.1~4小時，步驟(3)的缺氧處理時間為0.8~6小時，給氧處理時間與缺氧處理時間的比為1：0.5~1：6。
14. 如申請專利範圍第13項所述之污水生物處理方法，其中將至少部分汙水進料在步驟(1)中與汙泥進料和第一混合液混合得到第二混合液。
15. 如申請專利範圍第13項所述之污水生物處理方法，在步驟(5)中，將至少60%的第一濃縮混合液返回步驟(1)用作第一混合液，並且任選地將未返回步驟(1)的第一濃縮混合液排出。
16. 如申請專利範圍第13至15項中任一項所述之污水生物處理方法，其中步驟(2)的給氧處理時間為0.5~2小時。
17. 如申請專利範圍第13至15項中任一項所述之污水生物處理方法，其中步驟(3)的缺氧處理時間為1~4小時。
18. 如申請專利範圍第13至15項中任一項所述之污水生物處理方法，其中步驟(2)的給氧處理以間歇曝氣或連續曝氣的方式進行。
19. 如申請專利範圍第13至15項中任一項所述之污水生物處理方法，其中在步驟(2)中，第三混合液的溶解氧濃度為0.1~4mg/L。
20. 如申請專利範圍第13至15項中任一項所述之污水生物處理方法，其中步驟(3)和步驟(4)以沉澱方式進行。
21. 如申請專利範圍第13至15項中任一項所述之污水生物處理方法，其中在步驟(1)中，第二混合液的污泥濃度為3000~30000mg/L。
22. 如申請專利範圍第13至15項中任一項所述之污水生物處理方法，還包括回收步驟(2)和/或(3)中產生的 氣態含磷化合物的回收步驟。
23. 如申請專利範圍第13至15項中任一項所述之污水生物處理方法，其中步驟(7)中返回步驟(1)用作污泥進料的第二濃縮混合液占第二濃縮混合液的比例為1~100%。
24. 如申請專利範圍第13至15項中任一項所述之污水生物處理方法，其中步驟(7)中返回步驟(1)的第二濃縮混合液占步驟(1)的污泥進料的比例為1~100%。
25. 如申請專利範圍第13至15項中任一項所述之污水生物處理方法，其中步驟(6)是選自根據Wuhrmann工藝、A/O工藝、Bardenpho工藝、Phoredox工藝、A2/O工藝、倒置A2/O工藝、UCT工藝、MUCT工藝、VIP工藝、OWASA工藝、JHB工藝、TNCU工藝、Dephanox工藝、BCFS工藝、MSBR工藝、SBR工藝、AB工藝、氧化溝工藝、生物膜工藝、流動床工藝或其組合的污水生物處理步驟。
26. 一種用於如申請專利範圍第1至12項中任一項的污泥處理方法的污泥處理裝置，包括：能夠將污水進料、污泥進料與第一混合液混合得到第二混合液的第一設備；能夠將第二混合液進行給氧處理得到第三混合液的第二設備；能夠將第三混合液進行缺氧處理得到第四混合液的第三設備；能夠將第四混合液分離得到上清液和第一濃縮混合液的第四設備；能夠將上清液排出的第五設備；能夠將至少部分第一濃縮混合液作為第一混合液 引入第一設備並且使未返回第一設備的第一濃縮混合液的污泥量小於污泥進料的污泥量的第六設備，其中第二設備經設置使得給氧處理時間為0.1~4小時，第三設備經設置使得缺氧處理時間為0.8~6小時，第二設備和第三設備經設置使得給氧處理時間與缺氧處理時間的比為1：0.5~1：6。
27. 如申請專利範圍第26項所述之污泥處理裝置，其中第二設備經設置使得給氧處理時間為0.5~2小時。
28. 如申請專利範圍第26至27項中任一項所述之污泥處理裝置，其中第三設備經設置使得缺氧處理時間為1~4小時。
29. 如申請專利範圍第26至27項中任一項所述之污泥處理裝置，其中第二設備和第三設備經設置使得給氧處理時間與缺氧處理時間的比為1：1~1：3。
30. 如申請專利範圍第26至27項中任一項所述之污泥處理裝置，其中第二設備是曝氣池。
31. 如申請專利範圍第26至27項中任一項所述之污泥處理裝置，其中第三設備和第四設備是沉澱池。
32. 如申請專利範圍第26至27項中任一項所述之污泥處理裝置，其中所述污泥處理裝置還包括能夠收集並回收氣態含磷化合物的回收設備。
33. 一種用於如申請專利範圍第13至15項中任一項的污水生物處理方法的污水生物處理裝置，包括：能夠將污泥進料與第一混合液混合得到第二混合液的第一設備； 能夠將第二混合液進行給氧處理得到第三混合液的第二設備；能夠將第三混合液進行缺氧處理得到第四混合液的第三設備；能夠將第四混合液分離得到上清液和第一濃縮混合液的第四設備；能夠將上清液排出的第五設備；能夠將至少部分第一濃縮混合液作為第一混合液引入第一設備並且使未返回第一設備的第一濃縮混合液的污泥量小於污泥進料的污泥量的第六設備；能夠將至少部分第五設備排出的上清液進行污水生物處理得到第二濃縮混合液和淨化出水的第七設備；能夠將淨化出水排出的第八設備；能夠將污水進料引入第一設備和/或第七設備的第九設備；以及任選的能夠將至少部分第二濃縮混合液引入第一設備的第十設備，其中第二設備經設置使得給氧處理時間為0.1~4小時，第三設備經設置使得缺氧處理時間為0.8~6小時，第二設備和第三設備經設置使得給氧處理時間與缺氧處理時間的比為1：0.5~1：6。
34. 如申請專利範圍第33項所述之污水生物處理裝置，其中第二設備經設置使得給氧處理時間為0.5~2小時。
35. 如申請專利範圍第33至34項中任一項所述之污水生物處理裝置，其中第三設備經設置使得缺氧處理時間為1~4小時。
36. 如申請專利範圍第33至34項中任一項所述之污水生物處理裝置，其中第二設備和第三設備經設置使得給氧處理時間與缺氧處理時間的比為1：1~1：3。
37. 如申請專利範圍第33至34項中任一項所述之污水生 物處理裝置，其中第二設備是曝氣池。
38. 如申請專利範圍第33至34項中任一項所述之污水生物處理裝置，其中第三設備和第四設備是沉澱池。
39. 如申請專利範圍第33至34項中任一項所述之污水生物處理裝置，其中所述污泥處理裝置還包括能夠收集並回收氣態含磷化合物的回收設備。
40. 如申請專利範圍第33至34項中任一項所述之污水生物處理裝置，其中第七設備是能夠根據Wuhrmann工藝、A/O工藝、Bardenpho工藝、Phoredox工藝、A2/O工藝、倒置A2/O工藝、UCT工藝、MUCT工藝、VIP工藝、OWASA工藝、JHB工藝、TNCU工藝、Dephanox工藝、BCFS工藝、MSBR工藝、SBR工藝、AB工藝、氧化溝工藝、生物膜工藝、流動床工藝或其組合的進行污水生物處理的設備。
41. 一種降低來自污水生物處理過程的污泥中碳、氮和磷含量的方法，包括將污泥作為污泥進料通過根據如申請專利範圍第1至12項中任一項的污泥處理方法來降低其中碳、氮和磷的含量。
42. 一種降低污水中碳、氮和磷含量的方法，包括將污水作為污水進料通過根據如申請專利範圍第13至25項中任一項的污水生物處理方法來降低其中碳、氮和磷的含量。
43. 一種回收來自污水生物處理過程的污泥中磷的方法，包括(i)將污泥作為污泥進料通過根據如申請專利 範圍第1至12項中任一項的污泥處理方法將其中的含磷化合物，特別是以溶液形式存在的含磷化合物，轉化為氣態含磷化合物而逸出，和(ii)回收步驟(i)中逸出的氣態含磷化合物。
44. 一種回收污水中磷的方法，包括(i)將污水作為污水進料通過根據如申請專利範圍第13至25項中任一項的污水生物處理方法將其中的含磷化合物，特別是以溶液形式存在的含磷化合物，轉化為氣態含磷化合物而逸出，和(ii)回收步驟(i)中逸出的氣態含磷化合物。