专利名称：实现良好生物除磷且提高污泥产酸的污水与污泥处理方法
技术领域：
本发明涉及一种实现良好生物除磷且提高污泥产酸的污水与污泥处理方法，属于环境保护技术领域。
背景技术：
城市污泥是污水处理厂在对污水处理过程中产生的固体或半固体沉淀物质，具有产量大、有机物含量高、成分复杂等特点。如果处理不当，极易造成二次污染。污泥厌氧消化产短链脂肪酸是污泥资源化的重要方向，今年来引起了不少研究者的关注。短链脂肪酸(包括乙酸、丙酸等)是污水生物处理过程中脱氮除磷所偏爱的优先使用碳源，其含量的直接决定了污水处理设施出水中氮磷的浓度。由于短链脂肪酸在我国污水中(特别是南方地区污水中)的含量较低，因此，常常通过外加乙酸等办法来保证处理设 施脱氮除磷的高效性与稳定性，大大增加了运行成本。发明人前期研究表明剩余污泥在碱性条件下发酵能产生大量的短链脂肪酸(Environmental Science and Techlonogy, 2006, 40, 2025-2029),将发酵产生的脂肪酸作为生物除磷工艺的补充碳源时，系统的除磷效果能得到明显的提高(EnVironmentalScience and Techlonogy, 2007, 41，7126-7130)。目前，国内外剩余污泥产酸的研究重心均集中在产酸过程的条件优化与控制上。研究表明，活性污泥系统在非平衡条件下能产生储能物质的聚集现象(即污水中有机物不直接氧化为二氧化碳和水，而被细菌吸收到体内进行储存)，而这些储能物质均能被快速降解。如果能在污水处理过程中富集储能物质含量高的污泥而又不削弱系统的处理能力，那么不仅能降低污水处理的运行成本，而且能提高后续污泥的产酸能力，具有重要的实践意义。最近几年，有报道表明单级好氧工艺可以在没有设定厌氧段的工艺条件下，活性污泥系统可以通过反向延长适当的静置时间实现良好的生物除磷。本发明在此生物除磷技术的基础上，研发出一种既能获得较高储能物含量的剩余污泥，又不降低污水处理系统的运行效果(特别是除磷效果)的污水处理工艺，并将此剩余污泥在碱性发酵池里进行厌氧发酵，大大提高了剩余污泥发酵产酸的能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种实现良好生物除磷且提高污泥产酸的污水与污泥处理方法。本发明提出的实现良好生物除磷且提高污泥产酸的污水与污泥处理方法，由污水与污泥处理系统进行处理，所述处理系统由污水处理装置和剩余污泥产酸装置组成，所述污水处理装置由进水管I、出水管4、排泥管6、序批式反应器7、曝气头8、流量计9和空气压缩机11组成，序批式反应器7下部设有曝气头8，所述曝气头8通过管道连接流量计9，流量计9通过空气管10连接空气压缩机11，序批式反应器7底部通过排泥阀门5连接排泥管6，序批式反应器7中部通过出水阀门3连接出水管4，序批式反应器7通过进水阀门2连接进水管I ;所述剩余污泥产酸装置由碱性发酵池12、搅拌器13和自动加碱装置14组成，搅拌器13和自动加碱装置14插入碱性发酵池12内；污水处理系统的运行方法具体步骤如下
(I)、打开进水阀门2，污水从进水管I进入序批式反应器7内，待进水完毕后，关闭进水阀门2。(2)、打开空气压缩机11好氧曝气，好氧曝气时间为3. 8-4. 2h。(3)、在好氧曝气Ih时，打开排泥阀门5排出一定量的泥水混合物，使反应器内活性污泥浓度为2800-3200 mg-Γ1,污泥泥龄为10_14d。排出的泥水混合物沉淀O. 4-0. 6h后，上清液返回序批式反应器7内继续曝气，剩余污泥进入碱性发酵池用于厌氧发酵生产有机酸。
(4)、好氧曝气结束后，关闭空气压缩机11结束曝气，沉淀O. 9-1. lh，以实现泥水分离。(5)、沉淀结束后，打开排水阀门3，排水结束后，关闭排水阀门3。(6)、将序批式反应器7静置6. 5-7. 5h，整个反应周期12h。(7)、剩余污泥进入碱性发酵池12后，开启搅拌器13，转速为140-160 r/min。(8)、开启自动加碱装置14，使碱性发酵池12中pH控制在10 土 O. I。(9)、剩余污泥在碱性发酵池中发酵4天后，进行泥水分离，上清液为富含有机酸的盐。上述运行方法中的关键点在于控制合适的排泥时间，以便在不影响污水处理效果(特别是除磷效果)的前提下，获得能提高生产有机酸的剩余污泥。发明人经过大量的研究表明，在好氧Ih后排泥能达到理想的效果。本发明的有益效果是
(1)在污水处理的源头控制剩余污泥的理化性质，提高了污泥生产有机酸的特性，不仅实现了污泥的减量化、稳定化，同时获得了更多的有价值的产物；
(2)使污水中的有机物部分通过微生物积累来去除，减少了曝气量，降低了污水处理运行成本。
图I是本发明采用的污水处理反应器(序批式反应器)的一种实施例结构示意图。图2是本发明采用的污泥发酵产酸反应器的一种实施例结构示意图。图中标号1为进水管，2为进水阀门，3为出水阀门,4为出水管,5为排泥阀门,6为排泥管，7为序批式反应器，8为曝气头，9为流量计，10为空气管，11为空气压缩机，12为碱性发酵池，13为搅拌器，14为自动加碱装置。
具体实施例方式下面对比普通活性污泥工艺剩余污泥及厌氧/好氧工艺剩余污泥发酵产酸为例对本发明加以说明。实施例I :如图I所示，污水处理装置为普通序批式反应器，如图2所示，所用剩余污泥产酸装置为碱性发酵池，其运行方法按如下步骤进行
I、打开进水阀门2，污水从进水管I进入序批式反应器主体7，待进水完毕后，关闭进水阀门2。2、进水完毕后，打开空气压缩机11好氧曝气，好氧曝气时间为4h。3、在好氧曝气Ih时，打开排泥阀门5排出一定量的泥水混合物，使反应器内活性污泥浓度为3000 mg·!/1左右，污泥泥龄约为12d。排出的泥水混合物沉淀O. 5h后上清液返回SBR反应器主体7内继续曝气，剩余的污泥用于厌氧发酵生产有机酸。4、好氧曝气4h后，关闭空气压缩机11结束曝气，沉淀lh，以实现泥水分离。5、沉淀Ih后，打开排水阀门3，排水结束后，关闭排水阀门3。
6、排水结束后，反应器静置7h，整个反应周期12h。污泥产酸系统运行方法
I、污水处理系统产生的剩余污泥进入碱性发酵池12后，开启搅拌器13，转速为150 r/
min。2、开启自动加碱装置14，使碱性发酵池中pH控制在10 土 0.1。3、剩余污泥在碱性发酵池中发酵4天后，进行泥水分离，上清液为富含有机酸的盐。按上述运行方法与普通活性污泥法处理城市生活污水的运行效果以及所得剩余污泥产酸的对比。进水COD为300 350 mg.L-1，TN为30 35π^· Λ TP为8 10 mg.L'稳定运行后污水处理结果对比如下上述运行方法出水COD为氨氮为ox TP为(To. 92mg*r1 ;普通活性污泥法出水COD为28 —g.L-1，氨氮为Olmg*!/1, TP 为 6. 74 8. 81mg.L'所得剩余污泥均在工作体积为600 mL的反应器内进行厌氧发酵。发酵的时间与控制条件完全相同pH=10±0. 1，发酵时间为4d，发酵温度为20±1°C。制得有机酸结果如下上述运行方法所得污泥产酸结果为301 mg COD/ g VSS ;普通活性污泥法所得污泥产酸结果为 189 mg COD/ g VSS0实施例· 2
按实施例I的运行方法与厌氧/好氧工艺处理城市生活污水的运行效果以及所得剩余污泥产酸的对比。进水COD为320 350 mg.L-1，TN为30 32π^· Λ TP为9 10 mg.L'稳定运行后污水处理结果对比如下上述运行方法出水COD为氨氮为O 3. 2mg.L' TP为O O. 88mg*L_1 ;厌氧/好氧工艺出水COD为22 30mg.L-1,氨氮为O. 26 5. 68mg.L-1，TP 为 0 0· 79mg.L'所得剩余污泥均在工作体积为600 mL的反应器内进行厌氧发酵。发酵的时间与控制条件完全相同pH=10±0. 1，发酵时间为4d，发酵温度为20±1°C。制得有机酸结果如下上述运行方法所得污泥产酸结果为308 mg COD/ g VSS ;普通活性污泥法所得污泥产酸结果为 156 mg COD/ g VSS0
权利要求
1.实现良好生物除磷且提高污泥产酸的污水与污泥处理方法，其特征在于由污水与污泥处理系统进行处理，所述污水与污泥处理系统由污水处理装置和剩余污泥产酸装置组成，所述污水处理装置由进水管(I)、出水管(4)、排泥管￠)、序批式反应器(7)、曝气头(8)、流量计(9)和空气压缩机(11)组成，序批式反应器(7)下部设有曝气头(8)，所述曝气头(8)通过管道连接流量计(9)，流量计(9)通过空气管(10)连接空气压缩机(11)，序批式反应器(7)底部通过排泥阀门(5)连接排泥管￠)，序批式反应器(7)中部通过出水阀门(3)连接出水管(4)，序批式反应器(7)通过进水阀门(2)连接进水管(I);所述剩余污泥产酸装置由碱性发酵池(12)、搅拌器(13)和自动加碱装置(14)组成，搅拌器(13)和自动加碱装置(14)插入碱性发酵池(12)内；污水处理系统的运行方法具体步骤如下 (1)、打开进水阀门(2)，污水从进水管(I)进入序批式反应器(7)内，待进水完毕后，关闭进水阀门⑵； (2)、打开空气压缩机(11)好氧曝气，好氧曝气时间为3.8-4. 2h； (3)、在好氧曝气Ih时，打开排泥阀门(5)排出一定量的泥水混合物，使反应器内活性污泥浓度为2800-3200 mg.L—1，污泥泥龄为10_14d ;排出的泥水混合物沉淀0. 4-0. 6h后，上清液返回序批式反应器(7)内继续曝气，剩余污泥进入碱性发酵池用于厌氧发酵生产有机酸； (4)、好氧曝气结束后，关闭空气压缩机(11)结束曝气，沉淀0.9-1.lh，以实现泥水分离； (5)、沉淀结束后，打开排水阀门(3)，排水结束后，关闭排水阀门(3)； (6)、将序批式反应器(7)静置6.5-7. 5h，整个反应周期12h ； (7)、剩余污泥进入碱性发酵池(12)后，开启搅拌器(13)，转速为140-160r/min ； (8)、开启自动加碱装置(14)，使碱性发酵池(12)中pH控制在10± 0. I ; (9)、剩余污泥在碱性发酵池中发酵4天后，进行泥水分离，上清液为富含有机酸的盐。
全文摘要
本发明涉及一种实现良好生物除磷且提高污泥产酸的污水与污泥处理方法，采用普通序批式反应器处理污水，用碱性发酵池发酵污水处理过程中产生的剩余污泥。具体为污水进入序批式反应器，对污水直接进行好氧曝气；排出一定量泥水混合物，控制泥龄，泥水混合物沉淀后上清液返回序批式反应器，剩余污泥好氧曝气，沉淀，排水；排水结束后；序批式反应器产生的剩余污泥进入碱性发酵池；开启搅拌器，开启自动加碱装置，使碱性发酵池中pH控制在10±0.1；发酵4d后，进行泥水分离。本发明在污水处理的源头控制剩余污泥的理化性质，提高了剩余污泥在碱性发酵过程中有机酸的产量，缩短了发酵时间，同时使污水中的有机物部分通过微生物积累来去除，减少了曝气量，降低了污水处理运行成本。
文档编号C02F3/12GK102774958SQ20121028569
公开日2012年11月14日 申请日期2012年8月13日 优先权日2012年8月13日
发明者孟凡松, 王冬波, 王怀臣, 陈银广 申请人:同济大学