本发明涉及污水处理技术领域，特别是涉及一种强化剩余污泥资源化的系统及方法。
背景技术：
日常生活、生产中会产生很多污水，为使污水达到排入某一水体或再次使用的水质要求，必须对其进行净化，即对污水进行处理。
活性污泥法是处理城市污水最广泛使用的方法，活性污泥法是一种污水的好氧生物处理法。活性污泥法是向废水中连续通入空气，经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物，其上栖息着以菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力。该法是在人工充氧条件下，对污水和各种微生物群体进行连续混合培养，形成活性污泥，利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有机污染物。
然而，在活性污泥法处理污水的过程中，会产生大量的副产物—剩余活性污泥，不同的污水处理厂产生的剩余污泥，其中所含有害物质的成分会不尽相同，比如，处理生活污水的污水处理厂产生的剩余污泥里除了含有细菌、微生物、寄生虫、悬浮物质和胶体物质之外，还含有一些氮、磷等；工业污水处理厂除了含上述所说的一些物质外，还会含有一些有毒有害的重金属和有害化学物质等。剩余污泥如果不进行及时的处理，长时间堆放，污泥会进行消化，产生大量沼气，但是，一些污泥本身会散发毒气和臭气，导致产生的沼气品质恶劣，即使将沼气回收利用，沼气电热联产效率也很低。
因此，如何改善剩余污泥处理方法，优化剩余污泥处理中产生沼气的品质，是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种强化剩余污泥资源化的系统及方法，以解决上述现有技术存在的问题，使剩余污泥处理得到的沼气得到优化，提高沼气的电热联产效率。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种强化剩余污泥资源化的系统，包括水解酸化池、微生物电解池、微生物反应池、沉淀池，所述水解酸化池设有污泥入口和污泥出口，所述水解酸化池通过污泥出口分别与所述微生物电解池、所述微生物反应池连通，所述微生物电解池设有电解出口和沼气出口，所述微生物电解池通过电解出口连通所述微生物反应池，所述微生物反应池设有反应出口和气体出口，所述微生物反应池通过反应出口与所述沉淀池连通，所述气体出口与所述沼气出口连通，所述沉淀池设有出水口和回流口，所述沉淀池通过回流口分别与所述微生物反应池和所述污泥入口连通。
本发明还提供一种强化剩余污泥资源化的方法，包括如下处理过程：水解酸化过程、微生物电解过程、微生物反应过程、沉淀过程；
所述水解酸化过程接入剩余污泥，处理后产生泥水混合液；
泥水混合液进入所述微生物电解过程，处理得到沼气、沼液；
沼液进入所述微生物反应过程处理得到N2O气体、反应混合液；
反应混合液经所述沉淀过程处理得到沉淀水、浓缩剩余污泥；
所述微生物电解过程产生的沼气与所述微生物反应过程产生的N2O气体混合获得优化沼气。
优选地，从所述沉淀过程产生的沉淀水中提取鸟粪石，将磷资源回收。
优选地，经过所述水解酸化处理后产生的泥水混合液一部分进入所述微生物电解过程，处理得到沼气、沼液，另一部进入微生物反应过程，作为微生物反应过程的碳源。
优选地，经过所述沉淀过程处理产生的浓缩剩余污泥，一部分回流到所述微生物反应过程，另一部分的浓缩污泥排入所述水解酸化过程。
优选地，所述水解酸化过程的水力停留时间为1-7天，工作温度为30-55℃。
优选地，所述微生物电解过程中的阴极电极材料为单质铁，工作外加电压为0.3-0.8V。
优选地，所述微生物反应过程的污泥龄为20-50天，溶解氧浓度小于1.5mg/L。
优选地，所述沉淀过程的水力停留时间为3-6小时，回流比为40％-80％。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
采用本发明系统和方法将剩余污泥排入水解酸化池后，大部分高分子有机物难降解有机物水解酸化为易降解的挥发性有机酸之后，部分泥水混合液加入微生物反应池作为外加碳源，剩余的泥水混合液排入微生物电解池生产沼气，其中微生物电解池阴极材料为单质铁，将微生物电解池中产生的沼渣排掉后，沼液排进微生物反应池中，进行生产N2O气体，同时收集微生物电池产生的沼气和微生物反应池的N2O气体获得优化沼气，有效提高沼气电热联产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为强化剩余污泥资源化系统的流程图；
其中，1为水解酸化池，101为污泥入口，102为污泥出口，2为微生物电解池，201为电解出口，202为沼气出口，3为微生物反应池，301为反应出口，302为气体出口，4为沉淀池，401为出水口，402为回流口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种强化剩余污泥资源化的系统及方法，以解决现有技术存在的问题，使剩余污泥处理得到的沼气得到优化，提高沼气的电热联产效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
请参考图1，图1为强化剩余污泥资源化系统的流程图。
本发明提供一种强化剩余污泥资源化的系统，包括水解酸化池1、微生物电解池2、微生物反应池3、沉淀池4，水解酸化池1设有污泥入口101和污泥出口102，水解酸化池1通过污泥出口101分别与微生物电解池2、微生物反应池3连通，微生物电解池2设有电解出口201和沼气出口202，微生物电解池2通过电解出口201连通微生物反应池3，微生物反应池3设有反应出口301和气体出口302，微生物反应池3通过反应出口301与沉淀池4连通，气体出口302与沼气出口202连通，沉淀池4设有出水口401和回流口402，沉淀池4通过回流口402分别与微生物反应池3和污泥入口101连通。
采用本发明系统进行强化剩余污泥资源化的方法，包括如下步骤：
步骤一：剩余污泥排入水解酸化池后，大部分高分子有机物难降解有机物水解酸化为易降解的挥发性有机酸，其中，水解酸化池的水力停留时间为1-7天，温度为30-55℃；
步骤二：水解酸化产生的泥水混合液，一部分泥水混合液进入微生物电解池中，产生沼气、沼液，其中，阴极电极材料为单质铁，工作外加电压为0.3-0.8V；
步骤三：剩余部分泥水混合液加入微生物反应池作为外加碳源，微生物电解池中产生的沼液排入微生物反应池，产生N2O气体，生产N2O气体的电子受体来自于微生物反应池的外加碳源和微生物电解池阴极材料所生成的阳离子，其中，微生物反应池的污泥龄为20-50天溶解氧浓度小于1.5mg/L；
步骤四：同时收集微生物电池产生的沼气和微生物反应池的N2O气体获得优化沼气，此优化沼气比一般污泥厌氧消化沼气产电效率提高了32％；
步骤五：微生物反应池中的泥水混合液排入沉淀池后进行泥水分离，将浓缩后的部分污泥回流到微生物反应池中，剩余的浓缩污泥以剩余污泥的形式排入到水解酸化池中重新进行上述过程，其中沉淀池的水力停留时间为3-6小时，污泥回流比为40％-80％；
步骤六：从沉淀池的沉淀水中提取鸟粪石，将磷资源回收。提取鸟粪石所采用化学试剂为MgCl2溶液，调节摩尔比Mg2+:PO43-大约为3:1，pH运行值为9.5。
实施案例一
剩余污泥取至北京市某污水处理厂，污泥量为200L，浓度为15000mg/L，根据以下几个步骤进行剩余污泥处理。
步骤一：剩余污泥排入水解酸化池后，大部分高分子有机物难降解有机物水解酸化为易降解的挥发性有机酸之后，一部分部分泥水混合液加入微生物反应池作为外加碳源，剩余的泥水混合液排入微生物电解池生产沼气，其中水解酸化池水力停留时间为3天，温度为53℃；
步骤二：泥水混合液排入微生物电解池中后，进行高效地产沼气，微生物电解池的阴极电极材料为单质铁，微生物电解池的外加电压为0.5V；
步骤三：将从微生物电解池中的沼渣去除后，剩余的沼液排入微生物反应池，进行高效的产N2O气体，生产N2O气体的电子受体来自于微生物反应池的外加碳源和微生物电解池阴极材料所生成的阳离子，同时收集微生物电解池产生的沼气和微生物反应池的N2O气体获得优化沼气，此优化沼气比一般污泥厌氧消化沼气产电效率提高了32％，其中，微生物反应池污泥龄为35天，溶解氧浓度为1.0mg/L；
步骤四：微生物反应池中泥水混合液排入沉淀池后进行泥水分离，将浓缩后的部分污泥回流到微生物反应池中，剩余的浓缩污泥以剩余污泥的形式排入到水解酸化池中，沉淀池水力停留时间为5小时，污泥回流比为50％；
步骤五：从沉淀池出水中提取鸟粪石，回收磷资源，提取鸟粪石所采用化学试剂为MgCl2溶液，调节摩尔比Mg2+:PO43-大约为3:1，pH运行值为9.5。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。