基于污泥碳源循环的强化除磷脱氮污水处理方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于污水处理技术领域，涉及一种基于污泥碳源循环的强化除磷脱氮污水 处理方法及系统。
[0002]
【背景技术】
[0003] 近年来，由于我国城镇排水系统不完善以及居民日常用水量的不断增加，造成我 国城市污水厂普遍存在进水碳源不足的情况。碳源的缺乏直接加剧了反硝化菌和聚磷菌对 碳源的竞争，从而导致生物除磷脱氮效果较差和出水水质不达标。为了保障出水水质稳定 达标，大多数污水处理厂不得不通过投加外碳源(如：甲醇、葡萄糖、乙醇等）的方式来提高 生物除磷脱氮效率。这种方式虽然能够实现出水稳定达标的效果，但是因需投加大量的外 碳源会大大的增加了污水处理厂的运行费用，从而加重其运行的经济负担。
[0004] 作为污水处理厂的必然产物一一剩余污泥虽然含有大量的有机物，但却往往被当 作废弃物处理，不仅增加了处理成本，同时也造成了资源的浪费。
[0005] 因此针对目前城市污水厂碳源不足的问题研发出一种基于污泥碳源循环利用的 强化除磷脱氮污水处理系统及方法意义重大。
[0006]
【发明内容】
[0007] 针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种基于污泥碳源循环的 强化除磷脱氮污水处理方法及系统。
[0008] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下： 一种基于污泥碳源循环利用的强化除磷脱氮污水处理方法，按以下步骤操作： 1) 将污水进行砂水分离后，将分离出来的污水导入生物除磷脱氮池，使之按照厌 氧-缺氧-好氧的方式运行以实现脱氮、除磷以及有机物的去除，通过生物除磷脱氮池曝气 系统提供微生物分解污水中的营养物所需的氧气；将完成生物除磷脱氮的污水通过沉淀完 成泥水分离，将处理后的净水排出；将沉淀下来的污泥一部分回流到生物除磷脱氮池的前 端形成回流污泥，另一部分则作为剩余污泥； 2) 将步骤1)所述的剩余污泥中的惰性无机物分离出来，进而形成有机质含量较低的 底流污泥和有机质含量较高的溢流污泥；底流污泥进行脱水处理后，使其脱水含水率小于 80%后外运； 3) 将步骤2)所述的溢流污泥通过强化水解酸化工艺使其中的有机质从固态难降解有 机质转化为溶解态的易降解碳源，并促进挥发性脂肪酸的转化，进而形成碳源回流液；该碳 源回流液回流至生物除磷脱氮池的前端；实现污泥碳源的循环利用。
[0009] 为了使上述方法达到良好的处理效果，步骤3)中所述的溢流污泥的污泥浓度应 多10000mg/L，污泥中有机质含量应多40% ;该溢流污泥进行强化水解酸化的时间不少于一 天，进行强化水解酸化的反应环境的ORP < 50mv。
[0010] 进一步地，根据需要，将步骤1)所述的被沉淀污泥的4-10% (质量比）作为剩余污 泥。
[0011] 基于污泥碳源循环利用的强化除磷脱氮污水处理系统，包括主流污水处理系统和 侧流污泥碳源循环系统： 所述的主流污水处理系统包括沉砂池、生物除磷脱氮池和二沉池，所述的沉砂池设置 有进水管，用于将污水引入，该沉砂池通过沉砂池出水管与所述的生物除磷脱氮池连通；所 述的生物除磷脱氮池上设置有曝气系统，用于曝气，该生物除磷脱氮池通过混合液排放管 与所述的二沉池连通；所述的二沉池设置有用于排出处理后净水的出水管、污泥回流管和 剩余污泥排放管；所述污泥回流管一端与二沉池连通，另一端与生物除磷脱氮池的前端连 通，用于将活性污泥回流；所述的剩余污泥排放管一端与二沉池连通，另一端与侧流污泥碳 源循环系统连通，用于将污泥排入污泥碳源循环系统。
[0012] 当生物除磷脱氮池需要外投碳源时，启动侧流污泥碳源循环系统进行补碳。
[0013] 所述侧流污泥碳源循环系统包括污泥无机物分离器、污泥碳源化池和污泥脱水系 统；所述的剩余污泥排放管与污泥无机物分离器连通；所述的污泥无机物分离器通过溢流 污泥排放管与所述的污泥碳源化池连通，通过底流污泥排放管与所述的污泥脱水系统连 通；污泥碳源化池通过污泥碳源回流管与生物除磷脱氮池的前端连通。
[0014] 进一步地，所述的生物除磷脱氮池可以为A2/0生化反应池、氧化沟以及其演变工 艺等具有脱氮、除磷以及去除有机物功能的设施。
[0015] 进一步地，为了调节排入侧流污泥碳源循环系统的污泥量，在所述的剩余污泥排 放管12上设置有调节阀。
[0016] 与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果： 1、污泥无机物分离器能够将剩余污泥中包含的惰性无机物分离出来，达到提高剩余污 泥有机质含量的目的，从而提高污泥碳源化效率。
[0017] 2、通过强化水解酸化等措施使剩余污泥碳源化，以污泥碳源为系统内碳源回流至 主流污水处理工艺系统中，不仅可以缓解厌氧释磷和缺氧反硝化的碳源竞争，提高污水处 理系统脱氮除磷的效率，保障出水水质。还能实现剩余污泥的资源化和污泥碳源循环利用， 避免了外碳源的投加，有效的减小了污水厂的运行费用。
[0018]
【附图说明】
[0019] 图1为本发明的污水处理系统结构及物质流向示意图。
[0020] 图中，1-沉砂池；2-生物除磷脱氮池；3-二沉池；4-污泥无机物分离器；5-污泥 碳源化池；6-污泥脱水系统；7-进水管；8-沉砂池出水管；9-混合液排放管；10-出水管； 11-污泥回流管；12-剩余污泥排放管；13-底流污泥排放管；14-溢流污泥排放管；15-污泥 碳源回流管；16-曝气系统。
[0021]
【具体实施方式】
[0022] 下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0023] -、一种基于污泥碳源循环利用的强化除磷脱氮污水处理方法，按以下步骤操 作： 1) 将污水进行砂水分离后，将分离出来的污水导入生物除磷脱氮池，使之按照厌 氧-缺氧-好氧的方式运行以实现脱氮、除磷以及有机物的去除，通过生物除磷脱氮池曝气 系统提供微生物分解污水中的营养物所需的氧气；将完成生物除磷脱氮的污水通过沉淀完 成泥水分离，将处理后的净水排出；将沉淀下来的污泥一部分回流到生物除磷脱氮池的前 端形成回流污泥，另一部分则作为剩余污泥； 2) 将步骤1)所述的剩余污泥中的惰性无机物分离出来，进而形成有机质含量较低的 底流污泥和有机质含量较高的溢流污泥；底流污泥进行脱水处理后，使其脱水含水率小于 80%后外运； 3) 将步骤2)所述的溢流污泥通过强化水解酸化工艺使其中的有机质从固态难降解有 机质转化为溶解态的易降解碳源，并促进挥发性脂肪酸的转化，进而形成碳源回流液；该碳 源回流液回流至生物除磷脱氮池的前端；实现污泥碳源的循环利用。
[0024] 步骤3)中所述的强化水解酸化工艺是在传统的污泥厌氧消化工艺水解酸化段的 基础上所进行的改进。污泥的水解酸化是指污泥厌氧消化中的水解阶段和酸化阶段的合 称，水解酸化作用可以使大分子和难降解有机物断链而转化为小分子有机酸。水解酸化过 程中主要的微生物为水解菌和产酸菌，上述两菌种均为兼性菌。利用水解作用，让产酸细菌 将污泥中的细菌外多糖粘质层水解，把细菌的细胞壁打开，并将大分子的细胞物质降解为 小分子有机物质，也使污泥中大量复杂的有机物，如包括碳水化合物、蛋白质、脂类等水解 成小分子有机物，最终获取大量的易生物降解的VFAs，使之作为补充用的碳源来强化生物 营养物质（氮、磷）的去除。但是水解酸化过程是十分缓慢的，水解成为污泥分解的限制步 骤。强化水解酸化工艺则是通过人为的施加措施，如投加碱、超声波、机械破解等措施来强 化污泥水解酸化过程，加速污泥细胞的破解并促使颗粒态有机物转化为溶解态有机物。从 而实现污泥碳源化。本发明在污泥碳源池5中人为施加强化水解酸化措施，使污泥高效的 转化为溶解态的有机物(碳源)，并将其回流到生物除磷脱氮池2的前端用于补充碳源，从而 提高了系统的处理效率。
[0025] 作为一种优选的实施方式，为了使上述方法达到良好的处理效果，步骤3)中所述 的溢流污泥的污泥浓度应多l〇〇〇〇mg/L，污泥中有机质含量应多40% ;该溢流污泥进行强化 水解酸化的时间不少于一天，进行强化水解酸化的反应环境的ORP < 50mv。
[0026] 作为一种优选的实施方式，根据需要，将步骤1)所述被沉淀污泥的4-10% (质量 比）作为剩余污泥。
[0027] 本发明通过强化水解酸化等措施使剩余污泥在碳源化池中发生破解，污泥从固态 难降解有机质转化为溶解性易生物降解碳源；该污泥碳源作为内碳源回流到生物除磷脱氮 池，在一定程度上缓解厌氧释磷和缺氧反硝化的碳源竞争，从而提高生物除磷脱氮效率。由 于剩余污泥来自主流污水处理系统，在侧流污泥碳源循环系统中将剩余污泥进行碳源化后 又作为内碳源又回流到主流污水处理系统中，从而实现了污泥碳源的循环利用。
[0028] 二、基于污泥碳源