一种溶解污泥胞外聚合物促进污水脱氮的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种污水生物处理强化脱氮的方法和装置，特别是利用超声波促进碱渗透对生物污泥进行胞外聚合物溶解，释放的高碳氮比物质作为污水脱氮的碳源回流到污水生物脱氮处理系统，以及对排出的泥水混合物和生物污泥进行絮凝脱水或浓缩脱水的方法，属于水处理技术及环保领域。
【背景技术】
[0002]随着水体富营养化问题的日渐突现，公众环境意识的提高，污水脱氮问题成为水污染控制中广泛关注的热点。越来越多的国家和地区制定了严格的污水氮排放标准。典型的生物脱氮技术是通过缺氧、厌氧、好氧等工序，使污水中发生氨氮的硝化、硝酸盐反硝化，实现出水N含量的降低，反硝化过程需要消耗一定的碳源。虽然这一方法具有同时脱除C、N、P且处理成本低等优点，但要想达到出水氮含量<20mg/L，必须保证原水中溶解性生物需氧量与总凯氏氮的比值大于等于4。而目前我国市政污水中有机物的含量普遍较低，反硝化碳源不足导致整个系统脱氮效率不佳。一些现有的处理办法存在问题，如向污水中投加乙酸钠等外加碳源的方法在提高处理效果的同时也大幅增加了运行成本，难于在我国普及推广；设立初沉污泥发酵池，利用发酵后的上清液来补充反硝化所需碳源的方法不仅耗时过长，也难以控制反应阶段。另一方面，剩余污泥处理的高成本已成为污水生物处理运行的制约因素，污泥的源头减量受到了高度关注。采用臭氧氧化可以促进生物污泥细胞溶解，使污泥减量，但这种方法存在臭氧处理费用高、溶胞效率低等问题。超声波法操作简单，生物污泥降解速度快，但由于能量密度大致使耗能高，且探头寿命短，严重地制约了该技术的普及。因此，探索一种高效、低成本的城市污水生物脱氮及生物污泥减量化新工艺非常必要。本发明将生物污泥中潜在的碳源高速、高效地转化为可利用的有机碳源，达到生物污泥减量化和增强污水脱氮能力的双重目的，为解决本领域的技术经济难题提供技术手段。
【发明内容】
[0003]本发明涉及一种超声波促进碱渗透对剩余污泥进行胞外聚合物(EPS)溶解，得到高碳氮比溶解液作为反硝化碳源，回流到生物厌氧或缺氧处理阶段，对污水进行脱氮的方法，污水处理厂每日产生大量生物污泥，生物污泥是由微生物和EPS等组成的，EPS约占污泥为50-60%，EPS是生物污泥中有机物的主要组成部分，其中EPS的成分主要包括多糖、蛋白质及少量的腐殖质，且EPS的碳与氮的比例大大高于生物细胞。以一定范围能量密度的超声波进行处理可以高效地将EPS溶解而不破坏生物细胞，得到高碳氮比的生物污泥溶解液；将其作为碳源回流到生物脱氮处理系统，如污水生物处理的厌氧或缺氧处理单元入口端，可以补充污水原水中的碳源，促进脱氮效果，同时对这一部分剩余污泥的消耗实现了生物污泥减量化，从缺氧生物处理过程排出的部分泥水混合物与好氧生物处理后的生物污泥混合后更容易脱水。为避免仅凭超声波法促进生物污泥EPS溶解由于能量密度大致使耗能高、且探头寿命短等情况出现，该发明以碱性条件下超声波促进碱渗透加速污泥EPS溶解，可以有效地达到污泥减量化和增强脱氮能力的双重目的，减少了投资成本。
[0004]本发明是采用如下技术方案实现的:
[0005]—种污水生物处理强化脱氮的方法，其特征是在由厌氧和缺氧或缺氧及好氧生物处理过程组成的污水处理系统中，从好氧生物处理过程排出的生物污泥经可溶化处理后返回所述厌氧或缺氧过程随污水进行生物处理，从缺氧生物处理过程排出的部分泥水混合物排入到絮凝脱水工序进行脱水，脱水污泥外排。
[0006]所述的污水生物处理强化脱氮的方法，其特征在于好氧生物处理过程排出的生物污泥的可溶化处理是在碱性条件下超声波处理。
[0007]所述的污水生物处理强化脱氮的方法，其特征在于从缺氧生物处理过程排出的部分泥水混合物单独进行絮凝脱水处理，或与好氧生物处理后的生物污泥混合后进行浓缩及絮凝脱水处理。
[0008]所述污水处理方法的装置，其特征在于至少包括对污水原水进行微生物脱氮处理的污水生物处理装置、对回流污泥进行EPS溶解的装置、对污泥进行浓缩脱水或絮凝脱水的装置；EPS溶解装置的污泥入口与沉淀池的污泥出口连接，EPS溶解装置的污泥出口与厌氧生物处理装置或与缺氧生物处理装置的污水入口连接。污泥处理装置包括两种:缺氧生物处理装置的泥水混合物出口与污泥絮凝脱水装置的污泥入口连接；缺氧生物处理装置的泥水混合物出口与污泥浓缩装置的污泥入口连接，沉淀池的污泥出口与污泥浓缩装置的污泥入口连接，污泥浓缩装置的污泥出口与污泥絮凝脱水装置的污泥入口连接。
[0009]具体说明如下:
[0010]污水生物脱氮处理系统所排出的泥水混合物在沉淀池中分离后，将生物污泥在碱性条件下以一定范围能量密度的超声波进行EPS溶解处理。由于生物污泥是由微生物和EPS等组成的，约占污泥为50-60%的EPS成分主要包括多糖、蛋白质及少量的腐殖质，且EPS的碳与氮的比例大大高于生物细胞。在碱性条件下以一定范围的超声波进行处理可以高效而低成本地将EPS溶解而对微生物细胞不构成破坏，得到高碳氮比的污泥溶解液，将溶解液回流至生物处理单元的厌氧或缺氧处理单元入口端随污水进行处理，可以为缺氧段反硝化过程生物反应补充碳源。同时经过溶解EPS回流后，部分剩余污泥得到消耗，并且从缺氧生物处理过程排出的部分泥水混合物与好氧生物处理后的生物污泥混合后更容易脱水。
[0011]所发明的超声波促进碱渗透处理污水的方法的具体流程为:经过预处理的污水进入生物脱氮处理系统，经脱氮过程的泥水混合物进入沉淀池分离，上清液达标排放，产生的污泥部分回流至生物脱氮系统以维持生物处理系统的微生物总量平衡，部分污泥进入污泥EPS溶解装置进行加碱超声进行可溶化处理，高碳氮比的溶解液进入生物脱氮处理系统的厌氧或缺氧段，为反硝化生物反应补充碳源。对生物处理系统排出的泥水混合物和污泥进入脱水系统进行处理。
[0012]所述脱水系统根据沉淀池产生的剩余污泥量以及原水碳源含量选择脱水方式。若沉淀池产生的剩余污泥量较少，原水中反硝化可利用碳源含量较少，则剩余污泥全部进行EPS溶解，从缺氧生物处理段排出的泥水混合物浓缩性能较差，需排入到絮凝脱水工序进行脱水，脱水污泥外运。若沉淀池产生的剩余污泥量较多，原水中反硝化可利用碳源含量较多，则剩余污泥部分进行EPS溶解，部分剩余污泥与从缺氧生物处理过程排出的部分泥水混合物混合，然后进行浓缩及脱水处理。调节碱性的试剂可以采用碳酸氢钠、碳酸钠、石灰、
氢氧化钠等。
[0013]本发明的有益效果是，对污水处理工艺产生的生物污泥进行EPS溶解，溶解液回流对污水进行脱氮的方法；通过超声波促进碱渗透对剩余污泥进行EPS溶解得到高碳氮比的溶解液，回流至污水生物处理系统，可为缺氧处理单元反硝化提高碳源，因此既增强了污水脱氮的效果，又可对生物污泥进行减量化资源化利用；在碱性条件下可以提高超声波反应器对EPS的溶解效率，延长反应器寿命，相比其他工艺，也减少了投资成本。
【附图说明】
[0014]图1:本发明方法的厌氧-缺氧-好氧工艺生物污泥全回流的装置流程图
[0015]图2:本发明方法的厌氧-缺氧-好氧工艺生物污泥部分回流的装置流程图
[0016]图3:本发明方法的仅缺氧-好氧工艺生物污泥全回流的装置流程图
[0017]图4:本发明方法的仅缺氧-好氧工艺生物污泥部分回流的装置流程图
[0018]其中:1-原水；2_污水厌氧生物处理装置；3_污水厌氧生物处理后的泥水混合物；4-回流混合液；5_污水缺氧生物处理装置；6_污水缺氧生物处理后的泥水混合