专利名称：城市污水厂污泥消化液脱氮与污泥稳定化的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于高氨氮废水与污泥生物处理的技术领域，具体是一种首先实现城市污水 厂消化液中高浓度氨氮的硝化反应，而后以城市污水处理厂初沉污泥水解酸化产生的挥发性 脂肪酸VFA为有机碳源，同步实现污泥消化液脱氮和污泥稳定化的装置，适用于高浓度氨 氮低碳氮比(C/N)废水的生物脱氮和污泥处置。
背景技术：
我国的水污染不断加剧，由于氮磷在自然水体中过度累积导致的富营养化现象不断爆 发，同时我国的水资源短缺的状况也日趋严重，水污染和水资源短缺的双重压力制约了中国 经济社会发展。因而提高城市污水和工业废水的脱氮效率，提高剩余污泥的处置效率，是污 水处理和再生回用的关键所在。
在城市污水生化处理过程中，微生物降解有机物的同时自身增殖，产生了大量剩余污泥 和初沉污泥通常在消化池中进行厌氧处理。厌氧消化时由于有机氮的厌氧氨化作用，污水系 统中生物合成消耗的氨氮大部分转移到污泥消化液中，结果消化液的NH/-N高达 800-1500mg/L，使得污泥消化液成为典型的高NH/-N低C/N废水，所含NH/-N占城市污 水处理厂总氮负荷的15%-25%。
现有的生化处理工艺将污泥消化液回流与原水一并处理，这大大增加了污水处理的氮负 荷。对原水碳源缺乏的城市污水脱氮而言，消化液的回流加剧了碳源缺乏，导致脱氮除磷效 率难以提高。污泥厌氧消化的代谢特征和污泥消化液直接回流到污水系统的传统工艺，是许 多污水处理厂脱氮效率低的一个主要但经常被忽略的症结。
对于低C/N的城市污水而言，碳源的缺乏是其脱氮效率无法提高的屏障，而外加碳源会 大幅度的增加污水脱氮的费用。同时，污水处理过程中产生的大量污泥的合理处置是一项费 用高、难度大的过程，其建设费用占整个污水处理厂总费用的40%左右。因而如何开发内碳 源和如何有效的处置污泥是城市污水处理厂提高处理效率的两个关键环节和亟待解决的难 题。
如果能够利用初次沉淀池污泥中的有机碳源，实现同步消化液脱氮和污泥的减量化，就 可以提高脱氮效率，降低出水氮浓度，同时达到高效深度脱氮和污泥稳定化的双重作用。上 述技术就是"城市污水厂污泥消化液脱氮与污泥稳定化技术"，该技术为原创性技术，市场应 用前景广阔。 发明内容
3本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提出一种城市污水厂污泥消化液脱氮与污泥稳定化的装置，即首先实现城市污水厂消化液中高浓度>^114+-\的硝化反应，而后以城市
污水处理厂初沉污泥水解酸化产生的挥发性脂肪酸VFA为有机碳源，同步实现污泥消化液脱氮和污泥稳定化的装置与方法。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的
城市污水厂污泥消化液脱氮与污泥稳定化的装置，其特征在于设有消化液水池(1)、
硝化池(2)、好氧沉淀池(3)、出水池(4)、污泥稳定池(5)、厌氧沉淀池(6)、中间水池
(7)、污泥池(8);
消化液水池通过硝化池的进水泵(1.1)与硝化池作为缺氧区的第1格室相连接，该格
室安装搅拌器(2.3)，硝化池用上下交错设置过水孔的隔板(2.5)分成为5 — 15个格室；硝化池底部设有曝气头(2.7),曝气气泵(2.1)通过气体流量计(2.2)、空气调节阀(2.4)与曝气头连通；硝化池通过出水管(2.6)与好氧沉淀池(3)连通，好氧沉淀池底部通过好氧污泥回流泵(2.8)、好氧污泥回流管(2.9)与硝化池缺氧区即第一格室连通；好氧沉淀池设有中心管(3.1)，在中心管下方设有锥形反射板(3.4);好氧沉淀池自上而下设置取样阀门
(3.2)，好氧沉淀池上部与出水池(4)连通，出水池设有排水管(4.1);出水池通过污泥稳定池的进水泵(5.1)与污泥稳定池连通，而污泥池通过污泥稳定池的进泥泵(5.11)与污泥稳定池连通；污泥稳定池设有搅拌器(5.3)、放气阀(5.4)、取样阀(5.2)、水浴套(5.12)、水浴套进水阀(5.6)与放水阀(5.10)、中心套筒(5.13)、排泥阀(5.8)、厌氧污泥回流泵
(5.9)。
污泥稳定池上部通过其出水管(5.7)与厌氧沉淀池(6)的中心管(6.3)连通，而厌氧沉淀池底部通过厌氧污泥回流泵与污泥稳定池底部连通；厌氧沉淀池的中心管下方设有锥形反射板(6.4),沉淀池自上而下设置取样阀门(6.2)，在底部安装污泥回流阀(6.5)，厌氧沉淀池通过其出水管(6.1)与中间水池(7)连通，而中间水池通过厌氧出水回流泵(7.1)与硝化池连通。技术原理
污水生物脱氮通过硝化将NH/-N转化为N03、N，再通过反硝化将N03—-N转化为氮气从水中逸出。反硝化阶段以N03.-N为电子受体，有机物作为电子供体，将NO八N转化为N2完成生物脱氮。但对于高> 14+-1^污泥消化液脱氮而言，其C/N比仅在1左右，与完全反硝化所需C/N>4.0的要求比较，由于有机碳源严重不足导致生物脱氮效率只能达到10%左右。
在传统的污泥厌氧消化过程中，污泥中的有机物首先被酸化细菌水解酸化产生VFA，而后VFA被产甲垸菌利用生产甲烷达到污泥减量和稳定的作用。而污泥的水解酸化和产甲烷分别由两类不同的微生物，即水解酸化菌和产甲垸菌先后协同完成。在本实用新型的装置中，污泥水解酸化产生的VFA，优先被反硝化菌作为有机碳源完成反硝化，即为N03 -N转化为N2提供电子供体，而不是被产甲烷菌利用，在该系统中产甲烷菌被反硝化菌淘汰而不能成为优势菌群。这样，在上述系统中协同完成了污泥的水解酸化反应和消化液中N03—-N的反硝化反应，同步完成了污水的生物脱氮和污泥的稳定化。
本实用新型的同步污泥消化液脱氮与污泥稳定化的装置与现有技术相比，具有下列优
点
1) 无需外加有机碳源完成污泥消化液的高效生物脱氮，解决高NH/-N低C/N废水脱氮效率难以提高的瓶颈，同时实现了污泥的减量化和稳定化，可以较大幅度降低污水脱氮和污泥处置的建设和运行费用；
2) 通过反硝化反应产生较高的氧化还原电位抑制产甲烷反应，通过水解酸化与反硝化反应完成其稳定和减量，因而反应速率快，对温度的变化适应性强；
3) 与厌氧产甲垸污泥消化工艺比较，本系统的剩余污泥容易脱水，而且没有臭味产生，不仅降低了脱水费用，而且提高了脱水率，改善了工作环境；
4) 应用该技术后，污泥消化液的脱氮效率提高，回流到污水处理厂的主流区后，大大降低了主流区的氮负荷，提高了脱氮除磷效率，有利于污水的再生利用，防止水体富营养化的发生。
图1为城市污水厂污泥消化液脱氮与污泥稳定化工艺的系统图具体实施方式
以下结合附图和实施例对本申请专利作进一步的说明实施例如图1所示，城市污水厂污泥消化液脱氮与污泥稳定化的装置，由消化液水池、硝化池、好氧沉淀池、出水池、污泥稳定池、厌氧沉淀池、中间水池、污泥池组成。消化液水池的有效容积为500L,硝化池
与污泥稳定池的有效容积分别为30L与卯L，中间水池、出水池与污泥池的有效容积分别为30L、 30L、 40L，好氧与厌氧沉淀池的有效容积分别为20L、 40L。污泥稳定池尺寸为O)xH=40cmx70cm，水浴套筒的容积为150L。硝化池的尺寸为LxBxH=700cmxl0cmx45cm，平均分为7个格室，第l格室为缺氧搅拌区。
实施例中用污泥消化液取自北京市高碑店污水处理厂的污泥处置区，该污泥消化液的NH/-N平均浓度为350mg/L, COD/NH4+-N=0.7,为典型的污泥消化液。初次沉淀池污泥取自该污水厂的初沉池排泥管路，该污泥的挥发性污泥浓度MLVSS与污泥浓度MLSS的比值，即MLVSS/MLSS=0.60~0.72，为典型的初沉污泥。具体的操作过程如下
1)系统启动时用消化液水池中的高碑店污水厂消化液注满硝化池，同时将取自高碑店污水厂污泥回流渠中的活性污泥注入到硝化池，接种后的污泥浓度MLSS为3.5kgMLSS/m3，而后启动曝气系统进行污泥消化液中NH4+-N的硝化反应。消化液连续泵入到硝化池中，其流量应满足硝化池出水NH4t-N在5~20mg/L。硝化池中的混合液在好氧沉淀池中完成泥水分离，分离后的活性污泥回流到硝化池的首端，上清液进入出水池，系统的最终处理水由出水池溢流。
2) 用出水池中的曝气池出水注满污泥稳定池，同时将污泥池中的城市污水厂的初沉污泥加入到污泥稳定池中，污泥稳定池中的污泥浓度MLSS维持在20 30 kgMLSS/m3左右，而后启动搅拌装置(转速为10r/min)进行硝化液中N03'-N的反硝化，同时进行污泥的稳定化。
3) 污泥稳定池中的混合液进入厌氧沉淀池进行泥水分离，分离后的厌氧污泥回流到污泥稳定池中，上清液首先进入到中间水池，而后回流到曝气池的进水端完成其中NH/-N的硝化。
4) 当污泥稳定池出水中N03.-N〉5mg/L时，将厌氧沉淀池中的污泥排放，同时由污泥池加入新的初沉污泥，继续维持其中的污泥浓度MLSS在20~30 kgMLSS/m3。
连续运行结果表明
在运行温度为30°C ，污泥稳定池的污泥浓度MLSS为20-30Kg/m3,消化液NlV-N平均浓度为350mg/L， COD/NH4+-N=0.7的条件下，稳定运行10个月的试验结果表明系统出水的总氮TN〈50mg/L， TN去除率大于86%，污泥稳定池的N03'-N负荷为2.0~3.0Kg/m3。初次沉淀池污泥的MLVSS/MLSS值由0.67-0.75降低到最终的0.35-0.39,而初次沉淀池污泥的反硝化能力为0.08-0.12 Kg N/KgVSS。污泥稳定池生物气的气相色谱检测结果表明，生物气的主要成分为N2和C02，而CH4的含量可以忽略，系统成功实现了同步污泥消化液脱氮与污泥稳定化。
权利要求1、一种城市污水厂污泥消化液脱氮与污泥稳定化的装置，其特征在于设有消化液水池(1)、硝化池(2)、好氧沉淀池(3)、出水池(4)、污泥稳定池(5)、厌氧沉淀池(6)、中间水池(7)、污泥池(8)；消化液水池通过硝化池的进水泵(1.1)与硝化池作为缺氧区的第1格室相连接，该格室安装搅拌器(2.3)，硝化池用上下交错设置过水孔的隔板(2.5)分成为5—15个格室；硝化池底部设有曝气头(2.7)，曝气气泵(2.1)通过气体流量计(2.2)、空气调节阀(2.4)与曝气头连通；硝化池通过出水管(2.6)与好氧沉淀池(3)连通，好氧沉淀池底部通过好氧污泥回流泵(2.8)、好氧污泥回流管(2.9)与硝化池缺氧区即第一格室连通；好氧沉淀池设有中心管(3.1)，在中心管下方设有锥形反射板(3.4)；好氧沉淀池自上而下设置取样阀门(3.2)，好氧沉淀池上部与出水池(4)连通，出水池设有排水管(4.1)；出水池通过污泥稳定池的进水泵(5.1)与污泥稳定池连通，而污泥池通过污泥稳定池的进泥泵(5.11)与污泥稳定池连接；污泥稳定池安装搅拌器(5.3)、放气阀(5.4)、取样阀(5.2)、水浴套(5.12)、水浴套进水阀(5.6)与放水阀(5.10)、中心套筒(5.13)、排泥阀(5.8)、厌氧污泥回流泵(5.9)；污泥稳定池上部通过其出水管(5.7)与厌氧沉淀池(6)的中心管(6.3)连通，而厌氧沉淀池底部通过厌氧污泥回流泵与污泥稳定池底部连通；厌氧沉淀池的中心管下方设有锥形反射板(6.4)，沉淀池自上而下设置取样阀门(6.2)，在底部安装污泥回流阀(6.5)，厌氧沉淀池通过其出水管(6.1)与中间水池(7)连通，而中间水池通过厌氧出水回流泵(7.1)与硝化池连通。
专利摘要本实用新型公开了一种城市污水厂污泥消化液脱氮与污泥稳定化装置，由消化液水池、硝化池、好氧沉淀池、出水池、污泥稳定池、厌氧沉淀池、中间水池、污泥池组成。本实用新型适用于城市污水处理，结构新颖完善，效率高，效果好，设备和运行成本低。
文档编号C02F9/14GK201264958SQ20082010917
公开日2009年7月1日 申请日期2008年7月11日 优先权日2008年7月11日
发明者军 周, 江 常, 张树军, 彭永臻, 杨岸明, 甘一萍, 颖 赵, 韩晓宇 申请人:北京城市排水集团有限责任公司