专利名称：一种剩余污泥减量处理方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种污水处理工艺，尤其是涉及剩余污泥减量处理工艺。
背景技术：
由于剩余污泥处理和处置处理技术率低下，工艺不完善，技术设备落后，所需的投资和运行费用可占整个污水处理厂投资和运行费用的25% -65%，同时也带来严重的环境问题，现已成为废水生物处理技术面临的一大难题。正是在这样的大背景下，人们开始重视污泥减量化技术，而污泥减量化同时也是实现污泥无害化、资源化的必要途径。在污泥回流段中如果加入化学(臭氧、酸或碱)或物理(热处理、超声破碎或机械处理)处理单元，剩余污泥可减少60%以上，甚至可以完全去除，但化学或物理处理的成本高昂，同时会增加曝气池有机负荷和曝气能耗，影响工艺的实用性。另有一种方法是加入解偶联剂，控制微生物新陈代谢，从而达到剩余污泥减量的目的，减量率在50% -80%，且能耗水平低，但该方法所投加的解偶联剂可能会对微生物造成过度的毒害作用，影响工艺本身的污染物处理性能，另外解偶联剂需大量购买，增加了运行成本。可见目前经化学物理工艺处理后的污泥普遍存在较多的问题，如回用困难，污泥破解率不高、产生臭气、能耗大、运行成本高、设备腐蚀等。而生物污泥减量技术主要是通过改变微生物生存环境及其本身的作用实现污泥减化，与化学、物理技术相比，其在不影响出水水质的前提下能够实现污泥的原位减量，具有较好的减量效果，且运行费用低，无二次污染，是解决污水生化处理工艺中污泥问题较理想的途径。生物污泥减量技术中，好氧-沉淀-厌氧(OSA)工艺是在污水处理过程中同时实现污泥减量化的一种新工艺，其实质是由传统活性污泥工艺中的曝气池和沉淀池以及在两者之间插入的一个污泥厌氧池组成，沉淀池底部的污泥抽出进入厌氧池内，在厌氧条件下反应一段时间，然后将厌氧池内的泥水混合液补入曝气池内，实现好氧-沉淀-厌氧的循环。这种方式，既不需要通过物理或化学手段进行预处理，也不需要添加任何化学药剂，能在不影响出水水质的前提下，可以减少剩余污泥产量的20% -60%，同时改善了污泥沉降性能，即可对传统的活性污泥工艺进行改造，使得基建和运行成本较低。这对于解决我国日后大幅增长的污泥量有着重要意义。然而，目前OSA工艺本身仍存在一定的缺陷。由于OSA工艺等同于在传统活性污泥法的好氧污泥回流段插入了一个厌氧反应器，从沉淀池排出的污泥经过厌氧罐处理后再回流到曝气池中，实质上改变了微生物的生存环境，也在一定程度上改变了原好氧活性污泥中的微生物种群结构以及污泥性质，这为系统带来污泥减量化效果的同时，也影响了系统污泥的活性，会给污水处理带来不利的结果，如污泥产率的降低致使减少部分的污泥中的氮素磷素进入到水相中，加重了工艺系统氮磷污染物负担，从而使得出水总氮总磷增加。 同时，OSA工艺具有较大污泥减量潜能，因此不断地优化改良OSA工艺，完善该工艺各方面的性能，充分发挥OSA污泥减量化效果，对推广OSA的应用及我国剩余污泥的处理有着极其重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种污泥减量效果明显、建设改造容易、建设运行成本低的剩余污泥减量处理装置。本发明的另一目的是提供一种污泥减量效果明显、运行成本低的剩余污泥减量处
理方法。本发明的技术解决方案是一种剩余污泥减量处理装置，包括好氧生化池、沉淀池和厌氧反应器，它还设有预曝气反应池，其中所述好氧生化池的出口连接所述沉淀池的入口，所述沉淀池的出口连接所述厌氧反应器的入口，所述厌氧反应器的出口连接预曝气反应池的入口，预曝气反应池的出口连接所述好氧生化池的入口。本发明在原有的OSA工艺装置的基础上，在厌氧反应器后增加一个预曝气反应器，形成OOSA新装置，其实质是将沉淀池底部的污泥抽入厌氧反应器内，在厌氧条件下反应一段时间，将厌氧反应器内的泥水混合液抽入预曝气反应池内短时曝气反应，经过曝气后的污泥混合液补入好氧生化反应池内继续生化处理污水，从而实现污泥减量的效果，而且出水的脱氮效果优于现有OSA工艺。所述厌氧反应器为具有搅拌装置的厌氧消化装置。利用厌氧反应器较强的反硝化能力，减轻好氧生化池内氮素污染负担，同时强化了整个装置的除氮能力。所述预曝气反应池为好氧曝气反应池。结构简单，操作方便。一种剩余污泥减量处理方法，污泥和污水混合液进入好氧生化池内充分曝气混合后，引入沉淀池内沉淀，上清液引出，并周期性抽取沉淀池中的定量沉淀污泥进入厌氧反应器中在厌氧条件下反应，然后抽出等量污泥引入预曝气反应池内曝气混合4-12小时后，从预曝气反应池中抽取等量污泥混合液补入好氧生化池内，完成污泥在沉淀-厌氧-预曝气-好氧-沉淀各设备之间的循环交换流动。在本发明方法中，新加插的预曝气反应池是其区别于OSA工艺的关键环节，它可以实现以下三方面的功能(1)活化厌氧微生物。OSA工艺在污泥回流段加插了厌氧反应单元，实质上改变了传统活性污泥法中微生物的生存环境，使得微生物不断处于好氧-厌氧的交替循环中，使得OSA中部分微生物因不适应周期性的环境的变迁，降低了其生物活性甚至导致有效微生物的死亡，因而弱化了系统污水处理能力。预曝气反应器的插入，使得微生物在厌氧与好氧交替的过程中存在一个缓冲适应的阶段，通过对从厌氧反应器中出流的污泥混合液进行短时曝气，提前活化厌氧微生物，使其提前适应好氧的环境，增强稳固生物活性，提高系统污水处理能力。(2)减轻好氧生化反应池有机物负担。OSA工艺中为达到一定的污泥减量化效果， 厌氧反应器的污泥停留时间往往较长；同时由于细胞内源呼吸、自身衰退死亡以及胞外聚合物的离解等，会带来部分絮体高分子物质的释放。因而，从厌氧反应器回流到好氧环境中的污泥混合液中含有大量的有机物(含氮磷污染物在内)，包括可生物降解以及难生物降解的物质，无形中加重了好氧系统的处理负担，这也是导致系统污水处理性能的恶化的原因之一。预曝气反应池通过强曝气作用，可以增强微生物氧化分解有机物的能力，一些难生物降解的物质有可能在这一阶段被转化为容易生物降解的物质，同时也能去除厌氧回流混合液中的有机物，减轻了好氧反应池的有机物负担，使得系统运行性能更加稳定；同时预曝气反应池还强化了系统的硝化功能，从厌氧反应器中流出的污泥混合液中含有大量氮素污染物在预曝气反应池中能较容易地被转化为硝态氮，然后经污泥的循环回流，利用厌氧反应器中较强的反硝化作用得以去除，减轻好氧生化反应池氮素污染负担的同时也强化了系统的除氮能力。(3)增强系统污泥减量化效能。新加插的预曝气反应池与活性污泥法中传统意义上的好氧反应池有所区别，它没有外界有机物的流入，因此该反应池中微生物主要利用分解自身的有机物去维持其生存，相当于一个好氧消化小单元。在OSA工艺中加插预曝气反应器，其与厌氧反应器联合起来，相当于形成了一种厌氧-好氧组合式污泥消化工艺单元， 而厌氧-好氧消化的联合是一种对有机物具有良好去除效果的工艺组合，由此可以增强系统的污泥减量化功能。污泥在所述预曝气反应池内曝气混合4-12小时，且溶解氧浓度为2-%ig/L。其结构单元架构简单，便于每天进行污泥循环交换回流周期安排，运行成本合适。本发明的优点是污泥减量化效果好且稳定，增强了工艺系统的除氮能力，新增的预曝气反应池，强化了系统的硝化功能，使得更多的氮素污染物被转化为硝氮，继而在厌氧反应器中得以去除，建设改造容易，建筑成本低，具有长远的经济效益。
附图1为本发明实施例的结构示意图；附图2为本发明实施例的实验系统示意图；附图3为污泥80分钟好氧曝气条件下TCOD、SCOD变化图；附图4为污泥M小时好氧曝气条件下TCOD、SCOD变化图；附图5为实验系统出水总氮变化对比图；附图6为实验系统出水及预曝气反应器硝氮变化对比图；附图7为实验系统中厌氧反应器硝氮变化对比图；附图8为实验系统中对有机物的去除效果图；1、污水，2、好氧生化池，3、好氧生化池出流污泥混合液，4、沉淀池，5、出水，6、沉淀池出流污泥，7、厌氧反应池，8、厌氧反应器出流污泥，9、预曝气反应池，10、预曝气出流污泥，11、好氧反应池，12、好氧反应池，13、厌氧反应器，14、厌氧反应器，15、预曝气反应池， 16、进水泵，17、出水泵，18、好氧污泥回流泵，19、厌氧污泥回流泵，20、预曝气污泥回流泵， 21、好氧污泥回流泵，22、厌氧污泥回流泵，23、原水桶。
具体实施例方式实施例参阅图1，一种剩余污泥减量处理装置，由好氧生化池2、沉淀池4和厌氧反应器7 和预曝气反应池9组成，其中好氧生化池2的出口连接沉淀池4的入口，沉淀池4的出口连接厌氧反应器7的入口，厌氧反应器2的出口连接预曝气反应池9的入口，预曝气反应池9 的出口连接好氧生化池2的入口。厌氧反应器9为具有搅拌装置的厌氧消化装置。预曝气反应池为好氧曝气反应池。一种剩余污泥减量处理方法，污水1进入好氧生化池2内进行充分的曝气混合，好氧生化池出流污泥混合液3引入沉淀池4内沉淀，上清液引出作为出水5，周期性抽取沉淀池4中的定量沉淀池出流污泥6进入厌氧反应器7中，在厌氧条件下进行反应，抽出等量厌氧反应器出流污泥8引入预曝气反应池9内曝气混合4-12小时后，从预曝气反应池中抽取等量预曝气出流污泥10进入好氧生化池2内，完成污泥在沉淀-厌氧-预曝气-好氧-沉淀各设备之间的循环交换流动。污泥在所述预曝气反应池内曝气混合12小时，且溶解氧浓度为 2-%ig/L。以下通过实验进一步说明本发明的有益效果。好氧-沉淀-厌氧(OSA)工艺是在污水处理过程中同时实现污泥减量化的一种新工艺，已被证实能在不影响出水水质的前提下，实现40% 80%的污泥减量效果。OSA工艺被认为是污泥减量化很有前景的方法。OSA工艺依据本底活性污泥工艺的不同而具有不同的形式，SBR(序列间歇式活性污泥法)工艺结构简单，操作管理方便，较容易实现实验室内系统的构建和运行。因此本研究中我们选用SBR为本底工艺，构建SBR型的OSA工艺实验系统进行相关的研究。OSA工艺等同于在传统活性污泥法的好氧污泥回流段插入了一个厌氧反应器，这为系统带来污泥减量化效果的同时，也给好氧系统带来了额外的污染物负担，从而使其污水处理运行性能不稳定，出水水质恶化。且传统OSA工艺由于厌氧反应器停留时间过长，造成其体积较大，成本较高。因此本研究以SBR-OSA工艺为基础，对传统的OSA工艺进行优化改良，在厌氧污泥回流段加插短时预曝气反应器，形成新型的SBR-OOSA工艺，以期能通过短时预曝气作用，改善提高系统污水处理性能；同时也希望通过厌氧-短时预曝气这一组合进一步强化OSA系统污泥减量化效能，缩短厌氧反应器内污泥停留时间，降低成本。本实验构建了 SBR-OSA以及SBR-OOSA两套工艺系统进行对比研究。图2为实验系统的示意图，其中在原水桶23内配置人造污水，图2右上方为 SBR-OOSA工艺模型系统，是一种改良型的OSA新工艺，即在SBR系统中插入厌氧反应器13 和预曝气反应器15，每周期定期进行SBR好氧反应池11、厌氧反应器13和预曝气反应器池 15的污泥交换。污泥交换实质是SBR静沉污泥先进入厌氧反应器13中，停留一段时间后进入到预曝气反应器池15中，经过数小时的预曝气后返回到好氧反应池11中继续生化处理污水。图2中右下方为SBR-OSA工艺模型系统，是一种传统意义上的OSA工艺，作为 SBR-OOSA的对照实验系统使用。即在SBR系统中插入厌氧反应器14，每周期定期进行厌氧反应器14和好氧反应池12间的污泥交换。污泥交换实质是SBR静沉污泥先进入厌氧反应器14中，停留一段时间后返回到好氧反应池12中继续生化处理污水。系统中各结构单元所用的器材见表1。表1实验系统所用器材
权利要求
1.一种剩余污泥减量处理装置，包括好氧生化池、沉淀池和厌氧反应器，其特征在于 它还设有预曝气反应池，其中所述好氧生化池的出口连接所述沉淀池的入口，所述沉淀池的出口连接所述厌氧反应器的入口，所述厌氧反应器的出口连接预曝气反应池的入口，预曝气反应池的出口连接所述好氧生化池的入口。
2.根据权利要求1所述的一种剩余污泥减量处理装置，其特征在于所述厌氧反应器为具有搅拌装置的厌氧消化装置。
3.根据权利要求1或2所述的一种剩余污泥减量处理装置，其特征在于所述预曝气反应池为好氧曝气反应池。
4.一种剩余污泥减量处理方法，其特征在于污泥和污水混合液进入好氧生化池内充分曝气混合后，引入沉淀池内沉淀，上清液引出，并周期性抽取沉淀池中的定量沉淀污泥进入厌氧反应器中在厌氧条件下反应，然后抽出等量污泥引入预曝气反应池内曝气混合4-12 小时后，从预曝气反应池中抽取等量污泥混合液补入好氧生化池内，完成污泥在沉淀-厌氧-预曝气-好氧-沉淀各设备之间的循环交换流动。
5.根据权利要求4所述的一种剩余污泥减量处理方法，其特征在于污泥在所述预曝气反应池内曝气混合4-12小时，且溶解氧浓度为2-%ig/L。
全文摘要
本发明公开了一种剩余污泥减量处理装置及处理方法，污泥和污水混合液进入好氧生化池内充分曝气混合后，引入沉淀池内沉淀，上清液引出，并周期性抽取沉淀池中的定量沉淀污泥进入厌氧反应器中在厌氧条件下反应，然后抽出等量污泥引入预曝气反应池内曝气混合4-12小时后，从预曝气反应池中抽取等量污泥混合液补入好氧生化池内，完成污泥在沉淀-厌氧-预曝气-好氧-沉淀各设备之间的循环交换流动。本发明的优点是污泥减量化效果好且稳定，增强了工艺系统的除氮能力，新增的预曝气反应池，强化了系统的硝化功能，使得更多的氮素污染物被转化为硝氮，继而在厌氧反应器中得以去除，建设改造容易，建筑成本低，具有长远的经济效益。
文档编号C02F11/04GK102167480SQ20111007020
公开日2011年8月31日 申请日期2011年3月23日 优先权日2011年3月23日
发明者伍世嘉, 余小玉, 孙连鹏, 李冠泽, 杨颖 , 王腾蛟 申请人:中山大学