本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种原位污泥减量的循环活性污泥法。
背景技术：
在建设创新型国家的背景下，随着我国国民经济的迅速发展以及城镇人口不断增加，城镇土地紧张以及生活污水量大幅提高，需要建设很多占地少的高效节能污水处理设施。当前，我国污水处理工艺主要有两种，一种是活性污泥法，另一种是生物膜法。
传统活性污泥法主要可分为传统推流式活性污泥法、完全混合活性污泥法、阶段曝气活性污泥法、吸附-再生活性污泥法等工艺技术方法，这些污水处理方法普遍存在的问题：需氧与供氧耗量大，池首端供氧不足，池末端供氧大于需氧，造成浪费；曝气池停留时间较长，曝气池容积大、占地面积大、基建费用高，电耗大；脱氧除磷效率低；而且容易造成碳源的浪费，剩余污泥的大量排放。而生物膜法的处理工艺有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法、好养生物流化床等工艺技术方法，这些污水处理工艺其缺点也十分明显，主要存在问题：生物膜法中滤料投加量大，周期性更换，增加运行管理费用；同时，生物膜法对工艺设计和运行条件的要求比较严格，一旦发生问题，便会引起滤料的破损和堵塞，降低出水水质等。
循环活性污泥工艺，是指溶解氧浓度在沿池长方向产生浓度梯度的污水处理技术，简称氧化沟。自1967年由荷兰dhv公司开发研究并加以应用以来,该工艺以其占地面积少，节省投资,处理效果好，抗负荷强等特点而日益为人们所重视。氧化沟的运行操作，通过带有方向控制器的曝气装置，使得溶解氧浓度在沿池长方向产生浓度梯度，形成好氧、缺氧和厌氧条件。污水在反应池中周而复始反复进行生化反应,并且得到不断地处理。城市污泥一般含有大量的有机物、丰富的氮、磷、钾和微量元素，可以有效利用；但是，未处理的污泥中也含有重金属、病原菌、寄生虫以及某些难分解的有机毒物，如果处理不当，排放后会对环境造成严重的污染。目前，传统氧化沟工艺产生的剩余污泥含水率高,体积庞大,有机物含量高达50％～70％，然而因为其利用率低，剩余污泥排放和处置需要消耗大量财力以及能耗，这些都制约着其发展。
技术实现要素：
本发明目的在于提供一种原位污泥减量的循环活性污泥法，综合利用污泥原位减量技术和污水循环活性污泥法，高效去除污水中的有机污染物及氮和磷，同时大幅降低污泥产量。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种原位污泥减量的循环活性污泥法，综合利用污泥原位减量技术和污水循环活性污泥法，高效去除污水中的有机污染物及氮和磷，同时大幅降低污泥产量，具体包括如下步骤：
步骤1：经过预处理的污水进入氧化沟，同时与污泥酸化池回流的酸化污泥一同进入氧化沟，污水和污泥在氧化沟中形成混合液；混合液进入封闭式渠道形的曝气池，通过带有方向控制器的曝气装置，使得溶解氧浓度在沿池长方向产生浓度梯度，形成好氧、缺氧和厌氧条件；经生化反应后的泥水进入二次沉淀池，经沉淀后澄清的污水作为出水排出系统，污泥从二次沉淀池底部排出，其中部分作为回流污泥回流至氧化沟，剩余污泥排放至污泥浓缩池；
步骤2：在污泥浓缩池中，对污泥进行脱水和减容，经浓缩后的污泥排放至污泥酸化池进行产酸发酵，上清液回流至氧化沟；
步骤3：浓缩污泥进入污泥酸化池，在厌氧的条件下发生污泥产酸发酵，在污泥酸化池排出的污泥中，一部分酸化污泥回流至氧化沟，另一部分酸化污泥排出池外进行污泥脱水后外运处置。
所述步骤1中，氧化沟接受的酸化污泥来自步骤3；在氧化沟中，酸化污泥和污水进行混合形成混合液。
所述步骤2中，污泥浓缩方式采用重力浓缩或者机械浓缩或者气浮浓缩的方法，降低污泥的含水率。
所述步骤3中，污泥酸化池排出的污泥中，一部分酸化污泥回流至氧化沟；在污泥酸化池中，污泥进行产酸发酵。
本发明中，步骤1中氧化沟接受由污水预处理而来的污水，酸化污泥和回流污泥在进水段进入氧化沟反应池，酸化污泥所含有的溶解性有机物(如脂肪酸和醇类等)在循环曝气作用下被活性污泥降解。在曝气装置推动下，氧化沟工艺空间序列上提供了缺氧(do＝0,nox>0)、厌氧(do＝0,nox＝0)和好氧(do>0)的环境条件,使缺氧条件下实现反硝化,厌氧条件下实现磷的释放和好氧条件下的硝化及磷的过度摄取,从而有效地脱氮除磷。采用鼓风曝气或机械曝气的方式，混合液悬浮固体(mlss)浓度为2500～4500mg/l，污水中90％以上的有机物在氧化沟中去除。污水和污泥在二次沉淀池进行泥水分离，上清液和剩余污泥分别被排出。污水预处理可包括粗格栅、细格栅、沉砂池或除渣池等，用以去除体积较大的悬浮物、漂浮物和比重较大的无机颗粒和油脂，以减轻氧化沟工艺的负担。
步骤2中污泥浓缩方式选用重力浓缩或者机械浓缩或者气浮浓缩的方法，降低污泥的含水率。将剩余污泥的含水率降至97％以下，大大减小污泥酸化池的容积。
步骤3中浓缩污泥进入污泥酸化池，首先在厌氧的条件下进行水解，即复杂的非溶解性的有机物质在产酸细菌胞外水解酶的作用下转化为简单的溶解性单体或二聚体；然后，水解阶段产生的简单的溶解性有机物被厌氧微生物转化为脂肪酸、醇类等，即进行产酸发酵阶段。污泥在厌氧的条件下进行产酸发酵，从而使非溶解性的污泥被转化为溶解性的可生化降解的脂肪酸和醇类，即酸化污泥。污泥酸化池的生物固体停留时间(污泥龄)一般为3天～9天。
与现有的循环活性污泥法处理方法相比，本发明具有以下优点：
1.本发明采用回流酸化污泥至氧化沟的方法，使酸化污泥所含有的溶解性有机物(如脂肪酸和醇类等)在氧化沟中被微生物降解，可达到污泥原位减量30％以上的目的。
2.本发明是氧化沟工艺的变形，与氧化沟工艺同样具有厌氧区、缺氧区和好氧区，因而具有良好的除磷脱氮效果。
3.本发明的污泥产量大大低于常规循环活性污泥法，但无需投加任何化学药品和生物制剂，只需增设一座污泥酸化池，即可大大降低污泥产量，因而便于现有污水处理厂的改造，具有切实可行的特点。
附图说明
图1是本发明原位污泥减量的循环活性污泥法工艺示意图。
具体实施方式
本发明提供一种原位污泥减量的循环活性污泥法。以下结合图1列举实例对本发明进行说明。
一种原位污泥减量的循环活性污泥法，综合利用污泥原位减量技术和污水循环活性污泥法，高效去除污水中的有机污染物及氮和磷，同时大幅降低污泥产量，具体包括如下步骤：
步骤1：经过预处理的污水进入氧化沟，同时与污泥酸化池回流的酸化污泥一同进入氧化沟，污水和污泥在氧化沟中形成混合液；混合液进入封闭式渠道形的曝气池，通过带有方向控制器的曝气装置，使得溶解氧浓度在沿池长方向产生浓度梯度，形成好氧、缺氧和厌氧条件；经生化反应后的泥水进入二次沉淀池，经沉淀后澄清的污水作为出水排出系统，污泥从二次沉淀池底部排出，其中部分作为回流污泥回流至氧化沟，剩余污泥排放至污泥浓缩池；
步骤2：在污泥浓缩池中，对污泥进行脱水和减容，经浓缩后的污泥排放至污泥酸化池进行产酸发酵，上清液回流至氧化沟；
步骤3：浓缩污泥进入污泥酸化池，在厌氧的条件下发生污泥产酸发酵，在污泥酸化池排出的污泥中，一部分酸化污泥回流至氧化沟，另一部分酸化污泥排出池外进行污泥脱水后外运处置。
所述步骤1中，氧化沟接受的酸化污泥来自步骤3；在氧化沟中，酸化污泥和污水进行混合形成混合液。
所述步骤2中，污泥浓缩方式采用重力浓缩或者机械浓缩或者气浮浓缩的方法，降低污泥的含水率。
所述步骤3中污泥酸化池排出的污泥中，一部分酸化污泥回流至氧化沟；在污泥酸化池中，污泥进行产酸发酵。
实施例1
进水为典型城市污水，进水水量为10万吨/天，采用设置厌氧选择池的卡鲁塞尔氧化沟2000型工艺。城市污水首先经过格栅等预处理设施去除比重较大的悬浮物，然后和二沉池来的回流污泥进入厌氧选择池中，经搅拌混合后再流入氧化沟的前置反硝化区。厌氧选择池具有筛选菌种，抑制丝状菌的作用；在前置反硝化区中，回流的酸化污泥和污水混合，经搅拌形成混合液。卡鲁塞尔氧化沟使用立式表曝机，曝气机安装在沟的一端，因此形成了靠近曝气机下游的富氧区和上游的缺氧区，沟中产生交替循环的好氧区和缺氧区，可以达到脱氮的目的。卡鲁塞尔氧化沟2000具有较高的脱氮效率。为了提高除磷效果，在氧化沟的出水处投加铁盐混凝剂，达到化学除磷的目的。氧化沟出水的混合液进入二次沉淀池，混合液中悬浮的活性污泥和其他固体物质在这里沉淀下来与水分离，澄清后的污水去三级污水处理或作为处理水排出系统。在二次沉淀池中，50％～200％的污泥回流至氧化沟中，剩余污泥排放至污泥浓缩单元进行浓缩。剩余污泥在污泥浓缩单元通过重力浓缩的方式，使浓缩污泥的含水率低于97％。浓缩污泥排放至厌氧污泥酸化池进行处理。污泥酸化池采用机械搅拌的方式对污泥进行搅拌。在污泥酸化池中，复杂的非溶解性的有机物质在产酸细菌胞外水解酶的作用下转化为简单的溶解性单体或二聚体；然后，水解阶段产生的简单的溶解性有机物被厌氧微生物转化为脂肪酸、醇类等。部分酸化污泥回流至厌氧反应器，部分酸化污泥经脱水后按国家要求进行污泥处置。
本发明实例处理的出水水质可达到城镇污水厂一级排放标准b,如若要达到一级排放标准a，则需进行三级处理(如增设高密度沉淀池)。在典型城市污水进水水质的情况下，本发明污泥产率为0.09kgvss/kgbod，低于常规循环活性污泥处理方法(0.14kgvss/kgbod)。与传统氧化沟工艺比较见表1：
表1
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。