一种污泥消减处理设备的制作方法

本实用新型涉及污泥处理技术领域，具体涉及一种污泥消减处理设备。

背景技术：

污水处理中通常采用活性污泥法对污水中的有机污染物进行降解和分解，而其中的活性污泥一般采用由微生物组成的活性污泥。微生物在有机污染物进行降解和分解的过程中会不断的生长，从而导致活性污泥的不断增加，超出污泥处理需求量的那部分活性污泥称之为剩余活性污泥。现有的污水处理技术中剩余活性污泥的生产量较大，在污水处理过程中需要对剩余活性污泥进行处理。

如将剩余活性污泥直接排到外界环境中，由于剩余活性污泥中含有大量的水、微生物、难降解有机物、重金属和其他杂质，直接排出的剩余活性污泥会对环境造成严重污染。现有的一种处置方式是对剩余活性污泥进行安全处理，但是处理的成本较高，几乎占到整个污水处理成本的20％～50％，以焚烧剩余活性污泥为例，处理每吨干污泥需要至少3000元以上，而且在污泥处置过程中还可能会产生渗滤液、尾气、二噁英等二次污染。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种污泥消减处理设备，结合了臭氧融胞技术、纯氧曝气技术、微生物食物链捕食原理，该设备主要针对处理至少为99％含水率的剩余污泥，其减量效果可达到70％以上。

本实用新型为达到上述目的，具体通过以下技术方案得以实现的：

一种污泥消减处理设备，包括融胞调节池、曝气捕食反应池组、储泥池和控制模块，融胞调节池、曝气捕食反应池组和储泥池依次连通，融胞调节池顶部连接进泥管，融胞调节池内设置搅拌装置、第一曝气装置和第一污泥浓度检测装置，第一曝气装置与臭氧发生装置连接，控制模块分别与搅拌装置和第一污泥浓度检测装置连接；

曝气捕食反应池组内均填充软性纤维填料，其底部通过第二曝气装置与纯氧发生装置连接，曝气捕食反应池组内通过竖向安装的隔板依次间隔为连通的第一反应池、第二反应池和第三反应池，第一反应池、第二反应池和第三反应池的体积比例为1:4:1；第一反应池、第二反应池和第三反应池内部分别设置ph检测装置、溶解氧检测装置、温度检测装置以及第二污泥浓度检测装置，各反应池底部分别设置推流搅拌器和排空口，控制模块分别与ph检测装置、溶解氧检测装置、温度检测装置、第二污泥浓度检测装置以及推流搅拌器连接；

储泥池为漏斗状，其中上部竖向设置挡板，挡板一侧通过进泥连接管与第三反应池连通，挡板另一侧连接出水管，储泥池底部连接污泥泵和出泥口，污泥泵与控制模块连接。

进一步地，进泥管上安装第一电子流量计，第一电子流量计与控制模块连接。

进一步地，臭氧发生装置与第一曝气装置之间连通安装第一鼓风机；纯氧发生装置与第二曝气装置之间连通安装第二鼓风机。

进一步地，软性纤维填料在曝气捕食反应池组内成交错间隔设置。

与现有技术相比，本实用新型的设备通过将泥水引入融胞调节池，利用臭氧融胞技术，使微生物细胞破壁，增加泥水中的有机质含量，为下一阶段泥量消减做铺垫；

(2)曝气捕食反应池组采用纯氧曝气技术，增加氧的传递利用率，利于微生物食物链的形成，增强了微生物的捕食效果，达到污泥减量的效果。

(3)各主要工段设置有在线监测装置，将数据及时反馈给控制室，控制中心将根据反馈数据对主要设备做出调整指令，形成自动控制联动系统，在无人值守的情况下，保障设备的正常运行。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型中曝气捕食反应池组的俯视截面图。

图中，1、融胞调节池；11、进泥管；12、搅拌装置；13、第一曝气装置；14、第一污泥浓度检测装置；15、第一电流量计；2、曝气捕食反应池组；21、软性纤维填料；22、第二曝气装置；23、隔板；24、ph检测装置；25、溶解氧检测装置；26、温度检测装置；27、第二污泥浓度检测装置；28、推流搅拌器；29、排空口；3、储泥池；31、挡板；32、进泥连接管；33、出水管；34、污泥泵；35、出泥口；4、臭氧发生装置；41、第一鼓风机；5、纯氧发生器；51、第二鼓风机；6、第一反应池；7、第二反应池；8、第三反应池；9、导流管。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1和图2所示，本实用新型的一种污泥消减处理设备，包括融胞调节池1、曝气捕食反应池组2、储泥池3和控制模块，融胞调节池1、曝气捕食反应池组2和储泥池3依次连通，融胞调节池1顶部连接进泥管11，融胞调节池1内设置搅拌装置12、第一曝气装置13和第一污泥浓度检测装置14，第一曝气装置与臭氧发生装置4连接，控制模块分别与搅拌装置12和第一污泥浓度检测装置14连接。融胞调节池1是通过臭氧曝气，在搅拌的作用下，对进入的介质中微生物进行融胞处理，当臭氧浓度13.1g/l，臭氧流量6.5l/min时，接触时间不小于30分钟，具体实施过程中，需根据实际效果进行调整。

融胞调节池1的作用主要包括以下几个方面：1、臭氧对微生物融胞处理之后，会减少介质的流动阻力，保证介质在后续处理的流动性；2、微生物融胞处理之后，会增加介质中的碳源含量，保证后续处理的碳源充足；3、臭氧在常温条件下的半衰期为20分钟，会分解为氧气溶解在介质中，起到预充氧的作用，起到节能降耗的作用。

曝气捕食反应池组2内均填充软性纤维填料21，其底部通过第二曝气装置22与纯氧发生装置5连接，曝气捕食反应池组2内通过竖向安装的隔板23依次间隔为连通的第一反应池6、第二反应池7和第三反应池8，第一反应池6、第二反应池7和第三反应池8的体积比例为1:4:1；第一反应池6、第二反应池7和第三反应池8内部分别设置ph检测装置24、溶解氧检测装置25、温度检测装置26以及第二污泥浓度检测装置27，各反应池底部分别设置推流搅拌器28和排空口29，控制模块分别与ph检测装置24、溶解氧检测装置25、温度检测装置26、第二污泥浓度检测装置27以及推流搅拌器28连接。

曝气捕食反应池组2的俯视图如图2所示，第一反应池6、第二反应池7、第三反应池8的进口和出口成对角设置，主要是延长停留时间；进口设置导流管9，导流管9长度在软性纤维填料21中部位置，主要是为了保证介质均匀分布以及在池中有足够的停留时间；软性纤维填料21是软性纤材质，成帘状，其位置与水流对角方向成一定角度交叉设置，起到一定的阻隔和导流的作用，第一反应池6和第三反应池8的软性纤维填料21方向设置相同，第二反应池7的软性纤维填料21设置与第一反应池6和第三反应池8呈90度设置，其主要是根据池体的大小和水流的对角线长度设置，这样设置主要是延长停留时间的作用。推流搅拌器28成对角设置，起到搅拌和推流的作用。第二曝气装置均匀设置在池底部，为传统曝气装置，未在图2中标示。曝气捕食反应池组2内的水流方向如图2所示的折流流动，最大程度的增加水力停留时间。

每个反应池水流上进上出，通过导流管9来保证流体在池中的停留时间，而未按照上进下出的原则，主要原因是各反应池的控制条件不同，如溶解氧、mlss等条件，这样设置可以最大程度的保证各反应池互相之间不受干扰。

软性纤维填料21是便于微生物附着的载体，微生物附着其上会形成稳定的生物膜，生物膜有三层结构，最里层是厌氧环境，生长着厌氧菌，称之为厌氧层；中间层是缺氧环境，称之为缺氧层；最外层是好氧层，直接与氧气接触。在处理的泥水混合物中也存在厌氧菌、好氧菌，因为污水处理厂厌氧池、好氧池都会排泥。在第一反应池6中，菌种主要有两种形态存在，一种是生物膜形式附着在软性纤维填料21上，一种是菌胶团形式漂浮在泥水中，经过选择的厌氧菌和好氧菌会通过菌胶团来不及附着在软性纤维填料21上，会流入下一个反应池，并进行与第一反应池6类似的反应。

附着在第一反应池6的微生物食物链的底层生物，主要通过摄取水中的营养物质维持活性，处于微生物食物链的底端，是微生物食物链顶端捕食者的食物来源。每组填料附着的微生物都具有一条完成的捕食链条，各反应池相对于前一反应池的捕食链会根据泥水的变化(泥水在各格表征的营养物质是变化的)而发生数量和种群上的改变。

储泥池3为漏斗状，通过重力作用在该池实现泥水分离，储泥池3中上部竖向设置挡板31，挡板31一侧通过进泥连接管32与第三反应池8连通，挡板31另一侧连接出水管33，储泥池3底部连接污泥泵34和出泥口35，污泥泵34与控制模块连接。

挡板31主要起到缓冲水力和导流的作用，储泥池3除了污泥储存的作用之外，还有固液分离的作用，其分离出的上清液要回流至污水处理厂前端进行生化处理。如果不设挡板31，水力条件下可能搅动污泥而使部分污泥回流至污水处理厂前端；设置了挡板31，可以缓冲水力的影响，同时让泥在挡板31作用下导流向底部，最大程度的减少上清液回流时携带的污。而且，经曝气捕食反应池组2减量后的泥活性相对较低，大量回流可能会影响污水处理出水效果。

优选地，进泥管11上安装第一电子流量计15，第一电子流量计15与控制模块连接。

优选地，臭氧发生装置4与第一曝气装置13之间连通安装第一鼓风机41；纯氧发生装置5与第二曝气装置22之间连通安装第二鼓风机51。优选的，软性纤维填料21在曝气捕食反应池组2内成交错间隔设置

利用本实用新型的污泥消减处理设备进行的污泥消减处理方法包括以下步骤：

步骤(1)，剩余污泥进入融胞调节池1，充入臭氧，并启动搅拌装置12进行搅拌，对污泥内的微生物细胞进行臭氧融胞处理。剩余污泥的泥水进入融胞调节池1，利用臭氧融胞技术，使微生物细胞破壁，增加泥水中的有机质含量，为下一阶段泥量消减做铺垫。

主要原理：剩余活性污泥主要由四种物质组成：具有活性的微生物群体、微生物自身氧化的残留物、原污水中不能被微生物降解的惰性有机物以及无机物；剩余污泥中固体物质的有机成分，主要存在于细胞壁内。微生物的细胞壁是细胞最外面的一层薄膜，有着固定细胞形态和保护细胞的作用。细胞壁属于生物难降解惰性物质，破坏较为困难。臭氧具有强氧化性，可以杀死细胞，破坏细胞壁，使细胞溶质流出，提高剩余污泥的可生化性，降低剩余污泥的含固量，增加污泥的流动性。

步骤(2)，经融胞处理后的污泥进入曝气捕食反应池组2中第一反应池6内，充入氧气曝气，适应存活的微生物被筛选出，一部分微生物附着在第一反应池6的软性纤维填料21上进行繁殖，另一部分微生物随污泥进入第二反应池7。

步骤(3)，进入第二反应池7内的微生物附着在第二反应池7的软性纤维填料21上进行繁殖，充入氧气曝气，原生动物和后生动物繁殖，并与第二反应池7内的微生物形成食物链捕食关系。

步骤(4)，经第二反应池7处理后，微生物、原生动物和后生动物随污泥进入第三反应池8，充入氧气曝气，继续通过捕食作用处理污泥。

泥水经融胞调节池1处理后，进入三段式曝气捕食反应池组2，该阶段是根据微生物的分布捕食特点，利用软性纤维填料21拉长食物链的优势，设置划分为三段捕食反应池组。

步骤(5)，经第三反应池8处理后的污泥进入储泥池3中沉淀，沉淀后的污泥从出泥口35排出，上清液通过出水管33排出。经过三段捕食反应池处理后的混合液进入储泥池3，上清液排入污水处理设施前端进水，减量后的污泥排入污泥处理处置间。

微生物食物链主要在三段式曝气捕食反应池内形成，该处理介质具有高泥量、低碳源、低氮源及高磷源的特点。

在第一反应池6的活化筛选阶段主要是在曝气条件下筛选出适应该种处理介质条件下的好氧菌及厌氧菌，筛选出的菌种一部分会附着在第一反应池6的软性纤维填料21上，一部分会随介质流入第二反应池7，在该阶段主要是菌种富集的阶段，运行稳定后会有捕食现象存在。在第二反应池7，其适应介质条件的好氧菌和厌氧菌会大量在软性纤维填料21上附着繁殖，在足够的停留时间(12～24h)及曝气(保持2～4mg/l含氧量)条件下，一些以好氧菌及厌氧菌为食的原生动物和后生动物开始大量繁殖，形成了“好氧菌(厌氧菌)→原生动物→后生动物”的食物链捕食关系，这种捕食关系在第二反应池7的前端、中端及后端都普遍存在，越到后端，其原生动物和后生动物的占比越大，食物链中包括丝状菌、草履虫、线虫、轮虫、楯纤虫、水丝蚓、钟形虫、吸管虫及腹足类等微生物及动物。

根据生态学的理论，食物链越长，能量在传递过程中被消耗的比例就越大，最终形成总的生物量也就越少。因此，延长食物链或强化食物链中的微型动物的捕食作用均能达到减少剩余污泥产生量的目的。

按照以上理论，原生动物及后生动物等捕食性微型动物占比越大，形成的泥量就越少，在该段污泥的消减量可以达到60％左右，之后大量的原生和后生动物及部分厌氧菌、好氧菌随介质流入第三反应池8；在第三反应池8主要是通过延长停留时间对捕食作用进行强化，该段也符合食物链捕食关系，在该阶段可以进一步去除泥量约10％左右，使得整体泥量消减达到70％左右。

优选地，剩余污泥为99％含水量的污泥，微生物包括好氧菌和厌氧菌。99％含水率的剩余污泥是指刚排出的不加任何处理的剩余污泥；对于高度浓缩、压滤或其他处理后的污泥，再用本实用新型的装置处理的意义不大。污泥进入融胞调节池1后，充入臭氧对剩余污泥进行溶胞处理，以增加碳源。

优选地，第一反应池6、第二反应池7和第三反应池8均分别在线检测酸碱度、温度、溶解氧含量及污泥浓度，将采集到的数据信息传至控制模块。

优选地，步骤(2)、(3)(4)中的氧气曝气均为纯氧曝气，并保持池内含氧量为2～4mg/l。

优选地，污泥在第二反应池7内停留12～24h。曝气捕食反应池组2整体水力停留时间为36～72小时，根据进水泥性质不同会有所不同，主要受vss含量的影响。第一反应池6的停留时间再6～12h左右，第二反应池7停留时间24～48h，第三格停留时间6～12h。泥水的流量根据处理量的不同而进水量设置不，如一天处理10m³的99％含水率污泥，按照停留时间36h计算，第一反应池泥水流量应为0.27m³/h。

优选地，污泥在第一反应池6、第二反应池7和第三反应池8之间为依次溢流。整个曝气捕食反应池组2工段以纯氧曝气，增加氧的传递和利用效率；池底部设置推流搅拌器28，保证流体的流动性并充分混合；该工段第一反应池6至第三反应池8构造相同，体积比例1:4:1，流体由第一反应池6至第三反应池8依次通过隔板23上部的导流管9溢流，导流管9的出水口处位于软性纤维填料21中部。

经融胞调节池1处理后的剩余污泥进入三段式曝气捕食反应池组2，在第一反应池6内是活化筛选阶段，在该段筛选出适合该条件下的细菌等微生物；之后进入第二反应池7进行第二捕食阶段，由于特殊软性填料高卷曲率及高孔隙率构造，为细菌等微生物多层次高密度附着提供了良好的物理条件，在填料上大量繁殖，极大增加了微生物的多样性，为该段的原生生物提供了极其丰富的食物来源，由于食物充沛，原生生物大量繁殖，通过大量的捕食作用，消减60％左右的活性污泥；之后进入第三反应池8进行第三段捕食强化阶段，主要有肉眼可见的后生动物、原生动物及细菌组成，通过进一步强化捕食作用，使污泥的消减量达到70％以上。

本实用新型中的具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。