生物污泥零排放污水处理装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及污水处理及污泥减量技术，具体涉及一种通过从污泥减量工艺的回流污泥管线上嵌入活性污泥与无机砂分离器的方式实现有机生物污泥零排放的技术。
【背景技术】
[0002]随着城市污水产生量的增长和处理率的提高，作为污水处理副产物剩余污泥的数量不可避免的大幅度增长。如何经济、有效并且安全地处置源源不断产生的大量污泥，已成为污水处理领域亟须解决的问题。在这种背景下，以减少污水厂剩余污泥量为目的的各种污泥源头减量化技术应运而生，特别是基于降低细菌细胞的合成量、强化微生物的隐性生长和利用微型动物捕食作用的研宄取得了较为显著的成果。但迄今为止，通过比对已开发的各种污泥减量技术可以发现，每种技术都存在着各式各样的缺点，其中最为棘手的是随着剩余污泥产生量的减少，曝气池污泥中的VSS/MLSS比值降低、无机物质含量积累增加，使得曝气池反应效率降低，影响系统的污水处理及污泥减量效果，而且还会加剧污水处理设备的磨损，影响污水处理及污泥减量系统的正常运行。因此，如何在确保污水处理及污泥减量效果的前提下实现活性污泥与无机砂的分离是污泥减量技术研宄中必须面对的技术难题，尤其是面对日趋严峻的活性污泥二次污染问题，研发出一种能够实现生物污泥零排放的污水处理装置及方法具有更重要的意义。
【发明内容】
[0003]针对上述问题，本发明提供了一种可实现生物污泥零排放的旁路嵌入生物污泥与无机砂分离器的污水处理装置及方法。该处理装置采用OSA (好氧-沉淀-缺氧/厌氧)工艺作为污泥减量主体工艺，同时在主体污泥减量系统的剩余污泥回流管线上嵌入旁路生物污泥与无机砂分离器。
[0004]本发明的技术方案如下:
本发明提出的嵌入活性污泥与无机砂分离器的生物污泥零排放的污水处理装置包括由曝气池、二沉池和厌氧解偶联池组成的OSA污泥减量主体，好氧一厌氧的交替循环可促进分解代谢活性，使分解代谢和合成代谢相分离，实现污泥减量。在OSA污泥减量主体中，原污水通过进水管进入曝气池，曝气池出水端与二沉池进水端之间由污水管连接，二沉池由顶端污水管排出系统出水，二沉池底部与厌氧解偶联池5进水端之间由回流污泥管连接。
[0005]装置还包括生物污泥与无机砂分离器，厌氧解偶联池底部与生物污泥与无机砂分离器进料口之前通过回流污泥管连接，生物污泥与无机砂分离器溢流出泥口与曝气池进口端由回流污泥管连接，生物污泥与无机砂分离器底流口通过污泥管排除剩余污泥。
[0006]所述曝气池分为预反应区和主反应区，预反应区主要起生物选择器作用，使活性污泥在预反应区经历一个高负荷的吸附阶段，主反应区主要起降解作用，使活性污泥在主反应区经历较低负荷的基质降解阶段，抑制丝状菌繁殖引起的污泥膨胀。
[0007]所述二沉池采用辐流式结构，曝气池出来的泥水混合液进入二沉池通过沉淀工序完成泥水分离，出水达标排放，同时二沉池也能起到污泥浓缩作用。
[0008]所述厌氧解偶联池采用上部圆筒状、下部圆锥状的结构形式，厌氧解偶联池通过实现微生物分解代谢和合成代谢相分离以进行污泥减量的同时，还能起到水解酸化的作用，使来自二沉池的部分回流浓缩污泥在该池中分解，活性污泥中携带的部分无机砂得以分离，有助于提高后续无机砂分离器的分离效果。厌氧解偶联池可通过调节进水口位置来控制所需的污泥停留时间，在厌氧解偶联池内设加热棒调节温度。
[0009]在曝气池和厌氧解偶联池中均设有搅拌器，对泥水混合液进行搅拌混合；
本发明还提出一种利用上述装置进行污水处理的方法，步骤如下:
(I)让污水和来自生物污泥与无机砂分离器的活性污泥一并进入曝气池，水力停留时间控制在4.5-5.25h，曝气池由预反应区和主反应区两部分组成，预反应区主要起生物选择器作用，使活性污泥在预反应区经历一个高负荷的吸附阶段，随后在主反应区经历较低负荷的基质降解阶段，可有效抑制丝状菌繁殖引起的污泥膨胀。来自生物污泥与无机砂分离器的污泥具有较高的活性，有利于促进在曝气池中实现微生物的能量恢复、吸磷脱氮和有机污染物的去除。
[0010](2)经曝气池生物反应后的混合液进入二沉池，水力停留时间约1.7h，通过沉淀工序完成泥水分离，出水上清液达标排放、部分沉淀污泥通过回流污泥管进入厌氧解偶联池。
[0011](3)好氧微生物从曝气池有机底物的氧化中获得ATP，当进入没有食物供应的厌氧环境时，便无法产生能量，只能利用自身的ATP库作为能源，在厌氧饥饿阶段无法进行细胞合成。因此，微生物必须在生物合成之前重建必需的能源库，消耗底物进行分解代谢以满足微生物的能量需求。好氧一厌氧的交替循环有效促进了微生物的分解代谢活性，即在所述的厌氧解偶联池中完成了分解代谢和合成代谢的分离，实现污泥减量化。解偶联池水力停留时间控制在24h。解偶联池的厌氧环境及具有较长的水力停留时间等因素，为微生物水解酸化作用的发挥创造了良好条件，通过水解酸化作用使回流的部分剩余污泥发生酸化分解，并使得活性污泥中携带的无机砂得以分离，为后续生物污泥与无机砂分离器分离效率的提高奠定了基础，同时，酸化分解后的污泥还会为曝气池提供一定碳源支持。
[0012](4)将解偶联池处理后的污泥送入生物污泥与无机砂分离器，利用有机污泥和无机细砂在粒径和密度上的差异，使两者在旋转过程中产生不同的回旋半径而实现分离，同时也有效提高了分离后污泥的活性，经分离器溢流出泥口出来的高活性有机污泥回流至污泥减量主体工艺的曝气池，经过厌氧饥饿阶段的微生物在曝气池中得以能量恢复，底流口排出的高稳定性的无机砂作为剩余污泥(无机泥)排放，实现生物污泥的零排放，有效避免了活性污泥的二次污染问题。
[0013]本发明优点如下
(I)本发明在OSA污泥减量主体工艺中，厌氧解偶联池的厌氧环境及较长的水力停留时间(24h)为微生物水解酸化作用的发挥创造了良好条件，通过水解酸化作用使部分剩余污泥分解，并使活性污泥中夹带的无机砂分离，有利于提高生物污泥与无机砂分离器分离效率，也为曝气池微生物能量回复提供了碳源支撑，不但提高了污泥减量效果也能保障系统出水水质。
[0014](2)通过在污泥减量主体工艺的回流污泥管线上嵌入生物污泥与无机砂分离器，可以提高污泥减量效果，排除的剩余污泥以无机砂代替活性污泥，有效实现了污水处理系统的生物污泥零排放，避免了活性污泥的二次污染并降低了污水、污泥处理成本。
[0015](3)将生物污泥与无机砂分离器设在污泥减量主体工艺的回流污泥管线上，而非对主体工艺做出较大改动，这有效降低了污水、污泥处理系统的改造成本。
【附图说明】
[0016]图1为本发明提出的污水处理装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]参见图1，该装置由曝气池1、二沉池4、厌氧解偶联池5组成OSA污泥减量主体工艺。生物污泥与无机砂分离器6嵌在回流污泥管线上。原污水通过进水管12与来自分离器6溢流污泥口的高活性有机污泥通过回流污泥管17 —起进入曝气池1，曝气池I出水端与二沉池4进水端之间由污水管13连接，二沉池4底部与厌氧解偶联池5进水端之间由回流污泥管15连接，厌氧解偶联池5底部与分离器6进料口之间由回流污泥管16连接，二