一种利用旁路生物反应器进行污泥减量的系统和工艺

摘要

本发明公开了一种利用旁路生物反应器进行污泥减量的系统和工艺，系统包括依次连接的无氧池、缺氧池、给氧池和沉降池，所述沉降池的排泥管与无氧池之间设有污泥回流管，还包括一旁路生物反应器，所述旁路生物反应器内分隔为相互连通的调整池和搅拌反应池；所述调节池通过污泥减量管与所述沉降池的排泥管连通，所述调节池通过管路连通第一给氧装置；所述搅拌反应池通过混合液回流管与所述无氧池、缺氧池、给氧池中的至少一者连通，所述搅拌混合池内设有搅拌装置。本发明将沉降池排除的污泥在旁路生物反应器中进行反应，然后循环至生化池中，达到减量的目的，从源头上控制污泥的排出量。

权利要求

1.一种利用旁路生物反应器进行污泥减量的工艺，包括，采用活性污泥法将待处理污水依次经过无氧池、缺氧池、给氧池和沉降池，经沉降池沉降分离后的清水排放，其特征在于，经所述沉降池沉降分离后的污泥一部分直接回流至无氧池中，另一部分送入旁路生物反应器的调节池中，向调节池中通入氧化空气，对污泥进行均质混合，均质混合后的污泥送入搅拌反应池中，搅拌反应，反应结束后将污泥回流至无氧池、缺氧池、给氧池的至少一者中，循环进行；

进行所述工艺的系统包括依次连接的无氧池（2）、缺氧池（3）、给氧池（4）和沉降池（9），所述沉降池（9）的排泥管与无氧池（2）之间设有污泥回流管（18），还包括一旁路生物反应器，所述旁路生物反应器内分隔为相互连通的调节池（21）和搅拌反应池（25）；

所述调节池（21）通过污泥减量管（16）与所述沉降池（9）的排泥管连通，所述调节池（21）通过管路连通第一给氧装置（22）；

所述搅拌反应池（25）通过混合液回流管（28）与所述无氧池（2）、缺氧池（3）、给氧池（4）中的至少一者连通，所述搅拌反应池（25）内设有搅拌装置（26）。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述调节池（21）与搅拌反应池（25）的容积比为1:3～5。

3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述沉降池（9）为二沉池或序批式反应器。

4.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于，所述二沉池为平流式沉淀池或斜管式沉淀池。

5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，送入调节池中的污泥占沉降池排泥总量的5～30%，直接回流至无氧池中的污泥占沉降池排泥总量的70～95%。

6.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述调节池中的溶解氧浓度为0.5～

1mg/L。

7.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述调节池中污泥的停留时间为1～4h。

8.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述搅拌反应池中污泥的停留时间为2～

8h。

9.根据权利要求5所述的工艺，其特征在于，所述搅拌反应池中的搅拌速度为30～60转/min。

说明书

一种利用旁路生物反应器进行污泥减量的系统和工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种利用旁路生物反应器进行污泥减量的系统和工艺。

背景技术

[0002] “十一五”期间，我国的污水处理产业得到了快速发展，污水处理能力及处理率增长迅速，同时也带来了污泥产量的迅速增加。截止到2010年年底，全国城镇污水处理量达3
到343亿m（见表1），污泥按含水率80％计算，产生的脱水污泥量超过2200万吨。环保部资料显示，我国污水处理厂所产生的污泥大部分没有得到稳定化、无害化处理处置，多数污泥是送往城市垃圾处理厂简单填埋，甚至在露天简单堆放，污泥随意堆放所造成的污染与再污染问题已然凸显。根据“十二五”规划，到2015年全国新增污水日处理能力4200万吨，污水处理设施负荷率提高到80%以上，城市污水处理率达到85%，污水处理主要建设任务还包含提高污泥无害化处置能力(80%)。预计到2015年产污泥量超过3200万吨，如何妥善解决剩余污泥运输、污泥堆放及最终处置造成的二次污染问题，达到80%无害化处置目标还存在非常大的困难和挑战。

[0003] 污泥处理处置技术主要包括剩余污泥的后处理技术和污泥的原位减量技术。成熟的污泥后处置方法主要包括卫生填埋、堆肥、干化和焚烧等。各类污泥后处置技术的优缺点见表1。

[0004] 表1各类污泥后处置技术的优缺点

[0005]

[0006] 污泥源头减量化是在现有活性污泥污水处理工艺的基础上，通过改进或者研发新的污水处理工艺，在保证污水处理达到排放标准要求的前提下，尽量减少剩余污泥的产生和排放量，降低污泥的产率。在污水处理过程中想方设法地从源头减少剩余污泥产生的思路是20世纪90年代提出的对剩余污泥处置的新概念，是在对剩余污泥资源化基础上进一步提出的要求。污泥减量化是通过物理、化学、生物等手段，主要依靠降低微生物产率以及利用微生物自身内源呼吸进行氧化分解，使污水处理设施向外排放的生物固体量减少，从根本上、实质上减少污泥产生量。相比于污泥的末端处理处置技术，在保证污水处理效果的基础上，加强对源头污泥减量技术的研究具有非常重要的意义，是当前污泥处置技术研究的热点方向。

[0007] 目前的污泥减量技术主要基于三类作用原理，一类是基于细胞溶解(或分解)—隐性生长的污泥减量技术，先对湿污泥进行机械、化学、热—化学、生物氧化，破碎分解污泥絮体，促进微生物细胞溶解，使生物体中的有机碳作为微生物的底物并重复新陈代谢，即利用细胞溶解产物进行的隐性生长;第二类原理是增加系统中细菌捕食者的数量，是模拟自然生态系统中的食物链原理进行的污泥减量化技术；第三类是采用化学或生物方法促进解偶联代谢，造成能量泄漏，从而使生物生长效率下降。

[0008] 目前，城市污水处理厂污泥处置减量化的研究主要是物理化学法、生物法等方法。各种污泥减量方法的比较见下表2。

[0009] 表2 各种污泥减量技术减量效果比较

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[0011]

[0012] 以上城市污水处理厂污泥处置减量技术都有一定的应用范围和优点，但是每个技术都有其弊端，例如利用传统的方法污泥减量效果不明显；解偶联剂方法会影响出水水质，在实际应用中的最大弱点是环境安全性问题，解偶联剂通常是较难生物降解或对生物有较大毒性的化合物，使得生物对解偶联剂的降解不完全，这将会带来新的污染；利用溶胞技术减量效果一般，而且运行成本较高；水蚯蚓原位污泥消解，水蚯蚓污泥减量效果影响最大的环境因素是pH,其次是温度,影响较小的是DO，另外水蚯蚓减量技术还需配备特定的填料和菌种，一次投资或改造成本较高。

发明内容

[0013] 本发明提供了一种利用旁路生物反应器进行污泥减量的系统和工艺，将沉降池排除的污泥在旁路生物反应器中进行反应，达到减量的目的，从源头上控制污泥的排出量。

[0014] 一种利用旁路生物反应器进行污泥减量的系统，包括依次连接的无氧池、缺氧池、给氧池和沉降池，所述沉降池的排泥管与无氧池之间设有污泥回流管，还包括一旁路生物反应器，所述旁路生物反应器内分隔为相互连通的调节池和搅拌反应池；所述调节池通过污泥减量管与所述沉降池的排泥管连通，所述调节池通过管路连通第一给氧装置；所述搅拌反应池通过混合液回流管与所述无氧池、缺氧池、给氧池中的至少一者连通，所述搅拌反应池内设有搅拌装置。

[0015] 沉降池中的污泥大部分回流至无氧池中循环利用，引一部分污泥至旁路生物反应器中，在旁路生物反应器中先进行空气混合后再进行搅拌反应，旁路生物反应器中的菌种是好氧菌、兼氧菌以及污泥减量菌共存的一种菌种，将污泥中未降解的污泥进行充分降解，反应后的混合液回流至生化池中，经过旁路生物反应器处理过的污泥进入给氧池后易被好氧微生物分解，不断循环，降解污泥中的生物固体，减少剩余污泥的产量。

[0016] 所述旁路生物反应器内分隔为调节池和搅拌反应池，调节池内主要进行空气混合，均质均量后的混合液在搅拌反应池内搅拌反应，因此，优选地，所述调节池与搅拌反应池的容积比为1:3～5。

[0017] 优选地，所述沉降池为二沉池或序批式反应器；所述二沉池为平流式沉淀池或斜管（板）式沉淀池。选择平流式沉淀池时，沉淀池中的污泥通过真空泵抽出，然后分别送入生化池和旁路生物反应器中；当采用斜管（板）式沉淀池时，直接在沉淀池底部设置排泥管将污泥分别送至生化池和旁路生物反应器中。

[0018] 本发明还提供了一种利用旁路生物反应器进行污泥减量的工艺，包括，采用活性污泥法将待处理污水依次经过无氧池、缺氧池、给氧池和沉降池，经沉降池沉降分离后的清水排放，经所述沉降池沉降分离后的污泥一部分直接回流至无氧池中，另一部分送入旁路生物反应器的调节池中，向调节池中通入氧化空气，对污泥进行均质混合，均质混合后的污泥送入搅拌反应池中，搅拌反应，反应结束后将污泥回流至无氧池、缺氧池、给氧池的至少一者中，循环进行。

[0019] 将沉降池排出的污泥一部分进入旁路生物反应器进行反应，以达到减量目的，另外一部分回流至生化池进水处，如此循环。而在旁路生物反应器中，分成两格，一格为调节池，负责接收沉降池过来的部分污泥，对此污泥进行空气搅拌，均质均量后进入后续的搅拌反应池中，在旁路生物反应器内利用菌种（好氧菌、兼氧菌以及污泥减量菌共存的一种菌种）将污泥中未降解的污泥进行充分降解，反应后的混合液仍回流至生化池进水处，经过旁路生物反应器处理过的污泥进入给氧池后易被好氧微生物分解，如此循环，系统不断选择低繁殖细菌来分解生物固体，直到污泥中的固体被完全分解，这将大大减少剩余污泥的产生量，从而达到减少污泥产率的目的。

[0020] 送入调节池中的污泥占沉降池排泥总量的5～30%，直接回流至无氧池中的污泥占沉降池排泥总量的70～95%。

[0021] 如果送入调节池的污泥量太大，旁路生物反应器容积加大，增加投资，并且会影响处理效果；且主系统的污泥回流如果太少也会影响主系统的处理效果。因此，从经济角度考虑，上述分配比例为在污泥减量最大化的基础上性价比最合适的污泥分配比例。

[0022] 所述调节池中的溶解氧浓度为0.5～1mg/L。调节池的氧浓度控制在这个范围内能起到很好的搅拌均质均量的作用，太高会变成好氧池，太低则搅拌作用会有所欠缺。因此，优选为0.5～1mg/L。

[0023] 所述调节池中污泥的停留时间为1～4h;所述搅拌反应池中污泥的停留时间为2～8h。根据经济和技术上确定停留时间，太短达到不到技术要求，太长就会增加投资。

[0024] 所述搅拌反应池中的搅拌速度为30～60转/min，搅拌太慢，搅拌不均匀，搅拌太快，会破坏污泥絮体，会影响微生物的分解作用，因此优选为30～60转/min。

[0025] 本发明的有益效果：

[0026] 本发明是属于污泥前置减量技术，通过本发明的研究，能有效的减少系统的污泥产生量。本系统是利用一个旁路的生物反应器，将沉降池排出的污泥一部分进入旁路生物反应器进行反应，以达到减量目的，另外一部分回流至生化池进水处，如此循环。而在旁路生物反应器中，分成两格，一格为调节池，负责接收沉降池过来的部分污泥，对此污泥进行空气搅拌，均质均量后进入后续的旁路生物反应器，反应器内利用菌种将污泥中未降解的污泥进行充分降解。反应后的混合液仍回流至生化池进水处，如此循环，大大减少剩余污泥的产生量。

附图说明

[0027] 图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

[0028] 如图1所示，一种利用旁路生物反应器进行污泥减量的系统，包括依次设置的无氧池2、缺氧池3、给氧池4和沉降池9，在沉降池9的尾端设置旁路生物反应器。

[0029] 无氧池2、缺氧池3和给氧池4均为活性污泥法系统中的常规生化池，无氧池2上设有进水管1，缺氧池3和给氧池4附近设置第二给氧装置5，缺氧池3内设有空气管30，空气管30连接第二给氧装置5，空气管30上设有空气阀29，给氧池4底部设有给氧管网7，给氧管网7通过一根总管连接第二给氧装置5，在该总管上设有第二给氧阀6。

[0030] 沉降池9采用斜板式沉淀池，沉降池9内带有刮泥器11和中心管10，上部带有清水排水管12，底部带有排泥管13，给氧池4通过给氧池出水管6连接至沉降池9的中心管10。

[0031] 排泥管13上设置污泥加压装置14，经过污泥加压装置14后管路分为三路，一路为污泥回流管18，连通至无氧池2，在污泥回流管18上设置第一污泥流量控制阀17；一路为污泥减量管16，污泥减量管16上设置第二污泥流量控制阀15；一路为剩余污泥排放管20，在剩余污泥排放管19上设置第三污泥流量控制阀19；

[0032] 污泥减量管16的尾端设置一个旁路生物反应器，该旁路生物反应器内分隔为调节池21和搅拌反应池25，调节池21和搅拌反应池25相互连通，调节池21与搅拌反应池25的容积比为1：3～5。

[0033] 污泥减量管15的尾端与调节池21连通，在调节池21附近设置第一给氧装置22，在调节池21底部设置给氧管24，给氧管24与第一给氧装置22连接，在该给氧管24上设置第一给氧阀23。

[0034] 搅拌反应池25内设置搅拌装置26，该搅拌装置26采用顶置搅拌器，搅拌反应池25与无氧池2之间设置混合液回流管28，通过混合液回流管28将无氧池2和搅拌反应池
25连通，在该混合液回流管26上设置混合液回流控制阀27。

[0035] 第一给氧装置22和第二给氧装置5均可采用鼓风机。

[0036] 本实施方式的工作方式如下：

[0037] 本系统使用时，废水先经过一定的预处理，包括调节、初沉等处理设施后，废水依次进入本系统的无氧池2、缺氧池3和给氧池4，其中给氧池4通过第二给氧装置5和第二给氧阀6、给氧管网7提供溶解氧，溶解氧浓度控制在2～4mg/L。而缺氧池3也通过第二给氧装置5和空气阀29、空气管30提供空气搅拌，达到缺氧状态。

[0038] 废水经过本系统的无氧池2、缺氧池3和给氧池4后进入沉降池9进行固液分离，其中出水排放或进入下一步处理设施，而分离排出的污泥利用污泥给压装置14和污泥流量控制阀调节污泥流量分三路分流：第一路通过第一污泥流量控制阀17和污泥回流管18回流至无氧池2进水口处（流量约为总流量的70%～95%）；第二路通过第二污泥流量控制阀15和污泥减量管16流入调节池21和搅拌反应池25中进行污泥减量处理（流量约为总流量的5%～30%），反应后的混合液再经过混合液回流控制阀27和混合液回流管28回流至无氧池2进水口处；第三路通过第三污泥流量控制阀19和剩余污泥排放管20排至污泥后处理处置设施进行处理（根据给氧池3的污泥浓度进行控制，污泥浓度超过4g/L时适时排泥）。

[0039] 调节池21中通过第一给氧装置22、第一给氧阀23和给氧管24，进行空气搅拌，均质均量的同时，也提供一部分溶解氧，约为0.5～1mg/L，停留时间为1～4h。污泥经调节池21后进入搅拌反应池25，利用搅拌装置26，进行充分混合和反应，停留时间为2～8h。经过旁路生物反应器处理过的污泥进入给氧池3后易被好氧微生物分解，从而达到减少污泥产率的目的。

[0040] 实施例1

[0041] 某印染企业污水站在原有处理工艺未进行污泥减量改造前，剩余污泥每天约为2t/d（含水率80%）。利用本发明进行旁路生物反应器改造后，剩余污泥每天约为0.8t/d（含水率80%）。出水水质在污泥减量改造前后未曾发生明显变化。

[0042] 实施例2

[0043] 某新建城市污水厂，根据污水厂的污水水量和水质情况，原估算剩余污泥发生量约为10t/d（含水率80%）。利用本发明在污水处理工艺上增加一个旁路生物反应器，污水厂建成稳定运行后，剩余污泥发生量约为3t/d（含水率80%）。出水水质也基本能达到设计要求。

[0044] 以上所述仅为本发明的较佳实施举例，并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。