一种剩余活性污泥的减量化处理装置及方法

摘要

本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种剩余活性污泥的减量化处理装置及方法。本发明采用特定的处理装置以及处理方法，对剩余活性污泥采用多周期压力循环变化的方式进行处理，大大增加了氧的转移利用效率，提高了有机物的降解速度，从而具有更高的反应速率和去除效率；将处理完的污泥在生物反应器内部压力为P时排出，实现了浮渣与水的快速高效分离，并且在处理过程中辅以除磷步骤，使得不溶性磷酸盐与浮渣一同上浮排出，进而达到除磷目的。

权利要求

1.一种应用剩余活性污泥的减量化处理装置进行剩余活性污泥的减量化处理的方法，其特征在于：该装置包括高压生物反应器(1)和浮上分离器(2)，高压生物反应器(1)底部通过出样管(3)与浮上分离器(2)底部连通；浮上分离器(2)一侧下方设有澄清水排放管(4)；高压生物反应器(1)顶部设有排气主管(5)，排气主管(5)上设有排气支管(6)；高压生物反应器(1)由上至下依次设有进样管(7)、加药管(8)和曝气供气管(9)；

其具体处理步骤为：

(1)将待处理的剩余活性污泥放入高压生物反应器(1)，开启曝气供气管(9)；

(2)调整排气支管(6)，在300-500s的时间内将高压生物反应器(1)内的压力均匀的由0上升至P，然后在300-500s的时间内将高压生物反应器(1)内的压力由P均匀下降为0，完成一个循环处理；所述的压力P为5-15atm；

(3)按照步骤(2)所述的循环处理过程循环处理4-6天后，通过加药管(8)向高压生物反应器(1)内加入除磷剂，混合反应20-30min，然后将生物反应器(1)内部压力升至P时，将处理完的污泥通过出样管(3)排入浮上分离器(2)分离。

2.根据权利要求1所述的一种应用剩余活性污泥的减量化处理装置进行剩余活性污泥的减量化处理的方法，其特征在于：所述的曝气供气管(9)的供气量1.5-3.0L空气/h.L池容。

3.根据权利要求1所述的一种应用剩余活性污泥的减量化处理装置进行剩余活性污泥的减量化处理的方法，其特征在于：所述的除磷剂为硫酸铝或氯化铁；除磷剂与磷酸盐的摩尔比为Fe3+/Al3+:P＝1.1。

4.根据权利要求1所述的一种应用剩余活性污泥的减量化处理装置进行剩余活性污泥的减量化处理的方法，其特征在于：所述的待处理的剩余活性污泥中悬浮固体浓度为8000～30000mg/L。

说明书

一种剩余活性污泥的减量化处理装置及方法

技术领域

[0001] 本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种剩余活性污泥的减量化处理装置及方法。

背景技术

[0002] 剩余污泥是污水生物处理过程中产生的固体沉淀物，是污水处理后的附属品，这些剩余活性污泥的主要成分为细菌细胞物质，有机物浓度高且主要为固形物，如不进行妥善处理，这些污泥非常容易对地下水、土壤等造成二次污染，成为环境安全和公众健康的威胁。好氧生物处理技术是污泥减量化处理的有效方法之一。目前，生物污泥的好氧生物减量处理方法主要为常压好氧消化工艺，由于待处理剩余污泥的固体浓度高、有机物浓度高，需要消耗较多的溶解氧，而常压下曝气设备对氧的转移效率低，混合液中溶解氧浓度低，因此，常压污泥好氧消化工艺存在着对生物污泥的降解速率慢，需要较长的反应时间(20d左右)及较大的供气量等问题。

发明内容

[0003] 针对现有技术的不足之处，本发明提出了一种剩余活性污泥的减量化处理装置及方法，采用本发明，可以有效实现剩余活性污泥的减量化处理。

[0004] 本发明所述的剩余活性污泥的减量化处理装置包括高压生物反应器和浮上分离器，高压生物反应器底部通过出样管与浮上分离器底部连通；浮上分离器一侧下方设有澄清水排放管；高压生物反应器顶部设有排气主管，排气主管上设有排气支管；高压生物反应器由上至下依次设有进样管、加药管和曝气供气管。

[0005] 所述的排气主管上设有至少两个排气支管；所述的每个排气支管上均设有电磁阀和手动阀门。

[0006] 所述的高压生物反应器顶部设有压力表和可调压安全阀。

[0007] 应用本发明所述的装置进行剩余活性污泥的减量化处理的方法，其具体步骤为：

[0008] (1)将待处理的剩余活性污泥放入高压生物反应器，开启曝气供气管；

[0009] (2)调整排气支管，在300-500s的时间内将高压生物反应器内的压力均匀的由0上升至P，然后在300-500s的时间内将高压生物反应器内的压力由P均匀下降为0，完成一个循环处理；

[0010] (3)按照步骤(2)所述的循环处理过程循环处理4-6天后，通过加药管向高压生物反应器内加入除磷剂，混合反应20-30min，然后将生物反应器内部压力升至P时，将处理完的污泥通过出样管排入浮上分离器分离。

[0011] 具体工作时，将待处理的剩余活性污泥放入高压生物反应器，开启曝气供气管，为了保证所述的剩余活性污泥能够较好的曝气，保证反应器内氧的利用率，本发明所述的曝气供气管的供气量为1.5-3.0L空气/h.L池容，而且在该供气量条件下，在相应的时间内，可以保证高压生物反应器内的压力达到处理剩余活性污泥所需的压力条件。

[0012] 本发明在具体处理过程中首先调整排气支管，在300-500s的时间内将高压生物反应器内的压力均匀的由0上升至P，然后在300-500s的时间内将高压生物反应器内的压力由P均匀下降为0，完成一个循环处理；之所以采用这种处理方式，是因为在运行过程中剩余活性污泥中的细菌等微生物处于压力不断变化的环境中，可以强化其细胞膜的通透性，提高物质的传质效率。当反应器内的压力由0上升至P时，可以增强剩余活性污泥中的溶解氧浓度；由于本发明所述的曝气过程是在较之常规曝气要高出数倍乃至数十倍的水压下充氧，剩余活性污泥中会溶有过饱和空气以及生物氧化反应过程生成的废气(如CO2等)，因此当反应器内的压力由P下降至0时，可以脱除剩余活性污泥中所溶入的废气，以利于剩余活性污泥中重新注入新鲜空(氧)气。采用本发明所述的循环处理过程，大大增加了氧的利用率，有机物降解速度快，具有更高的反应速率和去除效率，效果显著。为了达到较好的处理效果，本发明所述的最高压力P为5-15atm，最高压力过小，循环变压效果不明显，最终处理效果不好；最高压力过大，设备负荷过大。

[0013] 为了对高压生物反应器内的压力实现方便有效控制，本发明所述的排气主管上设有至少两个排气支管，优选10个；所述的每个排气支管上均设有电磁阀和手动阀门，由PLC按时间设定依次控制电磁阀的开启与关闭。电磁阀仅通过开或闭控制排气管是排气还是关闭，不能调节排气量，需要通过调节手动阀门开启度大小控制每根排气支管出气量，调整好开启度后处于敞开状态。电磁阀和手动阀门两者联合应用，能够方便有效的控制反应器内压力，适应多种运行条件。

[0014] 本发明中的剩余活性污泥经过生物降解后，会释放出大量磷酸根，浓度可达50～100mgP/L。因此，本发明在处理结束前用高压加药泵向反应器中加入铁盐或铝盐除磷剂，混合反应20-30min，除磷剂在反应器中与磷酸根混合反应生成不溶性的磷酸盐，在浮上分离器中与污泥一起上浮，从而达到从澄清液中去除磷的目的。所述的除磷剂为硫酸铝或氯化铁；除磷剂与磷酸盐的摩尔比为Fe3+/Al3+:P＝1.1。

[0015] 之所以将处理完的剩余活性污泥在生物反应器内部压力为P时，通过出样管排入浮上分离器进行分离是因为此时压力很大，大量空气溶解在剩余活性污泥中，当其经出样管流入上浮分离器时，由于出样管出口处压力大大降低，溶解在剩余活性污泥中的空气析出形成大量微小气泡，这些微小气泡粘附在剩余活性污泥固体颗粒上，剩余活性污泥在微小气 泡的浮力作用下迅速上浮到液面形成浮渣而被分离去除，被澄清的水则流入污水厂的污水处理流程中进行处理。

[0016] 本发明所述的待处理的剩余活性污泥是指污水处理厂产生的剩余活性污泥，悬浮固体浓度为8000～30000mg/L，主要为细菌细胞物质，有机物浓度高且主要为固形物。

[0017] 综上所述，本发明采用特定的处理装置以及处理方法，对剩余活性污泥采用多周期压力循环变化的方式进行处理，大大增加了氧的转移利用效率，提高了有机物的降解速度，从而具有更高的反应速率和去除效率；将处理完的污泥在生物反应器内部压力为P时排出，实现了浮渣与水的快速高效分离，并且在处理过程中辅以除磷步骤，使得不溶性磷酸盐与浮渣一同上浮排出，进而达到除磷目的。

附图说明

[0018] 图1为本发明结构示意图；

[0019] 图中：1、高压生物反应器，2、浮上分离器，3、出样管，4、澄清水排放管，5、排气主管，6、排气支管，7、进样管，8、加药管，9、曝气供气管，10、电磁阀，11、手动阀门，12、压力表，13、可调压安全阀。

具体实施方式

[0020] 实施例1

[0021] 一种剩余活性污泥的减量化处理装置，该装置包括高压生物反应器1和浮上分离器2，高压生物反应器1底部通过出样管3与浮上分离器2底部连通；浮上分离器2一侧下方设有澄清水排放管4；高压生物反应器1顶部设有排气主管5，排气主管5上设有排气支管6；高压生物反应器1由上至下依次设有进样管7、加药管8和曝气供气管9。

[0022] 所述的排气主管5上设有10个排气支管6；所述的每个排气支管6上均设有电磁阀10和手动阀门11。

[0023] 所述的高压生物反应器1顶部设有压力表12和可调压安全阀13。

[0024] 应用上述的装置进行剩余活性污泥的减量化处理的方法，其具体步骤为：

[0025] (1)将待处理的剩余活性污泥放入高压生物反应器1，开启曝气供气管9；

[0026] (2)调整排气支管6，在500s的时间内将高压生物反应器1内的压力均匀的由0上升至P，然后在500s的时间内将高压生物反应器1内的压力由P均匀下降为0，完成一个循环处理；

[0027] (3)按照步骤2所述的循环处理过程循环处理6天后，通过加药管8向高压生物反应器1内加入除磷剂，混合反应20min，然后将生物反应器1内部压力升至P时，将处理完的污泥通过出样管3排入浮上分离器2分离。

[0028] 所述的曝气供气管1的供气量3.0L空气/h.L池容。

[0029] 所述的压力P为15atm。

[0030] 所述的除磷剂为硫酸铝；除磷剂与磷酸盐的摩尔比为Al3+:P＝1.1。

[0031] 所述的待处理的剩余活性污泥中悬浮固体浓度为29000mg/L，含水率为97.1％，其中挥发性固体的含量为19.2g/L，处理完成后挥发性固体的含量为11.4g/L，浮上分离器内上浮浮渣的含水率约为95.6％，澄清液含磷酸盐4.0mg/L。

[0032] 实施例2

[0033] 一种剩余活性污泥的减量化处理装置，该装置包括高压生物反应器1和浮上分离器2，高压生物反应器1底部通过出样管3与浮上分离器2底部连通；浮上分离器2一侧下方设有澄清水排放管4；高压生物反应器1顶部设有排气主管5，排气主管5上设有排气支管6；高压生物反应器1由上至下依次设有进样管7、加药管8和曝气供气管9。

[0034] 所述的排气主管5上设有10个排气支管6；所述的每个排气支管6上均设有电磁阀10和手动阀门11。

[0035] 所述的高压生物反应器1顶部设有压力表12和可调压安全阀13。

[0036] 应用上述的装置进行剩余活性污泥的减量化处理的方法，其具体步骤为：

[0037] (1)将待处理的剩余活性污泥放入高压生物反应器1，开启曝气供气管9；

[0038] (2)调整排气支管6，在400s的时间内将高压生物反应器1内的压力均匀的由0上升至P，然后在400s的时间内将高压生物反应器1内的压力由P均匀下降为0，完成一个循环处理；

[0039] (3)按照步骤2所述的循环处理过程循环处理5天后，通过加药管8向高压生物反应器1内加入除磷剂，混合反应20min，然后将生物反应器1内部压力升至P时，将处理完的污泥通过出样管3排入浮上分离器2分离。

[0040] 所述的曝气供气管1的供气量2.2L空气/h.L池容。

[0041] 所述的压力P为12atm。

[0042] 所述的除磷剂为氯化铁；除磷剂与磷酸盐的摩尔比为Fe3+:P＝1.1。

[0043] 所述的待处理的剩余活性污泥中悬浮固体浓度为18000mg/L，含水率为98.2％，其中挥发性固体的含量为12.4g/L，处理完成后挥发性固体的含量为8.8g/L，浮上分离器内上浮浮渣的含水率约为95.0％，澄清液含磷酸盐4.8mg/L。

[0044] 实施例3

[0045] 一种剩余活性污泥的减量化处理装置，该装置包括高压生物反应器1和浮上分离器2，高压生物反应器1底部通过出样管3与浮上分离器2底部连通；浮上分离器2一侧下方设 有澄清水排放管4；高压生物反应器1顶部设有排气主管5，排气主管5上设有排气支管6；高压生物反应器1由上至下依次设有进样管7、加药管8和曝气供气管9。

[0046] 所述的排气主管5上设有10个排气支管6；所述的每个排气支管6上均设有电磁阀10和手动阀门11。

[0047] 所述的高压生物反应器1顶部设有压力表12和可调压安全阀13。

[0048] 应用上述的装置进行剩余活性污泥的减量化处理的方法，其具体步骤为：

[0049] (1)将待处理的剩余活性污泥放入高压生物反应器1，开启曝气供气管9；

[0050] (2)调整排气支管6，在300s的时间内将高压生物反应器1内的压力均匀的由0上升至P，然后在300s的时间内将高压生物反应器1内的压力由P均匀下降为0，完成一个循环处理；

[0051] (3)按照步骤2所述的循环处理过程循环处理4天后，通过加药管8向高压生物反应器1内加入除磷剂，混合反应30min，然后将生物反应器1内部压力升至P时，将处理完的污泥通过出样管3排入浮上分离器2分离。

[0052] 所述的曝气供气管1的供气量1.5L空气/h.L池容。

[0053] 所述的压力P为5atm。

[0054] 所述的除磷剂为氯化铁；除磷剂与磷酸盐的摩尔比为Fe3+:P＝1.1。

[0055] 所述的待处理的剩余活性污泥中悬浮固体浓度为8500mg/L，含水率为99.1％，其中挥发性固体的含量为6.3g/L，处理完成后挥发性固体的含量为3.6g/L，浮上分离器内上浮浮渣的含水率约为96％，澄清液含磷酸盐3.8mg/L。