申请日2013.04.03
公开(公告)日2014.10.15
IPC分类号C02F11/02; C02F9/14; C02F11/00
摘要
本发明公开了一种污泥源减量处理方法及装置，污泥和污水混合液进入好氧生化池内充分曝气混合后，引入沉淀池内沉淀，上清液引出，并周期性抽取沉淀池中的定量沉淀污泥进入预缺氧反应池，再由预缺氧反应池进入厌氧反应器中在厌氧条件下反应，然后抽出等量污泥引入预曝气反应池内曝气混合2-8小时后，从预曝气反应池中抽取等量污泥混合液补入好氧生化池内，完成污泥在沉淀-预缺氧-厌氧-预曝气-好氧-沉淀各设备之间的循环交换流动。本发明的优点是：污泥减量化效果好且稳定，增强了工艺系统的除氮能力，新增的预曝气反应池，强化了系统的硝化功能，使得更多的氮素污染物被转化为硝氮，继而在厌氧反应器中得以去除，建设改造容易，建筑成本低，具有长远的经济效益。
权利要求书
1.一种污泥源减量处理装置，包括好氧生化池、沉淀池和厌氧反应器，其特征在于：它还设有预缺氧反应池和预曝气反应池，其中所述好氧生化池的出口连接所述沉淀池的入口，所述沉淀池的出口连接所述预缺氧反应池的入口，所属预缺氧反应池的出口连接所述厌氧反应器的入口，所述厌氧反应器的出口连接预曝气反应池的入口，预曝气反应池的出口连接所述好氧生化池的入口。
2.根据权利要求1所述的一种污泥源减量处理装置，其特征在于：所述厌氧反应器为具有搅拌装置的厌氧消化装置。
3.根据权利要求1或2所述的一种污泥源减量处理装置，其特征在于：所述预缺氧反应池为具有机械搅拌装置的缺氧反应池。
4.根据权利要求1或2所述的一种污泥源减量处理装置，其特征在于：所述预曝气反应池为好氧曝气反应池。
5.一种剩余污泥减量处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)污泥和污水混合液进入好氧生化池内充分曝气混合后，引入沉淀池内沉淀，上清液引出;
(2)周期性抽取沉淀池中的定量沉淀污泥进入预缺氧反应池中消耗掉污泥中大部分的氧;
(3)预缺氧反应池中反应后的污泥进入厌氧反应器中在厌氧条件下反应，静沉，然后抽出等量污泥引入预曝气反应池内曝气混合2-8小时后，从预曝气反应池中抽取等量污泥混合液补入好氧生化池内;
(4)每隔3天抽出厌氧反应池中等量的污泥回流至好氧生化反应池内，完成污泥在沉淀-预缺氧-厌氧-预曝气-好氧-沉淀各设备之间的循环交换流动。
6.根据权利要求5所述的一种污泥源减量处理方法，其特征在于：污泥在所述预曝气反应池内曝气混合2-8小时，且溶解氧浓度为2-3mg/L。
说明书
一种污泥源减量处理方法及装置
技术领域
本发明涉及一种污水处理工艺，尤其是涉及剩余污泥减量处理工艺。
背景技术
近几年来我国的污水处理事业达到了快速的发展，以活性污泥法为主体的生物处理工艺因其具有较高的有机污染物去除效果而被广泛的应用于各种规模的城市污水处理过程中。同时，由于城镇污水处理厂几乎均采用各种形式的活性污泥法作为处理工艺，必然会产生大量的剩余污泥。目前，我国城市污水厂产生的剩余污泥总量巨大、增长迅速，没有较妥善的处理方法，且处理处置费用高。此外，污泥中含有重金属、各种有机物和细菌等有毒有害物质，如不加以妥善处理处置，将会造成严重的二次污染。因此，我国剩余污泥处理、处置问题不容乐观。
根据住建部《关于全国城镇污水处理设施2011年第一季度建设和运行情况的通报》中显示，截至2011年3月底，全国各城市、县累计建成城镇污水处理厂2996座，处理能力达到1.33亿m3/d。按每万m3污水经处理后污泥产生量(按含水率80%计)约为5-10 t计算，全国每天的污泥产生量约为6.55-13.3万吨，全年约为2390-4854万吨。据统计和报道，要实现污泥的无害化处理，美国的处理成本是每吨干污泥1000元人民币，日本约2500元，欧洲某些国家3400~7300元，并且还将继续上升。
剩余污泥是一种成分复杂的特殊固体废物，呈固态或半固态，粘稠度大，含水率高。污泥中既含有氮、磷、有机质等植物营养成分，也含有大量的有机污染物、重金属、病原菌、寄生虫卵等有毒有害成分。如果处理处置不当，很容易造成二次污染。目前普遍采用的污泥处理方法是，将污泥用机械脱水设备处理到含水率为80%左右，然后以简单填埋、堆放的方式作最终处置。填埋方式将占据大量使用场地，同时由于污泥本身较高的含水率，简单填埋时会发生填埋场滑坡塌方事故，同时会使得填埋后产生较多的渗滤液而对环境造成严重的二次污染，也使得填埋场的正常使用寿命受到一定的影响。2009年2月，深圳清水河的下坪固体废弃物填埋场3号污泥坑正是由于填埋的污泥过多，导致了管涌事故。2009年2月18日实施的《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策(试行)》规定，“国家将逐步限制未经无机化处理的污泥在垃圾填埋场填埋;填埋前的污泥需进行稳定化处理;污泥填埋应满足《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质》(CJ/T 249)的规定”，对污泥的处理处置提出了更高的技术要求。
此外，污泥处置方法主要有资源化利用(制砖、堆肥等)、土地利用和焚烧等，这些方法都在一定条件下得到了应用，但这些方法都存在着许多目前难以有效解决的问题而受到进一步发展的限制。如污泥直接施用于农田会因大量病源菌和不稳定有机物而对农作物产生毒害;(好氧或厌氧)堆肥后作为肥料用于农业仍会因为重金属的存在而具有潜在的危害;焚烧也因含水率高、热值低而使焚烧效能低，并且二次污染严重。
由于在国内污泥资源化存在着各种暂时无法解决的关键环节，使得资源化技术的大规模推广受到一定的限制，同时，由于污泥中的各种污染物质(重金属、有机物、病原微生物)等的存在，使得污泥无法成为真正意义的“有用资源”，而产生“真正的经济效益”。
因此，如何使污泥处理达到减量化、无害化、稳定化和资源化，是如今污水处理过程中亟需解决的重要课题。而减量化无疑是任何污泥处理处置方式都必须优先考虑的最关键环节。
因此，从清洁生产和生命周期评价的理念出发，通过利用物理、化学或生物的手段，从污水处理厂的源头上治理，使整个污水处理系统产生并向外排放的生物固体量达到最少，从而减少污泥的产生和处理量，减少污水处理成本，实现污泥的源减量。
我国属于发展中国家，国内众多技术经济落后地区，为保证经济发展和环境保护相协调，需要推广运行污泥产量少的污水处理工艺，因此研究应用最为广泛的活性污泥法的污泥源减量化课题就具有极高的意义，可以从源头削减污泥产生量，是一种新型的清洁生产工艺，对于提高整个污水处理行业的技术水平具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种污泥源减量效果明显、建设改造容易、建设运行成本低的污泥源减量处理装置。
本发明的另一目的是提供一种污泥减量效果明显、运行成本低的污泥源减量处理方法。
本发明的技术解决方案是：一种污泥源减量处理方法及装置，包括好氧生化池、沉淀池和厌氧反应器，它还设有预缺氧反应池和预曝气反应池，其中所述好氧生化池的出口连接所述沉淀池的入口，所述沉淀池的出口连接所述预缺氧反应池的入口，所述预缺氧反应池的出口连接所述厌氧反应器的入口，所述厌氧反应器的出口连接预曝气反应池的入口，预曝气反应池的出口连接所述好氧生化池的入口。
本发明在原有的OSA工艺装置的基础上，在厌氧反应器前增加一个预缺氧反应器，在厌氧反应器后增加一个预曝气反应器，形成IOSA新装置，其实质是将沉淀池底部的污泥抽入预缺氧反应器内，消耗掉大部分残留的氧，然后进入厌氧反应器内，在厌氧条件下反应一段时间，将厌氧反应器内的泥水混合液抽入预曝气反应池内短时曝气反应，经过曝气后的污泥混合液补入好氧生化反应池内继续生化处理污水，从而实现污泥减量的效果，而且出水的脱氮效果优于现有OSA工艺。
所述厌氧反应器为具有搅拌装置的厌氧消化装置。利用厌氧反应器较强的反硝化能力，减轻好氧生化池内氮素污染负担，同时强化了整个装置的除氮能力。
所述预缺氧反应池为缺氧反应池，结构简单，操作方便。
所述预曝气反应池为好氧曝气反应池，结构简单，操作方便。
一种污泥源减量处理方法，污泥和污水混合液进入好氧生化池内充分曝气混合后，引入沉淀池内沉淀，上清液引出，并周期性抽取沉淀池中的定量沉淀污泥进入预缺氧反应池内，然后进入厌氧反应器中在厌氧条件下反应，然后抽出等量污泥引入预曝气反应池内曝气混合2-8小时后，从预曝气反应池中抽取等量污泥混合液补入好氧生化池内，完成污泥在沉淀-预缺氧-厌氧-预曝气-好氧-沉淀各设备之间的循环交换流动。
在本发明方法中，新加插的预缺氧反应池和预曝气反应池是其区别于OSA工艺的关键环节，它可以实现以下几方面的功能：
(1)减少污泥对系统的冲击。污泥经过预缺氧反应池后，其中大部分的氧被消耗殆尽，进入厌氧反应器后可以减少对厌氧反应器的冲击，提高厌氧反应的效率。
(2)活化厌氧微生物。OSA工艺在污泥回流段加插了厌氧反应单元，实质上改变了传统活性污泥法中微生物的生存环境，使得微生物不断处于好氧-厌氧的交替循环中，使得OSA中部分微生物因不适应周期性的环境的变迁，降低了其生物活性甚至导致有效微生物的死亡，因而弱化了系统污水处理能力。预曝气反应器的插入，使得微生物在厌氧与好氧交替的过程中存在一个缓冲适应的阶段，通过对从厌反应器中出流的污泥混合液进行短时曝气，提前活化厌氧微生物，使其提前适应好氧的环境，增强稳固生物活性，提高系统污水处理能力。
(3)减轻好氧生化反应池有机物负担。OSA工艺中为达到一定的污泥减量化效果，厌氧反应器的污泥停留时间往往较长;同时由于细胞内源呼吸、自身衰退死亡以及胞外聚合物的离解等，会带来部分絮体高分子物质的释放。因而，从厌氧反应器回流到好氧环境中的污泥混合液中含有大量的有机物(含氮磷污染物在内)，包括可生物降解以及难生物降解的物质，无形中加重了好氧系统的处理负担，这也是导致系统污水处理性能的恶化的原因之一。预曝气反应池通过强曝气作用，可以增强微生物氧化分解有机物的能力，一些难生物降解的物质有可能在这一阶段被转化为容易生物降解的物质，同时也能去除厌氧回流混合液中的有机物，减轻了好氧反应池的有机物负担，使得系统运行性能更加稳定;同时预曝气反应池还强化了系统的硝化功能，从厌氧反应器 中流出的污泥混合液中含有大量氮素污染物在预曝气反应池中能较容易地被转化为硝态氮，然后经污泥的循环回流，利用厌氧反应器中较强的反硝化作用得以去除，减轻好氧生化反应池氮素污染负担的同时也强化了系统的除氮能力。
(4)增强系统污泥减量化效能。新加插的预曝气反应池与活性污泥法中传统意义上的好氧反应池有所区别，它没有外界有机物的流入，因此该反应池中微生物主要利用分解自身的有机物去维持其生存，相当于一个好氧消化小单元。在OSA工艺中加插预曝气反应器，其与厌氧反应器联合起来，相当于形成了一种厌氧-好氧组合式污泥消化工艺单元，而厌氧-好氧消化的联合是一种对有机物具有良好去除效果的工艺组合，由此可以增强系统的污泥减量化功能。
污泥在所述预曝气反应池内曝气混合2-8小时，且溶解氧浓度为2-3mg/L。其结构单元架构简单，便于每天进行污泥循环交换回流周期安排，运行成本合适。
本发明的优点是：污泥减量化效果好且稳定，增强了工艺系统的除氮能力，新增的预曝气反应池，强化了系统的硝化功能，使得更多的氮素污染物被转化为硝氮，继而在厌氧反应器中得以去除，建设改造容易，建筑成本低，具有长远的经济效益。