申请日2010.02.05
公开(公告)日2010.07.28
IPC分类号C02F11/02; C02F3/10; C02F3/12; C02F3/30
摘要
污泥减量与反硝化脱氮耦合的城市污水污泥联合处理系统，它涉及一种污泥减量与反硝化脱氮城市污水污泥处理系统。本发明解决了经污泥减量处理后的污泥上清液中COD和N、P的含量高，须回流到污水处理系统进一步处理，给污水处理系统带来较大的负荷冲击，而影响污水处理系统正常运行的问题。本发明的技术方案一采用的是污泥减量装置与序批式生物污水处理装置联合运行，本发明的技术方案二采用的是污泥减量装置与膜生物污水处理装置联合运行，本发明的多块底栖类生物附着板均匀布置在污泥减量反应器内。本发明的污泥减量效果可达85～90%，总氮的去除率达85%，具有投资和运行成本低，污泥高效减量、脱氮效果好和无二次污染的优点。
权利要求书
1.一种污泥减量与反硝化脱氮耦合的城市污水污泥联合处理系统，它由序批式生物污水处理装置、第一排泥泵(7)、第四调节阀(6)、污泥 减量装置、第三调节阀(17)和第二排泥泵(18)组成;其特征在于：
所述序批式生物污水处理装置由序批式生物反应器(1)、入水管(20)、第一进泥管(21)、第一排泥管(22)和第一曝气设备组成;第一曝气设备由第一曝气头(2)、第一进气管(23)、第一调节阀(3)、第一空气压缩机(4)、第一时间继电器(5)和第一导线(24)组成;
所述污泥减量装置由污泥减量反应器(8)、多块底栖类生物附着板(9)、第二曝气设备、第二进泥管(25)和第二排泥管(26)组成;第二曝气设备由第二曝气头(10)、第二进气管(27)、第二调节阀(12)、第二空气压缩机(13)、第二时间继电器(16)和第二导线(29)组成;底栖类生物附着板(9)由附着板主体(30)和固定在附着板主体(30)上的填料(31)组成;
所述入水管(20)安装在序批式生物反应器(1)上端的侧壁上，且与序批式生物反应器(1)连通，所述第一进泥管(21)安装在序批式生物反应器(1)下端的侧壁上，且与序批式生物反应器(1)连通，所述第一排泥管(22)安装在序批式生物反应器(1)的底壁上，且与序批式生物反应器(1)连通，所述第一曝气头(2)设置在序批式生物反应器(1)的内部，且位于序批式生物反应器(1)的底部，第一曝气头(2)通过第一进气管(23)与序批式生物反应器(1)外部的第一空气压缩机(4)连通，所述第一调节阀(3)安装在第一进气管(23)上，所述第一时间继电器(5)通过第一导线(24)与第一空气压缩机(4)连接;
所述第二进泥管(25)安装在污泥减量反应器(8)上端的侧壁上，且与污泥减量反应器(8)连通，所述第二排泥管(26)安装在污泥减量反应器(8)的底壁上，且与污泥减量反应器(8)连通，所述多块底栖类生物附着板(9)均匀布置在污泥减量反应器(8)内且位于污泥减量反应器(8)的中部，所述第二曝气头(10)设置在污泥减量反应器(8)的内部，且位于最下端底栖类生物附着板(9)的下方，所述第二曝气头(10)通过第二进气管(27)与污泥减量反应器(8)外部的第二空气压缩机(13)连通，所述第二调节阀(12)安装在第二进气管(27)上，所述第二时间继电器(16)通过第二导线(29)与第二空气压缩机(13)连接;
所述第一进泥管(21)通过第二排泥泵(18)与第二排泥管(26)连通，所述第一排泥管(22)通过第一排泥泵(7)与第二进泥管(25)连通，所述第四调节阀(6)安装在第一排泥管(22)上，所述第三调节阀(17)安装在第二排泥管(26)上。
2.根据权利要求1所述污泥减量与反硝化脱氮耦合的城市污水污泥联合处理系统，其特征在于：所述附着板主体(30)为矩形板，矩形板的长度与宽度的比值为5∶3，厚度为1-2cm，矩形板上开有多个方形孔(30-1)，每个方形孔(30-1)的每一侧孔壁上均开有凹槽(30-2)，每个方形孔(30-1)的每一侧孔壁上的凹槽(30-2)联合组成回字形固定槽，所述填料(31)通过回字形固定槽固定在附着板主体(30)上。
3.根据权利要求1或2所述污泥减量与反硝化脱氮耦合的城市污水污泥联合处理系统，其特征在于：所述填料(31)由多纤毛材料编织而成。
4.一种污泥减量与反硝化脱氮耦合的城市污水污泥联合处理系统，它由膜生物污水处理装置、第一排泥泵(7)、第四调节阀(6)、污泥减量装置、第三调节阀(17)和第二排泥泵(18)组成;其特征在于：
所述膜生物污水处理装置由膜生物反应器(33)、入水管(20)、第一进泥管(21)、第一排泥管(22)、膜组件(32)和第一曝气设备组成;第一曝气设备由第一曝气头(2)、第一进气管(23)、第一调节阀(3)和第一空气压缩机(4)、第一时间继电器(5)和第一导线(24)组成;
所述污泥减量装置由污泥减量反应器(8)、多块底栖类生物附着板(9)、第二曝气设备、第二进泥管(25)和第二排泥管(26)组成;第二曝气设备由第二曝气头(10)、第二进气管(27)、第二调节阀(12)、第二空气压缩机(13)、第二时间继电器(16)和第二导线(29)组成;底栖类生物附着板(9)由附着板主体(30)和固定在附着板主体(30)上的填料(31)组成;
所述入水管(20)安装在膜生物反应器(33)上端的侧壁上，且与膜生物反应器(33)连通，所述第一进泥管(21)安装在膜生物反应器(33)下端的侧壁上，且与膜生物反应器(33)连通，所述第一排泥管(22)安装在膜生物反应器(33)的底壁上，且与膜生物反应器(33)连通，所述第一曝气头(2)设置在膜生物反应器(33)的内部，且位于膜生物反应器(33)的底部，第一曝气头(2)通过第一进气管(23)与膜生物反应器(33)外部的第一空气压缩机(4)连通，所述第一调节阀(3)安装在第一进气管(23)上，所述第一时间继电器(5)通过第一导线(24)与第一空气压缩机(4)连接，所述膜组件(32)设置在膜生物反应器(33)的中部;
所述第二进泥管(25)安装在污泥减量反应器(8)上端的侧壁上，且与污泥减量反应器(8)连通，所述第二排泥管(26)安装在污泥减量反应器(8)的底壁上，且与污泥减量反应器(8)连通，所述多块底栖类生物附着板(9)均匀布置在污泥减量反应器(8)内且位于污泥减量反应器(8)的中部，所述第二曝气头(10)设置在污泥减量反应器(8)的内部，且位于最下端底栖类生物附着板(9)的下方，所述第二曝气头(10)通过第二进气管(27)与污泥减量反应器(8)外部的第二空气压缩机(13)连通，所述第二调节阀(12)安装在第二进气管(27)上，所述第二时间继电器(16)通过第二导线(29)与第二空气压缩机(13)连接;
所述第一进泥管(21)通过第二排泥泵(18)与第二排泥管(26)连通，所述第一排泥管(22)通过第一排泥泵(7)与第二进泥管(25)连通，所述第四调节阀(6)安装在第一排泥管(22)上，所述第三调节阀(17)安装在第二排泥管(26)上。
5.根据权利要求4所述污泥减量与反硝化脱氮耦合的城市污水污泥联合处理系统，其特征在于：所述附着板主体(30)为矩形板，矩形板的长度与宽度的比值为5∶3，厚度为1-2cm，矩形板上开有多个方形孔(30-1)，每个方形孔(30-1)的每一侧孔壁上均开有凹槽(30-2)，每个方形孔(30-1)的每一侧孔壁上的凹槽(30-2)联合组成回字形固定槽，所述填料(31)通过回字形固定槽固定在附着板主体(30)上。
6.根据权利要求4或5所述污泥减量与反硝化脱氮耦合的城市污水污泥联合处理系统，其特征在于：所述填料(31)由多纤毛材料编织而成。
说明书
污泥减量与反硝化脱氮耦合的城市污水污泥联合处理系统
技术领域
本发明涉及一种污泥减量与反硝化脱氮城市污水污泥处理系统，属于利用生物技术处理污泥的技术领域。
背景技术
污水生物处理技术在污水净化进程中一直发挥着巨大的作用，污水生物处理技术最大的弊端就是处理污水的同时产生大量剩余污泥，这些剩余污泥通常含有相当量的有毒有害物质(如寄生虫卵、病原微生物、重金属)及未稳定化的有机物，如果不进行妥善处理与处置，将对环境造成直接或潜在的污染。然而污泥处理及最终处置需要大量基建投资和高昂的运行费用，运行费用可高达废水处理费用的60～70%。显而易见，污泥的处理与处置将成为环境领域的一大难题。因此，迫切需要开发一种新型的经济有效的污泥减量技术。
目前，国内外普遍认可的污泥减量技术可分为四类：一、溶胞-隐性生长;二、内源呼吸;三、解耦联代谢;四、生物捕食。同前三项技术相比，生物捕食技术具有“纯生态”的处理机理、较低的处理成本和良好的污泥减量效果，因此获得了更广泛的关注。
大量研究事实表明，虽然生物捕食技术的污泥减量效果很好，但是微型动物在捕食污泥的过程中，不可避免的会释放部分有机物质以及氮、磷等无机营养物质，因此经高效污泥减量后的污泥上清液中，COD和N、P的含量将大幅度提高，必须回流到污水处理系统进一步处理，给污水处理系统带来较大的负荷冲击，影响其正常运行。所以，能否在污泥高效减量的同时保证出水水质不受影响，正是污泥生物捕食工艺应用于实践的一个瓶颈问题。因此，如何改进现有的污泥捕食工艺，在保证高效污泥减量效果的同时又能有很好的出水效果，即利用微型动物释放出部分有机物质作为反硝化作用的有效碳源，在污泥减量的同时又发生着反硝化脱氮作用，是新型生物捕食技术的研究热点。
近年来随着同步硝化反硝化研究的不断深入，好氧反硝化和自养反硝化等概念被相继提出，奠定了同步硝化反硝化反应(简称SND作用)生物脱氮新技术的理论基础。微环境理论认为：在活性污泥絮体或填料内，由于受氧的扩散限制，絮体或填料内存在溶解氧梯度。絮体或填料外表面与气、液相直接接触而溶解氧较高，微生物群体以好氧菌、硝化菌为主;絮体或填料内层由于氧传递受阻以及外部氧被大量消耗形成了缺氧微环境，反硝化菌占优势。因此通过控制污泥减量装置内部的溶氧环境，为反硝化作用提供良好的反应环境，将使污泥减量过程中的反硝化脱氮作用成为可能。
发明内容
本发明的目的是为了解决经污泥减量处理后的污泥上清液中COD和N、P的含量高，须回流到污水处理系统进一步处理，给污水处理系统带来较大的负荷冲击，而影响污水处理系统正常运行的问题，进而提供一种污泥减量与反硝化脱氮耦合的城市污水污泥联合处理系统。
本发明的第一种技术方案是：污泥减量与反硝化脱氮耦合的城市污水污泥联合处理系统由序批式生物污水处理装置、第一排泥泵、第四调节阀、污泥减量装置、第三调节阀和第二排泥泵组成;
所述序批式生物污水处理装置由序批式生物反应器、入水管、第一进泥管、第一排泥管和第一曝气设备组成;第一曝气设备由第一曝气头、第一进气管、第一调节阀、第一空气压缩机、第一时间继电器和第一导线组成;
所述污泥减量装置由污泥减量反应器、多块底栖类生物附着板、第二曝气设备、第二进泥管和第二排泥管组成;第二曝气设备由第二曝气头、第二进气管、第二调节阀、第二空气压缩机、第二时间继电器和第二导线组成;底栖类生物附着板由附着板主体和固定在附着板主体上的填料组成;
所述入水管安装在序批式生物反应器上端的侧壁上，且与序批式生物反应器连通，所述第一进泥管安装在序批式生物反应器下端的侧壁上，且与序批式生物反应器连通，所述第一排泥管安装在序批式生物反应器的底壁上，且与序批式生物反应器连通，所述第一曝气头设置在序批式生物反应器的内部，且位于序批式生物反应器的底部，第一曝气头通过第一进气管与序批式生物反应器外部的第一空气压缩机连通，所述第一调节阀安装在第一进气管上，所述第一时间继电器通过第一导线与第一空气压缩机连接;
所述第二进泥管安装在污泥减量反应器上端的侧壁上，且与污泥减量反应器连通，所述第二排泥管安装在污泥减量反应器的底壁上，且与污泥减量反应器连通，所述多块底栖类生物附着板均匀布置在污泥减量反应器内且位于污泥减量反应器的中部，所述第二曝气头设置在污泥减量反应器的内部，且位于最下端底栖类生物附着板的下方，所述第二曝气头通过第二进气管与污泥减量反应器外部的第二空气压缩机连通，所述第二调节阀安装在第二进气管上，所述第二时间继电器通过第二导线与第二空气压缩机连接;
所述第一进泥管通过第二排泥泵与第二排泥管连通，所述第一排泥管通过第一排泥泵与第二进泥管连通，所述第四调节阀安装在第一排泥管上，所述第三调节阀安装在第二排泥管上。
本发明的第二种技术方案是：污泥减量与反硝化脱氮耦合的城市污水污泥联合处理系统由膜生物污水处理装置、第一排泥泵、第四调节阀、污泥减量装置、第三调节阀和第二排泥泵组成;
所述膜生物污水处理装置由膜生物反应器、入水管、第一进泥管、第一排泥管、膜组件和第一曝气设备组成;第一曝气设备由第一曝气头、第一进气管、第一调节阀和第一空气压缩机、第一时间继电器和第一导线组成;
所述污泥减量装置由污泥减量反应器、多块底栖类生物附着板、第二曝气设备、第二进泥管和第二排泥管组成;第二曝气设备由第二曝气头、第二进气管、第二调节阀、第二空气压缩机、第二时间继电器和第二导线组成;底栖类生物附着板由附着板主体和固定在附着板主体上的填料组成;
所述入水管安装在膜生物反应器上端的侧壁上，且与膜生物反应器连通，所述第一进泥管安装在膜生物反应器下端的侧壁上，且与膜生物反应器连通，所述第一排泥管安装在膜生物反应器的底壁上，且与膜生物反应器连通，所述第一曝气头设置在膜生物反应器的内部，且位于膜生物反应器的底部，第一曝气头通过第一进气管与膜生物反应器外部的第一空气压缩机连通，所述第一调节阀安装在第一进气管上，所述第一时间继电器通过第一导线与第一空气压缩机连接，所述膜组件设置在膜生物反应器的中部;
所述第二进泥管安装在污泥减量反应器上端的侧壁上，且与污泥减量反应器连通，所述第二排泥管安装在污泥减量反应器的底壁上，且与污泥减量反应器连通，所述多块底栖类生物附着板均匀布置在污泥减量反应器内且位于污泥减量反应器的中部，所述第二曝气头设置在污泥减量反应器的内部，且位于最下端底栖类生物附着板的下方，所述第二曝气头通过第二进气管与污泥减量反应器外部的第二空气压缩机连通，所述第二调节阀安装在第二进气管上，所述第二时间继电器通过第二导线与第二空气压缩机连接;
所述第一进泥管通过第二排泥泵与第二排泥管连通，所述第一排泥管通过第一排泥泵与第二进泥管连通，所述第四调节阀安装在第一排泥管上，所述第三调节阀安装在第二排泥管上。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
一、本发明通过将污泥减量装置与序批式生物污水处理装置或膜生物污水处理装置联合运行，实现了城市污水污泥的同步处理;本发明基于生物捕食和反硝化脱氮原理，特别设计了一种具有反硝化脱氮效果的污泥减量装置，大大降低了回流污泥中COD和N的含量，缓解了微型动物捕食污泥过程中所释放的营养物质对前置污水处理单元的负荷冲击，因此，从污泥减量装置回流的污泥混合液将不会对前置污水处理效果产生较大影响，从而真正实现了城市污水污泥同步的高效处理。
二、本发明的污泥减量装置的设计是基于底栖类生物捕食污泥的原理，同时又强化了反硝化脱氮作用，即为反硝化脱氮良好的反应条件，主要体现在以下三个方面：1、底栖类生物附着板使填料与污泥层之间形成溶解氧梯度，满足了反硝化作用对缺氧微环境的要求;2、充分利用了底栖类生物捕食污泥过程中释放有机物，为反硝化作用提供了有效的碳源;3、由于底栖类生物的自适性，该装置中污泥混合液的pH始终稳定在7.5±0.2，为反硝化作用提供了适宜的pH条件。因此，整套污泥减量装置的反硝化脱氮效果非常明显。
三、本发明的污泥减量装置的反硝化脱氮过程利用的是底栖类生物捕食污泥所释放的有机物质，而无需外加碳源，既解决了底栖类生物污泥减量过程中释放有机物的问题，又减少了反硝化脱氮过程外加碳源的成本费用。
四、本发明的污泥减量装置采用可变曝气设备，通过调节曝气量，一方面能保证底栖类生物的正常呼吸作用;另一方面，使污泥减量装置中的污泥混合液混合均匀，从而能够被底栖类生物充分捕食。再者，通过曝气量的调节，使整套污泥减量装置的溶解氧维持在0.5mg/L左右，为微生物反硝化作用创造适应的溶氧环境。
五、本发明工艺简单，结构紧凑，运行稳定可靠，操作管理方便，可完全实现自动化控制，可稳定有效实现城市污水及污水污泥的生态协同处理，具有广阔的推广前景。
六、本发明的污泥减量效果可达85～90%，总氮的去除率达85%，具有投资和运行成本低，污泥高效减量、脱氮效果好和无二次污染的优点。