申请日2009.03.23
公开(公告)日2009.08.19
IPC分类号C02F9/14; C02F3/28; C02F3/12; C02F1/44
摘要
本发明提供了一种强化污水中氮磷去除及应对污泥沉降性不良的污泥减量工艺，所述工艺主要由厌氧水解、膜生物反应、生物-化学除磷和污泥溶胞4个操作单元组成，并设计有污泥和污水两个流动相;所述污泥流动相包括两个内循环，内循环1存在于膜生物反应和生物-化学除磷操作单元之间，内循环2存在于厌氧水解、膜生物反应、生物-化学除磷和污泥溶胞4个操作单元之间;所述污水流动相分为两条支路，支路1穿越厌氧水解和膜生物反应操作单元，支路2穿越生物-化学除磷操作单元，分别处理后出水汇合排出。本发明适用于生活污水、城镇污水及经过预处理后工业有机废水的脱氮除磷和污泥减量，可实现污水和污泥的一体化处理。
权利要求书
1.一种强化污水中氮磷去除的污泥减量工艺，所述工艺主要由厌氧水解、 膜生物反应、生物-化学除磷和污泥溶胞4个操作单元组成，并设计有 污泥和污水两个流动相;所述污泥流动相包括两个内循环，内循环1 存在于膜生物反应和生物-化学除磷操作单元之间，内循环2存在于厌 氧水解、膜生物反应、生物-化学除磷和污泥溶胞4个操作单元之间; 所述污水流动相分为两条支路，支路1穿越厌氧水解和膜生物反应操 作单元，支路2穿越生物-化学除磷操作单元，分别处理后出水汇合排 出。
2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于：设定污水总流量为Q，则支路 1的污水流量为aQ，支路2的污水流量为(1-a)Q，0.6≤a≤0.9;由膜生 物反应单元流入生物-化学除磷单元的污泥流量为bQ，0.1≤b≤0.4，由 生物-化学除磷单元回流至膜生物反应单元的污泥流量为dQ，0.05≤d ≤0.15，由生物-化学除磷单元流入污泥溶胞单元、由污泥溶胞单元流 入厌氧水解单元的的污泥流量为cQ，0.005≤c≤0.015。
3.如权利要求2所述的工艺，其特征在于所述工艺如下：总流量为Q的 污水按a:(1-a)比例分别进入厌氧水解单元和生物-化学除磷单元;经厌 氧水解单元水解预处理后的污水流入膜生物反应单元;部分来自膜生 物反应器中的流量为bQ的污泥与流量为(1-a)Q的污水共同汇入生物- 化学除磷单元进行反应，经泥水分离后，浓缩污泥分两路分别被引入 到污泥溶胞单元和膜生物反应单元，进入污泥溶胞单元的污泥流量为 cQ、进入膜生物反应单元的污泥流量为dQ，流量为(1+b-a-c-d)Q的上 清液则在经过化学除磷后与流量为(a+c+d-b)Q的膜过滤出水混合并被 排出系统;流量为cQ的污泥在经污泥溶胞单元处理后，再经过厌氧水 解单元的消解，被用作膜生物反应器的二次底物。
4.如权利要求1～3之一所述的工艺，其特征在于工艺参数如下：待处理 污水pH=6～8，COD/TN=5.1～8.9，COD/TP=29～70;厌氧水解、膜生物 反应、生物-化学除磷单元的水力停留时间分别为2h～5h、5h～8h、4h～6h， 溶解氧分别为<0.3mg/L、0.5～1.0mg/L、<0.1mg/L;膜生物反应器内污 泥浓度控制在4000～8000mg/L;污泥溶胞单元采用臭氧接触反应形式， 以鼓泡传质形式控制臭氧投量为0.04～0.18g·O3/g·MLSS。
说明书
一种强化污水中氮磷去除的污泥减量工艺
(一)技术领域
本发明涉及一种强化污水中氮磷去除的污泥减量工艺，属于环境工程 水污染控制技术领域。
(二)背景技术
当前，活性污泥法因其经济高效及碳氮磷同时去除的优点，被广泛地 应用于生活污水、城镇污水及工业有机废水的处理;但该法同时也会产生 大量的含有毒有害物质的剩余污泥，而处理和处置这些生物固体的费用可 占到整个污水厂的40%～60%，给企业和社会带来了沉重的经济负担和环 境风险。这促使了环境工作者对污泥减量技术的研究，即在保证污水处理 效果的前提下，采取适当的措施使处理相同污水所产生的污泥数量降低， 以实现从源头上解决污泥问题。
目前，污泥减量技术主要有溶胞-隐性生长技术、解偶联技术和微型 动物捕食技术等。溶胞-隐性生长技术通过破碎污泥细胞并以其作为二次 生长底物，达到微生物代谢的能量耗散和降低产率的目的，但这会引起系 统污泥沉降性变差及出水中氮磷含量升高等问题;解偶联技术凭借增加在 分解代谢和合成代谢的能量(ATP)差异，使供给微生物合成代谢的能量 有限而减少污泥的产量，但作为异型生物质的解偶联剂的长期使用会导致 生物适应性和环境安全等后果;微型动物捕食技术则利用污水处理中的原 生动物与后生动物捕食细菌的特性，达到食物链延长、能量损失增加和生 物产量降低的效果，但该技术存在耗氧量增加、蠕虫释放营养物质等弊端。 总的来说，现有的污泥减量技术都会不同程度给污水处理系统带来污泥沉 降性变差、氮磷等营养物的去除效果减弱等主要问题。
(三)发明内容
针对现有技术不足，本发明提出一种强化污水中氮磷去除及应对污泥 沉降性不良的污泥减量工艺。
本发明采用的技术方案是：
一种强化污水中氮磷去除的污泥减量工艺，所述工艺主要由厌氧水 解、膜生物反应、生物-化学除磷和污泥溶胞4个操作单元组成，并设计 有污泥和污水两个流动相;所述污泥流动相包括两个内循环，内循环1 存在于膜生物反应和生物-化学除磷操作单元之间，内循环2存在于厌氧 水解、膜生物反应、生物-化学除磷和污泥溶胞4个操作单元之间;所述 污水流动相分为两条支路，支路1穿越厌氧水解和膜生物反应操作单元， 支路2穿越生物-化学除磷操作单元，分别处理后出水汇合排出。厌氧水 解单元接收大部分污水和经溶胞后的污泥混合液，其作用是通过兼性菌的 水解酸化作用截留和消解进水和溶胞污泥中的颗粒物及大分子有机物，提 高进入膜生物反应器污水的可生化性;膜生物反应器通过超滤/微滤膜组 件代替传统二沉池使水力停留时间和污泥停留时间分离，具有污泥浓度 高、污泥产率低、抗污泥沉降性不良等优点，其作用在于通过控制单元内 溶解氧的水平实现脱氮菌的同步硝化-反硝化及聚磷菌的好氧摄磷，降低 膜出水中悬浮物、有机物、氮磷等污染物浓度;生物-化学除磷单元接收 部分污水和膜生物反应器高浓度污泥，主要进行聚磷菌的厌氧释磷及泥水 分离后富含磷的上清液的化学除磷，沉淀后的释磷污泥分两路分别进入膜 生物反应器和污泥溶胞单元;污泥溶胞单元利用物理(机械、超声波等)、 化学(臭氧、氯气等)、生物(溶菌酶等)等手段破碎剩余污泥细胞释放 胞内有机物，溶胞后混合液经厌氧水解后可作为额外有机底物提高膜生物 反应器反硝化脱氮的效果。
设定污水总流量为Q，则支路1的污水流量为aQ，支路2的污水流 量为(1-a)Q，0.6≤a≤0.9;由膜生物反应单元流入生物-化学除磷单元的 污泥流量为bQ，0.1≤b≤0.4，由生物-化学除磷单元回流至膜生物反应单 元的污泥流量为dQ，0.05≤d≤0.15，由生物-化学除磷单元流入污泥溶胞 单元、由污泥溶胞单元流入厌氧水解单元的的污泥流量为cQ，0.005≤c ≤0.015。
具体的，所述工艺流程如下：总流量为Q的污水按a：(1-a)比例分别 进入厌氧水解单元和生物-化学除磷单元;在厌氧水解单元，污水中的悬 浮物和胶体颗粒被被吸附截留，并被水解转化为液态污染物，而大分子有 机物通过酸化作用变成易生物降解的小分子物质，经厌氧水解单元水解预 处理后的污水流入膜生物反应单元;其中的碳氮磷污染物在异养菌、硝化 菌、反硝化菌、聚磷菌等代谢作用下被同步去除，同时产生剩余污泥;部 分来自膜生物反应器中的流量为bQ的污泥与流量为(1-a)Q的污水共同汇 入生物-化学除磷单元进行反应，其中聚磷菌在厌氧条件下吸收进水有机 物并释放大量磷酸盐，经泥水分离后，浓缩污泥分两路分别被引入到污泥 溶胞单元和膜生物反应单元，进入污泥溶胞单元的污泥流量为cQ、进入 膜生物反应单元的污泥流量为dQ，流量为(1+b-a-c-d)Q的上清液则在经 过化学除磷后与流量为(a+c+d-b)Q的膜出水混合并被排出系统;流量为 cQ的污泥在经污泥溶胞单元处理后可产生可生化性较好的有机底物和惰 性物质，这些混合物被引入至厌氧水解单元，再经过厌氧水解单元的消解， 以进一步削减生物固体含量并提高其可生化性，被用作膜生物反应器的二 次底物，经预处理后的溶胞污泥将改善系统反硝化脱氮及基于隐性生长的 污泥减量效果。
优选的，流量分配系数a=0.8，b=0.2，c=0.01，d=0.06。
优选的，本发明工艺参数如下：待处理污水pH=6～8，COD/TN(碳 氮比)=5.1～8.9，COD/TP(碳磷比)=29～70;厌氧水解、膜生物反应、 生物-化学除磷单元的水力停留时间分别为2h～5h、5h～8h、4h～6h，溶解 氧分别为<0.3mg/L、0.5～1.0mg/L、<0.1mg/L;膜生物反应器内污泥浓度 控制在4000～8000mg/L;污泥溶胞单元采用臭氧接触反应形式，以鼓泡传 质形式控制臭氧投量为0.04～0.18g·O3/g·MLSS。
与现有污泥减量技术相比，本发明的有益效果主要体现在：通过引入 水解、膜分离、除磷、溶胞等过程单元，有机整合了物化、生化等方法的 多种作用原理，实现了污水和污泥的一体化处理，重点解决了现有污泥减 量工艺存在的氮磷等营养物的去除效果和污泥沉降性减弱等弊端。本发明 适用于生活污水、城镇污水及经过预处理后工业有机废水的脱氮除磷和污 泥减量，污泥产率可至少下降60%以上，COD、TN和TP的去除率分别 在90%、80%、85%以上。