申请日2006.07.07
公开(公告)日2006.12.27
IPC分类号C02F3/00; C02F3/30; C02F3/32
摘要
一种高效处理有机废水并减少剩余污泥产量的方法，属于利用生物技术处理污水的领域。为了减少污泥处理费用，本发明所述的污水处理工艺包括了一级物化处理、好氧段的二级生化处理和二沉池的泥水分离。好氧段依据食物链的营养级别，从低级到高级分为四部分：细菌分散生长池、原生动物生长池、后生动物生长池和大型微型动物生长池。细菌、原生动物、后生动物、大型微型动物分别在以上四个工序段中成为优势种群，减少了种间竞争，前者完成降解有机物的功能，后三者主要完成减少生物污泥产量的作用，辅以降解有机物。本发明的生物捕食污泥减量化工艺可应用于城市污水处理厂和工业污水处理厂的污水处理和污泥减量处理。
权利要求书
1、一种高效处理有机废水并减少剩余污泥产量的方法，其特征在于所述方 法为：a、原污水经过一级物化处理后进入细菌分散生长池，控制水力停留时间 为1～2小时，污水中的有机物在细菌分散池中被细菌降解;b、细菌分散生长 池出水依次经过原生动物生长池、后生动物生长池和大型微型动物生长池，其 中总水力停留时间为4～5小时，原生动物生长池的水力停留时间为1～1.5小时， 后生动物生长池中的水力停留时间为1小时，大型微型动物生长池中的水力停 留时间为1～1.5小时;c、大型微型动物生长池的泥水混合液经二沉池进行泥水 分离后，上清液排放，污泥回流至缺氧池经腐败后再进入原生动物生长池，少 量的剩余污泥外排。
2、根据权利要求1所述的一种高效处理有机废水并减少剩余污泥产量的方 法，其特征在于所述细菌分散生长池中混合液的溶解氧不低于0.5mg/l。
3、根据权利要求1所述的一种高效处理有机废水并减少剩余污泥产量的方 法，其特征在于所述原生动物生长池中混合液的溶解氧不低于0.5mg/l。
4、根据权利要求1所述的一种高效处理有机废水并减少剩余污泥产量的方 法，其特征在于所述后生动物生长池中混合液的溶解氧不低于1.0mg/l。
5、根据权利要求1所述的一种高效处理有机废水并减少剩余污泥产量的方 法，其特征在于所述大型微型动物生长池中混合液的溶解氧不低于2.0mg/l。
6、根据权利要求1所述的一种高效处理有机废水并减少剩余污泥产量的方 法，其特征在于所述二沉池的污泥先回流至缺氧池再流入原生动物生长池，回 流比为100%，缺氧池中的氧化还原电位为-200～-100mV。
7、根据权利要求1所述的一种高效处理有机废水并减少剩余污泥产量的方 法，其特征在于所述原生动物生长池、后生动物生长池和大型微型动物生长池 内填加有填料，所述填料为螺旋体状生物载体。
8、根据权利要求1所述的一种高效处理有机废水并减少剩余污泥产量的方 法，其特征在于所述好氧段中的曝气方式采用单侧循环曝气或池底全面曝气。
9、根据权利要求1所述的一种高效处理有机废水并减少剩余污泥产量的方 法，其特征在于所述细菌分散生长池、原生动物生长池、后生动物生长池和大 型微型动物生长池的池容比为2～2.5∶1.5～2∶1～1.5∶1.5～2。
说明书
一种高效处理有机废水并减少剩余污泥产量的方法
技术领域
本发明属于利用生物技术处理污水的领域，特别涉及了一种利用生物捕食 净化污水，并同时减少净化过程中剩余污泥产量的方法。
背景技术
活性污泥法是当今应用最广泛的污水生物处理方法，但同时副产大量的剩 余污泥。目前剩余污泥的处理与处置费用占污水处理厂总运行费用的25～40%， 随着污水处理设施的普及、处理量的增加、处理标准的提高和处理功能的拓展， 剩余污泥的产生量将会大幅度增加。因此，如何合理的解决污泥问题，已是当 前亟待解决的环保问题之一。
污泥的处理和处置，就是以适当的技术措施，使污泥得到再利用或以某种 不损环境的形式重新返回到自然环境中。目前常用的剩余污泥处理方法是污泥 浓缩→污泥厌氧消化→机械脱水;污泥最终处置方式主要有：土地利用(如污 泥农用、园艺利用等)、卫生填埋、污泥焚烧和投放海洋等。污泥厌氧消化所需 构筑物池体庞大，基建投资大，且厌氧消化工艺要求消化池内的温度恒定，操 作复杂;上述几种污泥处置方法也存在不足之处，如污泥中重金属的含量通常 超过农用污泥重金属最高限量的规定。此外，污泥中还含有病原体、寄生虫卵、 呋喃等，如农业利用不当，将对人类的健康造成严重的危害。填埋处置容易对 地下水造成污染，同时大量占用土地。焚烧处置可使污泥体积大幅度减小，且 可灭菌，但焚烧设备的投资和运行费用都比较大，燃烧产物中的二恶英(dioxin) 等大气污染物均对人体造成危害。投放海洋虽然可在短期内避免海岸线及近海 受到污染，但其长期危害可能更严重，且污泥运输费用昂贵，已被世界上大多 数国家禁用。因此从源头入手，最大程度地减少剩余污泥排放量有着显著的社 会效益和经济效益。
可实现污泥减量的污水净化技术就是要在保证污水处理效果的前提下，采 取适当的技术措施，尽量降低处理相同量污水时所产生的污泥量。目前的污泥 减量化技术可分为四类：(1)解偶联技术：正常情况下，生物的分解代谢和合 成代谢是由ATP(三磷酸腺苷)和ADP(二磷酸腺苷)之间的转化而联系在一起 的，即分解一定的底物，将有一定比例的生物体合成。但在污水处理系统中存 在解偶联剂的情况下，底物被氧化的同时ATP不大量合成或合成以后迅速由其 他途径释放，总体上使得细菌的分解代谢和合成代谢不再由ATP的合成与分解 反应偶联在一起。这样细菌在保持正常分解底物的同时，自身合成速度减慢， 表观速率降低，从而达到降低污泥产量的目的，这就是所谓的解偶联。但在实 际应用中存在以下问题：所投的解偶联剂在较长时间后由于微生物的驯化而被 降解，从而失去解偶联作用;加入解偶联剂后，需要更多的氧去氧化未能转化 成污泥的有机物，从而使得供氧量增加;投加解偶联剂的费用昂贵，其在污水 中需要维持的浓度为4-80mg/l，用量惊人;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，存在环境安全问题。(2)增加生物体自身氧化速率： 常规活性污泥法中常用氧化沟工艺。该工艺可以延长污泥龄或降低污泥负荷从 而减少污泥产量，但氧化沟占地较大，处理效率低。膜法污水处理工艺中的膜 生物反应器可以在长污泥龄或完全不排污泥的情况下操作，从而导致极低的污 泥产率。但采用该方法会导致严重的膜污染，从而增加膜组件的更换费用，此 外，膜生物反应器中的污泥粘度大，脱水性能差，增加了污泥脱水的费用。(3) 生物隐性生长技术：通过强化细胞的隐性生长也可以达到污泥减量的目的。隐 性生长是指细菌利用衰亡细菌所形成的二次基质生长，整个过程包含了溶胞和 生长。通常的溶胞作用包括各种化学、物理、生物及其相互联合的作用。化学 溶胞法中有报道采有臭氧、酸碱溶胞，但增加了污水处理的投资和能耗;当采 用氯气溶胞时，氯气与污泥中的有机物发生反应生成三卤甲烷，危害环境。物 理溶胞法中的热处理和机械破碎法同样需要较多的额外能量输入;超声波虽然 可以破坏细胞壁，但它的作用受到液体的许多参数(温度、粘度、表面张力等) 和超声波发生设备的影响，在短时间内还不可能投入实用。生物溶胞中的投加 酶制剂或抗菌素法在经费上不太现实。(4)生物捕食：主要是利用微型动物(如 原/后生动物)对细菌的捕食作用。从生态学角度，当系统中食物链越长，能量 损失越多，可用于合成生物体的能量就越少，最终形成的总的生物量也就越少。 因此，延长食物链或强化食物链中微型动物的捕食作用均能达到减少剩余污泥 产量的目的。常规活性污泥法中，微型动物与细菌共存于曝气池，而曝气池的 运行条件主要是利于细菌等微生物吞食有机物，并不完全适合于具有捕食细菌 作用的高等微型动物的生长，从而导致污泥减量化效果不明显。同其它三类污 泥减量技术相比，生物捕食法具有经济和环境友好等显著优点，发展前景良好。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分别适合于细菌、微型动物生长的污水处理工 艺，提高污水处理效率，节约污水处理厂的基建投资，并在保证污水净化效果 的前提下最大限度地降低剩余污泥产量，以减少污泥处理费用。具体工艺过程 如下：
污水处理工艺：原污水经过一级物化处理后进入细菌分散生长池，控制水 力停留时间为1～2小时，污水中的有机物在细菌分散池中被细菌降解;b、细 菌分散生长池出水依次经过原生动物生长池、后生动物生长池和大型微型动物 生长池，其中总水力停留时间为4～5小时，原生动物生长池的水力停留时间为 1～1.5小时，后生动物生长池中的水力停留时间为1小时，大型微型动物生长 池中的水力停留时间为1～1.5小时;c、大型微型动物生长池的泥水混合液经二 沉池进行泥水分离后，上清液排放，污泥回流至缺氧池经腐败后再进入原生动 物生长池，少量的剩余污泥外排。
本发明的利用生物捕食减少剩余污泥量的方法可分别为不同类型的微型动 物提供稳定的生长环境，使它们各自相对独立的成为优势种群，减少了种间竞 争，从而有效提高污水净化效果，并因对细菌的捕食作用减少污泥产量。因此 本工艺可以降低污水处理厂的污水处理成本和污泥处理处置费用。
本发明所述的污水处理工艺包括了一级物化处理、好氧段的二级生化处理 和二沉池的泥水分离。好氧段依据食物链的营养级别，从低级到高级分为四部 分：细菌分散生长池、原生动物生长池、后生动物生长池和大型微型动物生长 池。细菌、原生动物、后生动物、大型微型动物分别在以上四个工序段中成为 优势种群，减少了种间竞争，前者完成降解有机物的功能，后三者主要完成减 少生物污泥产量的作用，辅以降解有机物。本发明的生物捕食污泥减量化工艺 可应用于城市污水处理厂和工业污水处理厂的污水处理和污泥减量处理。具有 如下优点：
1、工艺简单，运行稳定可靠，操作管理方便，可完全实现自动化控制。
2、生物捕食污泥减量化工艺可分别为原/后生动物和大型微型动物提供稳定 的生长环境，使它们各自相对独立的成为优势种群，减少种间竞争，可有效提 高污水净化效果，并因对细菌的捕食作用减少污泥产量，从而降低污水处理厂 的污水处理成本和污泥处理处置费用。
3、生物捕食污泥减量化工艺可使系统不仅具有去除有机物和污泥减量的功 能，而且还可以有效去除污水中的总氮，并有助于磷的去除。
4、系统中的原/后生动物不仅可以捕食细菌而且也可以直接吞食污泥颗粒和 污水中的有机残渣，因此系统中大量的原/后生动物有助于提高污水净化效果。
5、由于微型动物的捕食作用，工艺可有效提高二沉池内污泥的沉降和脱水 性能，且无结团现象。