申请日2018.08.09
公开(公告)日2018.12.18
IPC分类号C02F3/00
摘要
一种活性污泥工艺污泥减量化与絮体结构调控方法，原污水首先进入活性污泥生物系统，然后泥水混合物进入沉淀池进行固液分离，经过处理后的污水从上部流出，沉淀到下部的污泥一部分通过剩余污泥泵排出系统，另一部通过污泥回流泵输送到絮体结构调控单元，絮体结构调控单元中设置有可调整机械强度与速度梯度的剪磨系统，本发明通过调控单元的剪磨作用使活性污泥絮体外层松散型胞外聚合物破碎并与菌胶团剥离，脱离絮体的松散型保外聚合物进入生物系统被活性污泥所分解代谢，一方面通过分解松散型胞外聚合物实现污泥减量化，另一方污泥絮体结构变得密实，有利于后期污泥沉降与泥水分离。
权利要求书
1.一种活性污泥工艺污泥减量化与絮体结构调控方法，其特征在于，原污水首先进入活性污泥生物系统(1)，然后泥水混合物进入沉淀池(2)进行固液分离，经过处理后的污水从上部流出，沉淀到下部的污泥一部分通过剩余污泥泵排出系统，另一部通过污泥回流泵(3)输送到絮体结构调控单元(4)，絮体结构调控单元(4)中设置有可调整机械强度与速度梯度的剪磨系统(5)，利用剪磨系统(5)将絮体结构调控单元(4)中污泥絮体外层的松散型胞外聚合物从絮体中剥离。
2.根据权利要求1所述的一种活性污泥工艺污泥减量化与絮体结构调控方法，其特征在于，所述的方法中首先测定进入絮体结构调控单元(4)中的污泥絮体沉降特性、松散型胞外聚合物、紧密型胞外聚合物及溶液中DNA含量，初步设定剪磨系统(5)的剪磨强度，然后再次测定絮体结构调控单元(4)中污泥絮体的松散型胞外聚合物、紧密型胞外聚合物含量及溶液中DNA浓度，当絮体中松散型胞外聚合物含量变化不大时，说明剪磨强度过小，松散型胞外聚合物尚未从絮体中剥离，应提高剪磨系统(5)的作用强度;当絮体中松散型及紧密型胞外聚合物含量均明显减少或溶解液中DNA含量明显提高时，说明剪磨强度过大，不仅使松散型胞外聚合物剥离，而且导致絮体内部结构破碎，因此应降低剪磨作用强度;通过反复调整剪磨系统(5)作用强度，并测定上述相关指标，当絮体结构调控单元(4)中絮体外层松散型胞外聚合物含量明显降低、紧密型胞外聚合物含量变化不大，而且溶解液中DNA含量并未提高时，说明松散型胞外聚合物已经从絮体中剥离，而絮体内部结构及其生物功能并未破坏，达到预期效果，此时剪磨系统(5)的作用强度为最佳工况，从絮体剥离的松散型胞外聚合物与密实的污泥絮体一并进入生物系统(1)，破碎的胞外聚合物作为碳源被系统微生物所氧化和利用，密实的污泥絮体继续发挥其生物功能。
3.根据权利要求1所述的一种活性污泥工艺污泥减量化与絮体结构调控方法，其特征在于，所述的絮体结构调控单元(4)中设置机械剪磨系统(5)，通过测定活性污泥系统沉降特性、松散型胞外聚合物、紧密型胞外聚合物含量及溶液中DNA含量来控制剪磨强度。
4.根据权利要求1所述的一种活性污泥工艺污泥减量化与絮体结构调控方法，其特征在于，所述的絮体结构调控单元(4)通过调控剪磨系统(5)运行强度，使松散型胞外聚合物从絮体剥离而保持菌胶团与紧密型胞外聚合物不被破坏。
5.根据权利要求1所述的一种活性污泥工艺污泥减量化与絮体结构调控方法，其特征在于，所述的絮体结构调控单元(4)设置于沉淀池(2)的回流系统中，从絮体剥离出来的松散胞外聚合物直接进入生物系统(1)被微生物所利用。
说明书
一种活性污泥工艺污泥减量化与絮体结构调控方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种活性污泥工艺污泥减量化与絮体结构调控方法。
背景技术
随着我国污水处理厂规模扩大及数量不断增加，污水处理问题得到了有效解决，但伴随着另一问题的产生：剩余污泥处置。目前我国市政污泥年总产量已超过了4000万吨，并且每年以大约10%的速度增长。调查研究表明，剩余污泥处理处置费用占污水处理厂总运行费用的25%～40%，成为污水处理厂运行费用的重要负担。然而我国剩余污泥处理水平比污水处理技术水平要落后许多，国内拥有稳定污泥处理设施的污水处理厂数量有限，导致大量剩余污泥堆积无法处置，剩余污泥处置已经成为污水处理厂面临的重要问题，亟待解决。
目前污水处理厂剩余污泥主要通过浓缩与机械脱水后进行填埋处理，处理处置成本高，而且存在二次污染的风险。由于剩余污泥中含有大量有机质，通过厌氧发酵可以产生大量溶解性COD与短链脂肪酸，一方面可以解决我国污水厂处理进水碳源不足影响生物系统脱氮除磷效率的问题，另一方面可以有效减少剩余污泥产量，降低污泥处理处置成本。然而污泥厌氧发酵需要较长的水力停留时间，因此需要建立较大的水解发酵池，占地面大、成本高。要从根本上解决污水厂剩余污泥处置的问题，其关键在于降低活性污泥系统剩余污泥产量，即实现污泥减量化。目前污泥减量化技术主要利用物理、化学和生物等手段，通过系统工艺调控使整个生物处理系统中污泥产量减少。应用最广泛的技术方案为延长生物系统污泥龄，一方面，延长污泥龄可以使部分活性污泥老化死亡，细胞死亡后细胞壁裂解，将细胞质释放到系统中，其他活细胞可以将死亡细胞的细胞壁及细胞质作为碳源进行代谢与利用，从而将其分解与氧化，通过污泥自身的新老交替与新陈代谢作用降低污泥产量系统，另一方面，延长污泥龄会使活性污泥系统处于贫营养状态，活性污泥系统会进行内源代谢，从而降低污泥产量，实现污泥减量化。虽然延长活性污泥系统污泥龄可以有效减少剩余污泥产量，然而该技术在应用过程中存在以下几个问题，首先延长污泥龄，活性污泥系统污泥处于老化状态，脱氮除磷效果差、而且容易发生污泥腐化、污泥上浮等问题，其次，通过延长污泥龄虽然可以使部分细菌老化死亡而被其他细菌分解代谢，然而细胞体内贮存的磷酸盐会再次释放到系统，增加系统运行负荷，同时延长污泥龄必然会减少剩余污泥排放，因此必然影响系统除磷效果。
发明内容
为了克服现有活性污泥工艺通过延长污泥龄实现污泥减量化存在的以上问题，本发明提供一种活性污泥工艺污泥减量化与絮体结构调控方法，在活性污泥工艺污泥回流系统中增加絮体结构调控单元，在保持絮体生物功能不被破坏的前提下，通过调控单元的剪磨作用使活性污泥絮体外层松散型胞外聚合物破碎并与菌胶团剥离，脱离絮体的松散型保外聚合物进入生物系统被活性污泥所分解代谢，一方面通过分解松散型胞外聚合物实现污泥减量化，另一方污泥絮体结构变得密实，有利于后期污泥沉降与泥水分离。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种活性污泥工艺污泥减量化与絮体结构调控方法，原污水首先进入活性污泥生物系统1，然后泥水混合物进入沉淀池2进行固液分离，经过处理后的污水从上部流出，沉淀到下部的污泥一部分通过剩余污泥泵排出系统，另一部分通过污泥回流泵3输送到絮体结构调控单元4，絮体结构调控单元4中设置有可调整机械强度与速度梯度的剪磨系统5，利用剪磨系统5将絮体结构调控单元(4)中污泥絮体外层的松散型胞外聚合物从絮体中剥离。
所述的方法中首先测定进入絮体结构调控单元4中的污泥絮体沉降特性、松散型胞外聚合物、紧密型胞外聚合物及溶液中DNA含量，初步设定剪磨系统5的剪磨强度，然后再次测定絮体结构调控单元4中污泥絮体的松散型胞外聚合物、紧密型胞外聚合物含量及溶液中DNA浓度，当絮体中松散型胞外聚合物含量变化不大时，说明剪磨强度过小，松散型胞外聚合物尚未从絮体中剥离，应提高剪磨系统5的作用强度;当絮体中松散型及紧密型胞外聚合物含量均明显减少或溶解液中DNA含量明显提高时，说明剪磨强度过大，不仅使松散型胞外聚合物剥离，而且导致絮体内部结构破碎，因此应降低剪磨作用强度;通过反复调整剪磨系统5作用强度，并测定上述相关指标，当絮体结构调控单元4中絮体松散型胞外聚合物含量明显降低、紧密型胞外聚合物含量变化不大，而且溶解液中DNA含量并未提高时，说明松散型胞外聚合物已经从絮体中剥离，而絮体内部结构及其生物功能并未破坏，达到预期效果，此时剪磨系统5的作用强度为最佳工况，从絮体剥离的松散型胞外聚合物与密实的污泥絮体一并进入生物系统1，破碎的胞外聚合物作为碳源被系统微生物所氧化和利用，密实的污泥絮体继续发挥其生物功能。
所述的絮体结构调控单元4中设置机械剪磨系统5，通过测定活性污泥系统沉降特性、松散型胞外聚合物与紧密型胞外聚合物含量及溶液中DNA含量来控制剪磨强度。
所述的絮体结构调控单元4通过调控剪磨系统5运行强度，使松散胞外聚合物从絮体剥离而保持菌胶团与紧密型胞外聚合物不被破坏。
所述的絮体结构调控单元4设置于沉淀池2的回流系统中，从絮体剥离出来的松散型胞外聚合物直接进入生物系统1被微生物所利用。
所述的去除松散型胞外聚合物的污泥絮体继续保持其生物脱氮除磷性能，且直接进入生物系统进行代谢活动。
本发明的有益效果：
本发明通过在活性污泥系统中设置絮体结构调控单元，在保持活性污泥絮体生物功能不被破坏的前提下，使污泥絮体外围松散型胞外聚合物破碎从菌胶团剥离，破碎的胞外聚合物进入生物系统被氧化分解，实现污泥减量化，去除松散型胞外聚合物的絮体结构变得密实，有利于沉淀池的泥水分离与后期污泥脱水，本发明通过以上两个方面实现污泥减量化，降低污泥处理处置成本。