公开(公告)日2018.06.29
IPC分类号C02F3/30; C01B25/45; C02F101/10; C02F101/16
摘要
本发明公开S‑UASB污泥厌氧发酵装置耦合前置缺氧A2O脱氮除磷装置，包括SBR污泥预处理装置、UASB厌氧处理装置、集水池、前置缺氧A2O装置和二沉池，所述SBR污泥预处理装置包括SBR反应器，UASB厌氧处理装置包括UASB厌氧反应器，SBR污泥出口接入UASB污泥进口，SBR反应器还与药剂箱相连，UASB出水口接入集水池，前置缺氧A2O装置包括反应池体，反应池体分隔成第一缺氧区、厌氧区、第二缺氧区、好氧区，好氧区的上侧壁设有接入二沉池的出水口。同时提供其处理污泥的方法，本发明为脱氮除磷系统提供碳源，不仅解决了前置缺氧A2O装置碳源不足，导致脱氮除磷效率较低的问题，还使产生的剩余污泥得到有效处理，降低污泥处理处置费用，减少对环境的污染。
权利要求书
1.S-UASB污泥厌氧发酵装置耦合前置缺氧A2O脱氮除磷装置，其特征在于，包括SBR污泥预处理装置、UASB厌氧处理装置、集水池(3)、前置缺氧A2O装置和二沉池(5)，所述SBR污泥预处理装置包括SBR反应器(1)，SBR反应器(1)的下侧壁上设有SBR污泥进口和SBR污泥出口，UASB厌氧处理装置包括UASB厌氧反应器(2)，UASB厌氧反应器(2)的下部设有UASB污泥进口和UASB污水进口、其上部设有UASB出水口，SBR污泥出口接入UASB污泥进口，SBR反应器(1)还与药剂箱(6)相连，药剂箱(6)内容纳有Ca(OH)2溶液，UASB出水口接入集水池(3)，集水池(3)的侧壁上设有第一出口和第二出口，前置缺氧A2O装置包括反应池体，反应池体分隔成第一缺氧区、厌氧区、与第一缺氧区和厌氧区分别连通的第二缺氧区、与第二缺氧区连通的好氧区，第一出口接入第一缺氧区，第二出口接入厌氧区，好氧区的上侧壁设有接入二沉池(5)的出水口。
2.如权利要求1所述的S-UASB污泥厌氧发酵装置耦合前置缺氧A2O脱氮除磷装置，其特征在于，好氧区包括依次分别连通的第一好氧区、第二好氧区和第三好氧区，第一好氧区、第二好氧区和第三好氧区的底部分别设有曝气装置，曝气装置还连接有位于反应池体外部的曝气泵;第三好氧区与第一缺氧区连通。
3.如权利要求1所述的S-UASB污泥厌氧发酵装置耦合前置缺氧A2O脱氮除磷装置，其特征在于，二沉池的底部设有回流口，回流口分别接入SBR反应器(1)和厌氧区。
4.如权利要求3所述的S-UASB污泥厌氧发酵装置耦合前置缺氧A2O脱氮除磷装置，其特征在于，所述厌氧区、第一好氧区的溢流口设在其相应区域的上部，第二缺氧区、第二好氧区的出水口设在其相应区域的下部。
5.如权利要求4所述的S-UASB污泥厌氧发酵装置耦合前置缺氧A2O脱氮除磷装置，其特征在于，SBR反应器(1)上还配套设置有SBR搅拌器(7)和第一pH测量仪(9);UASB厌氧反应器(2)的下部还设置有第二pH测量仪(10)，UASB厌氧反应器(2)与药剂箱(6)相连;第一缺氧区、厌氧区、第二缺氧区内分别设有系统搅拌器，第一缺氧区、厌氧区、第二缺氧区、第一好氧区、第二好氧区和第三好氧区的体积相等。
6.利用权利要求1所述的S-UASB污泥厌氧发酵装置耦合前置缺氧A2O脱氮除磷装置处理污泥的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将待处理污泥与药剂置于SBR反应器(1)内混合，控制SBR反应器(1)系统内的pH值为9.5-10，搅拌条件下，于20-30℃下，反应5-6d，药剂为Ca(OH)2溶液;
2)将步骤1)反应后的污泥送入UASB厌氧反应器(2)与生活污水混合，调节UASB厌氧反应器(2)系统内的pH值为8.5-9，进行厌氧反应20-24h;
3)步骤2)厌氧反应后的污水一部分进入第一缺氧区进行脱氮反应，另一部分进入厌氧区进行释磷反应，然后两部分污水再进入第二缺氧区和好氧区进行进一步脱氮除磷反应，其出水在二沉池中进行泥水分离。
7.如权利要求6所述的利用S-UASB污泥厌氧发酵装置耦合前置缺氧A2O脱氮除磷装置处理污泥的方法，其特征在于，步骤1)待处理污泥浓度为18000-20000mg/L，Ca(OH)2溶液的浓度为2mol/L;步骤1)和步骤2)中采用Ca(OH)2溶液调节其相应系统的pH值。
8.如权利要求6所述的利用S-UASB污泥厌氧发酵装置耦合前置缺氧A2O脱氮除磷装置处理污泥的方法，其特征在于，步骤3)泥水分离后，上清液排出，下层污泥一部分回流至厌氧区进行释磷反应，一部分回流至SBR反应器与药剂混合进行污泥预处理。
说明书
S-UASB污泥厌氧发酵装置耦合前置缺氧A2O脱氮除磷装置及处理污泥的方法
技术领域
本发明属于低C/N城市污水脱氮除磷和剩余污泥处理的领域，具体涉及S-UASB污泥厌氧发酵装置耦合前置缺氧A2O脱氮除磷装置及处理污泥的方法。
背景技术
剩余污泥中含有丰富的蛋白质、多糖等有机物质，是污水处理厂A2O处理工艺的重要产物，且存在难处理处置、处理成本高的问题。A2O生物处理工艺还存在碳源短缺、脱氮和除磷不能兼得，以及脱氮除磷过程中微生物对碳源的争夺问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种S-UASB污泥厌氧发酵装置耦合前置缺氧A2O脱氮除磷装置，同时提供利用该装置处理污泥的方法是本发明的另一发明目的。
基于上述目的，本发明采取以下技术方案：
S-UASB污泥厌氧发酵装置耦合前置缺氧A2O脱氮除磷装置，包括SBR污泥预处理装置、UASB厌氧处理装置、集水池(3)、前置缺氧A2O装置和二沉池(5)，所述SBR污泥预处理装置包括SBR反应器(1)，SBR反应器(1)的下侧壁上设有SBR污泥进口和SBR污泥出口，UASB厌氧处理装置包括UASB厌氧反应器(2)，UASB厌氧反应器(2)的下部设有UASB污泥进口和UASB污水进口、其上部设有UASB出水口，SBR污泥出口接入UASB污泥进口，SBR反应器(1)还与药剂箱(6)相连，药剂箱(6)内容纳有Ca(OH)2溶液，UASB出水口接入集水池(3)，集水池(3)的侧壁上设有第一出口和第二出口，前置缺氧A2O装置包括反应池体，反应池体分隔成第一缺氧区、厌氧区、与第一缺氧区和厌氧区分别连通的第二缺氧区、与第二缺氧区连通的好氧区，第一出口接入第一缺氧区，第二出口接入厌氧区，好氧区的上侧壁设有接入二沉池(5)的出水口。
好氧区包括依次分别连通的第一好氧区、第二好氧区和第三好氧区，第一好氧区、第二好氧区和第三好氧区的底部分别设有曝气装置，曝气装置还连接有位于反应池体外部的曝气泵;第三好氧区与第一缺氧区连通。
二沉池的底部设有回流口，回流口分别接入SBR反应器(1)和厌氧区。
所述厌氧区、第一好氧区的溢流口设在其相应区域的上部，第二缺氧区、第二好氧区的出水口设在其相应区域的下部。
SBR反应器(1)上还配套设置有SBR搅拌器(7)和第一pH测量仪(9);UASB厌氧反应器(2)的下部还设置有第二pH测量仪(10)，UASB厌氧反应器(2)与药剂箱(6)相连;第一缺氧区、厌氧区、第二缺氧区内分别设有系统搅拌器，第一缺氧区、厌氧区、第二缺氧区、第一好氧区、第二好氧区和第三好氧区的体积相等。
利用S-UASB污泥厌氧发酵装置耦合前置缺氧A2O脱氮除磷装置处理污泥的方法，包括以下步骤：
1)将待处理污泥与药剂置于SBR反应器(1)内混合，控制SBR反应器(1)系统内的pH值为9.5-10，搅拌条件下，于20-30℃下，反应5-6d，药剂为Ca(OH)2溶液;
2)将步骤1)反应后的污泥送入UASB厌氧反应器(2)与生活污水混合，调节UASB厌氧反应器(2)系统内的pH值为8.5-9，进行厌氧反应20-24h;
3)步骤2)厌氧反应后的污水一部分进入第一缺氧区进行脱氮反应，另一部分进入厌氧区进行释磷反应，然后两部分污水再进入第二缺氧区和好氧区进行进一步脱氮除磷反应，其出水在二沉池中进行泥水分离。
步骤1)待处理污泥浓度为18000-20000mg/L，Ca(OH)2溶液的浓度为2mol/L;步骤1)和步骤2)中采用Ca(OH)2溶液调节其相应系统的pH值。
步骤3)泥水分离后，上清液排出，下层污泥一部分回流至厌氧区进行释磷反应，一部分回流至SBR反应器与药剂混合进行污泥预处理。
污泥中产生的NH4+-N和PO43--P与Ca2+在碱性条件下，生成鸟粪石(Ca(NH4)PO4·6H2O，反应过程如下：
Ca2++NH4++PO43-+6H2O= CaNH4PO4·6H2O↓
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)本发明将SBR污泥预处理发酵装置、UASB厌氧装置、与前置缺氧A2O装置相结合，为脱氮除磷系统提供碳源，不仅解决了前置缺氧A2O装置碳源不足，导致脱氮除磷效率较低的问题，还使产生的剩余污泥得到有效处理，降低污泥处理处置费用，减少对环境的污染;
2)本发明的前置缺氧A2O装置设置第一缺氧区、厌氧区、第二缺氧区和好氧区，使污水进行提前脱氮，且实行分区进水，不仅满足脱氮除磷微生物的碳源需求，同时改善除磷菌的反应环境;
3)本发明首先将污泥进行预处理，将污泥产生的NH4+-N和PO43--P与Ca2+在碱性条件下形成鸟粪石(Ca(NH4)PO4·6H2O)，实现污泥中NH4+-N和PO43-P的第一步回收;然后将污泥和生活污水混合进行进一步厌氧发酵，实现污泥和污水中NH4+-N和PO43--P第二步回收，纯化碳源，同时降低前置缺氧A2O运行负荷，提高其脱氮除磷效果;
4)低C/N生活污水中的难降解有机物质在UASB厌氧反应器中中进行进一步分解和处理，提高后续工艺对有机物利用和处理效果。同时，结合前置缺氧A2O工艺，发酵液作为碳源不仅解决前置缺氧A2O碳源不足问题，同时通过前置缺氧进行提前脱氮，不仅满足脱氮除磷微生物的碳源需求，同时改善除磷菌的反应环境。不仅解决低C/N城市污水处理厂脱氮除磷效率低的问题，同时解决剩余污泥处理处置问题，实现变废为宝，保护生态环境。