申請(qǐng)日2014.10.18
公開(公告)日2015.02.18
IPC分類號(hào)C02F11/02
摘要
本發(fā)明提出了一種基于污泥厭氧發(fā)酵強(qiáng)化生物脫氮及污泥減量的方法，屬于污水生化處理及污泥減量技術(shù)領(lǐng)域。所述方法涉及裝置包括原水水箱、進(jìn)水泵、加藥箱、加藥泵、脫氮反應(yīng)器、空壓機(jī)、排泥泵、污泥回流泵、污泥發(fā)酵反應(yīng)器。方法是在脫氮反應(yīng)器內(nèi)通過硝化菌、反硝化菌的共同作用，實(shí)現(xiàn)生活污水中氮的去除;而后將其剩余污泥排入旁側(cè)密閉反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行厭氧發(fā)酵，并回流等體積的污泥厭氧發(fā)酵液到脫氮反應(yīng)器內(nèi)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了剩余污泥的減量化，同時(shí)收集厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的CH4，增加產(chǎn)能。本方法在實(shí)現(xiàn)城市生活污水深度脫氮的同時(shí)，達(dá)到剩余污泥減量化，并增加產(chǎn)能。
權(quán)利要求書
1.一種基于污泥厭氧發(fā)酵強(qiáng)化生物脫氮及污泥減量的裝置，其特征在于：設(shè)有 城市生活污水原水水箱(1)、進(jìn)水泵(2)、加藥箱(3)、加藥泵(4)、脫氮反應(yīng)器(5)、 空壓機(jī)(6)、排泥泵(7)、污泥回流泵(8)、污泥發(fā)酵反應(yīng)器(9);所述原水水箱(1) 為一開口箱體，設(shè)有溢流管(1.1)和放空管(1.2)，并通過進(jìn)水泵(2)與脫氮反應(yīng) 器的進(jìn)水口相連;所述加藥箱(3)通過加藥泵(4)與脫氮反應(yīng)器加藥口相連;所述 脫氮反應(yīng)器(5)為SBR反應(yīng)器，反應(yīng)器中部設(shè)有攪拌器(5.6)和攪拌漿(5.7)，反 應(yīng)器器壁上設(shè)有五種閥門，分別是排泥閥(5.1)、污泥回流閥(5.2)、出水管(5.3)、 取樣口(5.4)、溢流閥(5.5);此外，反應(yīng)器中插有pH電極(5.10)和溶解氧探頭(5.11)、 ORP電極(5.12)，電極分別連接ORP測(cè)定儀(5.8)和WTW3420水質(zhì)分析多參數(shù)測(cè) 定儀(5.9)，反應(yīng)器底部設(shè)有放空管(5.13);脫氮反應(yīng)器曝氣系統(tǒng)包括空壓機(jī)(6)、 氣體流量計(jì)(6.1)、氣體擴(kuò)散管(6.2)、砂芯曝氣頭(6.3);所述污泥發(fā)酵反應(yīng)器(9) 為一密閉反應(yīng)器，設(shè)有密封蓋，密封蓋上設(shè)有氣體收集管(9.5)，通過U型管(9.7) 連接氣體收集盒(9.8)，并連接便攜式氣體分析儀(9.9)監(jiān)測(cè)反應(yīng)器氣體產(chǎn)量;反應(yīng) 器采用加熱磁力攪拌器(9.3)進(jìn)行加熱及攪拌，通過溫度傳感器(9.6)監(jiān)測(cè)控制溫 度;此外，反應(yīng)器器壁插有pH電極和ORP電極，pH計(jì)(9.4)和ORP測(cè)定儀連接 相應(yīng)的電極;反應(yīng)器器壁設(shè)有進(jìn)泥閥(9.1)、排泥閥(9.2)和兩個(gè)取樣口兼加藥口; 脫氮反應(yīng)器(5)的排泥閥(5.1)通過排泥泵(7)與污泥發(fā)酵反應(yīng)器(9)的進(jìn)泥閥 (9.1)相連;污泥發(fā)酵反應(yīng)器(9)的排泥閥(9.2)通過污泥回流泵(8)與脫氮反 應(yīng)器(5)的污泥回流閥(5.2)相連。
2.應(yīng)用權(quán)利要求1所述裝置進(jìn)行基于污泥厭氧發(fā)酵強(qiáng)化生物脫氮及污泥減量的 方法，其特征包括以下步驟：
1)系統(tǒng)啟動(dòng)：取污水處理廠曝氣池出水總氮小于15mg/L的活性污泥，加入到脫 氮反應(yīng)器中，投加后活性污泥濃度MLSS為2000～3000mg/L;同時(shí)取污水處理廠厭氧 發(fā)酵罐污泥，加入到污泥發(fā)酵反應(yīng)器中，投加后反應(yīng)器內(nèi)活性污泥濃度MLSS在 8000～10000mg/L;
2)運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)操作如下：
(1).脫氮反應(yīng)器以間歇方式運(yùn)行，運(yùn)行時(shí)序依次為：進(jìn)水，同時(shí)通過污泥回流泵 將部分污泥發(fā)酵液輸入反應(yīng)器中，此階段進(jìn)水體積為反應(yīng)器有效容積的30%～50%， 污泥發(fā)酵液回流量同反應(yīng)器排泥量相等;厭氧攪拌0.5h;曝氣2～6h，維持溶解氧為 2～3mg/L;外加碳源，投加量為1gNO3--N投4ml乙醇;缺氧攪拌0.5～1.5h;沉淀0.5h～1h; 排水，排水量為反應(yīng)器有效容積的30%～50%;排泥，反應(yīng)器每升有效容積排泥量為 6～7.5ml/d;閑置;該系統(tǒng)的污泥齡維持在20～25d;
(2).污泥發(fā)酵反應(yīng)器也為間歇式運(yùn)行方式，運(yùn)行時(shí)序依次為：進(jìn)泥、攪拌、排泥; 系統(tǒng)污泥齡維持在8～15d;進(jìn)泥為脫氮反應(yīng)器的排泥，直接由排泥泵打入，排泥量同 進(jìn)泥量相等，直接由污泥回流泵輸送至脫氮反應(yīng)器;污泥發(fā)酵反應(yīng)器為中溫發(fā)酵，溫 度維持在35±0.5℃;并在線監(jiān)測(cè)反應(yīng)pH，維持pH在6.8～7.2之間。
說明書
一種基于污泥厭氧發(fā)酵強(qiáng)化生物脫氮及污泥減量的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種基于污泥厭氧發(fā)酵強(qiáng)化生物脫氮及污泥減量的方法，屬于污泥減量 技術(shù)領(lǐng)域。在脫氮反應(yīng)器中通過異養(yǎng)菌、氨氧化菌、亞硝酸鹽氧化菌的共同作用實(shí)現(xiàn)城 市污水的有機(jī)物及總氮去除;同時(shí)，在旁側(cè)密閉厭氧發(fā)酵反應(yīng)器中通過水解酸化菌、產(chǎn) 氫產(chǎn)甲烷菌對(duì)脫氮反應(yīng)器剩余污泥直接進(jìn)行厭氧發(fā)酵，實(shí)現(xiàn)污泥減量及產(chǎn)能。本技術(shù)適 用于城市污水深度脫氮及污泥減量。
背景技術(shù)
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和城市化程度的不斷提高，城市污水排放量逐年提高， 由氮等營(yíng)養(yǎng)元素引起的水體富營(yíng)養(yǎng)化問題尤其嚴(yán)重，我國(guó)江河湖泊普遍遭受污染，全國(guó) 75%的湖泊出現(xiàn)了不同程度的富營(yíng)養(yǎng)化，污水脫氮處理刻不容緩�；钚晕勰喾ㄉ锩摰� 是目前應(yīng)用最廣泛且經(jīng)濟(jì)有效的脫氮方法。
然而，城市污水處理廠采用活性污泥法處理污水的剩余污泥產(chǎn)量也急劇增加。據(jù)不 完全統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)城市污水處理廠的剩余污泥因其產(chǎn)量大、處理費(fèi)用高，僅有20%得 到了妥善的處理處置，大部分的污泥只是被隨意堆放或填埋。作為城市污水處理的副產(chǎn) 物，剩余污泥中含有重金屬、病原體、持久性有機(jī)污染物等有毒有害物質(zhì)，隨意堆放或 填埋易對(duì)地下水、土壤造成二次污染，威脅環(huán)境安全和公眾健康;同時(shí)，剩余污泥中也 存在有機(jī)物、氮、磷、鉀等可利用組分。因此，污水處理過程中產(chǎn)生的剩余污泥的處理 處置也成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。
目前，在眾多的污泥處理方法中，厭氧發(fā)酵因其高效的能量回收成為目前國(guó)際上應(yīng) 用最廣泛的污泥減量化、穩(wěn)定化、資源化的處理方法。它可以使污泥中揮發(fā)性懸浮固體 (VS)含量減少30%～50%，使污泥達(dá)到穩(wěn)定，有利于后續(xù)的脫水處理。經(jīng)厭氧發(fā)酵后 的污泥中含有豐富的有機(jī)肥效成分，適用于土地利用。并且，在厭氧發(fā)酵過程中產(chǎn)生的 沼氣可以用來發(fā)電以補(bǔ)充厭氧發(fā)酵或污水廠內(nèi)其他工藝用電需要。
因此，將城市污水生物脫氮反應(yīng)器與污泥厭氧發(fā)酵罐連接，生物脫氮反應(yīng)器剩余污 泥直接排入?yún)捬醢l(fā)酵罐進(jìn)行厭氧發(fā)酵，并回流部分污泥發(fā)酵產(chǎn)物至生物脫氮工藝作為內(nèi) 碳源，可以實(shí)現(xiàn)污泥減量并產(chǎn)生CH4等能源物質(zhì)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決城市生活污水生物脫氮反應(yīng)器剩余污泥處理、減量的問題， 提出了一種基于污泥厭氧發(fā)酵強(qiáng)化生物脫氮及污泥減量的方法。該方法主要在脫氮反應(yīng) 器完成生活污水的總氮去除，好氧階段通過硝化作用將NH4+-N氧化為NO3--N、NO2--N， 缺氧階段通過反硝化作用以有機(jī)物為電子供體將NO3--N、NO2--N還原為N2，從而達(dá)到將 氮從污水中去除的目的;同時(shí)，將脫氮反應(yīng)器沉淀后的剩余污泥直接排入旁側(cè)密閉反應(yīng) 器進(jìn)行厭氧發(fā)酵，并回流等體積的污泥發(fā)酵產(chǎn)物至生物脫氮反應(yīng)器。最終實(shí)現(xiàn)脫氮反應(yīng) 器的深度脫氮及剩余污泥的減量化，且產(chǎn)生能源氣體CH4。
一種基于污泥厭氧發(fā)酵強(qiáng)化生物脫氮及污泥減量的裝置，其特征在于：設(shè)有城市生 活污水原水水箱(1)、進(jìn)水泵(2)、加藥箱(3)、加藥泵(4))、脫氮反應(yīng)器(5)、空壓 機(jī)(6)、排泥泵(7)、污泥回流泵(8)、污泥厭氧發(fā)酵反應(yīng)器(9)。所述原水水箱(1) 為一開口箱體，設(shè)有溢流管(1.1)和放空管(1.2)，并通過進(jìn)水泵(2)與脫氮反應(yīng)器的 進(jìn)水口相連;所述加藥箱(3)通過加藥泵(4)與脫氮反應(yīng)器加藥口相連;所述脫氮反 應(yīng)器(5)為SBR反應(yīng)器，反應(yīng)器中部設(shè)有攪拌器(5.6)和攪拌漿(5.7)，反應(yīng)器器壁 上設(shè)有五種閥門，分別是排泥閥(5.1)、污泥回流閥(5.2)、出水管(5.3)、取樣口(5.4)、 溢流閥(5.5)。此外，反應(yīng)器中插有pH電極(5.10)和溶解氧探頭(5.11)、ORP電極 (5.12)，電極分別連接ORP測(cè)定儀(5.8)和WTW3420水質(zhì)分析多參數(shù)測(cè)定儀(5.9)， 反應(yīng)器底部設(shè)有放空管(5.13);脫氮反應(yīng)器曝氣系統(tǒng)包括空壓機(jī)(6)、氣體流量計(jì)(6.1)、 氣體擴(kuò)散管(6.2)、砂芯曝氣頭(6.3);所述污泥發(fā)酵反應(yīng)器(9)為一密閉反應(yīng)器，設(shè) 有密封蓋，密封蓋上設(shè)有氣體收集管(9.5)，通過U型管(9.7)連接氣體收集盒(9.8)， 并連接便攜式氣體分析儀(9.9)監(jiān)測(cè)反應(yīng)器氣體產(chǎn)量。反應(yīng)器采用加熱磁力攪拌器(9.3) 進(jìn)行加熱及攪拌，通過溫度傳感器(9.6)監(jiān)測(cè)控制溫度。此外，反應(yīng)器器壁插有pH電 極和ORP電極，pH計(jì)(9.4)和ORP測(cè)定儀連接相應(yīng)的電極。反應(yīng)器器壁設(shè)有進(jìn)泥閥 (9.1)、排泥閥(9.2)和兩個(gè)取樣口兼加藥口。
脫氮反應(yīng)器(5)的排泥閥(5.1)通過排泥泵(7)與污泥發(fā)酵反應(yīng)器(9)的進(jìn)泥 閥(9.1)相連;污泥發(fā)酵反應(yīng)器(9)的排泥閥(9.2)通過污泥回流泵(8)與脫氮反應(yīng) 器(5)的污泥回流閥(5.2)相連。
在本發(fā)明的裝置中，城市生活污水深度脫氮及污泥減量的流程如下：首先通過進(jìn)水 泵將生活污水輸送至脫氮反應(yīng)器，在厭氧階段充分利用進(jìn)水中的有機(jī)物合成內(nèi)碳源，而 后在好氧階段通過硝化作用將NH4+-N氧化為NO3--N、NO2--N，最后在缺氧階段通過反 硝化作用以有機(jī)物為電子供體將NO3--N、NO2--N還原為N2，實(shí)現(xiàn)污水中的氮去除;同時(shí)， 將脫氮反應(yīng)器沉淀后的剩余污泥通過排泥泵輸送到旁側(cè)的污泥厭氧發(fā)酵密閉反應(yīng)器進(jìn)行 厭氧發(fā)酵，并通過污泥回流泵回流等體積的污泥發(fā)酵產(chǎn)物至脫氮反應(yīng)器。并且，收集污 泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的CH4提高產(chǎn)能。
本發(fā)明提供了一種基于污泥厭氧發(fā)酵強(qiáng)化生物脫氮及污泥減量的方法，其特征在于 包括以下步驟：
1)系統(tǒng)啟動(dòng)：取污水處理廠曝氣池具有脫氮活性的污泥(出水總氮<15mg/L)，加 入到脫氮反應(yīng)器中，投加后活性污泥濃度MLSS為2000～3000mg/L;同時(shí)取污水處理廠 厭氧發(fā)酵罐污泥，加入到污泥發(fā)酵反應(yīng)器中，投加后反應(yīng)器內(nèi)活性污泥濃度MLSS在 8000～10000mg/L。
2)運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)操作如下：
(1)脫氮反應(yīng)器以間歇方式運(yùn)行，運(yùn)行時(shí)序依次為：進(jìn)水，同時(shí)通過污泥回流泵將部 分污泥發(fā)酵液輸入反應(yīng)器中，此階段進(jìn)水體積為反應(yīng)器有效容積的30%～50%，污泥發(fā)酵 液回流量同反應(yīng)器排泥量相等;厭氧攪拌0.5h;曝氣2～6h，維持溶解氧為2～3mg/L;外 加碳源，投加量為1gNO3--N投4ml乙醇;缺氧攪拌0.5～1.5h;沉淀0.5h～1h;排水，排 水量為反應(yīng)器有效容積的30%～50%;排泥，反應(yīng)器每升有效容積排泥量為6～7.5ml/d; 閑置;該系統(tǒng)的污泥齡維持在20～25d。
(2)污泥發(fā)酵反應(yīng)器也為間歇式運(yùn)行方式，運(yùn)行時(shí)序依次為：進(jìn)泥、攪拌、排泥;系 統(tǒng)污泥齡維持在8～15d。進(jìn)泥為脫氮反應(yīng)器的排泥，直接由排泥泵打入，排泥量同進(jìn)泥 量相等，直接由污泥回流泵輸送至脫氮反應(yīng)器。污泥發(fā)酵反應(yīng)器為中溫發(fā)酵，溫度維持 在35±0.5℃。并在線監(jiān)測(cè)反應(yīng)pH，維持pH在6.8～7.2之間。
技術(shù)原理：
一種基于污泥厭氧發(fā)酵強(qiáng)化生物脫氮及污泥減量的方法的技術(shù)原理是通過脫氮反應(yīng) 器和污泥厭氧發(fā)酵罐的直接連接，并且回流部分污泥發(fā)酵液至脫氮反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)了脫氮 反應(yīng)器剩余污泥的減量化。收集污泥中溫厭氧發(fā)酵過程產(chǎn)生能源氣體CH4利用，增加產(chǎn) 能。
本發(fā)明一種基于污泥厭氧發(fā)酵強(qiáng)化生物脫氮及污泥減量的裝置和方法與傳統(tǒng)的污水 脫氮工藝相比有如下優(yōu)點(diǎn)：
1、污水生物脫氮反應(yīng)器剩余污泥直接排入污泥厭氧發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行厭氧發(fā)酵，實(shí)現(xiàn) 深度脫氮的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了剩余污泥的減量化與穩(wěn)定化。
2、污泥厭氧發(fā)酵過程中產(chǎn)生能源氣體CH4，增加產(chǎn)能。
3、污泥厭氧發(fā)酵液無需單獨(dú)進(jìn)行處理，直接回流至脫氮反應(yīng)器處理。
