CN104843866A

CN104843866A - 一种低污泥产率低能耗的污水处理方法

Info

Publication number: CN104843866A
Application number: CN201510237534.0A
Authority: CN
Inventors: 李彬彬; 余静; 蒋一凡
Original assignee: Yangzhou University
Current assignee: Yangzhou University
Priority date: 2015-05-11
Filing date: 2015-05-11
Publication date: 2015-08-19

Abstract

本发明公开了一种低污泥产率低能耗的污水处理法。综合利用污泥厌氧消化技术和污水循环活性污泥法技术，高效去除污水中的氮和磷，降低污泥产率、提高沼气产量，并对污泥消化过程中产生的沼气气体能量回收，用于提供污水和污泥处理的能耗。本发明采用回流消化污泥至氧化沟反应池的方法，使污水中更多的有机物是在污泥消化池中被厌氧降解，因而产生更多的沼气。本发明由甲烷气回收的电能能够提供70％以上的污水处理电耗，污泥产率为0.07kgVSS/kgBOD，低于常规循环活性污泥处理方法。

Description

一种低污泥产率低能耗的污水处理方法

技术领域

本发明属于一种污水处理技术，具体涉及一种低污泥产率低能耗的污水处理方法。

背景技术

在建设创新型国家的背景下，随着我国国民经济的迅速发展以及城镇人口不断增加，城镇土地紧张以及生活污水量大幅提高，需要建设很多占地少的高效节能污水处理设施。当前，我国污水处理工艺主要有两种，一种是活性污泥法，另一种是生物膜法。

传统活性污泥法主要可分为传统推流式活性污泥法、完全混合活性污泥法、阶段曝气活性污泥法、吸附-再生活性污泥法等工艺技术方法，这些污水处理方法普遍存在的问题：需氧与供氧耗量大，池首端供氧不足，池末端供氧大于需氧，造成浪费；曝气池停留时间较长，曝气池容积大、占地面积大、基建费用高，电耗大；脱氧除磷效率低；而且容易造成碳源的浪费，剩余污泥的大量排放。而生物膜法的处理工艺有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法、好养生物流化床等工艺技术方法，这些污水处理工艺其缺点也十分明显，主要存在问题：生物膜法中滤料投加量大，周期性更换，增加运行管理费用；同时，生物膜法对工艺设计和运行条件的要求比较严格，一旦发生问题，便会引起滤料的破损和堵塞，降低出水水质等。

循环活性污泥工艺，是指溶解氧浓度在沿池长方向产生浓度梯度的污水处理技术,简称氧化沟。自1967年由荷兰DHV公司开发研究并加以应用以来,该工艺以其占地面积少,节省投资,处理效果好，抗负荷强等特点而日益为人们所重视。氧化沟的运行操作,通过带有方向控制器的曝气装置，使得溶解氧浓度在沿池长方向产生浓度梯度，形成好氧、缺氧和厌氧条件。污水在反应池中周而复始反复进行生化反应,并且得到不断地处理。城市污泥一般含有大量的有机物、丰富的氮、磷、钾和微量元素，可以有效利用；但是，未处理的污泥中也含有重金属、病原菌、寄生虫以及某些难分解的有机毒物，如果处理不当，排放后会对环境造成严重的污染。目前，传统氧化沟工艺产生的剩余污泥含水率高,体积庞大,有机物含量高达50％～70％，然而因为其利用率低，剩余污泥排放和处置需要消耗大量财力以及能耗，这些都制约着其发展。

发明内容

本发明目的在于提供一种低污泥产率低能耗的循环活性污泥法。综合利用污泥厌氧消化技术和污水循环活性污泥法技术，高效去除污水中的氮和磷，降低污泥产率、提高沼气产量，并对污泥消化过程中产生的沼气气体能量回收，用于提供污水和污泥处理的能耗。

实现本发明目的的技术方案是：

一种低污泥产率低能耗的污水处理法，具体包括如下步骤：

步骤1，经过预处理的污水进入氧化沟，同时与污泥消化池回流的部分或全部消化污泥一同进入氧化沟，污水和污泥在氧化沟中形成混合液；混合液进入封闭式渠道形的曝气池，通过带有方向控制器的曝气装置，使得溶解氧浓度在沿池长方向产生浓度梯度，形成好氧、缺氧和厌氧条件；经生化反应后的泥水进入二次沉淀池沉淀后，经澄清的污水去三级污水处理或作为出水排出***，污泥从二次沉淀池底部排出，其中部分作为回流污泥回流氧化沟，剩余污泥排放至污泥浓缩池；

步骤2，在污泥浓缩池中，对污泥进行脱水和减容，经浓缩后的污泥排放至污泥消化池进行厌氧消化处理，上清液回流至氧化沟；

步骤3，浓缩污泥进入污泥消化池，在厌氧的条件下发生污泥消化，在污泥消化池排出的污泥中，一部分消化污泥回流至氧化沟，另一部分消化污泥排出池外进行污泥脱水达到排放标准后排出。

所述步骤1中氧化沟工艺接受由污水预处理而来的污水，消化污泥和回流污泥在进水阶段进入氧化沟反应池，有机物在循环曝气作用下被活性污泥降解；氧化沟工艺在曝气装置推动下，空间序列上提供了缺氧(DO＝0,NOx>0)、厌氧(DO＝0,NOx＝0)和好氧(DO>0)的环境条件,使缺氧条件下实现反硝化,厌氧条件下实现磷的释放和好氧条件下的硝化及磷的过度摄取,从而有效地脱氮除磷；采用鼓风曝气或机械曝气的方式，混合液悬浮固体(MLSS)浓度为2500～4500mg/L，90％以上的有机物在氧化沟中去除；污水和污泥在二次沉淀池进行泥水分离，上清液和剩余污泥分别被排出。污水预处理可包括粗格栅、细格栅、沉砂池或除渣池等，用以去除体积较大的悬浮物、漂浮物和比重较大的无机颗粒和油脂，以减轻氧化沟工艺的负担。

所述步骤2中污泥浓缩方式选用重力浓缩或者机械浓缩或者气浮浓缩的方法，降低污泥的含水率。将剩余污泥的含水率降至97％以下，大大减小污泥消化池的容积。

所述步骤3中浓缩污泥进入污泥消化池，在厌氧的条件下在污泥消化池中发生厌氧消化，产生沼气(甲烷)，产生的甲烷气体作为燃料用来发电、烧锅炉、驱动机械等以回收其中所含的能量，同时提供污水处理厂运行的电能和热能。消化池的生物固体停留时间(污泥龄)为10天～30天。

与现有的城市污水除磷脱氮处理方法相比，本发明具有以下优点：

1.本发明采用回流消化污泥至氧化沟反应池的方法，使污水中更多的有机物是在污泥消化池中被厌氧降解，因而产生更多的沼气。

2.本发明是氧化沟工艺的变形，具有良好的除磷脱氮效果。

3.通过发电等方式回收产生的甲烷气能量，可以满足污水及污泥处理设施的运行的所需的电能的70％以上，因而是低能耗的污水处理方法。

4.因为厌氧污泥消化产生的沼气大大高于常规的污水处理方法，所以本发明的污泥产率也大大低于常规城市污水处理方法，具有污泥产率低的特点。

附图说明

图1是本发明低能耗低污泥产率的循环活性污泥法工艺示意图。

具体实施方式

实施例1

本发明提供一种低污泥产率低能耗的循环活性污泥法。以下结合图1列举的实施例对本发明进行说明。

进水为典型城市污水，进水水量为10万吨/天。城市污水首先经过格栅等预处理设施去除比重较大的悬浮物，然后和由污泥消化池回流的消化污泥已经回流污泥进入氧化沟反应池，污水和污泥在氧化沟反应池中形成混合液，一起进入前反硝化区。前反硝化区厌氧阶段保持溶解氧低于0.2mg/L，污水和污泥在活性污泥处于悬浮状态,充分混合接触；聚磷菌在氧化沟反应池中将细胞中的磷释放出来。在好养反应阶段前期，以提供反硝化反应所需的硝态氮。采用鼓风曝气方式使氧化沟反应池中的污水和污泥充分搅动混合，以利于反硝化反应的进行。在好养反应阶段后期，维持好氧反应器的溶解氧在2mg/L左右，保证污水中有机物的生物降解和硝化反应的顺利进行。氧化沟反应池出水的混合液进入二次沉淀池，混合液中悬浮的活性污泥和其他固体物质在这里沉淀下来与水分离，澄清后的污水去三级污水处理或作为处理水排出***。在二次沉淀池中，50％～200％的污泥回流至氧化沟中，剩余污泥排放至污泥浓缩单元进行浓缩。剩余污泥在污泥浓缩单元通过重力浓缩的方式，使浓缩污泥的含水率低于97％。浓缩污泥排放至厌氧污泥消化池进行处理。污泥消化采用中温厌氧消化(35℃左右)。在污泥消化池中，污泥中的有机物在厌氧条件下，被细菌降解为以甲烷为主的沼气和稳定的污泥(消化污泥)。部分消化污泥回流至厌氧反应器，部分消化污泥经脱水后按国家要求进行污泥处置。

本发明实例处理的出水水质可达到城镇污水厂一级排放标准A。在典型城市污水进水水质的情况下，本发明由甲烷气回收的电能能够提供70％以上的污水处理电耗，污泥产率为0.07kgVSS/kgBOD，低于常规循环活性污泥处理方法(0.1-0.2kgVSS/kgBOD)。与传统氧化沟工艺比较见表1：

表1

^a污泥由15℃加热到35℃。

^b总能耗或单位总能耗不包含污泥加热能耗。污泥加热能耗可利用沼气热能获得，所以不算在总能耗内。

^C单位电能收益＝污泥消化单位电能产率-单位总能耗。

Claims

1.一种低污泥产率低能耗的污水处理法，其特征在于，综合利用污泥厌氧消化技术和污水循环活性污泥法技术，高效去除污水中的氮和磷，降低污泥产率、提高沼气产量，并对污泥消化过程中产生的沼气气体能量回收，用于提供污水和污泥处理的能耗；具体包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的低污泥产率低能耗的污水处理法，其特征在于，所述步骤2中污泥浓缩方式选用重力浓缩或者机械浓缩或者气浮浓缩的方法，降低污泥的含水率。

3.根据权利要求1所述的低污泥产率低能耗的污水处理法，其特征在于，所述步骤3中浓缩污泥进入污泥消化池，在厌氧的条件下在污泥消化池中发生厌氧消化，产生沼气，并对产生的沼气回收利用。

4.根据权利要求1所述的低污泥产率低能耗的污水处理法，其特征在于，所述步骤3中消化池中生物固体停留时间为10天～30天。