CN216005540U

CN216005540U - 一种基于污泥发酵的利用内碳源的污水处理***

Info

Publication number: CN216005540U
Application number: CN202121742582.2U
Authority: CN
Inventors: 杨志宏; 陈利军; 安平林; 王冠平; 李�杰; 李浙英; 聂荣
Original assignee: Everbright Water Technology Development Nanjing Co ltd
Current assignee: Everbright Water Technology Development Nanjing Co ltd
Priority date: 2021-07-28
Filing date: 2021-07-28
Publication date: 2022-03-11
Anticipated expiration: 2031-07-28

Abstract

本实用新型公开了一种基于污泥发酵的利用内碳源的污水处理***，属于污水处理技术领域。所述污水处理***依次包括预处理池、高密度沉淀池、多级生物滤池和污泥发酵单元，所述高密度沉淀池的排泥口通过管道与污泥发酵单元的进泥口相连，污泥发酵单元的排水口通过管道与多级生物滤池的进水口相连，高密度沉淀池排放的初沉污泥可排放至污泥发酵单元进行发酵产酸，污泥发酵单元产生的发酵液可直接输送至多级生物滤池，作为生物滤池反硝化的补充碳源，实现发酵液的有效回收，强化***生化脱氮，从而达到降低初沉污泥排放量，节约外加碳源去除污染物的目的。

Description

一种基于污泥发酵的利用内碳源的污水处理***

技术领域

本实用新型属于污水处理技术领域，更具体地说，涉及一种基于污泥发酵的利用内碳源的污水处理***。

背景技术

随着生态环境管理部门对污水处理厂污水排放标准的提高，污水处理厂必须进一步提高污水脱氮除磷性能。高效沉淀池+多级生物滤池组合工艺是一种应用广泛的城镇污水处理工艺，可以将污水中碳、氮、磷等污染物有效去除。该工艺运行过程中，前端的高效沉淀池单元将进水中绝大多数非溶解性有机污染物去除，产生的初沉污泥中有机质成分含量较高，使得后续滤池生化脱氮时常需要补充大量外加碳源。因而高效沉淀池+多级生物滤池组合工艺存在初沉污泥排放量大，生化脱氮外加碳源量大的缺点。

利用发酵产酸技术将高效沉淀池排放的初沉污泥中非溶解性有机物转变成可生物降解利用的溶解性有机物(SCOD)，则一方面可以补充生化脱氮所需碳源，节约外加碳源费用，另一方面也可以减少污水厂初沉污泥排放量，降低污泥处理处置费用。

经检索发现，公开日2014年3月26日，公开号CN103663681A的中国发明专利申请公开了一种SBR利用污泥内碳源处理城市生活污水深度脱氮除磷的装置和方法。该发明的装置包括污泥发酵罐、发酵液分离池、发酵液脱氮除磷池、碳源储备箱、城市污水箱、厌氧/好氧/缺氧SBR，其中污泥发酵罐为一密闭池体，厌氧/好氧/缺氧SBR为敞开池体。该发明的方法为城市污水进入SBR反应器，一个周期内首先厌氧下聚磷菌利用原水中的碳源进行厌氧释磷，接着好氧下硝化菌进行硝化反应、聚磷菌吸磷，最后缺氧下反硝化菌利用污泥厌氧发酵产生的富含短链脂肪酸的发酵液进行反硝化，重复以上过程，去除城市污水中的氮、磷。虽然该发明无需外加碳源，利用城市污水及发酵液中的碳源进行脱氮除磷，减低成本并使污泥减量，但是该发明采用的是剩余污泥发酵液，并且在发酵液利用前需将发酵液中大量的氮磷二次去除，工艺路线长，控制要求高，经济性差。

此外，公开日2019年2月19日，公开号CN109354343A的中国发明专利申请公开了一种利用初沉池污泥发酵的污水处理***及污水处理方法。该发明的污水处理***包括格栅、沉砂池、强化初沉池、曝气生物滤池、消毒池，还包括生物发酵装置，强化初沉池产生的污泥输送到生物发酵装置，生物发酵装置产生的发酵液输送到强化初沉池，然后进入曝气生物滤池；生物发酵装置包括：罐体，罐体底部设置有储泥斗，储泥斗的侧壁或者底部设置出泥口；罐体上部设置有进泥口、进水口、出液口；罐体中设置有进泥管阵列和进水管阵列，罐体侧壁的顶部设置有出液槽和档渣板圆环；罐体中设置有搅拌爪。虽然该发明利用了初沉池污泥发酵，但是该发明采用的初沉污泥利用方式是将污泥发酵液重新返送回初沉***，初沉***会显著去除COD(会达到60％左右)，但对TN的去除十分有限，从而减少了发酵液中COD净值的增加值，降低了发酵液的有效利用率。

实用新型内容

1.要解决的问题

针对现有污水处理技术中存在的初沉污泥排放量大、生化脱氮外加碳源量大的问题，本实用新型提供一种基于污泥发酵的利用内碳源的污水处理***。所述污水处理***依次包括预处理池、高密度沉淀池、多级生物滤池和污泥发酵单元，所述高密度沉淀池排放的初沉污泥可排放至污泥发酵单元进行发酵产酸，污泥发酵单元产生的发酵液可直接输送至多级生物滤池，作为生物滤池反硝化的补充碳源，实现发酵液的有效回收，强化***生化脱氮，从而达到降低初沉污泥排放量，节约外加碳源去除污染物的目的。

2.技术方案

为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

本实用新型的一种基于污泥发酵的利用内碳源的污水处理***，依次包括预处理池、高密度沉淀池和多级生物滤池，其中所述***还包括污泥发酵单元，所述高密度沉淀池的排泥口通过管道与污泥发酵单元的进泥口相连，污泥发酵单元的排水口通过管道与多级生物滤池的进水口相连。

优选地，本实用新型的一种基于污泥发酵的利用内碳源的污水处理***还包括污泥贮池，所述污泥发酵单元的排泥口通过管道与污泥贮池的进泥口相连。

优选地，所述污泥发酵单元依次包括污泥调质池、污泥发酵罐、发酵沉淀池和泥水分离装置，其中，所述发酵沉淀池和泥水分离装置的排泥口均通过管道与污泥贮池的进泥口相连。

优选地，所述污泥调质池包括调质池体，所述调质池体侧壁或底部设置有调质排空口，所述调质池体上部设置有调质进泥口、调质进水口、污泥回流口和调质出泥口，所述调质出泥口通过管道与污泥发酵罐相连。

优选地，所述污泥发酵罐包括发酵罐体，所述发酵罐体侧壁或底部设置有发酵排空口，所述发酵罐体侧壁或底部设置有发酵进泥口，所述发酵罐体侧壁或上部设置有发酵液回流口和发酵出水口，所述发酵出水口通过管道与发酵沉淀池相连。

优选地，所述发酵沉淀池包括发酵沉淀池体，所述发酵沉淀池体侧壁设置有发酵沉淀进水口，所述发酵沉淀池体上部设置有斜板或斜管，并且所述发酵沉淀池体侧壁或上部设置有发酵沉淀排水口，所述发酵沉淀排水口通过管道与泥水分离装置相连。

优选地，所述泥水分离装置设置有分离进水口、分离排水口、分离排泥口，所述泥水分离装置的分离进水口与发酵沉淀池的发酵沉淀排水口连接，所述泥水分离装置的分离排水口与多级生物滤池相连，所述分离排泥口与污泥贮池相连。

优选地，所述发酵罐体还包括发酵搅拌器，所述发酵搅拌器设置在发酵罐体顶部中央位置。

优选地，所述发酵沉淀池体底部设置有布液管和集泥斗，所述布液管位于集泥斗上方，并且所述集泥斗内设置有排泥管，所述排泥管与发酵沉淀池体侧壁或底部设置的发酵沉淀排泥口相连。

优选地，本实用新型的一种基于污泥发酵的利用内碳源的污水处理***还包括消毒池，多级生物滤池的出水口通过管道与消毒池相连。

3.有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型的一种基于污泥发酵的利用内碳源的污水处理***，相对比现有生物滤池污水处理***，增加了污泥发酵单元，用于高效沉淀池排放的初沉污泥发酵产酸处理，并且增加的污泥发酵单元独立于现有生物滤池污水处理***，不会影响现有污水处理***的正常运行；

(2)本实用新型的一种基于污泥发酵的利用内碳源的污水处理***，污泥发酵单元包括污泥调质池、污泥发酵罐、发酵沉淀池和泥水分离装置，通过污泥调质池的调配处理控制进入发酵罐的污泥浓度，并且调节污泥发酵罐内ORP和污泥停留时间，使污泥获得良好的产酸性能，用于后续反硝化的碳源补充，强化***生化脱氮；

(3)本实用新型的一种基于污泥发酵的利用内碳源的污水处理***，污泥发酵单元内配置的高效泥水分离装置，使得发酵液中悬浮物降低至100mg/L以下，从而可以直接用做生物滤池反硝化补充碳源，且不会增加滤池悬浮物负荷，不会造成滤池堵塞，降低了污水处理厂补充碳源成本。

附图说明

图1为本实用新型的一种基于污泥发酵的利用内碳源的污水处理***的结构示意图；

图中：

100、预处理池；200、高密度沉淀池；300、多级生物滤池；

400、污泥发酵单元；410、污泥调质池；420、污泥发酵罐；

430、发酵沉淀池；440、泥水分离装置；4101、调质池体；

4102、调质排空口；4103、调质进泥口；4104、调质进水口；

4105、污泥回流口；4106、调质出泥口；4107、调质搅拌器；

4201、发酵罐体；4202、发酵排空口；4203、发酵进泥口；

4204、发酵液回流口；4205、发酵出水口；4206、发酵搅拌器；

4301、发酵沉淀池体；4302、发酵沉淀进水口；4303、斜管；

4304、发酵沉淀排水口；4305、布液管；4306、集泥斗；

4307、排泥管；4308、发酵沉淀排泥口；4401、分离进水口；

4402、分离排水口；4403、分离排泥口；500、污泥贮池；

600、消毒池；700、污泥脱水单元。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。

如图1所示，本实用新型的一种基于污泥发酵的利用内碳源的污水处理方法，通过基于污泥发酵的利用内碳源的污水处理***来实现，所述***包括预处理池100、高密度沉淀池200、多级生物滤池300、污泥发酵单元400、污泥贮池500、消毒池600和污泥脱水单元700，其中预处理池100的进水口可以连接市政污水进水管，污水进入预处理池100中通过粗细格栅进行预处理，去除污水中的大颗粒杂质，得到预处理后的污水，预处理后的污水经由预处理池100的出水口通过管道进入高密度沉淀池200，经过高密度沉淀池200的强化混凝沉淀处理，去除污水中的大部分有机物、悬浮物和磷，得到高密度沉淀池出水和初沉污泥；

所述高密度沉淀池出水经由高密度沉淀池200的出水口通过管道进入多级生物滤池300，在多级生物滤池300的生物硝化和生物反硝化作用下，进行强化生化脱氮除碳反应，反应后的出水经由多级生物滤池300的出水口通过管道进入消毒池600进行消毒处理，经过物化消毒处理后的达标水经由污水厂达标水外排口(未示出)排出。

同时，高密度沉淀池200产生的初沉污泥可以经由高密度沉淀池200的排泥口通过管道定期排入污泥发酵单元400，进行初沉污泥发酵产酸反应，得到发酵液和发酵污泥，而后将发酵液送入多级生物滤池300，用作生物反硝化脱氮反应的补充碳源；当不需要进行初沉污泥发酵时，初沉污泥可以经由高密度沉淀池200的排泥口通过管道定期排入污泥贮池500；并且多级生物滤池300产生的生化剩余污泥以及污泥发酵单元400产生的沉淀污泥也可以通过管道定期排入污泥贮池500，污泥贮池500的排泥口通过管道与污泥脱水单元700相连，污泥贮池500收集的初沉污泥和生化剩余污泥进入污泥脱水单元700中进行污泥脱水处理，经过脱水处理后的脱水污泥可通过运输车辆外运综合处置。

需要进一步说明的是，污泥发酵单元400是一种用于初沉污泥发酵产酸产生富含溶解性有机物的发酵液的初沉污泥处理单元，所述污泥发酵单元400包括污泥调质池410、污泥发酵罐420、发酵沉淀池430和泥水分离装置440，其中污泥调质池410包括调质池体4101，所述调质池体4101可以是平底结构，调质池体4101侧壁或底部设置有调质排空口4102，所述调质池体4101上部设置有调质进泥口4103、调质进水口4104、污泥回流口4105和调质出泥口4106，所述调质出泥口4106通过管道与污泥发酵罐420相连；并且所述调质池体4101还设置有立式调质搅拌器4107，所述调质搅拌器4107设置在调质池体4101顶部中央位置。

所述污泥发酵罐420包括发酵罐体4201，所述发酵罐体4201可以是平底结构，发酵罐体4201侧壁或底部设置有发酵排空口4202，所述发酵罐体4201侧壁或底部设置有发酵进泥口4203，所述发酵罐体4201侧壁或上部设置有发酵液回流口4204和发酵出水口4205，所述发酵出水口4205通过管道与发酵沉淀池430相连；并且发酵罐体4201还包括发酵搅拌器4206，所述发酵搅拌器4206设置在发酵罐体4201顶部中央位置；

在污泥调质池410中，将高密度沉淀池200排入的初沉污泥、多级生物滤池300的出水与污泥发酵罐420的回流污泥进行混合调质，使得调质后的污泥质量浓度达到2％～10％，然后调质后的污泥进入污泥发酵罐420中发生厌氧发酵产酸生化反应，控制污泥发酵罐内的ORP控制在-350～-50mv，污泥发酵罐内的污泥发酵停留时间在2～10d，经发酵产酸将污泥中非溶解有机物转变为溶解性有机物进入发酵液中，得到包含溶解性有机物的发酵液和发酵污泥，其中将10％～30％体积比发酵液进行回流，用作回流污泥进入污泥调质池410。

需要说明的是，本***中的初沉污泥进入污泥调质池410，首先通过筛网将初沉污泥中大颗粒杂质去除，并对初沉污泥进行调质，使得调质污泥具有合适的污泥浓度，以控制污泥发酵罐420内初沉污泥处于最佳发酵产酸状态。与其他污泥发酵***污泥停留时间固定，且不控制ORP相比，本***中通过监控发酵罐420中pH、ORP、温度等参数，及时调整初沉污泥发酵停留时间，控制发酵罐420内处于发酵产酸阶段，而不进入降低污泥发酵产酸率的厌氧产甲烷阶段，将污泥中的非溶解性有机物在水解发酵菌的作用下，进行水解发酵产酸反应，转变成溶解性有机物及小分子脂肪酸。

此外，所述发酵沉淀池430包括发酵沉淀池体4301，所述发酵沉淀池体4301侧壁设置有发酵沉淀进水口4302，所述发酵沉淀池体4301上部设置有斜板或斜管4303，并且所述发酵沉淀池体4301侧壁或上部设置有发酵沉淀排水口4304，所述发酵沉淀排水口4304通过管道与泥水分离装置440相连；并且所述发酵沉淀池体4301底部设置有布液管4305和集泥斗4306，所述布液管4305位于集泥斗4306上方，并且所述集泥斗4306内设置有排泥管4307，所述排泥管4307与发酵沉淀池体4301侧壁或底部设置的发酵沉淀排泥口4308相连，所述发酵沉淀排泥口4308与污泥贮池500相连；

所述泥水分离装置440设置有分离进水口4401、分离排水口4402、分离排泥口4403，所述泥水分离装置440的分离进水口4401与发酵沉淀池430的发酵沉淀排水口4304连接，所述泥水分离装置440的分离排水口4402与多级生物滤池300相连，所述分离排泥口4403与污泥贮池500相连。

发酵液经泥水分离装置440进行高效泥水分离处理，发酵液中绝大部分悬浮物被作为沉淀污泥去除，而SCOD及VFAs等溶解性有机物则保留在发酵液中，泥水分离处理后的发酵液上清液中悬浮物浓度小于100mg/L，所述发酵液上清液可以直接回用至多级生物滤池300，用作生物滤池反硝化补充碳源，从而实现发酵液的有效回收，强化***生化脱氮，达到节约外加碳源去除污染物的目的。并且泥水分离装置440的沉淀物作为排放污泥可以排入污泥贮池500。

实施例1

取大连某以多级生物滤池为主工艺的城市污水处理厂高密度沉淀池排放初沉污泥作为污泥发酵***进泥，进入污泥调质池。初沉污泥起始浓度为MLSS＝50460mg/L，经调质后污泥浓度为MLSS＝24895mg/L，污泥上清液中溶解性有机物浓度SCOD＝3950mg/L，调质后污泥进入污泥发酵罐，发生厌氧发酵产酸反应，控制发酵罐的运行参数为pH 6.01～7.17，ORP-142.6mv～-228.5mv，T＝20℃，发酵罐内发酵污泥水力停留时间HRT＝4d，污泥发酵后发酵液污泥浓度为MLSS＝18860mg/L，30％发酵液进行回流，作为回流污泥进入污泥调质池，同时发酵液进入高效泥水分离装置进行泥水分离，泥水分离后的发酵液上清液中溶解性有机物浓度SCOD＝10800mg/L，总氮浓度TN＝950mg/L，日产发酵液约300m³，净COD收益折合15万mg/LCOD当量乙酸钠约6.4吨，可减少约1/3碳源投加量，发酵液上清液作为碳源直接回用至多级生物滤池后，可保证多级生物滤池出水总氮TN＝8～12mg/L。

实施例2

取大连某以多级生物滤池为主工艺的城市污水处理厂高密度沉淀池排放初沉污泥作为污泥发酵***进泥，进入污泥调质池。初沉污泥起始浓度为MLSS＝49320mg/L，经调质后污泥浓度为MLSS＝30080mg/L，污泥上清液中溶解性有机物浓度SCOD＝1800mg/L，调质后污泥进入污泥发酵罐，发生厌氧发酵产酸反应，控制发酵罐运行参数为pH 6.74～7.40，ORP-169.6mv～-261.4mv，T＝15℃，发酵罐内发酵污泥水力停留时间HRT＝4d，污泥发酵后发酵液污泥浓度为MLSS＝25860mg/L，20％发酵液进行回流，作为回流污泥进入污泥调质池，同时发酵液进入高效泥水分离装置进行泥水分离，泥水分离后的发酵液上清液中溶解性有机物浓度SCOD＝6800mg/L，总氮浓度TN＝550mg/L，日产发酵液约300m³，净COD收益折合15万mg/LCOD当量乙酸钠约4.8吨，可减少约1/4碳源投加量，发酵液上清液作为碳源直接回用至多级生物滤池后，多级生物滤池出水总氮TN＝8～12mg/L。

实施例3

取青岛某以多级生物滤池为主工艺的城市污水处理厂高密度沉淀池排放初沉污泥作为污泥发酵***进泥，进入污泥调质池。初沉污泥起始浓度为MLSS＝42500mg/L，经调质后污泥浓度为MLSS＝22700mg/L，污泥上清液中溶解性有机物浓度SCOD＝2750mg/L，调质后污泥进入污泥发酵罐，发生厌氧发酵产酸反应，控制发酵罐运行参数为pH 6.08～6.85，ORP-173.9mv～-190.4mv，T＝20℃，发酵罐内发酵污泥水力停留时间HRT＝4d，污泥发酵后发酵液污泥浓度为MLSS＝15560mg/L，15％发酵液进行回流，作为回流污泥进入污泥调质池，同时发酵液进入高效泥水分离装置进行泥水分离，泥水分离后的发酵液上清液中溶解性有机物浓度SCOD＝5800mg/L，总氮浓度TN＝350mg/L，日产发酵液约1000m³，COD收益折合15万mg/LCOD当量乙酸钠约20吨，可减少约30％碳源投加量，发酵液上清液作为碳源直接回用至多级生物滤池后，可保证多级生物滤池出水总氮TN＝7～12mg/L。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，所用的数据也只是本实用新型的实施方式之一，实际的数据组合并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出于该技术方案相似的实施方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种基于污泥发酵的利用内碳源的污水处理***，依次包括预处理池(100)、高密度沉淀池(200)和多级生物滤池(300)，其特征在于，还包括污泥发酵单元(400)和污泥贮池(500)，所述高密度沉淀池(200)的排泥口通过管道与污泥发酵单元(400)的进泥口相连，污泥发酵单元(400)的排水口通过管道与多级生物滤池(300)的进水口相连；所述污泥发酵单元(400)的排泥口通过管道与污泥贮池(500)的进泥口相连；并且

所述污泥发酵单元(400)依次包括污泥调质池(410)、污泥发酵罐(420)、发酵沉淀池(430)和泥水分离装置(440)，其中，所述发酵沉淀池(430)和泥水分离装置(440)的排泥口均通过管道与污泥贮池(500)的进泥口相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于污泥发酵的利用内碳源的污水处理***，其特征在于：所述污泥调质池(410)包括调质池体(4101)，所述调质池体(4101)侧壁或底部设置有调质排空口(4102)，所述调质池体(4101)上部设置有调质进泥口(4103)、调质进水口(4104)、污泥回流口(4105)和调质出泥口(4106)，所述调质出泥口(4106)通过管道与污泥发酵罐(420)相连。

3.根据权利要求1所述的一种基于污泥发酵的利用内碳源的污水处理***，其特征在于：所述污泥发酵罐(420)包括发酵罐体(4201)，所述发酵罐体(4201)侧壁或底部设置有发酵排空口(4202)，所述发酵罐体(4201)侧壁或底部设置有发酵进泥口(4203)，所述发酵罐体(4201)侧壁或上部设置有发酵液回流口(4204)和发酵出水口(4205)，所述发酵出水口(4205)通过管道与发酵沉淀池(430)相连。

4.根据权利要求1所述的一种基于污泥发酵的利用内碳源的污水处理***，其特征在于：所述发酵沉淀池(430)包括发酵沉淀池体(4301)，所述发酵沉淀池体(4301)侧壁设置有发酵沉淀进水口(4302)，所述发酵沉淀池体(4301)上部设置有斜板或斜管(4303)，并且所述发酵沉淀池体(4301)侧壁或上部设置有发酵沉淀排水口(4304)，所述发酵沉淀排水口(4304)通过管道与泥水分离装置(440)相连。

5.根据权利要求1所述的一种基于污泥发酵的利用内碳源的污水处理***，其特征在于：所述泥水分离装置(440)设置有分离进水口(4401)、分离排水口(4402)、分离排泥口(4403)，所述泥水分离装置(440)的分离进水口(4401)与发酵沉淀池(430)的发酵沉淀排水口(4304)连接，所述泥水分离装置(440)的分离排水口(4402)与多级生物滤池(300)相连，所述分离排泥口(4403)与污泥贮池(500)相连。

6.根据权利要求3所述的一种基于污泥发酵的利用内碳源的污水处理***，其特征在于：所述发酵罐体(4201)还包括发酵搅拌器(4206)，所述发酵搅拌器(4206)设置在发酵罐体(4201)顶部中央位置。

7.根据权利要求4所述的一种基于污泥发酵的利用内碳源的污水处理***，其特征在于：所述发酵沉淀池体(4301)底部设置有布液管(4305)和集泥斗(4306)，所述布液管(4305)位于集泥斗(4306)上方，并且所述集泥斗(4306)内设置有排泥管(4307)，所述排泥管(4307)与发酵沉淀池体(4301)侧壁或底部设置的发酵沉淀排泥口(4308)相连。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种基于污泥发酵的利用内碳源的污水处理***，其特征在于：还包括消毒池(600)，多级生物滤池(300)的出水口通过管道与消毒池(600)相连。