[發明專利]一種通過加壓實現污泥減量的污水生化處理裝置及方法

無效

• 申請號: 201210577744.0
• 申請日: 2012-12-27
• 公開（公告）號: CN102992474A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 張勇;張顯球;賈國正;李宗睿
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: C02F3/02
• 分類號: C02F3/02;C02F3/12
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 李媛媛

技術領域

本發明涉及一種通過加壓實現剩余污泥減量的污水生化處理裝置及方法，屬環境工程技術領域。

背景技術

污水好氧生物處理的基本原理是通過微生物使溶解的或膠體的有機污染物轉化成氣體和增殖的細菌細胞，即剩余污泥。合成產生的生物污泥只有25~40%可以進一步生物降解，屬難降解物質。目前，剩余污泥的處理與處置已成為污水處理廠一個令人頭痛的問題，其費用占到污水處理廠總運行費用的25~40%，甚至高達60%。與厭氧處理相比，好氧生物處理產生更多剩余生物污泥，其剩余污泥量大約是厭氧處理的10倍之多。

污泥減量化是在20世紀90年代提出的對剩余污泥處置的概念。即通過利用物理、化學、生化的手段，使得整個污水處理系統向外排放的生物固體量達到最少。污泥減量可分為污水處理過程中的污泥減量（也叫原位污泥減量）和污水處理之后的污泥減量（后減量），前者是從源頭上減少污泥的實際產量，更加主動和直接。目前污泥減量技術主要包括三類：（1）基于溶胞－隱性生長的污泥減量技術，其中常用的溶胞方法包括物理法（熱處理、超聲波）、化學法（酸、堿、臭氧化、氯化等）和生物法（微生物制劑、酶制劑、水解酸化等）。（2）基于代謝解偶聯的污泥減量技術，主要包括投加化學解偶聯劑、好氧－沉淀－厭氧工藝、富底物條件（高S₀/X₀）下的解偶聯等。（3）基于微型動物捕食作用的污泥減量技術，主要包括接種微型動物法和兩段法。

上述方法對于污泥減量有一定的成效，但如能在同一裝置中實現多種污泥減量方式，則可有效提高污泥減量效果。?

發明內容

本發明的目的是通過加壓運行方式、射流曝氣及設置旋轉球形懸浮填料等方式滿足微生物代謝解偶聯、隱性生長等污泥減量機制的發生條件，在有效降解廢水中污染物的同時實現原位污泥減量。

本發明的裝置采用的技術方案如下：

一種通過加壓實現污泥減量的污水生化處理裝置，包括增壓泵、生物接觸氧化塔、自吸式射流器和壓力計，水通過增壓泵進入生物接觸氧化塔，所述生物接觸氧化塔內安裝旋轉球形懸浮填料；自吸式射流器通過射流控制閥與所述生物接觸氧化塔及增壓泵的進水管連接。

所述自吸式射流器的結構上具有一個噴嘴和擴散器，能使水流形成高速射流，在噴嘴前產生負壓吸入空氣，并利用水流的劇烈紊動、擠壓、破碎、剪切等作用將空氣形成微氣泡而溶入水中。

利用上述裝置的處理方法采用的技術方案如下：

一種通過加壓實現污泥減量的污水生化處理處理方法，具體步驟為：將有機廢水通過增壓泵加壓后進入生物接觸氧化塔，同時以自吸式射流器進行曝氣充氧，利用自吸式射流器的剪切和破碎作用，使空氣快速溶解于水中；生物接觸氧化塔壓力維持在0.2-0.5MPa，旋轉球形懸浮填料掛膜后形成球形生物膜；通過調節進水COD及水力停留時間使氧化塔容積負荷控制在5-20?kgCOD/（m³·d）范圍內；通過射流控制閥調節自吸式射流器的進氣量，使氧化塔內溶解氧保持在4-6mg/L范圍內。上述高負荷及高溶解氧特征均有利于微生物代謝解偶聯的發生，實現污泥減量。該方法每降解1kgCOD產生污泥（以MLSS計）約0.07-0.14kg。

在上述壓力、容積負荷及溶解氧條件下穩定運行后旋轉球形懸浮填料上附著生長球形生物膜，生物量可高達20-30g/L。球形生物膜中體型較大、營養級較高的微型動物容易繁殖，同時球形生物膜厚度大，有利于內部出現厭氧層，食物鏈長而復雜。捕食細菌的生物體的存在使其污泥產率較活性污泥有明顯下降；厭氧菌污泥產率低于好氧菌，同時厭氧層的水解酸化作用可有效降解部分污泥，實現球形生物膜內層的部分污泥消化，實現污泥減量。

裝置在較高負荷下運行，微生物在分解代謝中產生三磷酸腺苷（ATP）的速率要大于在合成代謝中消耗的速率。ATP產生累積后引起能量的消散，即能量以熱和功的形式散失到環境中，從而降低微生物產率系數。塔內溶解氧可保持在4-6mg/L范圍內，顯著高于普通活性污泥法。微生物在較高濃度的溶解氧環境下內源呼吸作用增強，導致了污泥產率的降低。

本發明針對污水處理過程中的污泥減量，在同一裝置中可實現代謝解偶聯、隱性生長等多種污泥減量機制，減量效果好。本發明具有高負荷運行特征，生物量大，溶解氧濃度高，出水有機物濃度低，無二次污染，適用于小水量、高濃度有機工業廢水的處理。利用本發明的方法，在實現有機廢水有機物高效去除的同時污泥產率可降至0.07-0.14kgMLSS/kgCOD，與常規活性污泥法相比污泥減量比例可達65%。

附圖說明