[發明專利]厭氧活性污泥回流作為絮凝劑的黑水強化厭氧發酵系統

在審

• 申請號: 202011498784.7
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112777700A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 李子富;李卓蓉;王雪梅;程世昆;周曉琴;張玲玲;鄭蕾
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C02F1/52
• 分類號: C02F1/52;C02F11/04
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明提供一種厭氧活性污泥回流作為絮凝劑的黑水強化厭氧發酵系統，屬于生物污水資源化利用技術領域。該系統包括混凝沉淀池、厭氧反應器和二沉池。黑水進入混凝沉淀池進行預濃縮分離，將大部分COD濃縮在混凝污泥中，經沉淀分離后的混凝污泥進入厭氧發酵器，在中溫環境中通過有機物的降解生產沼氣；厭氧發酵器中產生的發酵液在二沉池中沉淀，沉淀后所得厭氧活性污泥部分回流到混凝沉淀池中作為絮凝劑參與絮凝，厭氧發酵器中的沼氣經收集處理后進行資源利用，厭氧發酵器和二沉池上清液經過處理可以回用或達標排放。本發明用于對高懸浮物、高COD和高氨氮的黑水處理，具有反應器體積小、能量效率高、不額外添加化學藥劑、不產生重金屬污染的優點。

技術領域

本發明涉及生活污水資源化利用技術領域，特別是指一種厭氧活性污泥回流作為絮凝劑的黑水強化厭氧發酵系統。

背景技術

生活污水源分離技術是指根據污水產生場所和污染程度，將生活污水分為污染物含量低、潛在水資源豐富的灰水，水量小且具有較高有機物含量和氮、磷成分的黑水，在產生源頭單獨收集，分別輸送至對應的處理系統，以避免不同水質之間的交叉污染，同時也利于將其中的資源、能源進行回收利用。

廁所黑水主要由糞便、尿液、廁紙和沖洗水組成。黑水具有生活污水總負荷中主要的有機物和營養物質。研究表明黑水中C/N比在4.5左右，氮濃度可達1.4-1.7g/L，而利于厭氧發酵產氣的最適C/N比為20～30。黑水具有C/N比較低、游離氨含量較高的特點，限制了黑水厭氧發酵資源化回收利用的效果。

國內外對碳濃縮技術開展多項研究，目前，研究較多的預處理技術包括化學強化、生物吸附、膜分離、磁分離等。但化學強化和生物吸附存在分離效率低、需額外添加藥劑、增加成本的缺點，膜分離存在膜堵塞的缺點，磁分離存在缺少驗證性工作的缺點，限制了這些技術的廣泛應用。

高分子絮凝劑通過電荷中和、橋接、卷掃與網捕的機制對污水進行絮凝處理，在重力作用下沉淀形成混凝污泥。雖然無機絮凝劑在污水沉淀中有廣泛應用，但無機絮凝劑需要較大的使用量、產生大量污泥及含有金屬離子；而合成有機絮凝劑雖然絮凝速度快、用量少、污泥產量少，但產品副產物常常帶有有毒物質；同時，額外投加絮凝劑增加了混凝沉淀的成本，混凝沉淀進行碳濃縮的應用受到了諸多限制。

雖然針對厭氧發酵的研究已經有了一定的發展，但由于水解酸化菌和產甲烷菌都對反應條件較為敏感，系統耗能高于產能，目前厭氧發酵的應用仍具有反應效率較低、系統能耗較高的問題。

因此，尋找一種高效率、低能耗的處理低C/N比、高氨氮黑水的處理系統是十分必要的。

發明內容

本發明針對現有的黑水處理工藝操作條件要求高、能耗高、難以實現能量收益的問題，提供一種厭氧活性污泥回流作為絮凝劑的黑水強化厭氧發酵系統，該系統利用厭氧活性污泥濃縮黑水提高厭氧反應器進料濃度，可以顯著提高黑水厭氧發酵產氣效率和資源利用率，降低運行能耗。

該系統包括混凝沉淀池、厭氧反應器和二沉池，混凝沉淀池內安裝攪拌裝置一，混凝沉淀池內上部安裝旋轉式潷水器，上清液通過潷水器排出，混凝沉淀池底部通過第二污水泵連接厭氧反應器，厭氧反應器內安裝攪拌裝置二，厭氧反應器底部通過第三污水泵連接二沉池，二沉池底部連接管道上設置第四污水泵，第四污水泵后的管道分兩路，其中一路返回至混凝沉淀池。

其中，第二污水泵前端的管道上設置電磁閥B，第三污水泵前端的管道上設置電磁閥E，第四污水泵前端的管道上設置電磁閥F，第四污水泵后端的兩路管道上分別設置電磁閥G和電磁閥H。

混凝沉淀池內上部設置液位控制器一，厭氧反應器內上部設置液位控制器二。液位控制器一和液位控制器二通過和電磁閥之間的信號傳輸可以實現自動進、出水和缺水保護功能。