專利名稱：折流式初沉污泥水解酸化開發(fā)碳源裝置及其污泥處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種折流式初沉污泥水解酸化開發(fā)碳源裝置及其污泥處理方法，屬于 污水污泥處理與資源化領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)對城鎮(zhèn)污水處理廠的氮 磷排放提出了更高的要求，脫氮除磷已成為城市污水處理的重要任務(wù)。我國許多城市污水 屬典型的低C/N廢水，低碳氮比廢水本身所能提供的碳源不能滿足同步高效脫氮除磷的要 求，解決碳源受限型廢水碳源不足的問題已經(jīng)迫在眉睫。利用城市污泥進(jìn)行水解酸化來開發(fā)生物脫氮除磷可利用的碳源是一種可行性較 強(qiáng)的工藝，在獲得生物可利用碳源的同時，實現(xiàn)污泥一定程度的穩(wěn)定化和資源化。由于剩余 污泥中含有大量聚磷菌在好氧段吸收的磷酸鹽，若對剩余污泥進(jìn)行水解酸化，會導(dǎo)致聚磷 菌對磷的再次釋放，而初沉污泥中富含脂肪酸，有機(jī)質(zhì)含量在60%以上，是理想的資源化對 象，且較剩余污泥而言無嚴(yán)重的氮磷釋放問題。利用初沉污泥中的有機(jī)內(nèi)碳源，將有效解決 城市污水存在的碳源不足的問題并實現(xiàn)污泥減量化與資源化。當(dāng)前國內(nèi)外采用的初沉污泥水解酸化技術(shù)主要是完全混合連續(xù)流反應(yīng)器技術(shù)或 上流式污泥床等技術(shù)。完全混合連續(xù)流反應(yīng)器技術(shù)傳質(zhì)效率低，必須依靠機(jī)械攪拌增強(qiáng)傳 質(zhì)效率，不利于節(jié)能，且完全混合連續(xù)流反應(yīng)器占地面積較大，運行成本較高。上流式污泥 床技術(shù)為了保證良好的污水分離效果，需設(shè)置三相分離器，該方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高、水解 酸化效率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是解決城市污水處理廠因碳源不足導(dǎo)致的氮磷去除效果差和剩余污 泥量日益增大的問題。本發(fā)明采用的折流式初沉污泥水解酸化裝置是一種由多格室組成的 連續(xù)結(jié)構(gòu)，近似多UASB串聯(lián)而成的推流式反應(yīng)器，兼具上流式活性污泥床與推流式反應(yīng)器 優(yōu)點，傳質(zhì)效率高，同等底物轉(zhuǎn)化率下所需容積較CSTR反應(yīng)器小，且無需攪拌。本發(fā)明的具體內(nèi)容為一種折流式初沉污泥水解酸化開發(fā)碳源裝置，包括進(jìn)泥管 1、配泥槽2、出水管10以及由四個等容積的隔室依次連接而成的連續(xù)流結(jié)構(gòu)，每個隔室的 內(nèi)部由導(dǎo)流板4分為導(dǎo)流室3和上流室6兩部分，導(dǎo)流室3與上流室6容積比為1 4;導(dǎo) 流板4底部設(shè)置與水平成45°角的折板5，各隔室擋板7依次降低，其中隔室I至III的底 部均設(shè)污泥放空口 12，隔室IV的上流室上部設(shè)置高分子彈性濾料耦合生物膜載體9，使污 泥固液分離，形成污泥固液分離區(qū)8，以豐富微生物種群及數(shù)量，強(qiáng)化產(chǎn)酸效果，并攔截生物 固體，防止污泥流失。隔室IV的底部設(shè)排泥口 13，并通過循環(huán)泵14與進(jìn)泥管1連接，形成 循環(huán)回路；裝置外圍設(shè)水浴11，水浴11底部設(shè)置放空口 16，采用自動溫控設(shè)備15控制溫 度。本發(fā)明所提供的利用上述折流式初沉污泥水解酸化開發(fā)碳源裝置處理污泥的方
3法，具體包括如下步驟a)通過計量蠕動泵將初沉污泥從進(jìn)泥管1泵入該裝置配泥槽2，并控制進(jìn)泥流量 HRT 為 24-36h ；b)污泥沿導(dǎo)流室3往下，經(jīng)折板5進(jìn)入上流室6，污泥往上通過隔室隔板7溢流至 下一個相鄰隔室的導(dǎo)流室，形成折流式推進(jìn)，依次流經(jīng)四個隔室及高分子彈性濾料耦合生 物膜載體9后，酸化液經(jīng)出水管10排出；C)沉淀污泥通過第四隔室底部循環(huán)泵14回流至進(jìn)泥管1，形成循環(huán)，剩余污泥通 過排泥口 13排除，根據(jù)測定污泥濃度采用控制剩余污泥排泥量的辦法通過排泥口 13排泥 控制SRT為3-7d。上述處理污泥方法，還可采用自動溫控設(shè)備15控制裝置水浴溫度為30°C。上述處理污泥方法，還可通過循環(huán)泵14控制回流污泥流量為進(jìn)泥流量的1-2倍。本發(fā)明涉及的折流式初沉污泥水解酸化開發(fā)碳源方法的關(guān)鍵是通過調(diào)整試驗參 數(shù)使體系中水解產(chǎn)酸菌富集占優(yōu)，并抑制產(chǎn)甲烷菌減少甲烷產(chǎn)量，以達(dá)到產(chǎn)酸最大化目標(biāo)。 為了控制污泥發(fā)酵產(chǎn)酸過程，利用水解酸化作用從污泥中獲取大量揮發(fā)性脂肪酸，本試驗 通過控制溫度、水力停留時間和污泥停留時間等運行參數(shù)來強(qiáng)化產(chǎn)酸菌的富集，抑制產(chǎn)甲 烷效應(yīng)。本方法控制的HRT為24-36h，污泥停留時間為3-7d，控制裝置水浴溫度為30°C，循 環(huán)泵流量為進(jìn)泥流量的1-2倍。其具體有益效果如下1.水解效率及VFA產(chǎn)率高。在溫度為30°C，水力停留時間為24h，生物固體平均停 留時間為3d的條件下，污泥酸化液的SC0D、VFAs最大值分別達(dá)到1182mg/L和602. 8mg/L, VFA產(chǎn)率最大值達(dá)0. 06mgVFAs/mgVSS,水解效率最大值達(dá)到3. 6%，而同等條件下，CSTR反 應(yīng)器的污泥酸化液SCOD、VFAs最大值通常只有800mg/L和400mg/L左右。2.裝置所需容積較CSTR反應(yīng)器小，且無需攪拌。同等條件下本發(fā)明裝置VFA產(chǎn)率 達(dá)到0. 06mgVFAs/mgVSS時所需的容積為30L，而CSTR污泥水解酸化反應(yīng)裝置體積通常需要 50L。本發(fā)明裝置根據(jù)水力學(xué)原理設(shè)計，污泥折流通過裝置，形成折流式推進(jìn)，兼具上流式污 泥床和推流式反應(yīng)器的優(yōu)點，傳質(zhì)效率高，無需機(jī)械攪拌，可節(jié)省電能。
3.本發(fā)明方法具備污泥穩(wěn)定效果，初沉污泥水解產(chǎn)酸工藝對污泥具有調(diào)理作用， 酸化后初沉污泥的30分鐘沉降比由85 % 95%降為62% 76%，經(jīng)水解酸化處理后初沉 污泥沉降性能提高，有利于后續(xù)泥水分離處理。


圖1是本發(fā)明折流式初沉污泥水解酸化開發(fā)碳源工藝原理示意圖。圖中，1-進(jìn)泥管，2-配泥槽，3-導(dǎo)流室，4-導(dǎo)流板，5-折板，6_上流室，7-隔板， 8_污泥固液分離區(qū)，9-耦合生物膜載體，10-酸化液出水管，11-水浴，12-污泥放空口， 13-排泥口，14-循環(huán)泵，15-自動溫控設(shè)備，16-水浴放空口。
具體實施例方式參見圖1，本發(fā)明的具體實施流程為初沉污泥從進(jìn)泥管1進(jìn)入該裝置配泥槽2，污泥沿導(dǎo)流室3往下，經(jīng)折板5進(jìn)入上流室6，污泥往上通過隔室擋板7溢流至導(dǎo)流室，形成折流式推進(jìn)，依次流經(jīng)四個隔室及耦 合生物膜載體9后，酸化液經(jīng)出水管10排出，沉淀污泥通過第四隔室底部循環(huán)泵14回流至 進(jìn)泥管1，形成循環(huán)。本方法特征在于，通過計量蠕動泵調(diào)節(jié)進(jìn)泥流量控制HRT為24-36h， 根據(jù)測定污泥濃度采用控制剩余污泥排泥量的辦法通過排泥口 13排泥控制SRT為3-7d。 采用自動溫控設(shè)備15控制裝置水浴溫度為30°C，循環(huán)泵14流量為進(jìn)泥流量的1-2倍。實施實例以某大型城市污水處理廠的實際初沉污泥為研究對象，試驗結(jié)果表明 系統(tǒng)經(jīng)過連續(xù)運行，可獲得穩(wěn)定的工藝性能(1)溫度為30°C，水力停留時間為24h，生物固體平均停留時間為3d時，污泥 酸化產(chǎn)物的SCOD和VFAs極值分別達(dá)到1182mg/L和602. 8mg/L, VFA產(chǎn)率最大值達(dá)到 0. 06mgVFAs/mgVSS，水解效率最大值達(dá)到3. 6 %，酸化后初沉污泥的30分鐘沉降比由 85% 95%降為62% 76%。折流式初沉污泥水解酸化工藝可成功實現(xiàn)VFAs的積累并實 現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化，折流式初沉污泥水解酸化獲取碳源工藝是行之有效的。(2)溫度為30°C，水力停留時間為32h，生物固體平均停留時間為5d時，水解酸化 系統(tǒng)可獲得最佳效果。污泥酸化產(chǎn)物的SCOD和VFAs極值分別達(dá)到1498mg/L和895. 3mg/ L，VFA產(chǎn)率最大值達(dá)到0. 08mgVFAs/mgVSS,水解效率最大值達(dá)到5%，酸化后初沉污泥的30 分鐘沉降比由85% 95%降為60% 69%。通過控制SRT實現(xiàn)了產(chǎn)酸效應(yīng)的最大化，可 為后續(xù)生物脫氮除磷提供充足碳源，為解決城市污水處理廠因碳源不足導(dǎo)致的氮磷去除效 果差的難題提供了經(jīng)濟(jì)便捷的途徑并可緩解剩余污泥量日益增大的問題。
權(quán)利要求
一種折流式初沉污泥水解酸化開發(fā)碳源裝置，包括進(jìn)泥管(1)、配泥槽(2)、出水管(10)以及由四個等容積的隔室依次連接而成的連續(xù)流結(jié)構(gòu)，每個隔室的內(nèi)部由導(dǎo)流板(4)分為導(dǎo)流室(3)和上流室(6)兩部分，導(dǎo)流室(3)與上流室(6)容積比為1∶4；導(dǎo)流板(4)底部設(shè)置與水平成45°角的折板(5)，各隔室擋板(7)依次降低，其特征在于，隔室I至III的底部均設(shè)污泥放空口(12)，隔室IV的上流室上部設(shè)置高分子彈性濾料耦合生物膜載體(9)，使污泥固液分離，形成污泥固液分離區(qū)(8)，隔室IV的底部設(shè)排泥口(13)，并通過循環(huán)泵(14)與進(jìn)泥管(1)連接，形成循環(huán)回路；裝置外圍設(shè)水浴(11)，水浴(11)底部設(shè)置放空口(16)，采用自動溫控設(shè)備(15)控制溫度。
2.一種利用權(quán)利要求1所述的折流式初沉污泥水解酸化開發(fā)碳源裝置處理污泥的方 法，其特征在于該方法包括如下步驟a)通過計量蠕動泵將初沉污泥從進(jìn)泥管(1)泵入該裝置配泥槽(2)，并控制進(jìn)泥流量 HRT 為 24-36h ；b)污泥沿導(dǎo)流室(3)往下，經(jīng)折板(5)進(jìn)入上流室(6)，污泥往上通過隔室隔板(7)溢 流至下一個相鄰隔室的導(dǎo)流室，形成折流式推進(jìn)，依次流經(jīng)四個隔室及高分子彈性濾料耦 合生物膜載體(9)后，酸化液經(jīng)出水管(10)排出；c)沉淀污泥通過第四隔室底部循環(huán)泵(14)回流至進(jìn)泥管(1)，形成循環(huán)，剩余污泥 通過排泥口(13)排除，根據(jù)測定的污泥濃度采用控制剩余污泥排泥量的辦法通過排泥口 (13)排泥控制SRT為3-7d。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的處理污泥萬法，其特征在于，采用自動溫控設(shè)備(15)控制裝 置水浴溫度為30°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的處理污泥方法，其特征在于，通過循環(huán)泵(14)控制回流污泥 流量為進(jìn)泥流量的1-2倍。
全文摘要
一種折流式初沉污泥水解酸化開發(fā)碳源裝置及其污泥處理方法，屬于污泥處理領(lǐng)域，涉及初沉污泥水解酸化的方法，解決碳源受限型廢水碳源不足問題，實現(xiàn)初沉污泥的穩(wěn)定化和資源化。其裝置由四隔室組成，每隔室由下流室和上流室組成，容積比為1∶4；下流室底部設(shè)45°折板，各隔室擋板依次降低；生物膜強(qiáng)化區(qū)設(shè)置彈性濾料，以攔截生物固體，防止污泥流失。隔室4底部設(shè)循環(huán)泵，循環(huán)泵與進(jìn)水管連接，形成循環(huán)回路。反應(yīng)器外圍設(shè)水浴，采用自動溫控設(shè)備控制溫度為30℃。本發(fā)明兼具上流式活性污泥床與推流式反應(yīng)器優(yōu)點，傳質(zhì)效率高，同等底物轉(zhuǎn)化率下所需容積較CSTR反應(yīng)器小，且無需攪拌，可用于初沉污泥處理，并為污水生物脫氮除磷提供碳源。
文檔編號C02F11/02GK101962257SQ20101025268
公開日2011年2月2日 申請日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月13日
發(fā)明者任健, 姜明, 孔倩, 張帥, 李軍, 李澤兵, 毛世春, 王朝朝, 陳瑜 申請人:北京工業(yè)大學(xué)