專利名稱：實(shí)現(xiàn)良好生物除磷且提高污泥產(chǎn)酸的污水與污泥處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種實(shí)現(xiàn)良好生物除磷且提高污泥產(chǎn)酸的污水與污泥處理方法，屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
城市污泥是污水處理廠在對(duì)污水處理過程中產(chǎn)生的固體或半固體沉淀物質(zhì)，具有產(chǎn)量大、有機(jī)物含量高、成分復(fù)雜等特點(diǎn)。如果處理不當(dāng)，極易造成二次污染。污泥厭氧消化產(chǎn)短鏈脂肪酸是污泥資源化的重要方向，今年來引起了不少研究者的關(guān)注。短鏈脂肪酸(包括乙酸、丙酸等)是污水生物處理過程中脫氮除磷所偏愛的優(yōu)先使用碳源，其含量的直接決定了污水處理設(shè)施出水中氮磷的濃度。由于短鏈脂肪酸在我國(guó)污水中(特別是南方地區(qū)污水中)的含量較低，因此，常常通過外加乙酸等辦法來保證處理設(shè) 施脫氮除磷的高效性與穩(wěn)定性，大大增加了運(yùn)行成本。發(fā)明人前期研究表明剩余污泥在堿性條件下發(fā)酵能產(chǎn)生大量的短鏈脂肪酸(Environmental Science and Techlonogy, 2006, 40, 2025-2029),將發(fā)酵產(chǎn)生的脂肪酸作為生物除磷工藝的補(bǔ)充碳源時(shí)，系統(tǒng)的除磷效果能得到明顯的提高(EnVironmentalScience and Techlonogy, 2007, 41，7126-7130)。目前，國(guó)內(nèi)外剩余污泥產(chǎn)酸的研究重心均集中在產(chǎn)酸過程的條件優(yōu)化與控制上。研究表明，活性污泥系統(tǒng)在非平衡條件下能產(chǎn)生儲(chǔ)能物質(zhì)的聚集現(xiàn)象(即污水中有機(jī)物不直接氧化為二氧化碳和水，而被細(xì)菌吸收到體內(nèi)進(jìn)行儲(chǔ)存)，而這些儲(chǔ)能物質(zhì)均能被快速降解。如果能在污水處理過程中富集儲(chǔ)能物質(zhì)含量高的污泥而又不削弱系統(tǒng)的處理能力，那么不僅能降低污水處理的運(yùn)行成本，而且能提高后續(xù)污泥的產(chǎn)酸能力，具有重要的實(shí)踐意義。最近幾年，有報(bào)道表明單級(jí)好氧工藝可以在沒有設(shè)定厭氧段的工藝條件下，活性污泥系統(tǒng)可以通過反向延長(zhǎng)適當(dāng)?shù)撵o置時(shí)間實(shí)現(xiàn)良好的生物除磷。本發(fā)明在此生物除磷技術(shù)的基礎(chǔ)上，研發(fā)出一種既能獲得較高儲(chǔ)能物含量的剩余污泥，又不降低污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行效果(特別是除磷效果)的污水處理工藝，并將此剩余污泥在堿性發(fā)酵池里進(jìn)行厭氧發(fā)酵，大大提高了剩余污泥發(fā)酵產(chǎn)酸的能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種實(shí)現(xiàn)良好生物除磷且提高污泥產(chǎn)酸的污水與污泥處理方法。本發(fā)明提出的實(shí)現(xiàn)良好生物除磷且提高污泥產(chǎn)酸的污水與污泥處理方法，由污水與污泥處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，所述處理系統(tǒng)由污水處理裝置和剩余污泥產(chǎn)酸裝置組成，所述污水處理裝置由進(jìn)水管I、出水管4、排泥管6、序批式反應(yīng)器7、曝氣頭8、流量計(jì)9和空氣壓縮機(jī)11組成，序批式反應(yīng)器7下部設(shè)有曝氣頭8，所述曝氣頭8通過管道連接流量計(jì)9，流量計(jì)9通過空氣管10連接空氣壓縮機(jī)11，序批式反應(yīng)器7底部通過排泥閥門5連接排泥管6，序批式反應(yīng)器7中部通過出水閥門3連接出水管4，序批式反應(yīng)器7通過進(jìn)水閥門2連接進(jìn)水管I ;所述剩余污泥產(chǎn)酸裝置由堿性發(fā)酵池12、攪拌器13和自動(dòng)加堿裝置14組成，攪拌器13和自動(dòng)加堿裝置14插入堿性發(fā)酵池12內(nèi)；污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行方法具體步驟如下
(I)、打開進(jìn)水閥門2，污水從進(jìn)水管I進(jìn)入序批式反應(yīng)器7內(nèi)，待進(jìn)水完畢后，關(guān)閉進(jìn)水閥門2。(2)、打開空氣壓縮機(jī)11好氧曝氣，好氧曝氣時(shí)間為3. 8-4. 2h。(3)、在好氧曝氣Ih時(shí)，打開排泥閥門5排出一定量的泥水混合物，使反應(yīng)器內(nèi)活性污泥濃度為2800-3200 mg-Γ1,污泥泥齡為10_14d。排出的泥水混合物沉淀O. 4-0. 6h后，上清液返回序批式反應(yīng)器7內(nèi)繼續(xù)曝氣，剩余污泥進(jìn)入堿性發(fā)酵池用于厭氧發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)酸。
(4)、好氧曝氣結(jié)束后，關(guān)閉空氣壓縮機(jī)11結(jié)束曝氣，沉淀O. 9-1. lh，以實(shí)現(xiàn)泥水分離。(5)、沉淀結(jié)束后，打開排水閥門3，排水結(jié)束后，關(guān)閉排水閥門3。(6)、將序批式反應(yīng)器7靜置6. 5-7. 5h，整個(gè)反應(yīng)周期12h。(7)、剩余污泥進(jìn)入堿性發(fā)酵池12后，開啟攪拌器13，轉(zhuǎn)速為140-160 r/min。(8)、開啟自動(dòng)加堿裝置14，使堿性發(fā)酵池12中pH控制在10 土 O. I。(9)、剩余污泥在堿性發(fā)酵池中發(fā)酵4天后，進(jìn)行泥水分離，上清液為富含有機(jī)酸的鹽。上述運(yùn)行方法中的關(guān)鍵點(diǎn)在于控制合適的排泥時(shí)間，以便在不影響污水處理效果(特別是除磷效果)的前提下，獲得能提高生產(chǎn)有機(jī)酸的剩余污泥。發(fā)明人經(jīng)過大量的研究表明，在好氧Ih后排泥能達(dá)到理想的效果。本發(fā)明的有益效果是
(1)在污水處理的源頭控制剩余污泥的理化性質(zhì)，提高了污泥生產(chǎn)有機(jī)酸的特性，不僅實(shí)現(xiàn)了污泥的減量化、穩(wěn)定化，同時(shí)獲得了更多的有價(jià)值的產(chǎn)物；
(2)使污水中的有機(jī)物部分通過微生物積累來去除，減少了曝氣量，降低了污水處理運(yùn)行成本。


圖I是本發(fā)明采用的污水處理反應(yīng)器(序批式反應(yīng)器)的一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明采用的污泥發(fā)酵產(chǎn)酸反應(yīng)器的一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)號(hào)1為進(jìn)水管，2為進(jìn)水閥門，3為出水閥門,4為出水管,5為排泥閥門,6為排泥管，7為序批式反應(yīng)器，8為曝氣頭，9為流量計(jì)，10為空氣管，11為空氣壓縮機(jī)，12為堿性發(fā)酵池，13為攪拌器，14為自動(dòng)加堿裝置。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)比普通活性污泥工藝剩余污泥及厭氧/好氧工藝剩余污泥發(fā)酵產(chǎn)酸為例對(duì)本發(fā)明加以說明。實(shí)施例I :如圖I所示，污水處理裝置為普通序批式反應(yīng)器，如圖2所示，所用剩余污泥產(chǎn)酸裝置為堿性發(fā)酵池，其運(yùn)行方法按如下步驟進(jìn)行
I、打開進(jìn)水閥門2，污水從進(jìn)水管I進(jìn)入序批式反應(yīng)器主體7，待進(jìn)水完畢后，關(guān)閉進(jìn)水閥門2。2、進(jìn)水完畢后，打開空氣壓縮機(jī)11好氧曝氣，好氧曝氣時(shí)間為4h。3、在好氧曝氣Ih時(shí)，打開排泥閥門5排出一定量的泥水混合物，使反應(yīng)器內(nèi)活性污泥濃度為3000 mg·!/1左右，污泥泥齡約為12d。排出的泥水混合物沉淀O. 5h后上清液返回SBR反應(yīng)器主體7內(nèi)繼續(xù)曝氣，剩余的污泥用于厭氧發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)酸。4、好氧曝氣4h后，關(guān)閉空氣壓縮機(jī)11結(jié)束曝氣，沉淀lh，以實(shí)現(xiàn)泥水分離。5、沉淀Ih后，打開排水閥門3，排水結(jié)束后，關(guān)閉排水閥門3。
6、排水結(jié)束后，反應(yīng)器靜置7h，整個(gè)反應(yīng)周期12h。污泥產(chǎn)酸系統(tǒng)運(yùn)行方法
I、污水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的剩余污泥進(jìn)入堿性發(fā)酵池12后，開啟攪拌器13，轉(zhuǎn)速為150 r/
min。2、開啟自動(dòng)加堿裝置14，使堿性發(fā)酵池中pH控制在10 土 0.1。3、剩余污泥在堿性發(fā)酵池中發(fā)酵4天后，進(jìn)行泥水分離，上清液為富含有機(jī)酸的鹽。按上述運(yùn)行方法與普通活性污泥法處理城市生活污水的運(yùn)行效果以及所得剩余污泥產(chǎn)酸的對(duì)比。進(jìn)水COD為300 350 mg.L-1，TN為30 35π^· Λ TP為8 10 mg.L'穩(wěn)定運(yùn)行后污水處理結(jié)果對(duì)比如下上述運(yùn)行方法出水COD為氨氮為ox TP為(To. 92mg*r1 ;普通活性污泥法出水COD為28 —g.L-1，氨氮為Olmg*!/1, TP 為 6. 74 8. 81mg.L'所得剩余污泥均在工作體積為600 mL的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行厭氧發(fā)酵。發(fā)酵的時(shí)間與控制條件完全相同pH=10±0. 1，發(fā)酵時(shí)間為4d，發(fā)酵溫度為20±1°C。制得有機(jī)酸結(jié)果如下上述運(yùn)行方法所得污泥產(chǎn)酸結(jié)果為301 mg COD/ g VSS ;普通活性污泥法所得污泥產(chǎn)酸結(jié)果為 189 mg COD/ g VSS0實(shí)施例· 2
按實(shí)施例I的運(yùn)行方法與厭氧/好氧工藝處理城市生活污水的運(yùn)行效果以及所得剩余污泥產(chǎn)酸的對(duì)比。進(jìn)水COD為320 350 mg.L-1，TN為30 32π^· Λ TP為9 10 mg.L'穩(wěn)定運(yùn)行后污水處理結(jié)果對(duì)比如下上述運(yùn)行方法出水COD為氨氮為O 3. 2mg.L' TP為O O. 88mg*L_1 ;厭氧/好氧工藝出水COD為22 30mg.L-1,氨氮為O. 26 5. 68mg.L-1，TP 為 0 0· 79mg.L'所得剩余污泥均在工作體積為600 mL的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行厭氧發(fā)酵。發(fā)酵的時(shí)間與控制條件完全相同pH=10±0. 1，發(fā)酵時(shí)間為4d，發(fā)酵溫度為20±1°C。制得有機(jī)酸結(jié)果如下上述運(yùn)行方法所得污泥產(chǎn)酸結(jié)果為308 mg COD/ g VSS ;普通活性污泥法所得污泥產(chǎn)酸結(jié)果為 156 mg COD/ g VSS0
權(quán)利要求
1.實(shí)現(xiàn)良好生物除磷且提高污泥產(chǎn)酸的污水與污泥處理方法，其特征在于由污水與污泥處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，所述污水與污泥處理系統(tǒng)由污水處理裝置和剩余污泥產(chǎn)酸裝置組成，所述污水處理裝置由進(jìn)水管(I)、出水管(4)、排泥管￠)、序批式反應(yīng)器(7)、曝氣頭(8)、流量計(jì)(9)和空氣壓縮機(jī)(11)組成，序批式反應(yīng)器(7)下部設(shè)有曝氣頭(8)，所述曝氣頭(8)通過管道連接流量計(jì)(9)，流量計(jì)(9)通過空氣管(10)連接空氣壓縮機(jī)(11)，序批式反應(yīng)器(7)底部通過排泥閥門(5)連接排泥管￠)，序批式反應(yīng)器(7)中部通過出水閥門(3)連接出水管(4)，序批式反應(yīng)器(7)通過進(jìn)水閥門(2)連接進(jìn)水管(I);所述剩余污泥產(chǎn)酸裝置由堿性發(fā)酵池(12)、攪拌器(13)和自動(dòng)加堿裝置(14)組成，攪拌器(13)和自動(dòng)加堿裝置(14)插入堿性發(fā)酵池(12)內(nèi)；污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行方法具體步驟如下 (1)、打開進(jìn)水閥門(2)，污水從進(jìn)水管(I)進(jìn)入序批式反應(yīng)器(7)內(nèi)，待進(jìn)水完畢后，關(guān)閉進(jìn)水閥門⑵； (2)、打開空氣壓縮機(jī)(11)好氧曝氣，好氧曝氣時(shí)間為3.8-4. 2h； (3)、在好氧曝氣Ih時(shí)，打開排泥閥門(5)排出一定量的泥水混合物，使反應(yīng)器內(nèi)活性污泥濃度為2800-3200 mg.L—1，污泥泥齡為10_14d ;排出的泥水混合物沉淀0. 4-0. 6h后，上清液返回序批式反應(yīng)器(7)內(nèi)繼續(xù)曝氣，剩余污泥進(jìn)入堿性發(fā)酵池用于厭氧發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)酸； (4)、好氧曝氣結(jié)束后，關(guān)閉空氣壓縮機(jī)(11)結(jié)束曝氣，沉淀0.9-1.lh，以實(shí)現(xiàn)泥水分離； (5)、沉淀結(jié)束后，打開排水閥門(3)，排水結(jié)束后，關(guān)閉排水閥門(3)； (6)、將序批式反應(yīng)器(7)靜置6.5-7. 5h，整個(gè)反應(yīng)周期12h ； (7)、剩余污泥進(jìn)入堿性發(fā)酵池(12)后，開啟攪拌器(13)，轉(zhuǎn)速為140-160r/min ； (8)、開啟自動(dòng)加堿裝置(14)，使堿性發(fā)酵池(12)中pH控制在10± 0. I ; (9)、剩余污泥在堿性發(fā)酵池中發(fā)酵4天后，進(jìn)行泥水分離，上清液為富含有機(jī)酸的鹽。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種實(shí)現(xiàn)良好生物除磷且提高污泥產(chǎn)酸的污水與污泥處理方法，采用普通序批式反應(yīng)器處理污水，用堿性發(fā)酵池發(fā)酵污水處理過程中產(chǎn)生的剩余污泥。具體為污水進(jìn)入序批式反應(yīng)器，對(duì)污水直接進(jìn)行好氧曝氣；排出一定量泥水混合物，控制泥齡，泥水混合物沉淀后上清液返回序批式反應(yīng)器，剩余污泥好氧曝氣，沉淀，排水；排水結(jié)束后；序批式反應(yīng)器產(chǎn)生的剩余污泥進(jìn)入堿性發(fā)酵池；開啟攪拌器，開啟自動(dòng)加堿裝置，使堿性發(fā)酵池中pH控制在10±0.1；發(fā)酵4d后，進(jìn)行泥水分離。本發(fā)明在污水處理的源頭控制剩余污泥的理化性質(zhì)，提高了剩余污泥在堿性發(fā)酵過程中有機(jī)酸的產(chǎn)量，縮短了發(fā)酵時(shí)間，同時(shí)使污水中的有機(jī)物部分通過微生物積累來去除，減少了曝氣量，降低了污水處理運(yùn)行成本。
文檔編號(hào)C02F3/12GK102774958SQ20121028569
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月13日
發(fā)明者孟凡松, 王冬波, 王懷臣, 陳銀廣 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)