一種電動技術促進污泥減量的污水處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有污泥減量化功能的污水處理方法，生活污水水首先進入物化段，處理后排入生化池進行生化處理，經(jīng)生化處理后的廢水進入二沉池，沉淀后達標排放，從二沉池的污泥中抽取一部分回流至生化池，另一部分送至電動處理反應器中，經(jīng)電化學溶胞后，部分回流至生化池，部分排出至污泥脫水中心，間隔一定周期后將二沉池的污泥全部排出至污泥脫水中心，經(jīng)脫水后上清液回流至生化池前端，而干污泥則外運填埋或制磚。本發(fā)明旨在污泥污水處理過程中實現(xiàn)系統(tǒng)污泥的減量化。
【專利說明】一種電動技術促進污泥減量的污水處理方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種促進污水處理廠污泥減量的污水處理方法，尤其在涉及電場用于污水廠剩余污泥減量的工藝技術，是一種電動技術促進污泥減量的污水處理方法。
【背景技術】 [0002]活性污泥法是目前國內(nèi)污水處理廠中廣為采用的污水處理技術。該工藝應用中的主要問題是產(chǎn)泥量大，造成后續(xù)處理處置費用高。據(jù)統(tǒng)計，傳統(tǒng)活性污泥法每去除I kgBOD5就要產(chǎn)生15~100 L含水率為95% (以上)的剩余污泥。隨著城市化進程加快，城市生活污水處理量和處理率的增加，僅2010年，我國城市污水處理廠產(chǎn)生的剩余污泥量就達到l.fl.5億噸?！笆濉逼陂g污泥產(chǎn)量還將繼續(xù)增長，預計到那時，我國將完成每年新增污水集中處理能力1500萬m3/d，以新增污水處理量運行負荷率為75%以及污泥(含水率80%)占污水質(zhì)量比例為0.6%。計算，“十二五”期間污泥年產(chǎn)量將以246萬m3/年的速度遞增。據(jù)統(tǒng)計在我國，污泥處理可占整個污水廠投資及運行費用的25~70%，巨額的污泥處理費用給污水廠帶來沉重負擔。因此，剩余污泥的處置已然成為我國污水處理中亟待解決的問題。
[0003]目前污泥減量技術總體上可分為三類:一是基于隱性生長的污泥減量技術；二是基于解偶聯(lián)生長的污泥減量技術；三是基于生物捕食的污泥減量技術。其中解偶聯(lián)生長過程外投的解偶聯(lián)劑易造成二次環(huán)境污染，而生物捕食雖然環(huán)境友好且成本較低，但是系統(tǒng)中微型動物的數(shù)量和種類較難控制。因此基于隱性生長的溶胞效應進行污泥減量是目前污泥減量技術的主要控制手段。常用的溶胞技術包括加熱、加酸、加堿、超聲波、臭氧、二氧化氯氧化、添加酶制劑等。
[0004]電化學技術是近年來興起的一種溶胞技術，因其具有環(huán)境友好性、處理設備體積小、且無二次污染等優(yōu)點廣受關注，電動技術促進污泥減量，主要是電場作用促進了微生物的隱形生長，進而減少了污泥的產(chǎn)量。電場條件下，電極附近產(chǎn)生的強氧化劑及還原劑對微生物進行化學溶胞作用，使絕大部分微生物被殺滅，殺滅后的微生物細胞壁被打開，細胞質(zhì)釋放出來。釋放出的有機質(zhì)一部分被電解槽內(nèi)強氧化劑直接氧化成水和二氧化碳，剩余部分則隨著污泥回流全部進入曝氣池內(nèi)。回流到曝氣池內(nèi)的被殺滅的微生物成為曝氣池內(nèi)活性污泥的營養(yǎng)源，被微生物合成利用或者直接被分解成水和二氧化碳。通過此循環(huán)，污泥在處理設施內(nèi)被處理，使污泥產(chǎn)量降低，達到污泥減量化的目的。同時，電極反應產(chǎn)生的羥基自由基可直接氧化有機污染物為最終產(chǎn)物或?qū)⒋蠓肿佑袡C污染物氧化成小分子有機污染物，提高廢水的可生化性。
[0005]電動技術還能帶來一些附加效應，這些效應也將會對污泥中微生物的新陳代謝和污泥減量效果產(chǎn)生影響。電極反應陽極產(chǎn)生的氧氣O2，能夠加快好氧微生物的新陳代謝，增大好氧微生物的活性，加速污泥混合液中有機污染物的降解效率。電極反應產(chǎn)生的氫氣(H2)進入污泥混合液中可作為污染物轉(zhuǎn)化的電子供體或受體，加快有機污染物的降解，進而間接影響減量效果。另外，電化學作用過程，電場的部分電能轉(zhuǎn)化為焦耳熱，提高環(huán)境溫度。有研究表明提高溫度對污泥中微生物數(shù)量、活性和結(jié)構也會產(chǎn)生影響，一定溫度范圍內(nèi)，溫度升高會增大微生物活性，提高其代謝速率，加快污泥中污染物的分解。
[0006]現(xiàn)有技術中，關于電動技術進行污泥脫水減量的研究多集中于實驗室研究，在工程中實踐中應用尚少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種效率高、能耗低的具有污泥減量功能的污水處理方法-一種電動技術促進污泥減量的污水處理方法。該方法在污水處理過程中能夠大大減少污泥產(chǎn)量。
[0008]本發(fā)明所述的具有污泥減量化功能的污水處理方法，主要包括以下步驟:
(1)生活污水首先進入物化段，物化段包括格柵和初沉池，處理后進入生化池進行生化處理，通過污水中的微生物作用去除其中的有機污染物，或?qū)⒋蠓肿佑袡C物轉(zhuǎn)化為小分子有機物或者無機小分子物質(zhì)；
(2)經(jīng)生化處理后的廢水進入二沉池，經(jīng)過1.5^2小時停留沉淀后，達標污水排出，二沉池中沉淀的污泥中抽取一部分作為回流污泥回流至生化池，另取部分為剩余污泥輸送至電動處理反應器中，剩余污泥提取量為回流污泥的10% ；
(3)剩余污泥在電動處理反應器中，經(jīng)電化學反應，對剩余污泥進行溶胞作用，延長污泥泥齡。溶胞后污泥部分回流至生化池，部分剩余污泥排出至污泥脫水中心集中處理；
(4)隔一定周期后將二沉池的污泥全部排出至污泥脫水中心，經(jīng)脫水后上清液回流至生化池前段，而干污泥則填埋或制磚。
[0009]上述步驟(2)中回流污泥的內(nèi)回流比為300~400%。電動處理反應器中污泥濃度控制在750(T9000mg/L，生化單元污泥濃度控制在5500 mg/L以下。
`[0010]本發(fā)明的有益效果:
①實現(xiàn)整個系統(tǒng)的污泥減量化，年均產(chǎn)泥量是原有系統(tǒng)的25~40%；
②經(jīng)電動反應器處理的污泥脫水性能好，含水率能達到72%；
③大大提高了污水廠污泥的處理能力，是原有污泥處理能力的1.5倍，能耗降低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的工藝路線圖。
【具體實施方式】
[0012]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細說明。
[0013]一、本發(fā)明的硬件構成
本發(fā)明主要包括以下組成部分:
(1)生化單元:即生化池，在生化池內(nèi)，通過污水自身所含的微生物通過厭氧和好氧段的氧化分解，去除廢水中的有機污染物，將有機大分子化合物轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C小分子物質(zhì)或者是無機小分子物質(zhì)；
(2)沉淀單元:即二沉池，經(jīng)生化處理后的廢水進入二沉池，經(jīng)過1.5^2小時的停留時間，沉淀后，達標部分污水排出，二沉池中一部分為回流污泥，另一部分為剩余污泥，回流污泥的內(nèi)回流比為300-400%。
[0014](3)電動處理反應器:將二沉池出來的剩余污泥輸入到電動處理反應器中，在電場條件下，利用電極兩端發(fā)生的電極反應和電化學現(xiàn)象促進污泥溶胞，提高污泥混合液的可生化性，經(jīng)電化學溶胞后的污泥回流至生化單元前端。在電動污泥反應器，為維持系統(tǒng)運行過程中污泥混合液的PH恒定，采用周期性切換電極極性的方式，控制系統(tǒng)pH。
[0015]電動處理反應器控制參數(shù)
①污泥濃度控制在750(T9000mg/L；
②加載電壓梯度6V/cm;
③電極切換時間為5min
④pH 值在 6.5^7.5 ；
⑤溫度為2(T30°C。
[0016]該技術以提高污泥溶胞效果為目的，優(yōu)化合適的電化學污泥溶胞條件，使污泥脫水減量，提高其可生化性，污水處理達到最佳效果。該技術可使剩余污泥產(chǎn)生高度的連鎖消化，最終達到減量和消化的目標。其主要環(huán)節(jié)是:
①微生物分解有機物后轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚晕勰啵?br> ②在電動處理反應器中，利用電化學反應促進污泥中微生物細胞破壁，有機物質(zhì)溶出，或者通過電化學反應將難降解大分子有機物分解為易降解小分子物質(zhì)，提高污泥混合液的可生化性，形成利于回流污泥回流至生化池前段的特定產(chǎn)物；` ③經(jīng)電動處理反應器處理過的剩余污泥，胞內(nèi)水溶出，含水率降低，輸送至污泥脫水中心，利于污泥進一步脫水。
[0017]污泥脫水單元:根據(jù)系統(tǒng)設計，可實現(xiàn)有機污泥的95%以上的去除，由于生化單元無機污泥的積累，以及后續(xù)化學除磷的污泥都需要通過污泥脫水后，外運填埋或者制磚利用，上清液回流到污水處理前段。
[0018]工藝流程說明
①原水首先進入物化段，處理后進入生化池進行生化處理，通過污水自身所含的微生物通過厭氧和好氧段的氧化分解，去除廢水中的有機污染物，將有機大分子化合物轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C小分子物質(zhì)或者是無機小分子物質(zhì)；
②經(jīng)生化處理后的廢水進入二沉池，經(jīng)過1.5^2小時的停留時間，沉淀后，達標部分污水排出，二沉池中一部分為回流污泥，直接回流至生化池，回流到生化池的污泥回流按100%運行，另一部分為剩余污泥，剩余污泥經(jīng)電動處理反應器處理后，回流至生化池，在生化池提高可生化污泥含量，最大限度實現(xiàn)有機污泥的零排放。
[0019]③剩余污泥在電動處理反應器內(nèi)，經(jīng)電極兩端的電化學反應，對剩余污泥進行溶胞，達到污泥齡的放大，溶胞后的污泥混合液回流至生化池，其余部分污泥進入污泥脫水中心，此過程的控制采用流量計實時監(jiān)測。
[0020]④經(jīng)脫水中心處理后的污泥含水率可以降低到72%。
[0021]⑤間隔一定周期后將二沉池的污泥全部排出至污泥脫水中心，經(jīng)脫水后上清液回流至生化池前端，而干污泥則填埋或制磚。
[0022]本發(fā)明適合對原有市政污水處理系統(tǒng)進行升級改造，通過增加電動處理反應器對污泥進行溶胞后，污泥將會大幅度減少，通過周期性切換電極，系統(tǒng)的穩(wěn)定性增強，不影響原系統(tǒng)出水水質(zhì)。
[0023]出水達標后排放。提取量回流污泥的內(nèi)回流比為300-400%。 [0024]上述這些實施方式僅用于說明本發(fā)明，但并不限制本發(fā)明的應用范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領域技術人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均應落于本申請所附權利要求所限定的范圍。
【權利要求】
1.一種電動技術促進污泥減量的污水處理方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)生活污水首先進入物化段，物化段包括格柵和初沉池，處理后進入生化池進行生化處理，通過污水中的微生物作用去除其中的有機污染物，或?qū)⒋蠓肿佑袡C物轉(zhuǎn)化為小分子有機物或者無機小分子物質(zhì)； (2)經(jīng)生化處理后的廢水進入二沉池，經(jīng)過1.5^2小時停留沉淀后，達標污水排出，二沉池中沉淀的污泥中抽取一部分作為回流污泥回流至生化池，另取部分為剩余污泥輸送至電動處理反應器中，剩余污泥提取量為回流污泥的10% ； (3)剩余污泥在電動處理反應器中，經(jīng)電化學反應，對剩余污泥進行溶胞作用，延長污泥泥齡；溶胞后污泥部分回流至生化池，部分剩余污泥排出至污泥脫水中心集中處理； (4)隔一定周期后將二沉池的污泥全部排出至污泥脫水中心，經(jīng)脫水后上清液回流至生化池前段，而干污泥則填埋或制磚。
2.根據(jù)權利要求1所述的具有污泥減量化功能的污水處理方法，其特征在于步驟(2)中回流污泥的內(nèi)回流比為300-400%。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的具有污泥減量化功能的污水處理方法，其特征在于步驟(2)電動處理反應器中污泥濃度控制在750(T9000mg/L，生化單元污泥濃度控制在5500 mg/L以下，電壓梯度控制在6V/cm,電極切換時間為5min。
【文檔編號】C02F11/00GK103553217SQ201310497694
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月22日 優(yōu)先權日:2013年10月22日
【發(fā)明者】傅金祥, 黃殿男, 王鐸, 于鵬飛, 王東 申請人:沈陽建筑大學