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準》(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，若對剩余污泥進行水解酸化，會導致聚磷 菌對磷的再次釋放，而初沉污泥中富含脂肪酸，有機質(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重的氮磷釋放問題。利用初沉污泥中的有機內(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，必須依靠機械攪拌增強傳 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)部由導流板4分為導流室3和上流室6兩部分，導流室3與上流室6容積比為1 4;導 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泥管1泵入該裝置配泥槽2，并控制進泥流量 HRT 為 24-36h ；b)污泥沿導流室3往下，經(jīng)折板5進入上流室6，污泥往上通過隔室隔板7溢流至 下一個相鄰隔室的導流室，形成折流式推進，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，以達到產(chǎn)酸最大化目標。 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最大值分別達到1182mg/L和602. 8mg/L, VFA產(chǎn)率最大值達0. 06mgVFAs/mgVSS,水解效率最大值達到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)水力學原理設(shè)計，污泥折流通過裝置，形成折流式推進，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-進泥管，2-配泥槽，3-導流室，4-導流板，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泥管1進入該裝置配泥槽2，污泥沿導流室3往下，經(jīng)折板5進入上流室6，污泥往上通過隔室擋板7溢流至導流室，形成折流式推進，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極值分別達到1182mg/L和602. 8mg/L, VFA產(chǎn)率最大值達到 0. 06mgVFAs/mgVSS，水解效率最大值達到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極值分別達到1498mg/L和895. 3mg/ L，VFA產(chǎn)率最大值達到0. 08mgVFAs/mgVSS,水解效率最大值達到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致的氮磷去除效 果差的難題提供了經(jīng)濟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)部由導流板(4)分為導流室(3)和上流室(6)兩部分，導流室(3)與上流室(6)容積比為1∶4；導流板(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泥管(1)泵入該裝置配泥槽(2)，并控制進泥流量 HRT 為 24-36h ；b)污泥沿導流室(3)往下，經(jīng)折板(5)進入上流室(6)，污泥往上通過隔室隔板(7)溢 流至下一個相鄰隔室的導流室，形成折流式推進，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