一種污水生物處理強(qiáng)化脫氮的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種污水生物處理強(qiáng)化脫氮的方法及裝置，特別是對(duì)污泥經(jīng)胞外聚合物溶解后再進(jìn)行水解酸化處理，把部分未經(jīng)過胞外聚合物溶解化處理的生物污泥馴化成適于分解胞外聚合物溶解物，釋放的高碳氮比、易生物降解的物質(zhì)作為污水脫氮的碳源回流到污水生物脫氮處理系統(tǒng)的方法，屬于水處理技術(shù)及環(huán)保領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著水體富營養(yǎng)化問題的日漸突現(xiàn)，公眾環(huán)境意識(shí)的提高，污水脫氮問題成為水污染控制中廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)。越來越多的國家和地區(qū)制定了嚴(yán)格的污水氮排放標(biāo)準(zhǔn)。典型的生物脫氮技術(shù)是通過厭氧、缺氧、好氧等工序，使污水中發(fā)生氨氮的硝化、硝酸鹽反硝化，實(shí)現(xiàn)出水N含量的降低，反硝化過程需要消耗一定的碳源。雖然這一方法具有同時(shí)脫除C、N、P且處理成本低等優(yōu)點(diǎn)，但要想達(dá)到出水總氮含量<20mg/L(城鎮(zhèn)污水處理廠污水排放二級(jí)標(biāo)準(zhǔn))，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)必須保證原水中溶解性生物需氧量與總凱氏氮的比值大于等于4。而目前我國市政污水中有機(jī)物的含量普遍較低，反硝化碳源不足導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)脫氮效率不佳。一些現(xiàn)有的處理辦法存在問題，如向污水中投加乙酸鈉等外加碳源的方法在提高處理效果的同時(shí)也大幅增加了運(yùn)行成本，難于在我國普及推廣;設(shè)立初沉污泥發(fā)酵池，利用發(fā)酵后的上清液來補(bǔ)充反硝化所需碳源的方法不僅耗時(shí)過長(zhǎng)，也難以控制反應(yīng)階段。另一方面，剩余污泥處理的高成本已成為污水生物處理運(yùn)行的制約因素，污泥的源頭減量受到了高度關(guān)注。對(duì)剩余污泥進(jìn)行胞外聚合物(EPS)溶解得到高碳氮比的溶解液，回流至污水生物處理系統(tǒng)可以為缺氧處理單元反硝化提供碳源，也可使污泥減量，但這種方法存在溶解的胞外聚合物多為難生物降解有機(jī)物、回流污泥中缺少適應(yīng)于分解胞外聚合物溶解液的微生物等問題，嚴(yán)重地制約了該技術(shù)的普及。因此，探索一種高效、低成本的城市污水生物脫氮及生物污泥減量化新工藝非常必要。
[0003]本發(fā)明將難生物降解的胞外聚合物溶解液有效地轉(zhuǎn)化為生物可利用的有機(jī)碳源，并使未經(jīng)過EPS可溶化處理的生物污泥得到馴化，成為適于分解胞外聚合物溶解物，達(dá)到提高回流碳源利用效率的目的，同時(shí)可使生物污泥減量化和增強(qiáng)污水脫氮能力，為解決本領(lǐng)域的技術(shù)經(jīng)濟(jì)難題提供技術(shù)手段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明涉及一種生物污泥經(jīng)EPS溶解后再進(jìn)行水解酸化處理，釋放高碳氮比、易生物降解的物質(zhì)作為反硝化脫氮的碳源，同時(shí)將生物污泥中未經(jīng)過EPS溶解化處理的部分馴化出適于分解EPS溶解物的微生物，水解酸化后的物質(zhì)回流至到生物厭氧或缺氧處理階段，對(duì)污水進(jìn)行脫氮的方法。
[0005]污水處理廠每日產(chǎn)生大量生物污泥，生物污泥是由微生物和EPS等組成的，EPS約占污泥為50-60%，是生物污泥中有機(jī)物的主要組成部分，其中70%?80%是由蛋白質(zhì)和多糖構(gòu)成，余下的20%?30%來自于腐殖酸、核酸和脂類等，這些物質(zhì)的碳與氮的比例大大高于生物細(xì)胞，溶解后的溶解液具有很高的碳氮比。EPS來源一是由細(xì)菌細(xì)胞新陳代謝分泌的高分子聚合物，二是來自于污廢水中的化合物，即污泥所處的基質(zhì)環(huán)境。有研究表明，污泥EPS是由40 %可生物降解EPS和60 %不可生物降解EPS組成，而可生物降解的部分則多為難生物降解物質(zhì)，可生化性差。同時(shí)常規(guī)的生物脫氮處理系統(tǒng)即污水厭氧生物處理裝置、污水缺氧生物處理裝置和污水好氧生物處理裝置中缺乏能夠利用EPS的微生物，限制了 EPS的利用效率。對(duì)排出的生物污泥進(jìn)行EPS溶解可以得到高碳氮比的生物污泥溶解液;將其作為碳源回流到生物脫氮處理系統(tǒng)，如污水生物處理的厭氧或缺氧處理單元入口端，可以補(bǔ)充污水原水中的碳源，提高反硝化脫氮效果，同時(shí)對(duì)這一部分剩余污泥的消耗實(shí)現(xiàn)了生物污泥減量化;為了提高回流溶解液的可生化降解性并避免處理系統(tǒng)中缺乏相適應(yīng)的微生物，該發(fā)明對(duì)生物污泥經(jīng)過EPS溶解化處理后，再進(jìn)行水解酸化處理，可以有效地使難生物降解的有機(jī)物進(jìn)一步分解，轉(zhuǎn)化為易生物降解物質(zhì)，并使未經(jīng)過可溶化的生物污泥得到馴化，馴化后的微生物更適應(yīng)于降解EPS溶解后的產(chǎn)物，減少了投資成本。
[0006]本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]一種污水生物處理強(qiáng)化脫氮的方法，至少由如下過程組成:
[0008](I)在由厭氧-缺氧-好氧或缺氧-好氧生物處理過程組成的污水處理系統(tǒng)中，從好氧生物處理及沉淀分離后排出的生物污泥經(jīng)胞外聚合物可溶化處理；
[0009](2)經(jīng)胞外聚合物可溶化處理后的溶解液與未經(jīng)胞外聚合物溶解的生物污泥進(jìn)行水解酸化處理；
[0010](3)經(jīng)水解酸化處理后的溶解液和生物污泥返送到污水生物處理的厭氧或缺氧處理單元入口端進(jìn)行處理。
[0011 ] 所述水解酸化池水力停留時(shí)間為24 - 28h，污泥停留時(shí)間為1.5 - 2d，堿度在700 -750mg/Lo
[0012]所述水解酸化處理添加的未經(jīng)胞外聚合物溶解的生物污泥來源于沉淀池的回流污泥和缺氧池的泥水混合物的一種或多種選擇。
[0013]本發(fā)明的污水處理方法的裝置，至少包括污水生物脫氮處理裝置、沉淀池、EPS溶解裝置和水解酸化處理裝置;沉淀池的污泥出口與EPS溶解裝置的污泥入口連接，EPS溶解裝置的污泥出口與水解酸化處理裝置污泥入口連接，沉淀池污泥出口與厭氧生物處理裝置或缺氧生物處理裝置污泥入口連接。
[0014]所述污水生物脫氮處理裝置包括串聯(lián)的污水厭氧生物處理裝置、污水缺氧生物處理裝置和污水好氧生物處理裝置;或串聯(lián)的污水缺氧生物處理裝置與污水好氧生物處理裝置。
[0015]水解酸化處理裝置污泥入口包括以下3種連接方式:
[0016]水解酸化處理裝置未經(jīng)胞外聚合物溶解的生物污泥來源為沉淀池污泥出口與水解酸化處理裝置污泥入口連接。
[0017]水解酸化處理裝置未經(jīng)胞外聚合物溶解的生物污泥來源為污水缺氧生物處理裝置的污水缺氧生物處理后的泥水混合物出口與水解酸化處理裝置的污泥入口連接。
[0018]水解酸化處理裝置未經(jīng)胞外聚合物溶解的生物污泥來源為沉淀池污泥出口和污水缺氧生物處理裝置的污水缺氧生物處理后的泥水混合物出口同時(shí)與水解酸化處理裝置污泥入口連接。
[0019]具體說明如下:
[0020]污水生物脫氮處理系統(tǒng)所排出的泥水混合物在沉淀池中分離后，將生物污泥進(jìn)行EPS溶解處理。由于生物污泥是由微生物和EPS等組成的，約占污泥為50-60 %的EPS成分主要包括高碳氮比的多糖、蛋白質(zhì)及少量的腐殖質(zhì)，這些物質(zhì)的碳與氮的比例大大高于生物細(xì)胞，溶解后的溶解液具有很高的碳氮比，但污泥EPS是由40%可生物降解EPS和60%不可生物降解EPS組成，而可生物降解的部分則多為難生物降解物質(zhì)，可生化性差。且常規(guī)的生物脫氮處理系統(tǒng)即污水厭氧生物處理裝置、污水缺氧生物處理裝置和污水好氧生物處理裝置中缺乏能夠利用EPS的微生物，EPS的利用效率低。將經(jīng)EPS溶解的生物污泥進(jìn)一步進(jìn)行水解酸化處理，可以有效地使難生物降解的有機(jī)物進(jìn)一步分解，轉(zhuǎn)化為易生物降解物質(zhì)，提高可生化性，并使未經(jīng)過EPS可溶化處理的生物污泥得到馴化，馴化后的微生物更適應(yīng)于降解EPS溶解后的產(chǎn)物，將溶解液回流至生物處理單元的厭氧或缺氧處理單元入口端隨污水進(jìn)行處理，可以為缺氧段反硝化過程生物反應(yīng)補(bǔ)充碳源和已馴化的微生物，同時(shí)達(dá)到污泥減量化的目的。
[0021]所發(fā)明的溶解EPS、馴化污泥以促進(jìn)污水脫氮的方法的具體流程為:經(jīng)過預(yù)處理的污水進(jìn)入污水生物脫氮處理裝置，經(jīng)脫氮過程的泥水混合物進(jìn)入沉淀池分離，上清液達(dá)標(biāo)排放，產(chǎn)生的污泥部分回流至生物脫氮系統(tǒng)以維持生物處理系統(tǒng)的微生物總量平衡，部分污泥進(jìn)入EPS溶解裝置進(jìn)行可溶化處理，產(chǎn)生高碳比溶解液，經(jīng)處理的溶解液以及來自沉淀池的污泥或污泥缺氧生物處理裝置的泥水混合物進(jìn)入水解酸化裝置，進(jìn)一步分解后的高碳氮比的溶解液連同馴化的生物污泥進(jìn)入生物脫氮處理系統(tǒng)的厭氧或缺氧段，為反硝化生物反應(yīng)補(bǔ)充碳源和已馴化微生物。剩余污泥外排處理。EPS溶解的方法可以采用超聲波、臭氧氧化、離心或加入堿性試劑如碳酸氫鈉、碳酸鈉、石灰、氫氧化鈉等。
[0022]所述水解酸化裝置的污泥來源有三種。來源一:當(dāng)沉淀池排出的生物污泥量較多時(shí)，即足夠維持污水處理系統(tǒng)的總生物量平衡并有剩余污泥產(chǎn)生時(shí)，部分生物污泥直接排入水解酸化裝置以提供未經(jīng)過EPS可溶化處理的生物污泥;來源二:當(dāng)沉淀池排出的生物污泥量較少時(shí)，即沒有剩余污泥或剩余污泥較少時(shí)，從污水缺氧生物處理裝置排出的部分泥水混合物排入水解酸化處理裝置以提供可被馴化的微生物；來源三:當(dāng)沉淀池排出的生物污泥量適中時(shí)，水解酸化裝置的污泥一部分來自于沉淀池排出的生物污泥，一部分來自于污水缺氧生物處理裝置排出的泥水混合物。
[0023]所述的生物脫氮處理裝置分為兩種。一種包括污水厭氧生物處理裝置、污水缺氧生物處理裝置和污水好氧生物處理裝置，另一種包括污水缺氧生物處理裝置和污水好氧生物處理裝置。兩種裝置均能強(qiáng)化脫氮，根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)的不同以及投資、操作運(yùn)行費(fèi)用的不同選擇相應(yīng)的裝置。
[0024]本發(fā)明的有益效果是，對(duì)污水處理工藝產(chǎn)生的生物污泥進(jìn)行EPS溶解，溶解液進(jìn)一步水解酸化并回流對(duì)污水進(jìn)行脫氮的方法;對(duì)經(jīng)可溶化處理的溶解液進(jìn)一步水解酸化處理可以使難生物降解的有機(jī)物進(jìn)一步分解，轉(zhuǎn)化為易生物降解物質(zhì)，提高可生化性，并使未經(jīng)過EPS可溶化處理的生物污泥得到馴化，更適應(yīng)于降解EPS溶解后的產(chǎn)物，回流至污水生物處理系統(tǒng)，可為缺氧處理單元反硝化增加碳源，因此既增強(qiáng)了污水脫氮的效果，又可對(duì)生物污泥進(jìn)行減量化資源化利用;提高了污泥利用效率，相比其他工藝，也減少了投資成本。
【附圖說明】
[0025]圖1:實(shí)施例1裝置流程圖
[0026]圖2:實(shí)施例2裝置流程圖
[0027]圖3:實(shí)施例3裝置流程圖
[0028]圖4:實(shí)施例4裝置流程圖
[0029]圖5:實(shí)施例5裝置流程圖
[0030]圖6:實(shí)施例6裝置流程圖
[0031]其中:1_原水;2-污水厭氧生物處理裝置;3-污水厭氧生物處理后的泥水混合物；4-回流混合液;5-污水缺氧生物處理裝置;6-污水缺氧生物處理后的泥水混合物;7-污水好氧生物處理裝置;8-污水好氧生物處理后的泥水混合物;9-沉淀池；10-達(dá)標(biāo)污水；11-回流污泥；12-剩余污泥；13-EPS溶解裝置；14-溶解液；15-水解酸化處理裝置；16-回流混合液；17-空氣。
【具體實(shí)施方式】
[0032]本發(fā)明適用于對(duì)污水處理廠產(chǎn)生的剩余污泥進(jìn)行污泥EPS溶解后水解酸化進(jìn)一步分解，回流至生物缺氧單元為反硝化脫氮過程補(bǔ)充碳源和已馴化的微生物，增加