申请日2012.05.31
公开(公告)日2012.10.03
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明揭示了一种营养物自我补偿难降解工业废水的处理工艺及系统，所述处理工艺包括：难降解工业废水通过进水通道输入至水解消解池;调节水解消解池内的pH值，使得水解消解池内的pH值控制在7～8.5的范围;经过水解消解池处理的工业废水依次进入固液分离池、生物处理池、二沉池处理;所述固液分离池分离出的一部分污泥、浓缩池浓缩后的污泥进入水解消解池。本发明难降解工业废水的处理工艺及系统，可实现活性污泥生物处理的营养物质的自我补充，而且可以大大降低系统产生的剩余污泥量，在提升系统处理能力的同时，降低了污泥处理处置费用。
权利要求书
1.一种营养物自我补偿难降解工业废水的处理工艺，其特征在于，所述处理工 艺包括：
步骤S1、难降解工业废水通过进水通道输入至水解消解池;调节水解消 解池内的pH值，使得水解消解池内的pH值控制在7～8.5的范围;水解消 解池内需搅拌，搅拌频率为一天2～4次，每次1.5～3小时;水力停留时间 为10～20小时;使得水解消解池内高浓度有机物充分水解，实现固液分离池 回流污泥和浓缩后剩余污泥的充分消解，以使污泥中的营养物质充分释放;
步骤S2、经过水解消解池处理的工业废水进入固液分离池处理，固液分 离池包括三个出口;通过第一出口将部分污泥回流至水解消解池，以保证污 泥消解池中的污泥浓度;通过第二出口排出极少量稳定化污泥;通过第三出 口将从固液分离池分离出的液体传输至生物处理池;
步骤S3、生物处理池中，利用活性污泥法对工业废水进行处理;
步骤S4、生物处理池的出口连接二沉池，通过二沉池使污泥与水分离; 分离出的水通过二沉池的出水管道流出;分离出的一部分污泥回流至生物处 理池，剩余污泥进入浓缩池处理;
步骤S5、剩余污泥进入浓缩池浓缩，浓缩池上清液回流至生物处理池处 理;浓缩后的剩余污泥进入水解消解池处理;即，浓缩后的剩余污泥以及固 液分离池的回流污泥均进入水解消解池处理，使水解消解池的污泥浓度达到 10～30g/L，保证水解消解效果。
2.一种营养物自我补偿难降解工业废水的处理工艺，其特征在于，所述处理工 艺包括：
难降解工业废水通过进水通道输入至水解消解池;调节水解消解池内的 pH值，使得水解消解池内的pH值控制在7～8.5的范围;
经过水解消解池处理的工业废水依次进入固液分离池、生物处理池、二 沉池处理;
所述固液分离池分离出的一部分污泥、浓缩池浓缩后的污泥进入水解消 解池。
3.根据权利要求2所述的营养物自我补偿难降解工业废水的处理工艺，其特征 在于，所述处理工艺具体包括：
步骤S1、难降解工业废水通过进水通道输入至水解消解池;调节水解消 解池内的pH值，使得水解消解池内的pH值控制在7～8.5的范围;
步骤S2、经过水解消解池处理的工业废水进入固液分离池处理，固液分 离池包括三个出口;通过第一出口将部分污泥回流至水解消解池;通过第二 出口排出极少量稳定化污泥;通过第三出口将从固液分离池分离出的液体传 输至生物处理池;
步骤S3、生物处理池中，利用活性污泥法对工业废水进行处理;
步骤S4、生物处理池的出口连接二沉池，通过二沉池使污泥与水分离; 分离出的水通过二沉池的出水管道流出;分离出的一部分污泥回流至生物处 理池，剩余污泥进入浓缩池处理;
步骤S5、剩余污泥进入浓缩池浓缩，浓缩池上清液回流至生物处理池处 理，浓缩后的剩余污泥进入水解消解池处理。
4.根据权利要求3所述的营养物自我补偿难降解工业废水的处理工艺，其特征 在于：
所述步骤S1中，水解消解池内的处理工艺还包括：搅拌频率为一天2～ 4次，每次1.5～3小时;水力停留时间为10～20小时;使得水解消解池内高 浓度有机物充分水解，实现固液分离池回流污泥和浓缩后剩余污泥的充分消 解，以使污泥中的营养物质充分释放。
5.根据权利要求3所述的营养物自我补偿难降解工业废水的处理工艺，其特征 在于：
浓缩后的剩余污泥以及固液分离池的回流污泥均进入水解消解池处理， 使水解消解池的污泥浓度达到10～30g/L，保证水解消解效果。
6.一种营养物自我补偿难降解工业废水的处理系统，其特征在于，所述处理系 统包括：水解消解池、固液分离池、生物处理池、二沉池、浓缩池;
难降解工业废水通过进水通道输入至水解消解池;水解消解池设有pH 值调节单元，用以调节水解消解池内的pH值，使得水解消解池内的pH值控 制在7～8.5的范围;pH值调节单元包括pH值检测模块、调节溶液控制模块; 所述pH值检测模块用以实时检测水解消解池中的pH值;所述调节溶液控制 模块用以根据pH值检测模块的检测结果，控制调节溶液的流量;
经过水解消解池处理的工业废水依次进入固液分离池、生物处理池、二 沉池处理;
所述固液分离池包括三个出口;通过第一出口将部分污泥回流至水解消 解池，以保证污泥消解池中的污泥浓度;通过第二出口排出极少量稳定化污 泥;通过第三出口将从固液分离池分离出的液体传输至生物处理池;
所述生物处理池中，利用活性污泥法对工业废水进行处理;生物处理池 的出口连接二沉池;
所述二沉池使污泥与水分离;分离出的水通过二沉池的出水管道流出; 分离出的一部分污泥回流至生物处理池，剩余污泥进入浓缩池处理;
所述浓缩池将从二沉池输出的剩余污泥进行浓缩处理，浓缩池上清液回 流至生物处理池处理;浓缩后的剩余污泥进入水解消解池处理;即，浓缩后 的剩余污泥以及固液分离池的回流污泥均进入水解消解池处理，使水解消解 池的污泥浓度达到10～30g/L，保证水解消解效果。
7.一种营养物自我补偿难降解工业废水的处理系统，其特征在于，所述处理系 统包括：水解消解池、固液分离池、生物处理池、二沉池、浓缩池;
难降解工业废水通过进水通道输入至水解消解池;水解消解池设有pH 值调节单元，用以调节水解消解池内的pH值，使得水解消解池内的pH值控 制在7～8.5的范围;
经过水解消解池处理的工业废水依次进入固液分离池、生物处理池、二 沉池处理;
所述固液分离池分离出的一部分污泥、浓缩池浓缩后的污泥进入水解消 解池。
8.根据权利要求7所述的营养物自我补偿难降解工业废水的处理系统，其特征 在于：
所述固液分离池包括三个出口;通过第一出口将部分污泥回流至水解消 解池，以保证污泥消解池中的污泥浓度;通过第二出口排出极少量稳定化污 泥;通过第三出口将从固液分离池分离出的液体传输至生物处理池;
所述生物处理池中，利用活性污泥法对工业废水进行处理;生物处理池 的出口连接二沉池;
所述二沉池使污泥与水分离;分离出的水通过二沉池的出水管道流出; 分离出的一部分污泥回流至生物处理池，剩余污泥进入浓缩池处理。
9.根据权利要求7或8所述的营养物自我补偿难降解工业废水的处理系统，其 特征在于：
所述浓缩池将从二沉池输出的剩余污泥进行浓缩处理，浓缩池上清液回 流至生物处理池处理;浓缩后的剩余污泥进入水解消解池处理;即，浓缩后 的剩余污泥以及固液分离池的回流污泥均进入水解消解池处理，使水解消解 池的污泥浓度达到10～30g/L，保证水解消解效果。
10.根据权利要求7或8所述的营养物自我补偿难降解工业废水的处理系统， 其特征在于：
所述pH值调节单元包括pH值检测模块、调节溶液控制模块;所述pH 值检测模块用以实时检测水解消解池中的pH值;所述调节溶液控制模块用 以根据pH值检测模块的检测结果，控制调节溶液的流量。
说明书
一种营养物自我补偿难降解工业废水的处理工艺及系统
技术领域
本发明属于水处理技术领域，涉及一种废水处理工艺，尤其涉及一种难降解 工业废水的处理工艺;同时，本发明还涉及一种营养物自我补偿难降解工业废水 的处理系统。
背景技术
随着城市化及工业化的迅速发展，城镇及工业园区环境治理要求的提高及污 水处理系统的完善，我国污水处理能力日益提高，由此带来的需处理的污水厂污 泥数量也增长迅速(有数据显示目前我国每年产生的污泥已高达1亿吨以上)。 由于污泥性质的特殊性，其不仅含水率高，易腐烂，散发强烈的臭气，污泥中还 含有有机物质、氮、磷、重金属和盐类以及病原微生物和寄生虫卵，如不对污水 处理厂剩余污泥进行有效处理处置，将会影响环境，污染水体和土壤，危害人体 健康。
同时随着水体富营养化的问题也日益突出，世界各国对污水处理厂的氮、磷 排放标准也日益严格。相反，工业废水根据其来源的组成不同，往往呈现出营养 物比例失衡的情况，难以达到微生物理想的BOD:N:P=100:5:1的比例，因而在 实际运行中，难降解工业废水处理厂往往需要视实际情况额外投加碳、氮、磷等 营养物，大大增加了污水处理厂的运营成本。
传统的污泥处理方式如填埋、投海、焚烧等，由于受自身技术限制及可能对 环境造成二次污染的风险，已逐渐被禁止或受到限制，因此对污水厂污泥的资源 化利用及减量化技术也愈发成为本领域关注的焦点。
污泥资源化
目前对污泥资源化利用方式主要有：堆肥农用、材料化利用及能源化利用等。 堆肥是在一定条件下通过微生物的发酵作用，使有机物不断被降解和稳定，并生 产出一种适宜于土地利用的产品的过程。污泥堆肥主要有好氧堆肥和厌氧堆肥。 污泥堆肥虽然可以稳定化污泥并制成肥料，但该方法也面临着占地面积大，工艺 管理复杂、所制肥料可能因受重金属污染、市场接受度较低等问题困扰，目前仍 处在发展初期，尤其是对工业废水污泥更是受到制约。
污泥的材料化利用主要有污泥制砖、制水泥、制轻质陶粒等。污泥制砖是将 干污泥或污泥焚烧灰渣作为掺料按一定比例掺入其它材料烧制成砖。用污泥制砖 既可以将污泥有效利用，又可减少粘土和页岩的消耗。但同样也存在着能耗高、 有潜在的重金属污染风险及产品市场接受度等问题，因此应用范围受限。
污泥的能源化利用有消化制沼气、焚烧发电等。焚烧是将脱水污泥干化后利 用焚烧炉加以焚烧，污泥燃烧所释放出的热能通过热回收系统和发电系统实现能 量的转化，其大致流程如图1所示。
污泥焚烧虽然可以较大程度地减容减量、杀灭病原体并转化部分电能，但是 技术和设备复杂、投资高、管理难度高，而且因为污泥的燃烧热值低，含水率为 80%的污泥在焚烧发电时需要辅助燃料，因此导致能耗大、费用高、经济性不佳， 为非低碳处理工艺，且有大气污染的风险。
污泥减量化
污泥减量化技术目前主要有超声波法、投加氧化剂法、代谢解偶联法、高温 中温好氧法、厌氧消化法、投加酶法、微型动物捕食法等。这些方法都从污泥的 不同特性出发，确实有减少污泥量的作用，但是也都存在技术复杂、投入高、运 营成本高、有些药剂甚至有环境安全性问题等，所以应用都有限。
经上述分析，污泥含有许多不同成分，有被资源化利用的可能，如果可以将 污泥作为资源加以利用，即可从源头减少污泥的产出，避免后续一系列为了资源 化利用或减量化的巨大投资。本发明工艺即是一种通过对现有污水处理厂处理工 艺进行适当改进，便可在处理系统本身内将污泥的有效营养物充分利用的一种技 术，既通过营养物自我补偿实现了污泥的资源化利用，同时又达到了污泥减量化 目的。
目前，常用的对难降解工业废水的处理厂处理工艺流程如图2所示。对于难 降解工业废水处理厂而言，通常采用水解和好氧活性污泥法相结合的工艺，二沉 池污泥除部分回流外，其余部分排出至浓缩池，浓缩后污泥进行脱水处理，浓缩 池上清液回至进水端。经过水解后，污水中能被微生物在活性污泥法生物处理阶 段有效利用的碳源营养物减少，影响了活性污泥段的处理效果。此外，上述常规 方案需经脱水处理的污泥量大，增加了污泥处理处置投入。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种营养物自我补偿难降解工业废水的 处理工艺，可实现活性污泥生物处理的营养物质的自我补充，而且可以大大降低 系统产生的剩余污泥量，在提升系统处理能力的同时，降低了污泥处理处置费用。
此外，本发明还提供一种营养物自我补偿难降解工业废水的处理系统，可实 现活性污泥生物处理的营养物质的自我补充，而且可以大大降低系统产生的剩余 污泥量，在提升系统处理能力的同时，降低了污泥处理处置费用。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种营养物自我补偿难降解工业废水的处理工艺，所述处理工艺包括：
步骤S 1、难降解工业废水通过进水通道输入至水解消解池;调节水解消解 池内的pH值，使得水解消解池内的pH值控制在7～8.5的范围;水解消解池内 需要搅拌，搅拌频率为一天2～4次，每次1.5～3小时;水力停留时间为10～20 小时;使得水解消解池内高浓度有机物充分水解，实现固液分离池回流污泥和浓 缩后剩余污泥的充分消解，以使污泥中的营养物质充分释放;
步骤S2、经过水解消解池处理的工业废水进入固液分离池处理，固液分离 池包括三个出口;通过第一出口将部分污泥回流至水解消解池，以保证污泥消解 池中的污泥浓度;通过第二出口排出极少量稳定化污泥;通过第三出口将从固液 分离池分离出的液体传输至生物处理池;
步骤S3、生物处理池中，利用活性污泥法对工业废水进行处理;
步骤S4、生物处理池的出口连接二沉池，通过二沉池使污泥与水分离;分 离出的水通过二沉池的出水管道流出;分离出的一部分污泥回流至生物处理池， 剩余污泥进入浓缩池处理;
步骤S5、剩余污泥进入浓缩池浓缩，浓缩池上清液回流至生物处理池处理; 浓缩后的剩余污泥进入水解消解池处理;即，浓缩后的剩余污泥以及固液分离池 的回流污泥均进入水解消解池处理，使水解消解池的污泥浓度达到10～30g/L， 保证水解消解效果。
一种营养物自我补偿难降解工业废水的处理工艺，所述处理工艺包括：
难降解工业废水通过进水通道输入至水解消解池;调节水解消解池内的pH 值，使得水解消解池内的pH值控制在7～8.5的范围;
经过水解消解池处理的工业废水依次进入固液分离池、生物处理池、二沉池 处理;
所述固液分离池分离出的一部分污泥、浓缩池浓缩后的污泥进入水解消解 池。
作为本发明的一种优选方案，所述处理工艺具体包括：
步骤S1、难降解工业废水通过进水通道输入至水解消解池;调节水解消解 池内的pH值，使得水解消解池内的pH值控制在7～8.5的范围;
步骤S2、经过水解消解池处理的工业废水进入固液分离池处理，固液分离 池包括三个出口;通过第一出口将部分污泥回流至水解消解池;通过第二出口排 出极少量稳定化污泥;通过第三出口将从固液分离池分离出的液体传输至生物处 理池;
步骤S3、生物处理池中，利用活性污泥法对工业废水进行处理;
步骤S4、生物处理池的出口连接二沉池，通过二沉池使污泥与水分离;分 离出的水通过二沉池的出水管道流出;分离出的一部分污泥回流至生物处理池， 剩余污泥进入浓缩池处理;
步骤S5、剩余污泥进入浓缩池浓缩，浓缩池上清液回流至生物处理池处理， 浓缩后的剩余污泥进入水解消解池处理。
作为本发明的一种优选方案，所述步骤S1中，水解消解池内的处理工艺还 包括：搅拌频率为一天2～4次，每次1.5～3小时;水力停留时间为10～20小 时;使得水解消解池内高浓度有机物充分水解，实现固液分离池回流污泥和浓缩 后剩余污泥的充分消解，以使污泥中的营养物质充分释放。
作为本发明的一种优选方案，浓缩后的剩余污泥以及固液分离池的回流污泥 均进入水解消解池处理，使水解消解池的污泥浓度达到10～30g/L，保证水解消 解效果。
一种营养物自我补偿难降解工业废水的处理系统，所述处理系统包括：水解 消解池、固液分离池、生物处理池、二沉池、浓缩池;
难降解工业废水通过进水通道输入至水解消解池;水解消解池设有pH值调 节单元，用以调节水解消解池内的pH值，使得水解消解池内的pH值控制在7～ 8.5的范围;pH值调节单元包括pH值检测模块、调节溶液控制模块;所述pH 值检测模块用以实时检测水解消解池中的pH值;所述调节溶液控制模块用以根 据pH值检测模块的检测结果，控制调节溶液的流量;
经过水解消解池处理的工业废水依次进入固液分离池、生物处理池、二沉池 处理;
所述固液分离池包括三个出口;通过第一出口将部分污泥回流至水解消解 池，以保证污泥消解池中的污泥浓度;通过第二出口排出极少量稳定化污泥;通 过第三出口将从固液分离池分离出的液体传输至生物处理池;
所述生物处理池中，利用活性污泥法对工业废水进行处理;生物处理池的出 口连接二沉池;
所述二沉池使污泥与水分离;分离出的水通过二沉池的出水管道流出;分离 出的一部分污泥回流至生物处理池，剩余污泥进入浓缩池处理;
所述浓缩池将从二沉池输出的剩余污泥进行浓缩处理，浓缩池上清液回流至 生物处理池处理;浓缩后的剩余污泥进入水解消解池处理;即，浓缩后的剩余污 泥以及固液分离池的回流污泥均进入水解消解池处理，使水解消解池的污泥浓度 达到10～30g/L，保证水解消解效果。
一种营养物自我补偿难降解工业废水的处理系统，所述处理系统包括：水解 消解池、固液分离池、生物处理池、二沉池、浓缩池;
难降解工业废水通过进水通道输入至水解消解池;水解消解池设有pH值调 节单元，用以调节水解消解池内的pH值，使得水解消解池内的pH值控制在7～ 8.5的范围;
经过水解消解池处理的工业废水依次进入固液分离池、生物处理池、二沉池 处理;
所述固液分离池分离出的一部分污泥、浓缩池浓缩后的污泥进入水解消解 池。
作为本发明的一种优选方案，所述固液分离池包括三个出口;通过第一出口 将部分污泥回流至水解消解池，以保证污泥消解池中的污泥浓度;通过第二出口 排出极少量稳定化污泥;通过第三出口将从固液分离池分离出的液体传输至生物 处理池;
所述生物处理池中，利用活性污泥法对工业废水进行处理;生物处理池的出 口连接二沉池;
所述二沉池使污泥与水分离;分离出的水通过二沉池的出水管道流出;分离 出的一部分污泥回流至生物处理池，剩余污泥进入浓缩池处理。
作为本发明的一种优选方案，所述浓缩池将从二沉池输出的剩余污泥进行浓 缩处理，浓缩池上清液回流至生物处理池处理;浓缩后的剩余污泥进入水解消解 池处理;即，浓缩后的剩余污泥以及固液分离池的回流污泥均进入水解消解池处 理，使水解消解池的污泥浓度达到10～30g/L，保证水解消解效果。
作为本发明的一种优选方案，所述pH值调节单元包括pH值检测模块、调 节溶液控制模块;所述pH值检测模块用以实时检测水解消解池中的pH值;所 述调节溶液控制模块用以根据pH值检测模块的检测结果，控制调节溶液的流量。
本发明提出的营养物自我补偿难降解工业废水的处理工艺及系统的有益效 果在于：
工艺简单有效。本发明工艺在生产性试验的工业园区污水处理厂中，在对原 工艺无太大改变的情况下，只是增加了污泥浓缩池至水解消解池的管道及相应阀 门等管件，通过对水解消解池的参数进行控制，没有额外增加任何建、构筑物， 便实现了充分利用剩余污泥自身含有的营养物质对系统进行补充，大大增加了污 泥浓度及系统处理能力，在运行期间未额外投加任何营养物质及药剂，有效降低 了运行费用。
二沉池的剩余活性污泥只有少量排出，全部回流至水解消解池，减少了系统 剩余污泥的产量。本发明工艺在生产性试验的污水处理厂运行了6个月，系统最 终排泥减少了60%以上，这极大减少了污泥的产量，节省了后续一系列污泥脱水、 外运、填埋的费用。此外，排出系统的少量稳定化剩余污泥的脱水性能有显著的 提高，通过砂砾渗水试验发现剩余污泥性质已经发生变化，通过SVI试验也发现 系统中活性污泥的沉降性能有显著提升。
因此，本发明工艺在充分利用污泥中自有营养物质，实现活性污泥生物处理 的营养物质的自我补充，增强系统处理能力，在提升系统良好处理效果的同时， 大大减少了系统剩余活性污泥排放量，降低了污泥处理处置费用，具有良好的经 济、社会效益。
