公布日：2023.03.31
申请日：2023.02.10
分类号：C02F11/02(2006.01)I;C02F11/04(2006.01)I;C02F11/12(2019.01)I
摘要
本发明公开了一种生物污泥消化减量系统和方法，属于废水处理领域。该系统包括依次连接的生物曝气池、终沉池、污泥消化罐、污泥浓缩罐以及污泥脱水干化装置；污泥消化罐内从上至下有污泥消化罐盖结构，曝气搅拌装置和污泥消化罐体结构。曝气搅拌装置包括搅拌电机、传动装置、鼓风机、中空搅拌轴、曝气桨叶；搅拌电机的传动轴通过传动装置带动中空搅拌轴自转，中空搅拌轴上设有曝气桨叶；所述鼓风机用于向中空搅拌轴内输送气体。本发明通过污泥消化罐的间歇式曝气产生交替的好氧和缺氧环境，高效完成污泥消化减量，利用曝气搅拌桨和桨叶盒装置，提高溶氧利用率；整个系统排放气体达标排放，不产生二次污染，占地面积小，有利于广泛应用。
权利要求书
1.一种生物污泥消化减量系统，其特征在于，包括生物曝气池、终沉池、污泥消化罐、污泥浓缩罐以及污泥脱水干化装置；生物曝气池与终沉池入口相连，终沉池污泥出口与污泥消化罐进料口相连，污泥消化罐出料口与污泥浓缩罐入口相连，污泥浓缩罐出口分别于生物曝气池入口、污泥脱水干化装置入口相连；所述污泥消化罐内从上至下有污泥消化罐盖结构，曝气搅拌装置和污泥消化罐体结构。
2.如权利要求1所述系统，其特征在于，所述污泥消化罐还包括尾气处理装置；所述尾气处理装置与污泥消化罐盖结构上的尾气收集口相连；优选的，污泥浓缩罐出料口与污泥消化罐入口之前设有污泥回流管道。
3.如权利要求1所述系统，其特征在于，所述曝气搅拌装置包括搅拌电机、传动装置、鼓风机、中空搅拌轴、曝气桨叶；搅拌电机的传动轴通过传动装置带动中空搅拌轴自转，中空搅拌轴上设有曝气桨叶；所述鼓风机用于向中空搅拌轴内输送气体。
4.如权利要求3所述系统，其特征在于，所述曝气桨叶内部为中空结构，与中空搅拌轴通过中空的桨叶盒连接，中空搅拌轴中的空气自搅拌桨叶上的曝气孔排出。
5.如权利要求4所述系统，其特征在于，所述曝气桨叶由中空的、交叉结构的搅硫板组成，搅流板的一侧设有曝气孔，曝气孔向下开口。
6.如权利要求3所述系统，其特征在于，优选的，中空搅拌轴一端穿过污泥消化罐盖结构与传动装置相连，另一端连接至污泥消化罐罐体底部，保持搅拌的稳定。
7.如权利要求3所述系统，其特征在于，所述曝气搅拌装置还包括风箱，传动装置连接在风箱上，并在风箱内部与中空搅拌轴相连；风箱安装在污泥消化罐盖结构上，与鼓风机相连。
8.如权利要求1所述系统，其特征在于，所述曝气搅拌装置还包括消泡桨叶，所述消泡桨叶用以消除发酵过程中产生的泡沫，其通过中空的桨叶盒设置在中空搅拌轴靠近污泥消化罐盖结构端。
9.一种应用权利要求1-8任一所述系统实现生物污泥消化减量的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将多余的生物污泥由终沉池排放至污泥消化罐内进行发酵；(2)开启鼓风机和搅拌电机，好氧发酵3-5h；(3)关闭曝气风机，厌氧发酵2-5h；(4)好氧-厌氧发酵一个周期后，污泥从污泥消化罐出口输送至污泥浓缩罐浓缩；污泥浓缩罐中污水回流入生物曝气池，生物曝气池出水至终沉池，生物污泥进行沉降，多余的生物污泥再次进入污泥消化罐内发酵；(5)污泥浓缩罐中的污泥浓缩稳定后，输送至污泥脱水机干化装置进行干化处理后，记得干化污泥。
10.如权利要求9所述方法，其特征在于，污泥浓缩罐内未浓缩的污泥可回流至污泥消化罐内继续发酵。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种生物污泥消化减量系统和方法，本发明提供的系统中，污泥消化罐占地面积小，污泥消化效果明显，不产生二次污染。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
本发明的第一个方面，提供一种生物污泥消化减量系统，包括生物曝气池、终沉池、污泥消化罐、污泥浓缩罐以及污泥脱水干化装置；生物曝气池与终沉池入口相连，终沉池污泥出口与污泥消化罐进料口相连，污泥消化罐出料口与污泥浓缩罐入口相连，污泥浓缩罐出口分别于生物曝气池入口、污泥脱水干化装置入口相连；
所述污泥消化罐内从上至下有污泥消化罐盖结构，曝气搅拌装置和污泥消化罐体结构。
优选的，所述污泥消化罐还包括尾气处理装置。进一步优选的，所述尾气处理装置与污泥消化罐盖结构上的尾气收集口相连，避免污泥消化过程产生的废气逃逸，污染空气。
优选的，污泥浓缩罐出口与污泥消化罐入口之前设有污泥回流管道，污泥浓缩罐内未浓缩的污泥可以通过该管道回流至污泥消化罐继续发酵，提高污泥消减量。
优选的，所述曝气搅拌装置包括搅拌电机、传动装置、鼓风机、中空搅拌轴、曝气桨叶；搅拌电机的传动轴通过传动装置带动中空搅拌轴自转，中空搅拌轴上设有曝气桨叶；
所述鼓风机用于向中空搅拌轴内输送气体。
优选的，中空搅拌轴一端穿过污泥消化罐盖结构与传动装置相连，另一端连接至污泥消化罐罐体底部，保持搅拌的稳定。
优选的，所述曝气桨叶内部为中空结构，与中空搅拌轴通过中空的桨叶盒连接，中空搅拌轴中的气体自搅拌桨叶上的曝气孔排出。桨叶盒除了起到连接桨叶和搅拌轴的作用外，还具备密封的作用(即桨叶盒也为密封结构)，防止空气外逸。
进一步优选的，所述曝气桨叶由中空的、交叉结构的搅流板组成，搅硫板的一侧设有曝气孔，曝气孔向下开口，避免曝气孔与污泥等流体直接接触，防止污泥堵塞曝气孔。
优选的，所述曝气搅拌装置还包括电机支架，其固定在污泥消化罐盖结构外表面，用于支撑并固定搅拌电机。
优选的，所述曝气搅拌装置还包括风箱，传动装置连接在风箱上，并在风箱内部与中空搅拌轴相连；风箱安装在污泥消化罐盖结构上，与鼓风机相连，由鼓风机对风箱进行供气。搅拌电机提供动力，经传动装置，依次带动中空搅拌轴和桨叶转动，对污泥消化罐中的污泥进行搅拌。搅拌的同时，空气经风箱进入中空搅拌轴、曝气桨叶，从搅拌桨叶的曝气孔流出，实现边搅拌边曝气的功能。
优选的，所述曝气搅拌装置还包括消泡桨叶，所述消泡桨叶用以消除发酵过程中产生的泡沫，其通过中空的桨叶盒设置在中空搅拌轴靠近污泥消化罐盖结构段。
本发明的第二个方面，提供一种应用上述系统实现生物污泥消化减量的方法，包括以下步骤：
(1)将多余的生物污泥由终沉池排放至污泥消化罐内进行发酵；
(2)开启鼓风机和搅拌电机，好氧发酵3-5h；
(3)关闭曝气风机，厌氧发酵2-5h；
(4)好氧-厌氧发酵一个周期后，污泥从污泥消化罐出口输送至污泥浓缩罐浓缩；污泥浓缩罐中污水回流入生物曝气池，生物曝气池出水至终沉池，生物污泥进行沉降，多余的生物污泥再次进入污泥消化罐内发酵；
(5)污泥浓缩罐中的污泥浓缩稳定后，输送至污泥脱水机干化装置进行干化处理后，记得干化污泥。
由于微生物活动，终沉池内污泥量会变大，全部污泥因量增多的原因无法全部直接进入下一处理阶段，因此超出多余的污泥需要脱水处理。
污泥消化是利用兼性厌氧菌和厌氧菌以及部分好氧菌的内源呼吸和代谢功能，达到减少污泥中细胞总数，减少胞内物质，减少胞外聚合物等目的，并可将污泥中可生物降解部分转化成二氧化碳，从而减少污泥总量。
优选的，污泥浓缩罐内未浓缩的污泥可回流至污泥消化罐内继续发酵。所述未浓缩的污泥是指污泥浓缩罐内，未来得及浓缩的污泥，回流至污泥消化罐内继续发酵后，再次进入污泥浓缩罐内进行浓缩，多次硝化浓缩处理提高污泥的消减量，从而减少污泥总量。
本发明的有益效果为：
(1)本发明的生物污泥消化减量系统，通过污泥消化罐的间歇式曝气产生交替的好氧和缺氧环境。厌氧段部分污泥会发生厌氧反应，死亡的细菌和胞外聚合物等有机物会被分解，且在厌氧环境下会进行反硝化作用，一方面利用消耗有机物去除总氮，一方面可以补充好氧段消耗的碱度，从而在不加碱的情况下，保持系统一直维持中性。好氧段，好氧细菌发生好氧氨化和硝化作用。污泥在好氧环境下被氧化分解，同时内源呼吸作用也会持续消耗细菌的胞内物质，减少污泥内有机物含量。经过厌氧-好氧的循环，高效完成污泥消化减量。
同时，曝气搅拌桨和桨叶盒装置，可以实现边搅拌边曝气这一功能，全方位无死角曝气工作，提高溶氧利用率。
污泥消化罐产生的废气集中收集，通过尾气处理装置实现气体达标排放，不产生二次污染；污泥消化罐带有盖结构，可安装在室外，节省建设厂房的成本，占地面积小，污泥消化效果明显。
(2)本发明提供的间实现生物污泥消化减量的方法，综合利用了好氧内源呼吸和厌氧细胞溶解这一机制，在厌氧-好氧的循环过程中高效完成污泥消化减量；综合利用硝化和反硝化机制，在厌氧环境下反硝化补充部分好氧硝化消耗的碱度，从而在不加碱的情况下，保持系统一直维持中性；整个方法处理成本低、资源化程度高，且操作简单，有利于广泛应用。
（发明人：张超群;初蕾;张菲;宫晓梅;朱长亮;朱杰高）
