申请日2011.06.14
公开(公告)日2011.11.16
IPC分类号C02F9/14; C02F3/30; C02F11/04; C02F11/12; C02F11/00
摘要
本发明针对目前脱氮除磷工艺中经常遇到的进水含沙量高、VSS/MLSS偏低、碳源不足等问题提出一种旁路污泥减量、淤沙分离及脱氮除磷污水处理系统及方法，由具有脱氮除磷功能的主体污水处理系统和旁路系统两部分组成。①主体污水处理系统包括沉砂池和具有脱氮除磷功能的污水处理系统。②旁路系统由毛发分离器、污泥减量池、污泥淤沙分离器及淤沙脱水系统和化学除磷系统组成。本发明通过排放污泥淤沙保留污泥有机质，可以防止淤沙在污水处理系统中积累，提升生化反应池中污泥VSS/MISS比值。本发明通过回流碳源化污泥，为主体污水处理系统提供碳源。本发明在嵌入式旁路系统中辅以化学除磷，可以实现城市污水磷的低成本化学去除和回收。
权利要求书 [支持框选翻译]
1. 一种旁路污泥减量、淤沙分离及脱氮除磷污水处理系统，其由具有脱氮除磷功能的主体污水处理系统和旁路系统两部分组成;其特征在于：
所述主体污水处理系统有沉砂池(1)和脱氮除磷系统(2)，污水经沉砂池(1)接入脱氮除磷系统(2)，脱氮除磷系统(2)处理后的水经出水管(10)排出;所述脱氮除磷系统(2)设置有污泥内回流管(11)、剩余污泥排放管(12)，并接入有曝气系统(20);
所述旁路系统包括有毛发分离器(3)、污泥减量池(4)、污泥淤沙分离器(5)、化学除磷池(6)和淤沙脱水系统(7);
其中脱氮除磷系统(2)的剩余污泥排放管(12)连接毛发分离器(3)之后再连接污泥减量池(4)，污泥减量池(4)通过污泥减量池排泥管(13)连接污泥淤沙分离器(5)，污泥淤沙分离器(5)一方面通过碳源化污泥回流管(14)与脱氮除磷系统(2)连接，另一方面通过污泥淤沙排放管(15)连接淤沙脱水系统(7)，淤沙脱水系统(7)通过富磷离析液排放管(17)连接化学除磷池(6)，同时污泥减量池(4)通过富磷上清液排放管(16)也与化学除磷池(6)连接，化学除磷池(6)一方面通过上清液回流管(18)接回脱氮除磷系统(2)，另一方面通过化学污泥回用管(19)排出污泥。
2. 利用权利要求1所述的污水处理系统进行污水处理的方法，其处理过程如下：
①进水通过沉砂池进水管(8)进入沉砂池(1)，在沉砂池(1)中去除砂粒后，其出水进入脱氮除磷系统(2)的生化反应池，并与内回流污泥、碳源化污泥进行充分混合;通过控制曝气系统(20)的曝气量使脱氮除磷系统(2)的生化反应池以厌氧-缺氧-好氧的方式运行，从而完成脱氮、除磷以及有机物的去除;最后通过沉淀工序完成泥水分离，出水达标排放;
②剩余污泥通过剩余污泥排放管(12)上的毛发分离器(3)去除毛发等较大的惰性物质后排到污泥减量池(4)中，通过水解酸化等污泥减量措施，使剩余污泥在污泥减量池(4)中发生破解，污泥破解后使活性污泥中被夹带的淤沙剥离出来，有利于提高污泥淤沙分离器的分离效率，同时破解后的污泥回流为系统提供碳源;污泥减量池(4)产生的富磷上清液通过富磷上清液排放管(16)排入化学除磷池(6);
③破解后的污泥从污泥减量池(4)通过污泥减量池排泥管(13)进入污泥淤沙分离器(5)，使惰性物质从污泥中分离出来;碳源化污泥回流至脱氮除磷系统(2)的生化反应池，高稳定性的污泥淤沙进入淤沙脱水系统(7);
④污泥淤沙进入淤沙脱水系统(7)完成脱水，脱水后污泥淤沙含水率小于80%并外运，而富磷离析液排至化学除磷池(6);
⑤化学除磷池(6)接纳来至污泥减量池(4)和淤沙脱水系统(7)的富磷液，投加化学除磷剂，富磷污水与化学药剂充分混合和反应后进行沉淀完成泥水分离;上清液回流至脱氮除磷系统(2)的生化反应池进一步去除其他营养物，而化学污泥回用。
3. 根据权利要求2所述的旁路污泥减量、淤沙分离及脱氮除磷污水处理方法其特征在于：所述步骤⑤投加化学除磷剂是以化学除磷池上清液磷浓度约5mg/L作为化学除磷控制目标，而非达标排放浓度。
4. 根据权利要求2所述的旁路污泥减量、淤沙分离及脱氮除磷污水处理方法，其特征在于：由污泥减量池进入污泥淤沙分离系统的污泥浓度为10000mg/L，污泥减量池停留时间≥2天。
说明书 [支持框选翻译]
旁路污泥减量、淤沙分离及脱氮除磷污水处理系统及方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，涉及一种嵌入式旁路污泥减量、污泥淤沙分离及脱氮除磷一体化污水处理系统及方法，适用于进水含沙量高、VSS/MLSS低、碳源不足的污水处理厂的除磷脱氮。
背景技术
近年来随着城市污水产生量的增长和处理率的提高，作为污水处理的副产物—剩余污泥的数量也同步快速增加。污泥的处理与处置问题凸显。面对源源不断产生的污泥，传统的污泥末端处理处置方式无论是在技术、经济、还是在环境安全方面都受到质疑。在这种情况下，开发污泥产率低的污水处理技术，无疑是一项具有清洁生产、污染物源头削减理念的技术工作。目前在污泥减量技术方面主要存在以下问题：(1)就污泥减量技术的研究而言，目前众多的研究处于实验室小试的探索性示范阶段，中、大规模的污泥减量工程示范甚少;其研究结论存在着一定的差异和不确定性。(2)污泥减量与传统生物除磷之间存在矛盾。由于目前污水处理厂都是以排除剩余污泥来实现生物除磷。而污泥减量却是以减少剩余污泥量为目的，污泥减量效果越好，可供生物除磷排除的剩余污泥就越少，除磷能力下降甚至完全消失，因此污泥减量不能确保污水中营养物质尤其是磷的良好去除;这也是目前所有采用污泥减量技术的污水处理工艺出水水质波动以及不达标的原因。(3)不能对污水中低浓度磷以非剩余污泥的形式进行富集回收(4)伴随着剩余污泥排放量的减少，惰性无机物质如沙粒必然在污水处理系统中积累，从而使活性污泥中无机物含量在生化曝气池中累积升高，导致曝气池反应效率和有效容积降低，对污水厂的正常运行管理维护造成的严重影响已日益凸显，甚至可能导致到污泥过程减量功能的丧失。
目前，淤沙在污水处理系统中积累也已凸显成为一个影响污水处理效率的严重问题。进水中含沙量高、提高脱氮除磷效率所采取的一些措施(如取消初沉池、为了保证生物脱氮采用较长的污泥龄、化学除磷等)以及污泥减量技术是导致污泥淤沙严重的主要原因。由于沙的淤积使得许多污水处理厂污泥的VSS/MLSS比值很低，有的甚至低至0.2~0.3。如何将淤沙从污水处理系统中去除已成为提高污水处理效率的研究重点。就现阶段的除沙技术而言，其除沙理念都是集中在源头去除上，虽然可以达到去除淤沙的效果，但是不可避免的会损失部分碳源，使碳源不足的问题更加突显。
因此针对目前污泥减量技术和除沙技术所存在的问题研发出一种集污泥减量、污泥淤沙分离、同步脱氮除磷的一体化污水处理系统及方法意义重大。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种旁路污泥减量、淤沙分离及脱氮除磷污水处理系统及方法。
本发明的技术方案如下：
本发明首先提出一套旁路污泥减量、淤沙分离及脱氮除磷污水处理系统，其由具有脱氮除磷功能的主体污水处理系统和旁路系统组成。
所述主体污水处理系统由沉砂池、脱氮除磷系统组成。
所述主体污水处理系统有沉砂池和脱氮除磷系统，污水经沉砂池接入脱氮除磷系统，脱氮除磷系统处理后的水经出水管排出;所述脱氮除磷系统设置有污泥内回流管、剩余污泥排放管，并接入有曝气系统。
所述旁路系统包括有毛发分离器、污泥减量池、污泥淤沙分离器、化学除磷池和淤沙脱水系统。其中脱氮除磷系统的剩余污泥排放管连接毛发分离器之后再连接污泥减量池，污泥减量池通过污泥减量池排泥管连接污泥淤沙分离器，污泥淤沙分离器一方面通过碳源化污泥回流管与脱氮除磷系统连接，另一方面通过污泥淤沙排放管连接淤沙脱水系统，淤沙脱水系统通过富磷离析液排放管连接化学除磷池，同时污泥减量池通过富磷上清液排放管也与化学除磷池连接，化学除磷池一方面通过上清液回流管接回脱氮除磷系统，另一方面通过化学污泥回用管排出污泥。
沉砂池主要去除0.2mm以上的砂粒。
脱氮除磷系统如A2/O生化反应池+二沉池、氧化沟+二沉池、SBR以及其演变工艺CASS等具有脱氮、除磷、去除有机物以及泥水分离的功能。
毛发分离器：分离毛发等较大的惰性物质。
污泥减量池：通过水解酸化等污泥减量措施，使部分剩余污泥在减量池中发生破解，污泥破解后使活性污泥中被夹带的淤沙剥离出来，有利于提高污泥淤沙分离器的分离效率，同时破解后的污泥回流为系统提供碳源。
污泥淤沙分离器：破解后的污泥进入污泥淤沙分离器使惰性物质从污泥中分离出来，从而达到提高污泥活性的目的。
化学除磷池：在化学除磷池中，通过投加化学药剂的方法，将磷从污水中去除，化学污泥回用。
淤沙脱水系统：污泥淤沙进入淤沙脱水系统完成脱水，脱水后污泥淤沙含水率小于80%并外运。
进一步利用上述污水处理系统，本发明提出一种旁路污泥减量、淤沙分离及脱氮除磷污水处理方法。
本方法通过将上述的旁路系统嵌入到主体污水处理工艺系统的剩余污泥管线上，以实现污泥减量、污泥淤沙分离以及脱氮除磷。剩余污泥通过嵌入在剩余污泥管上的毛发分离器去除毛发等较大的惰性物质后排到污泥减量池中，通过水解酸化等污泥减量措施，使剩余污泥在减量池中发生破解，污泥破解后使活性污泥中被夹带的淤沙剥离出来，有利于提高污泥淤沙分离器的分离效率。同时破解后的污泥回流为系统提供碳源。污泥减量池产生的富磷上清液排入化学除磷池。破解后的污泥从污泥减量池进入污泥淤沙分离器，使惰性物质从污泥中分离出来，从而达到提高污泥活性的目的。污泥淤沙分离器溢流口出来的碳源化污泥回流至脱氮除磷系统的生化反应池，底流口出来的高稳定性的污泥淤沙进入淤沙脱水系统。污泥淤沙进入淤沙脱水系统完成脱水，脱水后污泥淤沙含水率小于80%并外运，富磷离析液排至化学除磷池。化学除磷池接纳来至污泥减量池和淤沙脱水机的富磷液后，投加化学除磷剂使富磷污水与化学药剂充分混合和反应;最后进行沉淀完成泥水分离。上清液回流至脱氮除磷系统的生化反应池进一步去除其他营养物质，而化学污泥回用。进水经过沉砂池去除0.2mm以上的砂粒后，其出水进入脱氮除磷系统的生化反应池，与内回流污泥、碳源化污泥进行充分混合。在厌氧-缺氧-好氧的运行方式下，完成脱氮、除磷以及有机物的去除。最后通过沉淀工序完成泥水分离，出水达标排放。
本发明中：通过水解酸化等污泥减量措施使剩余污泥在减量池中发生破解，污泥破解后使活性污泥中被夹带的淤沙剥离出来，有利于提高污泥淤沙分离器的分离效率，同时破解后的污泥回流为系统提供碳源。破解后的污泥经过污泥淤沙分离器完成淤沙与污泥的分离，碳源化污泥回流至脱氮除磷系统，稳定的污泥淤沙经淤沙脱水系统脱水后外运。碳源化污泥的回流不仅能够防止惰性物质如沙在主体工艺系统中的积累达到提高活性污泥活性的目的;同时能在一定程度上缓解厌氧释磷和缺氧反硝化的碳源竞争。因此碳源化污泥的回流可以从上述两个方面来提高污水的生物处理效率，保障出水水质。化学除磷工艺在保证除磷效果的前提下，不仅能够解决污泥减量与生物除磷之间的矛盾和传统生物脱氮除磷过程中脱氮除磷污泥龄之间的矛盾，还能够对城市污水中低浓度磷以非剩余污泥的形式进行富集回收。将模块式旁路系统嵌入在主体污水处理工艺系统的剩余污泥管线上，能够减少对污水处理系统的改造并节约成本。综上，嵌入式旁路污泥减量、污泥淤沙分离及脱氮除磷一体化污水处理工艺系统及设备完全适用于进水含沙量高、VSS/MLSS低、碳源不足的污水处理厂的除磷脱氮。
本发明优点
(1)在实现污泥减量化的前提下，通过污泥减量系统和污泥淤沙分离系统使剩余污泥以碳源化污泥的形式回流到主体污水处理工艺系统中，不仅能在一定程度上缓解厌氧释磷和缺氧反硝化的碳源竞争。同时能够防止惰性物质如沙在主体污水处理工艺系统中的积累达到提高活性污泥的活性的目的，从两个方面来提高污水的生物处理效率，保障出水水质。
(2)采用化学除磷的方法解决污泥减量与生物除磷之间的矛盾和传统生物脱氮除磷过程中脱氮除磷污泥龄之间的矛盾，保障稳定的同步脱氮除磷效果。同时对城市污水中低浓度磷以非剩余污泥的形式进行富集回收。
(3)采用旁路式除沙技术避免了源头除沙技术所导致的碳源损失，从而提高脱氮除磷效率。
(4)将模块式旁路系统嵌入在主体工艺的剩余污泥管线上，能够减少对污水处理系统的改造并节约成本。
