申请日2010.05.28
公开(公告)日2011.11.16
IPC分类号C02F11/02; C02F3/12; C02F3/30
摘要
提供了一种污泥处理方法及其装置，所述污泥处理方法包括以下步骤：(1)将来自污水生物处理过程的污泥进料与污泥和水的第一混合液混合得到第二混合液;(2)将第二混合液进行给氧处理得到第三混合液;(3)将第三混合液进行缺氧处理得到第四混合液;(4)将第四混合液分离得到上清液和第一浓缩混合液;(5)将上清液排出;将至少部分第一浓缩混合液返回步骤(1)用作第一混合液，其中未返回步骤(1)的第一浓缩混合液的污泥量小于污泥进料的污泥量。还提供了所述污泥处理方法在污水生物处理中的应用。所述污泥处理方法可以实现长期稳定运行而无需排泥。
权利要求书
1.一种污水生物处理方法，包括：
(1)将来自污水生物处理过程的污泥进料和第一混合液混合得到 第二混合液;
(2)将第二混合液进行给氧处理得到第三混合液;
(3)将第三混合液进行缺氧处理得到第四混合液;
(4)将第四混合液分离得到上清液和第一浓缩混合液;
(5)将上清液排出，并且将至少部分第一浓缩混合液返回步骤(1) 用作第一混合液，其中未返回步骤(1)的第一浓缩混合液的污泥量小 于污泥进料的污泥量;
(6)将至少部分步骤(5)的上清液和任选的部分污水进料进行污 水生物处理得到第二浓缩混合液和净化出水;
(7)将净化出水排出，并且任选地将至少部分步骤(6)的第二浓 缩混合液返回步骤(1)用作污泥进料;
其中将污水进料在步骤(1)中与污泥进料和第一混合液混合得到 第二混合液和/或在步骤(6)中与所述至少部分步骤(5)的上清液一 起进行污水生物处理，步骤(2)的给氧处理时间为0.1～4小时，步骤 (3)的缺氧处理时间为0.8～6小时。
2.根据权利要求1的污水生物处理方法，其中将至少部分污水进 料在步骤(1)中与污泥进料和第一混合液混合得到第二混合液。
3.根据权利要求1的污水生物处理方法，其中将全部污水进料在 步骤(1)中与污泥进料和第一混合液混合得到第二混合液。
4.根据权利要求1的污水生物处理方法，在步骤(5)中，将至 少60%的第一浓缩混合液返回步骤(1)用作第一混合液，并且任选地 将未返回步骤(1)的第一浓缩混合液排出。
5.根据上述权利要求1-4中任何一项的污水生物处理方法，其中 步骤(2)的给氧处理时间为0.5～2小时。
6.根据上述权利要求1-4中任何一项的污水生物处理方法，其中 步骤(2)的给氧处理时间为0.5～1.5小时。
7.根据上述权利要求1-4中任何一项的污水生物处理方法，其中 步骤(3)的缺氧处理时间为1～4小时。
8.根据上述权利要求1-4中任何一项的污水生物处理方法，其中 步骤(3)的缺氧处理时间为1～3小时。
9.根据上述权利要求1-4中任何一项的污水生物处理方法，其中 给氧处理时间与缺氧处理时间的比为1∶0.5～1∶6。
10.根据上述权利要求1-4中任何一项的污水生物处理方法，其中 给氧处理时间与缺氧处理时间的比为1∶1～1∶3。
11.根据上述权利要求1-4中任何一项的污水生物处理方法，其中 给氧处理时间与缺氧处理时间的比为1∶1.5～1∶2。
12.根据上述权利要求1-4中任何一项的污水生物处理方法，其中 给氧处理时间与缺氧处理时间的比为1∶2。
13.根据上述权利要求1-4中任何一项的污水生物处理方法，其中 步骤(2)的给氧处理以间歇曝气或连续曝气的方式进行。
14.根据上述权利要求1-4中任何一项的污水生物处理方法，其中 在步骤(2)中，第三混合液的溶解氧浓度为0.1～4mg/L。
15.根据上述权利要求1-4中任何一项的污水生物处理方法，其中 步骤(3)和步骤(4)以沉淀方式进行。
16.根据上述权利要求1-4中任何一项的污水生物处理方法，其中 在步骤(1)中，第二混合液的污泥浓度为3000～30000mg/L。
17.根据上述权利要求1-4中任何一项的污水生物处理方法，还包 括回收步骤(2)和/或(3)中产生的气态含磷化合物的回收步骤。
18.根据权利要求1-4中任何一项的污水生物处理方法，其中步骤 (7)中返回步骤(1)用作污泥进料的第二浓缩混合液占第二浓缩混合 液的比例为1～100%。
19.根据权利要求1-4中任何一项的污水生物处理方法，其中步骤 (6)是选自根据Wuhrmann工艺、A/O工艺、Ba rdenpho工艺、Phoredox 工艺、A2/O工艺、倒置A2/O工艺、UCT工艺、MUCT工艺、VI P工艺、OWASA 工艺、JHB工艺、TNCU工艺、Dephanox工艺、BCFS工艺、MSBR工艺、 SBR工艺、AB工艺、氧化沟工艺、生物膜工艺、流动床工艺或其组合的 污水生物处理步骤。
20.一种用于根据权利要求1的污水生物处理方法的污水生物处 理装置，包括：能够将污泥进料与第一混合液混合得到第二混合液的第 一设备;能够将第二混合液进行给氧处理得到第三混合液的第二设备; 能够将第三混合液进行缺氧处理得到第四混合液的第三设备;能够将第 四混合液分离得到上清液和第一浓缩混合液的第四设备;能够将上清液 排出的第五设备;能够将至少部分第一浓缩混合液作为第一混合液引入 第一设备并且使未返回第一设备的第一浓缩混合液的污泥量小于污泥 进料的污泥量的第六设备;能够将至少部分第五设备排出的上清液进行 污水生物处理得到第二浓缩混合液和净化出水的第七设备;能够将净化 出水排出的第八设备;能够将污水进料引入第一设备和/或第七设备的 第九设备;以及任选的能够将至少部分第二浓缩混合液引入第一设备的 第十设备，其中第二设备经设置使得给氧处理时间为0.1～4小时，第 三设备经设置使得缺氧处理时间为0.8～6小时。
21.根据权利要求20的污水生物处理装置，其中第二设备经设置 使得给氧处理时间为0.5～2小时。
22.根据权利要求20的污水生物处理装置，其中第二设备经设置 使得给氧处理时间为0.5～1.5小时。
23.根据权利要求20的污水生物处理装置，其中第三设备经设置 使得缺氧处理时间为1～4小时。
24.根据权利要求20的污水生物处理装置，其中第三设备经设置 使得缺氧处理时间为1～3小时。
25.根据权利要求20的污水生物处理装置，其中第二设备和第三 设备经设置使得给氧处理时间与缺氧处理时间的比为1∶0.5～1∶6。
26.根据权利要求20的污水生物处理装置，其中第二设备和第三 设备经设置使得给氧处理时间与缺氧处理时间的比为优选1∶1～1∶3
27.根据权利要求20的污水生物处理装置，其中第二设备和第三 设备经设置使得给氧处理时间与缺氧处理时间的比为1∶1.5～1∶2。
28.根据权利要求20的污水生物处理装置，其中第二设备和第三 设备经设置使得给氧处理时间与缺氧处理时间的比为1∶2。
29.根据权利要求20-28中任何一项的污水生物处理装置，其中第 二设备是曝气池。
30.根据权利要求20-28中任何一项的污泥处理装置，其中第三设 备和第四设备是沉淀池。
31.根据权利要求20-28中任何一项的污泥处理装置，其中所述污 泥处理装置还包括能够收集并回收气态含磷化合物的回收设备。
32.根据权利要求20-28中任何一项的污水生物处理装置，其中第 七设备是能够根据Wuhrmann工艺、A/O工艺、Bardenpho工艺、Phoredox 工艺、A2/O工艺、倒置A2/O工艺、UCT工艺、MUCT工艺、VI P工艺、OWASA 工艺、JHB工艺、TNCU工艺、Dephanox工艺、BCFS工艺、MSBR工艺、 SBR工艺、AB工艺、氧化沟工艺、生物膜工艺、流动床工艺或其组合的 进行污水生物处理的设备。
33.一种降低污水中碳、氮和磷含量的方法，包括将污水作为污水 进料通过根据权利要求1-4中任何一项的污水生物处理方法来降低其中 碳、氮和磷的含量。
34.一种回收污水中磷的方法，包括(i)将污水作为污水进料通 过根据权利要求1-4中任何一项的污水生物处理方法将其中的含磷化合 物，特别是以溶液形式存在的含磷化合物，转化为气态含磷化合物而逸 出，和(ii)回收步骤(i)中逸出的气态含磷化合物。
说明书
污泥处理方法和装置及其在污水生物处理中的应用
本申请要求以下专利申请的优先权：(1)中国专利申请 200910249722.X，申请日为2009年12月1日;和(2)中国专利申请 201010000737.5，申请日为2010年1月15日。这些专利申请的内容都通 过引用并入本申请。
技术领域
本发明涉及一种污泥处理方法和装置及其在污水生物处理中的应 用，特别是一种污泥减量化处理方法及其装置和一种包括所述污泥减量 化处理方法的污泥减量化污水生物处理方法及其装置。
背景技术
随着水污染的日益严重，对各种污水进行经济有效的处理势在必 行。目前全球范围内已有数以万计的污水处理厂正在运行，且随着环境 意识与环保要求的提高必将有更多的污水厂行将建设。
污水生物处理以高效低耗的突出优点被广泛用于污水处理，以活性 污泥和生物膜为代表的污水生物处理工艺在水污染治理方面已取得了 巨大成功。然而，现有的污水生物处理工艺并不完善。
在实际运行过程中，多数污水生物处理厂面临以下问题：(1)进水 水量不足，主要由超前规划和污水排放系统故障导致，影响污水处理装 置的运行;(2)进水水质不稳定，主要原因是工业废水排入管网以及节 假日和季节变化等导致的生活习惯改变等，可造成冲击负荷影响污水处 理效果;(3)碳源不足，这是各污水处理厂所共同面临的问题，主要由 现代生活习惯所致，可导致生物的营养物失衡影响氮和磷的去除效果。 在面对这些问题时，传统活性污泥法日益暴露出以下缺陷：(1)曝气池 中生物浓度低;(2)耐水质、水量冲击负荷能力差，运行不够稳定;(3) 易产生污泥膨胀;(4)污泥产量大;(5)基建和运行费用高，占地面积 大等。
特别地，现有污水生物处理工艺最引人注目的问题就是大量剩余污 泥的产生。污泥处理的费用异常之高，大约占到污水处理厂建设和运行 总费用的50%～60%左右。剩余污泥需要进行必要的处置因而增加了污水 处理的运行费用，同时也限制了污泥处理方法的选择。常见的污泥减量 方法有消化法(包括厌氧消化和好氧消化)、污泥热处理法例如湿式氧 化法、污泥浓缩法例如重力浓缩法和气浮浓缩法、污泥脱水法例如机械 脱水和化学混凝法、污泥干化法例如自然干化法和烘干法。然而，这些 污泥减量方法并未完全解决污泥排放的问题。
中国专利申请公开CN101481191A公开了一种污泥回流消化减量的 污水处理方法，其中将剩余污泥返回厌氧沉淀池中在厌氧沉淀池下部的 沉淀污泥区长期积累以便将污泥消化减量，污水进料通过厌氧沉淀池后 进行污水处理得到净化水和剩余污泥，未消化的污泥需要定期清掏。
美国专利申请公开US2002/0030003A1公开了一种活性污泥污水处 理系统和方法，其中在接触罐中用污泥处理污水，然后在固液分离器中 分离污泥和水，分离的污泥与部分污水在消化罐中混合并曝气以使污泥 消化减量，经曝气的泥水混合液部分返回接触罐，部分排出。
再者，现有污水生物处理工艺中对磷的去除效果普遍不佳。磷是造 成水体富营养化的主要限制因子，并且是人类可持续发展的重要元素， 因此目前对水体中磷含量的控制日益严格，并且逐渐从单一“去除”转 向“回收”。目前的脱磷工艺大都基于聚磷菌在厌氧释磷后在好氧状态 下超量摄磷现象，因此必须排出一定量的污泥来最终除磷，这对污泥减 量也构成了巨大挑战。
综上所述，仍然需要发展新的污泥处理方法和污水生物处理方法以 解决上述问题，特别是污泥减量的问题。
发明内容
在一个方面，本发明提供一种污泥处理方法，包括以下步骤：
(1)将来自污水生物处理过程的污泥进料与第一混合液混合得到 第二混合液;
(2)将第二混合液进行给氧处理得到第三混合液;
(3)将第三混合液进行缺氧处理得到第四混合液;
(4)将第四混合液分离得到上清液和第一浓缩混合液;
(5)将上清液排出，并且将至少部分第一浓缩混合液返回步骤(1) 用作第一混合液，其中未返回步骤(1)的第一浓缩混合液的污泥量小 于污泥进料的污泥量。
根据本发明的污泥处理方法的一些实施方案，在步骤(5)中，将 任意合适的比例，例如至少60%、优选至少65%、更优选至少70%、 更优选至少75%、更优选至少80%、更优选至少85%、更优选至少90 %、更优选至少93%、更优选至少95%、更优选至少98%、最优选基 本上100%的第一浓缩混合液返回步骤(1)用作第一混合液，并且任选 地将未返回步骤(1)的第一浓缩混合液排出。换句话说，在步骤(5) 中，未返回步骤(1)的第一浓缩混合液的污泥量与污泥进料的污泥量 的比例可以为任意合适的值，例如选自小于约40%，小于约35%、小于 约30%、小于约25%，小于约20%、小于约15%，小于约13%、小于约10%、 小于约8%，小于约5%、小于约3%，小于约1%和约0%。根据本发明的污 泥处理方法的一些实施方案，在步骤(5)中将基本上全部第一浓缩混 合液返回步骤(1)用作第一混合液。
根据本发明的污泥处理方法的一些实施方案，在步骤(1)中，将 有机营养物(优选污水进料)、污泥进料和第一混合液混合得到第二混 合液。也就是说，步骤(1)还包括将污水进料引入第一混合液。
根据本发明的污泥处理方法的一些实施方案，步骤(1)中污泥进 料与污水进料的流量比为1∶0.01～1∶100，优选1∶0.1～1∶10，更优选 为1∶0.5～1∶5。具体而言，污泥进料与污水进料的流量比可以为任何合 适的值，例如选自1∶100～1∶50、1∶50～1∶20、1∶20～1∶10、1∶10～1∶5、 1∶5～1∶2、1∶2～1∶1.5、1∶1.5～1∶1、1∶1～1∶0.8、1∶0.8～1∶0.5、 1∶0.5～1∶0.2、1∶0.2～1∶0.1、1∶0.1～1∶0.05、1∶0.05～1∶0.02和 1∶0.02～1∶0.01。
根据本发明的污泥处理方法的一些实施方案，步骤(2)的给氧处 理时间为0.1～4小时，优选0.5～2小时，更优选0.5～1.5小时。
根据本发明的污泥处理方法的一些实施方案，步骤(3)的缺氧处 理时间为0.8～6小时，优选1～4小时，更优选1～3小时。
根据本发明的污泥处理方法的一些实施方案，其中给氧处理时间与 缺氧处理时间的比为1∶0.5～1∶6，优选1∶1～1∶3，更优选1∶1.5～1∶2， 最优选1∶2。
根据本发明的污泥处理方法的一些实施方案，步骤(2)的给氧处 理以间歇曝气或连续曝气的方式进行。
根据本发明的污泥处理方法的一些实施方案，在步骤(2)中，第 三混合液的溶解氧浓度为0.1～4mg/L，优选1.5～3mg/L，更优选2～ 3mg/L。
根据本发明的污泥处理方法的一些实施方案，步骤(3)和步骤(4) 以沉淀方式进行。
根据本发明的污泥处理方法的一些实施方案，在步骤(1)中，第 二混合液的污泥浓度为3000～30000mg/L，优选3000～20000mg/L，更 优选4000～15000mg/L。
根据本发明的污泥处理方法的一些实施方案，其中兼性微生物为第 一、第二、第三和第四混合液的污泥中的优势群类。
根据本发明的污泥处理方法的一些实施方案，还包括回收步骤(2) 和/或(3)中产生的气态含磷化合物的回收步骤。
在另一方面，本发明还提供一种污水生物处理方法，包括：
(1)将来自污水生物处理过程的污泥进料和第一混合液混合得到第 二混合液;
(2)将第二混合液进行给氧处理得到第三混合液;
(3)将第三混合液进行缺氧处理得到第四混合液;
(4)将第四混合液分离得到上清液和第一浓缩混合液;
(5)将上清液排出，并且将至少部分第一浓缩混合液返回步骤(1) 用作第一混合液，其中未返回步骤(1)的第一浓缩混合液的污泥量小 于污泥进料的污泥量;
(6)将至少部分步骤(5)的上清液和任选的部分污水进料进行污 水生物处理得到第二浓缩混合液和净化出水;
(7)将净化出水排出，并且任选地将至少部分步骤(6)的第二浓 缩混合液返回步骤(1)用作污泥进料;
其中将污水进料引入步骤(1)与污泥进料和第一混合液混合得到第 二混合液和/或在步骤(6)中与所述至少部分步骤(5)的上清液一起 进行污水生物处理，优选将至少部分污水进料在步骤(1)中与污泥进 料和第一混合液混合得到第二混合液，更优选将全部污水进料在步骤 (1)中与污泥进料和第一混合液混合得到第二混合液。
根据本发明的污水生物处理方法的一些实施方案，在步骤(5)中， 将至少60%、优选至少65%、更优选至少70%、更优选至少75%、更 优选至少80%、更优选至少85%、更优选至少90%、更优选至少93%、 更优选至少95%、更优选至少98%、最优选基本上100%的第一浓缩混 合液返回步骤(1)用作第一混合液，并且任选地将未返回步骤(1)的 第一浓缩混合液排出。
根据本发明的污水生物处理方法的一些实施方案，在步骤(6)中， 将至少20%、优选至少35%、更优选至少50%、更优选至少65%、更 优选至少80%、更优选至少85%、更优选至少90%、更优选至少93%、 更优选至少95%、更优选至少98%、最优选基本上100%的步骤(5) 的上清液进行污水生物处理。
根据本发明的污水生物处理方法的一些实施方案，在步骤(1)中 引入至少20%、优选至少35%、更优选至少50%、更优选至少65%、 更优选至少80%、更优选至少85%、更优选至少90%、更优选至少93 %、更优选至少95%、更优选至少98%、最优选基本上100%的污水进 料，并且在步骤(6)中引入剩余部分的污水进料。在一些优选的实施 方案中，在步骤(1)中引入全部的污水进料，并且在步骤(6)中不引 入污水进料。
根据本发明的污水生物处理方法的一些实施方案，步骤(2)的给 氧处理时间为0.1～4小时，优选0.5～2小时，更优选0.5～1.5小时。
根据本发明的污水生物处理方法的一些实施方案，步骤(3)的缺 氧处理时间为0.8～6小时，优选1～4小时，更优选1～3小时。
根据本发明的污水生物处理方法的一些实施方案，给氧处理时间与 缺氧处理时间的比为1∶0.5～1∶6，优选1∶1～1∶3，更优选1∶1.5～1∶2， 最优选1∶2。
根据本发明的污水生物处理方法的一些实施方案，步骤(2)的给 氧处理以间歇曝气或连续曝气的方式进行。
根据本发明的污水生物处理方法的一些实施方案，在步骤(2)中， 第三混合液的溶解氧浓度为0.1～4mg/L，优选1.5～3mg/L，更优选2～ 3mg/L。
根据本发明的污水生物处理方法的一些实施方案，步骤(3)和步 骤(4)以沉淀方式进行，也就是说缺氧处理和分离可通过沉淀(优选 在沉淀池中沉淀)完成。
根据本发明的污水生物处理方法的一些实施方案，在步骤(1)中， 第二混合液的污泥浓度为3000～30000mg/L，优选3000～20000mg/L， 更优选4000～15000mg/L。
根据本发明的污水生物处理方法的一些实施方案，还包括回收步骤 (2)和/或(3)中产生的气态含磷化合物的回收步骤。
根据本发明的污水生物处理方法的一些实施方案，步骤(7)中返 回步骤(1)用作污泥进料的第二浓缩混合液占第二浓缩混合液的比例 为1～100%，优选约80～100%，更优选约100%。
根据本发明的污水生物处理方法的一些实施方案，步骤(7)中返 回步骤(1)的第二浓缩混合液占步骤(1)的污泥进料的比例为1～100%， 优选约80～100%，更优选约100%。
根据本发明的污水生物处理方法的一些实施方案，步骤(6)是选 自根据Wuhrmann工艺、A/O工艺、Bardenpho工艺、Phoredox工艺、 A2/O工艺、倒置A2/O工艺、UCT工艺、MUCT工艺、VIP工艺、OWASA工 艺、JHB工艺、TNCU工艺、Dephanox工艺、BCFS工艺、MSBR工艺、SBR 工艺、AB工艺、氧化沟工艺、生物膜工艺、流动床工艺或其组合的污水 生物处理步骤。
在另一方面，本发明还提供一种用于上述污泥处理方法的污泥处理 装置，包括：能够将污水进料、污泥进料与第一混合液混合得到第二混 合液的第一设备;能够将第二混合液进行给氧处理得到第三混合液的第 二设备;能够将第三混合液进行缺氧处理得到第四混合液的第三设备; 能够将第四混合液分离得到上清液和第一浓缩混合液的第四设备;能够 将上清液排出的第五设备;能够将至少部分第一浓缩混合液作为第一混 合液引入第一设备并且使未返回第一设备的第一浓缩混合液的污泥量 小于污泥进料的污泥量的第六设备。
根据本发明的污泥处理装置的一些实施方案，第二设备经设置使得 给氧处理时间为0.1～4小时，优选0.5～2小时，更优选0.5～1.5小 时。
根据本发明的污泥处理装置的一些实施方案，第三设备经设置使得 缺氧处理时间为0.8～6小时，优选1～4小时，更优选1～3小时。
根据本发明的污泥处理装置的一些实施方案，第二设备和第三设备 经设置使得给氧处理时间与缺氧处理时间的比为1∶0.5～1∶6，优选 1∶1～1∶3，更优选1∶1.5～1∶2，最优选1∶2。
根据本发明的污泥处理装置的一些实施方案，第二设备是曝气池。
根据本发明的污泥处理装置的一些实施方案，第三设备和第四设备 是沉淀池，也就是说将沉淀池同时作为第三设备和第四设备。。
根据本发明的污泥处理装置的一些实施方案，所述污泥处理装置还 包括能够收集并回收气态含磷化合物的回收设备。
在另一方面，本发明还提供一种用于上述污水生物处理方法的污水 生物处理装置，包括：能够将污泥进料与第一混合液混合得到第二混合 液的第一设备;能够将第二混合液进行给氧处理得到第三混合液的第二 设备;能够将第三混合液进行缺氧处理得到第四混合液的第三设备;能 够将第四混合液分离得到上清液和第一浓缩混合液的第四设备;能够将 上清液排出的第五设备;能够将至少部分第一浓缩混合液作为第一混合 液引入第一设备并且使未返回第一设备的第一浓缩混合液的污泥量小 于污泥进料的污泥量的第六设备;能够将至少部分第五设备排出的上清 液进行污水生物处理得到第二浓缩混合液和净化出水的第七设备;能够 将净化出水排出的第八设备;能够将污水进料引入第一设备与污泥进料 和第一混合液混合得到第二混合液和/或引入第七设备与上清液一起进 行污水生物处理的第九设备;以及任选的能够将至少部分第二浓缩混合 液引入第一设备的第十设备。
根据本发明的污水生物处理装置的一些实施方案，第二设备经设置 使得给氧处理时间为0.1～4小时，优选0.5～2小时，更优选0.5～1.5 小时。
根据本发明的污水生物处理装置的一些实施方案，第三设备经设置 使得缺氧处理时间为0.8～6小时，优选1～4小时，更优选1～3小时。
根据本发明的污水生物处理装置的一些实施方案，第二设备和第三 设备经设置使得给氧处理时间与缺氧处理时间的比为1∶0.5～1∶6，优选 1∶1～1∶3，更优选1∶1.5～1∶2，最优选1∶2。
根据本发明的污水生物处理装置的一些实施方案，第二设备是曝气 池。
根据本发明的污水生物处理装置的一些实施方案，第三设备和第四 设备是沉淀池，也就是说将沉淀池同时作为第三设备和第四设备。
根据本发明的污水生物处理装置的一些实施方案，所述污泥处理装 置还包括能够收集并回收气态含磷化合物的回收设备。
根据本发明的污水生物处理装置的一些实施方案，第七设备是选自 能够根据Wuhrmann工艺、A/O工艺、Bardenpho工艺、Phoredox工艺、 A2/O工艺、倒置A2/O工艺、UCT工艺、MUCT工艺、VIP工艺、OWASA工 艺、JHB工艺、TNCU工艺、Dephanox工艺、BCFS工艺、MSBR工艺、SBR 工艺、AB工艺、氧化沟工艺、生物膜工艺、流动床工艺或其组合的进行 污水生物处理的设备。
在另一方面，本发明还提供一种降低来自污水生物处理过程的污泥 中碳、氮和磷含量的方法，包括将污泥作为污泥进料通过上述污泥处理 方法来降低其中碳、氮和磷的含量。
在另一方面，本发明还提供一种降低污水中碳、氮和磷含量的方法， 包括将污水作为污水进料通过上述污水生物处理方法来降低其中碳、氮 和磷的含量。
在另一方面，本发明还提供一种回收来自污水生物处理过程的污泥 中磷的方法，包括(i)将污泥作为污泥进料通过上述污泥处理方法将 其中的含磷化合物，特别是以溶液形式存在的含磷化合物，转化为气态 含磷化合物而逸出，和(ii)回收步骤(i)中逸出的气态含磷化合物。
在另一方面，本发明还提供一种回收污水中磷的方法，包括(i) 将污水作为污水进料通过上述污水生物处理方法将其中的含磷化合物， 特别是以溶液形式存在的含磷化合物，转化为气态含磷化合物而逸出， 和(ii)回收步骤(i)中逸出的气态含磷化合物。
在另一方面，本发明还提供一种污泥减量化处理方法，所述方法包 括以下步骤：
(a)将任选的污水进料和来自污水生物处理过程的第一污泥引入 给氧处理区(优选曝气池)中;
(b)对给氧处理区中的混合液进行给氧处理;
(c)将经给氧处理的混合液引入缺氧处理区(优选沉淀池)中进行 处理，得到第二污泥和上清液;和
(d)将第二污泥的至少部分循环回给氧处理区，以及任选地将第二 污泥的剩余部分排出;
其中排出的第二污泥的剩余部分的MLSS总量小于第一污泥的MLSS 总量;所述给氧处理可以以间歇曝气或连续曝气的方式进行。MLSS是 混合液悬浮固体浓度(mixed liquor suspended solids)的简写，它又 称为混合液污泥浓度，它表示的是在曝气池单位容积混合液内所含有的 活性污泥固体物的总重量(mg/L)。
根据本发明的污泥减量化处理方法的一些实施方案，在步骤(d) 中，将至少60%、优选至少65%、优选至少70%、更优选至少75%、 更优选至少80%、更优选至少85%、更优选至少90%、更优选至少93 %、更优选至少95%、更优选至少98%、最优选基本上100%的第二污 泥循环回给氧处理区。
根据本发明的污泥减量化处理方法的一些实施方案，步骤(b)的 给氧处理时间为0.1～4小时，优选0.5～2小时，更优选0.5～1.5小 时。
根据本发明的污泥减量化处理方法的一些实施方案，给氧处理区中 经给氧处理的混合液的出口溶解氧浓度为0.1～4mg/L，优选1.5～ 3mg/L，更优选2～3mg/L。
根据本发明的污泥减量化处理方法的一些实施方案，给氧处理区的 污泥浓度为3000～30000mg/L，优选3000～20000mg/L，更优选4000～ 15000mg/L。
根据本发明的污泥减量化处理方法的一些实施方案，还包括回收步 骤(b)和/或(c)中产生的气态含磷化合物的步骤。
在另一方面，本发明还提供一种污泥减量化处理装置，包括：
给氧处理区，其具有接收第一污泥的第一入口、接收至少部分第二 污泥的第二入口和任选的接收污水进料的第三入口;其中所述第一污泥 来自污水生物处理过程;所述给氧处理区用于对接收的第一污泥、第二 污泥和污水进料进行给氧处理;所述给氧处理可以以间歇曝气或连续曝 气的方式进行;
缺氧处理区，用于将给氧处理区得到的混合液进行处理，形成上清 液和第二污泥;和
循环装置，用于将至少部分第二污泥循环回给氧处理区。
根据本发明的污泥减量化处理装置的一些实施方案，循环装置将至 少60%、优选至少65%、优选至少70%、更优选至少75%、更优选至 少80%、更优选至少85%、更优选至少90%、更优选至少93%、更优 选至少95%、更优选至少98%、最优选基本上100%的第二污泥循环回 给氧处理区。
根据本发明的污泥减量化处理装置的一些实施方案，给氧处理区经 设置使得给氧处理时间为0.1～4小时，优选0.5～2小时，更优选0.5～ 1.5小时。
根据本发明的污泥减量化处理装置的一些实施方案，还包括磷回收 装置，用于回收给氧处理区和缺氧处理区中产生的气态含磷化合物。
在另一方面，本发明还提供一种污泥减量化污水处理方法，包括使 污水进料在包括例如曝气池的给氧处理区、例如沉淀池的缺氧处理区和 生物处理区的污水生物处理设备中顺序经历给氧处理、缺氧和/或沉淀 处理和污水生物处理;
其特征在于将分别在生物处理区和缺氧处理区中存在和/或形成的 第一污泥的至少一部分和第二污泥的至少一部分循环回给氧处理区，从 而在对污水进料进行生物处理的同时使污泥得以消减。
在另一方面，本发明还提供一种污泥减量化污水处理方法，包括以 下步骤：
(a)将污水进料和来自步骤(d)的至少一部分第二污泥和来自步 骤(g)的至少一部分第一污泥引入给氧处理区，优选曝气池，中;
(b)对给氧处理区中的混合液进行给氧处理;
(c)将经给氧处理的混合液引入例如沉淀池的缺氧处理区，优选沉 淀池，中进行处理，得到第二污泥和上清液;
(d)将至少一部分第二污泥循环回给氧处理区，以及任选地将第二 污泥的剩余部分排出，其中第二污泥的剩余部分的MLSS总量小于步骤 (a)引入给氧处理区的所述至少一部分第一污泥的MLSS总量;
(e)将从缺氧处理区分离出的上清液和任选的其它污水进料引入 污水生物处理区;
(f)在污水生物处理区中对上清液和所述任选的其它污水进料进 行生物处理得到第一污泥和出水;
(g)将至少一部分第一污泥循环回给氧处理区，任选地将第一污泥 的另一部分循环回污水生物处理区，以及任选地将第一污泥的剩余部分 排出;
所述给氧处理可以以间歇曝气或连续曝气的方式进行。
根据本发明的污泥减量化污水处理方法的一些实施方案，在步骤 (d)中，将至少60%、优选至少65%、优选至少70%、更优选至少 75%、更优选至少80%、更优选至少85%、更优选至少90%、更优选 至少93%、更优选至少95%、更优选至少98%、最优选基本上100% 的第二污泥循环回给氧处理区。
根据本发明的污泥减量化污水处理方法的一些实施方案，在步骤 (g)中，将至少60%、优选至少65%、优选至少70%、更优选至少 75%、更优选至少80%、更优选至少85%、更优选至少90%、更优选 至少93%、更优选至少95%、更优选至少98%、最优选基本上100% 的第二污泥循环回给氧处理区。
根据本发明的污泥减量化污水处理方法的一些实施方案，步骤(b) 的给氧处理时间为0.1～4小时，优选0.5～2小时，更优选0.5～1.5 小时。
根据本发明的污泥减量化污水处理方法的一些实施方案，给氧处理 区中经给氧处理的混合液的出口溶解氧浓度为0.1～4mg/L，优选1.5～ 3mg/L，更优选2～3mg/L。
根据本发明的污泥减量化污水处理方法的一些实施方案，给氧处理 区的污泥浓度为3000～30000mg/L，优选3000～20000mg/L，更优选 4000～15000mg/L。
根据本发明的污泥减量化污水处理方法的一些实施方案，还包括回 收产生的气态含磷化合物的步骤。
根据本发明的污泥减量化污水处理方法的一些实施方案，步骤(f) 的生物处理是根据Wuhrmann工艺、A/O工艺、Bardenpho工艺、Phoredox 工艺、A2/O工艺、倒置A2/O工艺、UCT工艺、MUCT工艺、VIP工艺、OWASA 工艺、JHB工艺、TNCU工艺、Dephanox工艺、BCFS工艺、MSBR工艺、 SBR工艺、AB工艺、氧化沟工艺、生物膜工艺、流动床工艺或其组合的 污水生物处理步骤。
在另一方面，本发明还提供一种污泥减量化污水处理装置，所述设 备包括顺序连通的例如曝气池的给氧处理区、例如沉淀池的缺氧处理区 和污水生物处理区，其特征在于给氧处理区具有污水进料入口、与缺氧 处理区连通的第二污泥回流管线和与污水生物处理区连通的第一污泥 回流管线，并且所述污水生物处理的设置使得排出缺氧处理区的第二污 泥的MLSS总量小于从污水生物处理区循环回给氧处理区的第一污泥的 MLSS总量。
在另一方面，本发明还提供一种污泥减量化污水处理装置，包括：
-给氧处理区，优选曝气池，其具有接收至少部分第一污泥的第一 入口、接收至少部分第二污泥的第二入口和接收污水进料的第三入口; 所述给氧处理区用于对接收的第一污泥、第二污泥和污水进料进行给氧 处理;所述给氧处理可以以间歇曝气或连续曝气的方式进行;
-缺氧处理区，优选沉淀池，用于将给氧处理区得到的混合液进行 缺氧处理，形成上清液和第二污泥;
-污水生物处理区，任选具有其它污水进料入口，用于对所述上清 液和任选的其它污水进料进行生物处理，形成第一污泥和出水;
-第一循环装置，用于将至少部分第一污泥循环回给氧处理区;
-第二循环装置，用于将至少部分第二污泥循环回给氧处理区;
-任选的第一污泥排出装置，用于将第一污泥的剩余部分排出;
-任选的第二污泥排出装置，用于将第二污泥的剩余部分排出。
根据本发明的污泥减量化污水处理装置的一些实施方案，第二循环 装置将至少60%、优选至少65%、优选至少70%、更优选至少75%、 更优选至少80%、更优选至少85%、更优选至少90%、更优选至少93 %、更优选至少95%、更优选至少98%、最优选基本上100%的第二污 泥循环回给氧处理区。
根据本发明的污泥减量化污水处理装置的一些实施方案，第一循环 装置将至少60%、优选至少65%、优选至少70%、更优选至少75%、 更优选至少80%、更优选至少85%、更优选至少90%、更优选至少93 %、更优选至少95%、更优选至少98%、最优选基本上100%的第二污 泥循环回给氧处理区。
根据本发明的污泥减量化污水处理装置的一些实施方案，给氧处理 区经设置使得给氧处理时间为0.1～4小时，优选0.5～2小时，更优选 0.5～1.5小时。
根据本发明的污泥减量化污水处理装置的一些实施方案，还包括磷 回收装置，用于回收污水处理装置中产生的气态含磷化合物。
根据本发明的污泥减量化污水处理装置的一些实施方案，生物处理 区是能够根据Wuhrmann工艺、A/O工艺、Bardenpho工艺、Phoredox 工艺、A2/O工艺、倒置A2/O工艺、UCT工艺、MUCT工艺、VIP工艺、OWASA 工艺、JHB工艺、TNCU工艺、Dephanox工艺、BCFS工艺、MSBR工艺、 SBR工艺、AB工艺、氧化沟工艺、生物膜工艺、流动床工艺或其组合进 行污水生物处理的设备。
本发明的发明人惊奇地发现，采用上述污泥处理方法或污泥减量化 处理方法可以实现长期稳定运行而无需排泥并且无污泥积累。因此，本 发明的污泥处理方法或污泥减量化处理方法能够基本上消除污泥排放， 彻底解决了污泥排放问题，具有巨大的社会和经济意义。
本发明的上述污泥处理方法或污泥减量化处理方法可以方便地与 各种合适的污水生物处理方法结合从而形成的新的污水生物处理方法。 特别地，所述污水生物处理方法产生的剩余污泥可以由本发明的污泥处 理方法处理而消解。此外，由本发明的污泥处理方法产生的出水(上清 液)通常呈中性(即pH值在6～8之间，尤其在6.5～7.5之间)，因此 无需调节pH值即可通过进一步的污水生物处理得到符合排放标准的净 化出水。尤其特别地，本发明的污水生物处理方法可在基本不排泥的情 况下仍然取得良好的除磷效果。
与传统污水生物处理方法相比，新的污水生物处理方法能够显著减 少甚至完全消除污泥排放，并且还具有良好的污水处理效果和出水水 质、更小的设备占地面积、更少的建设成本和运行成本以及更高的抗冲 击负荷能力和运行稳定性。本发明的上述污泥处理方法或污泥减量化处 理方法还特别适合用于改造各种现有的污水生物处理装置以便显著减 少甚至完全消除污泥排放。
