申请日2004.07.09
公开(公告)日2006.04.26
IPC分类号C02F11/02; C02F3/34; C02F3/12
摘要
低溶解氧污泥膨胀节能污水生物处理方法属于污水生物处理领域，特征在于，它包括以下步骤：原污水连续进入含有活性污泥混合液的溶解氧浓度在0.4～0.8mg/L的曝气池;曝气池的出水进入二沉池沉淀，进行泥水分离，澄清的上清液从二沉池上部的溢流堰溢流、排放，沉淀在二沉池底部的活性污泥一部分以剩余污泥的形式排放;一部分以回流污泥的形式回流到曝气池，控制污泥回流比在85%～105%;当活性污泥浓度在800～3000mg/L时，活性污泥在二沉池内停留时间不小于2.5小时。当活性污泥浓度在3000～7000mg/L时，活性污泥在二沉池内停留时间不小于4小时。本发明发挥丝状菌的特点，在保证出水水质的前提下提高处理效率，又减小曝气量和节约能源的目的，对传统活性污泥工艺观念突破。
权利要求书
1、低溶解氧丝状菌污泥膨胀节能污水生物处理方法，其特征 在于，它包括以下步骤：
步骤(1)原污水连续进入含有活性污泥混合液的溶解氧浓度 在0.4～0.8mg/L的曝气池;
步骤(2)曝气池的出水进入二沉池沉淀，进行泥水分离，澄 清的上清液从二沉池上部的溢流堰溢流、排放，沉淀在二沉池底部 的活性污泥一部分以剩余污泥的形式排放;一部分以回流污泥的形 式回流到曝气池，控制污泥回流比在85%～105%;当活性污泥浓度 在800～3000mg/L时，活性污泥在二沉池内停留时间不小于2.5小时; 当活性污泥浓度在3000～7000mg/L时，活性污泥在二沉池内停留时 间不小于4小时。
说明书
低溶解氧丝状菌污泥膨胀节能污水生物处理方法
技术领域
本发明涉及一种高效、节能的污水生物处理方法，适用于处理生活污水和工业废水。
背景技术
污水生物处理是一种利用混合培养的微生物去除有机质的处理过程，这是一种接近于 自然净化的过程，运行过程中菌胶团细菌和丝状菌生长在一起，形成一个微生物的生态体 系，其中存在着两类微生物之间在时间和空间上的动态平衡关系。在活性污泥絮体中，丝 状菌形成污泥絮体的骨架，其它菌胶团细菌附着在其上形成较大且强度较高的污泥絮提。 丝状菌对于保证污泥絮体的强度有很大作用，如缺少足量的丝状菌，污泥絮体的强度将降 低，同时抗剪切力亦将变差，会导致处理出水的混浊使出水水质变差。
通常采用显微镜下观察的目视评价法来判断污泥中丝状菌的数量。即根据活性污泥中 丝状菌与菌胶团细菌的比例，将丝状菌的数量分成五个等级：
0级：污泥中几乎无丝状菌存在;
±级：污泥中存在少量丝状菌;
+级;存在中等数量的丝状菌，但总量尚少于菌胶团细菌;
++级：存在大量丝状细菌，总量与菌胶团细菌大致相等;
+++级：存在大量丝状细菌，数量超过菌胶团细菌。
目前，包括我国在内许多国家都以SVI值做为判定活性污泥沉降性能的主要指标。将 SVI值大于150mL/g的活性污泥定义为膨胀污泥。SVI是指曝气池出口处混合液经30分钟 静沉后，每克干污泥形成的沉淀污泥所占的容积(见式1-1)。
式中SVI——污泥容积指数，简称污泥指数(mL/g);
SV——污泥沉降比(%);
MLSS——混合液悬浮固体浓度，简称污泥浓度(mg/L)]
在丝状菌与菌胶团细菌共生体系中，由于丝状菌降解低底物的能力比菌胶团细菌更 强，因而一定数量丝状菌(±～+级)的存在可以保证出水中低的有机物浓度和良好的净 化效率。适宜数量丝状菌(±～+级，且SVI<150mL/g)的存在所形成的污泥絮体网状结构 有利于污泥在沉淀过程中捕捉水中细小的悬浮颗粒，对水流起到过滤作用并吸附截留水中 的游离细菌而使出水澄清。但是，丝状菌的过量生长(++～+++级)将会导致丝状菌污泥 膨胀(SVI>150mL/g)，影响污泥的沉降压缩性能。
长期以来，人们都认为丝状菌污泥膨胀是污水处理厂运行管理中的一大难题，认为只 要发生污泥膨胀就会出现污泥流失、处理出水水质恶化，以致活性污泥运行管理的整个崩 溃。事实上，许多污水厂的运行经验已经表明，发生丝状菌膨胀的活性污泥，只是沉降性 能不良，当活性污泥处理系统有足够的容量和机动性时，其处理功能和净化效果不但没有 问题，而且比正常的活性污泥的处理水质还要优良。北京某城市污水处理厂发生因低溶解 氧造成的长达六个月的丝状菌污泥膨胀，污泥膨胀期间，其出水水质很好，污泥没有发生 流失现象，曝气池内污泥浓度仍能维持所需水平，污水处理厂运行正常，处理能力没有受 到影响。所以，可以充分利用这种丝状菌膨胀污泥处理污水，既可保障处理出水水质又可 以减少曝气量。另外，现在许多污水处理厂在设计时，都采取了保守的做法，二沉池的停 留时间比较长，因此污泥流失问题可以避免。通过对传统活性污泥膨胀观念的革新，充分 发挥丝状菌的生理生态特点，达到在保证出水水质的前提下提高处理效率，又减小曝气量 和节约能源的目的，将是对传统活性污泥工艺的重大改进与突破。
发明内容
本发明是对有关活性污泥膨胀问题的传统观念上的革新，利用丝状菌的生理生态特 点，充分发挥丝状菌膨胀污泥的优点。采用低曝气量的工况，曝气池在低溶解氧条件下运 行，培养出含大量丝状菌的活性污泥，在保证出水水质的前提下，大幅度提高处理效率， 节省曝气的运行费用。
低溶解氧污泥膨胀节能污水生物处理方法，其特征在于，它包括以下步骤：
步骤(1)原污水连续进入含有活性污泥混合液的溶解氧浓度在0.4～0.8mg/L的曝 气池;
步骤(2)曝气池的出水进入二沉池沉淀，进行泥水分离，澄清的上清液从二沉池 上部的溢流堰溢流、排放，沉淀在二沉池底部的活性污泥一部分以剩余污泥的形式排放; 一部分以回流污泥的形式回流到曝气池，控制污泥回流比在85%～105%;当活性污泥浓 度在800～3000mg/L时，活性污泥在二沉池内停留时间不小于2.5小时。当活性污泥浓度 在3000～7000mg/L时，活性污泥在二沉池内停留时间不小于4小时。
原污水连续进入含有活性污泥混合液的曝气池。曝气池中放置溶解氧探头，采集溶解 氧浓度(DO)和温度的信号，作为培养大量出丝状菌的控制信号。根据曝气池内水温和进水 水质的变化，结合所采集的DO信号，保持曝气池内溶解氧浓度在0.4～0.8mg/L范围内。 曝气池内菌胶团细菌和丝状菌对溶解氧的亲和力不同，在低溶解氧条件下，丝状菌的最大 比生长速率比菌胶团细菌的最大生长速率快，促使丝状菌过量生长，形成丝状菌污泥膨胀。 发生丝状菌污泥膨胀的活性污泥方法，根据丝状菌的生理和生态特点，充分发挥丝状菌氧 化低底物能力强和可形成网状污泥絮体结构的特点，对处理出水进行进一步的净化和过 滤，使出水质量良好，同时达到降低曝气量、节约能源的目的。
曝气池的出水通过出水管进入二沉池，在二沉池内沉淀，进行泥水分离(活性污泥和 处理后出水)，澄清的上清液(处理后出水)从二沉池上部的溢流堰溢流、排放。使曝气 池内的活性污泥的数量维持恒定，保证其处理效果。
为了避免处于膨胀状态的活性污泥的流失，要合理选择二沉池的体积，确定合理的停 留时间，如果二沉池体积过大，将致使基建费用增高;如果二沉池体积太小，致使活性污 泥在二沉池内停留时间太短，可能导致活性污泥的流失，减少曝气池内的活性污泥浓度。 当活性污泥浓度在800～3000mg/L时，活性污泥在二沉池内停留时间不小于2.5小时。当 活性污泥浓度在3000～7000mg/L时，活性污泥在二沉池内停留时间不小于4小时。
合理选择回流比，既要保证维持曝气池内相对恒定的污泥浓度，又要满足实际情况的 不同需要，还要减少运行费用。如果回流比太小，回流不充分，无法保证维持曝气池内所 需的污泥浓度;如果回流比太大，而且因为曝气池内是膨胀的污泥，沉降性能不好，可能 致使回流污泥浓度太低，对于维持曝气池内污泥浓度并无好处，而且增加运行费。可控制 污泥回流比在85%～105%，避免污泥流失，保障曝气池内的活性污泥浓度维持在所需水 平。
进一步说明：(1)本发明是利用的丝状菌污泥膨胀。活性污泥膨胀有两种类型，一是 由于活性污泥中丝状菌的大量繁殖而引起的丝状菌污泥膨胀;二是由于菌胶团细菌大量累 积高粘性物质或细菌过量增殖等原因引起的无丝状菌大量存在的非丝状菌污泥膨胀。本发 明强调的是利用丝状菌的生理生态特点，充分发挥丝状菌膨胀污泥能够保证良好处理出水 水质的优点。而发生非丝状菌污泥膨胀时，处理出水水质一般变差，因此本发明不包含非 丝状菌污泥膨胀的情况。
(2)本发明强调的是因低溶解氧浓度引起的丝状菌污泥膨胀。引起丝状菌污泥膨胀 的原因有很多种，诸如：废水水质、温度、pH值、污泥负荷、反应器流态和溶解氧浓度等。 本发明特指主要因为低溶解氧引起的丝状菌污泥膨胀，只有低溶解氧引起的污泥膨胀，才 能在保证污水处理厂原来进水水质、运行条件和运行方式不变的情况下减少曝气量，实现 节能的目的。
本方法特别适用于氧化沟。氧化沟采用机械曝气，其曝气装置具有推动氧化沟内泥水 混合液以一定流速循环流动的作用，所以低溶解氧条件下不会产生活性污泥沉淀的现象。 而且在氧化沟内采用低溶解氧曝气，还有可能产生同步硝化反硝化(SND)，提高TN的去 除率。
本方法不适于SBR工艺。SBR运行周期的长短受活性污泥沉淀性能影响较大，决定 了沉淀阶段的时间。当设计沉淀时间比较短时，不宜采用本方法。
本发明有益效果：传统观念认为丝状菌污泥膨胀是活性污泥工艺运行中的癌症，认为 只要发生污泥膨胀，就会致使污泥流失，曝气池内污泥浓度降低，处理效果变差。但是， 实践证明，合理控制二沉池的停留时间和污泥回流比，发生丝状菌污泥膨胀的活性污泥工 艺非但不会引起污泥流失的问题，处理水质还很好。其主要有以下优点：
(1)曝气池在低溶解氧条件下运行，培养出含大量丝状菌的活性污泥，根据丝状菌的生 理和生态特点，充分发挥丝状菌氧化低底物能力强和可形成网状污泥絮体结构，对出水进 行进一步的过滤作用。使处理出水的有机物浓度和悬浮物浓度进一步降低。
(2)与不含或含少量丝状菌的活性污泥系统相比，该系统因为丝状菌的骨架作用，形成 网状污泥絮体结构，活性污泥絮体的抗剪切能力提高、强度提高。
(3)曝气池在低溶解氧条件下运行，还会产生同步硝化反硝化(SND)现象，进一步提 高活性污泥工艺的脱氮能力。
(4)曝气池在低溶解氧条件下运行，与传统高溶解氧条件下运行相比，曝气量大大降低， 从而可以大量的节省运行费用。
(5)对原有活性污泥工艺，采用该发明时，只需要降低曝气量，选择合理的污泥回流比 和剩余污泥排放量，结合进水流量确定合适的活性污泥在二沉池停留时间。该发明特别适 用于原建设的处理能力很大，而实际运行时，进水量较小的活性污泥处理厂。通过在低溶 解氧浓度条件下的方式，既满足了处理出水水质，又可达到减小运行费用的目的。
(6)我国许多城市污水处理厂在设计时，设计比较保守，二沉池体积较大，污泥停留时 间较长，所以发生膨胀的污泥在多数情况下不会发生污泥流失现象。采用该方法后，这些 污水处理厂的运行费用可以大大降低，而且可以充分利用已有的二沉池，同时还可以保证 出水水质。
