申请日2018.12.18
公开(公告)日2019.02.19
IPC分类号C02F9/14; C02F11/02
摘要
本发明提出了一种利用初沉池污泥发酵的污水处理系统，包括：格栅、沉砂池、强化初沉池、曝气生物滤池、消毒池，还包括生物发酵装置，强化初沉池产生的污泥输送到生物发酵装置，生物发酵装置产生的发酵液输送到强化初沉池，然后进入曝气生物滤池;生物发酵装置包括：罐体，罐体底部设置有储泥斗，储泥斗的侧壁或者底部设置出泥口;罐体上部设置有进泥口、进水口、出液口;罐体中设置有进泥管阵列和进水管阵列，罐体侧壁的顶部设置有出液槽和档渣板圆环;罐体中设置有搅拌爪。本发明的利用初沉污泥发酵的污水处理系统将初沉池产生的污泥进行发酵，产生的发酵液能够作为碳源，无需投加外部碳源，节约了成本。本发明还提出了一种污水处理方法。
权利要求书
1.一种利用初沉池污泥发酵的污水处理系统，包括：格栅(1)、沉砂池(2)、强化初沉池(3)、曝气生物滤池(4)、消毒池(5)，其特征在于，还包括生物发酵装置(6)，所述强化初沉池(3)产生的污泥输送到所述生物发酵装置(6)进行发酵，所述生物发酵装置(6)产生的发酵液输送到所述强化初沉池(3)。
2.如权利要求1所述的利用初沉池污泥发酵的污水处理系统，其特征在于，所述生物发酵装置(6)包括：罐体(11)，所述罐体底部(12)为倒锥形结构，罐体底部设置有储泥斗(13)，所述储泥斗的侧壁或者底部设置出泥口(17);所述罐体上部设置有进泥口(14)、进水口(15)、出液口(16);
所述罐体中设置有进泥管阵列(31)，所述进泥管阵列包括多个直立的进泥管(18)，进泥管的底部出泥，进泥管的顶部与第一干管(19)相连接，所述第一干管(19)与所述进泥口(14)相连接;
所述罐体中还设置有进水管阵列(32)，所述进水管阵列包括多个直立的进水管(20)，所述进水管的底部出水，进水管的顶部与第二干管(21)相连接，所述第二干管(21)与所述进水口(15)相连接;
所述罐体侧壁的顶部设置有一圈出液槽(22)，所述出液槽(22)为U形结构，出液槽的底部设置有一个或者多个用于汇集发酵液的下水口(23)，所述下水口(23)通过管道连接到所述出液口(16);所述罐体顶部还设置有由一圈直立的档渣板(24)构成的档渣板圆环(38)，所述档渣板圆环(38)的直径小于所述出液槽的直径且与所述出液槽保持10-20cm间隙;所述档渣板的上边沿高于所述出液槽的上边沿10-30cm，所述档渣板的下边沿低于所述出液槽的上边沿5-20cm，所述档渣板的高度为30-50cm;
所述罐体中还设置有搅拌爪(25)，所述搅拌爪由罐体中心的转轴(26)驱动旋转，所述转轴的驱动装置设置在罐体顶部，所述搅拌爪的底部设置有与所述罐体底部相适配的倒锥形结构的横齿(27)，所述横齿上设置有多个向上直立的立齿(28)，所述立齿(28)与所述进水管(20)和所述进泥管(18)交错设置。
3.如权利要求2所述的利用初沉池污泥发酵的污水处理系统，其特征在于，所述进泥管阵列(31)的数量为多个，多个进泥管阵列交错排列。
4.如权利要求2所述的利用初沉池污泥发酵的污水处理系统，其特征在于，所述进水管阵列(32)的数量为多个，多个进水管阵列交错排列。
5.如权利要求2所述的利用初沉池污泥发酵的污水处理系统，其特征在于，所述进水管阵列(32)和所述进泥管阵列(31)交错排列。
6.如权利要求2所述的利用初沉池污泥发酵的污水处理系统，其特征在于，还包括刮泥板(29)，所述刮泥板为对称的叶片结构，所述刮泥板(29)设置在所述搅拌爪(25)下方的储泥斗中且与所述搅拌爪同轴设置。
7.一种污水处理方法，其特征在于，基于权利要求1至6任一项所述的污水处理系统处理污水，包括以下步骤：
根据罐体中污泥的泥位，控制所述出泥口的排泥量;
根据污泥的水力停留时间，控制所述进水口的进水量和所述进泥口的进泥量。
8.如权利要求7所述的污水处理方法，其特征在于，所述根据罐体中污泥的泥位，控制所述出泥口的排泥量的步骤，包括：
根据罐体中污泥的污泥龄SRT和污泥的泥位，控制所述出泥口的排泥量，污泥龄SRT公式如下：
SRT=K·V1/q1
其中：SRT=5～7天;K为污泥的含固率，为定值;A为所述罐体的横截面积;V1为污泥的体积，V1根据测得的污泥的泥位H和罐体的横截面积获得;q1为排泥量。
9.如权利要求7所述的污水处理方法，其特征在于，所述根据污泥的水力停留时间HRT，控制所述进水口的进水量和所述进泥口的进泥量的步骤，包括：
HRT=V2/(q2+q3)
其中：HRT=12～24小时;V2为所述罐体中污泥和发酵液的总体积;q2为所述进水量，q3为所述进泥量。
10.如权利要求9所述的污水处理方法，其特征在于，还包括：
根据所述发酵液的氧化还原电位值，控制所述进水量q2和所述进泥量q3。
说明书
一种利用初沉池污泥发酵的污水处理系统及污水处理方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种利用初沉池污泥发酵的污水处理系统及污水处理方法。
背景技术
我国的城市污水排放量急剧增加，水污染不断加剧。由于氮磷在自然水体中过度积累导致的富营养化现象不断爆发，为解决日益严重的水污染问题，我国于2003年7月1日起开始实施的《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002)中一级A标准中对出水氮磷指标提出了更严格的要求，总氮量(TN)小于15mg/l，总磷量(TP)小于0.5mg/l。
由于我国城市污水C/N比普遍较低，加之污水处理工艺中初沉池的作用，使进入生化池的污水C/N比进一步下降，碳源不足和由此而引发的竞争性矛盾导致脱氮和除磷难以达到理想的效果。因此，目前我国绝大部分具有脱氮除磷功能的城市污水处理厂在不投加外部碳源的状态下，出水的氮和磷难以达到一级A排放标准要求。
对于大多数城镇污水处理系统而言，有机碳源缺乏是导致脱氮除磷效率无法提高的主要原因。目前，通常采用投加外部碳源，如甲醇、乙酸甚至葡萄糖等来提高生物脱氮效果;采用投加化学药剂，如硫酸亚铁、聚合氯化氯等提高化学除磷效果。这种依靠外加碳源和药剂的方法，最大缺陷是费用较高，另外还有污泥产量大，污泥资源化(磷肥)被限制等负面作用。
图1示出了现有的污水处理系统的一个典型示例，生活污水依次经过格栅1、沉砂池2、强化初沉池3、曝气生物滤池(通称BAF，包括CN池和DN池)4、消毒池5处理后，达到一级A排放标准。
待处理污水先经过格栅1进行粗滤，将污水中的大的漂浮物和悬浮物加以截阻。
污水在迁移、流动和汇集过程中不可避免会混入泥砂。污水中的砂如果不预先沉降分离去除，则会影响后续处理设备的运行，最主要的是磨损机泵、堵塞管网，干扰甚至破坏生化处理工艺过程。沉砂池主要用于去除污水中粒径大于0.2mm，密度大于2.65t/立方米的砂粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。沉砂池形式有多种，主要有曝气沉砂池，旋流除砂池等。
初沉池是我国目前大多数污水处理厂不可缺少的环节，通过初沉池对城镇污水进行预处理，可去除污水中的悬浮物、有机物等，降低水质波动对后续曝气生物滤池中的生化处理环节的冲击。初沉池在去除曝气生物滤池(简称BAF)，是20世纪80年代末在普通生物滤池的基础上，开发的污水处理新工艺。曝气生物滤池是集生物去除有机物、总氮和截留悬浮固体于一体，节省了后续的二次沉淀池，使处理工艺简化。但是，曝气生物滤池工艺对进水的水质要求很高，尤其是水质中的悬浮物(SS)。一旦进水的悬浮物含量过高，曝气生物滤池容易堵塞，因此需要对原水进行预处理，以减少进水的悬浮物含量。投加化学药剂的强化初沉池就是作为曝气生物滤池的前置预处理单元。预处理过程中会导致原水中大量的有机物(COD)被去除，导致后续反硝化碳源的不足，在后续的反硝化脱氮过程中需要投加外部碳源来补充有机物，因而增加了运行成本。曝气生物滤池也不具有除磷效果，需要采用前置投加化学药剂的强化初沉池完成除磷，以满足出水达到国家一级A排放标准。
污水中的有机碳源是比较理想也是最为经济的碳源，强化初沉池污泥中包含高达80%有机物(COD)，既发挥初沉池的作用，又不让有机碳流失，将污水中的碳源用于后续曝气生物滤池脱氮环节所需，提高生物脱氮效率，是目前城镇污水处理系统设计和运行中亟待解决的问题。
发明内容
本发明提出一种利用初沉池污泥发酵的污水处理系统及污水处理方法，解决了城镇污水处理厂现有的污水处理系统强化初沉池削减了有机物负荷减少了碳源，而后续曝气生物滤池的生化处理环节又需要投加外部碳源的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
根据本发明的第一方面，提出了一种利用初沉污泥发酵的污水处理系统。
该可选实施例中，所述利用初沉污泥发酵的污水处理系统包括：格栅1、沉砂池2、强化初沉池3、曝气生物滤池4、消毒池5，还包括生物发酵装置6，所述强化初沉池3产生的污泥输送到所述生物发酵装置6进行发酵，所述生物发酵装置6产生的发酵液输送到所述强化初沉池3。
可选地，所述生物发酵装置6包括：罐体11，所述罐体底部12为倒锥形结构，罐体底部设置有储泥斗13，所述储泥斗的侧壁或者底部设置出泥口17;所述罐体上部设置有进泥口14、进水口15、出液口16;
所述罐体中设置有进泥管阵列31，所述进泥管阵列包括多个直立的进泥管18，进泥管的底部出泥，进泥管的顶部与第一干管19相连接，所述第一干管19与所述进泥口14相连接;
所述罐体中还设置有进水管阵列32，所述进水管阵列包括多个直立的进水管20，所述进水管的底部出水，进水管的顶部与第二干管21相连接，所述第二干管21与所述进水口15相连接;
所述罐体侧壁的顶部设置有一圈出液槽22，所述出液槽22为U形结构，出液槽的底部设置有一个或者多个用于汇集发酵液的下水口23，所述下水口23通过管道连接到所述出液口16;所述罐体顶部还设置有由一圈直立的档渣板24构成的档渣板圆环38，所述档渣板圆环38的直径小于所述出液槽的直径且与所述出液槽保持10-20cm间隙;所述档渣板的上边沿高于所述出液槽的上边沿10-30cm，所述档渣板的下边沿低于所述出液槽的上边沿5-20cm，所述档渣板的高度为30-50cm;
所述罐体中还设置有搅拌爪25，所述搅拌爪由罐体中心的转轴26驱动旋转，所述转轴的驱动装置设置在罐体顶部，所述搅拌爪的底部设置有与所述罐体底部相适配的倒锥形结构的横齿27，所述横齿上设置有多个向上直立的立齿28，所述立齿28与所述进水管20和所述进泥管18交错设置。
可选地，所述进泥管阵列31为一字形阵列。
可选地，所述进泥管阵列31的数量为多个，多个进泥管阵列交错排列。
可选地，所述进水管阵列32为一字形阵列。
可选地，所述进水管阵列32的数量为多个，多个进水管阵列交错排列。
可选地，所述进水管阵列32和所述进泥管阵列31交错排列。
可选地，所述立齿为L形结构，立齿的尖部朝向旋转方向。
可选地，还包括刮泥板29，所述刮泥板为对称的叶片结构，所述刮泥板29设置在所述搅拌爪25下方的储泥斗中且与所述搅拌爪同轴设置。
可选地，所述出泥管18底部的管口为第一进泥口33，所述进泥管管口的侧壁上还设置有多个第二进泥口34。
可选地，所述第一进泥口的孔径为8-12mm。
可选地，所述第二进泥口的孔径为6-7mm。
可选地，所述进水管20底部的管口为第一进水口35，所述进水管管口的侧壁上还设置有多个第二进水口36。
可选地，所述第一进水口的孔径为2-3mm。
可选地，所述第二进水口的孔径为1-2mm。
可选地，所述进泥管18底部的第一进泥口33设置在罐体1/7-1/4高度位置，所述罐体高度为从底部倒锥形结构尖端到罐体顶部的高度。
可选地，所述第一进泥口33设置在罐体1/5高度位置。
可选地，所述进水管20底部的第一进水口35设置在罐体1/6-1/3高度位置，所述罐体高度为从底部倒锥形结构尖端到罐体顶部的高度。
可选地，所述第一进水口35设置在罐体1/4高度位置。
根据本发明的第二方面，提出了一种利用初沉污泥发酵的污水处理方法。
该可选实施例中，污水处理方法基于前述任一项可选实施例所述的污水处理系统处理污水，包括以下步骤：
根据罐体中污泥的泥位，控制所述出泥口的排泥量;
根据污泥的水力停留时间，控制所述进水口的进水量和所述进泥口的进泥量。
可选地，所述根据罐体中的泥位，控制所述出泥口的出泥量的步骤，包括：
根据罐体中污泥的污泥龄SRT和污泥的泥位，控制所述出泥口的排泥量，污泥龄SRT公式如下：
SRT=K·H·A/q1
其中：SRT=5～7天;K为污泥的含固率，为定值;A为所述罐体的横截面积;V1为污泥的体积，V1根据测得的污泥的泥位H和罐体的横截面积获得;q1为排泥量。
可选地，所述根据污泥的水力停留时间HRT，控制所述进水口的进水量和所述进泥口的进泥量的步骤，包括：
HRT=V2/(q2+q3)
其中：HRT=12～24小时;V2为所述罐体中污泥和发酵液的总体积;q2为所述进水量，q3为所述进泥量。
可选地，污水处理方法还包括：根据所述发酵液的氧化还原电位值，控制所述进水量q2和所述进泥量q3。
本发明的有益效果是：
(1)现有技术中初沉池污泥作为废弃物，而本发明将初沉池产生的污泥进行发酵，产生的发酵液作为碳源供后续的曝气生物滤池的生化处理环节使用。
(2)生物发酵装置产生的发酵液能够作为碳源供后续的生化处理环节使用，无需投加外部碳源，节约了成本，同时减少污水处理厂污泥量，节省污泥处置费用。
