申请日2018.01.19
公开(公告)日2018.07.24
IPC分类号C02F3/30; C02F101/10; C02F101/16
摘要
微碱微曝气污泥厌氧发酵耦合SBR脱氮除磷及污泥减量的装置与方法，属于低C/N城市污水处理和污泥减量领域。剩余污泥泵入厌氧发酵微碱微曝气装置进行厌氧污泥发酵提取内碳源。同时发酵过程中产生的NH4+‑N和PO43‑‑P与Ca2+形成鸟粪石沉淀实现发酵产物中NH4+‑N和PO43‑‑P的去除，净化发酵产物。发酵产物在二沉池内进行泥水分离，上清液泵入发酵液水箱并将发酵液和生活污水混合泵入SBR脱氮除磷装置。本发明在微碱度微曝气的条件下进行污泥厌氧发酵提取内碳源，发酵产物作为外碳源用SBR脱氮除磷装置，实现低C/N城市生活污水的深度脱氮除磷处理，SBR脱氮除磷装置剩余污泥用于厌氧发酵微碱微曝气装置达到污泥减量的目的，同时降低剩余污泥处理成本。
权利要求书
1.微碱微曝气污泥厌氧发酵耦合SBR脱氮除磷及污泥减量的装置，其特征在于：
微碱微曝气污泥厌氧发酵装置(2)的发酵产物通过第一排水泵(2-5)泵入第一沉淀池(3)，第一沉淀池(3)底部污泥由第二排泥泵(3-2)泵至第二储泥箱(2-10)，第一沉淀池(3)的上清液由第二排水泵(3-1)泵入发酵液水箱(4)，发酵液水箱(4)的发酵液通过第二进水泵(5-2)泵入SBR脱氮除磷装置(5)，同时城市污水从污水进入箱(5-11)由第一进水泵(5-1)泵入SBR脱氮除磷装置(5)，SBR脱氮除磷装置(5)的出水由第三排水泵(5-5)泵入清水箱(5-10)，产出的剩余污泥由第三排泥泵(5-9)泵入第二沉淀池(6)，系统需要的剩余污泥从污泥进入口(1-1)进入第一储泥箱(1)，第二沉淀池沉淀(6)沉淀污泥由第四排泥泵(6-2)泵入第一储泥箱(1)，废水从废水出口(6-1)排出，第一储泥箱(1)中的污泥用于厌氧发酵微碱微曝气装置(2)使用;
污泥厌氧发酵微碱微曝气装置(2)通过第一气体流量计(2-4)与第一曝气泵(2-3)相连，并设有第一搅拌器(2-6)，第一溶解氧测定仪(2-7)，第一pH测定仪(2-8)、第一ORP测定仪(2-9)和药剂箱(2-11);SBR脱氮除磷装置(5)通过第二流量计(5-3)与第二曝气泵(5-12)相连，并设有第二搅拌器(5-4)，第二溶解氧测定仪(5-6)，第二pH测定仪(5-7)和第二ORP测定仪(5-8)。
2.应用权利要求1所述的微碱微曝气污泥厌氧发酵合流SBR脱氮除磷耦合污泥减量的方法，其特征在于：
系统联合运行前，污泥厌氧发酵微碱微曝气装置(2)和SBR脱氮除磷装置(5)单独启动运行，且SBR脱氮除磷装置以乙酸钠作为补充碳源;污泥厌氧发酵装置污泥龄为8-10d，脱氮除磷装置污泥龄15-18d;第二沉淀池(6)中的剩余污泥通过进泥泵(2-1)泵入污泥厌氧发酵微碱微曝气装置(2)，同时启动加药泵(2-2)泵入碱剂，控制pH=9.0-9.5，启动第一曝气泵(2-3)，每天运行2次，每次30min，溶解氧DO=0.5-1mg/L;启动阶段：接种剩余污泥至污泥厌氧发酵微碱微曝气装置(2)，控制污泥浓度MLSS=9000-10000mg/L、SCOD=30-40mg/L，控制发酵pH=9.0-9.5，温度为20-30℃，污泥龄SRT=8-10d;微碱微曝气污泥厌氧发酵装置启动成功的标志是污泥发酵液中的可溶性化学需氧量COD=2000-2500mg/L、可挥发性短链脂肪酸SCFAs=1000-1400mgCOD/L、NH4+-N=100-150mg/L、PO43--P=1-1.5mg/L且稳定5-6d视为发酵成功;
SBR脱氮除磷装置(5)，污泥浓度MLSS=3000-4000mg/L，SCOD=30-40mg/L，温度为20-30℃，pH=6.5-7.5;启动成功的标志是系统出水COD=30-50mg/L，NH4+-N=1-5mg/L，TN=5-15mg/L，PO43--P=0.1-0.5mg/L;
运行阶段：污泥厌氧发酵微碱微曝气装置(2)：控制污泥停留时间SRT=8-10d，进泥浓度MLSS=9000-10000mg/L，剩余污泥进入污泥厌氧发酵微碱微曝气装置后，配置2mol/LCa(OH)2溶液，从Ca(OH)2药剂箱(2-11)通过药泵(2-2)泵入污泥厌氧发酵微碱微曝气装置(2)，控制装置内pH=9.0-9.5，启动第一搅拌器(2-6)搅拌速度200-300rmp/min，使碱液与污泥混合均匀，每天曝气泵启动2次，每次30min，控制溶解氧DO=0.1-0.5mg/L，反应器内污泥龄SRT=8-10d，待发酵稳定后，即反应器内SCOD=2000-2500mg/L、SCFAs=1000-1400mgSCOD/L、NH4+-N=100-150mg/L、PO43--P=1-1.5mg/L且维持5-6d后，根据发酵装置内污泥龄每天从排泥泵(3-2)排泥至第一沉淀池(3)中进行泥水分离，厌氧发酵器(2)排泥比为10:1即反应体积：排泥体积=10:1;启动进泥泵(2-1)泵入等量的新鲜污泥于污泥厌氧发酵微碱微曝气装置(2);第一沉淀池(3)上清液通过进水泵(3-1)进入发酵液水箱(4)中;
SBR脱氮除磷装置(5)：城市生活污水从污水进入箱(5-11)通过第一进水泵(5-1)进入SBR脱氮除磷装置(5)，通过第二进水泵(5-2)将发酵液泵入SBR脱氮除磷装置(5)，控制SBR脱氮除磷装置(5)中城市污水与发酵液混合液COD为300-350mg/L，先进行厌氧搅拌4h，4h后启动曝气泵进行搅拌曝气2.5h，控制溶解氧浓度在2-3mg/L，2.5h后曝气停止，然后继续搅拌2h，进行强化脱氮处理，反应结束后沉淀20min并排水;控制水力停留时间HRT=8-10h为一个反应周期，污泥龄SRT=15-18d，控制排水比在0.4-0.5，污泥浓度在MLSS=3000-4000mg/L;排出的污泥通过第三排泥泵(5-9)泵入第二沉淀池(6)中。
说明书
微碱微曝气污泥厌氧发酵耦合SBR脱氮除磷及污泥减量的装置与方法
技术领域：
本发明涉及微碱微曝气污泥厌氧发酵耦合SBR脱氮除磷及污泥减量的装置与方法，属于低碳比城市污水处理和污泥减量的技术领域。
背景技术：
SBR脱氮除磷工艺是污水处理厂在进行脱氮除磷并去除COD的一种常用工艺，其工艺简单、处理效果稳定，但是随着人们生活习惯的改变及国家对污水排放及污泥处理政策的改变，SBR工艺面临一系列问题亟待解决，如，因碳源不足、脱氮和除磷不能兼得，投加外碳源增加运行成本，因污泥产量过大，污泥处理厂不得不花费大量的人力、物力、财力进行污泥填埋、焚烧等处理。这些问题都会导致环境的二次污染，因此污水处理厂碳源不足及污泥处理的问题是现在亟待解决的难题。
剩余污泥中含有丰富的有机物质，污泥中的有机物经过污泥厌氧发酵可以产生挥发性脂肪酸、氢气、甲烷等物质，其中挥发性脂肪酸可用于城市污水处理系统的补充碳源，同时达到将污泥减量目的。
若将污泥厌氧发酵及SBR脱氮除磷装置紧密结合，不仅解决污水处理厂碳源不足的问题，而且还能够大幅度降低剩余污泥量。
发明内容：
本发明针对SBR脱氮除磷装置碳源不足、反硝化脱氮与聚磷作用不能良好共存的问题以及SBR脱氮除磷装置剩余污泥的难处理等问题，提出一种污泥厌氧发酵液作为补充碳源进入SBR脱氮除磷装置进行脱氮除磷处理，同时将剩余污泥回流至污泥厌氧发酵微碱微曝气装置中，不仅为发酵系统水解酸化菌提供基质，同时也减少了SBR脱氮除磷装置污泥排放量。
微碱微曝气污泥厌氧发酵耦合SBR脱氮除磷及污泥减量的装置，其特征如下：
设有1—第一储泥箱，1-1—外界污泥进入口，2—污泥厌氧发酵微碱微曝气装置，2-1—进泥泵，2-2—加药泵，2-3—第一曝气泵，2-4—第一气体流量计，2-5—第一排水泵，2-6—第一搅拌器，2-7—第一溶解氧测定仪，2-8—第一pH测定仪，2-9—第一ORP测定仪，2-10—第二储泥箱，2-11—药剂箱， 2-12—第一排泥泵，3—第一沉淀池，3-1—第二排水泵，3-2—第二排泥泵，4—发酵液水箱，5—SBR脱氮除磷装置，5-1—第一进水泵，5-2—第二进水泵，5-3—第二气体流量计，5-4—第二搅拌器，5-5—第三排水泵，5-6—第二溶解氧测定仪，5-7—第二pH测定仪，5-8—第二ORP测定仪，5-9—第三排泥泵， 5-10—清水箱，5-11—污水进入箱，5-12—第二曝气泵，6—第二沉淀池，6-1—污泥上清液出口，6-2—第四排泥泵;
污泥厌氧发酵微碱微曝气装置(2)的发酵产物通过第一排水泵(2-5) 泵入第一沉淀池(3)，第一沉淀池(3)底部污泥由第二排泥泵(3-2)泵至第二储泥箱(2-10)，第一沉淀池(3)的上清液由第二排水泵(3-1)泵入发酵液水箱(4)，发酵液水箱(4)的发酵液通过第二进水泵(5-2)泵入脱氮除磷SBR(5)，同时城市污水从污水进入箱(5-11)由第一进水泵(5-1)泵入SBR脱氮除磷装置(5)，SBR脱氮除磷装置(5)的出水由第三排水泵(5-5) 泵入清水箱(5-10)，产出的少量的泥由第三排泥泵(5-9)泵入第二沉淀池 (6)，污泥厌氧发酵微碱微曝气装置(2)需要的外界泥从外界污泥进入口 (1-1)进入第一储泥箱(1)，第二沉淀池沉淀(6)沉淀污泥由第四排泥泵 (6-2)泵入第一储泥箱(1)，废水从废水出口(6-1)排出，第一储泥箱(1) 中的污泥供污泥厌氧发酵微碱微曝气装置(2)使用。污泥厌氧发酵微碱微曝气装置(2)通过第一气体流量计(2-4)与第一曝气泵(2-3)相连，并设有第一搅拌器(2-6)，第一溶解氧测定仪(2-7)，第一pH测定仪(2-8)、第一ORP测定仪(2-9)和药剂箱(2-11);SBR脱氮除磷装置(5)通过第二流量计(5-3)与第二曝气泵(5-12)相连，并设有第二搅拌器(5-4)，第二溶解氧测定仪(5-6)，第二pH测定仪(5-7)和第二ORP测定仪(5-8)。
应用所述微碱微曝气污泥厌氧发酵合流SBR脱氮除磷耦合污泥减量的方法，其特征在于包含以下内容：
所述污泥厌氧发酵微碱微曝气装置(2)和SBR脱氮除磷装置(5)单独启动运行，其中在系统联合运行前利用乙酸钠作为生物碳源。污泥厌氧发酵微碱微曝气装置污泥龄为8-10d，SBR脱氮除磷装置污泥龄15-18d，水力停留时间8-10h。第二沉淀池(6)中的剩余污泥通过进泥泵(2-1)泵入厌氧发酵装置(2)，同时启动加药泵(2-2)泵入碱剂，控制pH=9.0-9.5，启动第一曝气泵(2-3)，每天运行2次，每次30min，溶解氧控制在0.5-1mg/L。
接种剩余污泥至污泥厌氧发酵微碱微曝气装置(2)，控制污泥浓度 MLSS=10000±1000mg/L、COD=30-40mg/L，控制发酵pH=9.0-9.5，温度为 20-30℃，污泥龄SRT=8-10d;SBR脱氮除磷装置(5)，污泥浓度 MLSS=3000-4000mg/L，COD=30-40mg/L，温度为20-30℃，pH=6.5-7.5。启动成功的标志是系统出水COD=30-50mg/L，NH4+-N=1-5mg/L，TN=5-15mg/L， PO43--P=0.1-0.5mg/L;发酵装置启动成功的标志是污泥发酵液中的 COD=2000-2500mg/L、SCFAs=1000-1400mgCOD/L、NH4+-N=100-150mg/L、 PO43--P=1-1.5mg/L稳定5-6d视为发酵成功;
污泥厌氧发酵微碱微曝气装置(2)：控制污泥停留时间SRT=8-10d，进泥浓度MLSS=10000±1000mg/L，剩余污泥进入发酵装置后，配置 2mol/LCa(OH)2溶液，从Ca(OH)2药剂箱(2-11)通过药泵(2-2)泵入控制污泥pH在9.0-9.5，启动第一搅拌器(2-6)搅拌速度200-300rmp/min，控制溶解氧DO=0.1-0.5mg/L，使碱液与污泥混合均匀，进行厌氧污泥发酵，反应器内污泥龄SRT=8-10d，待发酵稳定后，反应器内COD=2000-2500mg/L、 SCFAs=1000-1400mgCOD/L、NH4+-N=100-150mg/L、PO43--P=1-1.5mg/L且维持5-6d后，根据发酵系统SRT每天从排泥泵(3-2)排泥至第一沉淀池(3) 中进行泥水分离，厌氧发酵器(2)排泥比为10:1即反应体积：排泥体积=10:1;启动进泥泵(2-1)，泵入等量的新鲜污泥厌氧发酵微碱微曝气装置(2);第一沉淀池(3)上清液通过进水泵(3-1)进入发酵液水箱(4)中;
SBR脱氮除磷装置(5)：城市生活污水从污水进入箱(5-11)通过第一进水泵(5-1)进入SBR脱氮除磷装置(5)，发酵液通过第二进水泵(5-2) 泵入SBR脱氮除磷装置(5)，控制城市污水与发酵液加入后COD为 300-350mg/L，先进行厌氧搅拌4h，4h后启动曝气泵进行搅拌曝气2.5h，控制溶解氧浓度在2-3mg/L，2.5h后曝气停止，然后继续搅拌2h进行强化脱氮处理，反应结束后沉淀20min并排水;控制水力停留时间HRT=8-10h为一个反应周期，控制排水比在0.4-0.5，污泥龄SBR=8-15d，污泥浓度在 3000-4000mg/L;排出的污泥通过第三排泥泵(5-9)泵入第二沉淀池(6)。
发明优点：
该污泥厌氧发酵微碱微曝气装置采用微碱微曝气形式运行，能够实现发酵污泥和发酵液自行分离，无需外力辅助，节省运行成本。
污泥厌氧发酵微碱微曝气装置采用微碱微曝气方式运行，一方面节省碱剂投加，而且微曝气能够有效抑制产甲烷菌生长，高效富集可挥发性短链脂肪酸SCFAs积累，同时达到污泥减量的目的。
污泥厌氧发酵微碱微曝气装置产生的发酵液碳源具有低NH4+-N、 PO3--P、高COD、高SCFAs的特点，不会增大SBR脱氮处理装置NH4+-N、 PO3--P负荷，同时缓解了SBR脱氮除磷装置碳源不足的问题。
将SBR脱氮除磷装置剩余污泥回流至厌氧发酵装置，一方面解决了污泥厌氧发酵微碱微曝气装置菌种及发酵基质问题，同时解决SBR脱氮除磷装置剩余污泥的处理处置问题。
