申请日2020.01.22
公开(公告)日2020.05.12
IPC分类号C02F9/14; C02F11/04
摘要
本发明提供了一种碳源循环污泥减量的污水处理系统，包括依次连接的前端预处理单元、生物处理单元、后端沉淀分离处理单元和深度处理单元。与现有技术的区别在于，该系统还包括与所述后端沉淀分离处理单元连接的污泥水解酸化单元。该系统能够将前端处理单元产生的初沉污泥和后端沉淀分离处理单元产生的第一剩余污泥进行水解酸化，得到含有碳源的污泥水解液，并将污泥水解液作为碳源投加至生物处理单元，以替代部分或全部生物处理所需的碳源。这一处理系统及相应的处理方法可解决现有工艺中碳源投加量大，污泥产量高的问题，从而降低污水处理厂的污泥处置费用。
权利要求书
1.一种碳源循环污泥减量的污水处理系统，所述系统包括依次连接的前端预处理单元、生物处理单元、后端沉淀分离处理单元和深度处理单元，其特征在于，所述系统还包括与所述后端沉淀分离处理单元连接的污泥水解酸化单元，其中，
所述前端预处理单元用于对污水进行预处理，得到初沉污泥和第一上清液;
所述生物处理单元用于对所述第一上清液进行生物处理，得到污泥混合物;
所述后端沉淀分离处理单元用于对所述污泥混合物进行分离，得到回流污泥、第一剩余污泥和第二上清液，并将所述回流污泥返回生物处理单元;
所述深度处理单元用于对所述第二上清液进行处理，实现其达标排放;
所述污泥水解酸化单元用于对所述初沉污泥和第一剩余污泥进行处理，得到污泥水解液和第二剩余污泥。
2.根据权利要求1所述的碳源循环污泥减量的污水处理系统，其特征在于，所述系统还包括污泥处理单元，所述污泥处理单元与所述污泥水解酸化单元连接，用于对所述第二剩余污泥进行处理，实现污泥填埋、焚烧或作为其它生产原料。
3.根据权利要求1所述的碳源循环污泥减量的污水处理系统，其特征在于，所述前端预处理单元包括依次连接的格栅、调节池和初沉池，其中，
所述格栅用于除去进入所述前端预处理单元的较大悬浮固体，得到产水;
所述调节池用于调节并均质进入所述前端预处理单元的水质和水量;
所述初沉池用于通过沉淀分离除去进入所述前端预处理单元的较重固体颗粒，得到第一上清液。
4.根据权利要求1所述的碳源循环污泥减量的污水处理系统，其特征在于，所述生物处理单元选自A2O、AO、SBR、氧化沟、MBBR中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的碳源循环污泥减量的污水处理系统，其特征在于，所述后端沉淀分离处理单元选自二沉池、MBR膜池中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的碳源循环污泥减量的污水处理系统，其特征在于，所述污泥水解酸化单元包括依次连接的污泥预处理设备、污泥水解设备和污泥水解液暂存设备，其中，
所述污泥预处理设备用于调节污泥浓度;
所述污泥水解设备用于对污泥进行水解发酵生产碳源，并通过所述污泥水解液将碳源输出;
所述污泥水解液暂存设备用于储存所述污泥水解液，并将所述污泥水解液输出至所述生物处理单元。
7.根据权利要求2所述的碳源循环污泥减量的污水处理系统，其特征在于，所述污泥处理单元选自污泥输送泵、污泥暂存池、污泥浓缩池、污泥脱水机、污泥螺旋输送机中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的碳源循环污泥减量的污水处理系统，其特征在于，在深度处理单元的出水口或污泥水解酸化单元的污泥水解液出口设置磷分析仪表，用于实时监测磷的含量;同时设置除磷药剂投加设备，当磷含量超标时，启动除磷药剂投加设备将磷去除。
9.根据权利要求1和3～6任一项所述的碳源循环污泥减量的污水处理系统处理污水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将污水输入前端预处理单元进行预处理，得到初沉污泥和第一上清液;
(2)将所述第一上清液输入生物处理单元进行生物处理，得到污泥混合物;
(3)将所述污泥混合物输入后端沉淀分离处理单元进行分离，得到回流污泥、第一剩余污泥和第二上清液;
(4)将所述第二上清液输入深度处理单元进行处理，实现污水达标排放;
(5)将所述初沉污泥和第一剩余污泥输入污泥水解酸化单元进行处理，得到污泥水解液和第二剩余污泥，并将污泥水解液输送至生物处理单元作为碳源投加。
10.根据权利要求2或7所述的碳源循环污泥减量的污水处理系统处理污水的方法，其特征在于，还包括步骤(6)：将所述第二剩余污泥输入污泥处理单元进行处理，将处理后的污泥进行填埋、焚烧或作为其它生产原料。
说明书
一种碳源循环污泥减量的污水处理系统及使用该系统的污水处理方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种碳源循环污泥减量的污水处理系统，以及使用该系统的污水处理方法。
背景技术
在传统的污水生物脱氮除磷工艺中，反硝化菌和聚磷菌均为异养菌，其生长需要足够的碳源。我国典型城市污水属于低碳源污水(其中COD/TN<5，COD/TP<25)，通常需要通过外加碳源以满足脱氮除磷的需要。污水处理厂常用面粉、葡萄糖、乙酸钠、甲醇、乙酸等作为外加碳源用于提高脱氮除磷效果，但上述方法将导致污水处理厂运行费用的增加。同时传统的污水生物处理工艺中，二沉池产生的污泥量大，且污泥中含有大量未被分解的有机物。而污泥处理一般是通过压缩脱水后填埋或焚烧来解决，但无论采用填埋还是焚烧，污泥中大量未被分解的有机物都是未经利用就直接消灭，造成很大的能源浪费。
如果需要实现污泥生物减量，现有技术一般采用厌氧发酵工艺对产生的污泥进行处理。但厌氧发酵工艺需要的停留时间长、池体需密闭、需配套搅拌设备和三相分离器。而且厌氧发酵产生的甲烷存在爆炸风险，对各项指标控制要求更为严格，一旦控制不当会导致反应效果不佳或需清罐重新培养。如果能将污水处理厂产生的污泥中的未被利用的有机物提取出来，并作为碳源直接投入污水生物处理过程中，则能够降低碳源加入量和污泥处置费用。
然而，现有的污泥水解制碳源的工艺中常采用初沉池污泥作为水解原料，但初沉污泥产量具有一定的不稳定性，碳源转化率相对较低。并且目前污泥水解工艺中，一般不考虑磷的富集对整个系统的影响，因此也一般不设置磷的去除功能。但随着反应时间的积累，磷会出现积累富集的现象。而生物去除磷的过程会导致碳源的消耗，同时对氮的去除也会造成负面影响，进而影响出水指标的稳定性。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种碳源循环污泥减量的污水处理系统，该系统能够将污水处理厂现有技术中，直接进入污泥处理系统进行脱水填埋或焚烧的污泥转化为高品质碳源，并用这部分碳源替代部分或全部生物处理所需的碳源，可降低污水处理终端碳源投加量，同时实现污泥减量。
本发明的第二目的在于提供使用该系统实现碳源循环污泥减量的污水处理方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明涉及一种碳源循环污泥减量的污水处理系统，所述系统包括依次连接的前端预处理单元、生物处理单元、后端沉淀分离处理单元和深度处理单元，以及与所述后端沉淀分离处理单元连接的污泥水解酸化单元，其中，
所述前端预处理单元用于对污水进行预处理，得到初沉污泥和第一上清液;
所述生物处理单元用于对所述第一上清液进行生物处理，得到污泥混合液;
所述后端沉淀分离处理单元用于对所述污泥混合液进行分离，得到回流污泥、剩余污泥和上清液，并将所述回流污泥返回生物处理单元;
所述深度处理单元用于对所述上清液进行处理，实现其达标排放;
所述污泥水解酸化单元用于对所述初沉污泥和第一剩余污泥进行处理，得到污泥水解液和第二剩余污泥。
优选地，所述系统还包括污泥处理单元，所述污泥处理单元与所述污泥水解酸化单元连接，用于对所述第二剩余污泥进行处理，实现污泥填埋、焚烧或作为其它生产原料。
优选地，所述前端预处理单元包括依次连接的格栅、调节池和初沉池，其中，
所述格栅用于除去进入所述前端预处理单元的较大悬浮固体，得到产水;
所述调节池用于调节并均质进入所述前端预处理单元的水质和水量;
所述初沉池用于通过沉淀分离除去进入所述前端预处理单元的较重固体颗粒，得到第一上清液。
优选地，所述生物处理单元选自A2O、AO、SBR、氧化沟、MBBR中的至少一种。
优选地，所述后端沉淀分离处理单元选自二沉池、MBR膜池中的至少一种。
优选地，所述污泥水解酸化单元包括依次连接的污泥预处理设备、污泥水解设备和污泥水解液暂存设备，其中，
所述污泥预处理设备用于调节污泥浓度;
所述污泥水解设备用于对污泥进行水解发酵生产碳源，并通过所述污泥水解液将碳源输出;
所述污泥水解液暂存设备用于储存所述污泥水解液，并将所述污泥水解液输出至所述生物处理单元。
优选地，所述污泥处理单元选自污泥输送泵、污泥暂存池、污泥浓缩池、污泥脱水机、污泥螺旋输送机中的至少一种。
优选地，在深度处理单元的出水口或污泥水解酸化单元的污泥水解液出口设置磷分析仪表，用于实时监测磷的含量;同时设置除磷药剂投加设备，当磷含量超标时，启动除磷药剂投加设备将磷去除。
本发明还涉及使用所述系统实现碳源循环污泥减量的污水处理方法，包括以下步骤：
(1)将污水输入前端预处理单元进行预处理，得到初沉污泥和第一上清液;
(2)将所述第一上清液输入生物处理单元进行生物处理，得到污泥混合物;
(3)将所述污泥混合物输入后端沉淀分离处理单元进行分离，得到回流污泥、第一剩余污泥和第二上清液;
(4)将所述第二上清液输入深度处理单元进行处理，实现污水达标排放;
(5)将所述初沉污泥和第一剩余污泥输入污泥水解酸化单元进行处理，得到污泥水解液和第二剩余污泥，并将污泥水解液输送至生物处理单元作为碳源投加。
优选地，当所述系统包括污泥处理单元时还包括步骤(6)：将所述第二剩余污泥输入污泥处理单元进行处理，将处理后的污泥进行填埋、焚烧或作为其它生产原料。
本发明的有益效果：
1、本发明提供了一种碳源循环污泥减量的污水处理系统，该系统能够将前端处理单元产生的初沉污泥和后端沉淀分离处理单元产生的第一剩余污泥进行水解酸化，得到含有碳源的污泥水解液，并将污泥水解液作为碳源投加至生物处理单元，以替代部分或全部生物处理所需的碳源。这一处理系统可解决现有工艺中碳源投加量大，污泥产量高的问题，从而降低污水处理厂的污泥处置费用。
2、由于本发明通过对污泥进行水解酸化以替代传统的厌氧工艺，无需采用现有技术中的厌氧发酵工艺。这一措施能够避免厌氧发酵工艺中存在的罐体容积大、易产生异味气体且存在爆炸风险、罐体需密闭集气、罐体配置多、能耗高、运行控制难度大等问题。
3、在优选的方案中，本发明选择合适的污泥作为水解原料，从污泥种类上解决污泥水解酸化碳源转化率低的问题。同时对进入污泥水解酸化单元的污泥进行富集，以解决现有技术中对污泥浓度适用范围窄，且不具备调整污泥浓度功能的问题。
4、在优选的方案中，本发明采用磷分析仪表实时监测磷指标，以及采用除磷药剂投加设备投加除磷剂，能够在输出碳源的同时控制污泥水解液中的磷，以解决现有技术中因为对磷未采取措施而导致的磷积累，进而对碳源品质、脱氮除磷效果、水质指标的影响。（发明人李林;张宁宁;王丹;李文浩;李长虹;杨萌;曲翊）
