公布日：2024.06.04
申请日：2024.03.06
分类号：C02F11/00(2006.01)I;C02F3/34(2023.01)I;C02F1/461(2023.01)I
摘要
本发明提供了一种生化法污水处理的污泥原位减量装置和工艺，包括生化池、沉淀池、第一微生物灭活反应装置；生化池和沉淀池之间分别设置有输送管和回流管。本发明应用电化学氧化还原方法对生化系统中的污泥进行灭活改性处理，由于微生物灭活反应装置具有选择性杀死污泥中微生物的功能，使得硝化与反硝化细菌、兼氧水解菌及其他繁殖速度较慢的兼氧菌得到有效富集，进而显著提高生化系统的降总氮能力和对低生化性的污染物的降解能力，提高生化系统的污水处理效果和能力；并通过化学、物理或生物方法对破壁灭活的微生物残骸进行消解，减少污泥的产出，实现污泥原位减量。
权利要求书
1.一种生化法污水处理的污泥原位减量装置，其特征在于：包括生化池(1)、沉淀池(2)、第一微生物灭活反应装置(3)；所述生化池(1)和沉淀池(2)之间分别设置有输送管(4)和回流管(5)，输送管用于将生化池(1)中处理好的污水输送至沉淀池(2)；所述回流管(5)用于将沉淀池(2)中的污泥回流至生化池(1)；所述回流管(5)上安装有回流泵(6)和第一微生物灭活反应装置(3)。
2.根据权利要求1所述的一种生化法污水处理的污泥原位减量装置，其特征在于：所述第一微生物灭活反应装置(3)包括PLC控制系统、微生物灭活反应器(302)、反冲洗装置(303)、排污罐(304)、主线管路(305)、反冲洗管路(306)和旁路管路(307)；所述微生物灭活反应器(302)两端安装主线管路(305)和反冲洗管路(306)，主线管路(305)两端各安装第一阀门(308)和第二阀门(309)；所述反冲洗管路(306)上分别安装有第三阀门(310)和第四阀门(311)；所述排污罐(304)通过反冲洗管路(306)和第三阀门(310)与微生物灭活反应器(302)联通；所述反冲洗装置(303)通过反冲洗管路(306)和第四阀门(311)与微生物灭活反应器(302)联通，由PLC控制系统控制，用于实施反冲洗清堵；所述旁路管路(307)与主线管路(305)并联与微生物灭活反应器(302)联通，并在旁路管路(307)上安装第五阀门(312)；所述PLC控制系统与微生物灭活反应器(302)、反冲洗装置(303)、第一阀门(308)、第二阀门(309)、第三阀门(310)、第四阀门(311)和第五阀门(312)、压力表和置于生化池(1)内的污泥浓度计由管线连接，并控制其使用和启停；所述第一微生物灭活反应装置(3)通过主线管路(305)两端分别与生化池(1)和沉淀池(2)联通。
3.根据权利要求2所述的一种生化法污水处理的污泥原位减量装置，其特征在于：所述微生物灭活反应器(302)是由一组具有微生物灭活功能的基于多重氧化还原电位系统的合金套管组成的流体静设备，所述合金套管内置膛线，能够改变流体在管束内的流动流程和紊流状态，延长和加强微生物与合金材料的接触时间和强度，提高微生物的灭活效率。
4.根据权利要求3所述的一种生化法污水处理的污泥原位减量装置，其特征在于：所述合金套管材料的配方如下，以重量百分比计：锌：28％-35％、锡：4％-7％、镍：19％-26％、镧0.2-0.5％、钐0.3-1％、镥1-2％、余量为铜。
5.根据权利要求2所述的一种生化法污水处理的污泥原位减量装置，其特征在于：所述反冲洗装置(303)根据压力表信号通过PLC控制系统关闭第一阀门(308)和第二阀门(309)，开启第三阀门(310)、第四阀门(311)和第五阀门(312)及排污泵清除堵塞微生物灭活反应器(302)的杂质。
6.一种生化法污水处理的污泥原位减量工艺，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：生化污水进入生化池(1)中净化处理后，通过输送管(4)流至沉淀池(2)沉淀，净化水被排放，沉淀池(2)中的污泥通过回流泵(6)的抽取，经过回流管(5)被抽取至第一微生物灭活反应装置(3)中对污泥中微生物进行破壁灭活处理；步骤2：处理后的污泥经过回流泵(6)的抽取，继续回流至生化池(1)中，通过化学、物理或生物方法对破壁灭活的微生物残骸进行消解，减少污泥的产出，实现污泥原位减量。
7.根据权利要求6所述的一种生化法污水处理的污泥原位减量工艺，其特征在于：所述步骤2中生物方法包括直接添加高效复合工程菌和添加驯化扩培后的高效复合工程菌。
8.根据权利要求7所述的一种生化法污水处理的污泥原位减量工艺，其特征在于：设置临时培菌装置(7)，用于对高效复合工程菌的驯化和扩培；所述临时培菌装置(7)包括第二微生物灭活反应装置(701)、临时培菌池(702)和可切换的自吸式污水泵装置(703)；所述第二微生物灭活反应装置(701)和第一微生物灭活反应装置(3)的结构相同；所述临时培菌池(702)内置推流搅拌器，通过可切换的自吸式污水泵装置(703)与沉淀池(2)与生化池(1)连接，与第二微生物灭活反应装置(701)通过循环泵和管路连接构成内循环系统，不断对剩余污泥进性改性处理，从而驯化扩培高效复合工程菌。
9.根据权利要求8所述的一种生化法污水处理的污泥原位减量装置，其特征在于：所述可切换的自吸式污水泵装置(703)与生化池(1)之间安装有第六阀门(704)，与沉淀池(2)之间安装有第七阀门(705)，与临时培菌池(702)两端分别安装有第八阀门(706)和第九阀门(707)；所述可切换的自吸式污水泵装置(703)通过第六阀门(704)、第七阀门(705)、第八阀门(706)和第九阀门(707)的切换，实现将沉淀池(2)内的剩余污泥抽吸进临时培菌池(702)，亦可将在临时培菌池(702)中驯化扩培的高效复合工程菌导入生化池(1)。
10.根据权利要求6所述的一种生化法污水处理的污泥原位减量工艺，其特征在于：所述高效复合工程菌的驯化和扩培包括以下步骤：步骤1：从沉淀池(2)将污泥抽吸至临时培菌池(702)，将临时培菌池(702)中的污泥经第二微生物灭活反应装置(701)处理后，回流至临时培菌池(702)，循环往复使得临时培菌池(702)中污泥连续不断的被第二微生物灭活反应装置(701)改性处理，获得改性后的污泥，然后往临时培菌池(702)中投加高效复合工程菌，在第二微生物灭活反应装置(701)的作用下，以改性后的污泥作为培养基驯化和扩培高效复合工程菌。
发明内容
要解决的技术问题：目前，最常规的方式是废水经生化池处理后排入沉淀池，一部分污泥被回流至生化池继续使用，剩余部分则运出去由后端采用一些脱水技术来减少污泥的体积和重量。而本发明提供一种生化法污水处理的污泥原位减量装置和工艺，通过在工艺流程中设置微生物灭活反应装置，应用电化学氧化还原方法对生化系统中的污泥进行灭活改性处理，以提高污泥的可生化性，并通过化学、物理或生物方法对破壁灭活的微生物残骸进行消解，减少污泥的产出，实现污泥原位减量。
技术方案：一种生化法污水处理的污泥原位减量装置，包括生化池、沉淀池、第一微生物灭活反应装置；所述生化池和沉淀池之间分别设置有输送管和回流管，输送管用于将生化池中处理好的污水输送至沉淀池；所述回流管用于将沉淀池中的污泥回流至生化池；所述回流管上安装有回流泵和第一微生物灭活反应装置。进一步的，所述第一微生物灭活反应装置包括PLC控制系统、微生物灭活反应器、反冲洗装置、排污罐、主线管路、反冲洗管路和旁路管路；所述微生物灭活反应器两端安装主线管路和反冲洗管路，主线管路两端各安装第一阀门和第二阀门；所述反冲洗管路上分别安装有第三阀门和第四阀门；所述排污罐通过反冲洗管路和第三阀门与微生物灭活反应器联通；所述反冲洗装置通过反冲洗管路和第四阀门与微生物灭活反应器联通，由PLC控制系统控制，用于实施反冲洗清堵；所述旁路管路与主线管路并联与微生物灭活反应器联通，并在旁路管路上安装第五阀门；所述PLC控制系统与微生物灭活反应器、反冲洗装置、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门和第五阀门、压力表和置于生化池内的污泥浓度计由管线连接，并控制其使用和启停；所述第一微生物灭活反应装置通过主线管路两端分别与生化池和沉淀池联通。进一步的，所述微生物灭活反应器是由一组具有微生物灭活功能的基于多重氧化还原电位系统的合金套管组成的流体静设备，所述合金套管内置膛线，能够改变流体在管束内的流动流程和紊流状态，延长和加强微生物与合金材料的接触时间和强度，提高微生物的灭活效率；所述合金套管材料的配方如下，以重量百分比计：锌：28％-35％、锡：4％-7％、镍：19％-26％、镧0.2-0.5％、钐0.3-1％、镥1-2％、余量为铜。进一步的，所述反冲洗装置根据压力表信号通过PLC控制系统关闭第一阀门和第二阀门，开启第三阀门、第四阀门和第五阀门及排污泵清除堵塞微生物灭活反应器的杂质。一种生化法污水处理的污泥原位减量工艺，包括以下步骤：步骤1：生化污水进入生化池中净化处理后，通过输送管流至沉淀池沉淀，净化水被排放，沉淀池中的污泥通过回流泵的抽取，经过回流管被抽取至第一微生物灭活反应装置中对污泥中微生物进行破壁灭活处理；步骤2：处理后的污泥经过回流泵的抽取，继续回流至生化池中，通过化学、物理或生物方法对破壁灭活的微生物残骸进行消解，减少污泥的产出，实现污泥原位减量。进一步的，所述步骤2中生物方法包括直接添加高效复合工程菌和添加驯化扩培后的高效复合工程菌。进一步的，所述设置临时培菌装置，用于对高效复合工程菌的驯化和扩培；所述临时培菌装置包括第二微生物灭活反应装置、临时培菌池和可切换的自吸式污水泵装置；所述第二微生物灭活反应装置和第一微生物灭活反应装置的结构相同；所述临时培菌池内置推流搅拌器，通过可切换的自吸式污水泵装置与沉淀池与生化池连接，与第二微生物灭活反应装置通过循环泵和管路连接构成内循环系统，不断对剩余污泥进性改性处理，从而驯化扩培高效复合工程菌。进一步的，所述可切换的自吸式污水泵装置与生化池之间安装有第六阀门，与沉淀池之间安装有第七阀门，与临时培菌池两端分别安装有第八阀门和第九阀门；所述可切换的自吸式污水泵装置通过第六阀门、第七阀门、第八阀门和第九阀门的切换，实现将沉淀池内的剩余污泥抽吸进临时培菌池，亦可将在临时培菌池中驯化扩培的高效复合工程菌导入生化池。进一步的，所述高效复合工程菌的驯化和扩培包括以下步骤：步骤1：从沉淀池将污泥抽吸至临时培菌池，将临时培菌池中的污泥经第二微生物灭活反应装置处理后，回流至临时培菌池，循环往复使得临时培菌池中污泥连续不断的被第二微生物灭活反应装置改性处理，获得改性后的污泥，然后往临时培菌池中投加高效复合工程菌，在第二微生物灭活反应装置的作用下，以改性后的污泥作为培养基驯化和扩培高效复合工程菌，即可。有益效果：1.本发明通过微生物灭活反应装置，使污泥在汇流过程中经过微生物灭活反应装置而被破壁灭活处理，处理后的污泥经过回流泵的抽取，继续回流至生化池中，再通过化学、物理或生物方法对破壁灭活的微生物残骸进行消解，从而减少污泥的产出，实现污泥原位减量。
2.本发明通过在工艺流程中设置微生物灭活反应装置，应用电化学氧化还原方法对生化系统中的污泥进行灭活改性处理，由于微生物灭活反应装置(主要为合金材料)具有选择性杀死污泥中微生物的功能，所谓“选择性”是指由于微生物在水体中以菌胶团形式存在，聚集在菌胶团表面易于生长的微生物在合金材料表面通过电化学氧化还原反应使细胞破壁灭活，从而使菌胶团内部的硝化与反硝化细菌、兼氧水解菌及其他繁殖速度较慢的兼氧菌得到有效富集，进而显著提高生化系统的降总氮能力和对低生化性的污染物的降解能力，在实现污泥减量的同时，提高生化系统的污水处理效果和能力。
3.本发明将微生物灭活反应装置设置于回流管上，污泥回流本身也需要回流泵的应用，因此，并不额外增加能耗。
4.常规水处理过程中需定时添加葡萄糖等碳源营养物质对污泥中的微生物进行补给，而本发明中微生物灭活反应装置对污泥中微生物进行破壁灭活处理后，微生物的细胞破裂，产生细胞液、糖类、氮类物质，回流至生化池中能够作为污泥中微生物的营养物质，减少葡萄糖等碳源营养物质的添加，大大节约了成本。
5.本发明中采用特殊的合金套管材料，合金管道材料由锌、锡、镍、镧、钐、镥和铜组成，不同的元素氧化还原电位不同，各个元素之间产生了不同的电位差，在水中形成无数个电极电位不同的复杂微小原电池，增加了合金材料的氧化性，合金与水接触的瞬间能够使接触面处水的氧化还原电位发生冲击性的变化，破坏微生物细胞壁，抑制微生物的生长和繁殖，利于水处理中微生物的选择性破壁灭活。
6.本发明中合金套管内置膛线，能够改变流体在管束内的流动流程和紊流状态，延长和加强微生物与合金材料的接触时间和强度，从而提高微生物的灭活效率。
7.本发明还可以建立临时培菌装置，以沉淀池中的污泥经微生物灭活反应装置改性处理后作为高效复合工程菌的培养基，并在微生物灭活反应装置作用下，对高效复合工程菌进行驯化和扩培，经一段时间的驯化和扩培后，将培菌池内所有的高效复合高效复合工程菌从培菌池打到生化池，使灭活改性后的污泥在生化系统中被“高效复合工程菌”在生化池中消解掉。在后续的工程应用中，在条件允许的情况下，可直接将已投用此污泥原位减量技术的污水处理厂外排剩余污泥作为经扩培驯化的高效复合工程菌采用，以降低临时培菌池建设和高效复合工程菌驯化和扩培的费用。
（发明人：彭荣春;李燕;熊杰）
