專利名稱：一種改進的城市污水活性污泥處理系統(tǒng)及啟動方法
技術領域：
本發(fā)明涉及城市污水處理系統(tǒng)，特別涉及用于新建城市污水處理廠的污水活性污
泥處理系統(tǒng)的改進及啟動方法。
背景技術：
傳統(tǒng)的城市污水處理系統(tǒng)由一級處理和二級處理兩部分構成。 一級處理主要包括格柵和初沉池，格柵用于去除城市污水中大的懸浮物和飄浮物，而初沉池用于去除城市污水中可以沉淀的懸浮物；二級處理主要為生物處理，包括厭氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池，對污水中的有機物、氮和磷進行處理。通過在反應器(或構筑物)內(nèi)形成的活性污泥中的微生物的作用，達到對城市污水中污染物的去除和凈化。 依據(jù)處理要求的不同，生物處理可分為除碳(去除有機物)、脫氮(去除各種形態(tài)
的含氮物質)和除磷(去除各種形態(tài)的含磷物質)；依據(jù)微生物在反應器內(nèi)的存在狀態(tài)可
分為活性污泥法和生物膜法，而目前工程應用范圍最廣的是活性污泥法。 城市污水處理廠建成后，如何使活性污泥系統(tǒng)快速、經(jīng)濟、高效的啟動是城市污水
處理廠面臨的首要問題，所謂啟動就是使生物反應池內(nèi)的活性污泥濃度由起始時的Omg/L
達到常規(guī)正常處理要求的2000 3000mg/L?，F(xiàn)有的啟動方法分為兩種，即同步啟動法和異
步啟動法。 同步啟動法是利用城市污水自身所含有的微生物，通過創(chuàng)造微生物增值的條件，使其自身凝聚，并不斷地增值，從而達到所需的活性污泥濃度。由于經(jīng)過一級處理后，污水中具有凝聚作用的微生物濃度很低，這一過程十分緩慢，通常需要兩個月以上，甚至更長。為了加快這一過程，也可采用人工投加絮凝劑(聚合鋁、聚合鐵等)協(xié)助生物絮凝，加快啟動進程，但這樣勢必增加運行的成本。雖然同步啟動費用低，但啟動速度慢，效率低，因此，同步啟動很少采用。 異步啟動法就是對新建城市污水處理廠活性污泥系統(tǒng)進行接種，即將已經(jīng)正常運行的城市污水處理廠的剩余活性污泥投加到新建的污水處理廠的生物處理系統(tǒng)，然后，對其進行馴化，使其適應新的污水處理系統(tǒng)的污水。相對于同步啟動法，異步啟動需時短，效率高。但從其他污水處理廠獲取大量的污泥則十分困難，而且費用高(污泥購置費、裝運費、運輸費、添加費等)。雖然異步啟動花費大，但啟動速度快，因此，異步啟動是目前城市污水處理廠生物處理系統(tǒng)啟動的主要方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的同步啟動法具有凝聚性能的微生物少、增長緩慢、啟動時間長、效率低的問題，本發(fā)明利用最新的微生物檢測技術，發(fā)現(xiàn)城市污水中存在的微生物具有不同的生長和凝聚特性，不能沉淀的微生物主要以游離狀態(tài)存在，雖然活性較高，但凝聚性能較差，大多不具有形成菌膠團和繼而形成活性污泥絮體的能力；而可沉淀顆粒物上生長著大量有益的、活性較高、且具有極強凝聚能力的菌膠團。
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本發(fā)明提出了采用初沉池污泥對生物處理系統(tǒng)進行連續(xù)接種的新方法，利用初沉 污泥中所含有的大量具有較強凝聚能力的微生物進行自培養(yǎng)，通過接種微生物的快速有效 增值，使得生物處理系統(tǒng)可在較短的時間內(nèi)達到所需的污泥濃度，從而達到在幾乎不增加 運營費用的條件下，使活性污泥系統(tǒng)快速啟動的效果。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是 本發(fā)明的一種改進的城市污水活性污泥處理系統(tǒng)，是由一級處理系統(tǒng)和二級處理 系統(tǒng)兩部分構成。 一級處理系統(tǒng)主要包括格柵和初沉池；二級處理系統(tǒng)主要包括厭氧池、缺 氧池、好氧池和沉淀池。在一級處理系統(tǒng)和二級處理系統(tǒng)之間設置初沉污泥回流系統(tǒng)，將初 沉池沉淀的部分污泥，作為二級生物處理系統(tǒng)的接種污泥，通過初沉污泥回流系統(tǒng)，定時、 定量地添加到二級處理系統(tǒng)中。 該初沉污泥回流系統(tǒng)是由污泥泵(1)、污泥管道(2)及分流閥(3)組成(圖1)，連
接在初沉池與厭氧池之間，用污泥泵(1)和分流閥(3)來控制接種污泥的數(shù)量。 通過添加初沉污泥中微生物的快速增值，使得活性污泥系統(tǒng)的污泥濃度迅速增
加，直至達到需要的污泥濃度，然后利用污泥中微生物的生物作用使出水中的COD濃度、總
氮濃度和總磷濃度達到國家城市污水處理廠污染物排放標準。然后，關掉初沉污泥回流系
統(tǒng)，城市污水處理系統(tǒng)轉入常規(guī)的運行狀態(tài)。 本發(fā)明的改進的城市污水活性污泥處理系統(tǒng)的啟動方法，具體步驟如下 (1)城市污水首先經(jīng)過格柵和初沉池進行一級處理系統(tǒng)，初沉池沉淀的污泥為初
沉污泥； (2)將初沉池中沉淀的部分污泥，作為二級生物處理系統(tǒng)的接種污泥，通過初沉污 泥回流系統(tǒng)，定時、定量注入到二級處理系統(tǒng)的厭氧池中； (3)從一級處理系統(tǒng)流出的污水與經(jīng)過厭氧池、缺氧池的回流混合液，以及經(jīng)過沉 淀池的部分污泥回流混合后，流到厭氧池，進入二級處理系統(tǒng)，污水依次進入?yún)捬醭?、缺?池、好氧池和沉淀池進行脫氮除磷； (4)沉淀池中的泥水經(jīng)最終的泥水分離后，上清液排放，沉淀的污泥部分返回厭氧 池，部分作為剩余污泥排出污水處理系統(tǒng)，進行常規(guī)的污泥處理。 在上述技術方案中，對于進入初沉污泥回流系統(tǒng)的接種污泥，還可以先進行預處 理，該預處理方式是對污泥進行物理破碎，破碎后的污泥尺度范圍為小于lmm。預處理的目 的是防止管道和生物處理系統(tǒng)的曝氣設備的堵塞，保證其正常運行。 在上述技術方案中，該改進的城市污水活性污泥處理系統(tǒng)，不僅可以用于城市污 水脫氮除磷(A2/0方法)處理流程，還可以用于城市污水生物除磷(A/0方法)處理流程和 生物脫氮(A/0方法)處理流程中。在城市污水生物除磷處理流程中，二級處理系統(tǒng)僅包括 厭氧池、好氧池和沉淀池；在城市污水生物脫氮處理流程中，二級處理系統(tǒng)僅包括缺氧池、 好氧池和沉淀池。 本發(fā)明的有益效果是①通過初沉池污泥對生物反應池的連續(xù)接種，引入具有活 性高、且凝聚力強的微生物，利用其自身的快速有效增值，使活性污泥系統(tǒng)的污泥濃度迅速 達到所需要的濃度，達到與異步啟動幾乎相同的快速啟動的效果；②由于初沉池污泥中所 存在的固有微生物已經(jīng)適應了該廢水，與異步啟動相比，不需要對污泥進行馴化；③由于初 沉池污泥中的無機顆?？勺鳛槲勰嘈躞w的核心，增加活性污泥的比重，因此，采用初沉池污
4泥接種的活性污泥系統(tǒng)啟動成功后，所形成的活性污泥絮體SVI值較低，沉淀性能還可大 大提高；④初沉池污泥是本廠的副產(chǎn)物，無需任何成本即可獲得，相對于異步啟動，可節(jié)約 大量的接種污泥購置費、裝卸費、運輸費和投加費；⑤在以后的運行階段，如果系統(tǒng)的活性 污泥出現(xiàn)污泥流失，可將初沉池污泥回流系統(tǒng)打開，對活性污泥系統(tǒng)隨時進行接種，有利于 活性污泥系統(tǒng)的日常維護。 利用該方法可對城市污水二級處理的生物處理系統(tǒng)進行快速啟動，縮短啟動周 期，使處理系統(tǒng)在最短時間內(nèi)最大限度地發(fā)揮效能，同時節(jié)約運行費用，適用于具有初沉池 的各類活性污泥法城市污水處理廠二級處理系統(tǒng)的啟動和運行維護。


圖1是具有快速啟動功能的城市污水脫氮除磷(A2/0方法)處理流程
圖2是圖1中初沉污泥回流系統(tǒng)的局部放大示意圖 圖3是具有快速啟動功能(預處理)的城市污水脫氮除磷(A2/0方法)處理流程
圖4是具有快速啟動功能的城市污水生物除磷(A/0方法)處理流程
圖5是具有快速啟動功能的城市污水生物脫氮(A/0方法)處理流程
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
實施例1 某城市污水二級處理系統(tǒng)中間試驗廠采用厭氧/缺氧/好氧(A2/0)生物處理 方法進行脫氮除磷，進入二級處理系統(tǒng)的城市污水COD濃度為200 300mg/L，總氮30 40mg/L，總磷2 4mg/L。如果采用傳統(tǒng)的同步啟動流程，啟動30天后，生物處理系統(tǒng)的污 泥濃度僅為300 500mg/L，脫氮除磷效率不能滿足要求。投加30mg/L的絮凝劑(聚合氯 化鋁)后，污泥濃度緩慢增加，直至2個月后污泥濃度達到1500mg/L，但污泥絮體結構松散， 活性低。 采用本發(fā)明的具有快速啟動功能的城市污水脫氮除磷(A2/0方法)啟動方法，如 圖1和圖2所示，具體處理步驟如下 (1)城市污水首先經(jīng)過格柵和初沉池進行一級處理系統(tǒng)，初沉池沉淀的污泥為初 沉污泥； (2)將初沉池污泥通過初沉污泥回流系統(tǒng)，即通過污泥泵1、污泥管道2及分流閥 3，從初沉井直接注入生物處理系統(tǒng)的厭氧池，對其進行接種；接種污泥量由污泥泵1和分 流閥3來控制；接種量采用間歇方式，每天1次，每次的接種量為反應池(厭氧池+缺氧池 +好氧池，下同)總體積的1/20 1/40，初沉污泥濃度為10 20克/升，控制系統(tǒng)的水力 停留時間為12 14小時； (3)從一級處理系統(tǒng)流出的污水與經(jīng)過厭氧池、缺氧池的回流混合液，以及經(jīng)過沉 淀池的部分污泥回流混合后，流到厭氧池，進入二級處理系統(tǒng)，污水依次進入?yún)捬醭?、缺?池、好氧池和沉淀池進行脫氮除磷；使厭氧池的氧化還原電位(ORP)為-300毫伏以下，缺氧 池的氧化還原電位(ORP)為-50毫伏以下，好氧池的溶解氧濃度為2 3毫克/升。
(4)沉淀池中的泥水經(jīng)最終的泥水分離后，上清液排放，沉淀的污泥部分返回厭氧池，部分作為剩余污泥排出污水處理系統(tǒng)，進行常規(guī)的污泥處理。 —周后，生物處理系統(tǒng)的污泥濃度達到了 3000mg/L，形成的活性污泥絮體結構密 實，活性高，同時出現(xiàn)明顯的生物除磷過程，兩周后出現(xiàn)明顯的硝化過程，出水COD、總氮 和總磷的去除率分別達到85 % 、70 %和80 % ，出水COD濃度降至60mg/L以下，總氮濃度 降至15mg/L以下，總磷濃度降至lmg/L以下，達到國家城市污水處理廠污染物排放標準 (GB18918-2002)中規(guī)定的一級A標準，系統(tǒng)啟動成功。當達到需要的污泥濃度后，關掉初沉
污泥回流系統(tǒng)，城市污水處理系統(tǒng)轉入常規(guī)的運行狀態(tài)。
實施例2 某城市污水二級處理系統(tǒng)中間試驗廠采用厭氧/缺氧/好氧(A2/0)生物處理 方法進行脫氮除磷，進入二級處理系統(tǒng)的城市污水COD濃度為200 300mg/L，總氮30 40mg/L，總磷2 4mg/L。處理方法如圖3所示。其處理步驟1、步驟3和步驟4與實施例 l相同。步驟2如下 將初沉池中沉淀的部分污泥進行物理破碎預處理，破碎后的污泥尺度范圍小于 lmm，再作為二級生物處理系統(tǒng)的接種污泥，通過初沉污泥回流系統(tǒng)，定時、定量注入到二級 處理系統(tǒng)的厭氧池中；接種量采用間歇方式，每天2次，每次的接種量為反應池總體積的 1/20 1/40，初沉污泥濃度為10 20克/升，控制系統(tǒng)的水力停留時間為10 12小時； 氧化還原電位及溶解氧的控制同實施例1。 通過上述步驟，生物處理系統(tǒng)的污泥濃度達到了 3000mg/L，形成的活性污泥絮體 結構密實，活性高，同時出現(xiàn)明顯的生物除磷過程，兩周后出現(xiàn)明顯的硝化過程，出水COD、 總氮和總磷的去除率分別達到85%、70%和80%，出水C0D濃度降至60mg/L以下，總氮濃 度降至10mg/L以下，總磷濃度降至lmg/L以下，達到國家城市污水處理廠污染物排放標準 (GB18918-2002)中規(guī)定的一級A標準，系統(tǒng)啟動成功。
實施例3 某城市污水二級處理系統(tǒng)中間試驗廠采用厭氧/好氧(A/0)生物處理方法對城市 污水進行生物除磷，進入生物處理系統(tǒng)的C0D濃度為250 300毫克/升，總磷濃度為3 4毫克/升。處理方法如圖4所示。
本發(fā)明的具體處理步驟如下 (1)城市污水首先經(jīng)過格柵和初沉池進行一級處理系統(tǒng)，初沉池沉淀的污泥為初 沉污泥； (2)將初沉池中沉淀的部分污泥通過初沉污泥回流系統(tǒng)，定時、定量注入到生物處 理系統(tǒng)的厭氧池，對其進行接種。該初沉污泥回流系統(tǒng)是由污泥泵1、污泥管道2及分流閥3 組成；接種量采用間歇方式，每天1 2次，每次的接種量為反應池總體積的1/20 1/40， 初沉污泥濃度為10 20克/升，系統(tǒng)的水力停留時間為6 8小時；
(3)從一級處理系統(tǒng)流出的污水與經(jīng)過厭氧池、好氧池、沉淀池的部分污泥回流混 合后，流到厭氧池，進入二級處理系統(tǒng)，污水依次進入?yún)捬醭?、好氧池和沉淀池進行生物除 磷；厭氧池的氧化還原電位(0RP)為-300毫伏以下，好氧池的溶解氧濃度為2 3毫克/ 升； (4)沉淀池中的泥水經(jīng)最終的泥水分離后，上清液排放，沉淀的污泥部分返回厭氧 池，部分作為剩余污泥排出污水處理系統(tǒng)，進行常規(guī)的污泥處理。
經(jīng)連續(xù)運行一周后，生物處理系統(tǒng)的污泥濃度就達到了 3000mg/L，形成的活性污 泥絮體結構密實，活性高，同時出現(xiàn)明顯的生物除磷過程，兩周后，COD和總磷的去除率分別 達到85%和80%，出水COD濃度小于60mg/L，總磷小于lmg/L，達到國家城市污水處理廠污 染物排放標準(GB18918-2002)中規(guī)定的一級A標準。系統(tǒng)啟動成功，關掉初沉污泥回流系 統(tǒng)，城市污水處理系統(tǒng)轉入常規(guī)的生物除磷運行狀態(tài)。
實施例4 某城市污水二級處理系統(tǒng)中間試驗廠采用缺氧/好氧(A/0)生物處理方法對城市 污水進行生物脫氮，進入生物處理系統(tǒng)的COD濃度為250 300毫克/升，總氮濃度為25 30毫克/升。處理方法如圖5所示。
本發(fā)明的具體處理步驟如下 (1)城市污水首先經(jīng)過格柵和初沉池進行一級處理系統(tǒng)，初沉池產(chǎn)生的污泥為初 沉污泥； (2)通過初沉污泥回流系統(tǒng)將初沉池污泥注入生物處理系統(tǒng)的缺氧池，對其進行 接種。該初沉污泥回流系統(tǒng)是由污泥泵1、污泥管道2及分流閥3組成。接種量采用間歇方 式，每天1 2次，每次的接種量為反應池總體積的1/20 1/40，初沉污泥濃度為10 20 克/升，系統(tǒng)的水力停留時間為10 12小時； (3)從一級處理系統(tǒng)流出的污水與經(jīng)過缺氧池、好氧池的回流混合液，以及經(jīng)過沉 淀池的部分污泥回流混合后，流到缺氧池，進入二級處理系統(tǒng)，污水依次進入缺氧池、好氧 池和沉淀池進行脫氮。使缺氧池的氧化還原電位(0RP)為-50毫伏以下，好氧池的溶解氧 濃度為2 3毫克/升； (4)沉淀池中的泥水經(jīng)最終的泥水分離后，上清液排放，沉淀的污泥部分返回厭氧 池，部分作為剩余污泥排出污水處理系統(tǒng)，進行常規(guī)的污泥處理。 經(jīng)連續(xù)運行一周后，生物處理系統(tǒng)的污泥濃度就達到了 3000mg/L，形成的活性污 泥絮體結構密實，活性高，同時出現(xiàn)明顯的硝化過程，三周后，COD和總氮的去除率分別達到 85%和70% ，出水COD濃度小于60mg/L，總氮濃度小于10mg/L，達到國家城市污水處理廠污 染物排放標準(GB18918-2002)中規(guī)定的一級A標準。系統(tǒng)啟動成功，關掉初沉污泥回流系 統(tǒng)，城市污水處理系統(tǒng)轉入常規(guī)的運行狀態(tài)。
權利要求
一種改進的城市污水活性污泥處理系統(tǒng)，由一級處理系統(tǒng)和二級處理系統(tǒng)兩部分構成，一級處理系統(tǒng)主要包括格柵和初沉池，二級處理系統(tǒng)主要包括厭氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池，其特征在于在一級處理系統(tǒng)和二級處理系統(tǒng)之間設置有初沉污泥回流系統(tǒng)；將初沉池沉淀的部分污泥，作為二級生物處理系統(tǒng)的接種污泥，通過該初沉污泥回流系統(tǒng)，定時、定量地添加到二級處理系統(tǒng)中。
2. —種改進的城市污水活性污泥處理系統(tǒng)的啟動方法，其處理步驟如下(1) 城市污水首先經(jīng)過格柵和初沉池進行一級處理系統(tǒng)，初沉池產(chǎn)生的污泥為初沉污泥；(2) 將初沉池中沉淀的部分污泥，作為二級生物處理系統(tǒng)的接種污泥，通過初沉污泥回 流系統(tǒng)，定時、定量注入到二級處理系統(tǒng)的厭氧池中；(3) 從一級處理系統(tǒng)流出的污水與經(jīng)過厭氧池、缺氧池的回流混合液，以及經(jīng)過沉淀池 的部分污泥回流混合后，流到厭氧池，進入二級處理系統(tǒng)，污水依次進入?yún)捬醭亍⑷毖醭?、?氧池和沉淀池進行脫氮除磷；(4) 沉淀池中的泥水經(jīng)最終的泥水分離后，上清液排放，沉淀的污泥部分返回厭氧池， 部分作為剩余污泥排出污水處理系統(tǒng)，進行常規(guī)的污泥處理。
3. 根據(jù)權利要求1所述的改進的城市污水活性污泥處理系統(tǒng)，其特征在于初沉污泥 回流系統(tǒng)是由污泥泵(1)、污泥管道(2)及分流閥(3)組成。
4. 根據(jù)權利要求2所述的改進的城市污水活性污泥處理系統(tǒng)的啟動方法，其特征在 于在步驟(2)中，當達到需要的污泥濃度后，關掉初沉污泥回流系統(tǒng)，城市污水處理系統(tǒng) 轉入常規(guī)的運行狀態(tài)。
5. 根據(jù)權利要求2所述的改進的城市污水活性污泥處理系統(tǒng)的啟動方法，其特征在 于對于進入初沉污泥回流系統(tǒng)的接種污泥，先要進行預處理，該預處理方式是對污泥進行 物理破碎，破碎后的污泥顆粒尺度范圍小于lmm。
6. 根據(jù)權利要求2所述的改進的城市污水活性污泥處理系統(tǒng)的啟動方法，其特征在 于用于城市污水脫氮除磷處理流程時，采用間歇接種方式，每天1 2次，每次的接種污泥 量為反應池總體積的1/20 1/40，初沉污泥濃度為10 20克/升，控制系統(tǒng)的水力停留 時間為10 14小時；好氧池的溶解氧濃度為2 3毫克/升。
7. 根據(jù)權利要求2所述的改進的城市污水活性污泥處理系統(tǒng)的啟動方法，其特征在 于用于城市污水生物除磷處理流程時，采用間歇接種方式，每天1 2次，每次的接種量 為反應池總體積的1/20 1/40，初沉污泥濃度為10 20克/升，系統(tǒng)的水力停留時間為 6 8小時；厭氧池的氧化還原電位(ORP)為-300毫伏以下，好氧池的溶解氧濃度為2 3 毫克/升。
8. 根據(jù)權利要求2所述的改進的城市污水活性污泥處理系統(tǒng)的啟動方法，其特征在 于用于城市污水生物脫氮處理流程時，采用間歇接種方式，每天1 2次，每次的接種量 為反應池總體積的1/20 1/40，初沉污泥濃度為10 20克/升，系統(tǒng)的水力停留時間為 8 12小時；缺氧池的氧化還原電位(ORP)為-50毫伏以下，好氧池的溶解氧濃度為2 3毫克/升。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改進的城市污水活性污泥處理系統(tǒng)及啟動方法。該改進的城市污水活性污泥處理系統(tǒng)是由一級處理系統(tǒng)和二級處理系統(tǒng)兩部分構成，一級處理系統(tǒng)主要包括格柵和初沉池，二級處理系統(tǒng)主要包括厭氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池。在一級處理系統(tǒng)和二級處理系統(tǒng)之間設有初沉污泥回流系統(tǒng)；將初沉池沉淀的部分污泥，作為二級生物處理系統(tǒng)的接種污泥，通過該初沉污泥回流系統(tǒng)，定時、定量地添加到二級處理系統(tǒng)中。利用本發(fā)明可對城市污水二級處理的生物處理系統(tǒng)進行快速啟動，縮短啟動周期，使處理系統(tǒng)在最短時間內(nèi)最大限度地發(fā)揮效能，同時節(jié)約運行費用，適用于具有初沉池的各類活性污泥法城市污水處理廠二級處理系統(tǒng)的啟動和運行維護。
文檔編號C02F3/30GK101723556SQ20091021940
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月9日 優(yōu)先權日2009年12月9日
發(fā)明者萬瓊, 彭黨聰, 房平, 敬世平, 范奎, 裴立影 申請人:西安建筑科技大學