專利名稱：零能耗的城市污水除磷處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種污水處理技術(shù)，具體是涉及一種城市污水的零能耗除磷處理方法。
背景技術(shù)：
隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展以及城市化進程的不斷加快，城鎮(zhèn)生活污水量也大 幅增加，并在1999年首次超過工業(yè)廢水排放量，占全國污水排放總量的52. 9%。近年來，城 鎮(zhèn)生活污水量以年均5%的速度遞增，已成為我國水環(huán)境的主要污染源。城市污水處理是高 能耗行業(yè)之一。高能耗一方面導(dǎo)致污水處理成本升高，另一方面也在一定程度上加劇了我 國當(dāng)前的能源危機。因此，開展城市污水處理廠節(jié)能降耗技術(shù)的研究已成為當(dāng)務(wù)之急。城 市污水處理廠的能耗支出通常包括電能、燃料及藥劑等方面，其中電耗可占總能耗的80%。 電能的消耗主要用于污水污泥的提升、生物處理的供氧和推動混合、污泥的處理處置、附屬 建筑用電和廠區(qū)照明等方面，其中約40% 50%的電耗用于曝氣池供氧。因此，一方面節(jié) 省電耗是污水處理過程節(jié)能降耗的一個重點，降低供氧電耗則是最具節(jié)能潛力的環(huán)節(jié)。另 一方面，污泥作為一種生物資源，提高污泥的資源化利用則是另一個重要的技術(shù)發(fā)展途徑。 城市污水處理廠污泥主要由沉砂池和初次沉淀池產(chǎn)生的初沉污泥(含水率為96%左右)以 及好氧生物處理單元產(chǎn)生的剩余污泥(含水率為99. 2% 99. 6% )組成。城市污泥含水 率高，體積龐大，有機物含量高達50% 70%，性質(zhì)不穩(wěn)定。由于濃縮/厭氧消化/脫水工 藝能同時實現(xiàn)污泥減量化和穩(wěn)定化，且伴有可回收的燃氣(甲烷)產(chǎn)生，最終污泥可作為農(nóng) 肥回用，故得到廣泛應(yīng)用。美國專利(USpatent application no. 20080223783)發(fā)明了一種由好氧膜生物 反應(yīng)器和厭氧污泥消化組成的污水處理系統(tǒng)。剩余污泥由好氧膜生物反應(yīng)器排放后，進入 污泥消化池進行厭氧消化。同時，厭氧污泥循環(huán)回流到好氧膜生物反應(yīng)器。該處理方法具 有高效和低污泥產(chǎn)率的特點。

發(fā)明內(nèi)容
一種零能耗的城市污水除磷處理方法。其特征在于，通過污泥厭氧消化和污水厭 氧、好氧生物除磷處理技術(shù)的綜合利用，大大提高沼氣氣產(chǎn)量，通過甲烷氣能量的回收利用 從而可以提供污水和污泥處理的能耗(電能和熱能)。具體包括如下步驟(1)經(jīng)過預(yù)處理的污水和由二次沉淀池而來的回流污泥進入?yún)捬醭?，同時由厭氧 污泥消化單元回流的消化污泥部分或全部進入?yún)捬醭?，污水和污泥?jīng)攪拌或曝氣形成混合 液a。(2)混合液a由厭氧池進入好氧曝氣池，同時由厭氧污泥消化單元回流的消化污 泥部分或全部進入好氧曝氣池；好氧曝氣池流出的混合液b進入二次沉淀池。(3)混合液b進入二次沉淀池后，經(jīng)澄清的污水作為出水排出系統(tǒng)或去三級污水 處理；污泥從二次沉淀池底部排出，其中大部分作為回流污泥進入?yún)捬醭兀Ｓ辔勰嗯欧胖廖勰酀饪s單元。(4)在污泥濃縮單元，濃縮污泥排放至厭氧污泥消化單元進行消化處理，被去除的 污泥中的水分(如上清液)回流至污水預(yù)處理。(5)厭氧污泥消化單元在厭氧條件下消化污泥，產(chǎn)生為以甲烷為主的沼氣和消化 污泥；在污泥消化單元的排出污泥中，一部分消化污泥回流至厭氧池或者好氧曝氣池，或者 按比例分別回流至厭氧池和好氧曝氣池；另一部分消化污泥按國家要求進行污泥脫水及處置。所述步驟1是厭氧池接受污水預(yù)處理來來的污水，厭氧池中的溶解氧濃度控制在 低于0. 2mg/L,以利于聚磷菌在厭氧條件下釋放磷；可設(shè)置機械攪拌器或水下推流器，以加 強攪拌混合作用；污水預(yù)處理可包括粗格柵、細格柵、沉砂池和初沉池等，用以去除體積較 大的懸浮物、漂浮物和比重較大的無機顆粒和油脂，以減輕后續(xù)工藝的負擔(dān)。所述步驟2是通過鼓風(fēng)曝氣或機械曝氣的方式，控制好氧曝氣池中污水和污泥的 混合液在好氧的狀況下(溶解氧濃度高于0. 5mg/L)進行有機物降解和聚磷菌的攝取磷的 反應(yīng)；混合液懸浮固體(MLSS)濃度為1000 5000mg/L，水力停留時間約為3 10小時， 90%以上的有機物被去除。所述步驟3是用二次沉淀池將污泥和污水分離，40% 200%的污泥回流至曝氣 池，剩余污泥排放至污泥濃縮單元進行濃縮。所述步驟4是用重力濃縮或者機械濃縮或者氣浮濃縮的方法，將剩余污泥的含水 率降至97%以下，大大減小厭氧消化池的容積。所述步驟5是用中溫或者高溫厭氧消化由污泥濃縮單元而來的污泥。消化池的生 物固體停留時間(污泥齡)為10天 30天。產(chǎn)生的甲烷氣體做為燃料用來發(fā)電、燒鍋爐、 驅(qū)動機械等以回收其中所含的能量，同時提供污水處理廠運行的電能和熱能。與現(xiàn)有的城市污水處理方法相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1.本發(fā)明采用回流消化污泥至厭氧池或好氧曝氣池的方法，使污水中更多的有機 物是在污泥消化池中厭氧降解，因而產(chǎn)生更多的甲烷氣。2.本發(fā)明是A/0 (厭氧/好氧)法除磷工藝的變形，具有其相同的除磷效果和工藝 簡單的優(yōu)點。3.通過發(fā)電等方式回收的甲烷氣能量，可以完全供給整個污水處理廠的運行的所 需的電能和熱能(維持中溫或高溫污泥消化)，因而是零能耗的污水處理方法。4.因為厭氧污泥消化產(chǎn)生的沼氣大大高于常規(guī)的污水處理方法，所以本發(fā)明的污 泥產(chǎn)率也大大低于常規(guī)城市污水處理方法，具有污泥產(chǎn)率低的特點。


圖1是本發(fā)明零能耗的城市污水除磷處理方法的示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種零能耗的城市污水除磷處理方法。以下結(jié)合圖1列舉實例對本發(fā) 明進行說明。污水進水水量為10萬噸/天。城市污水首先經(jīng)過粗、細格柵等預(yù)處理的去除比重較大的懸浮物，然后和回流的活性污泥以及由污泥消化池回流的消化污泥，一起進入?yún)捬?池；采用鼓風(fēng)曝氣和機械攪拌的方式使厭氧池中的污水和污泥充分?jǐn)噭踊旌?，同時控制溶 解氧濃度在0. 2mg/L以下，以利于聚磷菌的釋放磷的生化反應(yīng)。維持好氧曝氣池的溶解氧 在2mg/L左右，保證污水中有機物的生物降解和聚磷菌的攝取磷的反應(yīng)的順利進行。好氧 曝氣池出水的混合液進入二次沉淀池，混合液中懸浮的活性污泥和其他固體物質(zhì)在這里沉 淀下來與水分離，澄清后的污水去三級污水處理或作為處理水排出系統(tǒng)。在二次沉淀池中， 50% 100%的污泥回流至曝氣池，剩余污泥排放至污泥濃縮單元進行濃縮。剩余污泥在污 泥濃縮單元通過重力濃縮的方式，使?jié)饪s污泥的含水率低于97%。濃縮污泥排放至厭氧污 泥消化池進行處理。污泥消化采用中溫厭氧消化(35°C左右)。在污泥消化池中，污泥中的 有機物在厭氧條件下，被細菌降解為以甲烷為主的沼氣和穩(wěn)定的污泥(消化污泥)。部分消 化污泥回流至厭氧池，部分消化污泥經(jīng)脫水后按國家要求進行污泥處置。表1給出了在低濃度城市污水和典型城市污水的情況下(處理水量為10萬噸/ 天)，本發(fā)明實例處理的出水水質(zhì)、由污泥厭氧消化回收的能量和污水污泥處理消耗的能 量。由此表可見，出水水質(zhì)達到城鎮(zhèn)污水廠二級排放標(biāo)準(zhǔn)，并且總磷的出水濃度達到了一級 B的排放標(biāo)準(zhǔn)；在低濃度城市污水的情況下(進水BOD為100mg/L)，本發(fā)明每處理1噸污 水，可獲得0. 199kffh的電能；在典型城市污水的情況下(進水BOD為190mg/L)，本發(fā)明每 處理1噸污水，可獲得0. 278kffh的電能。因此，在扣除污水和污泥處理的能耗以后，在低濃 度城市污水的情況下，本發(fā)明仍可獲得0. 002kffh/m3的電能盈余和0. 066kffh/m3的熱能盈 余；在典型城市污水的情況下，本發(fā)明可獲得0. 033kWh/m3的電能盈余和0. 185kWh/m3的熱 能盈余。并且，本發(fā)明的污泥產(chǎn)率只有0. 15kgVSS/kgB0D (低濃度城市污水)和0. HkgVSS/ kgBOD (典型城市污水)，大大低于常規(guī)活性污泥處理方法。表 1.
權(quán)利要求
一種零能耗的城市污水除磷處理方法。其特征在于，通過污泥厭氧消化和污水厭氧、好氧生物除磷處理技術(shù)的綜合利用，大大提高沼氣氣產(chǎn)量，通過甲烷氣能量的回收利用從而可以提供污水和污泥處理的能耗(電能和熱能)。具體包括如下步驟(1)經(jīng)過預(yù)處理的污水和由二次沉淀池而來的回流污泥進入?yún)捬醭兀瑫r由厭氧污泥消化單元回流的消化污泥部分或全部進入?yún)捬醭?，污水和污泥?jīng)攪拌或曝氣形成混合液a。(2)混合液a由厭氧池進入好氧曝氣池，同時由厭氧污泥消化單元回流的消化污泥部分或全部進入好氧曝氣池；好氧曝氣池流出的混合液b進入二次沉淀池。(3)混合液b進入二次沉淀池后，經(jīng)澄清的污水作為出水排出系統(tǒng)或去三級污水處理；污泥從二次沉淀池底部排出，其中大部分作為回流污泥進入?yún)捬醭兀Ｓ辔勰嗯欧胖廖勰酀饪s單元。(4)在污泥濃縮單元，濃縮污泥排放至厭氧污泥消化單元進行消化處理，被去除的污泥中的水分(如上清液)回流至污水預(yù)處理。(5)厭氧污泥消化單元在厭氧條件下消化污泥，產(chǎn)生為以甲烷為主的沼氣和消化污泥；在污泥消化單元的排出污泥中，一部分消化污泥回流至厭氧池或者好氧曝氣池，或者按比例分別回流至厭氧池和好氧曝氣池；另一部分消化污泥按國家要求進行污泥脫水及處置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述零能耗的城市污水除磷處理方法，其特征在于，所述步驟5消化 污泥回流至厭氧池或者好氧曝氣池，或者按比例分別回流至厭氧池和好氧曝氣池。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述零能耗的城市污水除磷處理方法，其特征在于，所述步驟1 厭氧池接受的消化污泥來自步驟5 ；污水和污泥的混合液在厭氧的狀況下(溶解氧濃度低 于0. 2mg/L)進行生化反應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述零能耗的城市污水除磷處理方法，其特征在于，所述步驟2 好氧曝氣池接受的消化污泥來自步驟5或者來自步驟1，或者同時來自步驟5和步驟1 ；污 水和污泥的混合液在好氧的狀況下(溶解氧濃度高于0. 5mg/L)進行生化反應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述零能耗的城市污水除磷處理方法，其特征在于，所述步驟3二次 沉淀池將污泥和污水分離，大部分的污泥回流至缺氧池，剩余污泥排放至污泥濃縮單元進 行濃縮。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述零能耗的城市污水除磷處理方法，其特征在于，所述步驟4是用 重力濃縮或者機械濃縮或者氣浮濃縮的方法，降低污泥的含水率。
全文摘要
一種城市污水除磷處理方法，涉及一種污水處理技術(shù)。本發(fā)明公開了一種零能耗的城市污水除磷處理方法。包括如下步驟經(jīng)過預(yù)處理的城市污水和回流的消化污泥，一同進入?yún)捬醭剡M行生化反應(yīng)；厭氧池出水進入好氧曝氣池進行有機物的降解和聚磷菌的攝取磷的反應(yīng)；好氧曝氣池出水的混合液進入二次沉淀池進行泥、水分離；剩余活性污泥經(jīng)污泥濃縮后，濃縮污泥排放至厭氧污泥消化單元進行消化處理。厭氧污泥消化單元在厭氧條件下消化污泥，一部分消化污泥回流至厭氧池或好氧曝氣池，或者按比例分別回流至缺氧池和好氧曝氣池；另一部分消化污泥經(jīng)脫水后進行污泥處置。
文檔編號C02F3/30GK101973672SQ20101050867
公開日2011年2月16日 申請日期2010年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者余靜 申請人:余靜