本發(fā)明涉及污泥減量排放領(lǐng)域，尤其是涉及一種超聲填料組合污泥減量裝置及工藝。

背景技術(shù)：

隨著社會經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和城市化進(jìn)程加快，城市污水和工業(yè)廢水排放量和處理量日益增大，相應(yīng)的污水處理廠的污泥產(chǎn)生量也急劇上升。目前，我國每年干污泥產(chǎn)量約為934萬噸，而且還以10％的速度逐年增長。

剩余污泥含水率高、體積大，通常采用先濃縮、脫水減容，再焚燒、衛(wèi)生填埋、堆肥和土地利用等方式進(jìn)行最終處置的方法。然而，剩余污泥中含有大量有害化學(xué)物質(zhì)、寄生蟲及重金屬等，處理不當(dāng)會威脅生態(tài)環(huán)境和人群健康。因此，無論是衛(wèi)生填埋還是焚燒，均會遭遇選址困難和二次污染等問題。此外，污泥處理處置費用通常占污水處理廠總運行費用的25～50％，已成為污水運營單位沉重的財政負(fù)擔(dān)。

在污水處理過程中實現(xiàn)污泥原位減量是解決剩余污泥問題的重要途徑之一。污泥原位減量技術(shù)主要包括物理化學(xué)和生物過程減量技術(shù)兩大類。物理化學(xué)原位減量技術(shù)通過向污泥中投加化學(xué)藥劑(氧化劑、解偶聯(lián)劑等)或者采用物理強(qiáng)化(如超聲、高溫?zé)崴?、微?實現(xiàn)。盡管物化減量方法具有效果好、速度快的優(yōu)點，但化學(xué)藥劑投加尚需解決毒性副產(chǎn)物的產(chǎn)生、微生物活性抑制等問題，物化技術(shù)還面臨能耗和成本偏高的問題。生物原位減量技術(shù)包括好氧-沉淀-厭氧(OSA)工藝、微型動物捕食、水解酸化預(yù)處理工藝、投加酶制劑或功能性微生物等。生物原位減量技術(shù)具有運行成本低、運行管理方便的優(yōu)點，但是現(xiàn)有的好氧-沉淀-厭氧(OSA)工藝等往往減量效果不明顯。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種超聲填料組合污泥減量裝置及工藝。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種超聲填料組合污泥減量裝置，包括：

主流生物處理組件：包括沿污泥流動方向依次連接的缺氧池、曝氣池和沉淀池，所述的沉淀池的底部還通過管道接回所述缺氧池；所述的曝氣池底部通過管道接回所述缺氧池。

側(cè)流污泥減量組件：包括沿污泥流動方向依次連接的超聲單元和生物減量單元，所述超聲單元的入口連接所述沉淀池底部管道，所述生物減量單元的出口返回連接所述缺氧池。

作為上述方案的優(yōu)選，所述的生物減量單元包括生物減量池和填充在生物減量池內(nèi)的懸浮填料，在生物減量池底部還設(shè)有使所述懸浮填料呈現(xiàn)懸浮或漂浮狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)單元。

作為上述優(yōu)選方案的更優(yōu)選，所述的懸浮填料為SPR-1填料或德國海綿填料，其填充率為5～60％

作為上述優(yōu)選方案的更優(yōu)選，所述的生物減量池為厭氧池；

工作時，旋轉(zhuǎn)單元的轉(zhuǎn)速為100～500rpm。

超聲填料組合污泥減量工藝，包括以下步驟：

(1)將待處理污水依次送入缺氧池和曝氣池中處理，曝氣池泥水混合液在沉淀池固液分離后，底部沉淀的污泥一部分回流至缺氧池，另一部分泵入超聲單元；

(2)超聲單元預(yù)處理污泥后，繼續(xù)送入生物減量單元處理，最后回流至缺氧池。

作為上述方案的優(yōu)選，步驟(1)中從沉淀池底部排出的污泥中送入超聲單元的比例為5-100％。

作為上述方案的優(yōu)選，步驟(2)中超聲單元中的水力停留時間為0.5～30min，超聲處理時的聲能密度為0.1～2W/ml。

作為上述方案的優(yōu)選，步驟(2)中超聲單元的運行方式為：超聲5s，停止5s。

作為上述方案的優(yōu)選，步驟(2)中生物減量單元的水力停留時間為1～15天。

本發(fā)明為超聲預(yù)處理耦合填料微生物富集活性污泥原位減量化處理，污泥減量型厭氧水解微生物經(jīng)生物減量池內(nèi)的懸浮填料掛膜馴化培養(yǎng)，進(jìn)行污泥減量化處理的工藝啟動與運行。本發(fā)明可提升污泥原位減量工藝的厭氧側(cè)流減量速度，縮短反應(yīng)時間，提高污泥減量效率。

本發(fā)明的減量化裝置中：1)超聲單元的前后端各有一個接口。主流生物處理組件曝氣池污泥由前端接口流入超聲單元，利用超聲裝置在短時間內(nèi)產(chǎn)生的強(qiáng)大剪切力，使污泥顆粒粒徑減小到適宜微生物水解的程度，增加顆粒的比表面積。此外，超聲處理會使部分污泥顆粒破解，釋放胞內(nèi)物質(zhì)，為減量微生物的增殖提供更多優(yōu)質(zhì)碳源。超聲預(yù)處理后的污泥由后端接口流入生物減量單元。2)生物減量單元前后端各有一個接口。超聲預(yù)處理后的污泥由前端接口入流生物減量單元。生物減量單元中填充懸浮填料，填料表面會富集世代生長周期較長的減量微生物，提高系統(tǒng)生物量，豐富該單元的生物相。超聲預(yù)處理污泥經(jīng)該單元生物減量后，通過后端接口由回流泵輸送至主流生物處理系統(tǒng)前端。因此側(cè)流污泥減量單元與主流生物處理系統(tǒng)又形成了溶胞-隱性生長減量構(gòu)型。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

(1)超聲在短時間內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)有力的剪切力，使污泥顆粒粒徑減小，增大顆粒比表面積，適宜后續(xù)單元減量微生物吸收利用；亦可溶胞出更多的碳源提供給減量微生物增殖。從而加速水解速率，減少SSR反應(yīng)器體積。

(2)由于側(cè)流池中的污泥能夠以生物膜的方式被固定在填料上，微生物在側(cè)流池的停留時間變長，使得生長周期較長的微生物也能夠繁殖，原生動物、后生動物的數(shù)量增多，富集在填料上形成厭氧菌層。結(jié)合缺氧好氧單元引入的異養(yǎng)菌，可實現(xiàn)協(xié)同減量。同時填料豐富了生物相，通過調(diào)節(jié)運行參數(shù)等方法，充分發(fā)揮生物捕食作用以及微生物的自身內(nèi)源代謝作用，高度實現(xiàn)污泥減量化。

(3)超聲預(yù)處理耦合填料微生物富集活性污泥原位減量化工藝，綜合了上述兩種方式的優(yōu)點，優(yōu)勢互助，既能有效通過超聲縮小顆粒粒徑，降低后續(xù)厭氧水解負(fù)荷，加速水解速率，減少SSR反應(yīng)器體積；又能通過填充填料給厭氧菌提供良好的生存環(huán)境，協(xié)同主反應(yīng)器中異養(yǎng)菌，充分發(fā)揮溶胞隱性增長和生物捕食作用，高度實現(xiàn)污泥減量化。在降低SSR體積的同時控制物化技術(shù)的能耗，則能實現(xiàn)技術(shù)優(yōu)勢互補，推動污泥原位減量技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的裝置流程示意圖；

圖中，1為進(jìn)水泵，2為缺氧池，3為曝氣池，4為沉淀池，5為超聲單元，6為生物減量單元，7為計量泵。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

實施例1

(1)主流生物處理組件的沉淀池4底部的30％的污泥首先泵入超聲單元5，超聲單元水力停留時間為20min。超聲裝置聲能密度范圍為0.5W/ml，運行方式為運行5s，停止運行5s，保證超聲的均勻性和溶胞的效果；進(jìn)入超聲單元的污泥濃度為4.5g/L，超聲單元初始污泥量為2L。

(2)將超聲預(yù)處理后污泥引200ml進(jìn)入裝有SPR-1型懸浮填料的厭氧側(cè)流池(即生物減量單元)6。厭氧側(cè)流池6的初始污泥量為2L，填充率為15％。厭氧側(cè)流池內(nèi)的轉(zhuǎn)速控制為200轉(zhuǎn)/分鐘。懸浮填料在池中呈現(xiàn)懸浮和漂浮的狀態(tài)。

(3)保證水力停留時間為10天，將厭氧側(cè)流池6處理后的污泥經(jīng)計量泵7每天引出200ml回流至傳統(tǒng)原位減量工藝的缺氧池2。

經(jīng)數(shù)據(jù)檢測分析，上述超聲加填料工藝的污泥減量率可達(dá)13.23％，污泥的有機(jī)質(zhì)減量率可達(dá)17.16％。而對比例1(與上述實施例1相比，除了不加生物減量池外，其余工藝都一樣)的MLSS減量率僅為4.13％，MLVSS減量率僅為6.86％。兩者相比較，實施例1的超聲加填料的工藝比超聲不加填料的MLSS減量多2.2倍，比超聲不加填料的MLVSS減量多1.5倍?？擅黠@看出實施例1中的超聲耦合填料的減量效果。

實施例2

一種超聲填料組合污泥減量工藝，如圖1所示，包括以下步驟：

(1)將待處理污水經(jīng)進(jìn)水泵1依次送入缺氧池2和曝氣池3中處理，曝氣池3中的泥水混合液進(jìn)入沉淀池4固液分離后，底部沉淀的污泥的5％泵入超聲單元5，其余全部返回缺氧池2，超聲處理工藝為：水力停留時間為0.5min，超聲處理時的聲能密度為0.1W/m，運行方式為：超聲5s，停止5s；

(2)超聲單元5預(yù)處理污泥后，繼續(xù)送入生物減量單元6處理，最后經(jīng)計量泵7輸送回流至缺氧池2。生物減量單元6包括生物減量單元6池和填充在生物減量單元6池內(nèi)的懸浮填料，懸浮填料為SPR-1填料，其填充率為5％。在生物減量單元6池底部還設(shè)有使懸浮填料呈現(xiàn)懸浮或漂浮狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)單元(如攪拌槳等)，工作時，旋轉(zhuǎn)單元的轉(zhuǎn)速為100rpm。生物減量單元6的水力停留時間為1天。

步驟(1)中曝氣池3底部通過管道接回缺氧池2為常規(guī)工藝中的硝酸鹽回流至缺氧池2中還原為氮氣的過程。

經(jīng)檢測后，本實施例的污泥減量率可達(dá)12.05％，污泥的有機(jī)質(zhì)減量率可達(dá)15.62％。

實施例3

除了本實施例中沉淀池4底部的沉淀全部泵入超聲單元5，超聲單元5的水力停留時間為20min，超聲處理時的聲能密度為2W/m，懸浮填料為德國海綿填料，填充率為60％，旋轉(zhuǎn)單元的轉(zhuǎn)速為500rpm，生物減量單元6的水力停留時間為15天外，其余均與實施例2一樣。

經(jīng)檢測后，本實施例的污泥減量率可達(dá)15.22％，污泥的有機(jī)質(zhì)減量率可達(dá)18.97％。

上述的對實施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于上述實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。