本發(fā)明涉及農(nóng)村污水污泥減量化排放的方法，是一種污水處理過程中的污泥同步減量集成工藝系統(tǒng)。

技術(shù)背景

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和推進(jìn)，水資源短缺，水污染加劇的情況日趨嚴(yán)峻，污水處理與回用的要求日益迫切。城市化傳統(tǒng)管網(wǎng)收集，集中式污水處理的方式仍然是城市污水處理的主流方式，而農(nóng)村污水處理由于農(nóng)村污水管網(wǎng)設(shè)置較為薄弱，鄉(xiāng)鎮(zhèn)之間地形較為復(fù)雜等原因限制，農(nóng)村污水治理仍然以分散式處理的方式為主。

在我國的農(nóng)村生活污水主要由洗滌廢水構(gòu)成。由于絕大多數(shù)農(nóng)村沒有相應(yīng)的污水處理系統(tǒng)，污水直接排入地表或河流湖泊，地表污水腐爛變質(zhì)后，既影響人們生活環(huán)境，又給農(nóng)民的身體健康帶來隱患；而直接注入河流湖泊或滲透至地下的大量污水則會(huì)造成水體污染，影響飲用水安全。大型的人工污水處理系統(tǒng)雖然適合處理農(nóng)村生活污水，但其占地面積大，投入費(fèi)用高，或難以適應(yīng)我國農(nóng)村的實(shí)際情況，推廣應(yīng)用過程受阻。在這樣的情況下，一體化農(nóng)村污水處理裝置作為各級(jí)村鎮(zhèn)污水管網(wǎng)的處理終端設(shè)備便有著良好的市場(chǎng)前景。

農(nóng)村生活污水組分及污染物濃度與農(nóng)民的生活環(huán)境、經(jīng)濟(jì)水平、用水量等因素有關(guān)。一般而言，農(nóng)村生活污水的性質(zhì)相差不大，但一天內(nèi)的水質(zhì)波動(dòng)較大，污水中的主要污染物為COD、氮和磷等，且含量較高，一般不含有毒物質(zhì)，可生化性良好，污水中還含有合成洗滌劑及細(xì)菌、病毒、寄生蟲卵等，不同時(shí)段的水質(zhì)也不同。一般農(nóng)村生活污水的水質(zhì):COD 250～400mg/L，BOD₅ 120～200mg/L，NH₄⁺-N和TP分別為40.0～60.0和2.5～5.0mg/L。農(nóng)村生活污水水量一般較小，但日變化系數(shù)大，為3.0～5.0。村民生活規(guī)律相近，導(dǎo)致農(nóng)村生活污水排放量早晚較大，每天上午、中午、下午都有1個(gè)排水高峰時(shí)段。夜間排水量小，甚至可能斷流，即污水排放呈不連續(xù)狀態(tài)，具有變化幅度大的特點(diǎn)。

另外，由于農(nóng)村污水處理設(shè)備安裝分散，處理水量小，污泥的處置存在較大的局限性，污泥脫水、外運(yùn)、焚燒等過程需要消耗大量的人力物力。因此大多數(shù)農(nóng)村污水處理設(shè)備，不具備污泥處置能力。

目前，市場(chǎng)上常見的農(nóng)村污水一體化設(shè)備，由于水量水質(zhì)變化大設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定，自動(dòng)化程度要求高，運(yùn)行成本高，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜不易檢修，污泥處置存在較大問題等。這些都給農(nóng)村污水處理設(shè)備穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放帶來巨大壓力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)以上技術(shù)難題，提供了一種運(yùn)行成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、具有污泥減量排放的農(nóng)村污水一體化處理設(shè)備，一種剩余污泥減量化農(nóng)村污水處理一體化裝置，其特征是，包括依次連通的水解區(qū)(1)、厭氧區(qū)(2)、多段好氧-缺氧反應(yīng)區(qū)(3)和高效斜板沉淀區(qū)(4)；

所述水解區(qū)(1)包括水解反應(yīng)單元，水解反應(yīng)單元通過隔板分為水解反應(yīng)A單元和水解反應(yīng)B單元，水解反應(yīng)A單元和水解反應(yīng)B單元底部連通；水解區(qū)(1)設(shè)有污水進(jìn)水管(1-1)、回流剩余污泥擋板(1-2)、回流剩余污泥管(1-3)和剩余污泥回流泵(1-4)；

所述厭氧區(qū)(2)包括厭氧反應(yīng)單元，厭氧反應(yīng)單元通過隔板分為厭氧反應(yīng)A單元和厭氧反應(yīng)B單元，厭氧反應(yīng)A單元和厭氧反應(yīng)B單元底部連通；厭氧區(qū)(2)設(shè)有厭氧污泥回流擋板(2-1)，厭氧污泥回流管(2-2)和厭氧污泥回流泵(2-3)；

所述多段好氧-缺氧反應(yīng)區(qū)(3)為依次回轉(zhuǎn)式連接多組好氧池和厭氧池；多組好氧池和厭氧池底部設(shè)有曝氣頭(3-2)，中間設(shè)有立體彈性填料(3-1)；。

所述高效斜板沉淀區(qū)(4)底部設(shè)有污泥斗(4-3)，中部設(shè)有折板(4-1)，上方設(shè)有出水堰(4-2)。

其中，所述污泥斗(4-3)底部通過管道和回流剩余污泥管(1-3)連通，剩余污泥回流泵(1-4)設(shè)置在回流剩余污泥管(1-3)上；回流剩余污泥管(1-3)伸入水解區(qū)(1)的端口設(shè)有回流剩余污泥擋板(1-2)。

其中，所述厭氧污泥回流管(2-2)上設(shè)有厭氧污泥回流泵(2-3)，厭氧污泥回流管(2-2)伸入?yún)捬鯀^(qū)(2)的端口設(shè)有厭氧污泥回流擋板(2-1)。

其中，所述依次好氧池和厭氧池至少為依次回轉(zhuǎn)式連接的好氧池和厭氧池至少為三組。

所述的一種剩余污泥減量化農(nóng)村污水處理一體化裝置，提出的一種通過復(fù)合厭氧池后消化降低污泥濃度，且大幅消減有機(jī)物濃度，旨在緩沖及降低后續(xù)的處理單元的負(fù)荷，大幅降低處理成本，提高了進(jìn)入生化系統(tǒng)的水質(zhì)水量的穩(wěn)定性。在生化池中，通過循環(huán)式多段好氧-缺氧工藝，保持足夠的停留時(shí)間，具有良好的脫氮工藝。在沉淀池與復(fù)合厭氧池之間設(shè)有污泥回流管，可通過回流保持復(fù)合厭氧池高污泥濃度。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過復(fù)合厭氧池、多段好氧-缺氧的組合方法以達(dá)到效果。所述方法包括兩部分：

(1)復(fù)合厭氧池

復(fù)合厭氧池包括，污水進(jìn)水管、回流剩余污泥管、水解污泥回流管、厭氧污泥回流管。復(fù)合厭氧池中可分為兩大部分，即水解酸化和厭氧消化；水解酸化階段是由兼性微生物產(chǎn)生的水解酶類將大分子物質(zhì)或不溶性物質(zhì)水解成低分子可溶性的有機(jī)物，這些小分子能夠溶解于水并透過細(xì)胞膜為細(xì)菌所利用。這一階段主作用是增加有機(jī)物的溶解性，酸化產(chǎn)物在產(chǎn)氧產(chǎn)乙酸菌的作用下被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細(xì)胞物質(zhì)。在厭氧消化階段中及由產(chǎn)甲烷細(xì)菌再進(jìn)一步將脂肪酸、氨基酸等溶解性有機(jī)物分解成甲烷、二氧化碳等。所述復(fù)合厭氧池，設(shè)置水解污泥回流管和厭氧污泥回流管，使各個(gè)功能區(qū)嚴(yán)格區(qū)分，控制各功能區(qū)內(nèi)不同微生物的生長(zhǎng)環(huán)境，污泥充分混合，延長(zhǎng)停留時(shí)間，反應(yīng)充分轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳。二沉池剩余污泥部分和復(fù)合厭氧池前兩個(gè)污泥斗污泥回流到高效水解區(qū)進(jìn)水端，由于二沉池回流污泥95％以上為微生物新陳代謝所產(chǎn)生的V_SS。在高效水解區(qū)內(nèi)，厭氧微生物和兼氧微生物將該部分V_SS分解為低級(jí)脂肪酸，進(jìn)入?yún)捬跸瘏^(qū)，在厭氧菌的作用下分解成為甲烷、二氧化碳等。從而實(shí)現(xiàn)生化池進(jìn)水水質(zhì)均勻，剩余污泥的減量處理。

本發(fā)明將復(fù)合厭氧池分為兩個(gè)功能單元，水解區(qū)和厭氧區(qū)，每個(gè)功能區(qū)容積比為1：1，每個(gè)功能區(qū)細(xì)分為兩個(gè)反應(yīng)區(qū)，每個(gè)反應(yīng)區(qū)容積比為7:3。進(jìn)水在水解A區(qū)的水力停留時(shí)間不低于3小時(shí)，水解池的總停留時(shí)間不低于6小時(shí)。通過回流好氧污泥補(bǔ)充水解池的污泥濃度，其中懸浮污泥濃度(MLSS)控制在10-15g/L。由于在水解區(qū)不同空間區(qū)域形成兼氧-厭氧的環(huán)境，在進(jìn)口懸浮污泥區(qū)，初始污泥與污水混合后形成兼氧區(qū)，控制溶解氧(DO)為0.1-0.3mg/L，隨著水流方向溶解氧逐步降低，到水解B區(qū)，控制溶解氧(DO)小于0.1mg/L。在這個(gè)過程中，水解池形成大量的兼氧菌和厭氧菌，通過高濃度的兼氧菌-厭氧菌共同水解作用，一般出水后BOD/COD比值可提高40-80％，對(duì)氨氮去除率可達(dá)10％-30％。

所述的水解區(qū)分為水解A區(qū)與水解B區(qū)，所述水解A區(qū)中由于回流剩余污泥進(jìn)入水解區(qū)，與進(jìn)水在水解區(qū)域混合反應(yīng)，回流液中帶有的溶解氧及回流剩余污泥中殘留的溶解氧，在此區(qū)域形成兼氧-厭氧區(qū)，微生物種群類別優(yōu)于普通水解酸化池，可更高效的進(jìn)行水解反應(yīng)，出水流入水解B區(qū)，水解B區(qū)無進(jìn)水湍流干擾，懸浮污泥流速小于0.25m/s，在此區(qū)域泥水自然分層，水解區(qū)底部設(shè)有水解污泥回流管道，與剩余污泥管道連接，回流至水解A區(qū)中部，上清液通過溢流堰流入?yún)捬鯀^(qū)。

所述厭氧區(qū)分為厭氧A區(qū)和厭氧B區(qū)，經(jīng)過水解B區(qū)進(jìn)入?yún)捬魽區(qū)的污水，B/C得到大幅提升，大部分有機(jī)物為VFA。在厭氧A區(qū)和厭氧B內(nèi)，甲烷菌及其他厭氧菌將有機(jī)物轉(zhuǎn)化成為甲烷、二氧化碳和水。厭氧B區(qū)內(nèi)懸浮污泥流速小于0.25m/s，在此區(qū)域泥水自然分層，厭氧區(qū)底部設(shè)有獨(dú)立污泥回流管道，回流至厭氧A區(qū)中部，上清液通過溢流堰流入后續(xù)生化處理單元。

通過以上循環(huán)，使得水解池內(nèi)形成不同的兩個(gè)功能區(qū)域，實(shí)現(xiàn)生化池進(jìn)水水質(zhì)均勻，剩余污泥的減量排放。

(2)多段好氧-缺氧反應(yīng)池

本發(fā)明所述多段多級(jí)A/O工藝是一種采用多級(jí)短時(shí)好氧與缺氧重復(fù)操作來替代單級(jí)連續(xù)長(zhǎng)時(shí)好氧和缺氧操作，并在此基礎(chǔ)上把進(jìn)水負(fù)荷若干等分，分別進(jìn)入各級(jí)缺氧段，營造有利于脫氮微生物生長(zhǎng)的環(huán)境，最終使污水得到凈化的工藝技術(shù)。一個(gè)缺氧段與一個(gè)好氧段組成一級(jí)A/O單元，上一級(jí)好氧區(qū)的硝化液直接進(jìn)入下一級(jí)缺氧區(qū)進(jìn)行反硝化，無需內(nèi)回流。進(jìn)水按比例分配后進(jìn)入各缺氧段，為聚磷菌和反硝化菌及時(shí)提供碳源，同時(shí)降低了好氧區(qū)的有機(jī)負(fù)荷，提高了好氧區(qū)內(nèi)硝化菌對(duì)異養(yǎng)菌的競(jìng)爭(zhēng)力，在生物池內(nèi)創(chuàng)造出由高到低的污泥濃度梯度。該工藝創(chuàng)造了聚磷菌、硝化菌和反硝化菌各自適宜生長(zhǎng)的環(huán)境，提高了活性污泥中聚磷菌、硝化菌和反硝化菌的比例和活性，實(shí)現(xiàn)高效除磷脫氮。

本發(fā)明所述的多段好氧-缺氧反應(yīng)池是由3段好氧與缺氧循環(huán)進(jìn)水實(shí)現(xiàn)環(huán)流，本發(fā)明所述的多段好氧-缺氧反應(yīng)池采用折板式運(yùn)行方式，好氧池曝氣使相鄰兩池污泥混合液的密度改變，具有一定的水力提升和推動(dòng)作用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：

1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行方便。

2、污泥減量化程度高，該技術(shù)包括廢水處理過程中的污泥減量及剩余污泥的深度處理，并實(shí)現(xiàn)了污水與污泥處理的循環(huán)。

3、運(yùn)行成本低，相比于大型的污泥后處理設(shè)備，該技術(shù)的基建投資低。同時(shí)，污泥的大量減少導(dǎo)致污泥后續(xù)處理能耗及成本降低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的工藝平面圖；

圖2為圖1的A-A剖面圖；

圖中的附圖標(biāo)記1是水解區(qū)，2是厭氧區(qū)，3是多段好氧-缺氧反應(yīng)區(qū)，4是高效斜板沉淀區(qū)，1-1是污水進(jìn)水管，1-2是回流剩余污泥擋板，1-3是回流剩余污泥管，1-4是剩余污泥回流泵；2-1是厭氧污泥回流擋板，2-2厭氧污泥回流管，2-3是厭氧污泥回流泵；3-1是立體彈性填料，3-2是曝氣頭；4-1是折板，4-2是出水堰，4-3是污泥斗。

具體實(shí)施方式

工藝流程及原理：污水經(jīng)污水進(jìn)水管(1-1)進(jìn)入復(fù)合厭氧池水解區(qū)(1)，同時(shí)回流剩余污泥管(1-2)的回流使厭氧池保持較高的污泥濃度，增加水流動(dòng)瑞動(dòng)提高物相傳質(zhì)，使污水中有機(jī)污染物在池內(nèi)水解酸化細(xì)菌作用下得到高效去除。接著污泥進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)(2)，甲烷菌及其他厭氧菌將有機(jī)物轉(zhuǎn)化成為甲烷、二氧化碳和水。同時(shí)設(shè)置厭氧污泥回流管(2-1)使厭氧反應(yīng)充分，延遲停留時(shí)間，轉(zhuǎn)化效率更高。再經(jīng)穿孔花墻進(jìn)入多段好氧-缺氧反應(yīng)池(3)，污水直接在反應(yīng)池中形成內(nèi)循環(huán)，然后污水通過高效斜板沉淀區(qū)(4)得到澄清，最后由出水堰排出。水流中的固相污染物及厭氧細(xì)菌，在高效斜板沉淀設(shè)備沉淀分離或沿途沉降后，累積在貯泥斗，通過回流剩余污泥管(1-2)回到復(fù)合厭氧池。后續(xù)好氧生物處理單元的剩余污泥，可由回流剩余污泥投配管進(jìn)入復(fù)合厭氧池，在復(fù)合厭氧池每個(gè)單元的下部分，與污水水流混動(dòng)擾動(dòng)，由水解酸化中水解酸化細(xì)菌作用下，得到液化與降解，達(dá)到污泥減量的效能。