本發(fā)明涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種污泥減排的污水處理系統(tǒng)及污水處理方法。

背景技術(shù)：

城市工業(yè)污水處理中生物法是最經(jīng)濟(jì)有效的方法，污水處理廠基本上采用活性污泥的生物法處理污水。我國(guó)大中型污水處理廠從1978年37座增加到2010年2800余座，處理能力從64萬(wàn)噸/日增加到12867萬(wàn)噸/日，全國(guó)城市污水處理率已達(dá)73％。生物法進(jìn)行污水處理是通過(guò)微生物的生命活動(dòng)實(shí)現(xiàn)污染物的降解和去除，處理達(dá)標(biāo)后的上清液經(jīng)消毒后排放，但60～80％的污染物形成污泥進(jìn)入污泥處理系統(tǒng)，從1978年到2010年污水處理廠產(chǎn)生的脫水污泥從150噸/日增加到6800噸/日，污泥以每年超過(guò)10％遞增，如5000萬(wàn)噸濕污泥(80％含水)按2m高填埋，每天需要4萬(wàn)畝地，如全部焚燒，僅處理費(fèi)就上百億，堆放和排放將產(chǎn)生嚴(yán)重的二次污染，從消除污染角度只有對(duì)污泥進(jìn)行較徹底的處理，污水處理的目的才真正達(dá)到，否則只能看做是將污染從液相轉(zhuǎn)化為固相(或半固相)。

因此低成本有效解決其污泥問(wèn)題是一個(gè)很重要的環(huán)保課題。污泥減排方法有很多，但都存在一定局限性。如污泥脫水，僅是體積稍有減少；污泥直接利用，風(fēng)險(xiǎn)或成本很高；還有對(duì)剩余污泥進(jìn)行超聲波粉碎，難以工業(yè)化且礦物質(zhì)也難以減量；加酸堿化學(xué)溶解礦物質(zhì)或加熱水解，會(huì)增加化學(xué)原料或大幅增加成本并影響生物循環(huán)。

追求方便低成本較為徹底減排污泥是人們追求的方向。在各種污泥減排措施中強(qiáng)化生化過(guò)程是一種經(jīng)濟(jì)有效的措施，但減排效果一般在70％以下。從成分上分析污泥是由水和固體顆粒組成，固體成分中易降解的有機(jī)物含量一般在40％，難降解有機(jī)物含量30％，礦物質(zhì)含量在30％，理論上一般通過(guò)生物強(qiáng)化可以除去70％的污泥。另外30％的礦物質(zhì)，主要認(rèn)為是ca、mg碳酸鹽和部分硫酸鹽，來(lái)源于污水源中溶解的ca²⁺、mg²⁺和二氧化碳及帶硫酸根的菌等結(jié)合所致。使礦物質(zhì)重新溶解和防止礦物質(zhì)生存或長(zhǎng)大是強(qiáng)化生化法進(jìn)一步減排的關(guān)鍵。

如果污泥菌群在微觀載體上不吸附礦物質(zhì)，礦物質(zhì)是均勻分散的小微粒，當(dāng)污泥達(dá)到一定年齡污泥團(tuán)會(huì)崩解，其中的有機(jī)物以小分子化釋放，被生物菌消化，排出二氧化碳，將細(xì)小的caco3以ca(hco3)2形式溶解，細(xì)小的caso4在局部微酸度下再溶解，則老污泥就將減少或消失，就可實(shí)現(xiàn)無(wú)污泥排放的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一方面提供了一種污泥減排的污水處理系統(tǒng)，依次由原水槽、沉砂池、厭氧池、好氧池、二沉池、排水口和污泥收集裝置組成；所述污泥收集裝置將二沉池底部的固體收集并返回沉砂池中。

本發(fā)明的第二方面提供了一種污泥減排的污水處理方法，其使用了前述的污水處理系統(tǒng)，其特征在于包括如下步驟：

(1)將含有污泥的廢水從原水槽泵入沉砂池中進(jìn)行沉降；

(2)排出沉砂池中的上層廢水，將底部污泥引入?yún)捬醭刂?，同時(shí)加入粉狀生物載體加入?yún)捬醭刂羞M(jìn)行厭氧發(fā)酵；

(3)將經(jīng)步驟(2)厭氧發(fā)酵后的污泥引入好氧池中進(jìn)行有氧發(fā)酵；

(4)將經(jīng)步驟(3)有氧發(fā)酵后的污泥引入二沉池進(jìn)行二次沉降，將二次沉降后剩余的污泥和粉狀生物載體通過(guò)污泥收集裝置返回沉砂池中繼續(xù)利用。

優(yōu)選的，所述粉狀生物載體的投加量，經(jīng)大量試驗(yàn)為日處理廢水質(zhì)量的0.5～5％(視廢水水質(zhì)和載體形式而定)，每三個(gè)月補(bǔ)充約0.005％的損失量，有效期5年以上。

所述粉狀生物載體，其采用表面覆接長(zhǎng)鏈脂肪酸酰胺涂層膜的粉狀擔(dān)體，覆接在粉狀擔(dān)體上的長(zhǎng)鏈脂肪酸酰胺結(jié)構(gòu)如式(ⅰ)所示：

其中r1為c8～c40長(zhǎng)鏈脂肪烴基，r2，r3各自獨(dú)立的為氫、甲基、乙基、丙基或異丙基。將這種長(zhǎng)鏈脂肪酸酰胺生物分散劑覆接在多孔粉狀擔(dān)體上，形成分子涂層膜，作為活性污泥的載體，在污水中微生物以這個(gè)載體形成菌團(tuán)，菌團(tuán)因碰撞吸附形成活性污泥團(tuán)，生物分散劑長(zhǎng)鏈端被擔(dān)體吸引固定，酰胺端親水，可以防止細(xì)菌向擔(dān)體固體表面吸附，防止特別是由于硫酸鹽還原菌的吸附，端頭指向水中包圍來(lái)的菌體，生物相容性使之滲透到菌體中取代礦物質(zhì)的連接地位，使礦物質(zhì)也被均勻分散。載體表面因酰胺基團(tuán)而帶電荷，產(chǎn)生菌體間微絮凝團(tuán)聚，使得菌體成長(zhǎng)逐步長(zhǎng)大成特殊結(jié)構(gòu)的活性污泥團(tuán)。當(dāng)污泥團(tuán)長(zhǎng)大到一定程度開始老化，里層的結(jié)合力開始下降，污泥團(tuán)在水流沖刷下，酰胺端切破衰老細(xì)胞縫隙發(fā)生群團(tuán)崩裂、碎化。這種崩裂不僅將污泥中的有機(jī)小分子得到釋放，而且礦物質(zhì)也得到了生物分散，為進(jìn)一步消化污泥碎片創(chuàng)造了條件。

優(yōu)選的，所述粉狀擔(dān)體有各種類型的活性炭、硅藻土、焦炭粉、沸石粉、磺化煤粉、氧化鋁粉、硅膠粉、分子篩原粉、酸性白土、層狀石墨粉、硅灰石粉、海泡石粉、多孔陶瓷粉、硅藻小球、多孔火山灰、蛭石粉、膨潤(rùn)土、凹凸棒土、橡膠顆粒、teflon-6粉、高分子多孔微球gdx之一或及其任意組合。

優(yōu)選的，所述粉狀擔(dān)體的顆粒在400目至5mm之間。

優(yōu)選的，所述c8～c40長(zhǎng)鏈脂肪酸酰胺可以被一些抑菌物質(zhì)如松香酸，松香酸酰胺所取代，其用量為長(zhǎng)鏈脂肪酸酰胺的0.01％～15％，優(yōu)選為0.5％～5％，其添加可以防止分散劑本身被微生物消耗掉。也可以在所述擔(dān)體于覆接長(zhǎng)鏈脂肪酸酰胺涂層膜之前，進(jìn)行載銀抑菌處理，在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選例中，使用了載銀活性炭，由于銀具有很好的抗菌能力，酰胺分散劑不會(huì)被微生物消耗掉；所述載銀活性炭可以從市場(chǎng)上直接購(gòu)得。

優(yōu)選的，所述粉狀生物載體，可以針對(duì)具體處理的廢水情況，在使用時(shí)混合對(duì)污水處理具有協(xié)同效應(yīng)的生物菌種和/或營(yíng)養(yǎng)物和/或生物增效劑，減少生產(chǎn)延遲，提高合規(guī)性，優(yōu)化菌群，提升固有微生物菌群對(duì)工藝的影響能力或?qū)δ承┏煞值慕到饽芰ΓM(jìn)而達(dá)到改善污水處理的目的?！霸谑褂脮r(shí)混合”是指既可以將粉狀生物載體與菌種預(yù)混后投入使用，也可以將粉狀生物載體與菌種分別投入污水池中。

具體的載體制備方法為：將長(zhǎng)鏈脂肪酸酰胺分散劑用異丙醇和水溶解或分散，將粉狀擔(dān)體完全浸入，充分吸附，分離掉液體，水洗初干燥，在微波輻照下高溫處理固化使之結(jié)合牢固，在擔(dān)體表面形成約10～1000nm有效長(zhǎng)鏈脂肪酸酰胺膜層。

本發(fā)明的第二方面提供了一種污泥超高量減排的污水處理方法，其采用前述的粉狀生物載體作為活性污泥載體。

優(yōu)選的，所述粉狀生物載體通過(guò)關(guān)閉剩余污泥出口，加入到運(yùn)行中的生物處理池中，作為活性污泥載體，活性污泥進(jìn)入好氧池、二沉池再返回厭氧池，反復(fù)循環(huán)，達(dá)到以所述粉狀生物載體為載體之活性污泥的完全循環(huán)，可實(shí)現(xiàn)污水生物處理過(guò)程中污泥非常徹底的減排。

采用本發(fā)明的粉狀生物載體結(jié)合有效的菌種，進(jìn)行污水處理，污泥循環(huán)可以大幅度減排污泥，污泥減排量>95％，甚至不排放污泥。本發(fā)明的載體材料是多孔物質(zhì)，吸附性很強(qiáng)，可以預(yù)先增加系統(tǒng)中的細(xì)菌種類，濃度和代謝活性，抑制少量不利菌的生成而使微生物得到強(qiáng)化，強(qiáng)制污泥循環(huán)時(shí)，可使得可以將死亡微生物(污泥)通過(guò)水解作用，變成溶解性的小分子，污泥產(chǎn)生量就會(huì)減少。載體的作用是使老化污泥會(huì)細(xì)胞崩裂，一方面將可溶性cod釋放出，被直接細(xì)菌吸收分解，另一方面，產(chǎn)泥的減少也延長(zhǎng)了污泥壽命，提高了活性微生物的濃度，促進(jìn)捕食生物生長(zhǎng)，有利于增加能量損失，并減少合成生物體的數(shù)量。常見的捕食生物是原生生物和后生動(dòng)物，這類生物的生長(zhǎng)周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于微生物的生長(zhǎng)周期，在傳統(tǒng)的活性污泥系統(tǒng)中，由于污泥壽命太短，他們的數(shù)量就會(huì)非常稀少，起不到最大的捕食作用，而延長(zhǎng)污泥壽命，就大大增強(qiáng)了原生動(dòng)物和后生動(dòng)物的捕食作用，使難降解物質(zhì)被消耗，從而達(dá)到污泥減量。關(guān)鍵一點(diǎn)，除了生物的氧化還原使礦物質(zhì)溶解度增大外，不溶解的礦物質(zhì)被事先分散成極細(xì)的顆粒，在多次崩解和局部co2氛圍下轉(zhuǎn)化為溶解性物質(zhì)，如ca(hco3)2，無(wú)機(jī)礦物質(zhì)被再溶解。結(jié)合強(qiáng)化減排的協(xié)同菌種進(jìn)行污水處理，采用投加本發(fā)明的生物載體的方法后，部分污泥可在生化處理過(guò)程中被消化掉，剩余污泥只能夠滿足生化系統(tǒng)回流使用要求，使之可能實(shí)現(xiàn)生物法處理污水而無(wú)污泥排放。

本發(fā)明的粉狀生物載體，可以作為生化污水處理開工創(chuàng)造活性污泥使用，也可以對(duì)已正常生化污水處理的排泥系統(tǒng)進(jìn)行投加，并實(shí)現(xiàn)無(wú)污泥排放。具體以a-o污水處理工藝為對(duì)象，在一個(gè)正常排泥的體系中，關(guān)閉排泥口，二沉池中的污泥循環(huán)到厭氧池中，將適應(yīng)該系統(tǒng)的協(xié)同菌種和生物載體加到處理池中，不斷循環(huán)，形成載體型的活性污泥體系，污泥成長(zhǎng)到一定時(shí)間會(huì)崩解，釋放cod，溶解礦物質(zhì)，消化污泥。同時(shí)回流至生物處理段的厭氧段中補(bǔ)充生物處理過(guò)程中所需的碳源，從而還達(dá)到強(qiáng)化生物脫氮除磷的效果。與原工藝相比，不排泥，出水有所改善。

附圖說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明提供的a/o污水處理裝置的流程圖

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，該實(shí)施例以發(fā)明技術(shù)方案為前提給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的工藝操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅僅局限于下述的實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

長(zhǎng)鏈脂肪酸酰胺生物分散劑選用beckmann公司bulab^tm8007，為85％的妥爾油酸酰胺分散樹脂。粉狀生物載體制備方法為：向500ml異丙醇中加入8007樹脂150g，加入kh570硅烷偶聯(lián)劑1g，松香酸5g，松香酸酰胺8g，加500ml水?dāng)嚢铚責(zé)崛芙?，加?000ml水并高速分散成均勻乳液。加入載銀抑菌活性炭(100目)1000g，攪拌12小時(shí)，過(guò)濾，用50℃溫水反復(fù)洗滌。濾餅在100℃以下烘干，再平攤至微波下輻照20分鐘，加熱至300℃，冷卻至室溫，得稍帶粘連性的粉末，即粉狀活性炭生物載體，如混入固體菌種，則低溫保存。

實(shí)施例2

實(shí)施例1中活性炭改為粉狀(100目)磺化煤粉，得粉狀磺化煤生物載體。

實(shí)施例3

實(shí)施例1中活性炭改為硅藻土，得硅藻土生物載體。

實(shí)施例4

實(shí)施例1中活性炭改為分子篩粉，得分子篩粉生物載體。

實(shí)施例5

將實(shí)施例1、2、3、4的載體按1:1:0.5:0.2混合，得混合生物載體。

實(shí)施例6

一套a/o污水處理裝置，流程如附圖1所示：

原水為上海某污水處理廠柵后水，組成化學(xué)需氧量codcr350mg/l，懸浮物ss70mg/l，nh3-n25mg/l，采用美國(guó)ges通用環(huán)保科技有限公司的利蒙llmo復(fù)合微生物菌種，其含有7種細(xì)菌，對(duì)消化污泥的有機(jī)物具有較好的協(xié)同效果。

取實(shí)施例1的活性炭生物載體75kg，與100kg液態(tài)利蒙llmo復(fù)合微生物菌種混合攪拌均勻，室溫發(fā)酵24-36h后投入生物處理池中，沉淀物循環(huán)不排放污泥，系統(tǒng)穩(wěn)定后，溶解氧do2～7mg/l，單位容積混合液內(nèi)含活性污泥固體物質(zhì)的總量mlss3.2～5.4g/l。連續(xù)一年不排污泥，出水流量～100l/h，出水水質(zhì)：化學(xué)需氧量codcr50～60mg/l，懸浮物ss8～9mg/l，nh3-n2～3mg/l。

實(shí)施例7

某a/o城市污水處理廠，處理能力1.2萬(wàn)m³/d，每天排泥10t，進(jìn)水情況：化學(xué)需氧量codcr160～180mg/l，懸浮物ss70～80mg/l，nh3-n20～25mg/l，總磷tp4～9mg/l。以實(shí)施例5的混合生物載體60t，另補(bǔ)充維信諾公司菌種：toler-x5100200kg、biokemov510050kg，bispikes400050kg，bioquick513050kg。關(guān)閉排污口，將料加水成漿后從污泥回流口投入，每天5t，12天投完，打入?yún)捬醭刂?，循環(huán)。進(jìn)出水量不變，從第一天投料開始系統(tǒng)就開始不排泥，不添加絮凝劑，可連續(xù)半年以上不排泥。出水水質(zhì)：化學(xué)需氧量codcr40～50mg/l，懸浮物ss8～9mg/l，nh3-n2～4mg/l，總磷tp2～3mg/l，比原出水有所改善并且池邊氣味明顯減少。綜合評(píng)估污泥減排量大于95％，對(duì)比不加本生物載體而日常連續(xù)補(bǔ)加菌種的純強(qiáng)化生化方法之污泥減量的50～60％，提高減排量約40％，且日常不增加運(yùn)行成本。