專利名稱：折流式初沉污泥水解酸化開發碳源裝置及其污泥處理方法
技術領域：
本發明涉及一種折流式初沉污泥水解酸化開發碳源裝置及其污泥處理方法，屬于 污水污泥處理與資源化領域。
背景技術：
我國《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)對城鎮污水處理廠的氮 磷排放提出了更高的要求，脫氮除磷已成為城市污水處理的重要任務。我國許多城市污水 屬典型的低C/N廢水，低碳氮比廢水本身所能提供的碳源不能滿足同步高效脫氮除磷的要 求，解決碳源受限型廢水碳源不足的問題已經迫在眉睫。利用城市污泥進行水解酸化來開發生物脫氮除磷可利用的碳源是一種可行性較 強的工藝，在獲得生物可利用碳源的同時，實現污泥一定程度的穩定化和資源化。由于剩余 污泥中含有大量聚磷菌在好氧段吸收的磷酸鹽，若對剩余污泥進行水解酸化，會導致聚磷 菌對磷的再次釋放，而初沉污泥中富含脂肪酸，有機質含量在60%以上，是理想的資源化對 象，且較剩余污泥而言無嚴重的氮磷釋放問題。利用初沉污泥中的有機內碳源，將有效解決 城市污水存在的碳源不足的問題并實現污泥減量化與資源化。當前國內外采用的初沉污泥水解酸化技術主要是完全混合連續流反應器技術或 上流式污泥床等技術。完全混合連續流反應器技術傳質效率低，必須依靠機械攪拌增強傳 質效率，不利于節能，且完全混合連續流反應器占地面積較大，運行成本較高。上流式污泥 床技術為了保證良好的污水分離效果，需設置三相分離器，該方法結構復雜、造價高、水解 酸化效率較低。
發明內容
本發明目的是解決城市污水處理廠因碳源不足導致的氮磷去除效果差和剩余污 泥量日益增大的問題。本發明采用的折流式初沉污泥水解酸化裝置是一種由多格室組成的 連續結構，近似多UASB串聯而成的推流式反應器，兼具上流式活性污泥床與推流式反應器 優點，傳質效率高，同等底物轉化率下所需容積較CSTR反應器小，且無需攪拌。本發明的具體內容為一種折流式初沉污泥水解酸化開發碳源裝置，包括進泥管 1、配泥槽2、出水管10以及由四個等容積的隔室依次連接而成的連續流結構，每個隔室的 內部由導流板4分為導流室3和上流室6兩部分，導流室3與上流室6容積比為1 4;導 流板4底部設置與水平成45°角的折板5，各隔室擋板7依次降低，其中隔室I至III的底 部均設污泥放空口 12，隔室IV的上流室上部設置高分子彈性濾料耦合生物膜載體9，使污 泥固液分離，形成污泥固液分離區8，以豐富微生物種群及數量，強化產酸效果，并攔截生物 固體，防止污泥流失。隔室IV的底部設排泥口 13，并通過循環泵14與進泥管1連接，形成 循環回路；裝置外圍設水浴11，水浴11底部設置放空口 16，采用自動溫控設備15控制溫 度。本發明所提供的利用上述折流式初沉污泥水解酸化開發碳源裝置處理污泥的方
3法，具體包括如下步驟a)通過計量蠕動泵將初沉污泥從進泥管1泵入該裝置配泥槽2，并控制進泥流量 HRT 為 24-36h ；b)污泥沿導流室3往下，經折板5進入上流室6，污泥往上通過隔室隔板7溢流至 下一個相鄰隔室的導流室，形成折流式推進，依次流經四個隔室及高分子彈性濾料耦合生 物膜載體9后，酸化液經出水管10排出；C)沉淀污泥通過第四隔室底部循環泵14回流至進泥管1，形成循環，剩余污泥通 過排泥口 13排除，根據測定污泥濃度采用控制剩余污泥排泥量的辦法通過排泥口 13排泥 控制SRT為3-7d。上述處理污泥方法，還可采用自動溫控設備15控制裝置水浴溫度為30°C。上述處理污泥方法，還可通過循環泵14控制回流污泥流量為進泥流量的1-2倍。本發明涉及的折流式初沉污泥水解酸化開發碳源方法的關鍵是通過調整試驗參 數使體系中水解產酸菌富集占優，并抑制產甲烷菌減少甲烷產量，以達到產酸最大化目標。 為了控制污泥發酵產酸過程，利用水解酸化作用從污泥中獲取大量揮發性脂肪酸，本試驗 通過控制溫度、水力停留時間和污泥停留時間等運行參數來強化產酸菌的富集，抑制產甲 烷效應。本方法控制的HRT為24-36h，污泥停留時間為3-7d，控制裝置水浴溫度為30°C，循 環泵流量為進泥流量的1-2倍。其具體有益效果如下1.水解效率及VFA產率高。在溫度為30°C，水力停留時間為24h，生物固體平均停 留時間為3d的條件下，污泥酸化液的SC0D、VFAs最大值分別達到1182mg/L和602. 8mg/L, VFA產率最大值達0. 06mgVFAs/mgVSS,水解效率最大值達到3. 6%，而同等條件下，CSTR反 應器的污泥酸化液SCOD、VFAs最大值通常只有800mg/L和400mg/L左右。2.裝置所需容積較CSTR反應器小，且無需攪拌。同等條件下本發明裝置VFA產率 達到0. 06mgVFAs/mgVSS時所需的容積為30L，而CSTR污泥水解酸化反應裝置體積通常需要 50L。本發明裝置根據水力學原理設計，污泥折流通過裝置，形成折流式推進，兼具上流式污 泥床和推流式反應器的優點，傳質效率高，無需機械攪拌，可節省電能。
3.本發明方法具備污泥穩定效果，初沉污泥水解產酸工藝對污泥具有調理作用， 酸化后初沉污泥的30分鐘沉降比由85 % 95%降為62% 76%，經水解酸化處理后初沉 污泥沉降性能提高，有利于后續泥水分離處理。
圖1是本發明折流式初沉污泥水解酸化開發碳源工藝原理示意圖。圖中，1-進泥管，2-配泥槽，3-導流室，4-導流板，5-折板，6_上流室，7-隔板， 8_污泥固液分離區，9-耦合生物膜載體，10-酸化液出水管，11-水浴，12-污泥放空口， 13-排泥口，14-循環泵，15-自動溫控設備，16-水浴放空口。
具體實施例方式參見圖1，本發明的具體實施流程為初沉污泥從進泥管1進入該裝置配泥槽2，污泥沿導流室3往下，經折板5進入上流室6，污泥往上通過隔室擋板7溢流至導流室，形成折流式推進，依次流經四個隔室及耦 合生物膜載體9后，酸化液經出水管10排出，沉淀污泥通過第四隔室底部循環泵14回流至 進泥管1，形成循環。本方法特征在于，通過計量蠕動泵調節進泥流量控制HRT為24-36h， 根據測定污泥濃度采用控制剩余污泥排泥量的辦法通過排泥口 13排泥控制SRT為3-7d。 采用自動溫控設備15控制裝置水浴溫度為30°C，循環泵14流量為進泥流量的1-2倍。實施實例以某大型城市污水處理廠的實際初沉污泥為研究對象，試驗結果表明 系統經過連續運行，可獲得穩定的工藝性能(1)溫度為30°C，水力停留時間為24h，生物固體平均停留時間為3d時，污泥 酸化產物的SCOD和VFAs極值分別達到1182mg/L和602. 8mg/L, VFA產率最大值達到 0. 06mgVFAs/mgVSS，水解效率最大值達到3. 6 %，酸化后初沉污泥的30分鐘沉降比由 85% 95%降為62% 76%。折流式初沉污泥水解酸化工藝可成功實現VFAs的積累并實 現污泥的穩定化，折流式初沉污泥水解酸化獲取碳源工藝是行之有效的。(2)溫度為30°C，水力停留時間為32h，生物固體平均停留時間為5d時，水解酸化 系統可獲得最佳效果。污泥酸化產物的SCOD和VFAs極值分別達到1498mg/L和895. 3mg/ L，VFA產率最大值達到0. 08mgVFAs/mgVSS,水解效率最大值達到5%，酸化后初沉污泥的30 分鐘沉降比由85% 95%降為60% 69%。通過控制SRT實現了產酸效應的最大化，可 為后續生物脫氮除磷提供充足碳源，為解決城市污水處理廠因碳源不足導致的氮磷去除效 果差的難題提供了經濟便捷的途徑并可緩解剩余污泥量日益增大的問題。
權利要求
一種折流式初沉污泥水解酸化開發碳源裝置，包括進泥管(1)、配泥槽(2)、出水管(10)以及由四個等容積的隔室依次連接而成的連續流結構，每個隔室的內部由導流板(4)分為導流室(3)和上流室(6)兩部分，導流室(3)與上流室(6)容積比為1∶4；導流板(4)底部設置與水平成45°角的折板(5)，各隔室擋板(7)依次降低，其特征在于，隔室I至III的底部均設污泥放空口(12)，隔室IV的上流室上部設置高分子彈性濾料耦合生物膜載體(9)，使污泥固液分離，形成污泥固液分離區(8)，隔室IV的底部設排泥口(13)，并通過循環泵(14)與進泥管(1)連接，形成循環回路；裝置外圍設水浴(11)，水浴(11)底部設置放空口(16)，采用自動溫控設備(15)控制溫度。
2.一種利用權利要求1所述的折流式初沉污泥水解酸化開發碳源裝置處理污泥的方 法，其特征在于該方法包括如下步驟a)通過計量蠕動泵將初沉污泥從進泥管(1)泵入該裝置配泥槽(2)，并控制進泥流量 HRT 為 24-36h ；b)污泥沿導流室(3)往下，經折板(5)進入上流室(6)，污泥往上通過隔室隔板(7)溢 流至下一個相鄰隔室的導流室，形成折流式推進，依次流經四個隔室及高分子彈性濾料耦 合生物膜載體(9)后，酸化液經出水管(10)排出；c)沉淀污泥通過第四隔室底部循環泵(14)回流至進泥管(1)，形成循環，剩余污泥 通過排泥口(13)排除，根據測定的污泥濃度采用控制剩余污泥排泥量的辦法通過排泥口 (13)排泥控制SRT為3-7d。
3.根據權利要求2所述的處理污泥萬法，其特征在于，采用自動溫控設備(15)控制裝 置水浴溫度為30°C。
4.根據權利要求2所述的處理污泥方法，其特征在于，通過循環泵(14)控制回流污泥 流量為進泥流量的1-2倍。
全文摘要
一種折流式初沉污泥水解酸化開發碳源裝置及其污泥處理方法，屬于污泥處理領域，涉及初沉污泥水解酸化的方法，解決碳源受限型廢水碳源不足問題，實現初沉污泥的穩定化和資源化。其裝置由四隔室組成，每隔室由下流室和上流室組成，容積比為1∶4；下流室底部設45°折板，各隔室擋板依次降低；生物膜強化區設置彈性濾料，以攔截生物固體，防止污泥流失。隔室4底部設循環泵，循環泵與進水管連接，形成循環回路。反應器外圍設水浴，采用自動溫控設備控制溫度為30℃。本發明兼具上流式活性污泥床與推流式反應器優點，傳質效率高，同等底物轉化率下所需容積較CSTR反應器小，且無需攪拌，可用于初沉污泥處理，并為污水生物脫氮除磷提供碳源。
文檔編號C02F11/02GK101962257SQ20101025268
公開日2011年2月2日 申請日期2010年8月13日 優先權日2010年8月13日
發明者任健, 姜明, 孔倩, 張帥, 李軍, 李澤兵, 毛世春, 王朝朝, 陳瑜 申請人:北京工業大學