/o工藝體系的污泥減量系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及污水處理技術，具體的講是一種針對A2/0法(厭氧-缺氧-好氧法，Anaerobic-Anoxic-Oxic)工藝體系的污泥減量系統及方法。
【背景技術】
[0002]A2/0工藝是目前應用較為普遍的活性污泥處理工藝，其目前面臨的一個重要難題就是剩余污泥處理問題。由于活性污泥法處理污水不僅是通過微生物的新陳代謝作用，同時還依靠污泥絮體的吸附作用來去除水中的難降解有機質和重金屬等污染物，因此其外排的剩余污泥含有大量的包括重金屬在內的有毒有害物質，一旦處理失當就會造成環境污染。傳統的衛生填埋和焚燒都因日益嚴格的法律法規要求下和高昂的處理費用等原因無法有效解決污泥處理問題，因此急需一種新型的污泥處理工藝解決該問題。污泥減量化的概念是上世紀90年代提出的，針對目前活性污泥法處理廢水過程中污泥處理難得問題的新型污泥處理技術，是指在保證正常污水處理的前提下，采用適當技術減少剩余污泥排放量的技術。現有的污泥減量化技術主要包括:臭氧污泥減量化技術和超聲污泥減量化技術。
[0003]臭氧污泥減量化技術的研究始于上世紀90年代初，其利用臭氧的強氧化性破解污泥絮體，氧化微生物的細胞膜，溶出細胞質，達到污泥減量的效果。上世紀90年代，曾在日本的一家污水處理廠將臭氧污泥減量化技術投入實際運營，運營時間9個月，在運營期間內，利用臭氧的氧化性破解剩余污泥，然后與回流污泥一起回流回曝氣池，成功實現了剩余污泥的零排放。但實驗期間發現盡管臭氧污泥減量化處理后的污泥回流可以保證出水達標，但其各項指標都率高于正常排泥的污水處理系統，特別是出水SS(固體懸浮物，Suspended Solid)和出水氨氮相比減量處理前,都有一定幅度的升高。另外,臭氧發生能耗較高，實際利用率偏低，導致臭氧減量技術在工業應用中的經濟適用性較差。
[0004]超聲污泥減量化技術是依據高頻高能的超聲在液體中產生的空化作用對污泥絮體進行破解減量處理。空化作用下會在水中創造一個極端的物理環境，產生強大機械效應，可以分解污泥絮體，同時伴隨產生瞬間的高溫則可以達到細胞溶胞的效果。現有技術中，多是利用高頻高能的超聲進行污泥減量化研究，在聲能密度0.25-0.50w/ml，作用時間l-30min的條件下處理可以完成20% -50%減量效果。超聲處理污泥主要依靠的是超聲帶來的機械效應來分散污泥絮體，而對于污泥顆粒本身的減量效果較差，且高能高頻的超聲耗能高，長時間運行會導致溫度急劇上升，無法持續高效的進行污泥減量處理。
[0005]污泥減量技術的可行與否，關鍵在于是否能夠實現強化隱性生長的設計初衷。目前影響污泥減量技術應用的主要問題在于減量技術對于脫氮效能的削弱，其主要原因有三:其一是減量過程中溶出的細胞基質中，C/N(碳氮比)小于3:1，溶出碳源不能為溶出氮的去除提供足夠的能量，致使原位生化系統脫氮能力下降；其二，裹挾大量臭氧的污泥混合液在回流后會增加缺氧段的DO(溶解氧)值，造成反硝化效能的下降，影響系統脫氮能力；其三減量過程中溶出的有機物多為大分子、難降解物質，在回流后不能夠被生化區微生物有效分解利用。
[0006]本專利從為解決當前污泥減量化的發展困境及臭氧、超聲減量技術的不足，針對A2/0工藝體系特性，創造性的提出了一種針對A2/0工藝的污泥減量技術方法及一套與之耦合度極高的污泥減量工藝。本方案具有極佳的經濟性和污泥減量處理效果；針對A2/0工藝特性，以相關理論研究為基礎，設計減量參數，使本發明擁有與所述A2/0工藝極高的耦合度。
【發明內容】
[0007]本專利以臭氧和超聲污泥減量原理為基礎，針對剩余污泥特性，結合A2/0工藝特點，提出了臭氧-超聲污泥減量方法及一套針對A2/0工藝特性的污泥減量工藝。專利所述污泥減量化技術與當下其他減量技術不同，不是單純強調污泥減量的效果，而是一套完整的與A2/0處理系統完全耦合的剩余污泥減量處理技術，其主體流程包括兩個部分，一是實現剩余污泥體積上的減量，二是實現減量污泥的回流。
[0008]在剩余污泥體積減量過程中，本專利通過臭氧-超聲耦合技術實現剩余污泥體積的減量，溶出細胞質。利用超聲的機械振動效應分散污泥絮體顆粒，而后通入臭氧臭氧-超聲耦合技術的使用，可以在較小臭氧通入量和較低超聲能耗代價的條件下，完成剩余污泥高效的減量效果。專利所選減量技術參數的選定是通過減量技術理論化研究計算而得。選用0.15g03/gTSS的臭氧通入量和200KHZ，超聲時間為5-12min，聲能密度為0.5-1.5w/ml條件下，臭氧的利用率最大，超聲能耗最低。
[0009]本發明實施例提供了一種針對A2/0工藝體系的污泥減量系統，所述A2/0工藝體系包括厭氧區、缺氧區、好氧區及二沉池，其特征在于，所述的系統包括:超聲反應器、臭氧增壓反應罐以及回流調節池，所述超聲反應器分別與二沉池和臭氧增壓反應罐相連，所述回流調節池分別連接增壓反應罐和A2/0工藝體系的厭氧區；其中，引入所述二沉池排出的污泥至超聲反應器進行超聲作用，將超聲作用后的污泥排入臭氧增壓反應罐，對臭氧增壓反應罐內的污泥通入臭氧進行污泥減量作用，污泥減量作用后的污泥排入回流調節池，向回流調節池的污泥引入水，并加入石灰調節PH值，將調節pH值后的污泥回流至A2/0工藝體系的厭氧區。
[0010]此外，本發明還提供了一種針對A2/0工藝體系的污泥減量方法，所述A2/0工藝體系包括厭氧區、缺氧區、好氧區及二沉池，所述的方法包括:
[0011]對所述二沉池排出的污泥進行超聲作用，分散污泥絮體顆粒；本方案利用超聲的機械振動效應，以增大污泥與后續通入臭氧的反應接觸面積；
[0012]經超聲作用后的污泥通入臭氧，進行污泥減量作用，利用臭氧的強氧化性深化超聲作用的減量效應；
[0013]向污泥減量作用后的污泥中引入出水，并加入石灰調節pH值，將調節pH值后的污泥回流至A2/0工藝體系的厭氧區。
[0014]本發明的技術方案在減量污泥回流方面，通過向減量作用后的污泥混合液中引入出水，并加入石灰調節PH值，將調節pH值至8-10后，回流至A2/0工藝體系的厭氧區，分別通過引用出水、石灰堿解和厭氧區回流的方式，降低減量污泥回流給A2/0工藝帶來的負荷沖擊、提高回流污泥C/N比及降低回流污泥DO值及提高回流污泥可生化性的目的，并通過投加Ca2+提高A2/0工藝生化區內污泥絮體的強度，提高水處理效果；
[0015]本專利是針對A2/0工藝剩余污泥處理的減量技術，為了與A2/0工藝具有良好的耦合匹配度，在臭氧減量參數的選擇上，由于理論上單位污泥COD的溶出率為1.41gC0D/gMLSS，但實際上在減量過程中，由于羥基自由基的無選擇性氧化會是COD的溶出率會低于該值，而在污泥減量過程中，污泥的主要減量區間出現在0.08-0.15g03/gTSS之間，在這個區間內，臭氧對污泥的減量效能要大于對溶出有機質的氧化。故專利選取30mg/L臭氧濃度、0.15g03/gTSS臭氧通入量可以在保證臭氧有效利用的前提下，最大限度避免溶出碳源的氧化損失，保證污泥回流后有足夠的碳源用于脫氮反應中。
[0016]在堿解調節上，選擇石灰作為堿解劑，一方面能夠提高回流污泥C/N，降低DO值，另一方面可以提到強化再生絮體的作用；在污泥回流去向方面，選擇將減量后污泥首先回流回厭氧區，可以利用A2/0工藝厭氧區的特性，使剩余污泥中難降解的有機物通過厭氧消化分解成為易于被微生物利用的短鏈小分子揮發性脂肪酸，以實現污泥減量化促進污水處理效能的目的；在減量幅度方面，針對污泥VSS/TSS為0.5-0.7的特點，設計以減量50% -70%為宜。
[0017]為讓本發明的上述和其他目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下。
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本發明提供的一種針對A2/0工藝體系的污泥減量系統的示意圖；
[0020]圖2為本發明提供的一種針對A2/0工藝體系的污泥減量方法的流程圖；
[0021]圖3為本發明一實施方式的示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0023]如圖1所示，本發明提供了一種針對A2/0工藝體系的污泥減量系統，所述A2/0工藝體系包括厭氧區101、缺氧區102、好氧區103及二沉池104,系統包括:超聲反應器105、臭氧增壓反應罐106以及回流調節池107，超聲反應器105分別與二沉池104和臭氧增壓反應罐106相連接，回流調節池107分別連接在增壓反應罐106和A2/0工藝體系的厭氧區101 ；
[0024]其中，引入所述二沉池104排出的污泥至超聲反應器105進行超聲作用，將超聲作用后的污泥排入臭氧增壓反應罐106，對臭氧增壓反應罐105內的污泥通入臭氧進行污泥減量作用，污泥減量作用后的污泥排入回流調節池107，向回流調節池107的污泥混合液中引入出水，并加入石灰調節pH值，將調節pH值后的污泥回流至A2/0工藝體系的厭氧區101。
[0025]此外，本發明的系統還包括:臭氧發生器和射流器，超聲反應器和臭氧發生器均通過射流器連接在臭氧增壓反應罐上。
[0026]本發明的技術方案目的在于保證AVo生化體系穩定運行的前提下，將外排的剩余污泥通過超聲-臭氧聯合技術的減量處理后，回流回污水處理生化反應段，實現A2/0生化體系的污泥減量化的目的。本發明的系統分為污泥減量處理和污泥回流處理兩個部分。其主要流程如下:
[0027](I)將二沉池101內排出的剩余污泥置于增壓污泥減量化反應器即超聲反應器105內，通過高能超聲作用，裂解污泥絮體，分散好氧顆粒，分散污泥絮體，抑制微生物活性，提聞臭氧利用效率；
[0028](2)停止超聲作用，將污泥引入臭氧增壓反應罐106中；