二级吸附快速处理无剩余污泥排放生活污水处理技术

摘要

一种无剩余污泥排放快速的城市污水处理组合工艺系统，属于污水处理工艺。其工艺流程是：城市污水依次经过一级活性污泥吸附处理、一级气浮浓缩处理、二级活性污泥吸附处理、二级气浮浓缩处理，经过两次气浮浓缩分离，澄清水可以达标排放；而两次气浮分离出来的高浓度泥水混合污泥经过纯氧好氧生物处理、沉淀再生处理后回流至一级和二级吸附池。该工艺的优点是：水处理的时间大大缩短，污水经过两级吸附、两级气浮分离即可出水，整个过程(不包括均质均量调节时间)只有2～3个小时；污泥经过纯氧曝气处理和再生处理全部用于回流，实现污泥零排放；由于水处理的时间大大缩短，因而各个构筑物的容积减小，占地面积大为减少，并且可以节约电能30％～40％。

说明书

技术领域

本发明涉及一种无剩余污泥排放快速的城市污水处理组合工艺系统，属于污水处理工艺。

背景技术

目前世界上城市污水处理所采用的最广泛的生物处理技术是活性污泥法，利用活性污泥的吸附和生化氧化作用，以分解去除污水中溶解的和胶体的有机物质，使废水得以净化。

活性污泥法自1914年创立以来，历经近百年的发展变革，形成了以传统活性污泥法为基础的各种工艺方法达十几种。这些方法普遍存在的问题是：一、产生大量的剩余污泥；二、处理时间长，构筑物占地面积大；三、耗能较大。

剩余污泥处置处理存在很多问题，如重金属超标、处理过程耗能大、所需设备投资大等，因此，污泥减量化技术受到了人们的关注。理想的减量化方法是使整个污水处理系统向外排放的剩余污泥量达到最少，甚至达到零排放，从源头上解决污泥的产量问题。

在污水生化处理过程中，微生物能使污水中有机物质在新陈代谢过程中转化为无机物和新的有机生物体。而微生物自身的生长增殖有对数增殖期、减速增殖期和内源呼吸期三个阶段。在内源呼吸期，活性污泥微生物由于得不到充足的营养物质，而开始大量地利用自身体内贮存的的物质或衰亡菌体进行内源代谢以维持生命活动。利用这一规律，有学者建立了污泥中微生物细胞生长和衰亡的动态平衡。对于污水处理系统这一整体，污泥量维持恒定，没有剩余污泥产生，达到污泥零排放的目的。

现有常规的活性污泥法处理污水所用的时间较长，如A²O工艺由厌氧、缺氧、好氧三个工艺段组成，其处理时间在100小时左右；厌氧-接触氧化法，其处理时间在70小时左右；氧化沟法，其处理时间在10～30小时左右。处理所用的时间比较长，随之而来的问题就是耗能多，构筑物占地面积较大。

为了解决上述问题，世界各国都在积极开发新的活性污泥强化技术。

20世纪80年代日本研究的高浓度活性污泥法，以高污泥浓度和长泥龄来促进难分解物质的处理，曝气池内的活性污泥浓度是常规活性污泥法的3～5倍，从而大大降低了污泥负荷。高活性污泥浓度还可以加快反应速度，缩小反应器体积和减少剩余污泥量。日本用该法处理难分解的聚乙烯醇(PVA)和粪便污水，取得了显著效果。在完全混合曝气池内的污泥浓度(MLSS)达到10g/L，泥龄大于75d时，PVA浓度从1000mg/L降到10mg/L，去除率大于99％。

生物-铁法也是20世纪80年代兴起的一种活性污泥强化处理技术。在普通活性污泥中加入一定量的氢氧化铁或氧化铁粉，由于铁对生物絮凝作用的促进和氧化铁粉的生物载体作用，可将污泥逐步驯化成生物铁絮体活性污泥。这种污泥成团粒状，沉降性能好，可克服污泥膨胀现象和提高回流污泥浓度，具有高浓度活性污泥法的特点。中国纺织大学用生物-铁法成功地处理了高浓度难降解印染废水。当进水COD大于1000mg/L，BOD/COD小于0.8时，比常规活性污泥法净化率高出近15％，并且剩余污泥量少。

LINDOX工艺是由德国LINDE股份公司的Morper博士于20世纪80年代初首次提出的传统活性污泥法的一种改进型工艺，其与传统工艺的区别在于其利用纯氧而非空气来进行曝气。与传统活性污泥法一样，LINDOX工艺的进水和回流污泥一起流经各级生物反应器，最后进入沉淀池。运行过程中，将纯氧充入反应器液面上部的空间，借助于表面曝气器将气体溶入水中并与污泥混合。LINDOX工艺可使氧的利用率达到95％，可维持反应期内较高的微生物浓度。因而在处理规模相同的条件下，其所需的反应器的容积要比其他类型的反应器小得多，仅为传统工艺的30％～50％；其溶氧能耗仅为其他工艺的30％。

发明内容

本发明的目的在于提供一种处理系统无剩余污泥排放、处理时间短、耗能少的污水处理新技术，以解决城市污水处理过程中产生的剩余污泥问题、耗能较多的问题以及构筑物占地面积较大的问题。它是采用一级吸附-一级气浮浓缩-二级吸附-二级气浮浓缩-纯氧曝气生物处理-沉淀及再生组合工艺处理城市污水，使其达到污水处理一级水质标准。

活性污泥具有很大的表面积，能够与混合液广泛接触，在较短的时间内(10～40min)，在吸附的作用下，能够去除废水中大量的呈悬浮和胶体状态的有机污染物，使废水的BOD值大幅度下降。对于含悬浮有机物较多的废水，BOD值可下降80％～90％。这种现象被称作活性污泥的“初期吸附去除作用”。本发明正是利用这一原理对城市污水进行处理。

本发明的技术解决方案是：城市污水进入调节池进行水质、水量的均衡调节后，通过提升泵进入沉砂池除去污水中的泥沙，然后进入一级吸附池，和来自沉淀再生池的活性很强的回流污泥混合。由于污泥的物理及生物吸附作用，污水中呈悬浮、胶体和溶解性的有机污染物被污泥吸附，污水中的BOD去除率达到50％～80％，平均达到70％以上。随后泥水进入一级气浮池，经过分离，上浮的污泥进入纯氧曝气池，澄清水进入二级吸附池，再度和来自沉淀再生池的回流污泥混合，经过污泥的再次吸附，污水中的BOD只有原水的5％～9％。随后泥水一起进入二级气浮池，经过分离，上浮的污泥也进入纯氧曝气池，澄清水可以达标排放。两次气浮分离出来的高浓度泥水混合污泥在纯氧曝气池中进行好氧生物处理，再进入沉淀再生池。活性污泥微生物在沉淀再生池中进入内源呼吸期，使污泥的活性得到充分恢复，使其在进入吸附池与污水接触后，能够充分发挥其吸附和吸收的功能。

本发明的方法及其特征是：它由两级吸附处理工艺、两级气浮污泥浓缩处理工艺、纯氧好氧生物处理工艺、污泥再生工艺优化组合而成，采用本发明的工艺流程进行处理时，调节池HRT为8h；一级吸附池HRT为30～40min；二级吸附池HRT为20～30min；一级气浮池HRT为30～40min；二级气浮池HRT为30～40min；纯氧曝气池HRT为2～3h。所述的吸附池均为推流式反应池，池内沿着池长方向安装有空气曝气系统；气浮采用澄清水部分回流加压溶气气浮；纯氧曝气池采用封闭多段式，可以使氧得到充分利用。

本发明的有益效果是：(1)水处理的时间大大缩短，污水经过两级吸附、两级气浮分离即可出水，整个过程(不包括均质均量调节时间)只有2～3个小时，而普通活性污泥法水处理工艺的出水时间需要十几到二十几个小时甚至更长；(2)污泥采用纯氧曝气生物处理，由于氧的转移效率高，DO可保持在6～12mg/L，曝气池内可以维持较高的污泥浓度，一般MLSS可达6～12g/L，因而可以减少曝气时间，减小曝气池容积，比空气曝气可以节约电能30％～40％；(3)污泥经过了纯氧曝气生物处理和再生稳定处理两个工艺过程，其有益效果是污泥产量大大减少。纯氧曝气活性污泥法比普通活性污泥法减少污泥产生量30％左右；在沉淀再生池中活性污泥微生物进入内源呼吸期即衰亡期，因而活性污泥量大为减少，通过控制水力停留时间可以使再生池中的污泥全部用于回流，实现污泥零排放；(4)由于水处理的时间大大缩短，因而各个构筑物的容积减小，占地面积大为减少。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图。

具体实施方式

实施例1

某城市污水厂污水，其水质特征如表1所示，采用本发明的图1工艺流程进行处理。调节池HRT为8h；一级吸附池HRT为30～40min，DO为1.5～2.0mg/L；二级吸附池HRT为20～30min，DO为1.5～2.0mg/L；一级气浮池HRT为30～40min；二级气浮池HRT为30～40min；纯氧曝气池HRT为2～3h，DO为8～10mg/L。出水水质达到一级污水排放标准。该处理系统与常规工艺相比，节约能耗30％左右。处理系统产生的污泥经过纯氧曝气生物处理和再生后全部回流于吸附池内。该工艺将污泥处理与污水生物处理组合在同一系统，不仅提高了处理效率，系统无剩余污泥排放，而且使处理所用时间大为减少。

表1城市污水厂水质