利用旁路污泥活性强化技术提高污水厂处理效能的方法

摘要

本发明公开了一种利用旁路污泥活性强化技术提高污水厂处理效能的方法，包括如下步骤：经过一级预处理的污水通过主生物池二级处理后流入二沉池，在二沉池中进行泥水分离，二沉池上清液排放或者进入后续深度处理，二沉池浓缩的活性污泥通过污泥回流泵及管路输送到旁路生物池，在旁路生物池经好氧、缺氧、厌氧生化过程处理后回流至主生物池进水端；本发明能通过对现有生物池进行简单改造(合建)，或者仅仅新建一个小容积的旁路生物池(分建)，就能大幅提高污水厂活性污泥总量，本发明的生物系统MLSS保有总量可比现有技术工艺提高18％～100％。本发明不但适用于污水厂新建，也适合现有污水厂的升级提标改造，本发明高效、低耗、投资低廉。

说明书

技术领域

本发明涉及一种污水处理方法，特别是涉及一种利用旁路污泥活性强化技术提高污水厂 处理效能的方法。

背景技术

目前，中国水环境问题日益突出，节能减排压力日益增大，除了大规模建设污水处理系 统之外，已经建成或正在运营的污水处理厂也面临日益严格的出水水质要求，提标改造将会 成为今后相当长的一段时期内污水厂建设及改造的主题。但是目前中国污水厂面临的主要难 题主要是进水碳源不足、脱氮除磷效果差、以及污水厂扩容场地受限等问题。同时，由于出 水水质标准、尤其是氮、磷指标的提高，通常现有生物池池容不能满足提标对泥龄的要求， 往往需要扩建或新建生物池，以增大现有生物池池容，但是扩建生物池池容需要较大的占地， 同时投资也较高。当现有规划场地不能满足池容扩增需要时，现有技术一般考虑采用载体活 性污泥法或采用曝气生物滤池等固定床生物膜法，这两种技术可以满足良好的出水水质要求， 尤其是可以实现良好的硝化作用。但是生物膜法投资及运营费用高昂，以及运行控制中存在 的一系列问题，制约了上述技术的应用。

另外，对于已经运行采用传统工艺的污水厂，为了满足能保证出水水质最低泥龄(SRT_min) 的要求，生物池往往需要在高于正常运行所需的高活性污泥浓度(MLSS)下运行，进而二沉 池固体负荷过高，这样的MLSS固体转输(生物池-二沉池之间的MLSS转输)方式难于应对 高峰的来水量或雨季洪峰，较高的来水量会短时大大增大二沉池的固体负荷，会有大量污泥 被洗出系统，造成出水水质的SS(悬浮物)的大幅提升和MLSS的大量流失。

进水碳源不足是我国很多地区污水厂面临的共性问题，碳源不足会直接影响污水厂脱氮 除磷效果，这是因为上述两种生物过程都需要污水中有充足的溶解性易生物降解有机物 (SCOD)，尤其是低分子量的挥发性脂肪酸(VFAs)。但是我国很多地区由于进水碳源的匮 乏使得污水厂难于稳定地实现氮磷的达标排放。通常为了满足出水磷的要求，工程设计及运 营中的解决办法是采用化学除磷；而对于出水TN(总氮)的要求，一般采用补充外加有机碳 源，如甲醇，乙酸钠、乙酸等，上述外加碳源方式无疑会大大提高了污水厂的运行成本，同 时也增加了污泥产量，在中国大多数地区难于持续应用。

实际上，污水厂产生的初沉污泥和活性污泥本身就蕴藏了巨大的“内碳源”。为了充分 利用污水厂产生的内碳源，污泥水解技术成为理想选择，而活性污泥由于总量稳定、且吸附 的有机物需要在整个SRT(泥龄)周期内进行讲解，且活性污泥水解产物能100％被生化过程 所利用，因此，如何考虑活性污泥的在线水解并高效利用，对于提高处理效率、降低对外部 商业碳源的依赖，显得至关重要。

现有技术有：“再生活性污泥”工艺或“吸附-再生”工艺，但这两种形式再生池内是连 续曝气，完全好氧状态，这样有若干缺欠，一是由于完全好氧状态，因此不具备实现反硝化 脱氮的缺氧环境；二是完全好氧状态，污泥中吸附的有机物不能进行缺氧或厌氧水解，活性 污泥潜在的“内碳源”没有得到有效利用，无法向混合液中释放SCOD、VFAs；三是由于采 用连续曝气，能耗较高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种利用旁路污泥活性强化技术提高污水厂 处理效能的方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种利用旁路污泥活性强化技术提高污水厂处理效能的方法，其特征是包括如下步骤： 经过一级预处理的污水通过主生物池二级处理后流入二沉池，在二沉池中进行泥水分离，二 沉池上清液排放或者进入后续深度处理，二沉池浓缩的活性污泥通过两种方式之一输送至主 生物池进水端；

方式一：所述浓缩的活性污泥通过污泥回流泵及管路输送到旁路生物池，在旁路生物池经 好氧、缺氧、厌氧生化过程处理后回流至主生物池进水端；

方式二：所述浓缩的活性污泥通过污泥回流泵及管路后分成两部分，一部分输送到旁路生 物池，在旁路生物池经好氧、缺氧、厌氧生化过程处理后回流至主生物池进水端，第二部 分直接输送到主生物池进水端。

旁路生物池池容占总生物池容的比例为3％～30％，优选的是10％～20％，总生物池容为主 生物池池容与旁路生物池池容之和。

方式一中浓缩的活性污泥在旁路生物池的停留时间为2～18h；在所述方式二中浓缩的活 性污泥在旁路生物池的停留时间为3～36h，优选的是12～30h。

旁路生物池设置有曝气器，旁路生物池设置有搅拌器或推流器。

主生物池的活性污泥浓度为2.5～5.0g/L；旁路生物池的活性污泥浓度为5.0～20.0g/L。

旁路生物池内设置有DO、ORP、NH₃-N、NO₃-N、PO₄-P、TP至少一种传感器，传感器 检测到的信号上传至自动控制系统。

方式一中污泥回流比为30％～100％。

方式二中，第一部分的污泥回流比R₁与第二部分的污泥回流比R₂关系满足：R₁+R₂＝ (0.30～1.00)。

本发明中的污泥回流比指的是污泥回流量与污水厂进水量(即外回流)的比值。

本发明的有益效果是：

本发明能通过对现有生物池进行简单改造(合建)，或者仅仅新建一个小容积的旁路生 物池(分建)，就能大幅提高污水厂活性污泥总量，本发明的生物系统MLSS保有总量可比现 有技术工艺提高18％～100％；

本发明能显著提高污水厂的处理负荷(有机负荷和水力负荷)；

本发明可以应对高峰或雨季超额进水量对生物系统及二沉池的冲击，不至于二沉池因固 体负荷过高而发生污泥外溢，造成活性污泥损失或者影响出水SS；

本发明能强化对污染物的去除，尤其是硝化和反硝化，提高了对TN的去除能力；旁路 生物池内会发生活性污泥水解产生SCOD、VFAs，这样能补充进水碳源的不足，进而实现强 化生物除磷功能，提高对TP的去除率，并能降低或取消商业碳源的投加，因此对于低C/N 比市政污水的强化脱氮除磷，本发明显著优于现有技术；

本发明能降低剩余污泥的产量，同时污泥稳定性得到提高；

本发明不但适用于污水厂新建，也适合现有污水厂的升级提标改造，本发明高效、低耗、 投资低廉。

附图说明

图1为本发明第一种实施方式流程图。

图2为本发明第二种实施方式流程图。

图3为本发明第三种实施方式流程图。

图中：1为主生物池；2为二沉池；3为旁路生物池；4为污泥回流泵；5为污泥处理工 艺单元(污泥脱水机或污泥消化、脱水系统)

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

如图1所示，一种利用旁路污泥活性强化技术提高污水厂处理效能的方法，包括如下步 骤：经过一级预处理的污水通过主生物池1二级处理后(污水在主生物池中，通过好氧、缺 氧或厌氧过程，实现对污染物的去除及浓度的削减)流入二沉池2，在二沉池中进行泥水分 离，二沉池上清液排放，二沉池浓缩的活性污泥通过污泥回流泵4及管路输送到旁路生物池 (下简称SART池)3，在SART池经好氧、缺氧、厌氧生化过程处理后回流至主生物池进水 端，产生的多余的剩余污泥通过污泥处理工艺单元5进行处理。

各处理单元或构筑物主要设计参数如下：

SART池池容占总生物池容的比例为3％。

浓缩的活性污泥在SART池的停留时间为2h。

在SART池内设置有DO、NH₃-N、TP传感器，所述传感器检测到的信号上传至自动控 制系统。

主生物池的活性污泥浓度为3.5g/L；SART池的活性污泥浓度为10.5g/L。

污泥回流比为50％。

实施例2

如图1所示，一种利用旁路污泥活性强化技术提高污水厂处理效能的方法，包括如下步 骤和流程：经过一级预处理的污水通过主生物池二级处理后流入二沉池，在二沉池中进行泥 水分离，二沉池上清液进入后续深度处理，二沉池浓缩的活性污泥通过污泥回流泵及管路输 送到SART池，在SART池经好氧、缺氧、厌氧生化过程处理后回流至主生物池进水端，产 生的多余的剩余污泥通过污泥处理工艺单元进行处理。各处理单元或构筑物主要设计参数如 下：

SART池池容占总生物池容的比例为15％。

浓缩的活性污泥在SART池的停留时间为12h

在SART池内设置有DO、ORP、NH₃-N传感器，所述传感器检测到的信号上传至自动 控制系统。

主生物池的活性污泥浓度为5.0g/L；SART池的活性污泥浓度为20.0g/L。

污泥回流比为33％。

实施例3

如图1所示，一种利用旁路污泥活性强化技术提高污水厂处理效能的方法，包括如下步 骤：经过一级预处理的污水通过主生物池二级处理后流入二沉池，在二沉池中进行泥水分离， 二沉池上清液排放，二沉池浓缩的活性污泥通过污泥回流泵及管路输送到SART池，在SART 池经好氧、缺氧、厌氧生化过程处理后回流至主生物池进水端，产生的多余的剩余污泥通过 污泥处理工艺单元进行处理。各处理单元或构筑物主要设计参数如下：

SART池池容占总生物池容的比例为10％。

浓缩的活性污泥在SART池的停留时间为3h

在SART池内设置有DO、ORP、NH₃-N、PO₄-P传感器，所述传感器检测到的信号上传 至自动控制系统。

主生物池的活性污泥浓度为2.5g/L；SART池的活性污泥浓度为5.0g/L。

污泥回流比为100％。

实施例4

如图1所示，一种利用旁路污泥活性强化技术提高污水厂处理效能的方法，包括如下步 骤：经过一级预处理的污水通过主生物池二级处理后流入二沉池，在二沉池中进行泥水分离， 二沉池上清液进入后续深度处理，二沉池浓缩的活性污泥通过污泥回流泵及管路输送到 SART池，在SART池经好氧、缺氧、厌氧生化过程处理后回流至主生物池进水端，产生的 多余的剩余污泥通过污泥处理工艺单元进行处理。各处理单元或构筑物主要设计参数如下：

SART池池容占总生物池容的比例为20％。

浓缩的活性污泥在SART池的停留时间为12h。

在SART池内设置有DO、NH₃-N、PO₄-P、NO₃-N传感器，所述传感器检测到的信号上 传至自动控制系统。

主生物池的活性污泥浓度为3.5g/L；SART池的活性污泥浓度为12.3g/L。

污泥回流比为40％。

实施例5

如图1所示，一种利用旁路污泥活性强化技术提高污水厂处理效能的方法，包括如下步 骤：经过一级预处理的污水通过主生物池二级处理后流入二沉池，在二沉池中进行泥水分离， 二沉池上清液进入后续深度处理，二沉池浓缩的活性污泥通过污泥回流泵及管路输送到 SART池，在SART池经好氧、缺氧、厌氧生化过程处理后回流至主生物池进水端，产生的 多余的剩余污泥通过污泥处理工艺单元进行处理。各处理单元或构筑物主要设计参数如下：

SART池池容占总生物池容的比例为30％。

浓缩的活性污泥在SART池的停留时间为18h。

在SART池内设置有DO、NH₃-N、NO₃-N传感器，所述传感器检测到的信号上传至自动 控制系统。

主生物池的活性污泥浓度为3.5g/L；SART池的活性污泥浓度为15.2g/L。

污泥回流比为30％。

实施例6

如图2所示，一种利用旁路污泥活性强化技术提高污水厂处理效能的方法，包括如下步 骤：经过一级预处理的污水通过主生物池二级处理后流入二沉池，在二沉池中进行泥水分离， 二沉池上清液排放，二沉池浓缩的活性污泥通过污泥回流泵及管路后分成两部分，一部分输 送到SART池，在SART池经好氧、缺氧、厌氧生化处理过程后回流至主生物池进水端，第 二部分直接输送到主生物池进水端。

各处理单元或构筑物主要设计参数如下：

SART池池容占总生物池容的比例为3％。

浓缩的活性污泥在SART池的停留时间为3h。

主生物池的活性污泥浓度为5.0g/L；SART池的活性污泥浓度为20.0g/L。

第一部分的污泥回流比R₁为25％；第二部分的污泥回流比R₂为5％，同时，R1+R2＝0.30。

在SART池内设置有DO、NH₃-N、TP传感器，所述传感器检测到的信号上传至自动控 制系统。

实施例7

如图2所示，一种利用旁路污泥活性强化技术提高污水厂处理效能的方法，包括如下步 骤：经过一级预处理的污水通过主生物池二级处理后流入二沉池，在二沉池中进行泥水分离， 二沉池上清液排放，二沉池浓缩的活性污泥通过污泥回流泵及管路后分成两部分，一部分输 送到SART池，在SART池经好氧、缺氧、厌氧生化过程处理后回流至主生物池进水端，第 二部分直接输送到主生物池进水端。各处理单元或构筑物主要设计参数如下：

SART池池容占总生物池容的比例为10％。

浓缩的活性污泥在SART池的停留时间为20h。

主生物池的活性污泥浓度为2.5g/L；SART池的活性污泥浓度为5.0g/L。

第一部分的污泥回流比R₁为90％；第二部分的污泥回流比R₂为10％，同时，R₁+R₂＝1.00。

在SART池内设置有DO、NH₃-N、PO₄-P传感器，所述传感器检测到的信号上传至自动 控制系统。

实施例8

如图3所示，一种利用旁路污泥活性强化技术提高污水厂处理效能的方法，包括如下步 骤：经过一级预处理的污水通过主生物池二级处理后流入二沉池，在二沉池中进行泥水分离， 二沉池上清液进入后续深度处理，二沉池浓缩的活性污泥通过污泥回流泵及管路后分成两部 分，一部分输送到SART池，在SART池经好氧、缺氧、厌氧生化过程处理后回流至主生物 池进水端，第二部分直接输送到主生物池进水端。各处理单元或构筑物主要设计参数如下：

SART池池容占总生物池容的比例为30％。

浓缩的活性污泥在SART池的停留时间为36h。

主生物池的活性污泥浓度为3.5g/L；SART池的活性污泥浓度为10.5g/L。

第一部分的污泥回流比R₁为35％；第二部分的污泥回流比R₂为15％，同时，R1+R2＝0.5。

在SART池内设置有DO、ORP、NH₃-N、NO₃-N、TP传感器，所述传感器检测到的信 号上传至自动控制系统。

实施例9

如图2所示，一种利用旁路污泥活性强化技术提高污水厂处理效能的方法，包括如下步 骤：经过一级预处理的污水通过主生物池二级处理后流入二沉池，在二沉池中进行泥水分离， 二沉池上清液进入后续深度处理，二沉池浓缩的活性污泥通过污泥回流泵及管路后分成两部 分，一部分输送到SART池，在SART池经好氧、缺氧、厌氧生化过程处理后回流至主生物 池进水端，第二部分直接输送到主生物池进水端。各处理单元或构筑物主要设计参数如下：

SART池池容占总生物池容的比例为20％。

浓缩的活性污泥在SART池的停留时间为30h。

主生物池的活性污泥浓度为2.5g/L；SART池的活性污泥浓度为7.5g/L。

第一部分的污泥回流比R₁为45％；第二部分的污泥回流比R₂为5％，同时，R₁+R₂＝0.5。

在SART池内设置有DO、NH₃-N、NO₃-N、PO₄-P传感器，所述传感器检测到的信号上 传至自动控制系统。

实施例10

如图3所示，一种利用旁路污泥活性强化技术提高污水厂处理效能的方法，包括如下步 骤：经过一级预处理的污水通过主生物池二级处理后流入二沉池，在二沉池中进行泥水分离， 二沉池上清液进入后续深度处理，二沉池浓缩的活性污泥通过污泥回流泵及管路后分成两部 分，一部分输送到SART池，在SART池经好氧、缺氧、厌氧生化过程处理后回流至主生物 池进水端，第二部分直接输送到主生物池进水端。

SART池池容占总生物池容的比例为16％。

浓缩的活性污泥在SART池的停留时间为12h。

主生物池的活性污泥浓度为5.0g/L；SART池的活性污泥浓度为10.0g/L。

SART池内设置有PO₄-P/TP传感器，传感器检测到的信号上传至自动控制系统。

第一部分的污泥回流比R₁为50％；第二部分的污泥回流比R₂为25％，同时，R₁+R₂＝0.75。

在SART池内设置有DO、NH₃-N、PO₄-P、ORP传感器，所述传感器检测到的信号上传 至自动控制系统。

实施例11

某污水处理厂，由于进水污染浓度的提高，需要进行扩建改造，但是污水厂没有扩建场 地，因此采用了本发明的方法进行改造。具体方法是：保持原生物池容及占地面积不变，将 现有生物池前部划出20％体积作为SART池，即SART池和主生物池合在一起，污泥采用全 回流方式，即回流污泥全部回流到旁路池内，通过在线DO、ORP、NO₃-N、NH₃-N检测信号 组合控制曝气、搅拌(创造好氧、缺氧环境)；并改变原生物池进水点，旁路池不进水，只回 流二沉池回流过来的活性污泥，主生物池MLSS浓度为3.1g/L，回流污泥MLSS浓度为8.0 g/L，改造后结果如下：无需新建或扩建生物池，采用本发明的方法后，生物系统污泥总量相 比原来能提高了40％，这意味着污水厂进水水量不变的情况下，污水厂处理有机负荷提高了 40％，同时，由于回流污泥进行了内源反硝化，因此污水厂总出水TN、TP指标得到了较大 提高。

实施例12

某污水处理厂，工程建设分一期、二期，设计处理水量10万m³，出水一级A标准。一期 生物池池容为25400m³，二期设计为A、B两个系列，但二期目前只建设了A系列，池容为 24200m³，因此，现状池容共计49600m³，目前池容对应一级A标准的处理水量7.5万m³， 如果按照原常规工艺，那么尚需建设二期B系列，即需再扩建24200m³的池容，才能满足10 万m³/d的一级A标准。采用本发明，将现有初沉池中一座改造为SART池，池容5000m³， 其中主生物池MLSS设计为4.og/m³，SART池MLSS为13.0g/m³，回流的活性污泥全部回流 至SART池，回流污泥在SART池内依次完成好氧、缺氧、厌氧生化过程后，再分别回流至 一、二期主生物池，同时，污泥回流比由原来100％降低到45％，经过上述改造后，污水厂 的处理能力即可提高到10万m³，二期B系列取消不建设。降低了投资，且还提高了出水TN、 TP稳定性。

上述实施例1～10中，SART池均设置有曝气器，实施例1、3、7还设置有搅拌器，实施 例2、4、5、6、8、9和10设置有推流器。在上述各实施例中，SART池内，曝气或搅拌(或 推进)设备的“启动/停止”是根据池内在线DO、ORP、NH₃-N、PO₄-P/TP检测信号中的一 种或几种组合进行优化控制的，还可以是根据时序进行周期控制的，即通过时序控制实现“曝 气/停曝”过程。进而实现旁路池内好氧/缺氧或厌氧过程的轮换或交替，分别实现硝化、反硝 化或厌氧水解的目的。

所述总生物池容为主生物池池容与SART池池容之和，SART池可以与主生物池分建也 可以与主生物池合建在一起。

上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明，熟悉本 领域的专业技术人员显然可以比较容易地对这些实施案例进行一些局部修改，并把在此说明 的一般原理应用到其它实施案例中，因此，本发明不限于上述列举的实施例，本领域的专业 人员根据本发明的揭示的基本原理，在本发明的基础上进行的改进或修改都应该属于在本发 明的保护范围之内。