[发明专利]一种通过加压实现污泥减量的污水生化处理装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过加压实现剩余污泥减量的污水生化处理装置及方法，属环境工程技术领域。

背景技术

污水好氧生物处理的基本原理是通过微生物使溶解的或胶体的有机污染物转化成气体和增殖的细菌细胞，即剩余污泥。合成产生的生物污泥只有25~40%可以进一步生物降解，属难降解物质。目前，剩余污泥的处理与处置已成为污水处理厂一个令人头痛的问题，其费用占到污水处理厂总运行费用的25~40%，甚至高达60%。与厌氧处理相比，好氧生物处理产生更多剩余生物污泥，其剩余污泥量大约是厌氧处理的10倍之多。

污泥减量化是在20世纪90年代提出的对剩余污泥处置的概念。即通过利用物理、化学、生化的手段，使得整个污水处理系统向外排放的生物固体量达到最少。污泥减量可分为污水处理过程中的污泥减量（也叫原位污泥减量）和污水处理之后的污泥减量（后减量），前者是从源头上减少污泥的实际产量，更加主动和直接。目前污泥减量技术主要包括三类：（1）基于溶胞－隐性生长的污泥减量技术，其中常用的溶胞方法包括物理法（热处理、超声波）、化学法（酸、碱、臭氧化、氯化等）和生物法（微生物制剂、酶制剂、水解酸化等）。（2）基于代谢解偶联的污泥减量技术，主要包括投加化学解偶联剂、好氧－沉淀－厌氧工艺、富底物条件（高S₀/X₀）下的解偶联等。（3）基于微型动物捕食作用的污泥减量技术，主要包括接种微型动物法和两段法。

上述方法对于污泥减量有一定的成效，但如能在同一装置中实现多种污泥减量方式，则可有效提高污泥减量效果。 

发明内容

本发明的目的是通过加压运行方式、射流曝气及设置旋转球形悬浮填料等方式满足微生物代谢解偶联、隐性生长等污泥减量机制的发生条件，在有效降解废水中污染物的同时实现原位污泥减量。

本发明的装置采用的技术方案如下：

一种通过加压实现污泥减量的污水生化处理装置，包括增压泵、生物接触氧化塔、自吸式射流器和压力计，水通过增压泵进入生物接触氧化塔，所述生物接触氧化塔内安装旋转球形悬浮填料；自吸式射流器通过射流控制阀与所述生物接触氧化塔及增压泵的进水管连接。

所述自吸式射流器的结构上具有一个喷嘴和扩散器，能使水流形成高速射流，在喷嘴前产生负压吸入空气，并利用水流的剧烈紊动、挤压、破碎、剪切等作用将空气形成微气泡而溶入水中。

利用上述装置的处理方法采用的技术方案如下：

一种通过加压实现污泥减量的污水生化处理处理方法，具体步骤为：将有机废水通过增压泵加压后进入生物接触氧化塔，同时以自吸式射流器进行曝气充氧，利用自吸式射流器的剪切和破碎作用，使空气快速溶解于水中；生物接触氧化塔压力维持在0.2-0.5MPa，旋转球形悬浮填料挂膜后形成球形生物膜；通过调节进水COD及水力停留时间使氧化塔容积负荷控制在5-20 kgCOD/（m³·d）范围内；通过射流控制阀调节自吸式射流器的进气量，使氧化塔内溶解氧保持在4-6mg/L范围内。上述高负荷及高溶解氧特征均有利于微生物代谢解偶联的发生，实现污泥减量。该方法每降解1kgCOD产生污泥（以MLSS计）约0.07-0.14kg。

在上述压力、容积负荷及溶解氧条件下稳定运行后旋转球形悬浮填料上附着生长球形生物膜，生物量可高达20-30g/L。球形生物膜中体型较大、营养级较高的微型动物容易繁殖，同时球形生物膜厚度大，有利于内部出现厌氧层，食物链长而复杂。捕食细菌的生物体的存在使其污泥产率较活性污泥有明显下降；厌氧菌污泥产率低于好氧菌，同时厌氧层的水解酸化作用可有效降解部分污泥，实现球形生物膜内层的部分污泥消化，实现污泥减量。

装置在较高负荷下运行，微生物在分解代谢中产生三磷酸腺苷（ATP）的速率要大于在合成代谢中消耗的速率。ATP产生累积后引起能量的消散，即能量以热和功的形式散失到环境中，从而降低微生物产率系数。塔内溶解氧可保持在4-6mg/L范围内，显著高于普通活性污泥法。微生物在较高浓度的溶解氧环境下内源呼吸作用增强，导致了污泥产率的降低。

本发明针对污水处理过程中的污泥减量，在同一装置中可实现代谢解偶联、隐性生长等多种污泥减量机制，减量效果好。本发明具有高负荷运行特征，生物量大，溶解氧浓度高，出水有机物浓度低，无二次污染，适用于小水量、高浓度有机工业废水的处理。利用本发明的方法，在实现有机废水有机物高效去除的同时污泥产率可降至0.07-0.14kgMLSS/kgCOD，与常规活性污泥法相比污泥减量比例可达65%。

附图说明