本發(fā)明公開了一種交替饑餓好氧厭氧污泥側流原位減量強化工藝，主要包括主流生物處理系統(tǒng)和側流污泥減量系統(tǒng)，主流生物處理系統(tǒng)包括缺氧池、曝氣池和沉淀池，曝氣池底部通過管道將消化液泵回缺氧池，沉淀池底部通過管道泵入側流污泥減量系統(tǒng)，側流污泥減量系統(tǒng)包括饑餓好氧側流池和饑餓厭氧側流池，側流污泥減量系統(tǒng)的出口返回連接缺氧池;缺氧池、饑餓厭氧側流池內各設有旋轉器，曝氣池、饑餓好氧側流池內底部均設有多效曝氣組件并通過管道與外界的曝氣泵連接。本發(fā)明通過強化污泥衰減裂解和解偶聯(lián)代謝，以及加快顆粒性有機物的水解速率，從而增強了減量效率，減少側流反應器的體積，實現(xiàn)高效減量，推廣其實際工程應用。

 

　　權利要求書

　　1.一種交替饑餓好氧厭氧污泥側流原位減量強化工藝，其特征在于，所述工藝主要包括主流生物處理系統(tǒng)和側流污泥減量系統(tǒng)，

　　所述主流生物處理系統(tǒng)包括沿污泥流動方向依次連接缺氧池(1)、曝氣池(2)和沉淀池(3)，所述曝氣池(2)底部通過管道將消化液泵回缺氧池(1)，所述沉淀池(3)底部通過管道泵入側流污泥減量系統(tǒng)，

　　所述側流污泥減量系統(tǒng)包括饑餓好氧側流池(4)和饑餓厭氧側流池(5)，側流污泥減量系統(tǒng)的出口返回連接所述缺氧池(1);

　　所述缺氧池(1)、饑餓厭氧側流池(5)內各設有用于攪動的旋轉器(6)，所述曝氣池(2)、饑餓好氧側流池(4)內底部均設有用于強化曝氣并防堵的多效曝氣組件(7)，所述多效曝氣組件(7)通過管道與外界的曝氣泵連接。

　　2.如權利要求1所述的一種交替饑餓好氧厭氧污泥側流原位減量強化工藝，其特征在于，所述多效曝氣組件(7)主要包括曝氣主體管(71)，所述曝氣主體管(71)呈圓環(huán)形，且其上部內側設有可轉動的環(huán)形齒鏈(72)，曝氣主體管(71)上等間距設有多個鏈輪(711)，

　　所述鏈輪(711)通過轉動桿貫穿曝氣主體管(71)上壁并與氣輪(712)連接，所述氣輪(712)設置在曝氣主管體(71)內底面的嵌槽(713)內，氣輪(712)一側的曝氣主體管(71)內設有氣輪驅動管路(714)，所述氣輪驅動管路(714)與各個氣輪(712)對應處的嵌槽(713)對接，所述氣輪驅動管路(714)一端口處與曝氣主體管(71)外壁設有進氣口(73)連通，氣輪驅動管路(714)另一端口處與曝氣主體管(71)內部連通，

　　所述環(huán)形齒鏈(72)內側周向設有環(huán)形導氣環(huán)(74)，所述環(huán)形導氣環(huán)(74)分為上半環(huán)體(741)、下半環(huán)體(742);所述上半環(huán)體(741)與下半環(huán)體(742)接縫處滑動密封連接，所述上半環(huán)體(741)設置在環(huán)形齒鏈(72)上并與其固定連接，上半環(huán)體(741)外側周向設有多個曝氣旋管(75)與其轉動密封連接，所述曝氣旋管(75)靠近上半環(huán)體(741)的一端上設有驅動齒環(huán)(76);所述下半環(huán)體(742)設置在曝氣主體管(71)上并與其內部連通，下半環(huán)體(742)外側設有用于與驅動齒環(huán)(76)嚙合傳動的環(huán)形齒環(huán)(77)，

　　所述曝氣主體管(71)底部外壁設有用于與所述曝氣池(2)、饑餓好氧側流池(4)內底部連接固定的螺栓接耳(78)，所述多效曝氣組件(7)通過所述進氣口(73)與外界的曝氣泵的管道連接。

　　3.如權利要求2所述的一種交替饑餓好氧厭氧污泥側流原位減量強化工藝，其特征在于，所述曝氣旋管(75)與環(huán)形導氣環(huán)(74)的上半環(huán)體(741)轉動密封連接，且曝氣旋管(75)周向設有多個氣孔。

　　4.如權利要求1所述的一種交替饑餓好氧厭氧污泥側流原位減量強化工藝，其特征在于，所述主流生物處理系統(tǒng)適用于缺氧-好氧-沉淀工藝，厭氧-缺氧-好氧-沉淀工藝。

　　5.如權利要求1所述的一種交替饑餓好氧厭氧污泥側流原位減量強化工藝，其特征在于，所述側流污泥減量系統(tǒng)是由饑餓好氧側流池(4)和饑餓厭氧側流池(5)組成，其中饑餓好氧側流池(4)溶解氧為2.0-5.0mg/L，所述缺氧池(1)、饑餓厭氧側流池(5)的旋轉器(6)轉速為50-150rpm/min。

　　6.如權利要求1所述的一種交替饑餓好氧厭氧污泥側流原位減量強化工藝，其特征在于，所述側流污泥減量系統(tǒng)的饑餓好氧側流池(4)和饑餓厭氧側流池(5)的HRT均為1.5-5.0h。

　　7.如權利要求1-6任意一項所述的一種交替饑餓好氧厭氧污泥側流原位減量強化工藝，其特征在于，所述工藝主要包括以下步驟：

　　1)將待處理污水依次送入主流生物處理系統(tǒng)的缺氧池(1)和曝氣池(2)中處理，曝氣池(2)的泥水混合液一部分回流至缺氧池(1)，一部分在沉淀池(3)固液分離后，底部沉淀的污泥回流至側流污泥減量系統(tǒng)，

　　2)污泥進入側流污泥減量系統(tǒng)后，依次送入饑餓好氧側流池(4)和饑餓厭氧側流池(5)，最后回流至缺氧池(1)。

　　8.如權利要求7所述的一種交替饑餓好氧厭氧污泥側流原位減量強化工藝，其特征在于，主要包括步驟1)中從曝氣池(2)污泥混合液回流至缺氧池(1)的含量占比為150-300%。

　　9.如權利要求7所述的一種交替饑餓好氧厭氧污泥側流原位減量強化工藝，其特征在于，主要包括步驟2)中從在沉淀池(3)底部排出的污泥送入側流污泥減量系統(tǒng)的含量占比為50-150%。

　　說明書

　　一種交替饑餓好氧厭氧污泥側流原位減量強化工藝

　　技術領域

　　本發(fā)明涉及環(huán)境保護與水資源合理利用技術領域，具體是涉及一種交替饑餓好氧厭氧污泥側流原位減量強化工藝。

　　背景技術

　　隨著社會經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展和城市化進程加快，城市污水和工業(yè)廢水排放量和處理量日益增大，排放標準日趨嚴格，相應的污水處理廠的剩余污泥產(chǎn)生量也急劇上升。剩余污泥含水率高、體積大，且其中含有大量有害化學物質、寄生蟲及重金屬等。目前，我國每年干污泥產(chǎn)量約為9ythws萬噸，并以10%的速度逐年增長。

　　傳統(tǒng)的污泥處理處置方法通常采用先濃縮、脫水減容，再焚燒、衛(wèi)生填埋、堆肥和土地利用等進行末端處置。然而，其過程復雜，占地面積要求高，存在二次污染;此外，污泥處理處置費用通常占污水處理廠總運行費用的25-50%，已成為污水運營單位沉重的財政負擔。

　　在污水處理過程中實現(xiàn)污泥原位減量是解決剩余污泥問題的重要途徑之一。污泥原位減量技術主要包括物理化學和生物過程減量技術兩大類。但是物化法具有能耗和成本偏高的問題，且化學藥劑投加尚需解決毒性副產(chǎn)物的產(chǎn)生、微生物活性抑制等問題。生物原位減量技術中的側流減量工藝具有運行成本低、運行管理方便的優(yōu)點，受到廣泛關注，但其需要在傳統(tǒng)的主流生物處理系統(tǒng)旁路增設HRT較長(如8h)的側流污泥減量反應器(SSR)，這也限制了其在污水處理廠中的實際應用，而在較低的側流HRT條件下，污泥衰減/裂解和顆粒性有機物水解速率的降低以及解偶聯(lián)代謝效率處于較低水平，限制了減量率的提高。因此，如果能解決以上兩個難題，在降低SSR體積的同時控制能耗，則能實現(xiàn)技術優(yōu)勢互補，推動污泥原位減量技術的產(chǎn)業(yè)化應用。

　　發(fā)明內容

　　針對傳統(tǒng)厭氧SSR工藝厭氧側流池HRT過長而限制實際應用的問題，本發(fā)明提供了一種交替饑餓好氧厭氧污泥側流原位減量強化工藝。

　　本發(fā)明的技術方案是:一種交替饑餓好氧厭氧污泥側流原位減量強化工藝，所述工藝主要包括主流生物處理系統(tǒng)和側流污泥減量系統(tǒng)，

　　所述主流生物處理系統(tǒng)包括沿污泥流動方向依次連接缺氧池、曝氣池和沉淀池，所述曝氣池底部通過管道將消化液泵回缺氧池，所述沉淀池底部通過管道泵入側流污泥減量系統(tǒng)，

　　所述側流污泥減量系統(tǒng)包括饑餓好氧側流池和饑餓厭氧側流池，側流污泥減量系統(tǒng)的出口返回連接所述缺氧池;

　　所述缺氧池、饑餓厭氧側流池內各設有用于攪動的旋轉器，所述曝氣池、饑餓好氧側流池內底部均設有用于強化曝氣并防堵的多效曝氣組件，所述多效曝氣組件通過管道與外界的曝氣泵連接。

　　本發(fā)明的側流饑餓好氧/厭氧強化活性污泥原位減量化工藝，首先活性污泥進入饑餓環(huán)境下的好氧側流池，污泥細胞結構松散，空氣氣泡產(chǎn)生的強大剪切力導致絮體胞外聚合物的聚合度下降，污泥發(fā)生裂解釋放胞內物質，為減量微生物的增殖提供更多優(yōu)質碳源;此外，饑餓好氧處理使污泥顆粒粒徑減小到適宜微生物水解的程度，從而強化顆粒性有機物的水解，產(chǎn)生更多的小分子物質;此外，側流饑餓(好氧/厭氧)耦合主流養(yǎng)分充足條件(好氧/厭氧沉淀)的交替循環(huán)下，由于電子受體的交替變化，電子傳遞鏈活性波動幅度增大，且處于較高水平;而在更多的小分子物質的作用下，會造成質子內漏現(xiàn)象，擾亂質子循環(huán)通量，使ATP合酶活性降低，從而影響氧化磷酸化過程，增強ATP的消散，強化解偶聯(lián)代謝;本發(fā)明可提升污泥原位減量工藝的減量效率，縮短側流減量單元的反應時間，推廣側流原位減量工藝的實際應用。

　　進一步地，所述多效曝氣組件主要包括曝氣主體管，所述曝氣主體管呈圓環(huán)形，且其上部內側設有可轉動的環(huán)形齒鏈，曝氣主體管上等間距設有多個鏈輪，

　　所述鏈輪通過轉動桿貫穿曝氣主體管上壁并與氣輪連接，所述氣輪設置在曝氣主管體內底面的嵌槽內，氣輪一側的曝氣主體管內設有氣輪驅動管路，所述氣輪驅動管路與各個氣輪對應處的嵌槽對接，所述氣輪驅動管路一端口處與曝氣主體管外壁設有進氣口連通，氣輪驅動管路另一端口處與曝氣主體管內部連通，

　　所述環(huán)形齒鏈內側周向設有環(huán)形導氣環(huán)，所述環(huán)形導氣環(huán)分為上半環(huán)體、下半環(huán)體;所述上半環(huán)體與下半環(huán)體接縫處滑動密封連接，所述上半環(huán)體設置在環(huán)形齒鏈上并與其固定連接，上半環(huán)體外側周向設有多個曝氣旋管與其轉動密封連接，所述曝氣旋管靠近上半環(huán)體的一端上設有驅動齒環(huán);所述下半環(huán)體設置在曝氣主體管上并與其內部連通，下半環(huán)體外側設有用于與驅動齒環(huán)嚙合傳動的環(huán)形齒環(huán)，

　　所述曝氣主體管底部外壁設有用于與所述曝氣池、饑餓好氧側流池內底部連接固定的螺栓接耳，所述多效曝氣組件通過所述進氣口與外界的曝氣泵的管道連接。

　　上述多效曝氣組件的結構設計，利用曝氣泵泵入氣體氣流進行各個曝氣旋管的周向轉動，通過配合各個傳動組件的設計，使曝氣旋管在周向轉動的同時進行自轉，從而降低曝氣管被污泥封堵的情況，避免影響曝氣組件的工作效率及效果，同時，上述多效曝氣組件無需額外的用電設備進行加載驅動，因而其具有能耗低，曝氣效果好的優(yōu)點。

　　更進一步地，所述曝氣旋管分為主體旋管、活動旋管，所述主體旋管內設有中空層，且主體旋管內、外壁上周向分布有多個對應的曝氣孔，所述活動旋管嵌入主體旋管的中空層內，活動旋管近端端頭處通過多組伸縮彈簧與主體旋管的中空層內端壁連接，活動旋管遠端端頭處設有壓推活塞與主體旋管內壁活動卡接，活動旋管上周向分布有多個與曝氣孔所錯位對應的防堵控制孔。通過曝氣旋管雙管的結構設計，可以進一步加強曝氣旋管的防堵效果，通過針對有無氣流充入自動進行曝氣孔的開啟和關閉，裝置結構簡單有效。

　　進一步地，所述主流生物處理系統(tǒng)適用于缺氧-好氧-沉淀工藝，厭氧-缺氧-好氧-沉淀工藝，但不限于這兩種，其適用于如今廣泛應用于污水處理廠的污水處理工藝。

　　進一步地，所述側流污泥減量系統(tǒng)是由饑餓好氧側流池和饑餓厭氧側流池組成，其中饑餓好氧側流池溶解氧為2.0-5.0mg/L，所述缺氧池、饑餓厭氧側流池的旋轉器轉速為50-150rpm/min。

　　進一步地，所述側流污泥減量系統(tǒng)的饑餓好氧側流池和饑餓厭氧側流池的HRT均為1.5-5.0h。

　　進一步地，所述工藝主要包括以下步驟：

　　1)將待處理污水依次送入主流生物處理系統(tǒng)的缺氧池和曝氣池中處理，曝氣池的泥水混合液一部分回流至缺氧池，一部分在沉淀池固液分離后，底部沉淀的污泥回流至側流污泥減量系統(tǒng)，

　　2)污泥進入側流污泥減量系統(tǒng)后，依次送入饑餓好氧側流池和饑餓厭氧側流池，最后回流至缺氧池。

　　更進一步地，主要包括步驟1)中從曝氣池污泥混合液回流至缺氧池的含量占比為150-300%

　　更進一步地，主要包括步驟2)中從在沉淀池底部排出的污泥送入側流污泥減量系統(tǒng)的含量占比為50-150%。

　　本發(fā)明工藝的工作原理為：在饑餓的好氧條件下，由于水力剪切力、拉伸力的作用，污泥胞外聚合物的聚合度下降，絮體易損，不穩(wěn)定，強化污泥裂解，釋放胞內物質，而因較短的HRT，在好氧側流單元中，主要發(fā)生污泥裂解。在后續(xù)的厭氧側流單元中，生物質進一步發(fā)生內源衰減裂解，而部分二次基質用于反硝化作用;同時，增強的水解作用產(chǎn)生更多的小分子物質，在交替饑餓/盛宴系統(tǒng)營造的電子傳遞鏈活性較高的環(huán)境下，會造成質子內漏的現(xiàn)象，擾亂質子循環(huán)過程，降低了ATP合酶的活性，從而影響氧化磷酸化過程，增強ATP的消散作用，強化解偶聯(lián)代謝;最終實現(xiàn)污泥減量效率的提升，交替的好氧/厭氧條件導致側流系統(tǒng)的二次基質的重復釋放和利用有利于捕食菌和水解慢生菌的富集，從而強化主流系統(tǒng)的碳源再利用，有助于出水COD的降低。

　　本發(fā)明多效曝氣組件的工作方法為：通過曝氣泵、管道將氣體泵入進氣口，氣體主要先沿著曝氣主體管內的氣輪驅動管路進行流動，在氣流推力下依次推動各個氣輪，繼而通過氣輪轉動帶動鏈輪進行轉動，再通過鏈輪與環(huán)形齒鏈的傳動關系使環(huán)形齒鏈帶動上半環(huán)體沿著下半環(huán)體進行轉動，進而各個曝氣旋管在驅動齒環(huán)、環(huán)形齒環(huán)的嚙合作用下進行轉動，實現(xiàn)多個曝氣旋管自轉以及周轉的曝氣效果;

　　其中，曝氣旋管的工作方法為：當曝氣主體管內充入氣體后，其內部壓強增高，因而，通過環(huán)形導氣環(huán)將氣體分流至各個曝氣旋管內，在氣壓作用下推動推壓活塞使其向遠端移動，繼而推動活動旋管向外側移動，因而，原本錯位的曝氣孔與防堵控制孔對位使氣體從曝氣孔噴出，在沒有氣壓作用時，其受到伸縮彈簧的彈力使其復位，從而再次使防堵控制孔與所對應的曝氣孔錯位，實現(xiàn)對曝氣孔的封堵。

　　本發(fā)明的有益效果是:

　　(1)本發(fā)明通過強化污泥衰減裂解和解偶聯(lián)代謝，以及顆粒性有機物的水解速率，從而增強了減量效率，減少側流反應器的體積，實現(xiàn)高效減量，推廣其實際工程應用。

　　(2)本發(fā)明工藝的側流污泥減量系統(tǒng)釋放的碳源進入主流生物處理系統(tǒng)再利用，提高出水COD去除率，提升了整體系統(tǒng)的有機物去除能力。

　　(3)本發(fā)明工藝不改變主流生物處理系統(tǒng)工藝，僅增設一個饑餓好氧、厭氧側流池，相比減少的污泥所需的污泥處置費用，大大降低污泥處置成本和二次污染。

　　(4)本發(fā)明的設備結構簡單，運行維護方便，通過多效曝氣組件的結構設計，使其具有無需額外的用電設備進行加載驅動，即可使曝氣旋管在周向轉動的同時進行自轉，從而降低曝氣管被污泥封堵的情況，其具有能耗低，曝氣效果好的優(yōu)點。