本發(fā)明公開了一種交替饑餓微氧厭氧耦合填料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組件;側流減量系統(tǒng)包括饑餓微氧填料池和厭氧填料池，缺氧池、饑餓微氧填料池、厭氧填料池內(nèi)均設有旋轉單元，側流減量系統(tǒng)的出口返回連接主流生物系統(tǒng)前端的缺氧池。本發(fā)明通過側流減量系統(tǒng)交替微氧厭氧條件，增加污泥衰減速率和基質釋放水解速率;其次，填充的懸浮填料，促進減量功能菌的富集且強化了解偶聯(lián)代謝，從而增強了減量效率，實現(xiàn)高效減量，有利于推廣其實際工程應用。

 

　　權利要求書

　　1.一種交替饑餓微氧厭氧耦合填料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組件，

　　所述側流減量系統(tǒng)包括饑餓微氧填料池(4)和厭氧填料池(5)，所述饑缺氧池(1)、餓微氧填料池(4)和厭氧填料池(5)內(nèi)均設有用于使懸浮填料或漂浮狀態(tài)污泥攪動的旋轉單元(6)，側流減量系統(tǒng)的出口返回連接所述主流生物系統(tǒng)前端的缺氧池(1);

　　所述曝氣池(2)、饑餓微氧填料池(4)內(nèi)底部均設有曝氣管(21)并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微氧厭氧耦合填料污泥側流原位減量強化工藝，其特征在于，所述旋轉單元(6)包括轉軸組件、攪拌組件，

　　所述轉軸組件包括上下兩端設置的端部轉軸節(jié)(61)、中部設置的中心轉軸節(jié)(62)，所述兩個端部轉軸節(jié)(61)之間通過連接細桿(63)固定連接，所述中心轉軸節(jié)(62)內(nèi)部中空并套設在連接細桿(63)上，中心轉軸節(jié)(62)兩端各通過其端頭設置的傳動組件(64)分別與兩個端部轉軸節(jié)傳動連接，

　　所述傳動組件(64)包括第一錐齒環(huán)(641)、第二錐齒環(huán)(642)、傳動錐齒輪(643)，所述第一錐齒環(huán)(641)、第二錐齒環(huán)(642)均設有兩組，兩個第一錐齒環(huán)(641)分別設置在中心轉軸節(jié)(62)兩端內(nèi)壁，兩個第二錐齒環(huán)(642)分別設置在兩個端部轉軸節(jié)(61)端頭處，所述傳動錐齒輪(643)設有多個，且通過軸桿周向設置在第一錐齒環(huán)(641)、第二錐齒環(huán)(642)之間的中心轉軸節(jié)(62)內(nèi)壁上;

　　所述攪拌組件主要包括攪拌筒環(huán)(65)，所述攪拌筒環(huán)(65)設有三組，分別對應設置在兩個端部轉軸節(jié)(61)、中心轉軸節(jié)(62)上，且相鄰兩個攪拌筒環(huán)(65)之間通過承接環(huán)(66)滑動連接，攪拌筒環(huán)(65)內(nèi)壁通過若干固定桿與各個轉軸節(jié)連接，攪拌筒環(huán)(65)周向設有多個縱向攪拌槽(651)，所述縱向攪拌槽(651)內(nèi)設有攪拌葉(652)，所述攪拌葉(652)上下兩端中部分別與縱向攪拌槽(651)的頂面、底面連接。

　　3.如權利要求2所述的一種交替饑餓微氧厭氧耦合填料污泥側流原位減量強化工藝，其特征在于，所述攪拌葉(652)上下兩端中部分別與縱向攪拌槽(651)的頂面、底面連接，且攪拌葉(652)與攪拌桶環(huán)(65)的切線方向呈一定夾角設置。

　　4.如權利要求1所述的一種交替饑餓微氧厭氧耦合填料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微氧厭氧耦合填料污泥側流原位減量強化工藝，其特征在于，所述側流減量系統(tǒng)是由饑餓微氧填料池(4)和厭氧填料池(5)組成，其中裝有懸浮填料，工作時，微氧填料池(4)溶解氧為0.5-1.8mg/L，缺氧池(1)、微氧填料池(4)和厭氧填料池(5)內(nèi)旋轉單元轉速為50-150rpm/min。

　　6.如權利要求4所述的一種交替饑餓微氧厭氧耦合填料污泥側流原位減量強化工藝，其特征在于，所述懸浮填料為SPR-1填料、聚氨酯填料或鮑爾環(huán)填料，其填充率為5-50%。

　　7.如權利要求1所述的一種交替饑餓微氧厭氧耦合填料污泥側流原位減量強化工藝，其特征在于，所述側流減量系統(tǒng)的饑餓微氧填料池(4)和厭氧填料池(5)的HRT為1.5-5.0h。

　　8.如權利要求1-7任意一項所述的一種交替饑餓微氧厭氧耦合填料污泥側流原位減量強化工藝，其特征在于，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減量系統(tǒng);

　　2)污泥進入側流減量系統(tǒng)后，依次送入微氧填料池(4)和厭氧填料池(5)，最后回流至缺氧池(1)。

　　9.如權利要求8所述的一種交替饑餓微氧厭氧耦合填料污泥側流原位減量強化工藝，其特征在于，所述步驟1)中在曝氣池(2)污泥混合液回流至缺氧池(1)的含量占比為150-300%。

　　10.如權利要求8所述的一種交替饑餓微氧厭氧耦合填料污泥側流原位減量強化工藝，其特征在于，所述步驟2)中從在沉淀池(3)底部排出的污泥送入側流減量系統(tǒng)的含量占比為50-150%。

　　說明書

　　交替饑餓微氧厭氧耦合填料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，適用于污水處理廠的污泥原位減量，具體是涉及一種交替饑餓微氧厭氧耦合填料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污泥產(chǎn)生量也急劇上升。目前，我國每年干污泥產(chǎn)量約為9ythws萬噸，而且還以10%的速度逐年增長。

　　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，處理不當會威脅生態(tài)環(huán)境和人群健康。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(nèi)容

　　針對傳統(tǒng)厭氧SSR工藝厭氧側流池HRT過長，其污泥衰減裂解/水解速率較低，解偶聯(lián)代謝效率低下而限制實際應用的問題，本發(fā)明提供了一種交替饑餓微氧厭氧耦合填料污泥側流原位減量強化工藝。

　　本發(fā)明的技術方案是：一種交替饑餓微氧厭氧耦合填料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組件，

　　所述側流減量系統(tǒng)包括饑餓微氧填料池和厭氧填料池，所述缺氧池、饑餓微氧填料池和厭氧填料池內(nèi)均設有用于使懸浮填料或漂浮狀態(tài)污泥攪動的旋轉單元，側流減量系統(tǒng)的出口返回連接所述主流生物系統(tǒng)前端的缺氧池;

　　所述曝氣池、饑餓微氧填料池內(nèi)底部均設有曝氣管并通過管道與外界的曝氣泵連接。

　　本發(fā)明為饑餓微氧/厭氧耦合填料強化側流污泥原位減量化工藝，在微氧條件下，水解功能菌富集，且厭氧水解微生物經(jīng)側流減量池內(nèi)的懸浮填料掛膜馴化培養(yǎng)，進行污泥減量化處理的工藝啟動與運行，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，所述旋轉單元包括轉軸組件、攪拌組件，

　　所述轉軸組件包括上下兩端設置的端部轉軸節(jié)、中部設置的中心轉軸節(jié)，所述兩個端部轉軸節(jié)之間通過連接細桿固定連接，所述中心轉軸節(jié)內(nèi)部中空并套設在連接細桿上，中心轉軸節(jié)兩端各通過其端頭設置的傳動組件分別與兩個端部轉軸節(jié)傳動連接，

　　所述傳動組件包括第一錐齒環(huán)、第二錐齒環(huán)、傳動錐齒輪，所述第一錐齒環(huán)、第二錐齒環(huán)均設有兩組，兩個第一錐齒環(huán)分別設置在中心轉軸節(jié)兩端內(nèi)壁，兩個第二錐齒環(huán)分別設置在兩個端部轉軸節(jié)端頭處，所述傳動錐齒輪設有多個，且通過軸桿周向設置在第一錐齒環(huán)、第二錐齒環(huán)之間的中心轉軸節(jié)內(nèi)壁上;

　　所述攪拌組件主要包括攪拌筒環(huán)，所述攪拌筒環(huán)設有三組，分別對應設置在兩個端部轉軸節(jié)、中心轉軸節(jié)上，且相鄰兩個攪拌筒環(huán)之間通過承接環(huán)滑動連接，攪拌筒環(huán)內(nèi)壁通過若干固定桿與各個轉軸節(jié)連接，攪拌筒環(huán)周向設有多個縱向攪拌槽，所述縱向攪拌槽內(nèi)設有攪拌葉，所述攪拌葉上下兩端中部分別與縱向攪拌槽的頂面、底面連接。

　　通過旋轉單元的結構設計，利用轉軸組件的上下兩端設置的端部轉軸節(jié)、中部設置的中心轉軸節(jié)以及傳動組件的配合，使其具有在端部轉軸節(jié)驅動轉動時，中部轉軸節(jié)可以進行差速反向轉動，同時配合各個轉軸節(jié)處設有的攪拌筒環(huán)進行相應方向的攪拌葉攪拌轉動，從而增強對懸浮填料或漂浮狀態(tài)污泥的攪動效果，提高工藝方法處理效果。

　　更進一步地，所述攪拌葉上下兩端中部分別與縱向攪拌槽通過轉軸連接，且上端轉軸貫穿縱向攪拌槽頂面并與其上設有的調節(jié)齒輪連接，所述各個調節(jié)齒輪內(nèi)圓周設有調節(jié)齒環(huán)與其嚙合傳動，所述調節(jié)齒環(huán)與攪拌筒環(huán)內(nèi)壁滑動連接，調節(jié)齒環(huán)上設有用于撥動其轉動的調節(jié)撥桿，所述調節(jié)撥桿上端設有U型卡接頭，所述卡接頭的中部與調節(jié)撥桿通過彈簧桿連接，所述攪拌筒環(huán)與U型卡接頭位置對應處的內(nèi)壁周向設有多個用于U型卡接頭卡接止動的卡孔。通過上述攪拌葉相關的組件設置，可以使攪拌葉根據(jù)設置在不同轉軸節(jié)的轉向進行攪拌葉方向以及角度的調節(jié)，同時，通過調節(jié)齒輪等調節(jié)組件設置，操作簡便，可以快速調節(jié)攪拌葉的不同的角度。

　　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，所述側流減量系統(tǒng)是由饑餓微氧填料池和厭氧填料池組成，其中裝有懸浮填料，工作時，微氧填料池溶解氧為0.5-1.8mg/L，缺氧池、微氧填料池和厭氧填料池內(nèi)旋轉單元轉速為50-150rpm/min。

　　更進一步地，所述懸浮填料為SPR-1填料、聚氨酯填料或鮑爾環(huán)填料，其填充率為5-50%。

　　進一步地，所述側流減量系統(tǒng)的饑餓微氧填料池和厭氧填料池的HRT為1.5-5.0h。

　　進一步地，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減量系統(tǒng);

　　2)污泥進入側流減量系統(tǒng)后，依次送入微氧填料池和厭氧填料池，最后回流至缺氧池。

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

　　本發(fā)明的工作原理為：在饑餓的微氧條件下，部分溶解氧進入?yún)捬鯒l件可同時刺激厭氧和好氧的生物活性，增加污泥衰減速率和基質釋放水解速率，有利于水解慢生菌的生長，在進入?yún)捬鮽攘鳝h(huán)境中，污泥進一步發(fā)生衰減溶胞，有利于降低污泥產(chǎn)率;此外，填料上形成嚴格的厭氧環(huán)境促進細胞膜的破壞及其膜結合蛋白的變性，驅使質子梯度的降低，從而降低其電子傳遞能力，最終降低ATP濃度，強化解偶聯(lián)代謝，通過以上實現(xiàn)強化污泥原位減量化。

　　本發(fā)明的旋轉單元的工作方法為：在驅動電機等驅動件的驅動作用下，使上端的端部轉軸節(jié)進行轉動，通過上端的端部轉軸節(jié)與下端的端部轉軸節(jié)之間的連接細桿作用下，兩個端部轉軸節(jié)進行同向轉動，同時，兩個端部轉軸節(jié)通過傳動組件的作用使套載在其上面的中心轉軸節(jié)進行差速的方向轉動，繼而分別通過端部轉軸節(jié)上設置的攪拌筒環(huán)正向轉動攪動、中心轉軸節(jié)上設置的攪拌筒環(huán)反向轉動攪動下對懸浮填料或漂浮狀態(tài)污泥進行高效攪動;

　　轉動組件的工作方法為：通過端部轉軸節(jié)的轉動驅動第二錐齒環(huán)轉動，通過各個傳動錐齒輪的傳動作用使第一錐齒環(huán)反向轉動，繼而實現(xiàn)中心轉軸節(jié)與端部轉軸節(jié)的差速反向轉動;

　　攪拌筒環(huán)的工作方法為：向外側拉動U型卡接頭并通過撥動調節(jié)撥桿使其帶動調節(jié)齒環(huán)進行轉動，繼而使各個調節(jié)齒輪進行轉動，調節(jié)齒輪通過轉軸帶動攪拌葉轉動進行調節(jié)，然后松開U型卡接頭，使其通過彈簧桿的作用復位并使其兩端頭處卡接在該處的卡孔。

　　本發(fā)明的有益效果是：

　　(1)本發(fā)明通過交替饑餓微氧/厭氧導致二次基質的交替釋放利用，強化污泥衰減裂解以及顆粒性有機物的水解速率，從而增強了減量效率。

　　(2)本發(fā)明通過側流減量系統(tǒng)填充的懸浮填料，促進減量功能菌的富集且強化了解偶聯(lián)代謝，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。

　　(3)本發(fā)明工藝在不改變主流工藝，僅增設一個微氧/厭氧耦合填料側流池，且懸浮填料成本低，相比減少的污泥所需的污泥處理與處置費用，大大降低污泥處置成本和二次污染。

　　(4)本發(fā)明設備結構簡單，運行維護方便，通過旋轉單元的結構設計，利用轉軸組件的上下兩端設置的端部轉軸節(jié)、中部設置的中心轉軸節(jié)以及傳動組件的配合，使其端部轉軸節(jié)、中部轉軸節(jié)進行差速反向轉動，從而增強對懸浮填料或漂浮狀態(tài)污泥的攪動效果，增強微氧/厭氧耦合填料側流池的使用效果，進而提高側流原位減量強化工藝的處理效果。