交替饥饿微氧厌氧耦合填料污泥侧流原位减量强

本发明公开了一种交替饥饿微氧厌氧耦合填料污泥侧流原位减量强化工艺，主要包括主流生物处理系统和侧流污泥减量系统，主流生物处理系统包括缺氧池、曝气池和沉淀池，曝气池底部通过管道将消化液泵回缺氧池，沉淀池底部通过管道泵入侧流污泥减量组件;侧流减量系统包括饥饿微氧填料池和厌氧填料池，缺氧池、饥饿微氧填料池、厌氧填料池内均设有旋转单元，侧流减量系统的出口返回连接主流生物系统前端的缺氧池。本发明通过侧流减量系统交替微氧厌氧条件，增加污泥衰减速率和基质释放水解速率;其次，填充的悬浮填料，促进减量功能菌的富集且强化了解偶联代谢，从而增强了减量效率，实现高效减量，有利于推广其实际工程应用。

 

　　权利要求书

　　1.一种交替饥饿微氧厌氧耦合填料污泥侧流原位减量强化工艺，其特征在于，所述工艺主要包括主流生物处理系统和侧流污泥减量系统;

　　所述主流生物处理系统包括沿污泥流动方向依次连接缺氧池(1)、曝气池(2)和沉淀池(3)，所述曝气池(2)底部通过管道将消化液泵回缺氧池(1)，所述沉淀池(3)底部通过管道泵入侧流污泥减量组件，

　　所述侧流减量系统包括饥饿微氧填料池(4)和厌氧填料池(5)，所述饥缺氧池(1)、饿微氧填料池(4)和厌氧填料池(5)内均设有用于使悬浮填料或漂浮状态污泥搅动的旋转单元(6)，侧流减量系统的出口返回连接所述主流生物系统前端的缺氧池(1);

　　所述曝气池(2)、饥饿微氧填料池(4)内底部均设有曝气管(21)并通过管道与外界的曝气泵连接。

　　2.如权利要求1所述的一种交替饥饿微氧厌氧耦合填料污泥侧流原位减量强化工艺，其特征在于，所述旋转单元(6)包括转轴组件、搅拌组件，

　　所述转轴组件包括上下两端设置的端部转轴节(61)、中部设置的中心转轴节(62)，所述两个端部转轴节(61)之间通过连接细杆(63)固定连接，所述中心转轴节(62)内部中空并套设在连接细杆(63)上，中心转轴节(62)两端各通过其端头设置的传动组件(64)分别与两个端部转轴节传动连接，

　　所述传动组件(64)包括第一锥齿环(641)、第二锥齿环(642)、传动锥齿轮(643)，所述第一锥齿环(641)、第二锥齿环(642)均设有两组，两个第一锥齿环(641)分别设置在中心转轴节(62)两端内壁，两个第二锥齿环(642)分别设置在两个端部转轴节(61)端头处，所述传动锥齿轮(643)设有多个，且通过轴杆周向设置在第一锥齿环(641)、第二锥齿环(642)之间的中心转轴节(62)内壁上;

　　所述搅拌组件主要包括搅拌筒环(65)，所述搅拌筒环(65)设有三组，分别对应设置在两个端部转轴节(61)、中心转轴节(62)上，且相邻两个搅拌筒环(65)之间通过承接环(66)滑动连接，搅拌筒环(65)内壁通过若干固定杆与各个转轴节连接，搅拌筒环(65)周向设有多个纵向搅拌槽(651)，所述纵向搅拌槽(651)内设有搅拌叶(652)，所述搅拌叶(652)上下两端中部分别与纵向搅拌槽(651)的顶面、底面连接。

　　3.如权利要求2所述的一种交替饥饿微氧厌氧耦合填料污泥侧流原位减量强化工艺，其特征在于，所述搅拌叶(652)上下两端中部分别与纵向搅拌槽(651)的顶面、底面连接，且搅拌叶(652)与搅拌桶环(65)的切线方向呈一定夹角设置。

　　4.如权利要求1所述的一种交替饥饿微氧厌氧耦合填料污泥侧流原位减量强化工艺，其特征在于，所述主流生物处理系统适用于缺氧-好氧-沉淀工艺，厌氧-缺氧-好氧-沉淀工艺。

　　5.如权利要求1所述的一种交替饥饿微氧厌氧耦合填料污泥侧流原位减量强化工艺，其特征在于，所述侧流减量系统是由饥饿微氧填料池(4)和厌氧填料池(5)组成，其中装有悬浮填料，工作时，微氧填料池(4)溶解氧为0.5-1.8mg/L，缺氧池(1)、微氧填料池(4)和厌氧填料池(5)内旋转单元转速为50-150rpm/min。

　　6.如权利要求4所述的一种交替饥饿微氧厌氧耦合填料污泥侧流原位减量强化工艺，其特征在于，所述悬浮填料为SPR-1填料、聚氨酯填料或鲍尔环填料，其填充率为5-50%。

　　7.如权利要求1所述的一种交替饥饿微氧厌氧耦合填料污泥侧流原位减量强化工艺，其特征在于，所述侧流减量系统的饥饿微氧填料池(4)和厌氧填料池(5)的HRT为1.5-5.0h。

　　8.如权利要求1-7任意一项所述的一种交替饥饿微氧厌氧耦合填料污泥侧流原位减量强化工艺，其特征在于，包括以下步骤：

　　1)将待处理污水依次送入主流生物处理系统的缺氧池(1)和曝气池(2)中处理，曝气池(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)固液分离后，底部沉淀的污泥回流至侧流减量系统;

　　2)污泥进入侧流减量系统后，依次送入微氧填料池(4)和厌氧填料池(5)，最后回流至缺氧池(1)。

　　9.如权利要求8所述的一种交替饥饿微氧厌氧耦合填料污泥侧流原位减量强化工艺，其特征在于，所述步骤1)中在曝气池(2)污泥混合液回流至缺氧池(1)的含量占比为150-300%。

　　10.如权利要求8所述的一种交替饥饿微氧厌氧耦合填料污泥侧流原位减量强化工艺，其特征在于，所述步骤2)中从在沉淀池(3)底部排出的污泥送入侧流减量系统的含量占比为50-150%。

　　说明书

　　交替饥饿微氧厌氧耦合填料污泥侧流原位减量强化工艺

　　技术领域

　　本发明涉及环境保护与水资源合理利用技术领域，适用于污水处理厂的污泥原位减量，具体是涉及一种交替饥饿微氧厌氧耦合填料污泥侧流原位减量强化工艺。

　　背景技术

　　随着社会经济的持续发展和城市化进程加快，城市污水和工业废水排放量和处理量日益增大，排放标准日趋严格，相应的污水处理厂的污泥产生量也急剧上升。目前，我国每年干污泥产量约为9ythws万吨，而且还以10%的速度逐年增长。

　　剩余污泥含水率高、体积大，且其中含有大量有害化学物质、寄生虫及重金属等，处理不当会威胁生态环境和人群健康。传统的污泥处理处置方法通常采用先浓缩、脱水减容，再焚烧、卫生填埋、堆肥和土地利用等进行末端处置。然而，其过程复杂，占地面积要求高，存在二次污染;此外，污泥处理处置费用通常占污水处理厂总运行费用的25-50%，已成为污水运营单位沉重的财政负担。

　　在污水处理过程中实现污泥原位减量是解决剩余污泥问题的重要途径之一。污泥原位减量技术主要包括物理化学和生物过程减量技术两大类。但是物化法具有能耗和成本偏高的问题，且化学药剂投加尚需解决毒性副产物的产生、微生物活性抑制等问题。生物原位减量技术中的侧流减量工艺具有运行成本低、运行管理方便的优点，受到广泛关注。但其需要在传统的主流生物处理系统旁路增设HRT较长(如8h)的侧流污泥减量反应器(SSR)，这也限制了其在污水处理厂中的实际应用，而在较低的侧流HRT条件下，污泥衰减/裂解和颗粒性有机物水解速率的降低以及解偶联代谢效率处于较低水平，限制了减量率的提高;因此，如果能解决以上两个难题，在降低SSR体积的同时控制能耗，则能实现技术优势互补，推动污泥原位减量技术的产业化应用。

　　发明内容

　　针对传统厌氧SSR工艺厌氧侧流池HRT过长，其污泥衰减裂解/水解速率较低，解偶联代谢效率低下而限制实际应用的问题，本发明提供了一种交替饥饿微氧厌氧耦合填料污泥侧流原位减量强化工艺。

　　本发明的技术方案是：一种交替饥饿微氧厌氧耦合填料污泥侧流原位减量强化工艺，所述工艺主要包括主流生物处理系统和侧流污泥减量系统;

　　所述主流生物处理系统包括沿污泥流动方向依次连接缺氧池、曝气池和沉淀池，所述曝气池底部通过管道将消化液泵回缺氧池，所述沉淀池底部通过管道泵入侧流污泥减量组件，

　　所述侧流减量系统包括饥饿微氧填料池和厌氧填料池，所述缺氧池、饥饿微氧填料池和厌氧填料池内均设有用于使悬浮填料或漂浮状态污泥搅动的旋转单元，侧流减量系统的出口返回连接所述主流生物系统前端的缺氧池;

　　所述曝气池、饥饿微氧填料池内底部均设有曝气管并通过管道与外界的曝气泵连接。

　　本发明为饥饿微氧/厌氧耦合填料强化侧流污泥原位减量化工艺，在微氧条件下，水解功能菌富集，且厌氧水解微生物经侧流减量池内的悬浮填料挂膜驯化培养，进行污泥减量化处理的工艺启动与运行，本发明可提升污泥原位减量工艺的减量效率，缩短侧流减量单元的反应时间，推广侧流原位减量工艺的实际应用。

　　进一步地，所述旋转单元包括转轴组件、搅拌组件，

　　所述转轴组件包括上下两端设置的端部转轴节、中部设置的中心转轴节，所述两个端部转轴节之间通过连接细杆固定连接，所述中心转轴节内部中空并套设在连接细杆上，中心转轴节两端各通过其端头设置的传动组件分别与两个端部转轴节传动连接，

　　所述传动组件包括第一锥齿环、第二锥齿环、传动锥齿轮，所述第一锥齿环、第二锥齿环均设有两组，两个第一锥齿环分别设置在中心转轴节两端内壁，两个第二锥齿环分别设置在两个端部转轴节端头处，所述传动锥齿轮设有多个，且通过轴杆周向设置在第一锥齿环、第二锥齿环之间的中心转轴节内壁上;

　　所述搅拌组件主要包括搅拌筒环，所述搅拌筒环设有三组，分别对应设置在两个端部转轴节、中心转轴节上，且相邻两个搅拌筒环之间通过承接环滑动连接，搅拌筒环内壁通过若干固定杆与各个转轴节连接，搅拌筒环周向设有多个纵向搅拌槽，所述纵向搅拌槽内设有搅拌叶，所述搅拌叶上下两端中部分别与纵向搅拌槽的顶面、底面连接。

　　通过旋转单元的结构设计，利用转轴组件的上下两端设置的端部转轴节、中部设置的中心转轴节以及传动组件的配合，使其具有在端部转轴节驱动转动时，中部转轴节可以进行差速反向转动，同时配合各个转轴节处设有的搅拌筒环进行相应方向的搅拌叶搅拌转动，从而增强对悬浮填料或漂浮状态污泥的搅动效果，提高工艺方法处理效果。

　　更进一步地，所述搅拌叶上下两端中部分别与纵向搅拌槽通过转轴连接，且上端转轴贯穿纵向搅拌槽顶面并与其上设有的调节齿轮连接，所述各个调节齿轮内圆周设有调节齿环与其啮合传动，所述调节齿环与搅拌筒环内壁滑动连接，调节齿环上设有用于拨动其转动的调节拨杆，所述调节拨杆上端设有U型卡接头，所述卡接头的中部与调节拨杆通过弹簧杆连接，所述搅拌筒环与U型卡接头位置对应处的内壁周向设有多个用于U型卡接头卡接止动的卡孔。通过上述搅拌叶相关的组件设置，可以使搅拌叶根据设置在不同转轴节的转向进行搅拌叶方向以及角度的调节，同时，通过调节齿轮等调节组件设置，操作简便，可以快速调节搅拌叶的不同的角度。

　　进一步地，所述主流生物处理系统适用于缺氧-好氧-沉淀工艺，厌氧-缺氧-好氧-沉淀工艺，但不限于这两种，其适用于如今广泛应用于污水处理厂的污水处理工艺。

　　进一步地，所述侧流减量系统是由饥饿微氧填料池和厌氧填料池组成，其中装有悬浮填料，工作时，微氧填料池溶解氧为0.5-1.8mg/L，缺氧池、微氧填料池和厌氧填料池内旋转单元转速为50-150rpm/min。

　　更进一步地，所述悬浮填料为SPR-1填料、聚氨酯填料或鲍尔环填料，其填充率为5-50%。

　　进一步地，所述侧流减量系统的饥饿微氧填料池和厌氧填料池的HRT为1.5-5.0h。

　　进一步地，包括以下步骤：

　　1)将待处理污水依次送入主流生物处理系统的缺氧池和曝气池中处理，曝气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离后，底部沉淀的污泥回流至侧流减量系统;

　　2)污泥进入侧流减量系统后，依次送入微氧填料池和厌氧填料池，最后回流至缺氧池。

　　更进一步地，所述步骤1)中从曝气池污泥混合液回流至缺氧池的含量占比为150-300%。

　　更进一步地，所述步骤2)中从在沉淀池底部排出的污泥送入侧流减量系统的含量占比为50-150%。

　　本发明的工作原理为：在饥饿的微氧条件下，部分溶解氧进入厌氧条件可同时刺激厌氧和好氧的生物活性，增加污泥衰减速率和基质释放水解速率，有利于水解慢生菌的生长，在进入厌氧侧流环境中，污泥进一步发生衰减溶胞，有利于降低污泥产率;此外，填料上形成严格的厌氧环境促进细胞膜的破坏及其膜结合蛋白的变性，驱使质子梯度的降低，从而降低其电子传递能力，最终降低ATP浓度，强化解偶联代谢，通过以上实现强化污泥原位减量化。

　　本发明的旋转单元的工作方法为：在驱动电机等驱动件的驱动作用下，使上端的端部转轴节进行转动，通过上端的端部转轴节与下端的端部转轴节之间的连接细杆作用下，两个端部转轴节进行同向转动，同时，两个端部转轴节通过传动组件的作用使套载在其上面的中心转轴节进行差速的方向转动，继而分别通过端部转轴节上设置的搅拌筒环正向转动搅动、中心转轴节上设置的搅拌筒环反向转动搅动下对悬浮填料或漂浮状态污泥进行高效搅动;

　　转动组件的工作方法为：通过端部转轴节的转动驱动第二锥齿环转动，通过各个传动锥齿轮的传动作用使第一锥齿环反向转动，继而实现中心转轴节与端部转轴节的差速反向转动;

　　搅拌筒环的工作方法为：向外侧拉动U型卡接头并通过拨动调节拨杆使其带动调节齿环进行转动，继而使各个调节齿轮进行转动，调节齿轮通过转轴带动搅拌叶转动进行调节，然后松开U型卡接头，使其通过弹簧杆的作用复位并使其两端头处卡接在该处的卡孔。

　　本发明的有益效果是：

　　(1)本发明通过交替饥饿微氧/厌氧导致二次基质的交替释放利用，强化污泥衰减裂解以及颗粒性有机物的水解速率，从而增强了减量效率。

　　(2)本发明通过侧流减量系统填充的悬浮填料，促进减量功能菌的富集且强化了解偶联代谢，从而增强了减量效率，减少侧流反应器的体积，实现高效减量，推广其实际工程应用。

　　(3)本发明工艺在不改变主流工艺，仅增设一个微氧/厌氧耦合填料侧流池，且悬浮填料成本低，相比减少的污泥所需的污泥处理与处置费用，大大降低污泥处置成本和二次污染。

　　(4)本发明设备结构简单，运行维护方便，通过旋转单元的结构设计，利用转轴组件的上下两端设置的端部转轴节、中部设置的中心转轴节以及传动组件的配合，使其端部转轴节、中部转轴节进行差速反向转动，从而增强对悬浮填料或漂浮状态污泥的搅动效果，增强微氧/厌氧耦合填料侧流池的使用效果，进而提高侧流原位减量强化工艺的处理效果。