公布日：2023.03.31
申請日：2023.02.10
分類號：C02F11/02(2006.01)I;C02F11/04(2006.01)I;C02F11/12(2019.01)I
摘要
本發明公開了一種生物污泥消化減量系統和方法，屬于廢水處理領域。該系統包括依次連接的生物曝氣池、終沉池、污泥消化罐、污泥濃縮罐以及污泥脫水干化裝置；污泥消化罐內從上至下有污泥消化罐蓋結構，曝氣攪拌裝置和污泥消化罐體結構。曝氣攪拌裝置包括攪拌電機、傳動裝置、鼓風機、中空攪拌軸、曝氣槳葉；攪拌電機的傳動軸通過傳動裝置帶動中空攪拌軸自轉，中空攪拌軸上設有曝氣槳葉；所述鼓風機用于向中空攪拌軸內輸送氣體。本發明通過污泥消化罐的間歇式曝氣產生交替的好氧和缺氧環境，高效完成污泥消化減量，利用曝氣攪拌槳和槳葉盒裝置，提高溶氧利用率；整個系統排放氣體達標排放，不產生二次污染，占地面積小，有利于廣泛應用。
權利要求書
1.一種生物污泥消化減量系統，其特征在于，包括生物曝氣池、終沉池、污泥消化罐、污泥濃縮罐以及污泥脫水干化裝置；生物曝氣池與終沉池入口相連，終沉池污泥出口與污泥消化罐進料口相連，污泥消化罐出料口與污泥濃縮罐入口相連，污泥濃縮罐出口分別于生物曝氣池入口、污泥脫水干化裝置入口相連；所述污泥消化罐內從上至下有污泥消化罐蓋結構，曝氣攪拌裝置和污泥消化罐體結構。
2.如權利要求1所述系統，其特征在于，所述污泥消化罐還包括尾氣處理裝置；所述尾氣處理裝置與污泥消化罐蓋結構上的尾氣收集口相連；優選的，污泥濃縮罐出料口與污泥消化罐入口之前設有污泥回流管道。
3.如權利要求1所述系統，其特征在于，所述曝氣攪拌裝置包括攪拌電機、傳動裝置、鼓風機、中空攪拌軸、曝氣槳葉；攪拌電機的傳動軸通過傳動裝置帶動中空攪拌軸自轉，中空攪拌軸上設有曝氣槳葉；所述鼓風機用于向中空攪拌軸內輸送氣體。
4.如權利要求3所述系統，其特征在于，所述曝氣槳葉內部為中空結構，與中空攪拌軸通過中空的槳葉盒連接，中空攪拌軸中的空氣自攪拌槳葉上的曝氣孔排出。
5.如權利要求4所述系統，其特征在于，所述曝氣槳葉由中空的、交叉結構的攪硫板組成，攪流板的一側設有曝氣孔，曝氣孔向下開口。
6.如權利要求3所述系統，其特征在于，優選的，中空攪拌軸一端穿過污泥消化罐蓋結構與傳動裝置相連，另一端連接至污泥消化罐罐體底部，保持攪拌的穩定。
7.如權利要求3所述系統，其特征在于，所述曝氣攪拌裝置還包括風箱，傳動裝置連接在風箱上，并在風箱內部與中空攪拌軸相連；風箱安裝在污泥消化罐蓋結構上，與鼓風機相連。
8.如權利要求1所述系統，其特征在于，所述曝氣攪拌裝置還包括消泡槳葉，所述消泡槳葉用以消除發酵過程中產生的泡沫，其通過中空的槳葉盒設置在中空攪拌軸靠近污泥消化罐蓋結構端。
9.一種應用權利要求1-8任一所述系統實現生物污泥消化減量的方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)將多余的生物污泥由終沉池排放至污泥消化罐內進行發酵；(2)開啟鼓風機和攪拌電機，好氧發酵3-5h；(3)關閉曝氣風機，厭氧發酵2-5h；(4)好氧-厭氧發酵一個周期后，污泥從污泥消化罐出口輸送至污泥濃縮罐濃縮；污泥濃縮罐中污水回流入生物曝氣池，生物曝氣池出水至終沉池，生物污泥進行沉降，多余的生物污泥再次進入污泥消化罐內發酵；(5)污泥濃縮罐中的污泥濃縮穩定后，輸送至污泥脫水機干化裝置進行干化處理后，記得干化污泥。
10.如權利要求9所述方法，其特征在于，污泥濃縮罐內未濃縮的污泥可回流至污泥消化罐內繼續發酵。
發明內容
為了解決現有技術的不足，本發明的目的是提供一種生物污泥消化減量系統和方法，本發明提供的系統中，污泥消化罐占地面積小，污泥消化效果明顯，不產生二次污染。
為了實現上述目的，本發明的技術方案為：
本發明的第一個方面，提供一種生物污泥消化減量系統，包括生物曝氣池、終沉池、污泥消化罐、污泥濃縮罐以及污泥脫水干化裝置；生物曝氣池與終沉池入口相連，終沉池污泥出口與污泥消化罐進料口相連，污泥消化罐出料口與污泥濃縮罐入口相連，污泥濃縮罐出口分別于生物曝氣池入口、污泥脫水干化裝置入口相連；
所述污泥消化罐內從上至下有污泥消化罐蓋結構，曝氣攪拌裝置和污泥消化罐體結構。
優選的，所述污泥消化罐還包括尾氣處理裝置。進一步優選的，所述尾氣處理裝置與污泥消化罐蓋結構上的尾氣收集口相連，避免污泥消化過程產生的廢氣逃逸，污染空氣。
優選的，污泥濃縮罐出口與污泥消化罐入口之前設有污泥回流管道，污泥濃縮罐內未濃縮的污泥可以通過該管道回流至污泥消化罐繼續發酵，提高污泥消減量。
優選的，所述曝氣攪拌裝置包括攪拌電機、傳動裝置、鼓風機、中空攪拌軸、曝氣槳葉；攪拌電機的傳動軸通過傳動裝置帶動中空攪拌軸自轉，中空攪拌軸上設有曝氣槳葉；
所述鼓風機用于向中空攪拌軸內輸送氣體。
優選的，中空攪拌軸一端穿過污泥消化罐蓋結構與傳動裝置相連，另一端連接至污泥消化罐罐體底部，保持攪拌的穩定。
優選的，所述曝氣槳葉內部為中空結構，與中空攪拌軸通過中空的槳葉盒連接，中空攪拌軸中的氣體自攪拌槳葉上的曝氣孔排出。槳葉盒除了起到連接槳葉和攪拌軸的作用外，還具備密封的作用(即槳葉盒也為密封結構)，防止空氣外逸。
進一步優選的，所述曝氣槳葉由中空的、交叉結構的攪流板組成，攪硫板的一側設有曝氣孔，曝氣孔向下開口，避免曝氣孔與污泥等流體直接接觸，防止污泥堵塞曝氣孔。
優選的，所述曝氣攪拌裝置還包括電機支架，其固定在污泥消化罐蓋結構外表面，用于支撐并固定攪拌電機。
優選的，所述曝氣攪拌裝置還包括風箱，傳動裝置連接在風箱上，并在風箱內部與中空攪拌軸相連；風箱安裝在污泥消化罐蓋結構上，與鼓風機相連，由鼓風機對風箱進行供氣。攪拌電機提供動力，經傳動裝置，依次帶動中空攪拌軸和槳葉轉動，對污泥消化罐中的污泥進行攪拌。攪拌的同時，空氣經風箱進入中空攪拌軸、曝氣槳葉，從攪拌槳葉的曝氣孔流出，實現邊攪拌邊曝氣的功能。
優選的，所述曝氣攪拌裝置還包括消泡槳葉，所述消泡槳葉用以消除發酵過程中產生的泡沫，其通過中空的槳葉盒設置在中空攪拌軸靠近污泥消化罐蓋結構段。
本發明的第二個方面，提供一種應用上述系統實現生物污泥消化減量的方法，包括以下步驟：
(1)將多余的生物污泥由終沉池排放至污泥消化罐內進行發酵；
(2)開啟鼓風機和攪拌電機，好氧發酵3-5h；
(3)關閉曝氣風機，厭氧發酵2-5h；
(4)好氧-厭氧發酵一個周期后，污泥從污泥消化罐出口輸送至污泥濃縮罐濃縮；污泥濃縮罐中污水回流入生物曝氣池，生物曝氣池出水至終沉池，生物污泥進行沉降，多余的生物污泥再次進入污泥消化罐內發酵；
(5)污泥濃縮罐中的污泥濃縮穩定后，輸送至污泥脫水機干化裝置進行干化處理后，記得干化污泥。
由于微生物活動，終沉池內污泥量會變大，全部污泥因量增多的原因無法全部直接進入下一處理階段，因此超出多余的污泥需要脫水處理。
污泥消化是利用兼性厭氧菌和厭氧菌以及部分好氧菌的內源呼吸和代謝功能，達到減少污泥中細胞總數，減少胞內物質，減少胞外聚合物等目的，并可將污泥中可生物降解部分轉化成二氧化碳，從而減少污泥總量。
優選的，污泥濃縮罐內未濃縮的污泥可回流至污泥消化罐內繼續發酵。所述未濃縮的污泥是指污泥濃縮罐內，未來得及濃縮的污泥，回流至污泥消化罐內繼續發酵后，再次進入污泥濃縮罐內進行濃縮，多次硝化濃縮處理提高污泥的消減量，從而減少污泥總量。
本發明的有益效果為：
(1)本發明的生物污泥消化減量系統，通過污泥消化罐的間歇式曝氣產生交替的好氧和缺氧環境。厭氧段部分污泥會發生厭氧反應，死亡的細菌和胞外聚合物等有機物會被分解，且在厭氧環境下會進行反硝化作用，一方面利用消耗有機物去除總氮，一方面可以補充好氧段消耗的堿度，從而在不加堿的情況下，保持系統一直維持中性。好氧段，好氧細菌發生好氧氨化和硝化作用。污泥在好氧環境下被氧化分解，同時內源呼吸作用也會持續消耗細菌的胞內物質，減少污泥內有機物含量。經過厭氧-好氧的循環，高效完成污泥消化減量。
同時，曝氣攪拌槳和槳葉盒裝置，可以實現邊攪拌邊曝氣這一功能，全方位無死角曝氣工作，提高溶氧利用率。
污泥消化罐產生的廢氣集中收集，通過尾氣處理裝置實現氣體達標排放，不產生二次污染；污泥消化罐帶有蓋結構，可安裝在室外，節省建設廠房的成本，占地面積小，污泥消化效果明顯。
(2)本發明提供的間實現生物污泥消化減量的方法，綜合利用了好氧內源呼吸和厭氧細胞溶解這一機制，在厭氧-好氧的循環過程中高效完成污泥消化減量；綜合利用硝化和反硝化機制，在厭氧環境下反硝化補充部分好氧硝化消耗的堿度，從而在不加堿的情況下，保持系統一直維持中性；整個方法處理成本低、資源化程度高，且操作簡單，有利于廣泛應用。
（發明人：張超群;初蕾;張菲;宮曉梅;朱長亮;朱杰高）
