[发明专利]污泥碳源两级碱性水解酸化回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种污泥厌氧生物处理方法，适用于城市污水传统生物处理过程中产生的大量剩余活性污泥的减量处理和污泥中有机碳源的提取及回收利用。属于污泥污水处理技术领域。

背景技术

水体富营养化问题目益突出，氮磷排放标准日益严格。我国于2002年颁布的《城镇污水处理厂污染物排放标准》中增加了对总氮和总磷的排放浓度限制。在污水生物处理过程中，反硝化脱氮需要消耗大量的可溶性有机碳(SOC)，强化生物除磷需要消耗大量的挥发性有机酸碳源(VFAs)。然而，实际污水处理过程常常由于碳源不足造成脱氮除磷效率低，深度脱氮除磷的目标更是很难实现。当投加甲醇、乙醇等外碳源时，出水水质得以提高，但却增加了处理成本。城市污水处理中的碳源问题已成为生物法深度脱氮除磷的瓶颈。

目前污水处理厂对污泥的处理方式主要是污泥浓缩、压滤脱水，然后进行污泥厌氧消化。污泥及污泥微生物中含有的大量有机碳源被最终转化为甲烷。剩余污泥在水解酸化阶段会产生大量的多糖、蛋白质和VFAs碳源，它们可作为污水厂生物营养物去除(BNR)系统的补充碳源。水解酸化过程中污泥絮体结构被破坏，微生物细胞破裂，胞内物质流出。在厌氧菌作用下这些物质首先被转化为多糖、蛋白质等，之后在α-糖苷酶、蛋白酶等酶类作用下进一步转化为单糖、氨基酸和长链脂肪酸等，并最终通过不同的生物途径转化为乙酸、丙酸、丁酸等VFAs形式，同时释放出一定量的PO₄^3--P和NH₄⁺-N。在35℃时，污泥厌氧水解酸化的时间比较长，而且SOC和VFAs产率较低。如果不将污泥中的颗粒有机物降解，污泥经过30d水解酸化只有30％-50％的可溶性有机物(SCOD)产生。并且剩余污泥水解酸化过程释放的PO₄^3--P和NH₄⁺-N可能会增加构筑物的氮、磷负荷。因此，有必要采用一些预处理方法缩短污泥水解酸化时间，提高SOC和VFAs产率，并对PO₄^3--P和NH₄⁺-N进行回收。

发明内容

本发明目的是针对污水处理厂碳源缺乏及污泥处理困难等问题，提供一种剩余活性污泥两级碱性水解酸化处理装置及污泥碳源回收方法，实现对污泥中有机碳源的循环利用。该装置和方法将污泥处理有效的控制在水解酸化阶段，水解酸化时间缩短到8.5天，操作控制简单易行。

本发明由于对剩余活性污泥采取了强碱性预处理方法，破坏了原剩余污泥的絮体结构，加快了颗粒状有机物的水解速率，从而有利于酸化过程的进行，使SOC和VFAs产率明显提高。

本发明采用生活污水淘洗出污泥水解酸化产生的高浓度碳源，可根据后续生物营养物去除系统(BNR)的负荷及处理能力，灵活选择是否对污泥水解酸化液进行磷酸铵镁化学沉淀法脱氮除磷。

为实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

该装置包括一级强碱性完全混合预处理搅拌池CSTR 1，连接在1上的第一搅拌装置2，设置在1上部的进泥阀3、与进泥阀3相连的进泥泵4和设置在1底部的排泥阀5，设置在1内的第一pH温度传感器6连接总控制器7，计量泵9将排泥阀5与二级升流式强化水解酸化反应器UHAR8底部的进泥进水阀10连通形成通路。此外UHAR中部设有排泥阀11、上部设有出水阀12，进水泵13与进泥进水阀10相连，循环泵14连通进泥进水阀10和UHAR中部使之形成闭合回路，UHAR内设有第二pH温度传感器15并与总控制器7相连。出水阀12连接到污泥水解酸化液化学脱氮除磷反应池CPR16上，CPR上部设有第二搅拌装置17及pH传感器19，底部设有泥水出口18。所述的总控制器7包括连接在进泥泵4、计量泵9、出水阀12、第二搅拌装置17上的时间继电器和第一pH温度传感器6、第二pH温度传感器15、pH传感器19以及计算机，还包括药剂投加装置20。控制器将采集到的pH数据反馈给控制程序，控制程序通过开闭药剂投加装置20分别在一级强碱性完全混合预处理搅拌池CSTR 1、二级升流式强化水解酸化反应器UHAR8和污泥水解酸化液化学脱氮除磷反应池CPR16中定时定量的投加相应的药剂。

应用所述的装置回收污泥碳源的方法包括如下步骤：