[发明专利]营养物自我补偿及剩余污泥减量化污水处理方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及一种污水处理方法，尤其涉及一种营养物自我补偿及剩余污泥减量化污水处理方法；同时，本发明还涉及一种营养物自我补偿及剩余污泥减量化污水处理系统。

背景技术

随着城市化及工业化的迅速发展，城镇及工业园区环境治理要求的提高及污水处理系统的完善，我国污水处理能力日益提高，由此带来的需处理的污水厂污泥数量也增长迅速（有数据显示目前我国每年产生的城市污泥已高达1亿吨以上）。由于污泥性质的特殊性，其不仅含水率高，易腐烂，散发强烈的臭气，污泥中还含有有机物质、氮、磷、重金属和盐类以及病原微生物和寄生虫卵，如不对污水处理厂剩余污泥进行有效处理处置，将会影响环境，污染水体和土壤，危害人体健康。

由于排水体制不完善、纳污率过低、官网的管理与维护不到位、居民用水习惯等原因，有许多污水处理厂尤其是合流制的污水处理厂还面临着进水COD_cr浓度偏低的情况。据调查，有些污水处理厂进水COD_cr浓度低于100mg/l，最低的甚至不到60mg/l。然而随着水体富营养化的问题也日益突出，世界各国对污水处理厂的氮、磷排放标准却日益严格。过低的有机物浓度必然影响到脱氮除磷的效果，许多污水处理厂根据其来源的组成不同，往往还呈现出营养物比例失衡的情况，难以达到微生物理想的BOD∶N∶P=100∶5∶1的比例。因而在实际运行中，为了确保各项指标达到排放标准，污水处理厂往往需要视实际情况额外投加碳、氮、磷等营养物，这大大增加了污水处理厂的运营成本。

传统的污泥处理方式如填埋、投海、焚烧等，由于受自身技术限制及可能对环境造成二次污染的风险，已逐渐被禁止或受到限制，因此对污水厂污泥的资源化利用及减量化技术也愈发成为本领域关注的焦点。

污泥资源化

目前对污泥资源化利用方式主要有：堆肥农用、材料化利用及能源化利用等。堆肥是在一定条件下通过微生物的发酵作用，使有机物不断被降解和稳定，并生产出一种适宜于土地利用的产品的过程。污泥堆肥主要有好氧堆肥和厌氧堆肥。污泥堆肥虽然可以稳定化污泥并制成肥料，但该方法也面临着占地面积大，工艺管理复杂、所制肥料可能因受重金属污染、市场接受度较低等问题困扰，尤其是对工业废水污泥更是受到制约。

污泥的材料化利用主要有污泥制砖、制水泥、制轻质陶粒等。污泥制砖是将干污泥或污泥焚烧灰渣作为掺料按一定比例掺入其它材料烧制成砖。用污泥制砖既可以将污泥有效利用，又可减少粘土和页岩的消耗。但同样也存在着能耗高、有潜在的重金属污染风险及产品市场接受度等问题，因此应用范围受限。

污泥的能源化利用有消化制沼气、焚烧发电等。焚烧是将脱水污泥干化后利用焚烧炉加以焚烧，污泥燃烧所释放出的热能通过热回收系统和发电系统实现能量的转化，其大致流程如图1所示。

污泥焚烧虽然可以较大程度地减容减量、杀灭病原体并转化部分电能，但是技术和设备复杂、投资高、管理难度高，而且因为污泥的燃烧热值低，含水率为80%的污泥在焚烧发电时需要辅助燃料，因此导致能耗大、费用高、经济性不佳，为非低碳处理工艺，且有大气污染的风险。

污泥减量化

污泥减量化技术目前主要有超声波法、投加氧化剂法、代谢解偶联法、高温中温好氧法、厌氧消化法、投加酶法、微型动物捕食法等。这些方法都是工艺过程产生污泥后污泥的减量方法，不是改革工艺在工艺过程中少产生污泥。使污泥在源头减量。上述这些方法虽从污泥的不同特性出发，对已产生的污泥有减少污泥量的作用，但是也都存在技术复杂、投入高、运营成本高、有些药剂甚至有环境安全性问题等，所以应用都有限。

综合上述分析，污泥含有许多不同成分，有被资源化利用的可能但如可从源头减少污泥的产出，避免后续一系列为了资源化利用或减量化污泥的巨大投资。

具体地，请参阅图2，对于一般污水处理厂和合流制市政污水处理厂而言，常规的剩余污泥进入浓缩池浓缩后进行脱水处理，浓缩池上清液和脱水上清液回至系统进水端，污泥中的大量碳、氮、磷等营养物质随脱水后剩余污泥排除，不仅造成系统所需营养物质流失，而且剩余需处理的污泥量巨大，投入很大。

有鉴于此，如今迫切需要提出一种新的污水处理方法，以更好地处理污水。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种营养物自我补偿及剩余污泥减量化污水处理方法，可增加水处理系统的处理能力，并保证出水水质稳定达标。

此外，本发明还提供一种营养物自我补偿及剩余污泥减量化污水处理系统，可增加水处理系统的处理能力，并保证出水水质稳定达标。