公布日：2024.06.04
申請日：2024.03.06
分類號：C02F11/00(2006.01)I;C02F3/34(2023.01)I;C02F1/461(2023.01)I
摘要
本發明提供了一種生化法污水處理的污泥原位減量裝置和工藝，包括生化池、沉淀池、第一微生物滅活反應裝置；生化池和沉淀池之間分別設置有輸送管和回流管。本發明應用電化學氧化還原方法對生化系統中的污泥進行滅活改性處理，由于微生物滅活反應裝置具有選擇性殺死污泥中微生物的功能，使得硝化與反硝化細菌、兼氧水解菌及其他繁殖速度較慢的兼氧菌得到有效富集，進而顯著提高生化系統的降總氮能力和對低生化性的污染物的降解能力，提高生化系統的污水處理效果和能力；并通過化學、物理或生物方法對破壁滅活的微生物殘骸進行消解，減少污泥的產出，實現污泥原位減量。
權利要求書
1.一種生化法污水處理的污泥原位減量裝置，其特征在于：包括生化池(1)、沉淀池(2)、第一微生物滅活反應裝置(3)；所述生化池(1)和沉淀池(2)之間分別設置有輸送管(4)和回流管(5)，輸送管用于將生化池(1)中處理好的污水輸送至沉淀池(2)；所述回流管(5)用于將沉淀池(2)中的污泥回流至生化池(1)；所述回流管(5)上安裝有回流泵(6)和第一微生物滅活反應裝置(3)。
2.根據權利要求1所述的一種生化法污水處理的污泥原位減量裝置，其特征在于：所述第一微生物滅活反應裝置(3)包括PLC控制系統、微生物滅活反應器(302)、反沖洗裝置(303)、排污罐(304)、主線管路(305)、反沖洗管路(306)和旁路管路(307)；所述微生物滅活反應器(302)兩端安裝主線管路(305)和反沖洗管路(306)，主線管路(305)兩端各安裝第一閥門(308)和第二閥門(309)；所述反沖洗管路(306)上分別安裝有第三閥門(310)和第四閥門(311)；所述排污罐(304)通過反沖洗管路(306)和第三閥門(310)與微生物滅活反應器(302)聯通；所述反沖洗裝置(303)通過反沖洗管路(306)和第四閥門(311)與微生物滅活反應器(302)聯通，由PLC控制系統控制，用于實施反沖洗清堵；所述旁路管路(307)與主線管路(305)并聯與微生物滅活反應器(302)聯通，并在旁路管路(307)上安裝第五閥門(312)；所述PLC控制系統與微生物滅活反應器(302)、反沖洗裝置(303)、第一閥門(308)、第二閥門(309)、第三閥門(310)、第四閥門(311)和第五閥門(312)、壓力表和置于生化池(1)內的污泥濃度計由管線連接，并控制其使用和啟停；所述第一微生物滅活反應裝置(3)通過主線管路(305)兩端分別與生化池(1)和沉淀池(2)聯通。
3.根據權利要求2所述的一種生化法污水處理的污泥原位減量裝置，其特征在于：所述微生物滅活反應器(302)是由一組具有微生物滅活功能的基于多重氧化還原電位系統的合金套管組成的流體靜設備，所述合金套管內置膛線，能夠改變流體在管束內的流動流程和紊流狀態，延長和加強微生物與合金材料的接觸時間和強度，提高微生物的滅活效率。
4.根據權利要求3所述的一種生化法污水處理的污泥原位減量裝置，其特征在于：所述合金套管材料的配方如下，以重量百分比計：鋅：28％-35％、錫：4％-7％、鎳：19％-26％、鑭0.2-0.5％、釤0.3-1％、镥1-2％、余量為銅。
5.根據權利要求2所述的一種生化法污水處理的污泥原位減量裝置，其特征在于：所述反沖洗裝置(303)根據壓力表信號通過PLC控制系統關閉第一閥門(308)和第二閥門(309)，開啟第三閥門(310)、第四閥門(311)和第五閥門(312)及排污泵清除堵塞微生物滅活反應器(302)的雜質。
6.一種生化法污水處理的污泥原位減量工藝，其特征在于：包括以下步驟：步驟1：生化污水進入生化池(1)中凈化處理后，通過輸送管(4)流至沉淀池(2)沉淀，凈化水被排放，沉淀池(2)中的污泥通過回流泵(6)的抽取，經過回流管(5)被抽取至第一微生物滅活反應裝置(3)中對污泥中微生物進行破壁滅活處理；步驟2：處理后的污泥經過回流泵(6)的抽取，繼續回流至生化池(1)中，通過化學、物理或生物方法對破壁滅活的微生物殘骸進行消解，減少污泥的產出，實現污泥原位減量。
7.根據權利要求6所述的一種生化法污水處理的污泥原位減量工藝，其特征在于：所述步驟2中生物方法包括直接添加高效復合工程菌和添加馴化擴培后的高效復合工程菌。
8.根據權利要求7所述的一種生化法污水處理的污泥原位減量工藝，其特征在于：設置臨時培菌裝置(7)，用于對高效復合工程菌的馴化和擴培；所述臨時培菌裝置(7)包括第二微生物滅活反應裝置(701)、臨時培菌池(702)和可切換的自吸式污水泵裝置(703)；所述第二微生物滅活反應裝置(701)和第一微生物滅活反應裝置(3)的結構相同；所述臨時培菌池(702)內置推流攪拌器，通過可切換的自吸式污水泵裝置(703)與沉淀池(2)與生化池(1)連接，與第二微生物滅活反應裝置(701)通過循環泵和管路連接構成內循環系統，不斷對剩余污泥進性改性處理，從而馴化擴培高效復合工程菌。
9.根據權利要求8所述的一種生化法污水處理的污泥原位減量裝置，其特征在于：所述可切換的自吸式污水泵裝置(703)與生化池(1)之間安裝有第六閥門(704)，與沉淀池(2)之間安裝有第七閥門(705)，與臨時培菌池(702)兩端分別安裝有第八閥門(706)和第九閥門(707)；所述可切換的自吸式污水泵裝置(703)通過第六閥門(704)、第七閥門(705)、第八閥門(706)和第九閥門(707)的切換，實現將沉淀池(2)內的剩余污泥抽吸進臨時培菌池(702)，亦可將在臨時培菌池(702)中馴化擴培的高效復合工程菌導入生化池(1)。
10.根據權利要求6所述的一種生化法污水處理的污泥原位減量工藝，其特征在于：所述高效復合工程菌的馴化和擴培包括以下步驟：步驟1：從沉淀池(2)將污泥抽吸至臨時培菌池(702)，將臨時培菌池(702)中的污泥經第二微生物滅活反應裝置(701)處理后，回流至臨時培菌池(702)，循環往復使得臨時培菌池(702)中污泥連續不斷的被第二微生物滅活反應裝置(701)改性處理，獲得改性后的污泥，然后往臨時培菌池(702)中投加高效復合工程菌，在第二微生物滅活反應裝置(701)的作用下，以改性后的污泥作為培養基馴化和擴培高效復合工程菌。
發明內容
要解決的技術問題：目前，最常規的方式是廢水經生化池處理后排入沉淀池，一部分污泥被回流至生化池繼續使用，剩余部分則運出去由后端采用一些脫水技術來減少污泥的體積和重量。而本發明提供一種生化法污水處理的污泥原位減量裝置和工藝，通過在工藝流程中設置微生物滅活反應裝置，應用電化學氧化還原方法對生化系統中的污泥進行滅活改性處理，以提高污泥的可生化性，并通過化學、物理或生物方法對破壁滅活的微生物殘骸進行消解，減少污泥的產出，實現污泥原位減量。
技術方案：一種生化法污水處理的污泥原位減量裝置，包括生化池、沉淀池、第一微生物滅活反應裝置；所述生化池和沉淀池之間分別設置有輸送管和回流管，輸送管用于將生化池中處理好的污水輸送至沉淀池；所述回流管用于將沉淀池中的污泥回流至生化池；所述回流管上安裝有回流泵和第一微生物滅活反應裝置。進一步的，所述第一微生物滅活反應裝置包括PLC控制系統、微生物滅活反應器、反沖洗裝置、排污罐、主線管路、反沖洗管路和旁路管路；所述微生物滅活反應器兩端安裝主線管路和反沖洗管路，主線管路兩端各安裝第一閥門和第二閥門；所述反沖洗管路上分別安裝有第三閥門和第四閥門；所述排污罐通過反沖洗管路和第三閥門與微生物滅活反應器聯通；所述反沖洗裝置通過反沖洗管路和第四閥門與微生物滅活反應器聯通，由PLC控制系統控制，用于實施反沖洗清堵；所述旁路管路與主線管路并聯與微生物滅活反應器聯通，并在旁路管路上安裝第五閥門；所述PLC控制系統與微生物滅活反應器、反沖洗裝置、第一閥門、第二閥門、第三閥門、第四閥門和第五閥門、壓力表和置于生化池內的污泥濃度計由管線連接，并控制其使用和啟停；所述第一微生物滅活反應裝置通過主線管路兩端分別與生化池和沉淀池聯通。進一步的，所述微生物滅活反應器是由一組具有微生物滅活功能的基于多重氧化還原電位系統的合金套管組成的流體靜設備，所述合金套管內置膛線，能夠改變流體在管束內的流動流程和紊流狀態，延長和加強微生物與合金材料的接觸時間和強度，提高微生物的滅活效率；所述合金套管材料的配方如下，以重量百分比計：鋅：28％-35％、錫：4％-7％、鎳：19％-26％、鑭0.2-0.5％、釤0.3-1％、镥1-2％、余量為銅。進一步的，所述反沖洗裝置根據壓力表信號通過PLC控制系統關閉第一閥門和第二閥門，開啟第三閥門、第四閥門和第五閥門及排污泵清除堵塞微生物滅活反應器的雜質。一種生化法污水處理的污泥原位減量工藝，包括以下步驟：步驟1：生化污水進入生化池中凈化處理后，通過輸送管流至沉淀池沉淀，凈化水被排放，沉淀池中的污泥通過回流泵的抽取，經過回流管被抽取至第一微生物滅活反應裝置中對污泥中微生物進行破壁滅活處理；步驟2：處理后的污泥經過回流泵的抽取，繼續回流至生化池中，通過化學、物理或生物方法對破壁滅活的微生物殘骸進行消解，減少污泥的產出，實現污泥原位減量。進一步的，所述步驟2中生物方法包括直接添加高效復合工程菌和添加馴化擴培后的高效復合工程菌。進一步的，所述設置臨時培菌裝置，用于對高效復合工程菌的馴化和擴培；所述臨時培菌裝置包括第二微生物滅活反應裝置、臨時培菌池和可切換的自吸式污水泵裝置；所述第二微生物滅活反應裝置和第一微生物滅活反應裝置的結構相同；所述臨時培菌池內置推流攪拌器，通過可切換的自吸式污水泵裝置與沉淀池與生化池連接，與第二微生物滅活反應裝置通過循環泵和管路連接構成內循環系統，不斷對剩余污泥進性改性處理，從而馴化擴培高效復合工程菌。進一步的，所述可切換的自吸式污水泵裝置與生化池之間安裝有第六閥門，與沉淀池之間安裝有第七閥門，與臨時培菌池兩端分別安裝有第八閥門和第九閥門；所述可切換的自吸式污水泵裝置通過第六閥門、第七閥門、第八閥門和第九閥門的切換，實現將沉淀池內的剩余污泥抽吸進臨時培菌池，亦可將在臨時培菌池中馴化擴培的高效復合工程菌導入生化池。進一步的，所述高效復合工程菌的馴化和擴培包括以下步驟：步驟1：從沉淀池將污泥抽吸至臨時培菌池，將臨時培菌池中的污泥經第二微生物滅活反應裝置處理后，回流至臨時培菌池，循環往復使得臨時培菌池中污泥連續不斷的被第二微生物滅活反應裝置改性處理，獲得改性后的污泥，然后往臨時培菌池中投加高效復合工程菌，在第二微生物滅活反應裝置的作用下，以改性后的污泥作為培養基馴化和擴培高效復合工程菌，即可。有益效果：1.本發明通過微生物滅活反應裝置，使污泥在匯流過程中經過微生物滅活反應裝置而被破壁滅活處理，處理后的污泥經過回流泵的抽取，繼續回流至生化池中，再通過化學、物理或生物方法對破壁滅活的微生物殘骸進行消解，從而減少污泥的產出，實現污泥原位減量。
2.本發明通過在工藝流程中設置微生物滅活反應裝置，應用電化學氧化還原方法對生化系統中的污泥進行滅活改性處理，由于微生物滅活反應裝置(主要為合金材料)具有選擇性殺死污泥中微生物的功能，所謂“選擇性”是指由于微生物在水體中以菌膠團形式存在，聚集在菌膠團表面易于生長的微生物在合金材料表面通過電化學氧化還原反應使細胞破壁滅活，從而使菌膠團內部的硝化與反硝化細菌、兼氧水解菌及其他繁殖速度較慢的兼氧菌得到有效富集，進而顯著提高生化系統的降總氮能力和對低生化性的污染物的降解能力，在實現污泥減量的同時，提高生化系統的污水處理效果和能力。
3.本發明將微生物滅活反應裝置設置于回流管上，污泥回流本身也需要回流泵的應用，因此，并不額外增加能耗。
4.常規水處理過程中需定時添加葡萄糖等碳源營養物質對污泥中的微生物進行補給，而本發明中微生物滅活反應裝置對污泥中微生物進行破壁滅活處理后，微生物的細胞破裂，產生細胞液、糖類、氮類物質，回流至生化池中能夠作為污泥中微生物的營養物質，減少葡萄糖等碳源營養物質的添加，大大節約了成本。
5.本發明中采用特殊的合金套管材料，合金管道材料由鋅、錫、鎳、鑭、釤、镥和銅組成，不同的元素氧化還原電位不同，各個元素之間產生了不同的電位差，在水中形成無數個電極電位不同的復雜微小原電池，增加了合金材料的氧化性，合金與水接觸的瞬間能夠使接觸面處水的氧化還原電位發生沖擊性的變化，破壞微生物細胞壁，抑制微生物的生長和繁殖，利于水處理中微生物的選擇性破壁滅活。
6.本發明中合金套管內置膛線，能夠改變流體在管束內的流動流程和紊流狀態，延長和加強微生物與合金材料的接觸時間和強度，從而提高微生物的滅活效率。
7.本發明還可以建立臨時培菌裝置，以沉淀池中的污泥經微生物滅活反應裝置改性處理后作為高效復合工程菌的培養基，并在微生物滅活反應裝置作用下，對高效復合工程菌進行馴化和擴培，經一段時間的馴化和擴培后，將培菌池內所有的高效復合高效復合工程菌從培菌池打到生化池，使滅活改性后的污泥在生化系統中被“高效復合工程菌”在生化池中消解掉。在后續的工程應用中，在條件允許的情況下，可直接將已投用此污泥原位減量技術的污水處理廠外排剩余污泥作為經擴培馴化的高效復合工程菌采用，以降低臨時培菌池建設和高效復合工程菌馴化和擴培的費用。
（發明人：彭榮春;李燕;熊杰）
