本發(fā)明公開了一種交替饑餓好氧厭氧污泥側(cè)流原位減量強化工藝，主要包括主流生物處理系統(tǒng)和側(cè)流污泥減量系統(tǒng)，主流生物處理系統(tǒng)包括缺氧池、曝氣池和沉淀池，曝氣池底部通過管道將消化液泵回缺氧池，沉淀池底部通過管道泵入側(cè)流污泥減量系統(tǒng)，側(cè)流污泥減量系統(tǒng)包括饑餓好氧側(cè)流池和饑餓厭氧側(cè)流池，側(cè)流污泥減量系統(tǒng)的出口返回連接缺氧池;缺氧池、饑餓厭氧側(cè)流池內(nèi)各設(shè)有旋轉(zhuǎn)器，曝氣池、饑餓好氧側(cè)流池內(nèi)底部均設(shè)有多效曝氣組件并通過管道與外界的曝氣泵連接。本發(fā)明通過強化污泥衰減裂解和解偶聯(lián)代謝，以及加快顆粒性有機物的水解速率，從而增強了減量效率，減少側(cè)流反應(yīng)器的體積，實現(xiàn)高效減量，推廣其實際工程應(yīng)用。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種交替饑餓好氧厭氧污泥側(cè)流原位減量強化工藝，其特征在于，所述工藝主要包括主流生物處理系統(tǒng)和側(cè)流污泥減量系統(tǒng)，

　　所述主流生物處理系統(tǒng)包括沿污泥流動方向依次連接缺氧池(1)、曝氣池(2)和沉淀池(3)，所述曝氣池(2)底部通過管道將消化液泵回缺氧池(1)，所述沉淀池(3)底部通過管道泵入側(cè)流污泥減量系統(tǒng)，

　　所述側(cè)流污泥減量系統(tǒng)包括饑餓好氧側(cè)流池(4)和饑餓厭氧側(cè)流池(5)，側(cè)流污泥減量系統(tǒng)的出口返回連接所述缺氧池(1);

　　所述缺氧池(1)、饑餓厭氧側(cè)流池(5)內(nèi)各設(shè)有用于攪動的旋轉(zhuǎn)器(6)，所述曝氣池(2)、饑餓好氧側(cè)流池(4)內(nèi)底部均設(shè)有用于強化曝氣并防堵的多效曝氣組件(7)，所述多效曝氣組件(7)通過管道與外界的曝氣泵連接。

　　2.如權(quán)利要求1所述的一種交替饑餓好氧厭氧污泥側(cè)流原位減量強化工藝，其特征在于，所述多效曝氣組件(7)主要包括曝氣主體管(71)，所述曝氣主體管(71)呈圓環(huán)形，且其上部內(nèi)側(cè)設(shè)有可轉(zhuǎn)動的環(huán)形齒鏈(72)，曝氣主體管(71)上等間距設(shè)有多個鏈輪(711)，

　　所述鏈輪(711)通過轉(zhuǎn)動桿貫穿曝氣主體管(71)上壁并與氣輪(712)連接，所述氣輪(712)設(shè)置在曝氣主管體(71)內(nèi)底面的嵌槽(713)內(nèi)，氣輪(712)一側(cè)的曝氣主體管(71)內(nèi)設(shè)有氣輪驅(qū)動管路(714)，所述氣輪驅(qū)動管路(714)與各個氣輪(712)對應(yīng)處的嵌槽(713)對接，所述氣輪驅(qū)動管路(714)一端口處與曝氣主體管(71)外壁設(shè)有進氣口(73)連通，氣輪驅(qū)動管路(714)另一端口處與曝氣主體管(71)內(nèi)部連通，

　　所述環(huán)形齒鏈(72)內(nèi)側(cè)周向設(shè)有環(huán)形導氣環(huán)(74)，所述環(huán)形導氣環(huán)(74)分為上半環(huán)體(741)、下半環(huán)體(742);所述上半環(huán)體(741)與下半環(huán)體(742)接縫處滑動密封連接，所述上半環(huán)體(741)設(shè)置在環(huán)形齒鏈(72)上并與其固定連接，上半環(huán)體(741)外側(cè)周向設(shè)有多個曝氣旋管(75)與其轉(zhuǎn)動密封連接，所述曝氣旋管(75)靠近上半環(huán)體(741)的一端上設(shè)有驅(qū)動齒環(huán)(76);所述下半環(huán)體(742)設(shè)置在曝氣主體管(71)上并與其內(nèi)部連通，下半環(huán)體(742)外側(cè)設(shè)有用于與驅(qū)動齒環(huán)(76)嚙合傳動的環(huán)形齒環(huán)(77)，

　　所述曝氣主體管(71)底部外壁設(shè)有用于與所述曝氣池(2)、饑餓好氧側(cè)流池(4)內(nèi)底部連接固定的螺栓接耳(78)，所述多效曝氣組件(7)通過所述進氣口(73)與外界的曝氣泵的管道連接。

　　3.如權(quán)利要求2所述的一種交替饑餓好氧厭氧污泥側(cè)流原位減量強化工藝，其特征在于，所述曝氣旋管(75)與環(huán)形導氣環(huán)(74)的上半環(huán)體(741)轉(zhuǎn)動密封連接，且曝氣旋管(75)周向設(shè)有多個氣孔。

　　4.如權(quán)利要求1所述的一種交替饑餓好氧厭氧污泥側(cè)流原位減量強化工藝，其特征在于，所述主流生物處理系統(tǒng)適用于缺氧-好氧-沉淀工藝，厭氧-缺氧-好氧-沉淀工藝。

　　5.如權(quán)利要求1所述的一種交替饑餓好氧厭氧污泥側(cè)流原位減量強化工藝，其特征在于，所述側(cè)流污泥減量系統(tǒng)是由饑餓好氧側(cè)流池(4)和饑餓厭氧側(cè)流池(5)組成，其中饑餓好氧側(cè)流池(4)溶解氧為2.0-5.0mg/L，所述缺氧池(1)、饑餓厭氧側(cè)流池(5)的旋轉(zhuǎn)器(6)轉(zhuǎn)速為50-150rpm/min。

　　6.如權(quán)利要求1所述的一種交替饑餓好氧厭氧污泥側(cè)流原位減量強化工藝，其特征在于，所述側(cè)流污泥減量系統(tǒng)的饑餓好氧側(cè)流池(4)和饑餓厭氧側(cè)流池(5)的HRT均為1.5-5.0h。

　　7.如權(quán)利要求1-6任意一項所述的一種交替饑餓好氧厭氧污泥側(cè)流原位減量強化工藝，其特征在于，所述工藝主要包括以下步驟：

　　1)將待處理污水依次送入主流生物處理系統(tǒng)的缺氧池(1)和曝氣池(2)中處理，曝氣池(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)固液分離后，底部沉淀的污泥回流至側(cè)流污泥減量系統(tǒng)，

　　2)污泥進入側(cè)流污泥減量系統(tǒng)后，依次送入饑餓好氧側(cè)流池(4)和饑餓厭氧側(cè)流池(5)，最后回流至缺氧池(1)。

　　8.如權(quán)利要求7所述的一種交替饑餓好氧厭氧污泥側(cè)流原位減量強化工藝，其特征在于，主要包括步驟1)中從曝氣池(2)污泥混合液回流至缺氧池(1)的含量占比為150-300%。

　　9.如權(quán)利要求7所述的一種交替饑餓好氧厭氧污泥側(cè)流原位減量強化工藝，其特征在于，主要包括步驟2)中從在沉淀池(3)底部排出的污泥送入側(cè)流污泥減量系統(tǒng)的含量占比為50-150%。

　　說明書

　　一種交替饑餓好氧厭氧污泥側(cè)流原位減量強化工藝

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及環(huán)境保護與水資源合理利用技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種交替饑餓好氧厭氧污泥側(cè)流原位減量強化工藝。

　　背景技術(shù)

　　隨著社會經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展和城市化進程加快，城市污水和工業(yè)廢水排放量和處理量日益增大，排放標準日趨嚴格，相應(yīng)的污水處理廠的剩余污泥產(chǎn)生量也急劇上升。剩余污泥含水率高、體積大，且其中含有大量有害化學物質(zhì)、寄生蟲及重金屬等。目前，我國每年干污泥產(chǎn)量約為9ythws萬噸，并以10%的速度逐年增長。

　　傳統(tǒng)的污泥處理處置方法通常采用先濃縮、脫水減容，再焚燒、衛(wèi)生填埋、堆肥和土地利用等進行末端處置。然而，其過程復雜，占地面積要求高，存在二次污染;此外，污泥處理處置費用通常占污水處理廠總運行費用的25-50%，已成為污水運營單位沉重的財政負擔。

　　在污水處理過程中實現(xiàn)污泥原位減量是解決剩余污泥問題的重要途徑之一。污泥原位減量技術(shù)主要包括物理化學和生物過程減量技術(shù)兩大類。但是物化法具有能耗和成本偏高的問題，且化學藥劑投加尚需解決毒性副產(chǎn)物的產(chǎn)生、微生物活性抑制等問題。生物原位減量技術(shù)中的側(cè)流減量工藝具有運行成本低、運行管理方便的優(yōu)點，受到廣泛關(guān)注，但其需要在傳統(tǒng)的主流生物處理系統(tǒng)旁路增設(shè)HRT較長(如8h)的側(cè)流污泥減量反應(yīng)器(SSR)，這也限制了其在污水處理廠中的實際應(yīng)用，而在較低的側(cè)流HRT條件下，污泥衰減/裂解和顆粒性有機物水解速率的降低以及解偶聯(lián)代謝效率處于較低水平，限制了減量率的提高。因此，如果能解決以上兩個難題，在降低SSR體積的同時控制能耗，則能實現(xiàn)技術(shù)優(yōu)勢互補，推動污泥原位減量技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　針對傳統(tǒng)厭氧SSR工藝厭氧側(cè)流池HRT過長而限制實際應(yīng)用的問題，本發(fā)明提供了一種交替饑餓好氧厭氧污泥側(cè)流原位減量強化工藝。

　　本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種交替饑餓好氧厭氧污泥側(cè)流原位減量強化工藝，所述工藝主要包括主流生物處理系統(tǒng)和側(cè)流污泥減量系統(tǒng)，

　　所述主流生物處理系統(tǒng)包括沿污泥流動方向依次連接缺氧池、曝氣池和沉淀池，所述曝氣池底部通過管道將消化液泵回缺氧池，所述沉淀池底部通過管道泵入側(cè)流污泥減量系統(tǒng)，

　　所述側(cè)流污泥減量系統(tǒng)包括饑餓好氧側(cè)流池和饑餓厭氧側(cè)流池，側(cè)流污泥減量系統(tǒng)的出口返回連接所述缺氧池;

　　所述缺氧池、饑餓厭氧側(cè)流池內(nèi)各設(shè)有用于攪動的旋轉(zhuǎn)器，所述曝氣池、饑餓好氧側(cè)流池內(nèi)底部均設(shè)有用于強化曝氣并防堵的多效曝氣組件，所述多效曝氣組件通過管道與外界的曝氣泵連接。

　　本發(fā)明的側(cè)流饑餓好氧/厭氧強化活性污泥原位減量化工藝，首先活性污泥進入饑餓環(huán)境下的好氧側(cè)流池，污泥細胞結(jié)構(gòu)松散，空氣氣泡產(chǎn)生的強大剪切力導致絮體胞外聚合物的聚合度下降，污泥發(fā)生裂解釋放胞內(nèi)物質(zhì)，為減量微生物的增殖提供更多優(yōu)質(zhì)碳源;此外，饑餓好氧處理使污泥顆粒粒徑減小到適宜微生物水解的程度，從而強化顆粒性有機物的水解，產(chǎn)生更多的小分子物質(zhì);此外，側(cè)流饑餓(好氧/厭氧)耦合主流養(yǎng)分充足條件(好氧/厭氧沉淀)的交替循環(huán)下，由于電子受體的交替變化，電子傳遞鏈活性波動幅度增大，且處于較高水平;而在更多的小分子物質(zhì)的作用下，會造成質(zhì)子內(nèi)漏現(xiàn)象，擾亂質(zhì)子循環(huán)通量，使ATP合酶活性降低，從而影響氧化磷酸化過程，增強ATP的消散，強化解偶聯(lián)代謝;本發(fā)明可提升污泥原位減量工藝的減量效率，縮短側(cè)流減量單元的反應(yīng)時間，推廣側(cè)流原位減量工藝的實際應(yīng)用。

　　進一步地，所述多效曝氣組件主要包括曝氣主體管，所述曝氣主體管呈圓環(huán)形，且其上部內(nèi)側(cè)設(shè)有可轉(zhuǎn)動的環(huán)形齒鏈，曝氣主體管上等間距設(shè)有多個鏈輪，

　　所述鏈輪通過轉(zhuǎn)動桿貫穿曝氣主體管上壁并與氣輪連接，所述氣輪設(shè)置在曝氣主管體內(nèi)底面的嵌槽內(nèi)，氣輪一側(cè)的曝氣主體管內(nèi)設(shè)有氣輪驅(qū)動管路，所述氣輪驅(qū)動管路與各個氣輪對應(yīng)處的嵌槽對接，所述氣輪驅(qū)動管路一端口處與曝氣主體管外壁設(shè)有進氣口連通，氣輪驅(qū)動管路另一端口處與曝氣主體管內(nèi)部連通，

　　所述環(huán)形齒鏈內(nèi)側(cè)周向設(shè)有環(huán)形導氣環(huán)，所述環(huán)形導氣環(huán)分為上半環(huán)體、下半環(huán)體;所述上半環(huán)體與下半環(huán)體接縫處滑動密封連接，所述上半環(huán)體設(shè)置在環(huán)形齒鏈上并與其固定連接，上半環(huán)體外側(cè)周向設(shè)有多個曝氣旋管與其轉(zhuǎn)動密封連接，所述曝氣旋管靠近上半環(huán)體的一端上設(shè)有驅(qū)動齒環(huán);所述下半環(huán)體設(shè)置在曝氣主體管上并與其內(nèi)部連通，下半環(huán)體外側(cè)設(shè)有用于與驅(qū)動齒環(huán)嚙合傳動的環(huán)形齒環(huán)，

　　所述曝氣主體管底部外壁設(shè)有用于與所述曝氣池、饑餓好氧側(cè)流池內(nèi)底部連接固定的螺栓接耳，所述多效曝氣組件通過所述進氣口與外界的曝氣泵的管道連接。

　　上述多效曝氣組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，利用曝氣泵泵入氣體氣流進行各個曝氣旋管的周向轉(zhuǎn)動，通過配合各個傳動組件的設(shè)計，使曝氣旋管在周向轉(zhuǎn)動的同時進行自轉(zhuǎn)，從而降低曝氣管被污泥封堵的情況，避免影響曝氣組件的工作效率及效果，同時，上述多效曝氣組件無需額外的用電設(shè)備進行加載驅(qū)動，因而其具有能耗低，曝氣效果好的優(yōu)點。

　　更進一步地，所述曝氣旋管分為主體旋管、活動旋管，所述主體旋管內(nèi)設(shè)有中空層，且主體旋管內(nèi)、外壁上周向分布有多個對應(yīng)的曝氣孔，所述活動旋管嵌入主體旋管的中空層內(nèi)，活動旋管近端端頭處通過多組伸縮彈簧與主體旋管的中空層內(nèi)端壁連接，活動旋管遠端端頭處設(shè)有壓推活塞與主體旋管內(nèi)壁活動卡接，活動旋管上周向分布有多個與曝氣孔所錯位對應(yīng)的防堵控制孔。通過曝氣旋管雙管的結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以進一步加強曝氣旋管的防堵效果，通過針對有無氣流充入自動進行曝氣孔的開啟和關(guān)閉，裝置結(jié)構(gòu)簡單有效。

　　進一步地，所述主流生物處理系統(tǒng)適用于缺氧-好氧-沉淀工藝，厭氧-缺氧-好氧-沉淀工藝，但不限于這兩種，其適用于如今廣泛應(yīng)用于污水處理廠的污水處理工藝。

　　進一步地，所述側(cè)流污泥減量系統(tǒng)是由饑餓好氧側(cè)流池和饑餓厭氧側(cè)流池組成，其中饑餓好氧側(cè)流池溶解氧為2.0-5.0mg/L，所述缺氧池、饑餓厭氧側(cè)流池的旋轉(zhuǎn)器轉(zhuǎn)速為50-150rpm/min。

　　進一步地，所述側(cè)流污泥減量系統(tǒng)的饑餓好氧側(cè)流池和饑餓厭氧側(cè)流池的HRT均為1.5-5.0h。

　　進一步地，所述工藝主要包括以下步驟：

　　1)將待處理污水依次送入主流生物處理系統(tǒng)的缺氧池和曝氣池中處理，曝氣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離后，底部沉淀的污泥回流至側(cè)流污泥減量系統(tǒng)，

　　2)污泥進入側(cè)流污泥減量系統(tǒng)后，依次送入饑餓好氧側(cè)流池和饑餓厭氧側(cè)流池，最后回流至缺氧池。

　　更進一步地，主要包括步驟1)中從曝氣池污泥混合液回流至缺氧池的含量占比為150-300%

　　更進一步地，主要包括步驟2)中從在沉淀池底部排出的污泥送入側(cè)流污泥減量系統(tǒng)的含量占比為50-150%。

　　本發(fā)明工藝的工作原理為：在饑餓的好氧條件下，由于水力剪切力、拉伸力的作用，污泥胞外聚合物的聚合度下降，絮體易損，不穩(wěn)定，強化污泥裂解，釋放胞內(nèi)物質(zhì)，而因較短的HRT，在好氧側(cè)流單元中，主要發(fā)生污泥裂解。在后續(xù)的厭氧側(cè)流單元中，生物質(zhì)進一步發(fā)生內(nèi)源衰減裂解，而部分二次基質(zhì)用于反硝化作用;同時，增強的水解作用產(chǎn)生更多的小分子物質(zhì)，在交替饑餓/盛宴系統(tǒng)營造的電子傳遞鏈活性較高的環(huán)境下，會造成質(zhì)子內(nèi)漏的現(xiàn)象，擾亂質(zhì)子循環(huán)過程，降低了ATP合酶的活性，從而影響氧化磷酸化過程，增強ATP的消散作用，強化解偶聯(lián)代謝;最終實現(xiàn)污泥減量效率的提升，交替的好氧/厭氧條件導致側(cè)流系統(tǒng)的二次基質(zhì)的重復釋放和利用有利于捕食菌和水解慢生菌的富集，從而強化主流系統(tǒng)的碳源再利用，有助于出水COD的降低。

　　本發(fā)明多效曝氣組件的工作方法為：通過曝氣泵、管道將氣體泵入進氣口，氣體主要先沿著曝氣主體管內(nèi)的氣輪驅(qū)動管路進行流動，在氣流推力下依次推動各個氣輪，繼而通過氣輪轉(zhuǎn)動帶動鏈輪進行轉(zhuǎn)動，再通過鏈輪與環(huán)形齒鏈的傳動關(guān)系使環(huán)形齒鏈帶動上半環(huán)體沿著下半環(huán)體進行轉(zhuǎn)動，進而各個曝氣旋管在驅(qū)動齒環(huán)、環(huán)形齒環(huán)的嚙合作用下進行轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)多個曝氣旋管自轉(zhuǎn)以及周轉(zhuǎn)的曝氣效果;

　　其中，曝氣旋管的工作方法為：當曝氣主體管內(nèi)充入氣體后，其內(nèi)部壓強增高，因而，通過環(huán)形導氣環(huán)將氣體分流至各個曝氣旋管內(nèi)，在氣壓作用下推動推壓活塞使其向遠端移動，繼而推動活動旋管向外側(cè)移動，因而，原本錯位的曝氣孔與防堵控制孔對位使氣體從曝氣孔噴出，在沒有氣壓作用時，其受到伸縮彈簧的彈力使其復位，從而再次使防堵控制孔與所對應(yīng)的曝氣孔錯位，實現(xiàn)對曝氣孔的封堵。

　　本發(fā)明的有益效果是:

　　(1)本發(fā)明通過強化污泥衰減裂解和解偶聯(lián)代謝，以及顆粒性有機物的水解速率，從而增強了減量效率，減少側(cè)流反應(yīng)器的體積，實現(xiàn)高效減量，推廣其實際工程應(yīng)用。

　　(2)本發(fā)明工藝的側(cè)流污泥減量系統(tǒng)釋放的碳源進入主流生物處理系統(tǒng)再利用，提高出水COD去除率，提升了整體系統(tǒng)的有機物去除能力。

　　(3)本發(fā)明工藝不改變主流生物處理系統(tǒng)工藝，僅增設(shè)一個饑餓好氧、厭氧側(cè)流池，相比減少的污泥所需的污泥處置費用，大大降低污泥處置成本和二次污染。

　　(4)本發(fā)明的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，運行維護方便，通過多效曝氣組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使其具有無需額外的用電設(shè)備進行加載驅(qū)動，即可使曝氣旋管在周向轉(zhuǎn)動的同時進行自轉(zhuǎn)，從而降低曝氣管被污泥封堵的情況，其具有能耗低，曝氣效果好的優(yōu)點。