一種污水處理并制取沼氣的方法與裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種污水處理并制取沼氣的方法與裝置，特別是利用活性污泥與污水混合發(fā)生的吸附沉降作用，實(shí)現(xiàn)污水中懸浮、膠體狀態(tài)的有機(jī)物與其他溶解性污染物分離，對吸附著大量有機(jī)物的污泥進(jìn)行厭氧發(fā)酵回收沼氣，以及對分離后的上清液繼續(xù)生物處理的方法，屬于水處理技術(shù)及環(huán)保領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國對水資源保護(hù)重視程度的提高，國家大力推廣、發(fā)展污水處理。以城市污水為代表的典型污水處理方法如下:污水經(jīng)過格柵去除體積較大的無機(jī)雜質(zhì)后進(jìn)入污水處理系統(tǒng)，污水流經(jīng)沉砂池、初沉池去除顆粒較小的無機(jī)雜質(zhì)后，再經(jīng)過厭氧、缺氧、好氧等工序，最后污水中絕大部分的污染物轉(zhuǎn)移到污泥中，或者轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水、氮?dú)獾葘Νh(huán)境影響較小的物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)污水達(dá)標(biāo)排放，而水處理過程中產(chǎn)生的剩余污泥經(jīng)過濃縮后進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣，或者濃縮后直接進(jìn)行脫水外運(yùn)等處理。該法雖然能夠處理污染物，實(shí)現(xiàn)處理后的污水達(dá)標(biāo)排放，但是存在能耗高、剩余污泥產(chǎn)量大、難處理的問題。一方面，典型的污水處理方法主要能耗來源于好氧處理污水中有機(jī)污染物，為了將有機(jī)物徹底氧化轉(zhuǎn)化為二氧化碳，需要進(jìn)行鼓風(fēng)曝氣給微生物提供充足的氧氣，因此鼓風(fēng)機(jī)消耗大量的電能。另一方面，污水處理過程中產(chǎn)生的剩余污泥主要組分是好氧微生物細(xì)胞，細(xì)胞壁的包裹和微生物胞外物的厭氧分解率低，發(fā)酵速度慢。所以利用剩余污泥進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣，存在發(fā)酵時間長、沼氣產(chǎn)量低的問題。因此，探索一種能夠降低水處理能耗，并提高剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的效率，實(shí)現(xiàn)污泥減量化，回收生物質(zhì)能的方法非常必要。本發(fā)明從改變活性污泥去除有機(jī)污染物的方法著手，提供一種低能耗、低污泥量、回收生物質(zhì)能的方法，為解決本領(lǐng)域的技術(shù)經(jīng)濟(jì)難題提供技術(shù)手段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種既高效又節(jié)能的污水處理流程并制取沼氣的方法與裝置，通過污水微生物處理凈化系統(tǒng)所排出的好氧剩余污泥與作為被處理對象的污水原水進(jìn)行吸附沉降，將污水原水分成含有高濃度懸浮和膠體狀態(tài)有機(jī)污染物的污泥和主要含有溶解性污染物的上清液，最后分別進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣和好氧生物處理，以達(dá)到凈化污水并且回收生物質(zhì)能的目的。與傳統(tǒng)的活性污泥法的水處理流程相比，本方法具有處理效率高、處理能耗低、剩余污泥產(chǎn)生量少、能夠回收生物質(zhì)能等特點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種污水處理并制取沼氣的方法，至少由如下過程組成:
[0006](I)包括了好氧處理單元的污水微生物處理凈化系統(tǒng)所排出的生物污泥與作為被處理對象的污水原水進(jìn)行混合后的吸附沉降過程；
[0007](2)經(jīng)吸附沉降過程后得到的上清液進(jìn)入所述污水微生物處理凈化系統(tǒng)進(jìn)行生物處理的污水生物處理過程；
[0008](3)經(jīng)吸附沉降過程得到的污泥進(jìn)入污泥厭氧發(fā)酵制沼氣系統(tǒng)進(jìn)行厭氧發(fā)酵制沼氣的污泥厭氧發(fā)酵制沼氣過程。
[0009]污泥厭氧發(fā)酵制沼氣過程完成后的污泥進(jìn)行污泥的機(jī)械脫水處理，達(dá)到含水率85 %以下后作為剩余污泥排出。
[0010]由污水微生物處理凈化系統(tǒng)所排出的污泥在與污水原水進(jìn)行混合前，對所述污泥進(jìn)行空氣曝氣，曝氣時間在15-120分鐘，污泥中溶解氧在l_5mg/l之間。
[0011]本發(fā)明污水處理并制取沼氣的裝置，至少包括污泥與污水原水混合后的吸附沉降池、對吸附沉降后的上清液進(jìn)行微生物處理的污水生物處理裝置、吸附沉降后的污泥進(jìn)行污泥厭氧發(fā)酵制沼氣的污泥厭氧發(fā)酵制沼氣裝置；吸附沉降池的污泥入口與污水生物處理裝置的沉淀池的污泥出口連接，吸附沉降池的上清液出口與污水生物處理裝置的污水入口相連接，吸附沉降池的污泥出口與污泥厭氧發(fā)酵制沼氣裝置的污泥入口相連接。
[0012]具體說明如下:
[0013]活性污泥具有很強(qiáng)的吸附能力，與污水原水接觸時，原水中呈懸浮和膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物即被活性污泥所凝聚和吸附，通過污泥的沉降作用，使懸浮和膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物從流入原水分離。一般，城市污水與污泥接觸30min內(nèi)，污水BOD的去除率可達(dá)40-70%。所以通過包括了好氧處理單元的污水微生物處理凈化系統(tǒng)所排出的生物污泥與作為被處理對象的污水原水吸附沉降作用，能夠把原水中懸浮、膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物與溶解性污染物進(jìn)行分離，污水原水被分為含有溶解性污染物的上清液和吸附了懸浮、膠體狀態(tài)有機(jī)物的污泥。
[0014]分離后的含有溶解性污染物的上清液進(jìn)入污水微生物處理凈化系統(tǒng)，與傳統(tǒng)工藝的直接流入污水微生物處理凈化系統(tǒng)的原水相比，上清液所含的有機(jī)物濃度降低，從而能夠減少污水微生物處理凈化系統(tǒng)徹底氧化污水中有機(jī)物所需的曝氣量，節(jié)省電耗；同時，由于上清液有機(jī)物含量比原水低，與傳統(tǒng)工藝相比，微生物繁殖相對較弱，所以，污水微生物處理凈化系統(tǒng)產(chǎn)生的剩余污泥量較少。所述污水微生物處理凈化系統(tǒng)可以是只有好氧處理單元的系統(tǒng)，也可以是包括了厭氧、缺氧單元的各種處理工藝系統(tǒng)，例如厭氧-缺氧-好氧，厭氧-好氧-缺氧-好氧，氧化溝，間歇曝氣處理等，但不限于這些工藝。
[0015]分離后的吸附著大量懸浮和膠體狀體有機(jī)物的污泥進(jìn)入污泥厭氧發(fā)酵裝置，與傳統(tǒng)工藝污水微生物處理凈化系統(tǒng)產(chǎn)生的剩余污泥進(jìn)行厭氧發(fā)酵相比，本發(fā)明進(jìn)入污泥厭氧發(fā)酵裝置的污泥有機(jī)物濃度較高，且所含的有機(jī)物除了微生物細(xì)胞，還含有易于厭氧發(fā)酵來源于原水的懸浮、膠體狀態(tài)的有機(jī)物，因此，該發(fā)明的厭氧發(fā)酵比傳統(tǒng)工藝的厭氧發(fā)酵速度快、沼氣產(chǎn)量大，能更高效地實(shí)現(xiàn)污水中生物質(zhì)能的回收利用。
[0016]污水微生物處理凈化系統(tǒng)所排出的好氧剩余污泥9在與污水原水I進(jìn)行混合前，對所述污泥進(jìn)行空氣曝氣，保證所述污泥中的微生物處于內(nèi)源呼吸階段，使與污水原水混合的污泥具有更好的吸附性能。
[0017]所發(fā)明的污水處理并制取沼氣的方法具體流程為:對吸附沉降后的上清液進(jìn)行了包括好氧處理單元在內(nèi)的微生物處理的污水生物處理凈化裝置4中排出的生物污泥從出水沉淀池6流出作為好氧剩余污泥送至污泥曝氣調(diào)質(zhì)池10，經(jīng)曝氣調(diào)質(zhì)后的污泥流到吸附沉降池2，與流入吸附沉降池的污水原水I進(jìn)行充分混合，活性污泥表面吸附水中大量的懸浮和膠體狀態(tài)的有機(jī)物，待吸附充分后，將污泥與上清液進(jìn)行分離。上清液3流入至少包括了好氧處理單元的污水生物處理凈化裝置4，凈化處理完成后流入出水沉淀池6，泥水分離后作為處理后的凈水7排放。而從吸附沉降池2分離后的吸附著大量有機(jī)物的污泥則進(jìn)入污泥濃縮池14，降低污泥含水率后，再進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵制沼氣裝置17，厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣回收利用，厭氧發(fā)酵后的沼氣發(fā)酵污泥19作為整個系統(tǒng)的剩余污泥排出，并進(jìn)入污泥機(jī)械脫水裝置20進(jìn)行機(jī)械脫水處理，達(dá)到含水率85 %以下，作為最終剩余污泥21運(yùn)往污泥處理處置或資源化工序。
[0018]所述的吸附沉降池中污泥與污水的分離，在吸附沉降池中進(jìn)行，采用自然沉降方法或機(jī)械分離，也可以將吸附與沉降在不同的容器中進(jìn)行。
[0019]所述的污泥曝氣調(diào)質(zhì)池根據(jù)泥水混合物在沉淀池的沉淀時間以及污水原水中懸浮態(tài)和膠體態(tài)有機(jī)物含量選擇是否設(shè)置。若泥水混合物在沉淀池的沉淀時間較長，則污泥中的微生物消耗大量自身的有機(jī)物，處于內(nèi)源呼吸期，污泥吸附能力較強(qiáng)，則可以選擇不設(shè)置曝氣調(diào)質(zhì)池。若污水原水中所含的懸浮和膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物較少，則也可以選擇不設(shè)置曝氣調(diào)質(zhì)池。
[0020]所述的吸附污泥濃縮池根據(jù)吸附完成后的泥水混合物在吸附沉降池沉降時間以及污水原水中懸浮態(tài)和膠體態(tài)有機(jī)物含量選擇是否設(shè)置。若吸附完成后的泥水混合物在吸附沉降池沉降時間較長，分離后的污泥含水率較低，污泥吸附有機(jī)物的濃度相對較高，則可以選擇不設(shè)置污泥濃縮池。若污水原水中所含的懸浮態(tài)和膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物較多，分離后污泥吸附著大量有機(jī)物，則可以選擇不設(shè)置污泥濃縮池。
[0021]本發(fā)明的有益效果是通過污水微生物處理凈化系統(tǒng)所排出的生物污泥與污水原水的吸附沉降分離，將污水原水中的顆粒有機(jī)污染物及部分溶解性污染物吸附到污泥中進(jìn)行厭氧發(fā)酵制取沼氣，既提高了厭氧制