清洁型一体化污水处理系统及操作方法技术方案

本发明专利技术清洁型一体化污水处理系统及操作方法涉及环保技术领域。该系统由立体循环氧化沟污水处理反应区、竖流复合式生物污泥减量反应区和生物除臭反应区组合而成封闭体系，体积比为（１００～２００）∶（２～１０）∶１。本发明专利技术利用氧化沟污水处理反应区去除污水中的有机污染物，同时去除氨氮、总悬浮固体；污水处理反应区产生的剩余污泥进入生物污泥减量反应区，由可吞食污泥颗粒的原／后生动物实现污泥减量；污水处理过程产生的臭味气体进入生物除臭反应区，由真菌和细菌有效地将臭味气体中亲水性和疏水性发臭物质同时去除。本发明专利技术对多种污水均有很好处理效果，占地面积较传统氧化沟减少５０％；没有剩余污泥产生，减少了臭气对环境的污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于利用生物技术处理污水及污水处理过程中产生的剩余污泥和臭气的设备，特别涉及一种污水处理、剩余污泥减量和臭味气体净化的一体化系统及其操作方法。
技术介绍
污水处理普遍面临着土地紧张和剩余污泥及恶臭、毒性挥发性有机废气对环境产生二次污染的问题；对污泥和废气进行处理和处置又将加大占地面积和污水处理费用。在大型污水厂，剩余污泥一般采用消化处理并回收沼气，对恶臭和挥发性有机废气近年来也开始进行了一些研究工作。但在中小型污水处理中，土地昂贵、资金短缺以及技术落后严重制约了剩余污泥和废气的处理；这又严重阻碍污水处理的发展。因此，开发研制占地小、投资省及运行费用低的污水处理、剩余污泥减量和臭味气体净化的一体化系统将改善污水处理周围环境、提高中小型污水处理工艺的生存发展能力。所述清洁型清洁型一体化污水处理系统核心涉及污水处理、剩余污泥处理和臭味气体处理，各个部分技术的选择将影响整个系统的处理效果。污水的处理按作用原理可分为生物处理法、物理处理法和物理-化学处理法。生物处理法由于其高效低耗被广泛应用于污水处理中。活性污泥法是目前世界上城市污水和工业废水处理厂使用最广泛的生物处理技术。氧化沟是一种由连续环式反应池构成的简易污水处理技术，是活性污泥法的一种变型。20世纪50年代首先由荷兰卫生工程研究所研制成功。在各国科学家和环境工程师们经过将近50年的努力下，氧化沟技术取得了很大的进步。研究表明，氧化沟工艺具有有机污染物去除率高、同步脱氮除磷、运行效果稳定、管理方便以及投资省等特点，已被广泛认为是适宜于中小城镇污水处理的首选技术之一。二十世纪八十年代末，美国开发了另一种氧化沟污水处理技术——一体化氧化沟(Integraloxidation Ditch简称I.O.D)，它将传统氧化沟的曝气净化与混合液的沉淀/分离合并一体(二沉池设置在氧化沟沟道中)，实现了污泥的无泵回流。该技术与传统氧化沟技术相比，减少了占地面积并省掉了污泥回流系统。其缺点是二沉池建于循环沟道中，增加了水流阻力，能耗增加；同时对曝气设备的要求提高；系统运行调节性能差。最近刘俊新提出了立体循环一体化氧化沟技术，该技术主要由立体循环式氧化沟、曝气转刷和新型固液沉淀分离器构成，它将传统氧化沟的平面循环流动运行方式，改为立体循环流动。立体循环一体化氧化沟与常规氧化沟相比，占地面积可减少约50％。沉淀/分离区合建在立体氧化沟的两端，对氧化沟内混合液的流态没有影响，沉淀后的污泥可自动回流到氧化沟内，无需污泥回流设备。立体循环一体化氧化沟的上层沟道为好氧区，下层沟道为缺氧区。缺氧区在底层，不与大气接触，缺氧形成快。通过对多种污水处理试验研究表明，采用立体循环一体化氧化沟处理污水是完全可行的。对污水处理中产生的大量剩余污泥的处理和处置通常原则是稳定化、无害化和资源化。目前剩余污泥的主要处理方法是污泥浓缩-厌氧消化-机械脱水；最终处置方式主要有土地利用(包括农田、园林利用，以及堆肥等)、填埋和焚烧(或热处理)等。20世纪90年代部分发达国家提出了污泥减量化、资源化、无害化的处理和处置顺序，并开始进行污泥减量技术的研究。目前的污泥减量技术可分为四类(1)溶胞-隐性生长，由两步组成溶胞和隐性生长。通常先采用物理、化学方法或它们相结合的方法使细胞溶解，然后引起微生物的隐性生长，从而导致污泥产量的减少，但增加了污泥处置的费用以及可能引起二次污染。(2)内源呼吸。即延长污泥龄或降低污泥负荷可减少污泥产量。采用该方法会导致出水水质恶化和处理效率降低。(3)解耦联代谢。通过速率控制步骤-呼吸，微生物的合成代谢与分解代谢耦联。如果当呼吸控制不存在，而是生物合成成为速率控制因素时，那么微生物就会发生解耦联代谢，则多余的自由能就不会用来生成生物量。因此，解耦联技术就是增加在分解代谢和合成代谢的能量(ATP)差异，使供给微生物合成代谢的能量变得有限，从而减少污泥的产量。目前常用的方法是采用化学解耦联剂。但由于化学解耦联剂是异型生物质，长期使用化学解耦联剂不但使微生物产生了生物适应性，降低了污水处理效果，而且对环境有危害作用。(4)生物捕食。利用污水处理中的原/后生动物捕食细菌，从而降低污泥的产量。食物链越长，能量损失越大，则产生的生物量也越低。但由于原/后生动物与细菌共同生长在同一个生物反应器(曝气池)，而曝气池的运行条件主要是利于细菌等微生物降解有机物，并不完全适合原/后生动物的生长，因此原/后生动物生长不稳定，从而导致污泥减量效果不明显。但同其它三类污泥减量技术相比，生物捕食法具有经济和环境友好等显著的优点，是具有发展前途的新技术。对于废气中污染物的处理，人们早已开始研究，而且已经开发出一些卓有成效的控制技术。其中，废气的生物处理与其它物理化学方法相比是利用微生物将废气中有机污染物或恶臭物质降解或转化为无害或低害类物质的过程，投资少，运行费用低，污染物不会被转移到其它地方，不产生二次污染，被广泛应用在废气处理中。以往的废气生物处理设备主要分为生物滤池、生物洗涤塔和生物滴滤池三种，它们特点如下生物滤池由气体预湿设备和内部充填活性填料的固定式生物反应器构成，只有一个生物反应器，设备简单，运行费用低。适于处理浓度介于0.5-1.0g/m3、污染物主要为亲水性的及少量疏水性的废气。但占地面积较大，在生物反应器前需加气体预湿设备，不适于处理污染物浓度较高的废气。生物洗涤塔通常由一个装有填料的洗涤器和一个具有活性污泥的生物反应器构成。洗涤器为气体吸收装置，这种设备易于控制反应条件，适于处理浓度介于1.0-5.0g/m3、污染物为亲水性的废气。但在生物反应器前需加气体洗涤装置，设备较复杂。不适于处理疏水性污染物。生物滴滤池只有一个内部填充填料的固定式生物反应器，设备较简单，废气中污染物的吸收和生物降解同时发生在一个反应装置内，它适于处理浓度低于0.5g/m3、污染物为亲水性的废气。但不能处理高浓度的污染物，也不适于处理废气中的疏水性污染物。这三种废气生物处理设备共同的缺陷是对于混有水溶性差别较大、浓度不同的多种污染物的废气，依靠上述单一一种处理设备难以同时有效地去除。培养的微生物均以细菌为主，因此，适于处理的污染物多为亲水性的。如果选择性地培养不同种类的微生物，利用真菌和细菌的协同作用，可有效地将浓度范围大、废气中含有的亲水性和疏水性污染物质同时去除。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是将上述三种单元技术优化改进后整合集成在一起，形成清洁型清洁型一体化污水处理系统，对污水及剩余污泥、臭气进行一并处理，可以满足更高的污水处理要求，为中小型污水处理工艺提供一条高效低耗、处理彻底的途径。本专利技术的另一目的在于提供一个清洁型的清洁型一体化污水处理系统的操作方法。为达到上述目的，本专利技术的技术解决方案是提供一种清洁型一体化污水处理系统，是立体循环一体化氧化沟污水处理反应区、竖流复合式生物污泥减量反应区和生物除臭反应区组成的封闭体系，其中，三个反应区分别为封闭的独立箱体，独立箱体之间按常规以管道连接；氧化沟污水处理反应区的一侧固连有生物污泥减量反应区、生物除臭反应区和动力柜；生物除臭反应区的左侧与生物污泥减量反应区的右侧固连，生物污泥减量反应区的左侧与动力柜的右侧固连；生物污泥减量反应区箱体内设有游离型原本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种清洁型一体化污水处理系统，是立体循环一体化氧化沟污水处理反应区、竖流复合式生物污泥减量反应区和生物除臭反应区组成的封闭体系，其特征在于：其中，三个反应区分别为封闭的独立箱体，独立箱体之间按常规以管道连接；氧化沟污水处理反应区的一 侧固连有生物污泥减量反应区、生物除臭反应区和动力柜；生物除臭反应区的左侧与生物污泥减量反应区的右侧固连，生物污泥减量反应区的左侧与动力柜的右侧固连；生物污泥减量反应区箱体内设有游离型原／后生动物生长区和附着型游离型原／后生动物生长区 ；生物除臭反应区箱体内设有两个生物反应区：一个区微生物悬浮分散在水中，以细菌为主，一个区微生物附着生长在填料表面，以真菌为主；动力柜包含多个电机、风机和泵，电机、风机和泵分层设置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊新，郭雪松，魏源送，李琳，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]