权利要求

污泥减量的污水处理系统技术领域本实用新型涉及生活污水、城市污水、工业废水（有机废水），以及严重污 染的河水、湖水或水库水的净化处理的污水处理系统，尤其涉及一种适用于受 污染的饮用水源水的预净化、以及污染水体的就地净化和生态修复与改善、可 尽量减少污泥的产量和排放量的污水处理系统。背景技术在生活污水、城市污水和工业废水（有机废水）、严重污染的河水、湖水或 水库水的处理中，所采用的常规生物处理或物理化学处理会产生大量的污泥。 如，现在国内外最通用的污水处理工艺是活性污泥法工艺及其各种改进工艺与 系统。它们在运行过程中产生大量剰余污泥需要从处理系统中排出，其剩余污泥产率为：0.7-0.汰g干污泥/kgABOD5，亦即每去除lkgBOD5就会产生0.7-0.8kg干污泥。日处理污水量10万m3/d的污水处理厂，每日排出的污泥量约为： (0.15xl00，000)x0.7=14,000kg干污泥[按进水BOD5浓度160mg/L，出水BOD5 浓度10mg/L和污泥产率Y=0.7kg干污泥/kgABODs计算]，或者350 m3浓縮污 泥（含水率96%)，或70 m3 (吨）脱水污泥/日（含水率80%)。如果污水处理 厂对污泥进行浓縮和脱水处理并将脱水污泥外运至填埋场，则污泥处理与处置 的基建和运行费约占该污水处理厂基建费和运行费的20-30%。如果继续进行烘 干和焚烧处理和最后处置，则基建费和运行费将占该污水处理厂基建费和运行 费的40-50%。亦即，先进和完善的污泥处理与处置设施的建设投资及其运行费 用，与各该污水处理厂的污水处理设施基建投资和运行费大致相同。大量污泥的处理与处置已成为国内外污水处理厂面临的最棘手的问题。因 为，许多城市已无足够的地方来接受和处置脱水污泥；污泥焚烧处置，则基建 费和运行费用昂贵，而且还会产生恶臭和二恶英、呋喃等致癌气体，影响环境 卫生，有碍居民健康； 一些城市由于污泥处置无出路造成随处偷排，导致环境 二次污染。因此，研发和应用污泥减量的污水处理系统，是污泥处理与处置的 根本解决途径。实用新型内容本实甩新型的目的是为了解决上述污水处理中的污泥处理与处置的技术问题，提供一种可尽量减少污泥的产量和排欽量的污水处理系统'。为解决上述问题，本实用新型技术方案是提出一种污泥减量的污水处理系统，其包括依次导通连接的污水预处理设施、淹没生物膜曝气池和放养滤食性、草食性和杂食性鱼类的后沉池。其中，所述污水预处理设施可以是由依次导通连接的粗格栅、细格栅和曝气沉沙构成。本实用新型的第一实施例，所述后沉池通过一污泥回流系统与淹没生物膜 曝气池的污水进水端连通；所述的污泥回流系统包括：与所述后沉池底部连通 的污泥井、设于污泥井中的潜水污泥泵、使该潜水污泥泵与淹没生物膜曝气池 的污水进水端连通的水带气式水力射流器。较优的实施例，所述的水带气式水力射流器还连接一臭氧发生器，所述水 带气式水力射流器与淹没生物膜曝气池的污水进水端之间设有一混合反应器。本实用新型的较佳实施例，还可以在后沉池后连通一养鱼净化塘。本实用新型的淹没生物膜曝气池设有固定式生物膜载体填料，该淹没生物 膜曝气池底部的局部区域设有潜水搅拌器、水力推流器和间歇曝气组。所述的间歇曝气组可以是由各曝气组相隔一定间距布设而成的空间间歇曝 气系统，两相邻曝气组的间距为曝气器组自身宽度的5〜10倍。所述的间歇曝气组也可以是由各曝气组全面布设，而通过控制曝气间隔时 间构成的时间间歇曝气系统。在这种情况下，曝气器组布设间距应适当縮小， 即两个相邻曝气器组的间距取2-3个曝气器组的宽度。本实用新型有效地解决了污泥处理与处置的难题，使得污水处理厂的设计、 建造和运行比常规污水处理厂更加简易、经济和可靠。其具体优点如下：1、 省去了或者大幅度縮小了污泥处理设备，如污泥浓縮、脱水、干燥和焚 烧等设备及相应建筑物和附属设施；2、 省去了或者大幅度縮小了污泥处置设施，如污泥填埋场、污泥堆肥场、 污泥焚烧或热解转化炉等；3、 通过建立复杂的生态、生物和强化物理化学综合处理系统，将固体污泥 (生物膜）经水解、酸化、甲烷发酵等转变成液态、气态或水溶性产物，从而使固体污泥消失；另一方面，其溶解性产物，无机营养盐，如氨氨、亚硝酸盐、硝酸盐、磷酸盐和二氧化碳等，参与细菌和藻类新细胞的合成而形成其新机体, 它们又作为食料或與料促进原生动物、后生动物的生长和繁殖而又作为饵料促 进鱼类等生长和繁殖。鱼类可以高效地去除藻类、浮萍和水草，保持出水洁净 和达标，同时大大减少污泥的排放。附图说明下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明，其中-图1为本实用新型典型应用的工艺流程图；图2为本实用新型较佳实施例污水预处理设施后的的俯视图；图3为为本实用新型淹没生物膜曝气池的俯视图；图4为图2中D^D向的剖视图；图5为图2中A—A向的剖视图；图6为图2中C—《向的剖视图。具体实施方式图1示出了本实用新型典型应用的工艺流程，原生污水首先进入由粗格栅、 细格栅和曝气沉沙构成的污水预处理设施Ol去除污水中的大块固体污物和无机 颗粒（如砂、泥土、灰渣等）。经过预处理的污水导入淹没生物膜曝气池02，对 污水中的固体污泥进行转化降解成液态产物、水溶性产物和气体产物。气态产 物从处理系统逸出进入大气而实现污泥的减量。含有最后形成的水溶性产物的 水体导入养鱼的后沉池03和养鱼净化塘04。水体中水溶性产物等参与藻类和细 菌的合成而形成食物链，使被处理的污泥大大减少或消失，而最后转化为水产 资源。经过上述处理的洁净和达标的水体排入至受纳水体。如图2所示，本实用新型较佳实施例，所述的淹没生物膜曝气池02为4段 式（A3/0)淹没生物膜曝气池，即从前往后依次为预缺氧段311、厌氧段312、 缺氧段和好氧段。请参阅图4，该池中设置四条平行等距离的横向的导流墙IO、 20、 30、 40，将这个反应池分成五个等距的"折返"式过水廊道31、 32、 33、 34、 35，以便提供污水充分反应净化的空间。第一过水廊道31的进水（左）端设有 与污水预处理设施Ol连通的进水管301，第五过水廊道的出水（右）端设有与 后沉池03连通的出水管302。第一过水廊道31均匀等距（由左向右）设有预缺 氧段311、厌氧段312，其预缺氧段311进水端相应内壁面处设有布水墙38，从 进水管301进入的污水可沿该布水墙均匀缓慢地流入第一过水廊道31内；第二 过水廊道32为缺氧段并与厌氧段312导通；连通第二过水廊道的第三、四、五 过水廊道33、 34、 35均为好氧段。上述预缺氧段311、厌氧段312、缺氧段和 好氧段的各段长度可以根据需要设置，比如，好氧段只设置一段第三过水廊道 33。第一过水廊道31和第二过水廊道32内可以根据需要设置一台或多台潜水 搅拌器7 (如图5所示），用于搅动污水使之充分反应。A3/0 (预缺氧段/厌氧段 /缺氧段/好氧段）淹没生物膜曝气池内设有固定式生物膜载体填料6。所述的缺 氧段和好氧段的底部设有空间间歇曝气系统（参阅图6)，该系统是由每一曝气器组相隔一定间距布设而成，两相邻曝气器组的间距为曝气器组自身宽度的5〜 10倍，以实现同一股污水流在其中经历多次好氧-缺氧交替环境，从而能更好地 实现多次硝化-反硝化过程，从而能高效地进行硝化和反硝化，相应高效地去除 氨氮和总氮。所述的曝气系统，从底部排出气体带动污水中的污染物向上和向 前流动，并与填料表面上附着生长的生物膜和悬浮的活性污泥接触和反应，以 达到完全混合反应和快速净化的目的。根据需要还可以在过水廊道的适当位置设置水平推流器9，本实施例中的水平推流器9设于好氧段的右端，用于加速污 水的流动。所述的曝气器组还可以设置成时间间歇曝气系统，如图3所示，在 第三、四、五过水廊道33、 34、 35将各曝气器组全面连续布设。在这种情况下， 曝气器组布设间距应适当縮小，即两个相邻曝气器组的间距取2-3个曝气器组的 宽度。在运行中，可实施2小时曝气、2〜4小时停曝交替运行方式，以使该好 氧段中的每一股污水流都经历多次好氧一缺氧的交替变换环境，从而进行多次好氧硝化和缺氧反硝化过程，由此可提高氨氮和总氮的去除效率，而且易于发 生短程硝化和反硝化。所述A"O淹没生物膜曝气池02的各种结构及工作原理， 本申请人在此前的专利中有详细的说明，在此不再赘述。如图2所示，本实施例中，所述的后沉池03还连通一养鱼净化塘04。该后 沉池03还可以通过一污泥回流系统与淹没生物膜曝气池02的污水进水端连通。 污泥回流系统包括：与后沉池03底部连通的污泥井1、设于污泥井底部的潜水 污泥泵2、使该潜水污泥泵与淹没生物膜曝气池02的污水进水端连通的水带气 式水力射流器3。该水带气式水力射流器还连接一臭氧发生器4，水带气式水力 射流器与淹没生物膜曝气池02的污水进水端之间设有一混合反应器5。 本实用新型实现污泥减量的途径及工作原理如下（参阅图2): 原生污水首先进入由粗格栅、细格栅和曝气沉沙构成的污水预处理设施01去除污水中的大块固体污物和无机颗粒（如砂、泥土、灰渣等），以防止它们进 入其后的污水处理设施中，否则它们因不能降解而会较快的沉积和占据越来越多的后续处理设施的体积，而影响其正常运行。经过预处理的污水导入该处理 系统的关键处理单元一AV0-4段式（预缺氧段/厌氧段/缺氧段/好氧段）淹没生 物膜曝气池02。厌氧段和缺氧段的水力停留时间（HRT)各取为l-2h，好氧段 取为3-6h，具体取决于进水浓度和出水水质排放标准。该池总的水力停留时间 为HRT=6〜8 h (可以处理BOD5S200mg/L和SS5200mg/L的原生污水）；处理 更高浓度污水时，取HRT-9〜12 h。在其中填充固定式生物膜载体填料6，填 充率^5%〜30%，具体数值取决于填料的不同类型和处理污水的水量和浓度（水 力负荷和有机负荷），有效水深h-5〜6m。运行过程中，在固定式生物膜载体填料6的表面逐渐形成生物膜，由细菌、藻类、原生动物、后生动物等组成，由此形成较长的食锎链。由于原生动物和 后生动物对细菌和藻类的扑食作用能大幅度减少生物膜（或污泥）产量。此外，生物膜本身从表面至内层存在溶解氧DO的梯度，相应存在好氧层、缺氧层和厌氧层。由此可使生物膜和污泥（主要由脱落的生物膜组成）发生水解、酸化 和甲烷发酵等过程，而产生挥发性脂肪酸、氨基酸等液态产物，水溶性产物如NH4+、 C02、聚磷酸盐等，以及H^、 CH4、 N2、 &等气态产物。气态产物逸入 大气而从处理系统排出；液态和水溶性产物，最后在好氧环境下氧化降解为最 终产物C02、 NH/、 NCV、 NCV、 PO^而参与生物膜和活性污泥的新细胞的合 成，由此增加了生物膜与活性污泥的量；另一方面，通过在缺氧和厌氧环境发 生的水解、酸化和甲烷发酵，将生物膜和污泥转化成液体和气体，使生物固体 减少，加上生物膜中食物链高营养级生物的朴食作用，使生物膜和污泥的增长 与削减之间建立起动态平衡。设计合理和运行良好的淹没生物膜曝气池，可大 大减少生物膜产量。该淹没生物膜曝气02池去除SS、 COD、 BOD、 TN和NHrN效果很好， 其出水浓度均符合GB 18918-2002 (城镇污水处理厂污染物排放标准）IB或1A 标准。但是由于污泥排出量少，除磷效果不佳，由此会促进后沉池03中藻类和 浮萍的过量繁殖，该后沉池的水力停留时间为HRT=2〜3 h;水力负荷： L=lm3/m2/h。而在其中放养滤食性、草食性和杂食性鱼类，如，鲢鱼、草鱼、 鲫鱼、罗菲鱼、泥鳅等，就能有效地消除藻类和浮萍。在该后沉池03之后附加一养鱼净化塘04，该塘的水力停留时间为HRT= (1〜2) d;水深11=2-4 m。放养观赏性鱼类、滤食性、草食性和杂食性鱼类， 如锦鲤、红鲤、鲢鱼、草鱼等，用于去除随后陈池出水进入塘中的悬浮物、有 剩余磷和无机氮促进繁殖的藻类、水草和浮游动物等；同时种植观赏性水生植 物，如荷花、莲花、芦苇、蒲草等，以消耗底部的沉寂污泥。为了实现污泥零排放或很少排放，将后沉池的沉淀污泥全部回流至淹没生 物膜反应池起端，依次流经预缺氧段、厌氧段、缺氧段和好氧段，使污泥再次 进行水解、酸化和甲垸发酵而转化成液态产物和气态产物，从而使污泥减量和 消失。为了增强这种污泥消解过程，可在污泥回流管道上设置水带气式水力射 流器，使活性污泥中的细菌细胞在高压下破裂并溶解。必要时用水力射流器抽 吸臭氧来加剧细胞的破裂和溶解。本实甩新型在设计、建造和运行良好的情况下，尤其在处理较低浓度污水 时（如原水BOD-100mg/L)可连续运行多年而不排放污泥；在处理浓度高的 污水时（如BOD5200〜300mg/L),仅每月排放污泥1〜2次，且排泥量很少，可 以用作厂区绿化带的底肥而予以消纳。7