本發明涉及污泥減量排放領域，尤其是涉及一種超聲填料組合污泥減量裝置及工藝。
背景技術：
隨著社會經濟的持續發展和城市化進程加快，城市污水和工業廢水排放量和處理量日益增大，相應的污水處理廠的污泥產生量也急劇上升。目前，我國每年干污泥產量約為934萬噸，而且還以10％的速度逐年增長。
剩余污泥含水率高、體積大，通常采用先濃縮、脫水減容，再焚燒、衛生填埋、堆肥和土地利用等方式進行最終處置的方法。然而，剩余污泥中含有大量有害化學物質、寄生蟲及重金屬等，處理不當會威脅生態環境和人群健康。因此，無論是衛生填埋還是焚燒，均會遭遇選址困難和二次污染等問題。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。污泥原位減量技術主要包括物理化學和生物過程減量技術兩大類。物理化學原位減量技術通過向污泥中投加化學藥劑(氧化劑、解偶聯劑等)或者采用物理強化(如超聲、高溫熱水解、微波)實現。盡管物化減量方法具有效果好、速度快的優點，但化學藥劑投加尚需解決毒性副產物的產生、微生物活性抑制等問題，物化技術還面臨能耗和成本偏高的問題。生物原位減量技術包括好氧-沉淀-厭氧(OSA)工藝、微型動物捕食、水解酸化預處理工藝、投加酶制劑或功能性微生物等。生物原位減量技術具有運行成本低、運行管理方便的優點，但是現有的好氧-沉淀-厭氧(OSA)工藝等往往減量效果不明顯。
技術實現要素：
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種超聲填料組合污泥減量裝置及工藝。
本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：
一種超聲填料組合污泥減量裝置，包括：
主流生物處理組件：包括沿污泥流動方向依次連接的缺氧池、曝氣池和沉淀池，所述的沉淀池的底部還通過管道接回所述缺氧池；所述的曝氣池底部通過管道接回所述缺氧池。
側流污泥減量組件：包括沿污泥流動方向依次連接的超聲單元和生物減量單元，所述超聲單元的入口連接所述沉淀池底部管道，所述生物減量單元的出口返回連接所述缺氧池。
作為上述方案的優選，所述的生物減量單元包括生物減量池和填充在生物減量池內的懸浮填料，在生物減量池底部還設有使所述懸浮填料呈現懸浮或漂浮狀態的旋轉單元。
作為上述優選方案的更優選，所述的懸浮填料為SPR-1填料或德國海綿填料，其填充率為5～60％
作為上述優選方案的更優選，所述的生物減量池為厭氧池；
工作時，旋轉單元的轉速為100～500rpm。
超聲填料組合污泥減量工藝，包括以下步驟：
(1)將待處理污水依次送入缺氧池和曝氣池中處理，曝氣池泥水混合液在沉淀池固液分離后，底部沉淀的污泥一部分回流至缺氧池，另一部分泵入超聲單元；
(2)超聲單元預處理污泥后，繼續送入生物減量單元處理，最后回流至缺氧池。
作為上述方案的優選，步驟(1)中從沉淀池底部排出的污泥中送入超聲單元的比例為5-100％。
作為上述方案的優選，步驟(2)中超聲單元中的水力停留時間為0.5～30min，超聲處理時的聲能密度為0.1～2W/ml。
作為上述方案的優選，步驟(2)中超聲單元的運行方式為：超聲5s，停止5s。
作為上述方案的優選，步驟(2)中生物減量單元的水力停留時間為1～15天。
本發明為超聲預處理耦合填料微生物富集活性污泥原位減量化處理，污泥減量型厭氧水解微生物經生物減量池內的懸浮填料掛膜馴化培養，進行污泥減量化處理的工藝啟動與運行。本發明可提升污泥原位減量工藝的厭氧側流減量速度，縮短反應時間，提高污泥減量效率。
本發明的減量化裝置中：1)超聲單元的前后端各有一個接口。主流生物處理組件曝氣池污泥由前端接口流入超聲單元，利用超聲裝置在短時間內產生的強大剪切力，使污泥顆粒粒徑減小到適宜微生物水解的程度，增加顆粒的比表面積。此外，超聲處理會使部分污泥顆粒破解，釋放胞內物質，為減量微生物的增殖提供更多優質碳源。超聲預處理后的污泥由后端接口流入生物減量單元。2)生物減量單元前后端各有一個接口。超聲預處理后的污泥由前端接口入流生物減量單元。生物減量單元中填充懸浮填料，填料表面會富集世代生長周期較長的減量微生物，提高系統生物量，豐富該單元的生物相。超聲預處理污泥經該單元生物減量后，通過后端接口由回流泵輸送至主流生物處理系統前端。因此側流污泥減量單元與主流生物處理系統又形成了溶胞-隱性生長減量構型。
與現有技術相比，本發明具有以下優點：
(1)超聲在短時間內產生強有力的剪切力，使污泥顆粒粒徑減小，增大顆粒比表面積，適宜后續單元減量微生物吸收利用；亦可溶胞出更多的碳源提供給減量微生物增殖。從而加速水解速率，減少SSR反應器體積。
(2)由于側流池中的污泥能夠以生物膜的方式被固定在填料上，微生物在側流池的停留時間變長，使得生長周期較長的微生物也能夠繁殖，原生動物、后生動物的數量增多，富集在填料上形成厭氧菌層。結合缺氧好氧單元引入的異養菌，可實現協同減量。同時填料豐富了生物相，通過調節運行參數等方法，充分發揮生物捕食作用以及微生物的自身內源代謝作用，高度實現污泥減量化。
(3)超聲預處理耦合填料微生物富集活性污泥原位減量化工藝，綜合了上述兩種方式的優點，優勢互助，既能有效通過超聲縮小顆粒粒徑，降低后續厭氧水解負荷，加速水解速率，減少SSR反應器體積；又能通過填充填料給厭氧菌提供良好的生存環境，協同主反應器中異養菌，充分發揮溶胞隱性增長和生物捕食作用，高度實現污泥減量化。在降低SSR體積的同時控制物化技術的能耗，則能實現技術優勢互補，推動污泥原位減量技術的產業化應用。
附圖說明
圖1為本發明的裝置流程示意圖；
圖中，1為進水泵，2為缺氧池，3為曝氣池，4為沉淀池，5為超聲單元，6為生物減量單元，7為計量泵。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。
實施例1
(1)主流生物處理組件的沉淀池4底部的30％的污泥首先泵入超聲單元5，超聲單元水力停留時間為20min。超聲裝置聲能密度范圍為0.5W/ml，運行方式為運行5s，停止運行5s，保證超聲的均勻性和溶胞的效果；進入超聲單元的污泥濃度為4.5g/L，超聲單元初始污泥量為2L。
(2)將超聲預處理后污泥引200ml進入裝有SPR-1型懸浮填料的厭氧側流池(即生物減量單元)6。厭氧側流池6的初始污泥量為2L，填充率為15％。厭氧側流池內的轉速控制為200轉/分鐘。懸浮填料在池中呈現懸浮和漂浮的狀態。
(3)保證水力停留時間為10天，將厭氧側流池6處理后的污泥經計量泵7每天引出200ml回流至傳統原位減量工藝的缺氧池2。
經數據檢測分析，上述超聲加填料工藝的污泥減量率可達13.23％，污泥的有機質減量率可達17.16％。而對比例1(與上述實施例1相比，除了不加生物減量池外，其余工藝都一樣)的MLSS減量率僅為4.13％，MLVSS減量率僅為6.86％。兩者相比較，實施例1的超聲加填料的工藝比超聲不加填料的MLSS減量多2.2倍，比超聲不加填料的MLVSS減量多1.5倍。可明顯看出實施例1中的超聲耦合填料的減量效果。
實施例2
一種超聲填料組合污泥減量工藝，如圖1所示，包括以下步驟：
(1)將待處理污水經進水泵1依次送入缺氧池2和曝氣池3中處理，曝氣池3中的泥水混合液進入沉淀池4固液分離后，底部沉淀的污泥的5％泵入超聲單元5，其余全部返回缺氧池2，超聲處理工藝為：水力停留時間為0.5min，超聲處理時的聲能密度為0.1W/m，運行方式為：超聲5s，停止5s；
(2)超聲單元5預處理污泥后，繼續送入生物減量單元6處理，最后經計量泵7輸送回流至缺氧池2。生物減量單元6包括生物減量單元6池和填充在生物減量單元6池內的懸浮填料，懸浮填料為SPR-1填料，其填充率為5％。在生物減量單元6池底部還設有使懸浮填料呈現懸浮或漂浮狀態的旋轉單元(如攪拌槳等)，工作時，旋轉單元的轉速為100rpm。生物減量單元6的水力停留時間為1天。
步驟(1)中曝氣池3底部通過管道接回缺氧池2為常規工藝中的硝酸鹽回流至缺氧池2中還原為氮氣的過程。
經檢測后，本實施例的污泥減量率可達12.05％，污泥的有機質減量率可達15.62％。
實施例3
除了本實施例中沉淀池4底部的沉淀全部泵入超聲單元5，超聲單元5的水力停留時間為20min，超聲處理時的聲能密度為2W/m，懸浮填料為德國海綿填料，填充率為60％，旋轉單元的轉速為500rpm，生物減量單元6的水力停留時間為15天外，其余均與實施例2一樣。
經檢測后，本實施例的污泥減量率可達15.22％，污泥的有機質減量率可達18.97％。
上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和使用發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限于上述實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，不脫離本發明范疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護范圍之內。