一种活性污泥法工艺剩余污泥分级资源化利用系统及方法与流程

本发明涉及污水处理与污泥资源化，尤其涉及一种针对活性污泥法工艺剩余污泥的分级分选与资源化利用系统及方法，具体是通过预处理除砂除渣、湿式介质调质与水力旋流分级相结合的工艺，回收污泥中的优质活性污泥与有机质组分，排走细碎老化污泥与无机砂粒，实现污泥减量化与生化系统扩容增效。

背景技术：

1、活性污泥法（厌氧-缺氧-好氧）工艺是当前城镇污水处理厂应用最为广泛的生物脱氮除磷工艺之一。在活性污泥法系统运行过程中，进水污染物和微生物原位增殖会产生大量剩余污泥，传统处理方式通常是将大量的剩余污泥排入污泥处理系统，经浓缩、脱水后外运填埋或焚烧，不仅处理处置成本高，还造成了污泥中活性微生物与有机质的浪费。

2、现有技术中，水力旋流器已逐步应用于污泥分级领域，利用离心实现污泥组分的差异分离。例如公开号 cn118145801a 的专利文献公开了一种利用水力旋流过程实现污泥内碳源释放的系统，通过旋流剪切作用释放胞外聚合物以补充碳源，但该方案仅关注碳源释放，未关注优质污泥与老化污泥的有效分级回用。公开号 cn202511267294 的专利文献提出了致密活性污泥筛分调控方法，设置两组水力旋流器分别实现污泥致密化与脱水性能强化，但其针对的是浓缩后污泥的脱水前调理，未与生化系统回流扩容相结合。

3、传统除渣除砂大多在污水进水端采用格栅与沉砂池的分体布置，占地面积大、集成度低；药剂投加系统普遍采用常规三槽式溶药装置，而针对污泥调质介质的投加缺乏精准的控制与混合结构，导致污泥性质波动较大。

4、总体而言，当前活性污泥法工艺剩余污泥处理存在以下不足：

5、1、剩余污泥大量外排，优质活性微生物资源未得到回收利用；

6、2、老化细碎污泥与无机砂粒在系统内累积，限制了污泥性质并加剧设备磨损；

7、3、预处理、调质与分级单元之间相互割裂，设备集成度低、运行稳定性不足。

8、因此，开发一种结构紧凑、工艺可靠，以结构与流程创新为核心的活性污泥法工艺剩余污泥分级资源化系统，对于污水处理厂减污降碳、提质扩容具有重要的工程应用价值。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种活性污泥法工艺剩余污泥分级资源化利用系统及方法，通过 "除渣除砂预处理 — 水力旋流分级回收 — 湿式介质调质" 的一体化工艺路线，回收剩余污泥中的优质活性污泥与有机质组分并回流至生化系统，排走细碎老化污泥与重质砂粒，在减少污泥外排量的同时提升生化池有效污泥浓度，实现活性污泥法工艺处理能力的原位扩容。

2、本发明采用了如下技术方案：

3、一种活性污泥法工艺剩余污泥分级资源化利用系统，沿污泥流向依次包括：

4、螺旋除渣器，分布在进泥储池上方；

5、鳞板式除砂机，斜向布置在螺旋除渣器的下方，且顶部设置有排渣排砂口，排渣排砂口位于远离水力旋流器组的一侧；

6、水力旋流器组，经进泥泵和进泥储池连通，溢流口延伸至剩余污泥池内，底部出口排出富含有机质的优质致密活性污泥至重质污泥储池内；

7、剩余污泥池，内设置有缓冲区、集水区和沉淀区，溢流口位于缓冲区内，集水区位于缓冲区的一侧，集水区内安装有斜管和集水槽，沉淀区位于集水区和缓冲区的下方，且经剩余污泥泵和污泥脱水设备相连；

8、重质污泥储池，内部安装有调质混合箱，调质混合箱内自上至下依次设置有布水区、混药区和稳流出水区，布水区内安装有污泥进料管和布水器，污泥进料管和水力旋流器组的底部出口连通，混药区内安装有补药件，补药件和加药泵相连，重质污泥储池的底部经优质污泥泵返回流至活性污泥法工艺的厌氧池或缺氧池前端。

9、在所述的活性污泥法工艺剩余污泥分级资源化利用系统中，所述螺旋除渣器内设置有螺旋格栅机，螺旋格栅机包括栅筒、排渣渠、支撑辊组和驱动电机，栅筒滚动布置在支撑辊组上，驱动电机独立布置在支撑辊组的侧部且输出端安装有驱动轮，驱动轮和栅筒端部传动配合，排渣渠设置在栅筒内且顶部设置有刮板，排渣渠尾部设置有排渣口。

10、在所述的活性污泥法工艺剩余污泥分级资源化利用系统中，所述鳞板式除砂机和螺旋除渣器之间设置有导流板，鳞板式除砂机的排渣排砂口安装有和集水槽连通的冲洗管。

11、在所述的活性污泥法工艺剩余污泥分级资源化利用系统中，所述水力旋流器组由多台水力旋流器并联组成，每台水力旋流器均包括上部圆柱筒体和下部圆锥筒体，圆柱筒体侧壁设有切向进料口且顶部中心设有溢流管，各水力旋流器的进料口经分水器与泵组的出口相连，各水力旋流器的溢流口共同连接溢流总管并通向剩余污泥池；圆锥筒体底部设有底流口，各水力旋流器的底流口共同连接底流总管和污泥进料管相连。

12、在所述的活性污泥法工艺剩余污泥分级资源化利用系统中，所述溢流管插入圆柱筒体的深度为圆柱筒体高度的 0.65～0.75 倍，溢流管直径与圆柱筒体内径之比为 0.25～0.35。

13、在所述的活性污泥法工艺剩余污泥分级资源化利用系统中，所述补药件包括自上至下依次布置的喷淋管网和紊流板，喷淋管网上均匀密布有喷淋头，喷淋管网和加压泵相连。

14、在所述的活性污泥法工艺剩余污泥分级资源化利用系统中，所述喷淋头包括和喷淋管网相连的管体部，管体部内固定安装有受压活动体，受压活动体的一端延伸至管体部的外侧，且该端的外侧转动安装且呈周向分布的多个翻转条，翻转条的身部转动安装有联动杆，联动杆的自由端连接有活动环，活动环活动套装在受压活动体的外侧，受压活动体的身部外侧安装有限位环，限位环和活动环之间设置有弹簧且弹簧套装在受压活动体的外侧，多个翻转条上安装有柔性片。

15、在所述的活性污泥法工艺剩余污泥分级资源化利用系统中，所述受压活动体活动在管体部的一端设置有活动头，活动头周向设置有多个药剂口，受压活动体的身部安装有内缩部，内缩部外壁和管体部内壁之间围成加药区域，加药区域的厚度大于等于药剂口在活动头上的径向深度。

16、在所述的活性污泥法工艺剩余污泥分级资源化利用系统中，所述多个药剂口均呈斜向布置且倾斜方向均一致，活动环背对弹簧的一端设置有锥头部，锥头部能够进入管体部的内侧用以开闭加药区域。

17、一种活性污泥法工艺剩余污泥分级资源化利用系统的使用方法，包括以下步骤：

18、步骤1，活性污泥法工艺二沉池排出的剩余污泥经污泥泵提升送入到螺旋除渣器内，经鳞板式除砂机去除渣砂，并自流进入到进泥储池内；

19、步骤2，经进泥泵将除去渣砂后的污泥送入水力旋流器组内进行分级分选，水力旋流器组的溢流口排出老化污泥并送入到剩余污泥池内，底流出口排出富含有机质的优质致密活性污泥经污泥进料管并送入到布水区内；

20、步骤3，老化细碎的污泥经溢流总管进入到缓冲区内，后流入到沉淀区内，沉淀过后的上层清水由集水槽收集送入到冲洗管内，作为鳞板式除砂机排渣排砂口的冲洗用水；沉淀区内的污泥由剩余污泥泵抽出送入到污泥脱水设备处理，脱水后的部分剩余污泥返投回进泥储池内，返投量为5-15%；

21、步骤4，优质致密活性污泥在布水区内由布水器均匀分散，流入混药区内，在混药区内下落的污泥与喷淋的介质药液充分对流碰撞接触，并通过紊流板形成低速紊动的污泥混合液，介质与污泥絮体充分反应，促进优质污泥絮体团聚形成活性污泥菌胶团；

22、活性污泥菌胶团从稳流出水区进入到重质污泥池的底部，并经优质污泥泵回流至活性污泥法工艺的厌氧池或缺氧池前端。

23、与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

24、1、本技术通过水力旋流分级将剩余污泥分为优质活性污泥与老化污泥两部分，优质部分回流生化系统继续发挥作用，仅老化部分外排处置，可减少污泥外排量 20%～35%，大幅降低污泥处理处置成本。

25、2、本技术将优质活性污泥回流可有效提升生化池 mlss 浓度，在不新增生化池容的条件下，将活性污泥法系统污水处理能力提升 15%～25%，适合已建污水处理厂的提标扩容改造，土建投资省、改造周期短。

26、3、本技术将格栅与沉砂功能集成于同一箱体内，强化预处理效果，去除存在污泥中大量的纤维状和惰性无机物质；同时设备工厂预制化程度高、占地面积小、现场安装便捷。

27、4、本技术在重质污泥池内设置调质混合区，利用水力自身能量实现药剂与污泥的高效混合，替代传统单点混合方式，大幅提升药剂与污泥的接触面积，避免药剂结团、局部混合不均的问题。同时区内布设多组导流板，导流板交错排布形成往复式流道；污泥混合液在流道内形成低速紊动状态，既保证分选介质与污泥絮体进一步充分反应，促进优质污泥絮体团聚，又避免高速剪切破坏活性污泥菌胶团。

28、5、本技术通过进料压力、底流开度、介质投加量多参数联动调节，可灵活适应不同水质水量与污泥性状波动；分级后的优质污泥 sour 明显提升，svi降低，老化污泥有效剥离，但vss/ss占比更高；有助于维持活性污泥法系统污泥活性与沉降性能，减少污泥膨胀风险。