[发明专利]一种黑水的碳源捕获系统及方法

说明书

本发明涉及一种黑水的碳源捕获系统及方法，该捕获系统包括依次流体连通的纤维素筛分器、生物接触反应池、固液分离单元和稳定再生池，所述稳定再生池与生物接触反应池流体连通。所述捕获方法包括如下步骤：1）将黑水进行纤维素分离；2）将纤维素分离后的黑水与活性污泥混合反应，所述活性污泥对纤维素分离后的黑水进行碳源捕获；3）将碳源捕获后的黑水进行固液分离；4）将至少部分的固液分离所得的污泥进行曝气再生；步骤2）中所使用的活性污泥为步骤4）中曝气再生所获得的活性污泥。所述捕获系统和捕获方法实现对黑水难生物降解的纤维素类成分、颗粒态、胶体态以及溶解态的碳源捕获，碳源捕获效率高、成本能耗低且不产生化学污泥。

技术领域

本发明属于污水资源化领域，具体涉及一种黑水的碳源捕获系统及方法，采用纤维素筛分和高负荷接触稳定法的工艺组合作为预处理和强化一级处理工艺，将黑水中的碳源分为难生物降解的纤维素和可生物降解部分，对这两部分碳源分类捕获，在能耗低的条件下，实现黑水中碳源资源化回收利用。

背景技术

生活污水可以通过源分离为黑水和灰水进行分类收集与处理。黑水的碳源回收是污水源分离和资源化系统实现能源自给自足、碳中和以及资源产出的重要保障。黑水一般来源于大小便和冲洗水，占生活污水的30-40％，COD占58％，BOD占42％；若黑水接纳厨房废水，则碳源比例将提升到70％以上。

黑水中的COD按粒径大小可以分为颗粒态COD、胶体态COD和溶解态COD。某现场实测发现，重力排水方式收集运输厨房废水和黑水，总COD为1089mg/L，溶解态、胶体态和颗粒态COD分别为252mg/L、202mg/L和635mg/L。虽然黑水的COD比混合收集的生活污水COD高，直接对黑水COD进行资源化回收仍旧不可取。例如，用主流厌氧消化工艺对黑水直接处理产甲烷，厌氧消化单元体积大，保温困难；而且相当部分甲烷会溶解于水相中，不仅造成了资源的损失，还对环境排放了温室气体。因此，在采用资源化回收技术之前，通过生物吸附等化学强化混凝等技术，对黑水中的碳源进行捕获，使得COD得到浓缩并转移到污泥中，从而提高初沉污泥产量，为后续资源化提供支撑。

常规重力沉淀法只能捕获颗粒态COD，对胶体态和溶解态COD几乎无捕获作用。由于黑水中的胶体态和溶解态COD之和占总COD的比例为41.8％，强化这两部分COD的捕获十分必要。目前，强化一级处理技术主要有化学强化一级处理技术、高负荷接触稳定法和传统高负荷活性污泥法等。化学一级强化处理技术能够强化胶体态COD的捕获，颗粒态和胶体态COD的捕获率均可接近100％，但是对溶解态COD的捕获无能为力，捕获率微乎其微。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种黑水的碳源捕获系统及方法，包括依次流体连通的纤维素筛分器、生物接触反应池、固液分离单元和稳定再生池，所述稳定再生池与生物接触反应池流体连通。所述捕获方法包括如下步骤：1)将黑水进行纤维素分离；2)将纤维素分离后的黑水与活性污泥混合反应，所述活性污泥对纤维素分离后的黑水进行碳源捕获；3)将碳源捕获后的黑水进行固液分离；4)将至少部分的固液分离所得的污泥进行曝气再生；步骤2)中所使用的活性污泥为步骤4)中曝气再生所获得的活性污泥。所述捕获系统和捕获方法将黑水的碳源分为难生物降解的纤维素和可生物降解部分，对这两部分碳源分类捕获，在能耗低的条件下，为黑水的碳源资源化回收提供条件。该碳源捕获方法与单纯膜浓缩工艺相比，成本和能耗较低，碳源捕获效率更高。同时，弥补了化学强化一级处理处理技术对溶解性碳源捕获的不足，且不产生化学污泥，污泥处理处置费用更低。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明第一方面提供一种黑水的碳源捕获系统，包括依次流体连通的纤维素筛分器、生物接触反应池、固液分离单元和稳定再生池，所述稳定再生池与生物接触反应池流体连通。

优选地，还包括以下技术特征中的至少一项：

1)所述纤维素筛分器中，筛分材料的孔径为0.1～1mm；