污泥源减量装置及污泥源减量工艺

技术领域

本发明涉及污水处理技术，特别是涉及一种污泥源减量装置及污泥源减量工艺。

背景技术

近年来，污水处理排放标准日趋严格，污水处理过程中所产生的污泥是制约污水处理行业良性发展的重要瓶颈。

传统的污水处理工艺所产生的污泥如果得不到及时妥善的处理处置，例如直接外运、直接农用、任意堆放和不规范的填埋，均会导致污泥中的污染物进入土壤、地表水体和地下水系统，造成二次污染，从而严重影响污水处理的实际成效。目前，对于污泥的处理处置情况不容乐观，例如以污泥浓缩、污泥脱水以及卫生填埋为主的方式，只能一定程度上缓解剩余污泥的产出压力，另外，上述处置方式本身也存在着局限性。同时，污泥处理处置的费用高，约占污水处理厂运行费用的20％～45％。

发明内容

基于此，有必要提供一种污泥源减量装置及污泥源减量工艺。该污泥源减量装置能保证污水处理达标的同时，实现污泥源减量化，提升了污泥处理处置效率，降低了污泥的处理处置费用。

一种污泥源减量装置，包括生物选择器以及沿着污水流动方向依次连接的厌氧池、缺氧池、曝气池以及二沉池，所述生物选择器的进泥口连通于所述二沉池，所述生物选择器的出泥口连通于所述曝气池。

在其中一个实施例中，所述污泥源减量装置还包括搅拌机构，所述搅拌机构连接于所述生物选择器以用于搅拌所述生物选择器内的下层泥水混合液与上清液形成泥水混合液以用于出泥，或者用于搅拌下层泥水混合液与上清液用于混匀。

在其中一个实施例中，所述污泥源减量装置还包括第一驱动泵，所述第一驱动泵连接在所述二沉池与所述生物选择器之间的进泥管道上；

和/或，所述污泥源减量装置还包括第一流量计，所述第一流量计连接在所述二沉池与所述生物选择器之间的进泥管道上；

和/或，所述污泥源减量装置还包括第一阀门组件，所述第一阀门组件连接在连接所述二沉池与所述生物选择器之间的进泥管道上。

在其中一个实施例中，所述污泥源减量装置还包括第二驱动泵，所述第二驱动泵连接在所述生物选择器与所述曝气池之间的出泥管道上；

和/或，所述污泥源减量装置还包括第二流量计，所述第二流量计连接在所述生物选择器与所述曝气池之间的出泥管道上；

和/或，所述污泥源减量装置还包括第二阀门组件，所述第二阀门组件连接在所述生物选择器与所述曝气池之间的出泥管道上。

在其中一个实施例中，所述生物选择器与进泥管道连接的进泥口高度大于4/5H或小于3/5H，所述生物选择器与出泥管道连接的出泥口高度位于3/5H～4/5H之间，其中，H为所述生物选择器的有效高度。

在其中一个实施例中，所述曝气池通过内回流管道连接于所述缺氧池；

和/或，所述二沉池通过外回流管道连接于所述厌氧池。

一种污泥源减量工艺，包括如下步骤：

将污水依次经过厌氧池、缺氧池以及曝气池分别进行厌氧处理、缺氧处理以及曝气处理；

将所述曝气池内的混合液经过二沉池进行固液分离处理；

将所述二沉池内的部分剩余污泥以第一预设交换频率进入生物选择器内并停留预设时间，将所述生物选择器内产生的下层泥水混合液以及上清液以第二预设交换频率排出至所述曝气池内，将所述二沉池内的剩余污泥以预设的污泥回流比进入所述生物选择器内，所述第一预设交换频率与所述第二预设交换频率均为1～24次/d，所述污泥回流比为5％～15％，所述预设时间为5～15d。

在其中一个实施例中，所述生物选择器内产生的下层泥水混合液排出至所述曝气池内时包括如下步骤：先对下层泥水混合液与上清液进行出泥搅拌使其形成出泥混合液，再将该出泥混合液排至所述曝气池内；

所述第一预设交换频率与所述第二预设交换频率相等，所述生物选择器每次排出的下层泥水混合液或者上清液的体积与每次所述二沉池内排入所述生物选择器内的剩余污泥的体积相等。

在其中一个实施例中，还包括如下步骤，在所述生物选择器非排泥时，对所述生物选择器内的下层泥水混合液以及上清液混合搅拌1～4次；

和/或，所述生物选择器内的出泥混合液以及上清液以交替排出方式排出至所述曝气池内，所述交替排出方式为，所述生物选择器排出一次出泥混合液与排出一次上清液交替。

在其中一个实施例中，所述预设时间包括生物选择器的污泥停留时间以及生物选择器的水力停留时间，其中，所述生物选择器的污泥停留时间为5～15d，所述生物选择器的水力停留时间为5～15d；

和/或，所述污泥回流比为10％；

和/或，所述第一预设交换频率与所述第二预设交换频率均为4次/d；

和/或，所述二沉池内的部分剩余污泥回流至所述厌氧池内或者外排；

和/或，所述厌氧池内的水力停留时间分别为2～3h；

和/或，所述缺氧池内的水力停留时间分别为2～3h；

和/或，所述曝气池内的水力停留时间分别为5～6h。

本发明的污泥源减量装置，能保证污水处理达标的同时，实现污泥源减量化，提升了污泥处理处置效率，降低了污泥的处理处置费用。本发明的污泥源减量装置在处理污水时，通过厌氧池、缺氧池、曝气池、二沉池、生物选择器的循环，实现曝气池内的微生物渐渐向慢性生长微生物菌群进化。微生物细胞内源呼吸会产生一定的能量用于维持自身代谢，长期的内源呼吸则会过多的损耗生物质，结果导致细胞死亡，体现为微生物生长率降低或生物固体量减少，微生物在缺少有机底物以及溶解氧的生物选择器中，会发生自身消亡溶解和厌氧消化，在生物选择器中，由于有机底物和电子受体的缺乏，微生物只能利用其储备的能量来维持自身生存，ATP水解产生的能量也优先用于维持微生物基本生命活动；微生物随泥水混合液回流至曝气池内时，在有氧环境中会发生好氧消化，微生物大量分解有机底物，优先用于细胞内ATP能量储备，而不是立即合成生物质，根据能量解耦联代谢理论，由于好氧-厌氧环境的交替和好氧高有机底物条件下微生物分解代谢大于合成代谢，即能量解偶联代谢，实现了污泥减量。因此，经过厌氧池、缺氧池、曝气池、二沉池、生物选择器的循环，微生物生长率会降低或生物固体量会减少。

与现有技术相比，本发明的污泥源减量装置具有以下有益效果：

(1)本发明的污泥源减量装置结构简单，设备成本低，保证出水能够稳定达到一级A标准，同时实现污泥源减量。

(2)本发明中的生物选择器通过设置不同高度的进出泥口，实现微生物在生物选择器内有效分离，同时满足单次排放一定上清液体积的要求。

(3)本发明采用搅拌机构在非排泥时对生物选择器内的下层泥水混合液以及上清液进行周期性间歇搅拌，既能防止污泥一直沉降，又能提高生物选择器的运行效率，实现污泥源减量；采用搅拌机构在排泥时对下层泥水混合液以及上清液混合搅拌形成出泥混合液，保证由生物选择器每次向曝气池内排污泥的均匀性。

(4)生物选择器采用第二预设交换频率进行污泥交换，以及通过泥水混合液及上清液交替排放的方式，污泥源减量可有效提高到35％以上，极大地降低了后续污泥处理处置的压力。

(5)本发明设置第一流量计以及第二流量计，通过累计流量能够精准地控制所述生物选择器每次排出的下层泥水混合液或者上清液的体积，以及控制每次所述二沉池内排入所述生物选择器内的剩余污泥的体积，以保证生物选择器单次排入的体积与排出的体积相等。

附图说明

图1为本发明一实施例所述的污泥源减量装置示意图；

图2为本发明一实施例所述的污泥源减量工艺的工艺示意图；

图3为本发明一实施例所述的生物选择器下进上处示意图；

图4为本发明一实施例所述的生物选择器上进下处示意图；

图5为本发明实施例4中门分类水平的相对丰度图，图5中横坐标：对照组-没有生物选择器工艺中曝气池的微生物、实验组-含有生物选择器工艺中曝气池的微生物、生物选择器-生物选择器中的微生物，纵坐标表示相对丰度；

图6为本发明科分类水平的物种相对丰度图，图6中横坐标表示对照组-没有生物选择器工艺中曝气池的微生物、实验组-含有生物选择器工艺中曝气池的微生物、生物选择器-生物选择器中的微生物，纵坐标表示相对丰度；

图7为本发明属分类水平上的物种相对丰度图，图7中横坐标对照组-没有生物选择器工艺中曝气池的微生物、实验组-含有生物选择器工艺中曝气池的微生物、生物选择器-生物选择器中的微生物，纵坐标表示相对丰度；

图8为本发明生物选择器内的MLVSS/MLSS比值图，图8中横坐标时间，纵坐标表示污泥浓度。

附图标记说明

10、污泥源减量装置；100、厌氧池；200、缺氧池；300、曝气池；400、二沉池；500、生物选择器；600、第一驱动泵；700、第一流量计；800、第一阀门组件；900、第二驱动泵；1000、第二流量计；1100、第二阀门组件；1200、搅拌机构；1300、进泥管道；1400、出泥管道；1500、外回流管道；1600、内回流管道。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“中心”、“上”、“下”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，也即，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1所示，本发明一实施例提供了一种污泥源减量装置10。

一种污泥源减量装置10，包括沿着污水流动方向依次顺序连接的厌氧池100、缺氧池200、曝气池300以及二沉池400。污泥源减量装置10还包括生物选择器500。生物选择器500的进泥口连通二沉池400，生物选择器500的出泥口连通曝气池300。二沉池400还连接厌氧池100以用于向厌氧池100排出部分剩余污泥。也即二沉池400内的剩余污泥一部分可进入生物选择器500内，另一部分可进入厌氧池100内。二沉池400的顶部用于出水。

本发明的污泥源减量装置10，能保证污水处理达标的同时，实现污泥源减量化，提升了污泥处理处置效率，降低了污泥的处理处置费用。

在一个实施例中，污泥源减量装置10还包括搅拌机构1200。搅拌机构1200连接于生物选择器500以用于搅拌生物选择器500内的下层泥水混合液与上清液并形成出泥混合液。在非出泥时，搅拌机构1200用于搅拌下层泥水混合液与上清液，实现均匀混合的目的。

在一个实施例中，污泥源减量装置10还包括第一驱动泵600。第一驱动泵600连接在二沉池400与生物选择器500之间的进泥管道1300上。

在一个实施例中，污泥源减量装置10还包括第一流量计700。第一流量计700连接在二沉池400与生物选择器500之间的进泥管道1300上。

在一个实施例中，污泥源减量装置10还包括第一阀门组件800。第一阀门组件800连接在连接二沉池400与生物选择器500之间的进泥管道1300上。优选地，第一阀门组件800可以是电磁阀。

在一个实施例中，污泥源减量装置10还包括第二驱动泵900，第二驱动泵900连接在生物选择器500与曝气池300之间的出泥管道1400上。

在一个实施例中，污泥源减量装置10还包括第二流量计1000。第二流量计1000连接在生物选择器500与曝气池300之间的出泥管道1400上。

在一个实施例中，污泥源减量装置10还包括第二阀门组件1100。第二阀门组件1100连接在生物选择器500与曝气池300之间的出泥管道1400上。优选地，第二阀门组件1100可以是电磁阀。

在一个实施例中，生物选择器500与进泥管道1300连接的进泥口高度大于4/5H或小于3/5H，生物选择器500与出泥管道1400连接的出泥口高度位于3/5H～4/5H之间，其中，H为生物选择器500的有效高度，需要说明的是，生物选择器500的有效高度指的是生物选择器500内能够承载污泥的最大高度。生物选择500器内的下层泥水混合液与上清液分层后形成上清液区和泥水混合区，在安装时，进泥口可以设置在上清液区或泥水混合区并与进泥管道1300连接，上清液区设置有出泥口，出泥口用于与出泥管道1400连接。上清液区或泥水混合区之间的分界位置一般处于3/5H位置处。

例如，在一个具体示例中，生物选择器500进泥口高度大于4/5H，生物选择器500出泥口高度位于3/5H～4/5H之间，此时，生物选择器500是上进下出的方式，如图4所示。例如，在另一个具体示例中，生物选择器500进泥口高度小于3/5H，生物选择器500出泥口高度位于3/5H～4/5H之间，此时，生物选择器500是下进上出的方式，如图3所示。生物选择器500的出泥方式，基于污泥的沉降特性、水力停留时间、污泥交换频率等参数确定，出泥管道1400连接的出泥口安装于3/5H～4/5H之间，使得生物选择器500中的污泥在静置时可排出上层的上清液，不至于排出下层的污泥，实现泥水分离。优选地，生物选择器500中的污泥以第二预设交换频率并以采用泥水混合液(出泥之前对下层泥水混合液进行出泥搅拌)及上清液(出泥之前不搅拌)交替排放的方式排出至曝气池300内。

在一个实施例中，曝气池300通过内回流管道1600连通缺氧池200。

在一个实施例中，二沉池400通过外回流管道1500连通于厌氧池100。

本发明的污泥源减量装置10在处理污水时，通过厌氧池100、缺氧池200、曝气池300、二沉池400、生物选择器500的循环，实现曝气池300内的微生物渐渐向慢性生长微生物菌群进化。微生物细胞内源呼吸会产生一定的能量用于维持自身代谢，长期的内源呼吸则会过多的损耗生物质，结果导致细胞死亡，体现为微生物生长率降低或生物固体量减少，微生物在缺少有机底物以及溶解氧的生物选择器500中，会发生自身消亡溶解和厌氧消化，在生物选择器500中，由于有机底物和电子受体的缺乏，微生物只能利用其储备的能量来维持自身生存，ATP水解产生的能量也优先用于维持微生物基本生命活动；微生物随泥水混合液回流至曝气池300内时，在有氧环境中会发生好氧消化，微生物大量分解有机底物，优先用于细胞内ATP能量储备，而不是立即合成生物质，根据能量解耦联代谢理论，由于好氧-厌氧环境的交替和好氧高有机底物条件下微生物分解代谢大于合成代谢，即能量解偶联代谢，实现了污泥减量。因此，经过厌氧池100、缺氧池200、曝气池300、二沉池400、生物选择器500的循环，微生物生长率会降低或生物固体量会减少。

本发明一实施例还提供了一种污泥源减量工艺。

一种污泥源减量工艺，包括如下步骤：

请参阅图2所示，将污水依次经过厌氧池100、缺氧池200以及曝气池300分别进行厌氧处理、缺氧处理以及曝气处理。

将曝气池300内的混合液经过二沉池400进行固液分离处理。

将二沉池400内的至少部分剩余污泥以第一预设交换频率进入生物选择器500内停留预设时间。将生物选择器500内产生的下层泥水混合液以及上清液以第二预设交换频率排出至曝气池300内，二沉池400内的沉淀污泥以预设的污泥回流比进入生物选择器500内。其中，上述的第一预设交换频率与第二预设交换频率均为1～24次/d。污泥回流比为每天排入生物选择器500内的绝干污泥量占曝气池300绝干污泥量总量的百分比，污泥回流比为5％～15％，优选地，污泥回流比为10％。预设时间为5～15d，优选地，预设时间为10d。

在一个实施例中，生物选择器500内产生的下层泥水混合液排出至曝气池300内时包括如下步骤：对下层泥水混合液与上清液进行出泥搅拌使其形成出泥混合液，再将该出泥混合液排出至曝气池300内。出泥搅拌时，单次搅拌时间为10～30min。

整个生物选择器500内的搅拌次数为3～8次/d，单次搅拌时间10～30min。

在一个实施例中，污泥源减量工艺还包括如下步骤，对生物选择器500内的下层泥水混合液以及上清液混合搅拌1～4次，混合搅拌时，不出泥。

优选地，生物选择器500内的搅拌次数为8次/d，其中，混合搅拌4次，出泥搅拌4次，混合搅拌为：在生物选择器500非排泥时，对生物选择器500内的下层泥水混合液以及上清液混合搅拌；出泥搅拌为对生物选择器500内产生的下层泥水混合液以及上清液搅拌并形成出泥混合液。

在一个实施例中，第一预设交换频率第一预设交换频率相等，例如均为4次/d，也即生物选择器500每天进行4次的污泥排入和排出，生物选择器500每天每隔6小时进行一次交换。第一预设交换频率与第二预设交换频率相等，使得生物选择器500每次排出的下层泥水混合液或者上清液的体积与每次二沉池400内排入生物选择器500内的沉淀的体积相等。

优选地，第一预设交换频率第一预设交换频率均为4次/d，也即生物选择器500每天进行4次的污泥排入和排出。

在一个实施例中，生物选择器500内的出泥混合液与上清液以交替排出方式排出至曝气池300内。交替排出方式为，生物选择器500排出一次出泥混合液与排出一次上清液交替。

在一个实施例中，预设时间包括生物选择器500的污泥停留时间(也即微生物停留时间)以及生物选择器500的水力停留时间，其中，生物选择器500的污泥停留时间(SRT)为5～15d，生物选择器500的水力停留时间(HRT)为5～15d。优选地，生物选择器500的污泥停留时间(SRT)为10d，生物选择器500的水力停留时间(HRT)为5d。

在一个实施例中，污泥回流比优选为10％。

在一个实施例中，二沉池400内的部分剩余污泥回流至厌氧池100内或者外排。

在一个实施例中，厌氧池100内的水力停留时间分别为2～3h。

在一个实施例中，缺氧池200内的水力停留时间分别为2～3h。

在一个实施例中，曝气池300内的水力停留时间分别为5～6h。

本发明中，污泥主要由微生物、胞外聚合物(EPS)以及无机化合物组成，而EPS是污泥的主要组成部分，包括蛋白质、多糖、腐殖质和DNA等，大量胞外聚合物的释放说明污泥发生分解，当污泥回到曝气池300时可作为碳源被微生物重新利用，从而实现了污泥的减量。

实施例1

本实施例提供了一种污泥源减量装置10。

请参阅图1所示，一种污泥源减量装置10，包括厌氧池100、缺氧池200、曝气池300、二沉池400、生物选择器500、第一驱动泵600、第一流量计700、第一阀门组件800、第二驱动泵900、第二流量计1000、第二阀门组件1100、搅拌机构1200、进泥管道1300、出泥管道1400以及回流管道。

沿着污水流动方向，厌氧池100、缺氧池200、曝气池300、二沉池400以及生物选择器500依次顺序连接。二沉池400通过进泥管道1300连接于生物选择器500。生物选择器500通过出泥管道1400连接曝气池300。二沉池400通过外回流管道1500连接厌氧池100。曝气池300通过内回流管道1600连通缺氧池200。

搅拌机构1200连接于生物选择器500，以用于混合搅拌或者出泥搅拌。出泥搅拌为搅拌机构1200搅拌生物选择器500内的下层泥水混合液与上清液形成出泥混合液，用于出泥。混合搅拌为搅拌机构1200搅拌生物选择器500内的下层泥水混合液与上清液，混合搅拌时不出泥。

第一驱动泵600、第一流量计700以及第一阀门组件800连接在连接二沉池400与生物选择器500之间的进泥管道1300上。

第二驱动泵900、第二流量计1000以及第二阀门组件1100连接在连接生物选择器500与曝气池300的出泥管道1400上。

其中，参见图4所示，生物选择器500的进泥口的高度大于4/5H，生物选择器500的出泥口的高度位于3/5H～4/5H之间，H为生物选择器500的有效高度。本实施例中，生物选择器500是采用上进下出的方式进泥和排泥。

实施例2

本实施例提供了一种污泥源减量工艺。

请参阅图2所示，一种污泥源减量工艺，包括如下步骤：

污水依次经过厌氧池100、缺氧池200以及曝气池300分别进行厌氧处理、缺氧处理以及曝气处理。

曝气池300内的混合液经过二沉池400进行固液分离处理。

二沉池400内的部分剩余污泥以4次/d的第一预设交换频率进入生物选择器500内停留预设时间，预设时间为10天。二沉池400内的沉淀污泥以10％的污泥回流比进入生物选择器500内。二沉池400内的部分剩余污泥回流至厌氧池100内。

生物选择器500内产生的污泥以及上清液以4次/d的第二预设交换频率交替排出至曝气池300内，生物选择器500每次排出的污泥或者上清液的体积与每次二沉池400内排入生物选择器500内的沉淀污泥的体积相等。其中，当生物选择器500排出污泥时，先对下层泥水混合液与上清液进行出泥搅拌使其形成出泥混合液，再将出泥混合液排至曝气池300内。

生物选择器500内的搅拌次数为8次/d，其中，混合搅拌4次，出泥搅拌4次，单次搅拌时间均为30min。

实施例3

本实施例采用实施例1中的污泥源减量装置10以及实施例2中的污泥源减量工艺来处理污水。

本实施例中，污水处理量为20000m

生物选择器500每天排入的绝干污泥质量如下：曝气池300体积＝水力停留时间×处理规模＝6h×833.33m

二沉池400排入生物选择器500的污泥浓度为10000mg/L，每天二沉池400排入生物选择器500的污泥体积为1249.995(kg)/10000(mg/L)＝125m

生物选择器500内的水力停留时间设为5d，因此，生物选择器500的体积＝5d×125m

生物选择器500的总体设计参数如下：

增加参数比例因子n(n＝1,2,3)及“第二驱动泵900累计运行次数m，以这两个参数的比值m/n为判定条件，当m/n为整数时，此次出泥规则为出泥混合液(即出泥前搅拌机构1200启动，直至出泥结束)；当m/n不为整数时，此次出泥规则为出上清液(即出泥前搅拌器强制停止)。也就是说，当n＝1时，出泥规则为排出出泥混合液；当n＝2时，出泥规则为先排出一次上清液，再排出一次泥水混合液。当n＝3时，出泥规则为先排出两次上清液，再排出一次出泥混合液。本实施例中，设置n为2，也即生物选择器500排出一次上清液，再排出一次出泥混合液，如此交替循环。

本实施例中，污泥源减量装置10的相关参数设置如下：

有效容积V：初始设定625m

第二预设交换频率T：初始设定4次/d；

生物选择器500的水力停留时间HRT：初始设定5d；

第一驱动泵600、第二驱动泵900单次运行输出污泥量Vb＝有效容积/停留时间/进泥次数(m

第一驱动泵600、第二驱动泵900的流量Qb：初始设定31.25m

第一驱动泵600、第二驱动泵900单次运行时长Tb＝Vb/Qb；

生物选择器500的高度H：5.5m；

搅拌机构1200的运行次数X：初始设定4次；

搅拌机构1200的单次运行时长TX：初始设定60min；

第二驱动泵900累计运行次数m；

比例因子n(n为≥1的整数)；

出泥搅拌开始时间Tj：初始设定(第二驱动泵900运行前的)45min。

生物选择器500的出泥设定：

第二驱动泵900的运行时间为整点运行，初始默认时间为9:00am，下一次运行时刻为9:00+24/T，依次类推，便于维护及管理。另外，为了消除时间偏移带来的系统误差，第二驱动泵900每天9:00am强制运行，重新开始计算周期。

生物选择器500的出泥规则分为两种情况：“排出上清液”或“排出出泥混合液”。

第二驱动泵900每天运行次数为系统总设计参数中的进出泥次数Times，每次运行时间由出泥管道1400上安装的流量计控制，当单次累积流量达到(总设计参数中的)泵单次运行输出污泥量Vb，则运行停止。第二驱动泵900开启的同时开启出泥管上安装的第二阀门组件1100。第二驱动泵900停止运行，同时关闭第二阀门组件1100。从保护设备的角度出发，考虑离心泵的工作特性，最好将第二驱动泵900与第二阀门组件1100的开启顺序设置为：开启时先开第二驱动泵900再开第二阀门组件1100，停止时先关第二阀门组件1100再关第二驱动泵900。

根据每次出泥前30min对第二驱动泵900累计运行次数m和“比例因子n进行判定，当m/n为整数时，搅拌机构1200启动，直至本次出泥结束；当m/n不为整数时，搅拌机构1200强制保持停止状态，直至本次出泥结束。

生物选择器500的进泥设定：

第一驱动泵600在第二驱动泵900停止运行5min后开启(每个周期第二驱动泵900先运行进行出泥，第二驱动泵900停止后第一驱动泵600再运行进行进泥)，生物选择器500每天的进泥次数为4次，每次运行时间由进泥管道1300上安装的第一流量计700控制，当单次累积流量达到第一驱动泵600单次运行输出污泥量Vb时，则第一驱动泵600运行停止。第一驱动泵600开启同时开启的第一阀门组件800；第一驱动泵600停止运行，同时关闭第一阀门组件800。同理，从保护设备的角度出发，优选将第一驱动泵600与第一阀门组件800的开启顺序设置为：先开第一驱动泵600再开第一阀门组件800，先关第一阀门组件800再关第一驱动泵600。

搅拌机构1200的设定：

为了减少出泥搅拌与混合搅拌之间冲突的可能性，以及消除时间偏移带来的系统误差，搅拌机构1200运行时间固定为每天7:00am强制运行，下一次运行时刻为7:00+24/TX，依次类推，便于维护及管理。当混合搅拌与出泥搅拌冲突时，出泥搅拌判定优先级高于混合搅拌。例如：当同一时间内出泥搅拌判定搅拌机构1200不启动，而混合搅拌判定搅拌机构1200应启动，以出泥搅拌判定结果为准。

通过以上设计，处理规模为20000m

实施例4

本实施例采用实施例1中的污泥源减量装置10以及实施例2中的污泥源减量工艺来处理污水。另外，本实施例4设置对比例，对比例中的污泥源减量装置10不含有生物选择器500。

本实施例中，污水处理量为100L/d。

(1)参数设计：

1)污水水质参数参见表1所示，污泥源减量装置10参数设计参见表2所示，生物选择器500参数设计参见表3所示。

表1污水水质参数

表2污泥源减量装置10参数设计

表3生物选择器500参数设计

2)运行方式

平行运行实施例4中的污泥源减量装置10以及对比例中的污泥源减量装置10两套系统，驯化培养一段时间待两套系统达到稳定的污水处理效果后，进入正式实验阶段，共46d。初始生物选择器500的水力停留时间为5d，污泥回流比为5％，稳定运行50d；改变污泥回流比分别为8％、10％及15％，各稳定运行50d，两套系统平行完整运行366d；采用出泥混合液方式排泥，生物选择器500的进泥与出泥时间以及搅拌周期为：搅拌机构1200每天09:50～10:15、15:50～16:15、21:50～22:15以及03:50～4:15搅拌，生物选择器500的进泥(二沉池400排泥)时间为：10:04～10:07、16:04～16:07、22:04～22:07以及04:04～04:07，生物选择器500的出泥时间为10:00～10:03、16:00～16:03、22:00～22:03以及04:00～04:03。

(2)实验分析：对进出水指标、污泥减量效果、污泥减量机理进行分析。

1)不同的污泥回流比(IR)时，二沉池400的出水COD、NH

表4不同的污泥回流比时二沉池400的出水水质效果

2)采用不同的污泥回流比时，污泥源减量效果如表5所示。由表5可知，当污泥回流比为10％时，污泥减量化效果最佳，为24.11％。

表5生物选择器500不同污泥回流比条件下的污泥减量效果

(3)污泥减量方法的污泥减量机理分析

1)慢性生长微生物机理：采用Illumina Miseq平台进行16S rDNA高通量测序，对实施例4的曝气池、对比例中的曝气池300、生物选择器500内的混合液分别进行测序，其中，门分类水平的相对丰度图如图5所示(图5中横坐标：对照组-没有生物选择器工艺中曝气池的微生物、实验组-含有生物选择器工艺中曝气池的微生物、生物选择器-生物选择器中的微生物，纵坐标表示相对丰度)，图5中的门分类水平的物种名称注释从上到下的顺序是按照柱状图图形从上到下的顺序一一对应的；科分类水平的物种相对丰度图如图6所示(图6中横坐标表示对照组-没有生物选择器工艺中曝气池的微生物、实验组-含有生物选择器工艺中曝气池的微生物、生物选择器-生物选择器中的微生物，纵坐标表示相对丰度)，图6中的科分类水平的物种名称注释从上到下的顺序是按照柱状图图形从上到下的顺序一一对应的；属分类水平上的物种相对丰度图如图7所示(图7中横坐标对照组-没有生物选择器工艺中曝气池的微生物、实验组-含有生物选择器工艺中曝气池的微生物、生物选择器-生物选择器中的微生物，纵坐标表示相对丰度)，图7中的属分类水平的物种名称注释从上到下的顺序是按照柱状图图形从上到下的顺序一一对应的。

实施例4中，对照组的曝气池、实验组的曝气池、生物选择器500内的微生物群落对比；

在门水平上，变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和绿弯菌门(Chloroflexi)均占主导地位，变形菌门相对丰度分别为45.8％、25.2％和24.2％；拟杆菌门的相对丰度为26.1％、24.9％和22.0％；绿弯菌门的相对丰度为15.1％、30.7％和13.2％，即实验组的的相对丰度上升；

在科水平上，丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)、噬纤维细菌科(Cytophagaceae)、暖绳菌科(Caldilineaceae)以及红环菌科(Rhodocyclaceae)在实验组中相对丰度有不同程度的下降；[Kouleothrixaceae]在实验组中相对丰度明显上升，生丝微菌科(Hyphomicrobiaceae)、Pirellulaceae、腐螺旋菌科(Saprospiraceae)以及发硫菌科(Thiotrichaceae)在实验组和生物选择器中相对丰度均高于对照组。

从属分类水平进行分析，暖绳菌属(Caldilinea)、红环菌属(Dechloromonas)以及红杆菌属(Rhodobacter)在实验组中相对丰度有不同程度的下降；Kouleothrix、丝硫细菌属(Thiothrix)、生丝微菌属(Hyphomicrobium)以及出芽菌属(Gemmata)在实验组中含量升高，并且在曝气池中增长明显，成为实验组的优势菌群，尤其是Kouleothrix在实验组中大量出现，占到了总量的22.1％。这些微生物大多属于兼性厌氧微生物，与厌氧氨氧化、除磷作用有关，可认为是慢速生长微生物；同时实施例4中的曝气池300内生丝微菌属的相对丰度也有所提升，这种微生物已经被证明具有慢性生长的特性。

实施例4中的生物选择器500的加入，导致曝气池300的微生物群落多样性发生改变，增长的微生物多为聚磷菌和与硝化反硝化有关的菌种，向慢速增长微生物方向进化，实现了污泥减量。

2)污泥衰退机理：定量分析污泥衰退对污泥减量的贡献值。对生物选择器500的进泥和出泥的MLSS进行了监测，生物选择器500内的MLVSS/MLSS比值图如图8所示(图8中横坐标时间，纵坐标表示污泥浓度)，污泥衰减量见表6所示。

表6污泥衰减量

出泥MLVSS/MLSS值基本都低于进泥，这说明厌氧池100内事实上确实发生了污泥厌氧消化作用，微生物发生溶胞作用，污泥活性有所降低，但下降的幅度并不大，也侧面佐证了污泥衰退并不是污泥减量的主要贡献理论。

3)此外，实施例4与对比例中的金属离子、阴离子等差异不大，并且蛋白质也并未出现明显的释放情况，胞外聚合物离散理论对工艺污泥减量的贡献率较小；同时仅有10％的好氧污泥进入生物选择器500，减量化效果到达24％，能量解偶联对污泥减量化的贡献也是有限的。

实施例5

本实施例采用实施例1中的污泥源减量装置10以及实施例2中的污泥源减量工艺来处理污水。

本实施例中设置了三组实验平行运行，三组实验中其他参数相同，区别在于每组实验中生物选择器500的交替排出方式不同。三组实验中生物选择器500的交替排出方式分别为模式一、模式二以及模式三。其中，模式一为每次排泥时，均排放泥水混液；模式二为每次排泥时，排出一次出泥混合液，排出一次污泥上清液，如此交替周期进行；模式三为每次排泥时，排出一次出泥混合液，排出两次污泥上清液，如此交替周期进行，具体如表7所示。每组实验中，废水的处理规模为10万吨/d，污泥回流比为10％，污泥的预设交换频率为4次/d，每次交换的污泥量为25m

表7三组生物选择器500的交替排出方式

生物选择器500不同排泥方式对污泥减量化效果的影响，结果如表8所示。

表8生物选择器500不同排泥方式对污泥减量化效果

由表8可知，模式一、模式二以及模式三的污泥减量率分别为24.48％、36.70％、12.91％，对应的每年能节约污泥处理处置成本分别为124.38万元、196.99万元、75.96万元，可见，模式二相比模式一、模式三的污泥减量化效果更加，更能节约污泥处理处置成本。

综上，与现有技术相比，本发明的污泥源减量装置10具有以下有益效果：

(1)本发明的污泥源减量装置10结构简单，设备成本低，保证出水能够稳定达到一级A标准，同时实现污泥源减量。

(2)本发明中的生物选择器500通过设置不同高度的进出泥口，实现微生物在生物选择器500内有效分离，同时满足单次排放一定上清液体积的要求。

(3)本发明采用搅拌机构1200用于对生物选择器500内的污泥进行周期性间歇搅拌，防止污泥一直沉降，能提高生物选择器500的运行效率，实现污泥源减量；采用搅拌机构1200在排泥时对下层泥水混合液以及上清液混合搅拌形成出泥混合液，保证由生物选择器500每次向曝气池内排污泥的均匀性。

(4)生物选择器500采用预设交换频率进行污泥交换，以及通过出泥混合液及上清液交替排放的方式，污泥源减量可有效提高到35％以上，极大的降低了后续污泥处理处置的压力。

(5)本发明设置第一流量计700以及第二流量计1000，通过累计流量能够精准地控制生物选择器500每次排出的污泥或者上清液的体积，以及控制每次二沉池400内排入生物选择器500内的沉淀污泥的体积，亿保证生物选择器500单次排入的体积与排出的体积相等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。