申請日2015.09.09

　　公開(公告)日2015.12.09

　　IPC分類號(hào)C02F3/12

　　摘要

　　一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器及其污水處理方法，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。包括反應(yīng)器主體，反應(yīng)器主體腔體底部設(shè)置曝氣裝置，曝氣裝置通過進(jìn)氣管與鼓風(fēng)機(jī)連接，鼓風(fēng)機(jī)與控制器連接;在反應(yīng)器主體14/5-3/4高度的腔體內(nèi)配合設(shè)置環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)，濾網(wǎng)孔隙為2-4mm，濾網(wǎng)上緣直徑為反應(yīng)器主體內(nèi)直徑的4/5-1，濾網(wǎng)下緣直徑為反應(yīng)器主體內(nèi)直徑的1/3-2/5，環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)側(cè)邊斜面與水平面的夾角為45-60°。上述一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器及其污水處理方法，其通過設(shè)置環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)調(diào)控反應(yīng)器內(nèi)部水力條件，優(yōu)化好氧顆粒污泥粒徑分布，在低曝氣強(qiáng)度條件下實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行及高效污染物去除能力。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書

　　1.一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器，包括用于接種好氧顆粒污泥的反應(yīng)器主體(1)，反應(yīng)器主體(1)為圓柱形結(jié)構(gòu)，反應(yīng)器主體(1)下部設(shè)置進(jìn)水裝置(6)，反應(yīng)器主體(1)中部設(shè)置出水裝置(4)，進(jìn)水裝置(6)通過進(jìn)水管與進(jìn)水泵(9)連接，進(jìn)水泵(9)與污水配水池(8)連接;還包括控制器(10)，控制器(10)與進(jìn)水泵(9)控制連接，其特征在于反應(yīng)器主體(1)的高度和內(nèi)直徑的比值為5-8:1，反應(yīng)器主體(1)腔體底部設(shè)置曝氣裝置(5)，曝氣裝置(5)通過進(jìn)氣管與鼓風(fēng)機(jī)(11)連接，鼓風(fēng)機(jī)(11)與控制器(10)連接;在反應(yīng)器主體(1)4/5-3/4高度的腔體內(nèi)配合設(shè)置環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)(3)，濾網(wǎng)孔隙為2-4mm，濾網(wǎng)上緣直徑為反應(yīng)器主體(1)內(nèi)直徑的4/5-1，濾網(wǎng)下緣直徑為反應(yīng)器主體(1)內(nèi)直徑的1/3-2/5，環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)(3)側(cè)邊斜面與水平面的夾角為45-60°。

　　2.如權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器，其特征在于曝氣裝置(5)采用微孔曝氣器，微孔曝氣器的直徑為反應(yīng)器主體(1)內(nèi)直徑的1/3-1/5。

　　3.如權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)器主體(1)頂部設(shè)置液位計(jì)(2)，控制器(10)與液位計(jì)(2)控制連接。

　　4.如權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)器主體(1)的高度和內(nèi)直徑的比值為6-7:1，反應(yīng)器主體(1)下部配合設(shè)置底座(7)。

　　5.如權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器，其特征在于環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)(3)的濾網(wǎng)孔隙為3mm，環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)(3)側(cè)邊斜面與水平面的夾角為50-55°。

　　6.采用權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器的污水處理方法，其特征在于該污水處理方法采用序批式運(yùn)行方式，運(yùn)行周期包括進(jìn)水、曝氣、沉降、出水四個(gè)階段，裝置內(nèi)所有進(jìn)水、曝氣、出水均由控制器(10)自動(dòng)化控制;

　　1)進(jìn)水：在反應(yīng)器主體(1)中接種好氧顆粒污泥，接種泥量2-4g/L，廢水COD濃度為1000-3000mg/L，氨氮40-120mg/L，總氮80-240mg/L，容積負(fù)荷3-6kg/COD·m3·d，將待處理的市政污水先接入污水配水池(8)，通過進(jìn)水泵(9)將污水從反應(yīng)器主體(1)底部的進(jìn)水裝置(6)送入反應(yīng)器主體(1)腔體內(nèi)，進(jìn)水時(shí)間為5-15min，通過反應(yīng)器主體(1)頂部的液位計(jì)(2)控制進(jìn)水上液面;

　　2)曝氣：通過鼓風(fēng)機(jī)(11)給曝氣裝置(5)進(jìn)氣，采用空氣曝氣，表面氣速0.6-2cm/s，曝氣裝置(5)設(shè)置在反應(yīng)器主體(1)底部腔體內(nèi)，反應(yīng)器中好氧顆粒污泥受曝氣影響自上向下循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過設(shè)置環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)(3)，在其上方觀察到兩組對(duì)稱的漩渦，當(dāng)大顆粒污泥在中心上行區(qū)上升至頂部后，環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)(3)限制了其沿反應(yīng)器壁面下行區(qū)向下運(yùn)動(dòng)，漩渦將大顆粒污泥夾帶并使其沿環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)(3)壁面再次進(jìn)入中心上行區(qū)，通過環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)(3)實(shí)現(xiàn)了將大于篩網(wǎng)孔隙的大顆粒污泥截留在反應(yīng)器頂部高應(yīng)力區(qū)的效果;同時(shí)，小于濾網(wǎng)孔徑的顆粒污泥則幾乎不受環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)(3)影響，以原有運(yùn)動(dòng)軌跡在反應(yīng)器中循環(huán)，曝氣時(shí)間為160-260min;

　　3)沉降：停止曝氣后進(jìn)行5-15min的靜置，使反應(yīng)器中顆粒污泥沉降并與水分離;

　　4)出水：泥水分離完全后，通過反應(yīng)器的出水裝置(4)將處理后污水排出，出水時(shí)間5-15min。

　　7.如權(quán)利要求6所述的一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器的污水處理方法，其特征在于步驟1)中：接種泥量3g/L，廢水COD濃度為1500-2500mg/L，氨氮50-100mg/L，總氮100-150mg/L，容積負(fù)荷4-5kg/COD·m3·d，進(jìn)水時(shí)間為8-12min。

　　8.如權(quán)利要求6所述的一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器的污水處理方法，其特征在于步驟2)中：表面氣速1-1.5-2cm/s，曝氣時(shí)間為200-240min。

　　9.如權(quán)利要求6所述的一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器的污水處理方法，其特征在于步驟3)中停止曝氣后進(jìn)行8-12min的靜置，步驟4)中出水時(shí)間10-12min。

　　說明書

　　一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器及其污水處理方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器及其污水處理方法。

　　背景技術(shù)

　　與活性污泥相比，好氧顆粒污泥致密的結(jié)構(gòu)、缺氧-好氧共存的菌落分布、高生物量及強(qiáng)異化作用的特性，使其有泥水分離快、同步生物脫氮除磷、高效降解污染物、剩余污泥減量等明顯技術(shù)優(yōu)勢及良好的開發(fā)應(yīng)用前景，已引起研究者的廣泛注意。但好氧顆粒污泥存在長期運(yùn)行易發(fā)生失穩(wěn)的問題，表現(xiàn)為運(yùn)行時(shí)顆粒內(nèi)部發(fā)黑，結(jié)構(gòu)解體破碎，沉降性大幅下降，污泥量大量流失最終導(dǎo)致反應(yīng)器崩潰，嚴(yán)重抑制了其工業(yè)化運(yùn)用。

　　研究發(fā)現(xiàn)，在好氧顆粒污泥培養(yǎng)過程中，顆粒粒徑會(huì)持續(xù)變大，粒徑的過度增大造成了傳質(zhì)阻力增加，導(dǎo)致顆粒內(nèi)部形成厭氧區(qū)，進(jìn)而促進(jìn)了厭氧菌生長，造成體系pH的降低。低pH能溶解EPS中的β-多糖影響顆粒結(jié)構(gòu)。研究表明，β-多糖在顆粒結(jié)構(gòu)中起到了骨架作用，α-多糖，脂類，蛋白及細(xì)胞能附著至β-多糖的框架結(jié)構(gòu)上，其對(duì)顆粒的穩(wěn)定性具有重要意義。顆粒內(nèi)部厭氧區(qū)的形成能破壞顆粒中β-多糖骨架，使顆粒解體破碎，沉降性下降，大量污泥流失最終導(dǎo)致反應(yīng)器崩潰。

　　結(jié)合顆粒穩(wěn)定性與污染物去除效率，研究指出700-1900μm是顆粒污泥的最佳粒徑范圍。然而在實(shí)際培養(yǎng)過程中，好氧顆粒污泥平均粒徑從200至7000μm均有報(bào)道。為避免長期運(yùn)行中好氧顆粒污泥因粒徑過大導(dǎo)致厭氧后顆粒解體，顆粒的粒徑不適大于3mm。另一方面，過小的顆粒粒徑也應(yīng)避免。顆粒粒徑過小會(huì)導(dǎo)致溶解氧滲透進(jìn)入顆粒內(nèi)部，破壞缺氧-好氧共存的菌落分布，抑制同步脫氮反應(yīng)進(jìn)行，導(dǎo)致總氮去除效果變差。研究指出，在抑制大顆粒粒徑過度增加的同時(shí)，維持小顆粒穩(wěn)定生長，對(duì)提高反應(yīng)器中處于最佳粒徑范圍的顆粒比率對(duì)污染物去除效率及穩(wěn)定性具有重要意義。如何調(diào)控粒徑分布是維持好氧顆粒污泥高效穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。已有研究者在運(yùn)行過程中根據(jù)沉降性不同篩選并排出粒徑過大的老齡化顆粒來抑制粒徑的過度增加，但這些策略在實(shí)際工業(yè)運(yùn)行中效果并不理想且操作性差。

　　研究發(fā)現(xiàn)提高曝氣強(qiáng)度能抑制顆粒粒徑過度增加。通過提高曝氣強(qiáng)度，反應(yīng)器內(nèi)水力剪切增加。高水力剪切條件下微生物增長速率變慢，顆粒表面生物量脫落速率增加，粒徑增加得到抑制。但提高反應(yīng)器中水力剪切增加了運(yùn)行能耗，同時(shí)導(dǎo)致顆粒平均粒徑變小，總氮去除效果變差。目前對(duì)顆粒粒徑的有效控制策略仍較為缺乏。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)提供一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器及其污水處理方法的技術(shù)方案，其設(shè)置環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)改變反應(yīng)器內(nèi)部水力條件，調(diào)控不同粒徑顆粒污泥所受水力剪切，優(yōu)化好氧顆粒污泥粒徑分布，在低曝氣強(qiáng)度條件下實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行及高效污染物去除能力;具有操作簡便，節(jié)約能耗，運(yùn)行穩(wěn)定，COD及總氮去除率高，占地小，無需單獨(dú)設(shè)置反硝化段及污泥回流系統(tǒng)的特點(diǎn)。

　　所述的一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器，包括用于接種好氧顆粒污泥的反應(yīng)器主體，反應(yīng)器主體為圓柱形結(jié)構(gòu)，反應(yīng)器主體下部設(shè)置進(jìn)水裝置，反應(yīng)器主體中部設(shè)置出水裝置，進(jìn)水裝置通過進(jìn)水管與進(jìn)水泵連接，進(jìn)水泵與污水配水池連接;還包括控制器，控制器與進(jìn)水泵控制連接，其特征在于反應(yīng)器主體的高度和內(nèi)直徑的比值為5-8:1，反應(yīng)器主體腔體底部設(shè)置曝氣裝置，曝氣裝置通過進(jìn)氣管與鼓風(fēng)機(jī)連接，鼓風(fēng)機(jī)與控制器連接;在反應(yīng)器主體4/5-3/4高度的腔體內(nèi)配合設(shè)置環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)，濾網(wǎng)孔隙為2-4mm，濾網(wǎng)上緣直徑為反應(yīng)器主體內(nèi)直徑的4/5-1，濾網(wǎng)下緣直徑為反應(yīng)器主體內(nèi)直徑的1/3-2/5，環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)側(cè)邊斜面與水平面的夾角為45-60°。

　　所述的一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器，其特征在于曝氣裝置采用微孔曝氣器，微孔曝氣器的直徑為反應(yīng)器主體內(nèi)直徑的1/3-1/5。

　　所述的一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)器主體頂部設(shè)置液位計(jì)，控制器與液位計(jì)控制連接。

　　所述的一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)器主體的高度和內(nèi)直徑的比值為6-7:1，反應(yīng)器主體下部配合設(shè)置底座。

　　所述的一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器，其特征在于環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)的濾網(wǎng)孔隙為3mm，環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)側(cè)邊斜面與水平面的夾角為50-55°。

　　所述的一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器的污水處理方法，其特征在于該污水處理方法采用序批式運(yùn)行方式，運(yùn)行周期包括進(jìn)水、曝氣、沉降、出水四個(gè)階段，裝置內(nèi)所有進(jìn)水、曝氣、出水均由控制器自動(dòng)化控制;

　　1)進(jìn)水：在反應(yīng)器主體中接種好氧顆粒污泥，接種泥量2-4g/L，廢水COD濃度為1000-3000mg/L，氨氮40-120mg/L，總氮80-240mg/L，容積負(fù)荷3-6kg/COD·m3·d，將待處理的市政污水先接入污水配水池，通過進(jìn)水泵將污水從反應(yīng)器主體底部的進(jìn)水裝置送入反應(yīng)器主體腔體內(nèi)，進(jìn)水時(shí)間為5-15min，通過反應(yīng)器主體頂部的液位計(jì)控制進(jìn)水上液面;

　　2)曝氣：通過鼓風(fēng)機(jī)給曝氣裝置進(jìn)氣，采用空氣曝氣，表面氣速0.6-2cm/s，曝氣裝置設(shè)置在反應(yīng)器主體底部腔體內(nèi)，反應(yīng)器中好氧顆粒污泥受曝氣影響自上向下循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過設(shè)置環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)，在其上方觀察到兩組對(duì)稱的漩渦，當(dāng)大顆粒污泥在中心上行區(qū)上升至頂部后，環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)限制了其沿反應(yīng)器壁面下行區(qū)向下運(yùn)動(dòng)，漩渦將大顆粒污泥夾帶并使其沿環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)壁面再次進(jìn)入中心上行區(qū)，通過環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了將大于篩網(wǎng)孔隙的大顆粒污泥截留在反應(yīng)器頂部高應(yīng)力區(qū)的效果;同時(shí)，小于濾網(wǎng)孔徑的顆粒污泥則幾乎不受環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)影響，以原有運(yùn)動(dòng)軌跡在反應(yīng)器中循環(huán)，曝氣時(shí)間為160-260min;

　　3)沉降：停止曝氣后進(jìn)行5-15min的靜置，使反應(yīng)器中顆粒污泥沉降并與水分離;

　　4)出水：泥水分離完全后，通過反應(yīng)器的出水裝置將處理后污水排出，出水時(shí)間5-15min。

　　所述的一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器的污水處理方法，其特征在于步驟1)中：接種泥量3g/L，廢水COD濃度為1500-2500mg/L，氨氮50-100mg/L，總氮100-150mg/L，容積負(fù)荷4-5kg/COD·m3·d，進(jìn)水時(shí)間為8-12min。

　　所述的一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器的污水處理方法，其特征在于步驟2)中：表面氣速1-1.5-2cm/s，曝氣時(shí)間為200-240min。

　　所述的一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器的污水處理方法，其特征在于步驟3)中停止曝氣后進(jìn)行8-12min的靜置，步驟4)中出水時(shí)間10-12min。

　　上述一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器及其污水處理方法，在無需額外能耗的低曝氣強(qiáng)度條件下,其設(shè)置的環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)能選擇性將粒徑大于濾網(wǎng)孔徑的大顆粒污泥截留在高水力剪切的反應(yīng)器上部，通過增加其所受水力剪切抑制顆粒粒徑過度增長，同時(shí)該內(nèi)構(gòu)件對(duì)反應(yīng)器中粒徑小于濾網(wǎng)孔徑的顆粒污泥運(yùn)動(dòng)無明顯影響，最終成功將反應(yīng)器平均粒徑控制在最佳粒徑范圍內(nèi)，具有操作簡便，節(jié)約能耗，運(yùn)行穩(wěn)定，COD及總氮去除率高，占地小，無需單獨(dú)設(shè)置反硝化段及污泥回流系統(tǒng)的特點(diǎn)。