申請日2015.06.11
公開(公告)日2017.04.19
IPC分類號C02F3/12; C02F3/30
摘要
一種脫氮好氧顆粒污泥反應(yīng)器及污水處理方法，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。包括用于接種好氧顆粒污泥的反應(yīng)器主體，反應(yīng)器主體底部設(shè)置進水口、頂部設(shè)置液位計，反應(yīng)器主體中部設(shè)置出水口，反應(yīng)器主體腔體內(nèi)設(shè)置曝氣裝置，反應(yīng)器主體底部設(shè)置環(huán)狀導(dǎo)流槽，曝氣裝置與鼓風(fēng)機連接，進水口與進水泵連接，進水泵與污水配水池連接;還包括控制器，控制器與進水泵、鼓風(fēng)機、液位計控制連接。該污水處理方法采用序批式運行方式，運行周期包括進水、曝氣、沉降、出水四個階段，裝置內(nèi)所有進水、曝氣、出水均由控制器自動化控制。上述一種脫氮好氧顆粒污泥反應(yīng)器及污水處理方法，具有污染物去除效率高、工藝成本低、占地面積小、產(chǎn)泥量低、易于大規(guī)模的應(yīng)用等特點。
摘要附圖
權(quán)利要求書
1.一種脫氮好氧顆粒污泥反應(yīng)器，其特征在于包括用于接種好氧顆粒污泥的反應(yīng)器主體(2)，反應(yīng)器主體(2)底部設(shè)置進水口(6)、頂部設(shè)置液位計(1)，反應(yīng)器主體(2)中部設(shè)置出水口(3)，反應(yīng)器主體(2)腔體內(nèi)設(shè)置曝氣裝置(4)，曝氣裝置(4)設(shè)置在反應(yīng)器主體(2)總高度1/3-1/4位置，反應(yīng)器主體(2)底部與曝氣裝置(4)之間每隔反應(yīng)器主體(2)總高度1/8-1/10位置設(shè)置一個環(huán)狀導(dǎo)流槽(5)，環(huán)狀導(dǎo)流槽(5)固定在反應(yīng)器主體(2)內(nèi)壁上，所述的環(huán)狀導(dǎo)流槽(5)向反應(yīng)器主體(2)腔體內(nèi)傾斜設(shè)置，環(huán)狀導(dǎo)流槽(5)與水平面的夾角為40-50度，環(huán)狀導(dǎo)流槽(5)的寬度為反應(yīng)器主體(2)內(nèi)徑的1/9-1/11;曝氣裝置(4)通過進氣管與鼓風(fēng)機(10)連接，進水口(6)通過進水管與進水泵(8)連接，進水泵(8)與污水配水池(7)連接;還包括控制器(9)，控制器(9)與進水泵(8)、鼓風(fēng)機(10)、液位計(1)控制連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種脫氮好氧顆粒污泥反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)器主體(2)的高度和內(nèi)徑的比值為5-7:1。
3.如權(quán)利要求1所述的一種脫氮好氧顆粒污泥反應(yīng)器，其特征在于曝氣裝置(4)設(shè)置在反應(yīng)器主體(2)總高度1/3-1/4位置，使得反應(yīng)器主體(2)腔體上部成為好氧區(qū)，腔體下部成為缺氧區(qū)。
4.采用權(quán)利要求1所述的一種脫氮好氧顆粒污泥反應(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行方式，運行周期包括進水、曝氣、沉降、出水四個階段，裝置內(nèi)所有進水、曝氣、出水均由控制器(9)自動化控制;
1)進水：在反應(yīng)器主體(2)中接種好氧顆粒污泥，接種泥量3000-5000mg/L，將待處理的市政污水先接入污水配水池(7)，通過進水泵(8)將污水從反應(yīng)器主體(2)底部的進水口(6)送入反應(yīng)器主體(2)腔體內(nèi)，進水時間為5-15min，通過反應(yīng)器主體(2)頂部的液位計(1)控制進水上液面;
2)曝氣：通過鼓風(fēng)機(10)給曝氣裝置(4)進氣，采用空氣曝氣，表面氣速0.5-1.5cm/s，曝氣裝置(4)設(shè)置在反應(yīng)器主體(2)總高度1/3-1/4位置，使得反應(yīng)器主體(2)腔體上部成為好氧區(qū)，腔體下部成為缺氧區(qū);此時好氧區(qū)與缺氧區(qū)的體積為3-5:1;曝氣裝置(4)產(chǎn)生的氣泡帶動水流及顆粒污泥在中心區(qū)域向上運動，顆粒污泥到達反應(yīng)器主體(2)頂部后，在水流的作用下沿反應(yīng)器主體(2)壁面向下運動至反應(yīng)器主體(2)底部;在底部環(huán)狀導(dǎo)流槽(5)的作用下，部分污泥在反應(yīng)器主體(2)腔體底部缺氧區(qū)循環(huán)，部分污泥向反應(yīng)器主體(2)腔體中心匯集并再次被曝氣產(chǎn)生氣泡帶入上行水流，曝氣時間為150-250min;
3)沉降：停止曝氣后進行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)器的出水口(3)將處理后污水排出，出水時間5-15min。
5.如權(quán)利要求4所述的采用權(quán)利要求1的一種脫氮好氧顆粒污泥反應(yīng)器的污水處理方法，其特征在于所述污水配水池(7)中的市政污水，COD濃度300-500mg/L，氨氮50-100mg/L，容積負(fù)荷0.9-1.5 kg/COD·m3·d。
6.如權(quán)利要求4所述的采用權(quán)利要求1的一種脫氮好氧顆粒污泥反應(yīng)器的污水處理方法，其特征在于所述的好氧顆粒污泥采用污水處理二沉池回流污泥。
7.如權(quán)利要求4所述的采用權(quán)利要求1的一種脫氮好氧顆粒污泥反應(yīng)器的污水處理方法，其特征在于步驟1)中：接種泥量3500-4500mg/L。
8.如權(quán)利要求4所述的采用權(quán)利要求1的一種脫氮好氧顆粒污泥反應(yīng)器的污水處理方法，其特征在于步驟2)中：表面氣速0.8-1.2cm/s，曝氣時間為180-220min。
9.如權(quán)利要求4所述的采用權(quán)利要求1的一種脫氮好氧顆粒污泥反應(yīng)器的污水處理方法，其特征在于步驟2)中：表面氣速1cm/s;曝氣時間為200min。
說明書
一種脫氮好氧顆粒污泥反應(yīng)器及污水處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種脫氮好氧顆粒污泥反應(yīng)器及污水處理方法。
背景技術(shù)
近年來，隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展，我國水體污染已由COD為代表的“有機物污染”向氮素污染的“富營養(yǎng)化污染”轉(zhuǎn)化。水體環(huán)境中氮素污染嚴(yán)重，氮素超標(biāo)所導(dǎo)致的湖泊藻類爆發(fā)及沿海“赤潮”頻頻發(fā)生，但我國目前較多的傳統(tǒng)活性污泥法污水處理廠工藝仍不具有高效的脫氮能力，污水處理廠尾水達標(biāo)排放成為迫切需要解決的問題。傳統(tǒng)活性污泥工藝對總氮去除效率較低，為提高脫氮效果，在傳統(tǒng)活性污泥工藝的基礎(chǔ)上開發(fā)了強化脫氮工藝(如厭氧-缺氧-好氧工藝)，通過設(shè)置具有不同溶解氧含率的反應(yīng)單元來實現(xiàn)微生物功能分區(qū)，進而實現(xiàn)反硝化脫氮。由于需要建設(shè)獨立反應(yīng)單元及污泥回流，強化脫氮工藝增加了建設(shè)及運行費用。另一方面，市政污水尤其是小城鎮(zhèn)生活污水具有COD低氨氮高的特點，往往需要在反硝化過程中投加碳源，從而增加了脫氮的成本。
好氧顆粒污泥具有致密的結(jié)構(gòu)，良好的沉降性能，抗沖擊能力及良好的污染物處理能力。其內(nèi)部由于傳質(zhì)阻力對溶解氧的限制，具有由外向內(nèi)形成好氧區(qū)-缺氧區(qū)結(jié)構(gòu)，為脫氮微生物群落提供了合適的生存環(huán)境，顆粒內(nèi)部存在同步硝化反硝化作用，使好氧顆粒污泥具有良好的脫氮效果，且無須額外設(shè)置反硝化池及外碳源投加。由于好氧顆粒污泥工藝無需獨立設(shè)置二沉池及反硝化池，其減少了75%的占地面積及50%的能耗。
目前好氧顆粒污泥法主要應(yīng)用于屠宰，釀造等高強度廢水處理(容積負(fù)荷3 kg/COD·m3·d以上)，具有良好的污染物脫除效果。但在低強度進水條件(容積負(fù)荷1.5 kg/COD·m3·d以下)下，好氧顆粒污泥存在總氮去除效果處理差的問題。目前，我國大多數(shù)市政污水處理廠進水濃度及負(fù)荷均較低(進水COD小于500mg/L，容積負(fù)荷小于1.5 kg/COD·m3·d)，對好氧顆粒污泥工藝的應(yīng)用造成了制約。高強度進水條件下，好氧顆粒污泥生長速率快，從而形成粒徑較大的致密顆粒(平均粒徑可達1cm以上)。傳質(zhì)阻力的限制使溶解氧無法滲透入顆粒內(nèi)部，在顆粒結(jié)構(gòu)中形成了由外向內(nèi)的好氧-缺氧區(qū)，為脫氮微生物群落提供了合適的生存環(huán)境，從而具有良好同步脫氮效果。而在低強度進水條件下，好氧顆粒污泥生長變慢，形成的顆粒粒徑小(平均粒徑小于0.5mm)，傳質(zhì)阻力低，使溶解氧能滲透進入顆粒內(nèi)部。同時，低強度進水條件下COD及氨氮被迅速氧化，使反應(yīng)器中溶解氧含量迅速回升，進一步促進了溶解氧在顆粒內(nèi)部的傳質(zhì)，抑制了同步硝化反硝化作用。通過降低曝氣強度能降低溶解氧含量，但同時降低了水力剪切。研究表明高水力剪切有利于胞外聚合物的產(chǎn)生，其作用是提高了好氧顆粒污泥的疏水性，降低了表面吉布斯自由能，增強了污泥親和力，進而促進顆�；．�(dāng)水力剪切降低時，好氧顆粒污泥的穩(wěn)定性迅速下降，容易導(dǎo)致顆粒污泥失穩(wěn)解體。因此在低COD高氨氮的低強度進水條件下，如何提升好氧顆粒污泥脫氮效果成為主要研究問題。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于設(shè)計提供一種脫氮好氧顆粒污泥反應(yīng)器及污水處理方法的技術(shù)方案，其通過降低反應(yīng)器底部溶解氧產(chǎn)生缺氧分區(qū)，限制溶解氧在顆粒內(nèi)部的滲透從而形成好氧-缺氧區(qū)，強化低強度進水條件下同步脫氮及總氮去除效果。
所述的一種脫氮好氧顆粒污泥反應(yīng)器，其特征在于包括用于接種好氧顆粒污泥的反應(yīng)器主體，反應(yīng)器主體底部設(shè)置進水口、頂部設(shè)置液位計，反應(yīng)器主體中部設(shè)置出水口，反應(yīng)器主體腔體內(nèi)設(shè)置曝氣裝置，曝氣裝置設(shè)置在反應(yīng)器主體總高度1/3-1/4位置，反應(yīng)器主體底部與曝氣裝置之間每隔反應(yīng)器主體總高度1/8-1/10位置設(shè)置一個環(huán)狀導(dǎo)流槽，環(huán)狀導(dǎo)流槽固定在反應(yīng)器主體內(nèi)壁上，曝氣裝置通過進氣管與鼓風(fēng)機連接，進水口通過進水管與進水泵連接，進水泵與污水配水池連接;還包括控制器，控制器與進水泵、鼓風(fēng)機、液位計控制連接。
所述的一種脫氮好氧顆粒污泥反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)器主體的高度和內(nèi)徑的比值為5-7:1。
所述的一種脫氮好氧顆粒污泥反應(yīng)器，其特征在于曝氣裝置設(shè)置在反應(yīng)器主體總高度1/3-1/4位置，使得反應(yīng)器主體腔體上部成為好氧區(qū)，腔體下部成為缺氧區(qū)。
所述的一種脫氮好氧顆粒污泥反應(yīng)器，其特征在于所述的環(huán)狀導(dǎo)流槽向反應(yīng)器主體腔體內(nèi)傾斜設(shè)置，環(huán)狀導(dǎo)流槽與水平面的夾角為40-50度，環(huán)狀導(dǎo)流槽的寬度為反應(yīng)器主體內(nèi)徑的1/9-1/11。
所述的一種脫氮好氧顆粒污泥反應(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行方式，運行周期包括進水、曝氣、沉降、出水四個階段，裝置內(nèi)所有進水、曝氣、出水均由控制器自動化控制;
1)進水：在反應(yīng)器主體中接種好氧顆粒污泥，接種泥量3000-5000mg/L，將待處理的市政污水先接入污水配水池，通過進水泵將污水從反應(yīng)器主體底部的進水口送入反應(yīng)器主體腔體內(nèi)，進水時間為5-15min，通過反應(yīng)器主體頂部的液位計控制進水上液面;
2)曝氣：通過鼓風(fēng)機給曝氣裝置進氣，采用空氣曝氣，表面氣速0.5-1.5cm/s，曝氣裝置設(shè)置在反應(yīng)器主體總高度1/3-1/4位置，使得反應(yīng)器主體腔體上部成為好氧區(qū)，腔體下部成為缺氧區(qū);此時好氧區(qū)與缺氧區(qū)的體積為3-5:1;曝氣裝置產(chǎn)生的氣泡帶動水流及顆粒污泥在中心區(qū)域向上運動，顆粒污泥到達反應(yīng)器主體頂部后，在水流的作用下沿反應(yīng)器主體壁面向下運動至反應(yīng)器主體底部;在底部環(huán)狀導(dǎo)流槽的作用下，部分污泥在反應(yīng)器主體腔體底部缺氧區(qū)循環(huán)，部分污泥向反應(yīng)器主體腔體中心匯集并再次被曝氣產(chǎn)生氣泡帶入上行水流，曝氣時間為150-250min;
3)沉降：停止曝氣后進行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)器的出水口將處理后污水排出，出水時間5-15min。
所述的一種脫氮好氧顆粒污泥反應(yīng)器的污水處理方法，其特征在于所述污水配水池中的市政污水，COD濃度300-500mg/L，氨氮50-100mg/L，容積負(fù)荷0.9-1.5 kg/COD·m3·d。
所述的一種脫氮好氧顆粒污泥反應(yīng)器的污水處理方法，其特征在于所述的好氧顆粒污泥采用污水處理二沉池回流污泥。
所述的一種脫氮好氧顆粒污泥反應(yīng)器的污水處理方法，其特征在于步驟1)中：接種泥量3500-4500mg/L，優(yōu)選4500 mg/L。
所述的一種脫氮好氧顆粒污泥反應(yīng)器的污水處理方法，其特征在于步驟2)中：表面氣速0.8-1.2cm/s，優(yōu)選1cm/s;曝氣時間為180-220min，優(yōu)選200min。
上述一種脫氮好氧顆粒污泥反應(yīng)器及污水處理方法，通過調(diào)節(jié)曝氣裝置高度，降低反應(yīng)器底部溶解氧，產(chǎn)生缺氧分區(qū)強化低COD高氨氮進水條件下的污染物去除效果;使出水COD及氨氮去除率達90%以上，總氮去除率達80%以上;同時，提高曝氣裝置高度降低了好氧區(qū)體積，使曝氣所需能耗降低了25%-35%;本發(fā)明具有污染物去除效率高、工藝成本低、占地面積小、產(chǎn)泥量低、易于大規(guī)模的應(yīng)用等特點。
