公布日：2022.04.08

申請(qǐng)日：2021.12.30

分類號(hào)：C02F3/28(2006.01)I

摘要

本發(fā)明涉及絮狀污泥顆�；�技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種絮狀污泥顆粒化方法與裝置，該方法包括污泥接種、流態(tài)調(diào)整、靜置換水、連續(xù)培養(yǎng)、顆粒形成及顆粒培養(yǎng)步驟；且該裝置包括反應(yīng)器，所述反應(yīng)器連接有進(jìn)水系統(tǒng)、出水系統(tǒng)及流態(tài)調(diào)節(jié)回路系統(tǒng)，進(jìn)水系統(tǒng)位于反應(yīng)器中下部，出水系統(tǒng)位于反應(yīng)器上部，流態(tài)調(diào)節(jié)回路系統(tǒng)用于調(diào)整流態(tài)Re值；其以雷諾數(shù)作為流態(tài)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)調(diào)整流體流態(tài)，實(shí)現(xiàn)絮狀污泥的顆�；�，并改善反應(yīng)器內(nèi)的傳質(zhì)效率。

權(quán)利要求書

1.一種絮狀污泥顆�；�方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)污泥接種：在反應(yīng)器中接種絮狀污泥，采用序批式進(jìn)水模式，以實(shí)驗(yàn)室人工配水為進(jìn)水，進(jìn)水COD濃度在500-3000mg/L，營(yíng)養(yǎng)元素COD:N:P＝400-600:5:1，pH維持在7～8；(2)流態(tài)調(diào)整：開啟流態(tài)調(diào)節(jié)低液位閥與變頻泵，調(diào)整流速計(jì)算Re值，使流態(tài)調(diào)節(jié)回路中2300<Re<4000；此時(shí)，進(jìn)入回路中的絮狀污泥處于過(guò)度流態(tài)；(3)靜置換水：當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)COD去除率達(dá)到70％后關(guān)閉循環(huán)泵，停止循環(huán)；靜置30min以上，開啟中部進(jìn)水閥，以每小時(shí)0.25～2倍反應(yīng)器有效容積的流速進(jìn)水；當(dāng)進(jìn)水量達(dá)到反應(yīng)器有效容積量的70％后關(guān)閉進(jìn)水閥門，停止進(jìn)水；(4)連續(xù)培養(yǎng)：重復(fù)步驟(2)和步驟(3)，并逐步提升進(jìn)水COD濃度至5000mg/L；隨著絮狀污泥濃度提高，逐步將換水階段進(jìn)水流速提高至每小時(shí)2倍反應(yīng)器有效體積的流速，以洗出沉降性能差的懸浮污泥；(5)顆粒形成：當(dāng)流態(tài)管路中觀察到輪廓明顯的顆粒形成，將流態(tài)調(diào)節(jié)低液位閥關(guān)閉并開啟流態(tài)調(diào)節(jié)高液位閥切換至高液位進(jìn)行循環(huán)，并開啟底部進(jìn)水閥并關(guān)閉中部進(jìn)水閥，反應(yīng)器改用底部連續(xù)進(jìn)水模式對(duì)顆粒進(jìn)行連續(xù)培養(yǎng)；培養(yǎng)過(guò)程保證COD去除率在70％以上，有機(jī)負(fù)荷不大于5kgCOD/m3·d；(6)顆粒培養(yǎng)：隨著顆粒變大，開啟流態(tài)調(diào)節(jié)高液位閥進(jìn)行循環(huán)，調(diào)整變頻泵逐漸加快流態(tài)調(diào)節(jié)管路內(nèi)流速至Re>4000，使回路內(nèi)處于湍流狀態(tài)；同時(shí)，反應(yīng)器采用底部連續(xù)進(jìn)水方式，當(dāng)顆粒增長(zhǎng)變慢、大小穩(wěn)定，表明顆粒培養(yǎng)完成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種絮狀污泥顆�；�方法，其特征在于，步驟(1)接種的絮狀污泥污泥濃度為15～30g/L；污泥接種溫度設(shè)定在35±2C°。

3.一種絮狀污泥顆�；�裝置，包括反應(yīng)器，其特征在于，所述反應(yīng)器連接有進(jìn)水系統(tǒng)、出水系統(tǒng)、出氣系統(tǒng)及流態(tài)調(diào)節(jié)回路系統(tǒng)，進(jìn)水系統(tǒng)位于反應(yīng)器中下部，出水系統(tǒng)位于反應(yīng)器上部，流態(tài)調(diào)節(jié)回路系統(tǒng)用于調(diào)整流態(tài)Re值。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種絮狀污泥顆粒化裝置，其特征在于，進(jìn)水系統(tǒng)包括底部進(jìn)水管路及中部進(jìn)水管路，中部進(jìn)水管路的進(jìn)水口位于反應(yīng)器有效容積的30％±5％處，且底部進(jìn)水管路和中部進(jìn)水管路上分別安裝有底部進(jìn)水閥和中部進(jìn)水閥。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種絮狀污泥顆粒化裝置，其特征在于，流態(tài)調(diào)節(jié)回路系統(tǒng)包括流態(tài)調(diào)節(jié)高液位出水管路、流態(tài)調(diào)節(jié)低液位出水管路及流態(tài)調(diào)節(jié)回水管路，所述流態(tài)調(diào)節(jié)高液位出水管路與流態(tài)調(diào)節(jié)低液位出水管路并列設(shè)置并均與流態(tài)調(diào)節(jié)回水管路連通。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種絮狀污泥顆粒化裝置，其特征在于，所述流態(tài)調(diào)節(jié)高液位出水管路位于反應(yīng)器有效容積的60％±5％處，流態(tài)調(diào)節(jié)低液位出水管路位于反應(yīng)器有效容積的30％±5％處，流態(tài)調(diào)節(jié)回水管路位于反應(yīng)器底部。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種絮狀污泥顆粒化裝置，其特征在于，所述流態(tài)調(diào)節(jié)高液位出水管路和流態(tài)調(diào)節(jié)低液位出水管路分別安裝有流態(tài)調(diào)節(jié)高液位閥和流態(tài)調(diào)節(jié)低液位閥。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種絮狀污泥顆粒化裝置，其特征在于，所述流態(tài)調(diào)節(jié)回水管路上安裝有變頻泵和流量計(jì)，以控制并檢測(cè)回水流量。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種絮狀污泥顆�；�裝置，其特征在于，所述流態(tài)調(diào)節(jié)回水管路上位于變頻泵前還設(shè)有多條流態(tài)調(diào)節(jié)分流管路，多條流態(tài)調(diào)節(jié)分流管路并列設(shè)置，用以控制回水流量。10.根據(jù)權(quán)利要求3-9中任一項(xiàng)所述的一種絮狀污泥顆�；�裝置，其特征在于，還包括回流系統(tǒng)，所述回流系統(tǒng)包括位于反應(yīng)器頂部的回流罐及與進(jìn)水系統(tǒng)連通的回流管路。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種絮狀污泥顆粒化方法與裝置，以雷諾數(shù)作為流態(tài)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)調(diào)整流體流態(tài)，實(shí)現(xiàn)絮狀污泥的顆�；�，并改善反應(yīng)器內(nèi)的傳質(zhì)效率。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種絮狀污泥顆粒化方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)污泥接種：在反應(yīng)器中接種絮狀污泥，采用序批式進(jìn)水模式，以實(shí)驗(yàn)室人工配水為進(jìn)水，進(jìn)水COD濃度在500-3000mg/L，營(yíng)養(yǎng)元素COD:N:P＝400-600:5:1，pH維持在7～8；

(2)流態(tài)調(diào)整：開啟流態(tài)調(diào)節(jié)低液位閥與變頻泵，調(diào)整流速計(jì)算Re值，使流態(tài)調(diào)節(jié)回路中2300<Re<4000；此時(shí)，進(jìn)入回路中的絮狀污泥處于過(guò)度流態(tài)；

(3)靜置換水：當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)COD去除率達(dá)到70％后關(guān)閉循環(huán)泵，停止循環(huán)；靜置30min以上，開啟中部進(jìn)水閥，以每小時(shí)0.25～2倍反應(yīng)器有效容積的流速進(jìn)水；當(dāng)進(jìn)水量達(dá)到反應(yīng)器有效容積量的70％后關(guān)閉進(jìn)水閥門，停止進(jìn)水；

(4)連續(xù)培養(yǎng)：重復(fù)步驟(2)和步驟(3)，并逐步提升進(jìn)水COD濃度至5000mg/L；隨著絮狀污泥濃度提高，逐步將換水階段進(jìn)水流速提高至每小時(shí)2倍反應(yīng)器有效體積的流速，以洗出沉降性能差的懸浮污泥；

(5)顆粒形成：當(dāng)流態(tài)管路中觀察到輪廓明顯的顆粒形成，將流態(tài)調(diào)節(jié)低液位閥關(guān)閉并開啟流態(tài)調(diào)節(jié)高液位閥切換至高液位進(jìn)行循環(huán)，并開啟底部進(jìn)水閥并關(guān)閉中部進(jìn)水閥，反應(yīng)器改用底部連續(xù)進(jìn)水模式對(duì)顆粒進(jìn)行連續(xù)培養(yǎng)；培養(yǎng)過(guò)程保證COD去除率在70％以上，有機(jī)負(fù)荷不大于5kgCOD/m3·d；

(6)顆粒培養(yǎng)：隨著顆粒變大，開啟流態(tài)調(diào)節(jié)高液位閥進(jìn)行循環(huán)，調(diào)整變頻泵逐漸加快流態(tài)調(diào)節(jié)管路內(nèi)流速至Re>4000，使回路內(nèi)處于湍流狀態(tài)；同時(shí)，反應(yīng)器采用底部連續(xù)進(jìn)水方式，當(dāng)顆粒增長(zhǎng)變慢、大小穩(wěn)定，表明顆粒培養(yǎng)完成。

其中，雷諾數(shù)可通過(guò)管路直徑、流體粘度、流速、流體密度等參數(shù)計(jì)算獲得，即

式中：d為管路直徑，u為流速，ρ為流體密度，μ為流動(dòng)粘度；

因此，在管路直徑與流體粘滯力一定的情況下，從而通過(guò)調(diào)整流速計(jì)算Re值。

通過(guò)低液位調(diào)整流體流態(tài)使2300<Re<4000，絮狀污泥處于過(guò)度流態(tài)提高污泥微生物之間發(fā)生碰撞與纏繞的機(jī)率促進(jìn)微生物團(tuán)聚形成顆粒內(nèi)核，此時(shí)Re值過(guò)大或者過(guò)小都不利于初期內(nèi)核形成。

靜置換水階段，在顆粒形成初期中部進(jìn)水可使沉降性能好的絮狀污泥保留在反應(yīng)器底部，洗出沉降性能差的污泥。

觀察到有顆粒形成后，隨著反應(yīng)器內(nèi)污泥量增多，結(jié)合高液位調(diào)整流體流態(tài)使Re>4000，使污泥微生物處于湍流流態(tài)，有利于形成結(jié)構(gòu)緊密，大小穩(wěn)定的顆粒污泥。

作為優(yōu)選，步驟(1)接種的絮狀污泥污泥濃度為15～30g/L；污泥接種溫度設(shè)定在35±2℃。

一種絮狀污泥顆�；�裝置，包括反應(yīng)器，所述反應(yīng)器連接有進(jìn)水系統(tǒng)、出水系統(tǒng)及流態(tài)調(diào)節(jié)回路系統(tǒng)，進(jìn)水系統(tǒng)位于反應(yīng)器中下部，出水系統(tǒng)位于反應(yīng)器上部，流態(tài)調(diào)節(jié)回路系統(tǒng)用于調(diào)整流態(tài)Re值。

作為優(yōu)選，進(jìn)水系統(tǒng)包括底部進(jìn)水管路及中部進(jìn)水管路，中部進(jìn)水管路的進(jìn)水口位于反應(yīng)器有效容積的30％±5％處，且底部進(jìn)水管路和中部進(jìn)水管路上分別安裝有底部進(jìn)水閥和中部進(jìn)水閥。

作為優(yōu)選，流態(tài)調(diào)節(jié)回路系統(tǒng)包括流態(tài)調(diào)節(jié)高液位出水管路、流態(tài)調(diào)節(jié)低液位出水管路及流態(tài)調(diào)節(jié)回水管路，所述流態(tài)調(diào)節(jié)高液位出水管路與流態(tài)調(diào)節(jié)低液位出水管路并列設(shè)置并均與流態(tài)調(diào)節(jié)回水管路連通；所述流態(tài)調(diào)節(jié)高液位出水管路位于反應(yīng)器有效容積的60％±5％處，流態(tài)調(diào)節(jié)低液位出水管路位于反應(yīng)器有效容積的30％±5％處，流態(tài)調(diào)節(jié)回水管路位于反應(yīng)器底部。

作為優(yōu)選，所述流態(tài)調(diào)節(jié)高液位出水管路和流態(tài)調(diào)節(jié)低液位出水管路分別安裝有流態(tài)調(diào)節(jié)高液位閥和流態(tài)調(diào)節(jié)低液位閥；所述流態(tài)調(diào)節(jié)回水管路上安裝有變頻泵和流量計(jì)，以控制并檢測(cè)回水流量。

作為優(yōu)選，還包括回流系統(tǒng)，所述回流系統(tǒng)包括位于反應(yīng)器頂部的回流管及與進(jìn)水系統(tǒng)連通的回流管路。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的方法基于流體在湍流狀態(tài)內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡紊亂的特性，以雷諾數(shù)作為流態(tài)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)調(diào)整流體流態(tài)，使絮狀污泥微生物處于湍流流態(tài)，進(jìn)而提高污泥微生物之間易發(fā)生碰撞與纏繞機(jī)率，有利于形成顆粒內(nèi)核與污泥顆粒，實(shí)現(xiàn)絮狀污泥的顆�；�，并改善反應(yīng)器內(nèi)的傳質(zhì)效率；

采用本申請(qǐng)的方法實(shí)現(xiàn)絮狀污泥的顆�；�，并改善反應(yīng)器內(nèi)的傳質(zhì)效率，且不需要額外添加Ca2+等金屬離子或顆粒化助劑，工藝更為簡(jiǎn)單，并減少了絮狀污泥顆�；�的成本。

由于采用流態(tài)調(diào)整回路與序批式培養(yǎng)洗出沉降性差的污泥，培養(yǎng)過(guò)程不用考慮傳統(tǒng)反應(yīng)器中上升流速與高徑比的影響；且操作簡(jiǎn)單，適用于多種廢水的厭氧污泥顆�；�；流態(tài)調(diào)整回路設(shè)置簡(jiǎn)單，可應(yīng)用于現(xiàn)有UASB或EGSB等反應(yīng)器，使已有反應(yīng)器內(nèi)絮狀污泥顆粒化，進(jìn)而提高已有反應(yīng)器處理能力。

（發(fā)明人：黃赫;凌明;郭慧;姚海勇）