CN104276655B - 太阳能好氧颗粒污泥污水处理装置 - Google Patents

太阳能好氧颗粒污泥污水处理装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种太阳能好氧颗粒污泥污水处理装置，包括反应器、进水系统、曝气系统、排水系统，以及PLC控制系统，反应器内侧底部设有曝气盘，曝气盘的中心处固定设有轴承，轴承上设有与其相适配的螺杆，该螺杆通过电机运转，螺杆上固定设有螺旋式孔板；本发明的螺旋式孔板通过旋转改变反应器内水流特性，在孔后形成涡流，有利于增加颗粒之间的碰撞速率，极大地加速了好氧颗粒污泥初期的形成速度，使系统稳定运行，提高了处理污水的效率，又达到了节能的目的。

Description

太阳能好氧颗粒污泥污水处理装置
技术领域
本发明涉及一种污水处理领域，尤其涉及一种太阳能好氧颗粒污泥污水处理装置。
背景技术
好氧颗粒污泥作为一种新的污水生物处理技术，比传统活性污泥法更适合发展为占地少、集成化、生态化的污水处理工艺，且具有污水处理效率高，污泥沉降性能好等优势，具有广阔的应用前景，但系统的启动及运行阶段即颗粒形成及维稳阶段，对环境条件变化比较敏感，例如反应装置中水温、溶解氧及水流状态，需要靠较强的水力剪切作用形成。现有技术广泛采用具有较大高径比的柱状反应器来增加颗粒的沿柱高方向的剪切力，容易引起水处理效率低，且受反应器中污水自重的影响，装置底部曝气的气体上升流速逐渐减小，气体与水混合不充分，使得上部颗粒受到的水力剪切作用小，反应初期颗粒难以形成，即使有颗粒形成，当微生物处于快速增长阶段，且没有能量消耗时，会发散生长，难以保持密实结构，导致系统运行不稳定。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种太阳能好氧颗粒污泥污水处理装置。
本发明的太阳能好氧颗粒污泥污水处理装置，包括上部开口的柱状的反应器、位于反应器上方的进水系统、位于反应器下方的曝气系统、设置在反应器上的排水系统，以及对所述进水系统、曝气系统和排水系统进行控制的PLC控制系统，所述反应器内侧底部固定设有曝气盘，所述曝气盘的中心处固定设有轴承，轴承上设有与其相适配的螺杆，该螺杆通过电机运转，螺杆上固定设有螺旋式孔板。
为了提高反应器内的水温，所述螺旋式孔板表面上包覆有与其相对应的太阳能吸热层。
所述反应器上设有取样口，反应器的下部分别设有三个排泥管及其上的排泥阀，反应器的下部还设有放空管。
所述进水系统包括进水管及分别设置在进水管两端的水泵和液位计，水泵下方设有储水箱，液位计安装在反应器内部。
所述曝气系统包括进气管，该进气管的一端由反应器底部通入，另一端与空气泵连接。
所述排水系统包括排水管及设置在排水管上的电动阀。
为了方便拆卸曝气盘，所述曝气盘与反应器螺纹连接。
为了较好地控制反应器曝气量，所述反应器内还设有由PLC控制系统控制的溶解氧仪及流速测定仪。
本发明相对现有技术具有以下优点：
1、本发明的螺旋式孔板通过旋转改变反应器内水流特性，在孔后形成涡流，有利于增加颗粒之间的碰撞速率，极大地加速了好氧颗粒污泥初期的形成速度；沿水流上升方面间隔一定距离设置孔板，有利于增加反应装置上部的水力混合效果，可以在一定程度弥补污水自重对底部曝气的空气上升气流速率的影响，提高了水力剪切作用，进而减少曝气量，提高氧的利用效率，使系统稳定运行，提高了处理污水的效率，又达到了节能的目的。
2、本发明的螺旋式孔板表面上包覆的太阳能吸热层，采用特殊的太阳能纳米吸热材料制成，利用太阳能加热低温污水，提高反应器内水温，有利于提高低温污水中的微生物活性，减小水的黏度，增加有机物扩散梯度，更好的实现好氧颗粒污泥法同步脱氮除磷，实现了良好的出水水质。
3、本发明根据反应器内的微生物量计算污泥位置，可选择不同高度的排泥口，通过反应器装置中污泥位置的控制，可以选择不同特性的颗粒污泥，实现对颗粒污泥粒径，密实度，污泥泥龄的控制，更有利于控制低温环境下系统中的微生物浓度，维持系统污泥有机物负荷稳定，实现了好氧污泥系统的稳定、节能运行。
4、本发明的螺旋式孔板可以通过改变太阳能孔板面积、调节孔径及开孔率、根据水流涡旋状态设置螺旋线的导程，提高节能效果与污水处理效率。
5、本发明可根据需要的污水温度、太阳能吸收材料的特性，计算螺旋孔板面积，设计成腔体式空气吸热器和容积式空气吸热器结构，有一定的储热功能。
6、本发明可以达到污水的COD的去除率平均90%以上,氨氮去除率平均达到70%以上，总磷去除率平均达到85%以上。
7、本发明可广泛应用于生活污水、废水以及建筑小区雨水、雪水的处理，具有极强的实用性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的太阳能好氧颗粒污泥污水处理装置作进一步的详细说明。
如图1所示的太阳能好氧颗粒污泥污水处理装置，包括上部开口的柱状的反应器1、位于反应器1上方的进水系统、位于反应器1下方的曝气系统、设置在反应器1上的排水系统，以及对所述进水系统、曝气系统和排水系统进行控制的PLC控制系统9，反应器1内侧底部螺纹连接有曝气盘5，曝气盘5的中心处固定设有轴承4，轴承4上设有与其相适配的螺杆3，该螺杆3通过电机2运转，螺杆3上固定设有螺旋式孔板13，该螺旋式孔板13表面上包覆有与其相对应的太阳能吸热层。
反应器1上设有取样口12，反应器1的下部分别设有三个排泥管8及其上的排泥阀14，反应器1的下部还设有放空管7；进水系统包括进水管10及分别设置在进水管10两端的水泵15和液位计16，水泵15下方设有储水箱21，液位计16安装在反应器1内部；曝气系统包括进气管17，该进气管17的一端由反应器1底部通入，另一端与空气泵6连接；排水系统包括排水管18及设置在排水管18上的电动阀11；反应器1内还设有由PLC控制系统9的溶解氧仪19及流速测定仪20。
本发明为一种太阳能孔板SBR低温污水处理装置，包括进水装置，由液位计16控制进水液位；带法兰盘的可拆卸防堵的曝气盘5，通过空气泵6接进气管17从反应器1底部进入；排水管18由电动阀11控制，防止阀门漏水；反应器设取水口12，底部设放空管7；曝气反应过程中，电机2带动螺杆3旋转，底部设置用以约束螺杆3的轴承4，螺旋式孔板13发挥作用；也可在停止曝气阶段，通过电机2带动螺旋式孔板13起厌氧搅拌的作用；所有的进水、曝气、搅拌、排水由PLC控制系统9完成。
ＳＢＲ反应器内架螺旋式孔板13，孔板面积、导程、孔径或截面开孔率变化情况可调。理论研究阶段，装置内径160mm、孔径8mm、孔与孔之间的间距为1mm，导程与孔径之间的比值＞10。可根据需要的污水温度、太阳能吸收材料的特性，计算螺旋孔板面积，设计成腔体式空气吸热器和容积式空气吸热器结构，有一定的储热功能。装置运行初期，利用微生物絮凝原理，利用孔板改善流场环境，形成微涡流及水力剪切，促成好氧颗粒污泥的形成。
首先，孔板在反应器中，为微生物的繁殖和生长提供了优良的场所，伴随着生物膜在孔板上的生长，会使孔板的过水断面逐渐减小，从而使过网孔的流速以及反应器中的水力剪切力逐渐增加提高，进而使生物膜逐步从孔板脱落进入水体，使活性污泥法与生物膜法有机的结合起来；其次，从孔板上剥落的生物膜在紊流以及涡旋的作用下发生碰撞，形成生物絮凝的核心，最终形成颗粒污泥；再者，粒径较大的好氧颗粒污泥的结构从外至内为好氧、缺氧、厌氧，根据传质原理，粒径较大的颗粒内部由于没有足够的溶解氧而发生解体，解体的细小颗粒又会通过孔后漩涡的卷带而形成小的颗粒污泥，最终在反应器内形成粒径大小均匀、结构密实、表面光滑的好氧颗粒污泥。
在反应器底部接空气泵6通过与反应器1同径的曝气盘5向反应器内均匀曝气，利用孔板的调节，形成多个微型高径比可调的柱状反应器。在既满足微生物需氧量的同时，又满足动力消耗最小，是设计合理的节能型好氧颗粒污泥反应器。
SBR反应器运行过程控制：一种是进水-曝气-沉淀-出水，整个曝气周期控制在2～3个小时，当反应完全时，停止曝气，沉淀10～60分钟后，排水管18开启进行出水；另一种可增加厌氧搅拌阶段，搅拌时间控制在1～1.5小时，加强反应器内同步脱氮除磷效果，在反应装置运行初期，更有利于颗粒的形成，形成的颗粒污泥更加稳定。
上述最佳选择的一个应用，反应装置采用污水厂二沉池回流污泥进行接种，进水COD600mg/L，氨氮60mg/L，总磷40mg/L，每个循环周期为4个小时，采用进水-搅拌-曝气-沉淀-出水的间歇循环式运行，其中进水2分钟，沉淀8分钟，出水4分钟，搅拌90分钟，剩余时间为曝气时间；运行第10天开始形成颗粒，颗粒大小在0.15～0.25mm；反应器运行到第30天，反应装置内几乎完全颗粒化，颗粒粒径始终维持在0.15～0.60mm之间，颗粒密度达到1.002～1.023，孔隙率分布在0.15±0.05，颗粒密实，表面光滑；COD的去除率平均达到90%以上,氨氮去除率平均达到70%以上，总磷去除率平均达到85%以上，具有良好的出水水质。
本发明通过增加太阳能旋流孔板装置，以及排泥装置的合理设计，成功克服了好氧颗粒污泥形成速度慢，难于长期维持稳定运行以及动力消耗大等问题，并且实现了低温污水的良好处理效果，使反应器具有了同步脱氮除磷的功能，提高了低温出水水质以及颗粒污泥的稳定性，并大大降低了传统好氧处理工艺的动力消耗。

Claims (7)

1.太阳能好氧颗粒污泥污水处理装置，包括上部开口的柱状的反应器(1)、位于反应器(1)上方的进水系统、位于反应器(1)下方的曝气系统、设置在反应器(1)上的排水系统，以及对所述进水系统、曝气系统和排水系统进行控制的PLC控制系统(9)，其特征在于：所述反应器(1)内侧底部固定设有曝气盘(5)，所述曝气盘(5)的中心处固定设有轴承(4)，轴承(4)上设有与其相适配的螺杆(3)，该螺杆(3)通过电机(2)传动，螺杆(3)上固定设有螺旋式孔板(13)，所述螺旋式孔板(13)表面上包覆有与其相对应的太阳能吸热层。
2.如权利要求1所述的太阳能好氧颗粒污泥污水处理装置，其特征在于：所述反应器(1)上设有取样口(12)，反应器(1)的下部分别设有三个排泥管(8)及其上的排泥阀(14)，反应器(1)的下部还设有放空管(7)。
3.如权利要求2所述的太阳能好氧颗粒污泥污水处理装置，其特征在于：所述进水系统包括进水管(10)及分别设置在进水管(10)两端的水泵(15)和液位计(16)，水泵(15)下方设有储水箱(21)，液位计(16)安装在反应器(1)内部。
4.如权利要求3所述的太阳能好氧颗粒污泥污水处理装置，其特征在于：所述曝气系统包括进气管(17)，该进气管(17)的一端由反应器(1)底部通入，另一端与空气泵(6)连接。
5.如权利要求4所述的太阳能好氧颗粒污泥污水处理装置，其特征在于：所述排水系统包括排水管(18)及设置在排水管(18)上的电动阀(11)。
6.如权利要求5所述的太阳能好氧颗粒污泥污水处理装置，其特征在于：所述曝气盘(5)与反应器(1)螺纹连接。
7.如权利要求6所述的太阳能好氧颗粒污泥污水处理装置，其特征在于：所述反应器(1)内还设有由PLC控制系统(9)控制的溶解氧仪(19)及流速测定仪(20)。
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