CN104876330A - 一种处理养殖沼液的好氧颗粒污泥系统构建及运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种处理养殖沼液的好氧颗粒污泥系统的构建方法，并对其运行参数进行了优化调控；属于污水生物处理与回用领域。该处理养殖沼液的反应器主体为好氧颗粒污泥系统，反应器利用好氧颗粒污泥处理畜禽养殖沼液，通过对进水方式的优化以及运行时外加配套孔目筛网网面，构建出适合好氧颗粒污泥系统的专用反应器，反应器装置包括：pH计、蠕动泵、溶解氧检测仪、电磁式空气泵、玻璃转子流量计、筛网网面和锯齿形进水槽。在该处理养殖沼液的好氧颗粒污泥系统稳定运行的前提下，通过调控溶液中的氢离子浓度、气体表观流速等参数为功能微生物提供适合环境。该装置具有耗费资源少、操作简单、运行稳定、处理效率高等优点。

Description

一种处理养殖沼液的好氧颗粒污泥系统构建及运行方法

技术领域

本发明专利为用于好氧生物处理过程中好氧颗粒污泥系统处理养殖沼液的专用反应器,在运行稳定的基础上主要对溶液中的氢离子浓度、气体表观流速等参数进行优化调控，属于污水生物处理与回用领域，是专门设计的去除养殖沼液中高浓度氨氮污染物的好氧颗粒污泥系统。

背景技术

随着畜牧业的发展，畜禽的集中饲养造成了畜禽沼液的过度集中，日排放量日益增大，据国家环境保护总局对23个省（市）规模化畜禽养殖业污染状况的调查，畜禽粪便产生量为工业固体废弃物产生量的2.4倍，畜禽粪便化学需氧量（COD）远超我国工业废水和生活污水化学需氧量排放量之和；且养殖沼液属高浓度氨氮废水，排入水体中会引起水体富营养化，造成水生动植物大量死亡。该发明选用好氧生物工艺中的活性污泥法，为保证污水中含有充分的溶解氧含量，采用机械曝气为污水中的好氧或是兼性微生物提供活动能源，使其在满足正常的自身代谢同时能够降解污水中的污染物以达到高效、无害的处理目的。反应器的主体为圆柱体或是长方体，工艺设计共分为进水、反应、沉淀、出水、闲置五个阶段，可以很好的实现好氧、缺氧和厌氧的交替运行，在反应器运行过程中，丝状微生物的异常增殖引起污泥膨胀进而产生粘附性极强的生物泡沫，因泡沫本身粘性极强，大量的好氧颗粒污泥会被包裹在其内。采用普通沙头曝气头曝气时，这部分存在于泡沫内的好氧颗粒污泥会因曝气产生的剪切力附着在高于废水液面的反应器壁上无法参与反应，即这部分好氧颗粒污泥没有发挥自身的作用，且随着反应器的运行、结束，这部分好氧颗粒污泥并不会重新回到畜禽养殖废水中，而是一直粘附在反应器壁上直到最后失去活性。如果这类污泥持续积累，参与反应的好氧颗粒污泥就会表现为数量上的减少、质量上的下降，不仅会阻碍反应器的正常运行甚至产生负面影响。为了解决好氧颗粒污泥流失问题，从进水方式对反应器进行了改造。在此过程中，为了提高反应器对高浓度氨氮污染物的去除效率，通过调节溶液中的氢离子浓度、气体表观流速等参数使得功能微生物能够在养殖沼气中最适生长，从而保证整个好氧颗粒污泥系统运行更加高效。

好氧颗粒污泥系统的构建使得好氧微生物（包括兼性微生物）在该环境中最大限度的降解高浓度氨氮养殖沼液。本发明对反应器的进水口和曝气液面进行了优化设计，进水口设计为水槽形式，曝气的最高液面设置孔径范围在0.05`0.20mm的不锈钢筛网以拦截好氧颗粒污泥；为了让好氧颗粒污泥体系中的微生物能够充分降解高浓度污染物，从溶液中的氢离子浓度、气体表观流速两方面进行研究，构建了适合处理此类养殖沼液的最优体系。通过实验得出适应该好氧颗粒污泥系统的最适氢离子浓度和气体表观流速，氢离子浓度的调节主要通过自动进酸碱仪的方式实现，气体表观流速的调节主要通过控制曝气量的方式实现。在优化反应器的同时实现了最优体系的参数调节，使得好氧颗粒污泥系统的运行更加高效、方便。

发明内容

本发明的目的在于构建一种处理养殖沼液的好氧颗粒污泥系统并对反应器进行优化设计，提供一种处理养殖沼液的高效便捷方法。

本发明专利构建的处理养殖沼液的好氧颗粒污泥系统的方法基于实际养殖沼液的高氨氮废水，在保证该系统能够稳定运行的同时对也能高效降解高浓度污染物。实际养殖沼液来自厦门市某规模化畜禽养殖场，为高浓度氨氮养殖沼液。为使好氧颗粒污泥系统能够最大程度的降解养殖沼液内高浓度污染物，从反应器本身着手，解决了反应过程中泡沫的产生、污泥附着于反应器有效液面以上致使污泥量减少等问题。构建的系统为好氧微生物（包括兼性微生物）提供了最适的生长环境，在保证反应器运行稳定的同时，主要研究溶液中的氢离子浓度、气体表观流速两个参数的最优范围，其中氢离子浓度的调节主要通过自动进酸碱仪的方式实现，气体表观流速的调节主要通过控制曝气量的方式实现。根据好氧微生物（包括兼性微生物）的最适pH区间以及最低需氧量条件，氢离子浓度范围10^-7~10^-8；气体表观流速范围0.7~3.0cm/s。通过50天的运行得出好氧颗粒污泥系统稳定且高效的最适条件，所以此方法的构建不仅使得反应器能够更加稳定的运行且能够达到更加高效的去除效率。

本发明的主要特点在于：

（1）  好氧颗粒污泥系统的构建采用单独的圆柱形反应器，再相应地外加pH自动控制器来实时调节pH值，使其在设定的范围内变化，本方法结构简单，操作方面，节省人力。

（2）  根据好氧颗粒污泥系统所需溶解氧范围，相应地配置一组可调节溶解氧含量的曝气装置，为好氧微生物（包括兼性微生物）提供最适环境。

（3）  好氧颗粒污泥系统处理养殖沼液时，因曝气使得好氧颗粒污泥粘附在反应器内壁上，进水口采用环形水槽式，可以在每个周期开始时将这部分好氧颗粒污泥冲刷至反应主体区域。

（4）  本设计采用的进水槽内壁为锯齿形状，进水时水流通过相邻锯齿缝隙沿壁流入反应器内，使得冲刷面积均匀。

（5）  本设计在反应器的有效液面以下5~50cm处设置一层网面用于拦截好氧颗粒污泥，防止粒径较大的好氧颗粒污泥随泡沫附着于液面以上。

（6）  本设计考虑到处理养殖沼液的好氧颗粒污泥系统中粒径大小的分布情况，选用孔径范围0.05~0.20mm的不锈钢筛网网面用于拦截好氧颗粒污泥。

（7）  本设计排水阀设置于反应器底部约4/5处，保证每次排水量达到60~80%。

本发明构建的好氧颗粒污泥系统不仅是对反应器主体的优化设计，并通过参数的调控使得去除高浓度养殖沼液污染物能力强，保证了好氧颗粒污泥系统的运行更加稳定、高效、环保。

附图说明

图1是本发明专利的结构图。反应器高径比1:1~1:5。

其中：

1、pH控制器； 2、溶解氧监测器； 3、锯齿形进水槽； 4、进水口； 5、不锈钢筛网；6、玻璃转子流量计；7、pH电极；8、溶解氧电极；9、电磁式空气泵；10、蠕动泵—酸；11、蠕动泵—碱；12、酸溶液；13、碱溶液；14、计算机；15、反应器；16、排水阀；17、曝气孔。

具体实施方式

以下结合具体实施方式和附图对好氧颗粒污泥处理养殖沼液的系统构建和运行方法作具体说明。

本发明中采用的养殖沼液来自厦门市某规模化畜禽养殖场。

具体实施方式：

如图1所示，在进行好氧颗粒污泥系统构建时，通过进水管（4）将水引进锯齿形水槽（3）中，在进水过程中，水流沿锯齿形进水槽（3）的齿缝匀速流入反应器（15）内，缓慢沿壁流入的同时对反应器（15）的内壁进行冲刷；好氧颗粒污泥系统在处理养殖沼液的过程中，通过pH电极（7）感受溶液中的pH值，并通过pH控制器（1）对其实时监控；当pH值超出设定范围时，计算机（14）控制蠕动泵—酸（10）和蠕动泵—碱（11）自动进酸溶液（12）或是碱溶液(13)，实现对pH的调节；通过溶解氧电极（8）感受溶液中的溶解氧，通过溶解氧检测器（2）将其数值显示出来，并通过玻璃转子流量计（6）来控制曝气设备（17）的曝气量范围，该过程中的溶解氧由电磁式空气泵（9）提供，以此来保证反应器（15）内溶解氧在设定的范围。计算机（15）与整个反应器的各个器件串行连接，实现对反应器（15）的自动化控制与实时监测。在最高有效液面下5~50cm处设置孔径范围0.05~0.20mm的不锈钢筛网（5）拦截由于曝气离开反应液面粘附于反应器内壁的好氧颗粒污泥。

本实施方式好氧颗粒污泥处理养殖沼液的系统构建和运行方法按以下步骤实施：一、反应器内保持正常运行温度在20~25℃；二、基于原有圆柱形或方形反应器，在顶端外加相应形状的外圈水槽，进水方式改用水槽进水；三、反应器排水阀设置在反应器底部约4/5处，保证每个周期结束后的排水比能够达到60~80%；四、反应器内壁距离有效容积液面下方5~50cm处设置一层网面用于拦截好氧颗粒污泥；五、好氧颗粒污泥处理养殖沼液时，控制反应器内养殖沼液氢离子浓度范围10^-7~10^-8，气体表观流速范围0.7~3.0cm/s，另要求排水比范围60~80%；污泥浓度范围8000~14000mg/L；运行周期曝气时间范围6~10h。

经过本实施方式并结合实际对反应器进行专门的参数调控，使得其运行更加简单、高效；在好氧颗粒污泥系统稳定运行的前提下，通过对运行参数pH和曝气量的调控，该系统能够高效去除这类含高浓度氨氮污染物的废水，各项指标表现为总氮去除率达到20%~50%，氨氮去除率达到70%~95%，BOD5去除率达到80%~99%。

Claims (6)

1.本发明专利涉及一种处理养殖沼液的好氧颗粒污泥系统的构建及运行方法，该发明主要包括：一，好氧颗粒污泥系统的构建即反应器的优化设计；二，在系统构建后主要对对溶液中的氢离子浓度、气体表观流速等运行参数进行优化调控，其中氢离子浓度的调节主要通过自动进酸碱仪的方式实现，气体表观流速的调节主要通过控制曝气量的方式实现。

2.根据权利要求1，该好氧颗粒污泥系统处理养殖沼液时，采用反应器为圆柱体或是立方体时，将反应器的进水口设置为相应形状的水槽，其特征在于水槽内径为锯齿状，水流可通过锯齿之间的缝隙均匀沿壁流下，对反应器内壁有明显的冲刷作用。

3.根据权利要求1，该好氧颗粒污泥系统处理养殖沼液时，采用反应器为圆柱形或是立方体时，在反应器的有效液面以下5~50cm处设置一层不锈钢网面用于拦截好氧颗粒污泥，防止好氧颗粒污泥随泡沫附着于液面以上。

4.根据权利要求3，该好氧颗粒污泥系统处理养殖沼液时，用于拦截好氧颗粒污泥的网面孔目根据实际好氧颗粒污泥的粒径大小选择0.05~0.20mm。

5.根据权利要求1，该好氧颗粒污泥系统处理养殖沼液时，运行参数氢离子浓度为10^-7~10^-8；气体表观流速0.7~3.0cm/s；外加排水比60~80%；污泥浓度8000~14000mg/L；运行周期曝气时间6~10小时。

6.根据权利要求5，该好氧颗粒污泥系统处理养殖沼液时，溶液中的氢离子浓度由pH值表现，其通过pH自动控制器控制，人为设定酸碱的变化范围，控制器根据pH计玻璃探头感应并由蠕动泵自动添加酸碱，使监测的溶液维持在设定的pH值范围内；气体表观流速通过溶解氧仪实时监测，并通过调节玻璃转子流量计来控制。