CN105668776A - 内置筛网型好氧颗粒污泥序批式反应装置及其运行方法 - Google Patents

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朱亮
吴迪
赵航
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    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/12—Activated sludge processes
    • C02F3/1236—Particular type of activated sludge installations
    • C02F3/1263—Sequencing batch reactors [SBR]
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    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
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Abstract

本发明公开了一种内置筛网型好氧颗粒污泥反应装置及运行方法。试验装置主体为序批式生物反应器（SBR），高径比（H/D）10:1，体积交换率50%，表面气速通过流量计控制在1.0cm？s-1。在反应器主体4/5高度处设置不锈钢筛网内构件，筛网外径为反应器直径的80%，内径为外径的50%，筛网倒角60°。本发明通过选择性分配水力剪切、有效截留大粒径颗粒污泥，在低能耗条件下实现颗粒粒径分布优化，强化好氧颗粒污泥工艺长期稳定运行及污染物高效去除。

Description

内置筛网型好氧颗粒污泥序批式反应装置及其运行方法
技术领域
本发明涉及一种内置筛网型好氧颗粒污泥反应装置及工艺，属于废水处理技术领域。
背景技术
好氧颗粒污泥是在特定环境下，微生物自凝聚形成的特殊生物膜。自1991年Mishima和Nakamura最早在好氧连续流上流式污泥床反应器中培养出好氧颗粒污泥以来，研究者在好氧颗粒污泥的稳定化和高效脱氮除磷等方面开展了大量研究，然而颗粒结构不稳定、形成与演替机制不明等问题限制了好氧颗粒污泥技术工程应用。近年来，有研究者通过投加颗粒碎片、活性炭等方式强化颗粒污泥形成与结构稳定，虽然获得了一定的性能提升，但颗粒粒径过度增加造成颗粒解体的问题仍未得到有效解决。
众多应用实例表明，好氧颗粒污泥工艺多数在高进水负荷下运行，期间易发生颗粒粒径持续变大，导致颗粒内部传质阻力增加、厌氧区域过大，促使颗粒解体破碎，污泥膨胀明显。有研究认为，好氧颗粒污泥工艺的最佳颗粒粒径范围应在0.5~2.5mm，但目前仍未有控制好氧颗粒污泥粒径范围的有效策略。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种内置筛网型好氧颗粒污泥反应装置及运行方法，优化粒径分布，保障好氧颗粒污泥反应器长期稳定运行。
一种内置筛网型好氧颗粒污泥序批式反应装置，包括反应器、曝气装置、可编程控制器、蠕动泵、进水容器、出水容器、内置筛网；反应器设有进水口、出水口，排泥口；可编程控制器控制曝气装置、蠕动泵；反应器内置筛网设置在反应器高度的4/5处，筛网外径为反应器直径的80%，内径为外径的50%，筛网倒角60°，孔径2.5mm；反应器高径比H/D为10:1。
所述的曝气装置包括空气泵与多孔曝气头，曝气头位于反应器的内部，位置可调。
所述的曝气装置进一步设有气体流量计，调节曝气量。
所述的进水口位于反应器上部，进水口通过蠕动泵与进水容器相连。
所述的出水口位于反应器中部，所述的出水口进一步设有电磁阀，所述的可编程控制器控制电磁阀，出水口通过电磁阀与出水容器相连。
一种所述的内置筛网型好氧颗粒污泥反应装置的运行方法，反应器采用序批式运行方法，分为进水—曝气—沉淀—出水四个阶段，其中进水10min、曝气210min、沉降10min、出水10min，运行周期为4h，体积交换率50%，表面气速控制在1.0cms-1。
有益效果
本发明通过在好氧颗粒污泥反应装置上部的高水力剪切区域设置环型漏斗状筛网，通过筛网结构实现对大粒径颗粒污泥（粒径>2.5mm）的选择性截留，同时其所受的水力剪切条件无明显变化，最终将反应装置的颗粒粒径分布控制在适宜范围，系统有机物去除、脱氮性能显著提升，克服了颗粒粒径过大的情况下序批式反应器（SBR）容易失稳的问题，可赋予反应器较高的污染物去除效率以及长时间的稳定运行。
由于反应器采用了内置筛网，使得在低表面气速的条件下，大粒径颗粒获得较大剪切力，小粒径颗粒获得较小剪切力，实现了水力剪切力的选择性分配，从而在运行过程中减少了大约30%—70%的能量消耗，在实际污水处理中具有非常重要的现实意义。
本发明培养的好氧颗粒污泥其颗粒具有光滑的外观，大量的杆菌，球菌与丝状菌在颗粒表面交联形成致密的颗粒结构，2/3比例以上的颗粒处于最佳粒径范围内。
附图说明
图1为本发明内置筛网型好氧颗粒污泥序批式反应装置的示意图。其中：曝气装置1、气体流量计2、可编程控制器3、蠕动泵4、进水容器5、为电磁阀6、出水容器7、内置筛网8、曝气头9、进水口10、出水口11、排泥口12、铁丝13。
图2为实施案例1中污泥颗粒化过程中MLSS变化。
图3为实施案例1中污泥颗粒化过程中污染物去除性能图。其中：（a）部分为COD去除；（b）部分为NH4 +-N与TN去除。
图4为实施案例1中污泥颗粒化过程中粒径分布变化。
图5为实施案例1中颗粒污泥扫描电镜图。其中：（a）部分为颗粒外观；（b）部分为颗粒表面。
具体实施方式
如图1所示，一种内置筛网型好氧颗粒污泥序批式反应装置，其特征在于：包括反应器、曝气装置1、可编程控制器3、蠕动泵4、进水容器5、出水容器7、内置筛网8、曝气头9。反应器设有进水口10、出水口11，排泥口12。可编程控制器3控制曝气装置1、蠕动泵4和电磁阀6。反应器内置筛网8设置在反应器高度的4/5处，筛网外径为反应器直径的80%，内径为外径的50%，筛网倒角60°，孔径2.5mm。反应器高径比（H/D）10:1。
所述的曝气装置1包括空气泵与多孔曝气头9，曝气头位于反应器的内部，位置可调。曝气装置1进一步设有气体流量计2，调节曝气量。
所述的进水口10位于反应器上部，进水口10通过蠕动泵4与进水容器5相连。
所述的出水口11位于反应器中部，出水口11通过电磁阀6与出水容器7相连。
内置筛网型好氧颗粒污泥反应装置的运行方法，反应器采用序批式运行方法，分为进水—曝气—沉淀—出水四个阶段，其中进水10min、曝气210min、沉降10min、出水10min，运行周期为4h。体积交换率50%，表面气速控制在1.0cms-1。
筛网的位置与内外径的大小根据反应器运行的水力学模拟结果得出。反应器中气泡夹带着颗粒从反应器中心底部向上运动，再沿壁面向下运动至中心底部实现循环。筛网设置于反应器上部流场紊流高强度处，通过拦截大颗粒实现对其的反复剪切，从而控制粒径增长。筛网的内径由流体上行区域的面积而定，外径由流体下行区域而定。
曝气头一般位于反应器底部，其位置可以提高，目的是使反应器底部形成缺氧区，增强脱氮功能。
以下通过实施例和附图对本发明作进一步的说明。
实施例1
在进水COD为1014±27mgL-1，有机负荷率3kgCODm-3d-1条件下启动反应器。运行10d后，反应器中SVI在运行过程中始终维持在40mLg-1以下，MLSS最终稳定在8000mgL-1。图2为污泥颗粒化过程中MLSS变化图。
反应器运行14d后，颗粒平均粒径达到500μm，实现颗粒化。COD，NH4 +-N和TN的去除分别达到95.8±3.7%，98.1±0.9%和81.6±2.1%左右。图3为污泥颗粒化过程中污染物去除性能图。
内置筛网有效抑制了大颗粒粒径过度增长，颗粒粒径分布较为均匀，粒径分布集中在平均粒径范围左右，其span值始终维持在0.91±0.03。颗粒粒径大小始终接近，粒径分布相对集中。图4为污泥颗粒化过程中粒径分布变化图。
本实施例中培养的好氧颗粒污泥具有光滑的外观，大量的杆菌\球菌在颗粒表面交联形成致密的颗粒结构。图5为颗粒污泥扫描电镜图。

Claims (6)

1.一种内置筛网型好氧颗粒污泥序批式反应装置，其特征在于：包括反应器、曝气装置（1）、可编程控制器（3）、蠕动泵（4）、进水容器（5）、出水容器（7）、内置筛网（8）；反应器设有进水口（10）、出水口（11），排泥口（12）；可编程控制器（3）控制曝气装置（1）、蠕动泵（4）；反应器内置筛网（8）设置在反应器高度的4/5处，筛网外径为反应器直径的80%，内径为外径的50%，筛网倒角60°，孔径2.5mm；反应器高径比H/D为10:1。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的曝气装置（1）包括空气泵与多孔曝气头（9），曝气头位于反应器的内部，位置可调。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的曝气装置（1）进一步设有气体流量计（2），调节曝气量。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的进水口（10）位于反应器上部，进水口（10）通过蠕动泵（4）与进水容器（5）相连。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的出水口（11）位于反应器中部，所述的出水口（11）进一步设有电磁阀（6），所述的可编程控制器（3）控制电磁阀（6），出水口（11）通过电磁阀（6）与出水容器（7）相连。
6.一种根据权利要求1所述的内置筛网型好氧颗粒污泥反应装置的运行方法，其特征在于：反应器采用序批式运行方法，分为进水—曝气—沉淀—出水四个阶段，其中进水10min、曝气210min、沉降10min、出水10min，运行周期为4h，体积交换率50%，表面气速控制在1.0cms-1。
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