CN105692882B - 一种连续培养好氧颗粒污泥与处理污水的连续二次流混凝气提流床反应器 - Google Patents

一种连续培养好氧颗粒污泥与处理污水的连续二次流混凝气提流床反应器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种连续培养好氧颗粒污泥与处理污水的连续二次流混凝气提流床反应器，反应器主体部分由内外两个圆柱形有机玻璃制成，包括以下四个区：其中由内部的圆柱形有机玻璃构成混凝区，外部圆柱形有机玻璃内壁与内圆柱形有机玻璃外壁间构成流化区、流化区下方通过隔板分离成沉降区、流化区上方通过分离斜板分离成分离区。本发明具有集成作用，将常规的一级、二级处理强化在一个处理单元中进行，混凝强化培养好氧颗粒污比常规的SBR可以缩短10天以上，连续培养可以规模化生产好氧颗粒污泥，利用连续流混凝气提流化床反应一方面可实现连续快速培养好氧颗粒污泥，同时实现良好污水处理效果，节约用地、节省能源原材料、有利于环保。

Description

一种连续培养好氧颗粒污泥与处理污水的连续二次流混凝气 提流床反应器
技术领域
本发明涉及一种连续培养好氧颗粒污泥与处理污水的连续二次流混凝气提流床反应器，属于污水处理领域。
背景技术
自1991年Mishima等[1]第一次报道了利用连续流AUSB反应器培养出好氧颗粒污泥，好氧颗粒污泥技术成为一项新型废水生物处理技术，受到国内外学者的广泛关注。其相较于传统污水处理工艺降低了近80%的工程用地及30%的能源损耗。
研究者从反应器的运行条件、物理化学角度和微生物角度对对好氧颗粒污泥的形成和机理进行解释。
从微生物学的角度研究者们也提出了几种好氧颗粒污泥形成的假想模型，但不论哪种假说，均表明微生物是形成好氧颗粒污泥的首要条件。一般认为，接种污泥中大量存在的丝状菌形成最初的颗粒污泥骨架，此后其他微生物以其为载体实现富集形成菌团。较高的水力环境以及有机负荷可有效增强微生物絮凝性能最终实现颗粒化
颗粒内部传质阻力与污泥颗粒粒径大小呈正相关。水相中强剪切力有助于对颗粒污泥粒径实现控制，防止形成粒径过大的颗粒，促使底物在颗粒内部更好的扩散，微生物在颗粒内部 得到增值，形成结构致密的颗粒结构。
从物理化学角度来看，为了加快污泥的颗粒化进程，一些研究者在好氧颗粒污泥培养中投加絮凝细菌、具有混凝性能的金属离子如钙、镁等，并通过强化混凝作用加快颗粒化进程。
目前，好氧颗粒污的培养主要序批式活性污泥反应器（SBR）中培养，不具备连续功能，人工配制的污水培养好好氧颗粒污形成最快的为14-28天[2]，或有通过混凝强化培养好氧颗粒污泥的如宋雪松等[3-5]利用PAC强化SBR培养8天见到了好氧颗粒污泥，易诚[6,7] 利用PAM及二次流强化混凝SBR培养4天见到了好氧颗粒污泥。或有连续流培的研究如吉林大学周丹丹等[8-12]利用连续流气提式好氧颗粒污泥流化床(CAFB)4-5天见到好氧颗粒污泥。未见有连续流混凝强化与气提流化相结合的相关报道。
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发明内容
本发明所要解决的技术问题是利用絮凝剂在搅拌形成的合理二次流场下混凝形成好氧颗粒污泥原核，再通过连续的气提流化床快速培养出好氧颗粒污泥，同时实现在好氧颗粒污泥培养的过程中处理污水的效果。
本发明提供的技术方案是：一种连续培养好氧颗粒污泥与处理污水的连续二次流混凝气提流床反应器，所述反应器主体部分由内外两个圆柱形有机玻璃制成，包括以下四个区：其中由内部的圆柱形有机玻璃构成混凝区(13)，外部圆柱形有机玻璃内壁与内圆柱形有机玻璃外壁间构成流化区(14)、流化区(14)下方通过隔板（20）分离成沉降区（15）、流化区(14)上方通过分离斜板（17）分离成分离区（16）；
混凝区(13)：由内部的圆柱形有机玻璃构成，具有污水和絮凝剂入口(4,5)，在混凝区(13)内有搅拌棒(6)，其底部可与流化区连通；
流化区(14)：流化区(14)设于混凝区(13)外周内圆柱形有机玻璃外壁与外圆柱形有机玻璃内壁间，其内设有隔板（20），混凝区(13)形成的原核在水流及重力的作用下通过其底部隔板（20）及曝气头（9）的曝气推动力下可进入到流化区（14），而隔板（20）将流化区（14）与沉降区（15）隔离开；
沉降区（15）：设于流化区（14）和混凝区（13）的下部，其设有曝气部件，所述的隔板（20）将流化区（14）与沉降区（15）隔离开，在流化状态下好氧颗粒污泥随着培养时间的延长，体重不断增加，当其质量超过流化托力时，产生沉降而从流化区（14）进入沉降区（15），沉降区（15）内设有排泥口（19），过多的污泥沉降可以通过排泥口（19）排出；
分离区（16），其设于流化区(14)上部，连续培养及经流化区(14)处理后的清水通过分离斜板（17）进入分离区（16），经分离区（16）上部的排水口（18）流出。
进一步地，所述的反应器，其还包括流量计（2）和恒流泵（3），污水通过流量计（2）和恒流泵（3）而从入口（4）进入混凝区(13)。
进一步地，所述的反应器，其还包括DO测定计（10）和温度计（11），可测定混凝区（13）内的DO值和温度。
进一步地，所述的反应器，其流化区（14）设有压差计，以测定流化区（14）内的压力差。
进一步地，所述的反应器，所述曝气部件包括空气泵（7）和气体流量计（8），以通过曝气头（9）对污水进行曝气。
进一步地，所述的反应器，所述沉降区（15）为圆锥形结构，所述曝气头（9）位于其上部，底端为排泥口（19）。
本发明还提供所述的反应器处理污水的方法，该方法包括以下步骤：
(1) 污水和絮凝剂分别从入口(4,5)进入混凝区(13)，在搅拌棒(6)的控制下形成合理的二次流场，絮凝剂利用污水中原有的活性污泥在二次流场下进行混凝，产生原始的混凝颗粒，形成好氧颗粒污泥的原核；
(2)形成的原核在水流及重力的作用下，进入到流化区(14)，在隔板(20)、曝气头(9)及水流的作用下，产生向上的水力剪切作用，对污泥原核进行剪切，并控制达到流化状态；
(3)在流化状态下好氧颗粒污泥随着培养时间的延长，体重不断增加，当其质量超过流化托力时，产生沉降入沉降区(15)，达到好氧颗粒污泥持续更新的目的，过多的污泥沉降可以通过排泥口19排出；
（4）连续培养及经流化床处理后的清水通过分离斜板（17）进入分离区（16），经排水口（18）流出。
所述的方法，加入的絮凝剂为PMA，按6mg/L加入，搅拌棒（6）搅拌速度10r/min。
所述的方法，所述流化区（14）中的流化高度为600mm，在隔板（20）、曝气量为7L/min及水流上升流速为2.5m/h的共同作用下，产生向上的水力剪切作用，对污泥原核进行剪切，并控制达到流化状态，达到好氧颗粒污泥培养与污水处理的目的。
本发明具有以下有益效果：
本发明具有集成作用，将常规的一级(物理)处理、二级(生化)处理强化在一个处理单元中进行， 混凝强化培养好氧颗粒污比常规的SBR可以缩短10天以上，连续培养可以规模化生产好氧颗粒污泥，利用连续流混凝气提流化床反应一方面可以实现连续快速培养好氧颗粒污泥，同时实现良好污水处理效果，COD去除率为98.75/% 、BOD去除率为96.83%、SS去除率为98.41%、 NH3-N去除率为91.48%、 TP去除率为98.31%、TN去除率为83.74%，推广后可以节约用地80%以上、节省能源原材料30%以上、有利于环保。
附图说明
图1为本发明反应器的结构示意图。
其中， 1水槽 2流量计 3恒流泵 4进水口 5加药口 6搅拌棒 7空气泵 8气体流量计 9曝气头 10 DO测定 11 温度测定 12 压差计 13 混凝区 14 流化区15沉降区 16 分离区 17 分离斜板 18 出水口 19 排泥口 20 隔板。
具体实施方式
下面通过具体实施方式的详细描述来进一步阐明本发明，但并不是对本发明的限制，仅仅作示例说明。
实例一：本发明连续培养好氧颗粒污泥与处理污水的连续二次流混凝气提流床反应器结构说明
反应器主体部分由内外两个圆柱形有机玻璃制成，外筒内径173mm，高700mm，出水孔距上边30mm，有效体积15.74L，内筒内径70mm，高746mm，有效体积2.58L。
其中由内部的圆柱形有机玻璃构成混凝区13，外部圆柱形有机玻璃内壁与内圆柱形有机玻璃外壁间构成流化区14、流化区14下方通过隔板分离成沉降区15、流化区14上方通过分离斜板17分离成分离区16。
混凝区13：由内部的圆柱形有机玻璃构成，具有污水和絮凝剂入口(4,5)，在混凝区13内有搅拌棒6，其底部可与流化区连通；
流化区14：流化区14设于混凝区13外周内圆柱形有机玻璃外壁与外圆柱形有机玻璃内壁间，其内设有隔板20，混凝区13形成的原核在水流及重力的作用下通过其底部隔板20及曝气头9的曝气推动力下进入到流化区14，而隔板20将流化区14与沉降区15隔离开；
沉降区15：设于流化区14和混凝区13的下部，设有曝气头9，所述的隔板20将流化区14与沉降区15隔离开，在流化状态下好氧颗粒污泥随着培养时间的延长，体重不断增加，当其质量超过流化托力时，产生沉降而从流化区14进入沉降区15，沉降区15内设有排泥口19，过多的污泥沉降可以通过排泥口19排出；
分离区16，其设于流化区14上部，连续培养及经流化区14处理后的清水通过分离斜板17进入分离区16，经分离区16上部的排水口18流出。
流量计2和恒流泵3设置在混凝区13上部，污水通过流量计2和恒流泵3而从入口4进入混凝区13。
反应器还包括DO测定计10和温度计11，可测定混凝区13内的DO值和温度；在流化区14设有压差计，以测定流化区14内的压力差。
曝气部件包括空气泵7和气体流量计8，通过曝气头9对污水进行曝气。
所述沉降区15为圆锥形结构，所述曝气头9位于其上部，底端为排泥口19。
实例二：本发明方法实施例
利用实施例一的反应器处理某污水处理场的污水。
1、污水从污水槽1经过流量计2和恒流泵3从进水口4、絮凝剂PMA6mg/L从加药口5进入混凝区13，在搅拌棒6搅拌速度10r/min的控制下形成合理的二次流场，絮凝剂利用污水中原有的活性污泥在二次流场下进行混凝，产生原始的混凝颗粒，形成好氧颗粒污泥的原核。
2、形成的原核在水流及重力的作用下，进入到流化区14，流化高度600mm在隔板20、曝气头9曝气量7L/min及水流（上升流速2.5m/h）的作用下，产生向上的水力剪切作用，对污泥原核进行剪切，并控制达到流化状态，达到好氧颗粒污泥培养与污水处理的目的。在3-4天时可见好氧颗粒污泥形成。
3、在流化状态下好氧颗粒污泥随着培养时间的延长，体重不断增加，当其质量超过流化托力时，产生沉降入沉降区15，达到好氧颗粒污泥持续更新的目的，过多的污泥沉降可以通过排泥口19排出。
4、连续培养及经流化床处理后的清水通过分离斜板17进入分离区16，然后再经排水口18排出。
在一个具体实例中，其结果表明，通过本发明的反应器处理污水，COD去除率为98.75/% 、BOD去除率为96.83%、 SS去除率为98.41%、 NH3-N去除率为91.48%、 TP去除率为98.31%、TN去除率为83.74%。

Claims (8)

1.一种连续培养好氧颗粒污泥与处理污水的连续二次流混凝气提流床反应器，其特征在于：所述反应器，反应器主体部分由内外两个圆柱形有机玻璃制成，包括以下四个区：其中由内部的圆柱形有机玻璃构成混凝区(13)，外部圆柱形有机玻璃内壁与内圆柱形有机玻璃外壁间构成流化区(14)、流化区(14)下方通过隔板（20）分离成沉降区（15）、流化区(14)上方通过分离斜板（17）分离成分离区（16）；
混凝区(13)：由内部的圆柱形有机玻璃构成，具有污水和絮凝剂入口(4,5)，在混凝区(13)内有搅拌棒(6)，其底部可与流化区连通；
流化区(14)：流化区(14)设于混凝区(13)外周内圆柱形有机玻璃外壁与外圆柱形有机玻璃内壁间，其内设有隔板（20），混凝区(13)形成的原核在水流及重力的作用下通过其底部隔板（20）及曝气头（9）的曝气推动力下可进入到流化区（14），而隔板（20）将流化区（14）与沉降区（15）隔离开；
沉降区（15）：设于流化区（14）和混凝区（13）的下部，其设有曝气部件以对污水进行曝气，所述的隔板（20）将流化区（14）与沉降区（15）隔离开，在流化状态下好氧颗粒污泥随着培养时间的延长，体重不断增加，当其质量超过流化托力时，产生沉降而从流化区（14）进入沉降区（15），沉降区（15）内设有排泥口（19），过多的污泥沉降可以通过排泥口（19）排出；
分离区（16），其设于流化区(14)上部，连续培养及经流化区(14)处理后的清水通过分离斜板（17）进入分离区（16），经分离区（16）上部的排水口（18）流出。
2.如权利要求1所述的反应器，其特征在于：其还包括流量计（2）和恒流泵（3），污水通过流量计（2）和恒流泵（3）而从入口（4）进入混凝区(13)。
3.如权利要求1所述的反应器，其特征在于：其还包括DO测定计（10）和温度计（11），可测定混凝区（13）内的DO值和温度。
4.如权利要求1所述的反应器，其特征在于：其流化区（14）设有压差计，以测定流化区（14）内的压力差。
5.如权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述曝气部件包括空气泵（7）和气体流量计（8），并通过曝气头（9）对污水进行曝气。
6.如权利要求5所述的反应器，其特征在于：所述沉降区（15）为圆锥形结构，所述曝气头（9）位于其上部，底端为排泥口（19）。
7.利用权利要求1至6任一项所述的反应器处理污水的方法，其特征在于：
(1) 污水和絮凝剂分别从入口(4,5)进入混凝区(13)，在搅拌棒(6)的控制下形成合理的二次流场，絮凝剂利用污水中原有的活性污泥在二次流场下进行混凝，产生原始的混凝颗粒，形成好氧颗粒污泥的原核；
(2)形成的原核在水流及重力的作用下，进入到流化区(14)，在隔板(20)、曝气头(9)及水流的作用下，产生向上的水力剪切作用，对污泥原核进行剪切，并控制达到流化状态；
(3)在流化状态下好氧颗粒污泥随着培养时间的延长，体重不断增加，当其质量超过流化托力时，产生沉降入沉降区(15)，达到好氧颗粒污泥持续更新的目的，过多的污泥沉降可以通过排泥口19排出；
（4）连续培养及经流化床处理后的清水通过分离斜板（17）进入分离区（16），经排水口（18）流出。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：流化区（14）中的流化高度为600mm，在隔板（20）、曝气量为7L/min及水流上升流速为2.5m/h的共同作用下，产生向上的水力剪切作用，对污泥原核进行剪切，并控制达到流化状态，达到好氧颗粒污泥培养与污水处理的目的。
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