CN106219745B - 一种节能型快速启动好氧颗粒污泥反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种节能型快速启动好氧颗粒污泥反应器，包括：反应器外筒，反应器外筒的底部为锥形贮泥斗，在锥形贮泥斗底部设置有微孔曝气装置采用曝气管与外部气体流量计及空气压缩机连接，在锥形贮泥斗上还连接有进水管且所述进水管连接于反应器外部进水泵，在反应器外筒上连接有排水管且反应器的排水由设在排水管上的出水控制阀控制，在反应器外筒内设有多级锥形水力循环罩。在高径比较小(＜2)的反应器内实现混合液不同混合强度条件下的多级循环，降低好氧颗粒污泥反应器运行的动力消耗和反应器高度制约，节省好氧颗粒污泥反应器的运行和建设成本。

Description

一种节能型快速启动好氧颗粒污泥反应器
技术领域
本发明涉及一种节能型快速启动好氧颗粒污泥反应器，属于废水生物处理技术领域。
背景技术
好氧颗粒污泥作为一种污废水处理的新技术，与絮状污泥相比具有沉降性能好、不易发生污泥膨胀、剩余污泥量少、抗冲击能力强及能承受高有机负荷等优点，由于微生物在颗粒内部层状分布的空间结构使其可在单一反应器中实现碳氮磷的同步去除。近年大量的研究和实践表明好氧颗粒污泥为一种具有广泛应用前景的污水处理新技术，能高效处理多种性质的污废水。
好氧颗粒污泥是在不添加任何载体的情况下，通过微生物自凝聚作用形成的聚集生长的颗粒状活性污泥。微生物的自凝聚过程是一个复杂的物理、化学和生物过程，其颗粒化过程受到多种环境因素的影响。为微生物的自凝聚提供合适的水力剪切力通常采用高径比较大的反应器及较大的曝气量，同时好氧颗粒污泥的启动周期长及其运行的稳定性仍然是制约其工程应用的主要因素。然而，从去除污染物的角度来说较大的曝气量又不是必需的，显然造成了大量的能量浪费；另一方面，目前培养好氧颗粒污泥多采用高径比较大(10左右)的反应器，以此来提高反应器表观气体流速而获得较大的水力剪切力，这使反应器高度成为了好氧颗粒污泥技术在其实际应用中的一个主要限制因素。本发明公开了一种较小高径比的节能型快速启动好氧颗粒污泥反应器。
发明内容
本发明的目的是提供一种节能型快速启动好氧颗粒污泥反应器，在高径比较小(＜2)的反应器内实现混合液不同混合强度条件下的多级循环，降低好氧颗粒污泥反应器运行的动力消耗和反应器高度制约，节省好氧颗粒污泥反应器的运行和建设成本。
本发明采用如下技术方案：
一种节能型快速启动好氧颗粒污泥反应器，包括：反应器外筒，反应器外筒的底部为锥形贮泥斗，在锥形贮泥斗底部设置有微孔曝气装置采用曝气管与外部气体流量计及空气压缩机连接，在锥形贮泥斗上还连接有进水管且所述进水管连接于反应器外部进水泵，在反应器外筒上连接有排水管且反应器的排水由设在排水管上的出水控制阀控制，在反应器外筒内设有多级锥形水力循环罩。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明的好氧颗粒污泥反应器采用间歇式运行，每个运行周期包括进水-曝气-沉淀-排水四个阶段周期运行。反应器外筒01采用较小的高径比(＜2)，每运行个周期排水比为40～80％；反应器外筒内有不同高度处布置的一组或多组固定的中间开孔锥形水力循环罩02及环形涡流折板03；反应器外筒接种絮状污泥后由进水泵04送入待处理废水，压缩空气由鼓风机08通过反应器底部中间设置的微孔曝气充氧装置11送入反应器，使泥水混合液依次通过设置在反应器中的多级锥形水力循环罩02及环形涡流折板03并在锥形水力循环罩及环形涡流折板的共同作用下，混合液流速及流向发生沿轴向和径向的改变，实现较大的水力剪切力，形成混合液流速的波动及大小不同、多尺度涡旋，使反应器在较小的曝气量条件下促进好氧条件下絮状污泥的颗粒化，同时保证在稳定期节能运行；反应器混合液在各级水力循环罩形成不同强度的水力循环和涡旋，以强化污泥颗粒化过程、缩短好氧颗粒污泥反应器启动周期及减少反应过程中的曝气量；反应器处理水由设置在多级锥形水力循环罩02下面的排水装置10排出，减少沉淀所需时间，直接通过排水或时间的控制选择不同沉速的颗粒。
本发明采用较小的高径比的反应器，减小了大高径比好氧颗粒污泥反应器在高度上的限制；反应器中设置的锥形水力循环罩02及环形涡流折板03及反应器底部设置的微孔曝气装置11，使反应器在较小的气体表观流速条件下形成不同强度的水力循环和多尺度涡旋，强化微生物的自凝聚过程，并减小启动与运行过程中所需的曝气量，与常规大高径比(10左右)的好氧颗粒污泥反应器相比节约曝气量40％，实现反应器的节能运行并使反应器的启动周期缩短32％。
附图说明
图1为节能型快速启动好氧颗粒污泥反应器平面图；
图2为A-A剖面图，
图中：01.反应器外筒(高径＜2)；02.多级锥形水力循环罩；03.环形涡流折板；04.反应器进水泵；05.进水管；06.曝气管；07.气体流量计；08.鼓风机；09.出水控制阀；10.出水管；11.微孔曝气装置；12.进水箱；13.PLC控制器；14.支架。
具体实施方式
一种节能型快速启动好氧颗粒污泥反应器，包括：反应器外筒01，反应器外筒01的底部为锥形贮泥斗，在锥形贮泥斗底部设置有微孔曝气装置11采用曝气管6与外部气体流量计07及空气压缩机08连接，在锥形贮泥斗上还连接有进水管05且所述进水管05连接于反应器外部进水泵04，在反应器外筒01上连接有排水管且反应器的排水由设在排水管上的出水控制阀09控制，在反应器外筒01内设有多级锥形水力循环罩02；在每级锥形水力循环罩02的下方设有环形涡流折板03，并且，所述锥形水力循环罩02和所述环形涡流折板03通过支架14与所述反应器外筒01固定连接。
下面结合图1-图2通过实施例对本发明的内容进一步详细说明。
实施例1：本实例中采用的反应器内部设置多级锥形水力循环罩及环形涡流折板，高径比为0.8的序批式好氧颗粒污泥反应器(AGS-SBER)，即采用间歇运行的方式进行污水处理的好氧颗粒污泥反应器；如附图1、2所示：反应器外形为圆柱状反应器高径比为0.8，圆筒有效高度为1.2m，直径为1.5m，8.48m3；反应器底部为锥形贮泥斗，在锥形贮泥斗底部设置进水装置，进水时不进行曝气并使进水与污泥充分接触，进水管05与反应器外部进水泵04连接，通过进水泵控制进水时间为60～120分钟；同时在锥形贮泥斗底部设置有微孔曝气装置11采用曝气管6与外部气体流量计07及空气压缩机08连接，曝气量由气体流量计07调节；反应器出水由出水控制阀09控制反应器排水，反应器换水比为60～80％；通过PLC控制器13控制反应器的进水、曝气、沉淀和排水各个阶段依次进行，反应器自动运行。本实施例采用上述的AGS-SBER反应器进行污水处理及实现好氧条件下絮状污泥的快速颗粒化。具体操作过程如下：通过设调整反应周期内各阶段时间比例由PLC控制器13控制反应器进水-曝气-沉淀-排水依次进行；反应器启动初期控制整个反应周期为6小时，一个反应周期包括：进水10～60分钟，沉淀时间为3～30分钟，排水时间为10～20分钟，其余为曝气反应时间，由气体流量计07控制曝气量使反应器表观气体流速为0.15～0.45cm/s，出水控制阀09控制排水，排水比为60～80％。将絮状活性污泥接种至反应器，使反应器内初始活性污泥浓度为2500～4500mg/L，将待处理污水由进水泵05注入反应器；反应器启动运行3天后，污泥浓度保持在3000mg/L，此后逐渐降低沉淀时间至2分钟，使反应器内保留沉淀较大的颗粒；反应器运行至第5天时，污泥的沉淀性能明显提高；运行至第8天时，反应器内即出现了粒径为0.3mm的颗粒污泥，颗粒化程度为90％。由本发明反应器经过所述的方法培养的好氧颗粒污泥具有规则光滑的轮廓，颗粒为椭球形或球形，粒径为0.2～0.6mm，污泥平均湿密度为1.022g/mL，污泥容积指数SVI为39，颗粒沉速为11～32cm/min。颗粒外观呈土黄色，颗粒表面微生物以杆菌及短杆菌为主，含有少量球菌和丝状菌，并在颗粒表面存在大量的物质输送的通道。在长期稳定运行阶段，反应器中处理效果稳定，出水水质良好，COD去除率为90～96％，总氮去除率69～78％，总磷去除率为80～85％。表明反应器在6小的运行周期可培养出沉淀性能良好，对污染物去除效果较好的好氧颗粒污泥；颗粒污泥反应器(AGS-SBER)较短的启动周期及长期时颗粒污泥较好的稳定性。
实施例2：
实施例2：本实例中采用的反应器内部设置多级锥形水力循环罩及环形涡流折板，高径比为0.8的序批式好氧颗粒污泥反应器(AGS-SBER)，即采用间歇运行的方式进行污水处理的好氧颗粒污泥反应器；如附图1、2所示：反应器外形为圆柱状反应器高径比为0.8，圆筒有效高度为1.2m，直径为1.5m，8.48m3；反应器底部为锥形贮泥斗，在锥形贮泥斗底部设置进水装置，进水时不进行曝气并使进水与污泥充分接触，进水管05与反应器外部进水泵04连接，通过进水泵控制进水时间为10～60分钟；同时在锥形贮泥斗底部设置有微孔曝气装置11采用曝气管6与外部气体流量计07及空气压缩机08连接，曝气量由气体流量计07调节；反应器出水由出水控制阀09控制反应器排水，反应器换水比为40～60％；通过PLC控制器13控制反应器的进水、曝气、沉淀和排水各个阶段依次进行，反应器自动运行。本实施例采用上述的AGS-SBER反应器进行污水处理及实现好氧条件下絮状污泥的快速颗粒化。具体操作过程如下：通过设调整反应周期内各阶段时间比例由PLC控制器13控制反应器进水-曝气-沉淀-排水依次进行；反应器启动初期控制整个反应周期为6小时，一个反应周期包括：进水10～30分钟，沉淀时间为3～30分钟，排水时间为5～10分钟，其余为曝气反应时间，由气体流量计07控制曝气量使反应器表观气体流速为0.45～0.85cm/s，出水控制阀09控制排水，排水比为40～60％。将絮状活性污泥接种至反应器，使反应器内初始活性污泥浓度为2500～4500mg/L，将待处理污水由进水泵05注入反应器；反应器启动运行3天后，污泥浓度保持在3500mg/L，此后逐渐降低沉淀时间至3分钟，使反应器内保留沉淀较大的颗粒；反应器运行至第6天时，污泥的沉淀性能明显提高；运行至第9天时，反应器内即出现了粒径为0.4mm的颗粒污泥，颗粒化程度为92％。由本发明反应器经过所述的方法培养的好氧颗粒污泥具有规则光滑的轮廓，颗粒为椭球形或球形，粒径为0.3～0.7mm，污泥平均湿密度为1.025g/mL，污泥容积指数SVI为45，颗粒沉速为15～39cm/min。颗粒外观呈土黄色，颗粒表面微生物以杆菌及短杆菌为主，含有少量球菌和丝状菌，并在颗粒表面存在大量的物质输送的通道。在长期稳定运行阶段，反应器中处理效果稳定，出水水质良好，COD去除率为91～95％，总氮去除率68～75％，总磷去除率为78～83％。表明反应器在6小的运行周期可培养出沉淀性能良好，对污染物去除效果较好的好氧颗粒污泥。颗粒污泥反应器(AGS-SBER)较短的启动周期及长期时颗粒污泥较好的稳定性。

Claims (1)

1.一种节能型快速启动好氧颗粒污泥反应器，包括：反应器外筒(01)，反应器外筒(01)的底部为锥形贮泥斗，在锥形贮泥斗底部设置有微孔曝气装置(11)采用曝气管(6)与外部气体流量计(07)及空气压缩机(08)连接，在锥形贮泥斗上还连接有进水管(05)且所述进水管(05)连接于反应器外部进水泵(04)，在反应器外筒(01)上连接有排水管且反应器的排水由设在排水管上的出水控制阀(09)控制，其特征在于，在反应器外筒(01)内设有多级锥形水力循环罩(02)，在每级锥形水力循环罩(02)的下方设有环形涡流折板(03)，并且，所述锥形水力循环罩(02)和所述环形涡流折板(03)通过支架(14)与所述反应器外筒(01)固定连接，反应器的高径比小于2。
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