CN106854012A - 一种好氧颗粒污泥废水处理方法 - Google Patents

Abstract

一种好氧颗粒污泥废水处理方法，采用至少两组并行的好氧颗粒污泥反应器，具体包括以下步骤：（1）启动第一个反应器，进入反应器的废水自下而上均匀地流过并排出上清液；（2）进水时间T₁后停止排水，同时进行曝气；（3）曝气时间T₂后停止进水；（4）曝气时间T₃后停止曝气，开始静沉；（5）沉淀时间T₂后，结束一个周期T；（6）各个好氧颗粒污泥反应器依次循环运行。上述方法避免了废水在非曝气期和曝气混合强度不足时出现短流或泥水虽然局部混合强烈但整体传质不足的问题；也避免了间歇式反应器排水初期水质较差的现象，不需设置污泥回流泵与进水混合，避免了强剪切力对污泥的破坏，从工艺上提高了污泥颗粒化效率，避免了颗粒污泥的再次解体。

Description

一种好氧颗粒污泥废水处理方法

技术领域

本发明涉及一种通过好氧颗粒污泥进行废水处理的方法，属于废水生物处理技术领域。

背景技术

好氧颗粒污泥是微生物自凝聚形成的一种特殊形式的活性污泥，具有良好的沉降性能、密实的结构、较高浓度的生物量、较强的冲击负荷和抵抗有毒有害物质等优势，因此具有较好的应用前景。好氧颗粒污泥的试验研究是始于20世纪90年代末，到目前有关好氧活性污泥形成的四步途径和三种假说(涉及晶核、细胞表面疏水性、真菌/丝状菌、胞外聚合物、阶段形成)已基本得到共识，根据这个假说，多数研究认为影响好氧颗粒污泥形成的因素主要包括：种泥类型、底物组成、有机负荷、PH指和游离氨、反应器类型、水流方向、曝气强度和运行温度等。虽然实验室研究取得了较好的成果，但工程应用进展缓慢，目前只有荷兰推出的Nereda等少数几个工艺成功应用于工程实践，国内未见稳定运行的工程实例。

中国专利文献CN104556362A公开了一种好氧颗粒污泥的培养方法，该方法分为以下步骤：1、在序批式反应器中接种活性污泥；2、首先用硫酸调节待处理石化废水的pH值，然后将调节好pH值的石化废水泵入反应器中；3、通过反应器底部铺设的曝气装置进行曝气，使活性污泥和石化废水充分混合反应；4、停止曝气，静置实现泥水分离；5、由反应器的出水口排出一定量的水；步骤2至5在反应器中按周期反复进行。并对接种的活性污泥性状、浓度、微量元素含量，进水的组份、COD浓度，溶解氧含量及各步骤的时间、控制条件进行了规定。中国专利文献CN104556362A公开了一种处理城市污水的好氧颗粒污泥方法及其好氧颗粒污泥，该专利特征是反应器采用8-15高径比和50％-80％排水比，空气由反应器底部压缩充入，接种絮体污泥后，排水比从40％开始，每月提高5-10％，至60-80％；运行周期时间从4-6小时开始，每月缩1小时，至2-3小时；沉降时间从30-40min开始，每周沉降时间降低1-2min，至15-20min；稳定操作至好氧颗粒污泥占反应器反应区体积的50-85％。

以上颗粒污泥的具体培养方法，控制要点包括：反应器高径比、排水比、运行周期、进水水质及反应器内的化学环境(溶解氧、PH值)，未明确好氧颗粒污泥工艺的核心控制因素，也没有实现好氧颗粒污泥工艺工程化的具体措施。

中国专利文献CN105692881A公开了一种好氧颗粒污泥反应器，该装置包括反应器体、进水装置、曝气装置、排泥装置、出水收集装置、三项分离器、反应区、沉淀区，在反应区曝气，形成好氧颗粒污泥。该反应器与UASB相似，不同之处是在反应器底部布设了曝气装置。由于好氧颗粒污泥工艺曝气量与厌氧产气量及气泡大小均有较大的差异，实际工程中，形成颗粒污泥的工艺控制难度较大；并且由于好氧颗粒污泥总停留时间短，采用的反应器容积利用率低，结构复杂，不利于大规模的工程应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有好氧颗粒污泥技术难于工程应用的不足，提供一种能够形成好氧颗粒污泥，便于工程应用的好氧颗粒污泥废水处理方法。该方法通过控制形成好氧颗粒污泥的关键因素，能够形成稳定的颗粒污泥，具有适用范围广、运行稳定、操作简单、成本低、出水水质好的优势。

本发明的好氧颗粒污泥废水处理方法，采用至少两组并行的好氧颗粒污泥反应器，各组反应器交替运行，具体包括以下步骤：

(1)启动第一个好氧颗粒污泥反应器，将废水通过布水系统均匀分布在反应器底部，进入反应器的废水自下而上均匀地流过好氧颗粒污泥反应区，并排出净化后的上清液；

(2)进水时间T₁后停止排水，同时进行曝气，通过布设在池底的曝气器对反应器内的废水进行混合及充氧；

(3)曝气时间T₂后停止进水；

(4)曝气时间T₃后停止曝气，开始静沉；

(5)沉淀时间T₂后，结束一个周期T；重新开启第一个好氧颗粒污泥反应器的进水和排水，重复以上步骤；

(6)当上一个好氧颗粒污泥反应器在步骤(3)停止进水后，将进水切换至下一个好氧颗粒污泥反应器，下一个好氧颗粒污泥反应器按上述步骤运行；各个好氧颗粒污泥反应器依次循环运行。

所述各运行时间周期T、进水时间T₁、沉淀时间T₂和曝气时间T₃的关系为：1个周期T＝120分钟-240分钟，沉淀时间T₂＝进水/曝气时间＝10-20分钟，进水时间T₁＝进水/出水时间＝T/n-T₂(分钟)，曝气时间T₃＝T-T₁-2*T₂＝(n-1)*T/n-T₂，式中n为好氧颗粒反应器的组数，进水/出水指一边进水一边排水，进水/曝气指一边进水一边曝气。

所述步骤(1)中的布水系统采用垂直均匀布水方式，并确保每个布水孔的服务面积≤16m²。

所述步骤(1)中是通过穿孔集水管排出净化后的上清液，穿孔集水管上的集水孔向下，防止曝气时带入的污泥等悬浮物积存在集水管内并随排水流出；集水孔在水面分布均匀，且每根集水管的所有集水孔总面积≤该集水管断面面积的30％。

所述步骤(2)中的曝气强度应满足曝气结束时DO＝4-7mg/L。

所述各反应器的总容积V(m³)＝0.001*进水流量(m³/d)*[进水BOD₅浓度(mg/l)-出水BOD₅浓度(mg/l)]/[污泥负荷(kgBOD₅/kgMLSSd)*污泥浓度(kgMLSS/m³)]。每个反应器的容积v(m³)＝总反应器容积(m³)/反应器个数。式中：污泥负荷随进水变化较大，对于城市污水，污泥负荷＝0.05-0.20kgBOD₅/kgMLSSd；污泥浓度＝6-15kgMLSS/m³。

上述方法的工作原理和特点如下：

(1)虽然影响颗粒污泥形成的因素多，但对于其中的许多影响因素来说，一般的废水处理工程均可以满足，工程应用最重要的控制因素一是确保在非曝气时段，进入反应器的废水能够与反应器内的污泥层充分接触和传质；二是在曝气阶段，反应器内的废水能够在颗粒污泥可承受的剪切范围内与颗粒污泥充分混合。

(2)通过对布水系统和集水系统的合理设计，避免废水在非曝气期和曝气混合强度不足时出现短流或泥水虽然局部混合强烈但整体传质不足的问题；也避免了间歇式反应器排水初期水质较差的现象。

(3)由于该方法能够使泥水在全池范围内均匀传质，不需设置污泥回流泵与进水混合，避免了强剪切力对污泥的破坏，从工艺上提高了污泥颗粒化效率，避免了颗粒污泥的再次解体。

(4)通过对多组(两组或以上)反应器切换运行及合理编排每组反应器运行程序，在不降低反应器效率的前提下，合理解决了废水连续进水、连续出水的问题，有利于工程的大规模应用。

附图说明

图1是本发明好氧颗粒污泥废水处理方法的流程示意图。

图中：1、进水阀，2、布水系统，3、池体，4、穿孔集水管，5、排水阀，6、进气阀，7、曝气器，8、流量控制器，9、进水总管，10、进水管，11、进气总管，12、曝气管，13、排水管。

具体实施方式

本发明的好氧颗粒污泥废水处理方法，采用至少两组并行的好氧颗粒污泥反应器，各组反应器交替运行。各组好氧颗粒污泥反应器的结构相同，如图1所示，包括池体3、进水管10、穿孔集水管4、曝气管12和排水管13。池体3上部设置有伸入其内的进水管10，进水管10通过进水阀1与进水总管9连接，进水管10在池体3内的部分上分布有布水系统2。池体3上部设置有伸入其内的穿孔集水管4，穿孔集水管4通过排水阀5与排水管13连接，排水管13上设置有流量控制器8。池体3底部设置有曝气管12，曝气管12上分布有曝气器7，曝气管12通过进气阀6与进气总管11连接。

布水系统2采用垂直均匀布水方式，并确保每个布水口(孔)的服务面积≤16m²。

穿孔集水管4的开孔向下，防止曝气时带入的污泥等悬浮物积存在集水管内并随排水流出；同时应使集水孔在整个池体水面分布均匀，且每根集水管的所有集水口(孔)总面积≤该集水管断面面积的30％。设置流量控制器8，确保排水均匀。

曝气器7采用中微孔曝气器，曝气强度应满足曝气结束时DO＝4mg/L-7mg/L。

本发明的好氧颗粒污泥废水处理方法，具体运行过程如下所述。

(1)开启第一组反应器的进水阀1和排水阀5，使废水由进水总管11首先进入第一组反应器。在第一组反应器内，废水通过进水管10上的布水系统2均匀分布在池体3的底部，废水自下而上均匀地流过好氧颗粒污泥反应区，净化后的上清液通过穿孔集水管4排出。

(2)进水时间T₁后关闭排水阀5，同时开启进气阀6，使压缩空气由进气总管11进入曝气管12，通过布设在池底的曝气器7对池体3内的废水进行混合及充氧。

(3)曝气时间T₂后关闭进水阀1。

(4)曝气时间T₃后关闭进气阀7，停止曝气，开始静沉。

(5)沉淀完成T₂后，结束一个周期T。重新开启第一个好氧颗粒污泥反应器的进水和排水，重复以上步骤，进行第二个周期；

(6)当上一个好氧颗粒污泥反应器在步骤(3)停止进水后，将进水切换至下一个好氧颗粒污泥反应器，下一个好氧颗粒污泥反应器按上述步骤运行；各个好氧颗粒污泥反应器依次循环运行。

各运行时间确定方法为：1个周期T＝120分钟-240分钟，其中：沉淀时间T₂＝10-20分钟，进水时间T₁＝T/n-T₂，曝气时间T₃＝T-T₁-2*T₂＝(n-1)*T/n-T₂，式中n为好氧颗粒反应器的组数。

以下给出采用两组好氧颗粒污泥反应器的实施例。

两组好氧颗粒污泥反应器的进水、曝气、沉淀和排水的关系如下表：

注：进水/出水指一边进水一边排水，进水/曝气指一边进水一边曝气。

表中：1个周期T(min)＝150分钟，其中：沉淀时间＝进水/曝气时间T₂(min)＝15min，进水/出水时间＝T(min)/2-T₂(min)＝60min，曝气时间T₃(min)＝(2-1)*T/2-T₂＝60min。

布水系统2的每个布水口(孔)的服务面积＝6m²。每根集水管的所有集水口(孔)总面积＝该集水管断面面积的25％。

本实施例总反应器容积V(m³)＝0.001*1000(m³/d)*[进水BOD₅浓度(250mg/l)-出水BOD₅浓度(10mg/l)]/[污泥负荷(0.08kgBOD₅/kgMLSSd)*污泥浓度(7kgMLSS/m³)]＝430m³，每个反应器的容积v(m³)＝V(m³)/2＝215m³。

本实施例经2个月调试形成好氧颗粒污泥，好氧颗粒污泥粒径1.0-1.5mm，运行期间进出水检测数据见下表。

实施例 处理前后水检测数据

Claims (6)

1.一种好氧颗粒污泥废水处理方法，其特征是，采用至少两组并行的好氧颗粒污泥反应器，各组反应器交替运行，具体包括以下步骤：

(1)启动第一个好氧颗粒污泥反应器，将废水通过布水系统均匀分布在反应器底部，进入反应器的废水自下而上均匀地流过好氧颗粒污泥反应区，并排出净化后的上清液；

(2)进水时间T₁后停止排水，同时进行曝气，通过布设在池底的曝气器对反应器内的废水进行混合及充氧；

(3)曝气时间T₂后停止进水；

(4)曝气时间T₃后停止曝气，开始静沉；

(5)沉淀时间T₂后，结束一个周期T；重新开启第一个好氧颗粒污泥反应器的进水和排水，重复以上步骤；

(6)当上一个好氧颗粒污泥反应器在步骤(3)停止进水后，将进水切换至下一个好氧颗粒污泥反应器，下一个好氧颗粒污泥反应器按上述步骤运行；各个好氧颗粒污泥反应器依次循环运行。

2.根据权利要求1所述好氧颗粒污泥废水处理方法，其特征是，所述周期T、进水时间T₁、沉淀时间T₂和曝气时间T₃的关系为：1个周期T＝120分钟-240分钟，沉淀时间T₂＝进水/曝气时间＝10分钟-20分钟，进水时间T₁＝进水/出水时间＝T/n-T₂，曝气时间T₃＝T-T₁-2*T₂＝(n-1)*T/n-T₂，式中n为好氧颗粒反应器的组数，进水/出水指一边进水一边排水，进水/曝气指一边进水一边曝气。

3.根据权利要求1所述好氧颗粒污泥废水处理方法，其特征是，所述步骤(1)中的布水系统采用垂直均匀布水方式，并确保每个布水孔的服务面积≤16m²。

4.根据权利要求1所述好氧颗粒污泥废水处理方法，其特征是，所述步骤(1)中是通过穿孔集水管排出净化后的上清液，穿孔集水管上的集水孔向下；集水孔在水面分布均匀，且每根集水管的所有集水孔总面积≤该集水管断面面积的30％。

5.根据权利要求1所述好氧颗粒污泥废水处理方法，其特征是，所述步骤(2)中的曝气强度应满足曝气结束时DO＝4mg/L-7mg/L。

6.根据权利要求1所述好氧颗粒污泥废水处理方法，其特征是，所述各反应器的总容积V(m³)＝0.001*进水流量(m³/d)*[进水BOD₅浓度(mg/l)-出水BOD₅浓度(mg/l)]/[污泥负荷(kgBOD₅/kgMLSSd)*污泥浓度(kgMLSS/m³)]；式中：污泥负荷＝0.05-0.20kgBOD₅/kgMLSSd；污泥浓度＝6-15kgMLSS/m³。