CN108689486A - 一种连续流颗粒污泥反应器及运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连续流颗粒污泥反应器及运行方法，反应器包括主体、进水泵及曝气设备，反应器主体主要由循环曝气区、折流沉淀区、气提推流区组成，折流沉淀区交错设置的两道挡板能够除去进入沉淀区的气泡；折流沉淀区上部设置排水口，使沉降性差的污泥排出，能够起到筛选污泥的作用；气提推流区中设置多组曝气头加大曝气量，为系统循环流动提供动力。运行方法包括以下步骤：1)接种活性污泥；2)启动反应器并进水；3)启动初期驯化培养；4)经过5‑6周的培养，完成好氧颗粒污泥的培养，反应器稳定运行。本发明适用于污水处理，能连续运行，结构完善，运行可靠，污水处理的效果和效率大大提高。

Description

一种连续流颗粒污泥反应器及运行方法

技术领域：

本发明适用于污水生物处理领域，具体适用于连续流的好氧颗粒污泥及其运行方法。

背景技术：

好氧颗粒污泥作为一类微生物自凝絮体，具有生物活性高，物种繁多，微生物成层生长的特点，在好氧条件下同时存在好氧、缺氧、厌氧微环境，实现好氧条件下同时脱氮除磷等传统活性污泥无法比拟的众多优点，被认为是极具发展前景的废水生物处理技术。但是，好氧颗粒污泥的形成具有不稳定性，其在培养初期需要通过控制沉淀时间及出水高度，实现对沉降性好的颗粒的筛选，从而促进颗粒的形成，故现有颗粒污泥的培养几乎均利用SBR反应器的单一形式。利用SBR反应器培养颗粒污泥虽然泥水分离能够在同一个反应器中实现，但是SBR容积利用率低、水头损失大、出水不连续、峰值需氧量高、设备利用率低、运行控制复杂、不适用于大水量的缺点极大的限制了该种技术的应用与发展，致使好氧颗粒污泥技术至今仍未实现大规模的工程化应用。但是连续流运行可以实现连续处理水，具有节省占地面积，运行控制简单的优点，目前对连续进水形势下培养好氧颗粒污泥并进污水处理的反应器的报道较少。一般情况下，处理连续流污水的泥水分离过程是在另外设置的沉淀池中完成的，沉淀的污泥一部分作为剩余污泥外排，一部分回流入反应器中。该过程沉淀的污泥最终为均质的污泥，回流的污泥中包含了沉降性好的污泥颗粒与沉降性差的污泥絮体，故无法分离出沉降性好的污泥颗粒，不能实现对污泥的筛选，故颗粒难以在反应器中形成。所以，为使好氧颗粒污泥在污水处理中更好的推广与应用，急需一种占地面积小，运行高效的具有污水处理功能的连续流好氧颗粒污泥反应器。

发明内容：

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种高效好氧颗粒污泥连续流反应器及运行方法。该反应器为一体化反应器，能够实现连续流模式的运行并促进好氧颗粒的筛选与形成，结构完善简洁，运行可靠，污水处理的效果和效率大大提高。

本发明的技术解决方案如下：

本发明的连续流颗粒污泥反应器，其特征是：包括反应器主体、进水泵及曝气设备，所述反应器主体主要由循环曝气区、折流沉淀区、气提推流区3大部分组成，该3大部分组成一个完整的循环回路；其中，折流沉淀区通过设置两道挡板，第一道挡板为上开口，使水流从其上部越过，第二道挡板为下开口，使水流从其下部流过，两道挡板的共同作用使得水流由上而下流入折流沉淀区，使气泡在流入的过程中自动上浮除去，避免影响沉淀区泥水分离；折流沉淀区上部设置排水口，底部设置斜坡，斜坡底部是连接气提推流区的开孔，流入的泥水混合液一部分在反应器持续进水时整体水头压力的作用下由下而上向排水口流动，沉降性差的污泥及絮体会持续向上流动，最终从排水口流出，而沉降性能良好的污泥及颗粒会在重力作用下反向流回，最终会通过沉淀区下部的斜坡滑动到开孔附近，在水流作用下通过开孔流入气提推流区；气提推流区中设置多组曝气头，气提推流区在曝气量较大的情况下，将水流曝气并将液面提升到高于固定挡板的高度，并越过挡板流入液面较低的循环曝气区，从而为整个反应器的循环流动提供了动力。

本发明的利用上述反应器运行的方法，其特征包括以下步骤：

(1)接种活性污泥：取污水处理厂浓缩池污泥或脱水后泥饼，使用16目筛网滤去纤维、毛发等杂质，加入反应器，反应器初始污泥浓度约5000mg/L；

(2)启动进水泵及曝气系统，进水泵将合成废水提升经进水口进入气提推流区，维持曝气区D0在5mg/L以上；

(3)启动初期进行驯化，起始运行水力停留时间为48h，通过增加进水量每隔5天缩短6小时的停留时间，最终在30天左右将水力停留时间缩短为12小时；

(4)经过5-6周的培养，好氧颗粒污泥最终形成，反应器可稳定运行。

本发明的工作原理如下：(1)进水泵将污水提升进入反应器，鼓风机提供的氧气经曝气器进入循环曝气区及气提推流区，在微生物的作用下，共同完成污染物的降解。(2)泥水混合液由循环曝气区经过折流挡板流入折流沉淀区，在折流沉淀区中实现颗粒污泥的筛选，沉降性好的污泥沉入池底，沉降性差的随出水带出。(3)气提推流区将折流沉淀区底部污泥提升返回至反应器进水端，并随水流进入循环曝气区。(4)气提推流区通过加大曝气量及其自身较高的长径比，使提升后的液面高于并越过固定挡板，从而为整个反应器的循环流动提供动力。

本发明的优点在于：(1)反应器在连续进水、连续出水的方式下运行；(2)在曝气区后设置折流沉淀区，折流沉淀区容积小、水力停留时间短，一般控制在5～15分钟，折流沉淀区中实现颗粒污泥的筛选，颗粒污泥沉降性能好、快速沉降，悬浮或絮状污泥沉降性能差、慢速沉降，从而较高沉降速率的颗粒污泥在折流沉淀区中沉降，而悬浮和絮状污泥等因沉降较慢则随出水被排出；(3)折流沉淀区两块挡板交错设置，第一块挡板为上开口，第二块为下开口，使混合液自循环曝气区流入时，水流方向为自上而下，避免气泡进入沉淀区域，影响颗粒污泥的筛选；(4)经筛选的颗粒污泥顺折流沉淀区底部的倾斜斜坡滑下，滑落到开孔附近，并随水流流入气提推流区，并通过曝气提升回进水端。斜坡与开孔的设置，能够使气提区产生的水流驱动沉淀区的污泥流动，避免产生淤积。(5)气提推流区通过加大曝气量及其自身较高的长径比，使提升后的液面高于并越过固定挡板流入循环曝气区，从而为整个反应器的循环流动提供动力，避免额外的循环水泵设备增加成本以及对颗粒污泥的破坏。(6)气提推流区的大曝气量及较高的长径比，可形成高的剪切力，使好氧颗粒污泥表面多余的丝状菌脱落，形成了光滑、密实、稳定的污泥颗粒。(7)反应器整体构造简单，除曝气及进水设备外，无额外的配件及机械设备，能够显著节省制造及运行成本。

附图说明：

图1为连续流颗粒污泥反应器平面图；

图2是反应器整体主视图；

图3是图1的A-A剖视图：

图4是图1的B-B剖视图；

图5是图1的C-C剖视图。

本发明产品的外形并不受此图的限制，仅外形改变也属于本发明的保护范围。

附图主要标号说明：

1-循环曝气区， 2-折流沉淀区， 3-气提推流区，

4-进水口， 5-排水口， 6-备用取水口，

7-曝气设备(鼓风机)， 8-进水泵， 9-曝气头，

10-缓冲挡板， 11-折流挡板1(上开口)， 12-折流挡板2(下开口)，

13-固定挡板， 14-斜坡， 15-开孔

具体实施方式

本发明的连续流颗粒污泥反应器包括反应器主体、进水泵及曝气设备，所述反应器主体主要由循环曝气区1、折流沉淀区2、气提推流区3三大部分组成，该三大部分相互连接，组成一个完整的循环回路。其中循环曝气区1中，通过均匀布置于池底的曝气头9进行曝气，有机物被微生物降解。折流沉淀区2通过设置两道挡板，第一道挡板折流挡板11为上开口，使水流从其上部越过，第二道挡板12为下开口，使水流从其下部流过，两道挡板的共同作用使得水流由上而下流入折流沉淀区2，使气泡在流入的过程中自动上浮除去，避免影响折流沉淀区2中泥水分离作用。流入的泥水混合液一部分在反应器持续进水时整体水头压力的作用下由下而上向排水口5流动，沉降性差的污泥及絮体会持续向上流动，最终从排水口5流出，而沉降性能良好的污泥及颗粒会在重力作用下反向流回，最终会通过沉淀区下部的斜坡14滑动到开孔15附近，在水流作用下通过开孔15流入气提推流区3。气提推流区在曝气量较大的情况下，将水流曝气并将液面提升到高于固定挡板13的高度，并越过挡板流入液面较低的循环曝气区1，从而为整个反应器的循环流动提供了动力。此外，备用取水口6的设置，是为了方便于反应器中取水及泥样，以观察反应器去除效果及在特殊情况下作为排水口使用。缓冲挡板10的设置，是为了缓冲污泥流动时在角落处的冲击，避免污泥在角落处形成死角淤积。

优选地，曝气头9的分布可采用曝气软管于反应器上开口直接接入，用刚性高密度的杆状支架固定曝气头，使曝气头均匀分布于曝气区底部。采用该分布方式，可使曝气头的更换和维护大大简化，节约成本。

优选地，折流挡板12可采用活动式，可滑动，可拆卸，并可多制作几种不同长度的挡板备用，以便于灵活调整沉淀区中上升水流的停留时间，实现控制排泥量的目的。

本发明的具体实施例中，连续流颗粒污泥反应器长30cm，宽16cm，高50cm，反应器有效体积约19L，采用有机玻璃制。以合成废水作为进水，水质如下：COD为600mg/L、NH4-N为50mg/L、PO4-P为10mg/L。接种污泥为城市污水处理厂二沉池的活性污泥，有机负荷为1.2kgCOD/m3·d。

反应器按以下方式运行：

(1)接种活性污泥：取污水处理厂二沉池污泥，使用16目筛网滤去纤维、毛发等杂质，加入反应器，反应器初始污泥浓度约5000mg/L；

(2)启动进水泵及曝气系统，进水泵将合成废水提升经进水口进入气提推流区，维持曝气区DO在5mg/L以上。

(3)启动初期进行驯化，起始运行水力停留时间为48h，通过增加进水量每隔5天缩短6h的停留时间，最终在30天左右将水力停留时间缩短为12h。

(4)经过5-6周的培养，好氧颗粒污泥最终形成，反应器可稳定运行。

经上述方法连续运行40天，反应器中的颗粒粒径主要在0.5mm以上；污泥SVI30由90～100mL/g变为SVI3030～40mL/g，沉淀时间小于5min。COD去除率达到90％以上，NH4-N转化率100％，出水TN小于30mg/L，PO4-P小于5mg/L。

试验证明本发明的反应器及运行方法优于现有的非连续流的好氧颗粒污泥法，运行连续，污水处理周期短，效果好，效率明显提高。

Claims (2)

1.一种连续流颗粒污泥反应器，其特征是：包括反应器主体、进水泵及曝气设备，反应器主体主要由循环曝气区、折流沉淀区、气提推流区3大部分组成，该3大部分组成一个完整的循环回路；所述折流沉淀区通过设置两道挡板，第一道挡板为上开口，使水流从其上部越过，第二道挡板为下开口，使水流从其下部流过，两道挡板的共同作用使得水流由上而下流入折流沉淀区，避免气泡影响沉淀区泥水分离；折流沉淀区上部设置排水口，底部设置斜坡，斜坡底部是连接气提推流区的开孔，泥水混合液在折流沉淀区实现筛选，保留沉降性良好的颗粒污泥，排出沉降性差的污泥及絮体；气提推流区中设置多组曝气头，在曝气量较大的情况下，将水流曝气并将液面提升到高于固定挡板的高度，并越过挡板流入液面较低的循环曝气区，从而为整个反应器的循环流动提供了动力。

2.上述反应器的运行方法，其特征包括以下步骤：

(1)接种活性污泥：取污水处理厂二沉池污泥，使用16目筛网滤去纤维、毛发等杂质，加入反应器，反应器初始污泥浓度约5000mg/L；

(2)启动进水泵及曝气系统，进水泵将合成废水提升经进水口进入气提推流区，维持曝气区DO在5mg/L以上；

(3)启动初期进行驯化，起始运行水力停留时间为48h，通过增加进水量每隔5天缩短6h的停留时间，最终在30天左右将水力停留时间缩短为12h；

(4)经过5-6周的培养，好氧颗粒污泥最终形成，反应器可稳定运行。