CN109761343B - 一种颗粒污泥培育床、培育系统及颗粒污泥培育方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种颗粒污泥培育床，其包括培育槽，在所述培育槽内设有填料架，填料架上设有填料；填料架或填料受一个激振装置驱动，使填料架或填料在所述培育槽内发生机械振动；培育槽还设有进水口、出水口和设于底部的排空口。所述培育床能高效且低能耗地培育好氧或厌氧颗粒污泥，还可以作为临时或小型的污水处理设备。本发明是通过振动的方式培育填料上的微生物，微生物在振动的状态下逐渐布满填料架，覆盖堆叠，最后在不同的振动强度下(比如提高振动幅度或频率)，填料表面会形成特有的颗粒状结构，随着振动的持续，这部分颗粒脱落形成颗粒状物。本发明还涉及包含所述颗粒污泥培育床的培育系统、以及应用所述污泥培育系统的颗粒污泥培育方法。

Description

一种颗粒污泥培育床、培育系统及颗粒污泥培育方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种颗粒污泥培育床、培育系统及颗粒污泥培育方法。

背景技术

当今工业发展迅速，相应而来的环境问题也在困扰着人们的生活。各个工厂中源源不断的排放着废水、废气、废渣等。而水，作为生命之源，水质的污染对人类健康和自然生态环境带来严重威胁。为了控制成本，保证出水可以满足环境的排放指标，生物水处理法正广泛地应用在城市污水和工业污水的处理过程中。近年来，好氧颗粒污泥、厌氧颗粒污泥法也受到人们的广泛关注。好氧/厌氧污泥因具有高效，稳定的处理能力，而使得其有着极为广阔的应用前景。厌氧颗粒可以有效降解水体中难降解的有机质，并产生可以被回收再利用的可燃气体，这些可燃气体在偏远山村地区亦可作为燃料提供。好氧颗粒可高效彻底地降解一些有机质，从而使难降解水可得到有效处理。

然而，颗粒污泥虽可有效处理污水，但如何培育颗粒污泥是一个比较困难且高能耗的过程。比如厌氧氨氧化颗粒污泥，通常需要在高回流比的反应器中，经过近一年以上的运行才会有一定量的颗粒形成，而部分好氧颗粒污泥也是如此。在这个漫长的过程中，泵的能耗很高，且由于反应器的内部空间构型，会存在流动死区，导致部分污泥堆叠在死角内难以被利用。在高流速下，许多污泥又会随着水流流失。反应器的容积通常较小且结构较为复杂，当反应内污泥较多时还会出现各种复杂和不稳定的状态。在实际的工程应用中，颗粒污泥量太少的情况下难以启动大型的污水处理设备/系统。因此，如何高效且低能耗地培育出颗粒污泥已变得尤为重要。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种颗粒污泥培育床，能高效且低能耗地培育好氧或厌氧颗粒污泥，还可以作为临时或小型的污水处理设备。本发明还涉及包含所述颗粒污泥培育床的培育系统、以及应用所述污泥培育系统的颗粒污泥培育方法。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种颗粒污泥培育床，其包括：

培育槽，在所述培育槽内设有填料架，所述填料架上设有填料；所述填料架或填料受一个激振装置驱动，使所述填料架或填料在所述培育槽内发生机械振动；所述培育槽设有进水口、出水口和设于底部的排空口。

在本发明一个较佳实施例中，所述培育槽还连接有盛装酸碱度调节药剂的pH调节罐。调节培育池内的pH，保证进水pH值在5.6-9之内，更优选为6.5-7.5。

在本发明一个较佳实施例中，所述进水口设于所述培育槽下部，所述出水口设于所述培育槽上部；或者所述进水口设于所述培育槽上部，所述出水口设于所述培育槽下部。

在本发明一个较佳实施例中，所述培育槽内侧设有填料架基座，所述填料架基座通过弹性支撑杆支撑和连接所述填料架；所述激振装置通过传振杆与所述填料架连接；所述激振装置为偏心振动电机；

或者，所述填料架和/或填料为含有磁体或能被磁体作用的金属体组成，所述激振装置设于所述培育槽外部，为能够提供交替变化磁场的装置，使所述填料架能被所述培育槽外部的激振装置驱动而发生机械振动；

其中，所述填料架基座设于所述培育槽的底部、侧壁或顶部。

优选地，当所述填料架基座为设于所述培育槽底部时，还可使所述填料架基座设置为筛网，通过筛网将符合特定尺寸要求的颗粒污泥从所述筛网底部漏出，从培育槽底部的排空口排出。

在本发明一个较佳实施例中，所述填料架上的填料为柔性填料或刚性填料。优选地，所述填料为柔性网格填料，如塑料拉制柔网，也可以为化纤或棉质柔性材质制成的编织网布，还可以是化纤或棉质柔性材质配以刚性骨架制成的柔网。

在本发明一个较佳实施例中，所述培育槽底部呈锥体角度设置，以便汇集并导出颗粒污泥。

在本发明一个较佳实施例中，所述培育槽内设有曝气装置，所述曝气装置为曝气管或曝气盘。

在本发明一个较佳实施例中，包括多个所述培育槽，所述多个培育槽之间以串联或并联方式连接。

一种颗粒污泥培育系统，其包括：

至少一个培育床，所述培育床为以上任一较佳实施例中所述的培育床；所述培育床的培育槽出水口连接一个分离器，所述分离器包括一个分离塔，所述分离塔内部的上方设有搅拌叶轮，所述分离塔底部设有排泥口。

在本发明一个较佳实施例中，所述分离塔内设有一个集絮罩，所述集絮罩下端设有开口部，所述搅拌叶轮设于所述集絮罩的内侧；所述分离塔包括入水口和排水口，所述入水口位于所述分离塔的下部，所述排水口位于所述分离塔的上部。

在本发明一个较佳实施例中，所述分离塔底部呈锥体角度设置，以便汇集并导出颗粒污泥。

在本发明一个较佳实施例中，所述培育槽和/或分离塔内设有温度调节管，所述温度调节管内通入热媒或冷媒以调节所述培育槽和/或分离塔内的温度条件。

本发明还提供一种颗粒污泥培育方法，其是采用上述颗粒污泥培育系统，且包含如下步骤：

S1:向培育槽内加入一定量要培育成颗粒污泥的原始絮状污泥，向进水口注入自来水，并向培育槽中加含有易降解有机质及氮磷源的预配制水进行初期培育，使填料架和填料上挂泥；

S2:开启激振装置，并向培育槽内注入污泥营养剂(加常规的污泥营养剂即可，比如主要成分为葡萄糖或乙酸钠，并含有少量铵盐等复合物)，控制培育槽内水的溶氧度提供好氧或厌氧环境；在这个过程中培育槽内的生物絮体发生碰撞结合，并在填料表面形成生物膜；

S3:随着激振装置的振动强度增大或振动时间延长，一些生物膜碎片从填料上脱落形成颗粒污泥，其中密度较大的颗粒污泥直接沉降在培育槽底部，部分漂浮态的颗粒污泥离开随水流入分离器，在分离器中再次沉降，少量漂浮在上部的污泥被搅拌叶轮破碎后沉降到分离器底部；

S4:在培育槽底部的排空口和分离器底部的排泥口收集颗粒污泥。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

(1)本发明的颗粒污泥培育系统，可用于培育好氧或厌氧颗粒污泥。在培育过程中，由于激振装置可驱动填料架振动，使原始絮状污泥之间相互碰撞，这就为絮状污泥附着在填料上提供条件，同时为絮状污泥的絮凝提供了碰撞结合的条件，使填料上很快有生物膜附着。本发明是通过振动的方式培育填料上的微生物，微生物在振动的状态下逐渐布满填料架，覆盖堆叠，最后在不同的振动强度下(比如提高振动幅度或频率)，填料表面会形成特有的颗粒状结构，随着振动的持续，这部分颗粒脱落形成颗粒状物。与高回流反应器所需的泵能耗相比，振动的能耗很低，且对微生物的活性有着很好的促进作用，生物膜上的污泥生长速度很快，同时培育槽内不会有死区，传质效果良好，培育槽内各部位都处于一个很好的运行工况下。

(2)本发明的颗粒污泥培育系统中所设置的激振装置，通过调节其振动强度，可以控制颗粒污泥最终的粒径大小，使生产出的颗粒污泥可适应污水处理过程中不同的工艺参数，处理不同类型的污水。

(3)激振装置驱动填料架振动，使培育槽内的水产生细小的旋涡体，原始絮状泥会很快絮结长大成颗粒污泥。由于填料架上的填料来回振动，不仅有利于填料上生物膜的剥落，还会让颗粒污泥成长得更加密实。

(4)本发明的颗粒污泥培育系统，解决了传统颗粒污泥培育的诸多问题，简化了传统培育颗粒污泥反应器的结构，提升了反应器的操作性，可高效且低能耗地培育颗粒污泥，以提供大型的污水处理设备/系统使用。本发明的颗粒污泥培育系统还可以作为一般的临时废水处理系统，临时应用于小型的污水处理场合，亦可作小型设备在小试和中试中使用。每个培育槽可单独使用，也可以通过接续串联、并联等方式使用。

(5)本发明的的颗粒污泥培育系统，颗粒污泥培育效率高、周期短、能耗低、对外界环境无特殊要求、占地面积和空间很小，设备体积最小可做至0.001立方米以内(底面积不到0.01平方米，高不超过0.1m)，最大无上限。

(6)本发明的颗粒污泥培育系统，可维持很高的微生物量下运转，无需回流等辅助设备，且一经启动可以连续产出颗粒，不需要二次启动，可随时启停，抗冲击性强。使用本发明污泥培育系统培育出来的颗粒密度大、沉降性好，可根据需要调控污泥的平均粒径。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的颗粒污泥培育系统的结构示意图。

【附图标记说明】

10：培育槽；20：分离器；30：pH调节罐；11：进水泵；12：排空口；13：进水口；14：出水口；15：填料架基座；151：弹性支撑杆；16：填料架；17：激振装置；171:传振杆；21：分离塔；22：入水口；23：排水口；24：搅拌叶轮；25：集絮罩；251：开口部；211：排泥口。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

本发明从易于漂浮等絮状污泥的成长条件出发，研制成功具有振动填料架的颗粒污泥培育系统，用于培育好氧或厌氧颗粒污泥，实现高效率、低能耗的颗粒污泥培育工艺，一方面可作为短时或临时的污水处理设备使用，另一方面可高效培育所需粒径、特性的颗粒污泥，以满足启动大型的污水处理设备/系统的需要。

结合图1所示，为本发明一个较佳实施例的颗粒污泥培育系统，其包括一个培育槽10，设有进水口13、出水口14和设于底部的排空口12。进水口13连接进水泵11，通过进水泵11导入水源。进水口13设于培育槽10的下部，出水口14设于培育槽10上部。在培育槽10底部设有填料架基座15、弹性支撑杆151，弹性支撑杆151上方连接填料架16，填料架16上布置有填料。填料可为柔性填料或刚性填料。优选地，填料为柔性网格填料，如塑料拉制柔网，也可以为化纤或棉质柔性材质制成的编织网布，还可以是化纤或棉质柔性材质配以刚性骨架制成的柔网。

填料架16上方设有激振装置17，激振装置17通过传振杆171与填料架16连接。优选地，激振装置17为偏心振动电机。通过偏心振动电机的振动，带动填料架16旋转或往复振动。激振装置17使填料架16在培育槽10内发生机械振动。

在培育槽10的一侧设有pH调节罐30，内盛装酸碱度调节药剂的pH调节罐。根据培育槽10内实时监测的pH值，启动pH调节罐30的泵，向培育槽10内注入药剂，保证pH值在5.6-9之内，更优选为6.5-7.5。

在培育槽10的出水口14还连接一个分离器20。如图1所示，分离器20包括一个分离塔21，分离塔21设有入水口22和排水口23，其中入水口22连接培育槽10的出水口14，分离塔21的底部设有排泥口211，入水口22位于分离塔21的下部，而排水口23位于分离塔21的上部。其中，在分离塔21内的上方吊挂一个搅拌叶轮24，搅拌叶轮24的叶片旋转面接近于液面。在分离塔21内设有一个集絮罩25，其设于搅拌叶轮24的外围，下方设有开口部251。集絮罩25可将一些漂浮上来的比较大块的絮状生物膜收集，并被搅拌叶轮24剪切成细小颗粒污泥，沉降到分离塔21底部供回收。

以上为实施例1的主要部件的描述，以下为进一步优化方案或替代方案：

在以上实施例中，进水口13设于培育槽10的下部，出水口14设于培育槽10上部。但在其他实施例中，也可以将进水口13设于培育槽上部，而出水口14设于下部。

进一步地，将培育槽10底部设计成呈锥体角度，以便汇集并导出颗粒污泥。

进一步地，分离塔21底部设计成呈锥体角度，以便汇集并导出颗粒污泥。

在以上实施例中，激振装置17是直接连接在传振杆171一端的。但在其他实施例中，可以通过将填料架16或填料采用可被磁场作用的材质，如永久磁体/磁粉或金属体等，而激振装置17设于培育槽10外部，不与填料架16接触或连接，通过在培育槽10外部产生交替变化的磁场，使填料架16和填料在培育槽10内发生机械振动。总之，只要能实现和调控填料架16或其填料发生振动即可。

以上实施例中，填料架基座161设于培育槽10的底部。但在其他实施例中，填料架基座161可设置在培育槽10顶部或侧壁、甚至角落。当如实施例1的填料架基座161设置的位置时，可进一步将填料架基座161制成特定网孔的网筛，以便筛选出适当粒径的颗粒污泥。

进一步地，可在培育槽10内设有曝气装置，曝气装置为曝气管或曝气盘，曝气装置连接供气管。曝气装置可提供好氧或厌氧环境，以保证培育槽10内厌氧颗粒污泥或好氧颗粒污泥的培育环境。

进一步地，可在培育槽10和/或分离塔20内设有温度调节管，温度调节管内通入热媒或冷媒以调节培育槽和/或分离塔内的温度条件。

采用实施例1中所述的颗粒污泥培育系统，培育颗粒污泥的方法如下：

步骤1：启动步骤

将培育槽10内部加入一定量要培育成颗粒污泥的原始絮状污泥，随后加注自来水及少量含有一定量易降解有机质及氮磷源的预配置水进行初期培育，初期培育时间可为1至5天；

步骤2培育步骤

经过1至5天的初期培育后，激振装置17开启，并将常规用量的污泥营养剂(比如主要成分为葡萄糖或乙酸钠，并含有少量铵盐等物质)打入培育槽10中(使培育槽10中碳氮磷的比约为100:5:1，不同污泥的浓度可以略有调整)。并通过对水中溶氧的控制提供好氧或厌氧环境。

步骤3产泥过程

经过大约5-10天的运行之后(个别情况可能会延迟几天)，填料表面的状态发生变化，诸多颗粒状污泥布满填料表面，形成生物膜，且随着振动的进行，一些生物膜开始剥落，有少量颗粒污泥从填料表面脱落并流出培育槽10。

步骤4分离与收集

随着颗粒污泥的增多，培育系统进入了产泥过程，污泥源源不断从填料上产出并脱落，一些密度较大的颗粒污泥直接沉降到培育槽10的底部，随之在底部进行排放取泥，部分较大片的、漂浮态的颗粒污泥离开培育槽10后进入流入分离器20，在分离器20进行浮选，少量漂浮污泥在分离器20内通过被搅拌叶轮24剪切破碎，破碎后沉降、从分离器20底部的排泥口211处回收。

本发明的培育系统在第一次运行后，可以随时停止，再启动时直接进行步骤2操作。相较于长达1年的高回流颗粒污泥制备工艺中泵的能耗，本发明振动过程能耗很低，其对微生物的活性有着很好的促进作用，生物膜上的污泥生长速度很快。

实施例2

本实施例的颗粒污泥培育系统相比实施例1，不包含分离器20，但包含3个培育槽10串联连接组成。其中每个培育槽10内都具有与实施例1相同的进水泵11、排空口12、进水口13、出水口14、填料架16、填料架基座15、弹性支撑杆151、激振装置17和传振杆171。相邻两个培育槽10的出水口14与另一个培育槽10的进水口13连通。

实施例3

本实施例的颗粒污泥培育系统相比实施例2，包含3个培育槽10串联且最后端的培育槽10连接分离器20，分离器20的结构与实施例1所述。

Claims (4)

1.一种颗粒污泥培育系统，其特征在于，其包括：

至少一个培育床，所述培育床包括多个培育槽，所述多个培育槽之间以串联方式连接；所述培育床的培育槽出水口连接一个分离器，所述分离器包括一个分离塔，所述分离塔内部的上方设有搅拌叶轮，所述分离塔底部设有排泥口；所述培育槽和/或分离塔内设有温度调节管，所述温度调节管内通入热媒或冷媒以调节所述培育槽和/或分离塔内的温度条件；所述培育槽还连接有盛装酸碱度调节药剂的pH调节罐；

在所述培育槽内设有填料架，所述填料架上设有填料；所述填料架或填料受一个激振装置驱动，使所述填料架或填料在所述培育槽内发生机械振动；所述培育槽设有进水口、出水口和设于底部的排空口；

所述培育槽内侧设有填料架基座，所述填料架基座通过弹性支撑杆支撑和连接所述填料架；所述激振装置通过传振杆与所述填料架连接；所述激振装置为偏心振动电机；或者，所述填料架和/或填料为含有磁体或能被磁体作用的金属体组成，所述激振装置设于所述培育槽外部，为能够提供交替变化磁场的装置，使所述填料架能被所述培育槽外部的激振装置驱动而发生机械振动；

其中，所述填料架基座设于所述培育槽的底部；所述填料架基座设为筛网，通过筛网将符合特定尺寸要求的颗粒污泥从所述筛网底部漏出，从培育槽底部的排空口排出；

所述分离塔内设有一个集絮罩，所述集絮罩下端设有开口部，所述搅拌叶轮设于所述集絮罩的内侧；所述分离塔包括入水口和排水口，所述入水口位于所述分离塔的下部，所述排水口位于所述分离塔的上部；所述集絮罩将一些漂浮上来的絮状生物膜收集，絮状生物膜被搅拌叶轮剪切成细小颗粒污泥，沉降到分离塔底部以供回收。

2.根据权利要求1所述的一种颗粒污泥培育系统，其特征在于，所述填料架上的填料为柔性填料或刚性填料。

3.根据权利要求1所述的一种颗粒污泥培育系统，其特征在于，所述培育槽内设有曝气装置，所述曝气装置为曝气管或曝气盘。

4.一种颗粒污泥培育方法，其特征在于，采用权利要求1-3任一项所述的颗粒污泥培育系统，且包含如下步骤：

S1:向培育槽内加入一定量要培育成颗粒污泥的原始絮状污泥，向进水口注入自来水，并向培育槽中加含有易降解有机质及氮磷源的预配制水进行初期培育，使填料架和填料上挂泥；

S2:开启激振装置，并向培育槽内注入污泥营养剂，控制培育槽内水的溶氧度提供好氧或厌氧环境；在这个过程中培育槽内的生物絮体发生碰撞结合，并在填料表面形成生物膜；

S3:随着激振装置的振动强度增大或振动时间延长，一些生物膜碎片从填料上脱落形成颗粒污泥，其中密度较大的颗粒污泥直接沉降在培育槽底部，部分漂浮态的颗粒污泥离开随水流入分离器，在分离器中再次沉降，少量漂浮在上部的污泥被搅拌叶轮破碎后沉降到分离器底部；

S4:在培育槽底部的排空口和分离器底部的排泥口收集颗粒污泥。

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