CN110117066A - 一种气升式间歇好氧颗粒污泥培养反应器 - Google Patents

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刘佳玉
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Abstract

本发明提出一种气升式间歇好氧颗粒污泥培养反应器，包括由内而外同心设置的上升管、沉降管，还包括水浴循环控温系统；所述水浴循环控温系统包括水浴控温套筒、水浴泵、水箱和设置在水箱内的电加热器；所述水浴控温套筒套装在沉降管外侧；所述水浴控温套筒的侧壁中部设有水浴进水口，所述水浴进水口连接水浴泵出口；水浴控温套筒的侧壁的上下端分别设有水浴出水口，所述水浴出水口连接水箱顶部开口；所述水浴泵的进口连接水箱侧壁开口。本发明的水浴控温套筒的水形成流动循环，温度更加均衡稳定；同时水浴控温套筒中部进水，上下端出水，换热行程短，进出水的温差小，反应器的上下温度更加均衡；沉降管外壁的传热金属翅片增强换热效率。

Description

一种气升式间歇好氧颗粒污泥培养反应器
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体地说是涉及一种气升式间歇好氧颗粒污泥培养反应器。
背景技术
好氧颗粒污泥是通过微生物自凝聚作用形成的颗粒状活性污泥，与普通活性污泥相比，它具有能提高反应器污泥活性和生物量浓度、减少剩余污泥的排放量、不易发生污泥膨胀、良好的沉降性能、抗冲击能力强、能承受高有机负荷、集不同性质的微生物 于一体等优点。好氧颗粒污泥对于有机物、氮、磷及重金属等都有很好的去除效果。
用于好氧颗粒污泥培养的反应器有气升式间歇好氧颗粒污泥培养反应器（SBR），占地面积小，污泥浓度高，但是存在颗粒分层现象，也即在反应器上部的颗粒污泥的数量小于反应器下部颗粒污泥的数量。气升式间歇好氧颗粒污泥培养反应器的最外层一般均设置有水浴的控温层，但控温层上下温度不均匀，导致反应器各部位存在温差，使得好氧颗粒污泥微生物生化反应速率，增值速率不统一，影响培养效果。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种气升式间歇好氧颗粒污泥培养反应器，水浴控温套筒的加热均衡，效率高，反应器的上下温度更加均匀。
技术方案：本发明提出一种气升式间歇好氧颗粒污泥培养反应器，包括由内而外同心设置的上升管和沉降管；所述上升管的底部与沉降管的底部相连通，上升管的顶部与沉降管的顶部相连通；所述上升管的底部设有用于产生上升气流的曝气头，液体在上升气流的作用下在上升管与沉降管间循环流动；所述曝气头与反应器外部的空气压缩机相连；所述沉降管的侧管壁上设有出水取样口和配水进水口，所述出水取样口通过出水泵与出水容器相连，所述配水进水口通过进水泵与进水容器相连；
还包括水浴循环控温系统；所述水浴循环控温系统包括水浴控温套筒、水浴泵、水箱和设置在水箱内的电加热器；所述水浴控温套筒套装在沉降管外侧；所述水浴控温套筒的侧壁中部设有水浴进水口，所述水浴进水口连接水浴泵出口；水浴控温套筒的侧壁的上下端分别设有水浴出水口，所述水浴出水口连接水箱顶部开口；所述水浴泵的进口连接水箱侧壁开口。
进一步，所述沉降管的外壁设置有传热金属翅片。
进一步，所述电加热器包括电热丝和包覆在电热丝外部的陶瓷管套。
进一步，所述电热丝的材料为镍铬合金。
进一步，所述空气压缩机包括曝气机和位于曝气机出口端的气体流量计，所述曝气头与所述曝气机相连。
进一步，所述上升管的底部与反应器的底部之间留有空隙。
进一步，所述沉降管的侧管壁上自上而下等间距设有多个出水取样口。
进一步，所述上升管的高度小于沉降管的高度。
进一步，所述配水进水口位于沉降管的侧管壁的下端。
有益效果：本发明具有以下优点：
（1）通过水浴循环控温系统，使得套装在沉降管外侧的水浴控温套筒的水形成流动循环，温度更加均衡稳定；同时水浴控温套筒中部进水，上下端出水，换热行程短，进出水的温差小，使得反应器的上下温度更加均衡；沉降管外壁的传热金属翅片增强了换热效率；
（2）反应器内通过连通的上升管和沉降管构成液体流动的闭合回路，促进了好氧颗粒污泥的微生物的自凝聚作用，有利于污泥的颗粒化；
（3）反应器具有相对较大的反应器高/直径比（H/D），因此沉降高度较大，会有充分的沉降时间，可以通过沉降时间来控制选择出粒径大、性能较好的好氧颗粒污泥留在反应器，从而有利于好氧颗粒污泥的形成；同时，具有占地面积小，建设成本低的优点；
（4）能够承受高的负荷能力和冲击力，积累高浓度的污泥。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1. 上升管，2. 沉降管，3. 水浴控温套筒，4. 曝气头，5. 空气压缩机，6.出水泵，7. 出水容器，8. 进水泵，9. 进水容器，10. 水浴泵，11. 水箱，12. 电加热器，13.曝气机，14气体流量计。
具体实施方式
本发明提出一种气升式间歇好氧颗粒污泥培养反应器，如图1所示，反应器为圆柱体形状，反应器由内而外由三部分组成，最内层为上升管1，中间为沉降管2、最外层为水浴控温套筒3，上升管1、沉降管2和水浴控温套筒3为同心设置的圆柱体结构，上升管1的底部与沉降管2的底部相连通，上升管1的顶部与沉降管2的顶部相连通，水浴控温套筒3与沉降管2之间不相通。
上升管1的底部设有曝气头4，曝气头4采用砂芯曝气头，曝气头4与反应器外部的空气压缩机5相连，空气压缩机5包括曝气机13和位于曝气机13出口端的气体流量计14，曝气头4与曝气机13相连，气体流量计14用于控制曝气量。空气压缩机5通过曝气头4在上升管1底部产生上升气流，反应器内的液体在上升气流的作用下在上升管1与沉降管2间循环流动。通过连通的上升管1和沉降管2构成液体流动的闭合回路，促进了好氧颗粒污泥的微生物的自凝聚作用，有利于污泥的颗粒化。
本发明还包括水浴循环控温系统；所述水浴循环控温系统包括水浴控温套筒3、水浴泵10、水箱11和设置在水箱11内的电加热器12；所述水浴控温套筒3套装在沉降管2外侧；所述水浴控温套筒3的侧壁中部设有水浴进水口，所述水浴进水口连接水浴泵10出口；水浴控温套筒3的侧壁的上下端分别设有水浴出水口，所述水浴出水口连接水箱11顶部开口；所述水浴泵10的进口连接水箱11侧壁开口。通过水浴循环控温系统，使得套装在沉降管2外侧的水浴控温套筒3的水形成流动循环，温度更加均衡稳定；同时水浴控温套筒3中部进水，上下端出水，换热行程短，进出水的温差小，使得反应器的上下温度更加均衡。
所述沉降管2的外壁设置有传热金属翅片；沉降管外壁的传热金属翅片进一步增强了换热效率。
电加热器12包括电热丝和包覆在电热丝外部的陶瓷管套。电热丝的材料为防腐蚀的镍铬合金。陶瓷管套对电热丝具有保护作用，同时陶瓷管套具有极高的热传导率。电加热器12功率较大，加热速度快，水浴水流过电热丝时，可迅速升至所需温度。
沉降管2的侧管壁上自上而下设有多个出水取样口，出水取样口可等间距设置，本实施例中，沉降管2的侧管壁上设有5个出水取样口，出水取样口距反应器的底部的距离分别为5 cm、25 cm、45 cm、65 cm、85 cm。出水取样口通过出水泵6与出水容器7相连。沉降管2的侧管壁的下端设有配水进水口，配水进水口通过进水泵8与进水容器9相连。
本实施例中，反应器的总高度为105 cm，直径16 cm，有效容积为4 L。由于反应器具有相对较大的反应器高/直径比（H/D），因此沉降高度较大，会有充分的沉降时间，可以通过沉降时间来控制选择出粒径大、性能较好的好氧颗粒污泥留在反应器，从而有利于好氧颗粒污泥的形成；由于反应器为高径比大的管状结构，因此占地面积小，建设成本低。上升管1的内管直径5 cm，高70 cm，上升管1的底部与反应器的底部之间留有2 cm空隙。沉降管2的内管直径8 cm，高100 cm。上升管1的高度小于沉降管2的高度。
反应器还包括电子继电器，通过电子继电器控制水浴泵10、进水泵8、出水泵6以及空气压缩机5工作。
下面以在本发明反应器中进行高效降解尼古丁的好氧颗粒污泥的培养为例。配置富集培养液、以及模拟废水。
（1）取富集培养后的菌液40 ml，加入到反应器中，再加入4 L模拟废水，并添加一定量的烟碱，使反应器中初始烟碱的浓度达到1000 mg/L。对反应器进行持续的曝气，使反应器中的溶解氧维持在一个较高的水平（6-8 mg/L），调节反应器中废水的初始pH值至7.0，并控制反应器的温度，使其分别保持在20 ℃、25 ℃、30 ℃和35 ℃。并在此条件下分别培养48 h，通过检测反应器0 h和48 h废水中的烟碱浓度及OD值，来确定反应器中降解烟碱及微生物生长繁殖的最适培养温度。综合考虑烟碱的降解效果、微生物的生长繁殖以及好氧污泥形成的适宜条件，反应器培养的温度控制在25 ℃左右。
（2）取富集培养后的菌液加入到反应器中，并加入4 L模拟废水和一定量的烟碱，使反应器中初始烟碱的浓度达到1000 mg/L。对反应器进行持续曝气，使反应器中的溶解氧维持在一个较高的水平（6-8 mg/L），并控制反应器的温度保持在25 ℃，通过调节溶液pH，使反应器中废水的初始pH值分别为5.0、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0和9.0。并在此条件下分别培养48 h，通过检测反应器0 h和48 h废水的烟碱浓度及OD值，来确定反应器中烟碱降解及微生物生长繁殖的最适初始pH值。综合考虑烟碱的降解效果、微生物的生长繁殖和好氧污泥形成的适宜条件，反应器初始pH值应控制在7.0左右。

Claims (9)

1.一种气升式间歇好氧颗粒污泥培养反应器，包括由内而外同心设置的上升管（1）和沉降管（2）；所述上升管（1）的底部与沉降管（2）的底部相连通，上升管（1）的顶部与沉降管（2）的顶部相连通；所述上升管（1）的底部设有用于产生上升气流的曝气头（4），液体在上升气流的作用下在上升管（1）与沉降管（2）间循环流动；所述曝气头（4）与反应器外部的空气压缩机（5）相连；所述沉降管（2）的侧管壁上设有出水取样口和配水进水口，所述出水取样口通过出水泵（6）与出水容器（7）相连，所述配水进水口通过进水泵（8）与进水容器（9）相连；其特征在于：还包括水浴循环控温系统；所述水浴循环控温系统包括水浴控温套筒（3）、水浴泵（10）、水箱（11）和设置在水箱（11）内的电加热器（12）；所述水浴控温套筒（3）套装在沉降管（2）外侧；所述水浴控温套筒（3）的侧壁中部设有水浴进水口，所述水浴进水口连接水浴泵（10）出口；水浴控温套筒（3）的侧壁的上下端分别设有水浴出水口，所述水浴出水口连接水箱（11）顶部开口；所述水浴泵（10）的进口连接水箱（11）侧壁开口。
2.根据权利要求1所述的气升式间歇好氧颗粒污泥培养反应器，其特征在于：所述沉降管（2）的外壁设置有传热金属翅片。
3.根据权利要求2所述的气升式间歇好氧颗粒污泥培养反应器，其特征在于：所述电加热器（12）包括电热丝和包覆在电热丝外部的陶瓷管套。
4.根据权利要求3所述的气升式间歇好氧颗粒污泥培养反应器，其特征在于：所述电热丝的材料为镍铬合金。
5.根据权利要求2所述的气升式间歇好氧颗粒污泥培养反应器，其特征在于：所述空气压缩机（5）包括曝气机（13）和位于曝气机（13）出口端的气体流量计（14），所述曝气头（4）与所述曝气机（13）相连。
6.根据权利要求2所述的气升式间歇好氧颗粒污泥培养反应器，其特征在于：所述上升管（1）的底部与反应器的底部之间留有空隙。
7.根据权利要求2所述的气升式间歇好氧颗粒污泥培养反应器，其特征在于：所述沉降管（2）的侧管壁上自上而下等间距设有多个出水取样口。
8.根据权利要求2所述的气升式间歇好氧颗粒污泥培养反应器，其特征在于：所述上升管（1）的高度小于沉降管（2）的高度。
9.根据权利要求2所述的气升式间歇好氧颗粒污泥培养反应器，其特征在于：所述配水进水口位于沉降管（2）的侧管壁的下端。
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