CN114212886A - 一种厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置及方法，包括：罐体的上端设置有出水口，罐体的下端设置有排泥口，中央管设置在罐体内，中央管的一端处于排泥口的上方，中央管的另一端穿过出水口并向外延伸，进水管的一端穿过罐体与中央管中部连通，破碎结构设置在罐体内，该筛分装置能够高效截留功能菌、操作使用简单、高能低耗、无需外加电源、运行维护便利，利用重力进行筛分，使挟裹小颗粒污泥的絮体污泥和内包裹大量氮气密度远小于水的大颗粒在上升过程中被破碎结构切割成高密度小体积的颗粒，最终经沉淀从排泥口排出，利于功能菌的回收利用和絮体污泥的淘洗，利于总氮的去除和系统颗粒化的形成。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，更具体地，涉及一种厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置及方法。
背景技术
目前，在絮体-生物膜厌氧氨氧化工程应用中，老化的生物膜会脱落，脱落的生物膜以颗粒污泥的形式存在，含大量高丰度的厌氧氨氧化菌。被大量氮气包裹的颗粒污泥和被絮体污泥挟裹的小颗粒污泥在曝气作用下悬浮在混合液中，而传统的颗粒污泥筛分装置，无法截留含有大量气体的密度低于水的颗粒污泥，造成功能菌的流失。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置，该筛分装置能够高效截留功能菌、操作使用简单、高能低耗、无需外加电源、运行维护便利，利用重力进行筛分，使挟裹小颗粒污泥的絮体污泥和内包裹大量氮气密度远小于水的大颗粒在上升过程中被破碎结构切割成高密度小体积的颗粒，浮力小于重力，最终经沉淀从排泥口排出，而絮体污泥在浮力作用下继续上升从出水口排出，实现絮体污泥的淘洗，利于功能菌的回收利用和絮体污泥的淘洗，利于总氮的去除和系统颗粒化的形成。
为了实现上述目的，本发明提供一种厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置，包括：
罐体，所述罐体的上端设置有出水口，所述罐体的下端设置有排泥口；
中央管，所述中央管设置在所述罐体内，所述中央管的一端处于所述排泥口的上方，所述中央管的另一端穿过所述出水口并向外延伸；
进水管，所述进水管的一端穿过所述罐体与所述中央管的中部连通；
破碎结构，所述破碎结构设置在所述罐体内，能够将大颗粒污泥团粉碎。
可选地，所述进水管上设置有进泥阀门、进水泵和进水流量计，所述排泥口设置有排泥阀门、排泥泵和排泥流量计。
可选地，所述破碎结构为菱形挡板，用于切割上升的包含大量气体的大颗粒。
可选地，所述出水口处设置有溢流堰。
可选地，所述排泥口呈漏斗状，所述中央管的所述一端设置有反射板，所述反射板为喇叭状。
可选地，所述进水泵为隔膜潜污泵。
可选地，所述罐体的顶部设置有水池，所述溢流堰设置在所述水池内，所述水池底部设置有排水口。
一种厌氧氨氧化颗粒污泥筛分方法，利用上述的厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置，包括：
将厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置的进水管和排泥口分别与全混式厌氧氨氧化颗粒污泥反应器的输出端和输入端连接，
利用所述厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置对所述全混式厌氧氨氧化颗粒污泥反应器的泥水混合液进行筛分，获取颗粒污泥和絮状污泥；
将颗粒污泥经排泥口输入至所述全混式厌氧氨氧化颗粒污泥反应器；
将絮状污泥排入排出污水处理系统。
可选地，所述利用所述厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置对所述全混式厌氧氨氧化颗粒污泥反应器的泥水混合液进行筛分，获取颗粒污泥包括：
根据筛分进度控制进水管的进水量和排泥口的排泥量调节罐体内的混合液上升流速，进而调节从出水口排出的絮体污泥量，直至所述颗粒污泥的总氮去除负荷、污泥粒径和污泥浓度增大到设定值时停止调节。
可选地，所述全混式厌氧氨氧化颗粒污泥反应器内的泥水混合液经污水处理厂的热交换间升温后输入所述厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置。
本发明提供一种厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置，其有益效果在于：
该筛分装置能够高效截留功能菌、操作使用简单、高能低耗、无需外加电源、运行维护便利，利用重力进行筛分，使挟裹小颗粒污泥的絮体污泥和内包裹大量氮气密度远小于水的大颗粒在上升过程中被破碎结构切割成高密度小体积的颗粒，浮力小于重力，最终经沉淀从排泥口排出，而絮体污泥在浮力作用下继续上升从出水口排出，实现絮体污泥的淘洗，利于功能菌的回收利用和絮体污泥的淘洗，利于总氮的去除和系统颗粒化的形成。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个实施例的一种厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置的结构示意图。
图2示出了根据本发明的一个实施例的一种厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置中的污泥中位径与颗粒化率随时间的变化趋势图。
图3示出了根据本发明的一个实施例的一种厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置中的污泥浓度随时间的变化趋势图。
图4示出了根据本发明的一个实施例的一种厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置中的菌种浓度随时间的变化趋势图。
图5示出了根据本发明的一个实施例的一种厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置中的总氮去除负荷随时间的变化趋势图。
附图标记说明：
1、罐体；2、中央管；3、破碎结构；4、进水口；5、溢流堰；6、排泥口。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
图1示出了根据本发明的一个实施例的一种厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置的结构示意图；图2示出了根据本发明的一个实施例的一种厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置中的污泥中位径与颗粒化率随时间的变化趋势图；图3示出了根据本发明的一个实施例的一种厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置中的污泥浓度随时间的变化趋势图；图4示出了根据本发明的一个实施例的一种厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置中的菌种浓度随时间的变化趋势图；图5示出了根据本发明的一个实施例的一种厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置中的总氮去除负荷随时间的变化趋势图。
如图1-5所示，一种厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置，包括：
罐体1，罐体1的上端设置有出水口，罐体1的下端设置有排泥口6；
中央管2，中央管2设置在罐体1内，中央管2的一端处于排泥口6的上方，中央管2的另一端穿过出水口并向外延伸；
进水管，进水管的一端穿过罐体1与中央管2中部连通；
破碎结构3，破碎结构3设置在罐体1内，能够将大颗粒污泥团粉碎。
具体的，罐体1在排泥口6和中央管2构成污泥沉淀收集区域，通过中央管2向罐体1内输入泥水混合液，在一定的上升流速下，密度较大的颗粒污泥在上升过程中沉淀到罐体1的底部的污泥收集区域，同时污泥中挟裹小颗粒污泥的絮体污泥和内包裹大量氮气密度远小于水的大颗粒污泥在上升过程中通过破碎结构3破碎，切割成高密度小体积的颗粒，进而使污泥团的浮力小于重力，最终沉淀在底部的污泥沉淀收集区域，之后筛分过的颗粒污泥从排泥口6排出，絮体污泥分离出小颗粒污泥后，受到的浮力大于重力，在浮力的作用下继续上升从出水口流出，达到絮体污泥和颗粒污泥筛分的效果，利于总氮的去除和系统颗粒化的形成。
进一步，中央管2的另一端高于溢流堰5与出水池高度相同。
在本实施例中，所述进水管上设置有进泥阀门、进水泵和进水流量计，所述排泥口设置有排泥阀门、排泥泵和排泥流量计。
具体的，方便控制混合液的输入量、颗粒污泥和絮体污泥排出量。
在本实施例中，破碎结构3为菱形挡板，用于切割上升的包含大量气体的大颗粒。
具体的，通过菱形挡板将污泥中挟裹小颗粒污泥的絮体污泥和内包裹大量氮气密度远小于水的大颗粒污泥上升过程中分割，同时避免污泥附着。
在本实施例中，出水口处设置有溢流堰5。
具体的，通过溢流堰5方便絮体污泥自动溢流排出。
在本实施例中，排泥口6呈漏斗状，中央管2的一端设置有反射板，反射板为喇叭状。
具体的，排泥口6与罐体1的夹角为60度，通过反射板使污泥从中央管2排出后在向上运动时构成湍流或涡流，增加混合效果，使淤泥与混合液充分结合。
在本实施例中，进水泵为隔膜潜污泵。
具体的，通过隔膜潜污泵减少颗粒污泥在循环过程中的二次破碎，降低经过循环的污泥中的功能菌团破碎。
在本实施例中，罐体1的顶部设置有水池，溢流堰5设置在水池内，水池底部设置有排水口。
具体的，通过水池避免溢流出的污水四溢，方便卫生管理。
一种厌氧氨氧化颗粒污泥筛分方法，利用上述的厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置，包括：
将厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置的进水管和排泥口分别与全混式厌氧氨氧化颗粒污泥反应器的输出端和输入端连接，
利用所述厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置对所述全混式厌氧氨氧化颗粒污泥反应器的泥水混合液进行筛分，获取颗粒污泥和絮状污泥；
将颗粒污泥经排泥口输入至所述全混式厌氧氨氧化颗粒污泥反应器；
将絮状污泥排入排出污水处理系统。
具体的，通过利用厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置分离出全混式厌氧氨氧化颗粒污泥反应器中的絮状污泥，提高颗粒污泥的浓度，方便总氮去除负荷和增加污泥粒径。
在本实施例中，所述利用所述厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置对所述全混式厌氧氨氧化颗粒污泥反应器的泥水混合液进行筛分，获取颗粒污泥包括：
根据筛分进度控制进水管的进水量和排泥口的排泥量调节罐体内的混合液上升流速，进而调节从出水口排出的絮体污泥量，直至所述颗粒污泥的总氮去除负荷、污泥粒径和污泥浓度增大到设定值时停止调节。
具体的，筛分进度包括污泥粒径增长度、氮素负荷去除度、污泥浓度和功能菌丰度，通过调节出泥量包括根据污泥团的粒径增长情况、氮素负荷去除情况、污泥浓度的降低情况和功能菌丰度的增长情况，调整进泥量使随出水流出的污泥量满足系统的排泥需求，直到总氮去除负荷、污泥粒径和污泥浓度增大到所需值时停止。
在本实施例中，所述全混式厌氧氨氧化颗粒污泥反应器内的泥水混合液经污水处理厂的热交换间升温后输入所述厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置。
具体的，通过热交换间升温，使温度保持在26-35℃，合理利用废能提高反应效率。
实施例1
本实施例一种厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置使用时，以厌氧氨氧化颗粒污泥示范工程使用为例，反应器有效容积是500m3，接种二沉池回流污泥和絮体-生物膜的混合液，初始污泥浓度为2500mg/L，以二沉池出水为进水，基质氨氮在100-300mg/L、pH在7.5-8.0之间、调节进泥阀门和进水泵，使进泥量Q在2-10m3/h，混合液的上升流速控制在0-0.03m/s，使温度保持在26-35℃，DO＜0.5mg/L，总氮去除负荷高于0.2kgN/m3d，系统中位径90-150μm，液面漂浮大量粒径在2mm以上的大颗粒污。
步骤一、将筛分装置组装好，连接进泥泵、流量计；将进泥泵置于正常运行有效容积为500m3的厌氧氨氧化颗粒污泥示范工程中；
步骤二、厌氧氨氧化颗粒污泥示范工程以污水处理厂的二沉池出水为进水，接种二沉池回流污泥和絮体-生物膜的混合液，初始污泥浓度为2500mg/L，基质氨氮在100-300mg/L、pH在7.5-8.0之间、温度保持在26-35℃、DO＜0.5mg/L，总氮去除负荷在高于0.2kgN/m3d，系统中位径90-150μm，液面上漂浮大量粒径在2mm以上的大颗粒污泥；
步骤三、打开进泥阀门和进泥泵，为污泥混合液进入筛分装置做准备；通过调整进泥阀门和回流阀门，确保筛分装置的进泥量在控制范围内；通过控制进泥量，确保中央管内混合液的上升流速在要求范围内；
步骤四、根据厌氧氨氧化颗粒污泥示范工程的污泥粒径增长情况、氮素负荷去除情况、污泥浓度的降低情况和功能菌丰度的增长情况，调整进泥量使随出水流出的污泥量满足系统的排泥需求；直到总氮去除负荷、污泥粒径和污泥浓度增大到所需值时停止。
进一步，投加工业级氢氧化钠调节pH在7.3-8.0之间，投加工业级碳酸氢铵保证系统氨氮浓度在100-300mg/L。
实施例2
本实施方式与实施例1的区别为：厌氧氨氧化颗粒污泥示范工程是一体式处理高氨氮废水的厌氧氨氧化反应器，稳定运行时污泥浓度大约2500mg/L；二沉池出水的工艺参数是进水氨氮＜15mg/L，COD＜100mg/L，硫酸盐＜5mg/L，TP＜5mg/L，亚硝酸盐和硝酸盐均＜0.01mg/L。
实施例3
本实施方式与实施例2的区别为：厌氧氨氧化颗粒污泥示范工程的氨氮和pH通过投加工业级碳酸氢铵和氢氧化钠实现，采用SBR运行方式；二沉水经过污水处理厂的热交换间提升温度，确保反应器运行所需温度；DO和上升流速通过两台独立风机控制微孔和穿孔曝气系统协同作用控制。
实施例4
本实施方式与实施例3的区别为：重力筛分装置的进泥泵均采用隔膜潜污泵，避免进入筛分装置过程中对颗粒的打碎作用。
实施例5
本实施方式与实施例4的区别为：厌氧氨氧化颗粒污泥示范工程的污泥粒径每周检测2-3次，氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐每周期测定始末值；示范工程混合液、筛分装置排泥区、筛分装置出水的全菌、AOB菌和厌氧氨氧化菌每三个月检测一次。
实施例6
本实施方式中对稳定运行的厌氧氨氧化颗粒污泥示范工程进行絮体淘洗和颗粒污泥筛分的方法是按下列步骤进行的：
步骤一、在有效容积为500m3的长方体的全混式反应器中接种某处理生活污水的污水处理厂的二沉池回流污泥和固定式生物膜厌氧氨氧化反应器混合液，接种质量比例1：1，接种后，污泥浓度为2500mg/L；
步骤二、以某生活污水处理厂的二沉水为进水，且二沉水经过热水解的热交换间提升温度至30-35℃。反应器以SBR模式运行：进水(8h)-曝气运行(13h)-静沉(0.5h)-排水(2.5h)-进水(8h)。控制反应器内pH在7.5-8.0之间、温度保持在30-35℃、DO＜0.5mg/L；药剂投加的单周期内氨氮在100-300mg/L，曝气运行时，上升流速在2-6m3/(m2h)；
步骤三、将筛分装置组装好，连接进泥泵、流量计；将进泥泵和排泥泵至于正常运行的厌氧氨氧化颗粒污泥示范工程中；
步骤四、打开进泥阀门和进泥泵，为污泥混合液进入筛分装置做准备；通过调整进泥阀门和回流阀门，确保筛分装置的进泥量在控制范围内；通过控制进泥量，确保中央管内混合液的上升流速在要求范围内；
步骤五、根据厌氧氨氧化颗粒污泥示范工程的污泥粒径增长情况、氮素负荷去除情况、污泥浓度的降低情况和功能菌丰度的增长情况，调整进泥量使随出水流出的污泥量满足系统的排泥需求；直到污泥粒径和污泥浓度增大到所需值时停止。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (10)
1.一种厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置，其特征在于，包括：
罐体，所述罐体的上端设置有出水口，所述罐体的下端设置有排泥口；
中央管，所述中央管设置在所述罐体内，所述中央管的一端处于所述排泥口的上方，所述中央管的另一端穿过所述出水口并向外延伸；
进水管，所述进水管的一端穿过所述罐体与所述中央管的中部连通；
破碎结构，所述破碎结构设置在所述罐体内，能够将大颗粒污泥团粉碎。
2.根据权利要求1所述的一种厌氧氨氧化颗粒污泥筛分的装置，其特征在于，所述进水管上设置有进泥阀门、进水泵和进水流量计，所述排泥口设置有排泥阀门、排泥泵和排泥流量计。
3.根据权利要求1所述的一种厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置，其特征在于，所述破碎结构为菱形挡板，用于切割上升的包含大量气体的大颗粒。
4.根据权利要求1所述的一种厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置，其特征在于，所述出水口处设置有溢流堰。
5.根据权利要求1所述的一种厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置，其特征在于，所述排泥口呈漏斗状，所述中央管的所述一端设置有反射板，所述反射板为喇叭状。
6.根据权利要求2所述的一种厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置，其特征在于，所述进水泵为隔膜潜污泵。
7.根据权利要求1所述的一种厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置，其特征在于，所述罐体的顶部设置有水池，所述溢流堰设置在所述水池内，所述水池底部设置有排水口。
8.一种厌氧氨氧化颗粒污泥筛分方法，利用根据权利要求1-7任一项所述的厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置，其特征在于，包括：
将厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置的进水管和排泥口分别与全混式厌氧氨氧化颗粒污泥反应器的输出端和输入端连接，
利用所述厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置对所述全混式厌氧氨氧化颗粒污泥反应器的泥水混合液进行筛分，获取颗粒污泥和絮状污泥；
将颗粒污泥经排泥口输入至所述全混式厌氧氨氧化颗粒污泥反应器；
将絮状污泥排入排出污水处理系统。
9.根据权利要求8所述的一种厌氧氨氧化颗粒污泥筛分方法，其特征在于，所述利用所述厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置对所述全混式厌氧氨氧化颗粒污泥反应器的泥水混合液进行筛分，获取颗粒污泥包括：
根据筛分进度控制进水管的进水量和排泥口的排泥量调节罐体内的混合液上升流速，进而调节从出水口排出的絮体污泥量，直至所述颗粒污泥的总氮去除负荷、污泥粒径和污泥浓度增大到设定值时停止调节。
10.根据权利要求8所述的一种厌氧氨氧化颗粒污泥筛分方法，其特征在于，所述全混式厌氧氨氧化颗粒污泥反应器内的泥水混合液经污水处理厂的热交换间升温后输入所述厌氧氨氧化颗粒污泥筛分装置。
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