CN114804343B - 一种快速培养好氧颗粒污泥的连续流反应装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速培养好氧颗粒污泥的连续流反应装置，包括进水系统、反应主体系统、电场系统、曝气系统和出水系统。进水经进水泵进入反应装置主体；反应装置主体包括缺氧区、好氧区和沉淀区，其中缺氧区通过机械搅拌实现泥水混合，好氧区设置有电场系统和曝气系统，好氧区底部设置有回流管，沉淀区设置有可调节高度挡板和倾斜滑泥板；沉淀后的出水通过出水口溢流经出水管排出。本发明通过设置可调节高度挡板形成沉淀速度选择压而调控沉淀速度，在好氧区增加电极施加电场，创造弱电刺激引导微生物聚集，且高DO区可以创造水流剪切力，同时缺氧、好氧交替能够形成饱食‑饥饿条件，这些条件能够加速污泥颗粒化，实现好氧颗粒污泥快速培养。

Description

一种快速培养好氧颗粒污泥的连续流反应装置

技术领域

本发明涉及污水生物处理技术领域，尤其是一种快速培养好氧颗粒污泥的连续流反应装置。

背景技术

好氧颗粒污泥技术被誉为“21世纪最具发展潜力的污水生物处理技术”，有望成为未来污水处理领域的主流技术。近期《Science》观点文章称好氧颗粒污泥是升级既有市政污水处理厂的利器，但却仅在全球几十座污水处理厂得到实际应用，要实现大规模的工程化应用需要解决其技术瓶颈。启动时间长和长期运行颗粒易解体是限制好氧颗粒污泥技术规模化应用的技术瓶颈，实现好氧颗粒污泥的快速启动和稳定运行是该技术规模化应用的关键。

目前有关好氧颗粒污泥研究大部分还处于实验室规模研究，且主要集中在大高径比柱式序批式反应器(SBR)工艺条件参数方面开展。然而，基于SBR运行模式的好氧颗粒污泥不易集成到既有、依赖于沉淀池完成固液分离的连续流污水处理厂中，其工程化应用受到较大限制。同时，在现有的连续流基础设施中培养好氧颗粒污泥更能节省改造成本，且连续流工艺运行和维护也更方便。但是，连续流工艺好氧颗粒污泥启动困难且连续流条件不利于颗粒污泥的长期稳定运行。因此，开发连续流好氧颗粒污泥快速培养反应装置，对于推进好氧颗粒污泥大规模工程化应用具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种快速培养好氧颗粒污泥的连续流反应装置，该反应装置通过弱电刺激引导微生物聚集，同时在饱食-饥饿条件和沉淀速度选择压联合调控下实现好氧颗粒污泥的快速培养。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种快速培养好氧颗粒污泥的连续流反应装置，包括反应装置主体，反应装置主体内部依次分为缺氧区、好氧区和沉淀区三部分，缺氧区与好氧区通过竖向的左隔板隔开，好氧区与沉淀区通过竖向的上部右隔板和连接在上部右隔板下方的下部倾斜滑泥板隔开，左隔板和右隔板的顶部低于反应装置主体的侧壁，使缺氧区、好氧区和沉淀区的顶部相互连通；

缺氧区中设置有实现泥水混合的搅拌桨，搅拌桨通过机械搅拌电机带动，在缺氧区的反应装置主体侧壁下部设置有进水口，进水口上连接有进水泵；

好氧区底部设置有回流管和污泥排出口，回流管与缺氧区底部相通，在好氧区中部竖向设置有导流板,导流板将好氧区分为邻近沉淀区的高DO区和邻近缺氧区的低DO区，导流板的顶部低于左隔板和右隔板的高度，导流板的底部与好氧区的底板具有一定距离，使高DO区(20)底部与低DO区底部连通，在低DO区中设置有阳电极，高DO区中设置有阴电极，阳电极通过导线与直流稳压电源正极相连接，阴电极通过导线与直流稳压电源负极相连接，高DO区的反应装置主体底板上安装有曝气头，曝气头经曝气管与外部的曝气泵连接，曝气泵经曝气头向好氧区通入氧气；

沉淀区的反应装置主体侧壁上部设置将沉淀后的出水溢流的出水口，在沉淀区上部设置有邻近上部右隔板并相距一定距离的可调节伸入水中高度的挡板，上部右隔板底部向下延伸的下部倾斜滑泥板向沉淀区中心方向倾斜，沉淀区的底部设置有与高DO区相通的污泥回流区。

所述污泥回流区由下部倾斜滑泥板底端向高DO区方向倾斜向下回折形成引导板和放置于沉淀区的反应装置主体内侧底面上的引导坡面形成通向高DO区底部的倾斜面通道。

所述阳电极紧邻左隔板，阴电极紧邻右隔板。

所述反应装置主体的缺氧区和好氧区二者有效容积比值为1:2。

所述挡板通过竖直设置在反应装置主体内壁上的U型轨道调节高度，使挡板上下移动而调控沉淀速度，形成沉淀速度选择压。

所述直流稳压电源提供电压为0-30V，创造弱电刺激。

所述阳电极和阴电极采用矩形网状贵金属电极。

所述下部倾斜滑泥板的倾斜角度为60°-85°。

所述缺氧区的池底比好氧区和沉淀区要低。

所述回流管从好氧区的池底通向缺氧区的池底。

本发明的有益效果是：本发明通过对反应装置主体内增加电极施加电场，创造弱电刺激引导微生物聚集，同时设置可调节高度形成沉淀速度选择压而调控沉淀速度，且高DO区可以创造水流剪切力，这些条件能够加速污泥颗粒化，实现好氧颗粒污泥快速培养。此外，沉淀污泥通过污泥回流区回流至好氧区，好氧区污泥通过回流管回流至缺氧区，可以避免使用泵等对好氧颗粒的破坏，利于好氧颗粒污泥的长期稳定。

附图说明

图1为本发明实施例中一种快速培养好氧颗粒污泥的连续流反应装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中一种快速培养好氧颗粒污泥的连续流反应装置的结构俯视图；

图中，1-反应装置主体；2-缺氧区；3-好氧区；4-沉淀区；5-进水泵；6-进水口；7-搅拌桨；8-机械搅拌电机；9-直流稳压电源；10-导线；11-阳电极；12-阴电极；13-挡板；14-下部倾斜滑泥板；15-曝气头；16-曝气管；17-曝气泵；18-出水口；19-导流板；20-高DO区；21-低DO区；22-回流管；23-污泥回流区；24-排泥口；25-左隔板；26-右隔板；27-U型轨道；28-引导板；29-引导坡面。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1、2所示，本发明的快速培养好氧颗粒污泥的连续流反应装置，包括反应装置主体1，反应装置主体1内部依次分为缺氧区2、好氧区3和沉淀区4三部分，缺氧区2与好氧区3通过竖向的左隔板25隔开，好氧区3与沉淀区4通过竖向的上部右隔板26和连接在上部右隔板下方的下部倾斜滑泥板14隔开，左隔板25和右隔板26的顶部低于反应装置主体1的侧壁，使缺氧区2、好氧区3和沉淀区4的顶部相互连通；

缺氧区2中设置有实现泥水混合的搅拌桨7，搅拌桨7通过机械搅拌电机8带动，在缺氧区2的反应装置主体1侧壁下部设置有进水口6，进水口6上连接有进水泵5；

好氧区3底部设置有回流管22和污泥排出口24，回流管22与缺氧区2底部相通，在好氧区2中部竖向设置有导流板19,导流板19将好氧区分为邻近沉淀区4的高DO区20和邻近缺氧区2的低DO区21，导流板19的顶部低于左隔板25和右隔板26的高度，导流板19的底部与好氧区3的底板具有一定距离，使高DO区20底部与低DO区21底部连通，在低DO区21中设置有阳电极11，高DO区20中设置有阴电极12，阳电极11通过导线10与直流稳压电源9正极相连接，阴电极12通过导线10与直流稳压电源9负极相连接，高DO区20的反应装置主体1底板上安装有曝气头15，曝气头15经曝气管15与外部的曝气泵17连接，曝气泵17经曝气头15向好氧区3通入氧气；

沉淀区4的反应装置主体1侧壁上部设置将沉淀后的出水溢流的出水口18，在沉淀区4上部设置有邻近上部右隔板26并相距一定距离的可调节伸入水中高度的挡板13，上部右隔板26底部向下延伸的下部倾斜滑泥板14向沉淀区4中心方向倾斜，沉淀区4的底部设置有与高DO区20相通的污泥回流区23。

所述污泥回流区23由下部倾斜滑泥板14底端向高DO区20方向倾斜向下回折形成引导板28和放置于沉淀区4的反应装置主体1内侧底面上的引导坡面29形成通向高DO区20底部的倾斜面通道。

所述阳电极11紧邻左隔板25，阴电极12紧邻右隔板26。

优选，所述反应装置主体1的缺氧区2和好氧区3二者有效容积比值为1:2。

所述挡板13通过竖直设置在反应装置主体1内壁上的U型轨道27调节高度，使挡板13上下移动而调控沉淀速度，形成沉淀速度选择压。

优选，所述直流稳压电源9提供电压为0-30V，创造弱电刺激。

优选，所述阳电极11和阴电极12采用矩形网状贵金属电极。

优选，所述下部倾斜滑泥板14的倾斜角度为60°-85°。

优选，所述缺氧区2的池底比好氧区3和沉淀区4要低。

优选，所述回流管22为多个，从好氧区3的池底通向缺氧区2的池底。

结合附图对本发明的快速培养好氧颗粒污泥的连续流反应装置做进一步的说明：

实施例1

结合如图1，本发明的快速培养好氧颗粒污泥的连续流反应装置，包括进水系统、反应主体系统、电场系统、曝气系统和出水系统。其中，进水系统包括进水泵5和进水口6，进水泵5和进水口6通过进水管连接，进水通过进水管经进水泵5进入反应装置主体1；反应主体系统主要为反应装置主体1，包括缺氧区2、好氧区3和沉淀区4三部分，缺氧区2与好氧区3通过左隔板25隔开，好氧区3与沉淀区4通过右隔板26和倾斜滑泥板14隔开，其中缺氧区2设置机械搅拌电机8通过搅拌桨7实现泥水混合，好氧区3设置有电场系统和曝气系统，好氧区3底部设置有回流管22和排泥口24，沉淀区4设置有可调节高度挡板13和下部倾斜滑泥板14；电场系统包括直流稳压电源9、导线10和电极11、12，阳电极11通过导线10与直流稳压电源9正极相连接，阴电极12通过导线10与直流稳压电源9负极相连接；曝气系统包括曝气泵17、曝气管16和曝气头15，其中曝气泵17和曝气头15经曝气管15相连接，曝气泵17经曝气头15向好氧区3通入氧气；出水系统包括出水口18和出水管，沉淀后的出水通过出水口18溢流经出水管排出。

在本实例反应装置中反应装置主体1尺寸为长×宽×高为30cm×7cm×50cm，其中缺氧区2长×宽×高为7cm×7cm×50cm，好氧区3的长×宽×高为18cm×7cm×40cm，二者有效容积比值为1:2。好氧区3内导流板尺寸为20cm×7cm，置于好氧区中心位置，将好氧区3分为高DO区20和低DO区21，高DO区20的阳电极11采用15cm×5cm的镀铂涂层钛网，低DO区21的阴电极12采用15cm×5cm纯钛网。沉淀区内可调节高度挡板13的尺寸为20cm×7cm，下部倾斜滑泥板14的尺寸为10.5cm×7cm，倾斜角度为75°。

当进行好氧颗粒污泥培养时，高浓度污水被进水泵5经进水口6泵入缺氧区1底部，在缺氧区内有机物基本不被微生物所利用，保持较高浓度，在搅拌桨的搅拌混合作用下泥水混合液进入好氧区3，在好氧区3内有机物在溶解氧作用下被微生物所利用，使其浓度降低，形成饥饿条件，进而缺氧区2和好氧区3的设置形成了饱食-饥饿条件。同时在好氧区3内放置的阳电极11与阴电极12通过导线与直流稳压电源9连接，由直流稳压电源施加3V的直流电，从而在好氧区中形成电场，创造弱电刺激，诱导污泥聚集。此外，在好氧区内设置有导流板19，在导流板右侧底部设置有曝气头15，由曝气泵17经曝气管16和曝气头15连接向反应器曝气形成高DO区20，另一侧不设曝气装置消耗高DO区20流过来混合液中携带的DO形成低DO区21。在高DO区20曝气泵17所提供的的气流可以创造水流剪切力，同时推动水流流动在高DO区20与低DO区21形成内循环水体流动第一循环。低DO区21底部设置直径为2cm的污泥回流管22，将低DO区部分污泥回流至缺氧区2形成水体流动第二循环，且低DO区所含DO浓度较低可以避免破坏缺氧区2的缺氧环境。经好氧反应后，混合液溢流进入沉淀区4，在培养开始初期挡板13在液面下淹没深度为11cm，然后逐渐减少淹没深度，从而通过设置挡板13的高度调控沉淀速度，形成沉淀速度选择压。沉淀后的污泥经下部倾斜滑泥板14滑向污泥回流区23，沉淀区4、污泥回流区23与高DO区形成水体流动的第三循环。经过上述过程，综合利用饱食-饥饿条件、电场弱电刺激以及沉淀区的速度选择压条件，可以快速实现好氧颗粒污泥的培养。

综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。

Claims (9)

1.一种快速培养好氧颗粒污泥的连续流反应装置，其特征在于，包括反应装置主体(1)，反应装置主体(1)内部依次分为缺氧区(2)、好氧区(3)和沉淀区(4)三部分，缺氧区(2)与好氧区(3)通过竖向的左隔板(25)隔开，好氧区(3)与沉淀区(4)通过竖向的上部的右隔板(26)和连接在上部的右隔板（26）下方的下部倾斜滑泥板(14)隔开，左隔板(25)和右隔板(26)的顶部低于反应装置主体(1)的侧壁，使缺氧区(2)、好氧区(3)和沉淀区(4)的顶部相互连通；

缺氧区(2)中设置有实现泥水混合的搅拌桨(7)，搅拌桨(7)通过机械搅拌电机(8)带动，在缺氧区(2)的反应装置主体(1)侧壁下部设置有进水口(6)，进水口(6)上连接有进水泵(5)；

好氧区(3)底部设置有回流管(22)和污泥排出口(24)，回流管(22)与缺氧区(2)底部相通，在好氧区(3)中部竖向设置有导流板(19),导流板(19)将好氧区分为邻近沉淀区(4)的高DO区(20)和邻近缺氧区(2)的低DO区(21)，导流板(19)的顶部低于左隔板(25)和右隔板(26)的高度，导流板(19)的底部与好氧区(3)的底板具有一定距离，使高DO区(20)底部与低DO区(21)底部连通，在低DO区(21)中设置有阳电极(11)，高DO区(20)中设置有阴电极(12)，阳电极(11)通过导线(10)与直流稳压电源(9)正极相连接，阴电极(12)通过导线(10)与直流稳压电源(9)负极相连接，高DO区(20)的反应装置主体(1)底板上安装有曝气头(15)，曝气头(15)经曝气管(16)与外部的曝气泵(17)连接，曝气泵(17)经曝气头(15)向好氧区(3)通入氧气；

沉淀区(4)的反应装置主体(1)侧壁上部设置将沉淀后的出水溢流的出水口(18)，在沉淀区(4)上部设置有邻近上部的右隔板(26)并相距一定距离的可调节伸入水中高度的挡板(13)，上部的右隔板(26)底部向下延伸的下部倾斜滑泥板(14)向沉淀区(4)中心方向倾斜，沉淀区(4)的底部设置有与高DO区(20)相通的污泥回流区(23)；

所述污泥回流区(23)由下部倾斜滑泥板(14)底端向高DO区(20)方向倾斜向下回折形成引导板(28)和放置于沉淀区(4)的反应装置主体(1)内侧底面上的引导坡面(29)形成通向高DO区(20)底部的倾斜面通道。

2.根据权利要求1所述快速培养好氧颗粒污泥的连续流反应装置，其特征在于，所述阳电极(11)紧邻左隔板(25)，阴电极(12)紧邻右隔板(26)。

3.根据权利要求1所述快速培养好氧颗粒污泥的连续流反应装置，其特征在于，所述反应装置主体(1)的缺氧区(2)和好氧区(3)二者有效容积比值为1:2。

4.根据权利要求1所述快速培养好氧颗粒污泥的连续流反应装置，其特征在于，所述挡板(13)通过竖直设置在反应装置主体(1)内壁上的U型轨道(27)调节高度，使挡板(13)上下移动而调控沉淀速度，形成沉淀速度选择压。

5.根据权利要求1所述快速培养好氧颗粒污泥的连续流反应装置，其特征在于，所述直流稳压电源(9)提供电压为0-30V，创造弱电刺激。

6.根据权利要求1所述快速培养好氧颗粒污泥的连续流反应装置，其特征在于，所述阳电极(11)和阴电极(12)采用矩形网状贵金属电极。

7.根据权利要求1所述快速培养好氧颗粒污泥的连续流反应装置，其特征在于，所述下部倾斜滑泥板(14)的倾斜角度为60°-85°。

8.根据权利要求1所述快速培养好氧颗粒污泥的连续流反应装置，其特征在于，所述缺氧区(2)的池底比好氧区(3)和沉淀区(4)要低。

9.根据权利要求8所述快速培养好氧颗粒污泥的连续流反应装置，其特征在于，所述回流管(22)从好氧区(3)的池底通向缺氧区(2)的池底。