CN114873727B - 复合载体颗粒的制备方法及复合生物反应器、污水处理系统与方法 - Google Patents
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Abstract
一种生物载体粒径可控的复合载体颗粒的制备方法、复合生物反应器、污水处理系统与方法应用。通过干粉拌合工艺将功能矿粉或有机碳源粉末负载在粒径分布在30μm‑100μm，D50大于40μm，D90小于90μm的基础载体颗粒结构内，形成所述复合载体颗粒，促进脱氮除磷专性菌在系统内的富集；然后通过诱导微生物在所述复合载体颗粒上生长形成粒径在50‑500μm的微小污泥颗粒，并与活性污泥共同构成所述复合生物反应器。所述微小污泥颗粒尺寸均匀，可通过多种低能耗的方式实现微小污泥颗粒在二沉池前端的截留，提高生化池的微生物量的同时降低二沉池的实际运行固体负荷；此外，通过水力旋流器在排泥过程中的回收分离作用，实现了对微小污泥颗粒的高效回收。
Description
技术领域
本发明涉及环境技术领域，尤其涉及一种生物载体粒径可控的复合载体颗粒及其制备方法、生物载体粒径可控的复合生物反应器及其污水处理方法与系统。
背景技术
随着环境容量以及水环境问题的日益突出，对环境保护的要求不断提高。现有污水处理厂均面临着将出水水质从一级B标准提升至一级A标准甚至更高标准的要求。目前常用的污水生物处理方法分为两类：
(1)一类为活性污泥方法，特点是处理污水的微生物在生物反应器中处于悬浮状态；
(2)第二类为污水处理微生物附着生长法，微生物附着于某种形式的载体表面固定化生长。
上述两类污水生物处理方法从发明至今已有超过一百年的历史，经过一系列的改进和完善给人类的用水带来了极大的保障，但目前两类方法受技术本身的限制发展已陷入瓶颈。活性污泥法受限制因素主要包括：
(1)受限于悬浮生长特性，微生物多样性不完善，影响深度处理效果；
(2)受限于污水处理工艺过程参数，部分关键微生物的生长周期受限；
(3)受限于进水的水质变化，微生物生长营养要素供给波动，影响生物活性及实际处理效果。要进一步稳步提升生物处理出水排放标准，必须进行不同生物处理技术组合，强化氮磷的脱除。
目前根据活性污泥法和微生物附着生长法已开始构建复合生物反应器，高浓度复合粉末载体生物流化床技术(HPB)(对应专利号：CN 110577285 B)是基于污水生物处理原理，利用向生化池中投加复合粉末载体，不仅提高生化池混合液浓度，同时构建了悬浮生长和附着生长“双泥”共生的微生物系统，通过二沉池进行固液分离；并对排放剩余污泥中的复合粉末载体进行回收及循环，实现了双泥龄，克服了脱氮除磷菌污泥龄矛盾，同步强化了生物脱氮除磷的效果。HPB技术具有实现生化池原池处理水量的翻倍，节约占地，投资低等优势。HPB技术采用的微米级粉末载体可在生化池和二沉池的全池流化，实现与污染物的充分接触，但仍存在载体粒径不可控、载体回收循环利用能耗高、未实现二沉池处理水量同步翻倍等问题。尤其HPB载体颗粒的微米级粒径不可调是限制HPB技术污水处理效率的主要原因，其主要体现在以下几点：
(1)导致载体颗粒与絮体污泥结合后，分离难度大，易随污泥流失；
(2)微米级粒径不可调，生化池处理后的絮体污泥无法分离导致二沉池负载量巨大，无法与生化池的处理效率匹配；
(3)二沉池后续的污泥沉淀处理难度较大。
有鉴于此，提出了一种基于粒径可调控污泥生物载体微颗粒的污水处理方法。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种基于粒径可调的生物载体颗粒的污水处理方法与系统，旨在解决现有技术中上述技术问题。
为实现上述目的，本发明提供的一种生物载体粒径可控复合载体颗粒的制备方法，包括步骤：
S1，提供一基础载体颗粒；其中，所述基础载体颗粒为具有生物负载亲和性的三维多孔材料，所述基础载体颗粒粒径分布在30μm-100μm；其中，所述基础载体颗粒的D50大于40μm，D90小于90μm；
S2，通过干粉拌合工艺将功能矿粉或有机碳源粉末负载在基础载体颗粒结构内，形成所述复合载体颗粒；其中，所述功能矿粉或有机碳源粉末负载量为5～50％。
优选的，所述基础载体颗粒为选自无定形二氧化硅、生物炭、粉煤灰、复合炭材料、生物陶粒的一种或者多种。
优选的，所述无定形二氧化硅材料为选自膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、凹凸棒土、膨润土、沸石、火山岩、硅藻土中的一种或者多种。
优选的，所述有机碳源粉末为淀粉、聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯类聚合物、聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯、聚乙醇酸、二氧化碳可降解塑料中的一种或多种，所述功能矿粉为硫铁矿粉，所述有机碳源粉末和功能矿粉D90小于5μm。
本发明还提供一种生物载体粒径可控的复合生物反应器，通过诱导微生物在如上任一项的方法所制备的复合载体颗粒上生长形成粒径在50-500μm的微小污泥颗粒，并与活性污泥共同构成所述复合生物反应器。
本发明还提供一种基于生物载体粒径可控复合生物反应器的污水处理方法，包括步骤：
S0，提供如上所述的生物载体粒径可控的复合生物反应器；
S4，将所述复合生物反应器应用于污水生化处理，在生化反应完成后的混合液通过设置在所述复合生物反应器与二沉池之间的分离装置进行分离；其中，所述混合液经所述分离装置进行分离后，轻比重的活性污泥输送至二沉池，大比重的含所述微小污泥颗粒的物料回流至所述生化池，以减小所述二沉池内的污泥负荷。
优选的，进入二沉池的所述活性污泥经二沉池浓缩后，一部分以外回流的方式返回生化池，一部分通过水力旋流分离回收所述微小污泥颗粒后淘汰出污水处理系统。
优选的，还包括步骤：根据实际运行情况每周1次补充0.5-3mg/L的所述复合载体颗粒。
本发明还提供一种基于生物载体粒径和堆密度可控复合生物反应器的污水处理系统，包括如上所述的复合生物反应器、分离装置以及二沉池组件；其中，所述分离装置设置在所述生化池与二沉池之间，所述分离装置的第一输送出口与所述二沉池组件连通，以将轻比重的活性污泥输送至二沉池；所述分离装置的第二输送出口与所述生化池连通，以将大比重的含所述微小污泥颗粒的物料回流至所述生化池。
优选的，所述分离装置为格栅、筛网、脉冲分离装置、水平流分离装置、低速离心装置、水力筛分装置中的一种或者多种。
优选的，所述二沉池组件的污泥出口包括第一输送支路和第二输送支路，所述第一输送支通过外回流的方式将经所述二沉池浓缩后的部分污泥返回生化池，所述第二支路将经所述二沉池浓缩后的部分污泥输送出所述二沉池。
优选的，还包括水力旋流分离装置，所述水力旋流分离装置对所述第二支路输送的所述污泥进行分离回收，所述微小污泥颗粒从水力旋流分离装置下口收集返回所述生化池；所述水力旋流分离装置回收所述微小污泥颗粒后的轻质物料从所述水力旋流分离器上口排出所述污水处理系统。
在本发明的技术方案至少具有如下优点：
(1)生化池中反应的微小污泥颗粒尺寸均匀，可通过筛网、水力筛分、低速离心等多种低能耗的方式实现微小污泥颗粒的循坏利用；
(2)所述微小污泥颗中，基础载体颗粒具有多孔结构，为功能载体(轻质有机粉末或者功能矿粉)的负载提供更多的负载点位，实现功能载体负载量的可调控；
(3)所述微小污泥颗具有较大的比表面积，可为微生物生长提供附着点；基础载体颗粒粒径高度集中，形成的微小污泥颗粒尺寸均匀，实现了回收方式的多样化。
(4)功能载体(轻质有机粉末或者功能矿粉)可为附着微生物生长提供营养源，加速微生物在载体表面的富集，在较短的周期内形成大量的微小污泥颗粒。
(5)通过在生化池与二沉池之间可以设置低能耗的分离装置，取代原有的回流方式，使在生化池完成生化反应的混合液流入分离装置中，实现质量分离，进而使比重较大的微小污泥颗粒在下出口富集，比重较轻的悬浮污泥和老化的微生物在上出口富集。从而使进入二沉池的混合液浓度下降，沉降速度加快，有利于降低二沉池运行的实际固体负荷，减少二沉池的占地面积，节约运行成本。同时，提高了通过下出口回流进生化池混合液的浓度，进而提高生化池的污泥浓度和微生物数量，实现微小污泥颗粒的富集，有利于生化池污水处理效能的提升和稳定运行。
(6)可进一步提升生化池的污泥浓度和生物量，提升生化池的处理能力。
附图说明
图1为本发明一实施例中的基于生物载体粒径可控复合生物反应器的污水处理系统的示意图；
图2为本发明实施例1中的2-4mm的膨胀后的珍珠岩颗粒；
图3为本发明实施例1中的复合前的PE颗粒的SEM扫描电镜图；
图4为本发明实施例1中的复合后的PE/PY颗粒的SEM扫描电镜图；
图5为本发明实施例1中的经微生物附着后的微小污泥颗粒的放大图；
图6为本发明实施例2中的复合前的DE颗粒的SEM扫描电镜图；
图7为本发明实施例2中的复合后的DE/PY颗粒的SEM扫描电镜图；
图8为本发明实施例2中的经微生物附着后的微小污泥颗粒的放大图。
本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“另一实施例”、“其他实施例”、或“第一实施例～第X实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料、方法步骤或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
请参考图1，本发明提供的一种构建生物载体粒径和堆密度可控复合生物反应器的方法的流程图，包括步骤：
S1，提供基础载体颗粒；其中，所述基础载体颗粒为具有生物负载亲和性的三维多孔材料，所述基础载体颗粒粒径分布在30μm-100μm；其中，所述基础载体颗粒的D50大于40μm，D90小于90μm。
具体的，所述基础载体颗粒为选自无定形二氧化硅、生物炭、粉煤灰、复合炭材料、生物陶粒的一种或者多种。所述基础载体颗粒的孔径率在10-40％。所述无定形二氧化硅材料为选自膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、凹凸棒土、膨润土、斜发沸石、火山岩中的一种或者多种。所述轻质有机粉末为聚氨酯、聚乙烯、聚偏氟乙烯、聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯类聚合物、聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯、聚乙醇酸、二氧化碳可降解塑料中的一种或多种，所述功能矿粉为硫铁矿粉，所述轻质有机粉末和功能矿粉D90小于5μm。
具体来说，由于所述基础载体材料为粒径可调的三维多孔材料，因此，所述基础载体材料的粒径可以通过调控得到粒径高度均一的颗粒材料。
本领域技术人员应当知道，只要在粒径分布在30μm-100μm微米级尺寸可调性的具有良好的微生物负载性或者生物亲和性的基础载体颗粒均可以实现本申请的技术内容。特别的是，为增大颗粒的反应效率，所述材料为具有更大比表面积的三维多孔材料。
由于基础载体颗粒的尺寸可调，因此，可以实现根据尺寸有目的的选择后续微小污泥颗粒的回收方式。
S2，通过干粉拌合工艺将功能矿粉或有机碳源粉末负载在基础载体颗粒结构内，形成所述复合载体颗粒；其中，所述功能矿粉或有机碳源粉末负载量为5～50％。
具体来说，可以根据所述基础载体颗粒的密度在所述基础载体颗粒上负载对应的轻质有机粉末或比重大于3g/cm3的功能矿粉，以使形成的复合载体颗粒堆密度控制在1～2.5g/cm3。
所述基础颗粒载体具有较大的比表面积和丰富的多孔结构，可根据水质情况实现负载粉末的选择和负载量的可调控，负载量范围可以为0.5％～60％。例如，在基础载体颗粒的堆密度较大时，为了使最终的产物可以悬浮在污水中，提升处理效率，可以选择对应的轻质有机粉末进行适当负载量的负载，以使形成的复合载体颗粒堆密度控制在1～2.5g/cm3；同理，在在基础载体颗粒的堆密度较小时，可以选择比重大于3g/cm3的功能矿粉，以使形成的复合载体颗粒堆密度控制在0.1～2.5g/cm3。
进一步地，所述基础载体颗粒的孔径率在10％-40％，所述轻质有机粉末和功能矿粉D90小于5μm。本领域技术人员应当知道，在理想情况下，可以将所述轻质有机粉末和功能矿粉负载到所述基础载体颗粒的孔内部效果最佳。当然根据需要也可以仅仅负载在所述基础载体颗粒的孔附近或者表面即可。
其中，所述功能矿粉可以为硫铁矿粉，轻质有机粉末可以为淀粉、聚氨酯、聚乙烯、聚偏氟乙烯、聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯类聚合物、聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯、聚乙醇酸、二氧化碳可降解塑料中的一种或多种。硫铁矿粉和轻质有机粉末可为附着微生物生长提供营养源，加速微生物在载体表面的富集，在较短的周期内形成大量的微小污泥颗粒。
具体的负载方法可以为通过重力压载法或负压抽真空法负载轻质有机粉末或比重较大的功能矿粉，形成复合载体颗粒。
在另一实施例中，可以通过诱导微生物在所述复合载体颗粒上生长形成粒径在50-500μm的微小污泥颗粒，并与活性污泥共同构成所述复合生物反应器。
具体的，所述复合载体颗粒上生长形成的污泥颗粒粒径可以通过培养时间进行调整，还可以通过步骤S2中的功能矿粉和轻质有机粉末的负载情况来根据需要进行调控。
通过以上技术方案，可以知道，由于微小污泥颗粒的粒径可调控后，形成的微小污泥颗粒其密度和粒径分布高度集中，与絮体污泥存在明显差异，可实现回收方式的多样化。具体来说，所述分离装置可以根据微小污泥颗粒与絮体污泥粒径分布差异可采用格栅、筛网中的一种或多种，根据微小污泥颗粒与絮体污泥沉降性能的差异可采用脉冲分离水平流分离中的一种或者多种，根据密度的差异可采用低速离心装置、水力筛分装置中的一种或者多种。
另外，由于微小污泥颗粒的粒径可调控后，微小污泥颗粒可以实现在生化池和二沉池之间的截留，提高生化池的生物量，降低二沉池的污负荷。
本发明还提供一种基于生物载体粒径可控复合生物反应器的污水处理方法，包括步骤：
S0，构建如上方法所制备得到的生物载体粒径可控的复合生物反应器；
S4，将所述复合生物反应器应用于污水生化处理，在生化反应完成后的混合液通过设置在所述复合生物反应器与二沉池之间的分离装置进行分离；其中，所述混合液经所述分离装置进行分离后，轻比重的活性污泥输送至二沉池，大比重的含所述微小污泥颗粒的物料回流至所述生化池，以减小所述二沉池内的污泥负荷。
本实施例提供的基于生物载体粒径和密度可控复合生物反应器的污水处理的应用，在进入二沉池之前将大量的微小污泥颗粒或者复合生物反应器通过所述分离方式以内回流的方式返回生化池缺氧段，强化脱氮。仅部分活性污泥进入二沉池，降低二沉池的实际运行负荷。
进一步地，进入二沉池的所述活性污泥经二沉池浓缩后，一部分以外回流的方式返回生化池，一部分通过水力旋流分离回收的微小污泥颗粒后淘汰出污水处理系统。
其中，还可以根据实际运行情况每周1次补充适量的所述复合载体颗粒。
其中，所述复合载体颗粒通过计量泵输送至污水处理生化池中，所述复合载体颗粒在污水处理生化池的投加点为厌氧区、缺氧区、好氧区任意位点，将所述复合载体颗粒投入所述污水处理生化池后进行搅拌，与所述污水处理生化池中的混合液充分混匀，附着型微生物在复合载体颗粒表面生长形成粒度均匀的微小污泥颗粒。
请一并结合图1，本发明还提供一种基于生物载体粒径和堆密度可控复合生物反应器的污水处理系统，包括如上所述的复合生物反应器、生化池组件1、分离装置3以及二沉池组件4；其中，所述分离装置设置在所述生化池与二沉池之间，所述分离装置的第一输送出口与所述二沉池组件连通，以将轻比重的活性污泥输送至二沉池；所述分离装置的第二输送出口与所述生化池连通，以将大比重的含所述复合生物反应器的物料回流至所述生化池。
具体的，所述分离装置为格栅、筛网、脉冲分离装置、水平流分离装置、低速离心装置、水力筛分装置中的一种或者多种。
其中，所述二沉池组件的污泥出口包括第一输送支路和第二输送支路，所述第一输送支通过外回流的方式将经所述二沉池浓缩后的部分污泥返回生化池，所述第二支路将将经所述二沉池浓缩后的部分污泥输送出所述二沉池。
其中，该污水处理系统还设置水力旋流分离装置，所述水力旋流分离装置对所述第二支路输送的所述污泥进行分离回收所述复合生物反应器；所述水力旋流分离装置回收所述复合生物反应器的物料排出所述污水处理系统。
所述微小污泥颗粒投放于污水处理生化池中进行生化处理，在生化反应完成后的混合液通过设置在所述生化池与二沉池之间的分离装置进行分离；其中，所述混合液经所述分离装置进行分离后，轻比重的物料输送至二沉池，大比重的含所述微小污泥颗粒的物料回流至所述生化池，以减小所述二沉池内的污负荷。
具体来说，生化池组件1可以包括厌氧池5、缺氧池6和好氧池7。分离后的大比重的含所述微小污泥颗粒的物料回流至所述生化池组件的缺氧池中。
所述分离装置可以根据微小污泥颗粒与絮体污泥粒径分布差异可采用格栅、筛网中的一种或多种，根据微小污泥颗粒与絮体污泥沉降的差异可采用脉冲分离水平流分离中的一种或者多种，根据密度的差异可采用低速离心装置、水力筛分装置中的一种或者多种。
以下以具体实施例来说明本申请的技术方案。
实施例1：请一并结合图2-5，膨胀珍珠岩作为基础载体颗粒，硫铁矿作为功能矿粉。
基础载体颗粒的制备：
请参考图2，为基础载体颗粒(膨胀珍珠岩-PE)制备原料规格为2-4mm膨胀后的珍珠岩颗粒。
制备流程为：将2-4mm PE颗粒和水按照2:5的比例加入至刚玉球磨罐中，向球磨罐中加入1kg氧化锆球。完成上述步骤后，将球磨罐盖好并安装至行星式球磨机中，盖上机盖打开开关。将转速设置为260rpm，研磨时间为2min，设置完成后启动行星式球磨机进行湿式研磨。将研磨罐中的PE料浆通过8目的标准筛筛分至烧杯中保存。将PE料浆通过140目标准筛进行湿法筛分，取筛下物；再将筛下物通过270目标准筛进行湿法筛分，直至筛下液澄清透明，表明已筛分完成，取筛上物。将140目-325目之间的PE通过冲洗法，转移至烧杯中进行湿式保存。所制备的PE粉末粒度分布为：Dv(50):53.9μm、Dv(90):86.9μm。
请一并结合图3，为实施例1中的PE粉末的微观图像，可清晰看到PE发达的蜂窝状结构。表明PE颗粒原料膨胀效果好，所制备的PE满足使用要求。
通过干粉拌合工艺将PY粉末负载至PE颗粒表面及网格结构中，形成复合载体颗粒，其中PY负载量为20％。请一并参考图4，对PE/PY复合粉末载体进行扫描电镜(SEM)拍摄，在高倍数(1000倍)拍摄下，通过对比复合前与复合后的PE载体的变化，可以表明PY能够很好的负载在PE的表面和网格结构中。
微生物生长以及复合生物反应器的污水处理实验设计：
水力停留时间为5h，好氧区DO控制0.8～1.2mg/L，内外回流比为100％，污水取自某城镇污水处理厂细格栅出水，其水质特征如下：COD为100mg/L～400mg/L，氨氮为15mg/L～40mg/L，总氮为15mg/L～45mg/L。接种污泥取自城镇污水处理厂好氧池末端，污泥浓度为4000mg/L。
请参考图5，为经微生物附着后的微小污泥颗粒的放大图。复合载体颗粒投加后与活性污泥充分接触。系统运行20d，微生物在复合载体颗粒结构中挂膜完成，形成为微小污泥颗粒，粒径分布在60-400μm，复合生物反应器内污泥浓度高达15-20g/L。
完成生化反应后的污泥颗粒和活性污泥通过低速离心装置进行分离，70％左右的主体为污泥颗粒的比重较大物料从离心分离装置下口返回生化池，剩余30％左右主体为活性污泥的轻质物料从导流管排出至二沉池。
污泥龄控制在30d，排泥过程中所述二沉池浓缩后的部分剩余污泥输送至水力旋流器的进料口，在水力旋流器的作用下，将进入二沉池污泥颗粒进行回收，回收效率可达95％以上。每周向系统内补充1次功能载体，补充量为1mg/L。
稳定运行过程中，连续跟踪检测60d出水水质，其中COD为9～27mg/L；氨氮(NH4 +-N)量浓度为0.1～0.6mg/L；总氮(TN)质量浓度为7～10mg/L。
实施例2：使用硅藻土作为基础载体颗粒，硫铁矿作为功能矿粉。
基础载体颗粒的制备：采用325目和100目筛网对硅藻土粉末进行筛分，获取粒径分布集中在40-70μm的硅藻土颗粒。
通过干粉拌合工艺将PY粉末负载至硅藻土颗粒表面，形成复合载体颗粒，其中PY负载量为25％。
微生物生长以及复合生物反应器的污水处理实验设计：
水力停留时间为5h，好氧区DO控制0.8～1.2mg/L，内外回流比为100％，污水取自某城镇污水处理厂细格栅出水，其水质特征如下：COD为100mg/L～400mg/L，氨氮为15mg/L～40mg/L，总氮为15mg/L～45mg/L。接种污泥取自城镇污水处理厂好氧池末端，污泥浓度为4000mg/L。
请参考图8，为经微生物附着后的微小污泥颗粒的放大图。复合载体颗粒投加后与活性污泥充分接触。系统运行15d，微生物在复合载体颗粒结构中挂膜完成，形成为微小污泥颗粒。完成生化反应后的污泥颗粒和活性污泥通过低速离心装置进行分离，70％左右的主体为污泥颗粒的比重较大物料从离心分离装置下口返回生化池，剩余30％左右主体为活性污泥的轻质物料从导流管排出至二沉池。
污泥龄控制在30d，排泥过程中所述二沉池浓缩后的部分剩余污泥输送至水力旋流器的进料口，在水力旋流器的作用下，将进入二沉池污泥颗粒进行回收，回收效率可达95％以上。每周向系统内补充1次功能载体，补充量为1mg/L。
稳定运行过程中，连续跟踪检测60d出水水质，其中COD为7～25mg/L；氨氮(NH4 +-N)量浓度为0.1～0.5mg/L；总氮(TN)质量浓度为6～8mg/L。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种基于生物载体粒径可控复合生物反应器的污水处理方法，其特征在于，包括步骤：
（1）提供生物载体粒径可控的复合生物反应器；
所述复合生物反应器由复合载体颗粒上生长形成粒径在50-500 μm的微小污泥颗粒，与活性污泥共同构成；
（2）将所述复合生物反应器应用于污水生化处理，在生化反应完成后的混合液通过设置在生化池与二沉池之间的分离装置进行分离；其中，所述混合液经所述分离装置进行分离后，30%的主体为活性污泥的轻比重物料输送至二沉池，70%的主体为所述微小污泥颗粒的大比重物料回流至所述生化池，以减小所述二沉池内的污泥负荷；
经二沉池处理后的一部分混合液输送至水力旋流分离装置以进一步分离回收所述微小污泥颗粒；
其中，所述复合载体颗粒的制备方法，包括步骤：
S1，提供基础载体颗粒；其中，所述基础载体颗粒为具有生物负载亲和性的三维多孔材料，所述基础载体颗粒粒径分布在30 μm-100 μm，所述基础载体颗粒的孔径率在10-40%；其中，所述基础载体颗粒的D50大于40 μm，D90小于90 μm；
S2，通过干粉拌合工艺将功能矿粉或有机碳源粉末负载在基础载体颗粒结构内，形成所述复合载体颗粒；其中，所述功能矿粉或有机碳源粉末负载量为5~50%；
所述分离装置为水平流分离装置、低速离心装置、水力筛分装置中的一种或者多种。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基础载体颗粒为选自无定形二氧化硅、生物炭、粉煤灰、复合炭材料、生物陶粒的一种或者多种。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述无定形二氧化硅材料为选自膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、凹凸棒土、膨润土、沸石、火山岩、硅藻土中的一种或者多种。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机碳源粉末为淀粉、聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯类聚合物、聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯、聚乙醇酸、二氧化碳可降解塑料中的一种或多种，所述功能矿粉为硫铁矿粉，所述有机碳源粉末和功能矿粉D90 小于5 μm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进入二沉池的所述活性污泥经二沉池浓缩后，一部分以外回流的方式返回生化池，一部分通过水力旋流分离回收所述微小污泥颗粒后淘汰出污水处理系统。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括步骤：根据实际运行情况每周1次补充0.5-3 mg/L的所述复合载体颗粒。
7.一种基于生物载体粒径和堆密度可控复合生物反应器的污水处理系统，其特征在于，包括复合生物反应器、生化池组件、分离装置、二沉池组件以及水力旋流分离装置；
其中，所述复合生物反应器，通过诱导微生物在复合载体颗粒上生长形成粒径在50-500 μm的微小污泥颗粒，并与活性污泥共同构成所述复合生物反应器；所述复合载体颗粒的制备方法，包括步骤：
S1，提供基础载体颗粒；其中，所述基础载体颗粒为具有生物负载亲和性的三维多孔材料，所述基础载体颗粒粒径分布在30 μm-100 μm；其中，所述基础载体颗粒的D50大于40 μm，D90小于90 μm；
S2，通过干粉拌合工艺将功能矿粉或有机碳源粉末负载在基础载体颗粒结构内，形成所述复合载体颗粒；其中，所述功能矿粉或有机碳源粉末负载量为5~50%；
所述分离装置设置在所述生化池与二沉池之间，所述分离装置的第一输送出口与所述二沉池组件连通，以将轻比重的活性污泥输送至二沉池；所述分离装置的第二输送出口与所述生化池连通，以将大比重的含所述微小污泥颗粒的物料回流至所述生化池；
所述分离装置为水平流分离装置、低速离心装置、水力筛分装置中的一种或者多种；
所述二沉池组件的污泥出口包括第一输送支路和第二输送支路，所述第一输送支通过外回流的方式将经所述二沉池浓缩后的部分污泥返回生化池，所述第二输送支路将经所述二沉池浓缩后的部分污泥输送出所述二沉池；
所述水力旋流分离装置对所述第二输送支路输送的所述污泥进行分离回收，所述微小污泥颗粒从水力旋流分离装置下口收集返回所述生化池；所述水力旋流分离装置回收所述微小污泥颗粒后的轻质物料从所述水力旋流分离装置上口排出所述污水处理系统。
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Citations (1)
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