CN114920355A - 一种好氧颗粒化微生物聚集体的沉降性能调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种好氧颗粒化微生物聚集体的沉降性能调节方法，其特征在于，通过筛选分离装置筛选分离出含空腔的或密度低于0.8g/cm3的颗粒化微生物聚集体，加入混合粉末与颗粒化微生物聚集体混合，通过挤压切割并镶嵌在好氧颗粒化微生物聚集体的碎片上，共同作为自凝聚的内核，在水力循环的剪切力及基质反应的双重作用下快速形成密度为1.1‑1.8g/cm3的新的好氧颗粒化微生物聚集体，增加好氧颗粒化微生物聚集体的沉降性能。本发明可以解决反应器系统内好氧颗粒化微生物聚集体因密度低、内含空腔造成沉降性能差及颗粒化形成时间漫长的问题，所获得的新的颗粒化微生物聚集体的沉降速度与未经调节的颗粒化微生物聚集体相比提高了30％以上。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种好氧颗粒化微生物聚集体的沉降性能调节方法。
背景技术
好氧颗粒化微生物聚集体是指微生物通过聚集形成的颗粒状活性污泥。在污水处理过程中，好氧颗粒化微生物聚集体与活性污泥相比，它具有不易发生污泥膨胀、抗冲击能力强、能承受高有机负荷等优点，而成为近年来污水生物处理技术领域研究的热点之一。
好氧颗粒化微生物聚集体的形成研究有多种假说，包括胞外多聚物形成假说、丝状菌形成假说、诱导核形成假说、微生物自凝聚形成假说、金属阳离子形成假说、信号分子形成假说等。不管是哪种形成假说，好氧颗粒化微生物聚集体在污水处理过程中都存在有颗粒上浮流失的问题，引起该问题的主要原因有(1)好氧颗粒化微生物聚集体的颗粒密度低引起沉降性差；(2)随着反应进行，好氧颗粒化微生物聚集体的颗粒直径逐步增大，造成内部存在氧气传质阻力，颗粒内部开始解体，从而形成内空腔，出现上浮，沉降性能变差而流失。常规的颗粒截留办法并不能解决颗粒密度低及内含空腔问题，或者直接投加金属离子、无机物骨架和絮凝剂等物质，虽然可以形成新的颗粒化微生物聚集体，但是需要投加达到一定浓度的药剂量，对系统原有微生物活性和出水水质存在较大影响，而且需要漫长的颗粒化形成时间。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于解决好氧颗粒化微生物聚集体因密度低、内含空腔造成沉降性能差及颗粒化形成时间漫长的问题，提供了一种好氧颗粒化微生物聚集体的沉降性能调节方法。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种好氧颗粒化微生物聚集体的沉降性能调节方法，通过筛选分离装置筛选分离出含空腔的或密度低于0.8g/cm3的颗粒化微生物聚集体，加入混合粉末与颗粒化微生物聚集体混合，通过挤压切割并镶嵌在好氧颗粒化微生物聚集体的碎片上，共同作为自凝聚的内核，在水力循环的剪切力及基质反应的双重作用下快速形成密度为1.1-1.8g/cm3的新的好氧颗粒化微生物聚集体，增加好氧颗粒化微生物聚集体的沉降性能。
进一步地，所述混合粉末为滑石粉与改性多孔材料形成的混合物，其中滑石粉和改性多孔材料的混合比例为1:(2-5)。
进一步地，所述改性多孔材料为改性活性碳粉末、改性沸石粉末、改性火山岩粉末的一种或者两种以上混合物，改性多孔材料的粒径为0.5-5mm。
进一步地，所述改性活性碳粉末、改性沸石粉末、改性火山岩粉末是指活性碳粉末、沸石粉末、火山岩粉末经过饱和氯化钙溶液或者饱和硫酸镁溶液浸泡吸附，经过高温烘干处理后的粉末。
进一步地，所述筛选分离装置包括外壳、内罩壳、固液分离器和螺杆泵，所述内罩壳固定在外壳内部并与外壳内侧壁形成一定的空间，该内罩壳的上下两端开口，所述外壳内底部设有曝气装置，外壳顶部设有溢流堰，该溢流堰通过连通管连通固液分离器，所述固液分离器通过螺杆泵连通外壳内部，所述外壳上设有进水口，所述外壳为中空圆柱体，所述内罩壳为圆柱形且上部呈收窄瓶颈形状。
进一步地，所述曝气装置连通进气口，该曝气装置为连通管形成若干个分支铺设在外壳内底部形成曝气盘，曝气装置上设有曝气头。
进一步地，所述固液分离器内上部设有斜板组件，连通溢流堰连通管延伸至固液分离器的底部，所述螺杆泵连通固定分离器的底部，所述螺杆泵连通外壳内部的管道上设有内置式管道穿孔板。
进一步地，内置式管道穿孔板的穿孔孔径为1-3mm。
进一步地，所述外壳内下部设置有一圈围堰导流板，该围堰导流板固定在外壳内壁上倾斜向下固定，并与内罩壳的底部隔离一定距离。
进一步地，所述围堰导流板13倾斜角度为45°-60°。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
(1)本发明经过筛选分离装置可以有效分离出含空腔的或密度低于0.8g/cm3的颗粒化微生物聚集体，在管道内与混合粉末进行混合后挤压切割镶嵌，减少直接在反应器系统内直接投加物对原有微生物活性的影响，而且通过挤压镶嵌的方法能使好氧颗粒化微生物聚集体的碎片与混合粉末快速结合牢固，形成自凝聚内核。
(2)本发明将混合粉末与好氧颗粒化微生物聚集体的碎片共同形成的自凝聚内核中，所含有的滑石粉可以使切割后的好氧颗粒化微生物聚集体的碎片分散不黏连，同时又可以提高颗粒化微生物聚集体形成的密度。
(3)通过混合粉末与好氧颗粒化微生物聚集体的碎片共同形成的自凝聚内核中，所含有的改性多孔材料表面负载的钙、镁金属离子，可以与污水中的基质如铵根离子、碳酸根离子、磷酸根离子等物质快速形成碳酸钙、磷酸铵镁等沉淀物，可进一步提高自凝聚内核的凝聚力和颗粒形成的密度，从而使新的好氧颗粒化微生物聚集体快速形成的同时具备良好的沉降性能，沉降速度较未调节的颗粒化微生物聚集体的快30％以上。
(4)本发明的筛选分离装置设置有圆柱形外壳与圆柱形内罩壳分隔出上升区和下降区，在下降区没有曝气，可以使具有内空腔的颗粒化微生物聚集体在该下降区域上浮而达到有效筛选分离，而密实和密度大的的颗粒化微生物聚集体则是下降保留在反应装置内进行循环流动处理废水，采用圆形围堰导流板，可使内部颗粒化微生物聚集体更均匀循环流动，采用螺杆泵结合内置式管道穿孔板，在管道上对有内空腔的颗粒化微生物聚集体进行挤压切割，消除空腔结构，并重新回流到反应装置内部，作为自凝聚的内核，快速形成新的颗粒化微生物聚集体，减少流失，可保持系统的长期高负荷稳定运行，采用外置式固液分离器和可拆卸斜板组件，检修更容易方便，可降低运维成本。
附图说明
图1为本发明专利涉及的好氧颗粒化微生物聚集体的筛选分离装置。
图2是图1的A向剖视示意图。
图3是图1的B向剖视示意图。
图4是图1的C向剖视示意图。
图5为本发明专利好氧颗粒化微生物聚集体的调节形成过程示意图。
附图中：圆柱形外壳1、圆柱形内罩壳2、溢流堰3、溢流堰出口4、连通管5、外置式固液分离器6、循环口7、螺杆泵8、内置式管道穿孔板9、回流口10、曝气组件11、进气口12、圆形围堰导流板13、进水口14、出水口15、斜板组件16、投料口17、好氧颗粒化微生物聚集体18。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
如图1所示为筛选分离装置，包括外壳、内罩壳、固液分离器和螺杆泵，所述内罩壳固定在外壳内部并与外壳内侧壁形成一定的空间，该内罩壳的上下两端开口，所述外壳内底部设有曝气装置，外壳顶部设有溢流堰，该溢流堰通过连通管连通固液分离器，所述固液分离器通过螺杆泵连通外壳内部，所述外壳上设有进水口。
其中外壳为中空圆柱体，所述内罩壳为圆柱形且上部呈收窄瓶颈形状；曝气装置连通进气口，该曝气装置为连通管形成若干个分支铺设在外壳内底部形成曝气盘，曝气装置上设有曝气头；固液分离器内上部设有斜板组件，连通溢流堰连通管延伸至固液分离器的底部，所述螺杆泵连通固定分离器的底部；螺杆泵连通外壳内部的管道上设有内置式管道穿孔板；内置式管道穿孔板的穿孔孔径为1-3mm。外壳内下部设置有一圈围堰导流板，该围堰导流板固定在外壳内壁上倾斜向下固定，并与内罩壳的底部隔离一定距离。围堰导流板13倾斜角度为45°-60°。
通过上述筛选分离装置筛选分离出含空腔的或密度低于0.8g/cm3的颗粒化微生物聚集体，加入混合粉末与颗粒化微生物聚集体混合，通过挤压切割并镶嵌在好氧颗粒化微生物聚集体的碎片上，共同作为自凝聚的内核，在水力循环的剪切力及基质反应的双重作用下快速形成密度为1.1-1.8g/cm3的新的好氧颗粒化微生物聚集体，增加好氧颗粒化微生物聚集体的沉降性能。混合粉末从投料口17加入到连通管5与所分离筛选出来的含空腔的或密度低于0.8g/cm3的颗粒化微生物聚集体混合后，进入外置式固液分离器6固液分离截留；最后通过螺杆泵8抽吸挤压镶嵌并经过内置式管道穿孔板9切割成碎片，重新进入反应器内部作为自凝聚内核，最后反复经过上升区及下降区循环的水力剪切力及基质反应的情况下，形成密度为1.1-1.8g/cm3的新的好氧颗粒化微生物聚集体，具体颗粒调节形成过程如图5所示。
使用以上分离系统通过内循环流筛选和外置式固液分离器，筛选和分离出含空腔的颗粒化微生物聚集体；并通过设置污泥回流挤压切割破解颗粒化微生物聚集体的内空腔结构，切割后的颗粒化微生物聚集体重新回流到系统内，作为自凝聚的内核，在内循环流的高水力剪切力下，快速形成新的颗粒化微生物聚集体；所述系统装置可以解决颗粒化微生物聚集体内部空腔的问题，避免颗粒化微生物聚集体崩溃瓦解流失，进而维持整个系统的长期高负荷稳定运行。
具体如图1至4所示，该高效筛选分离系统，包括圆柱形外壳1、圆柱形内罩壳2、外置式固液分离器6、以及螺杆泵8。其中，所述圆柱形外壳1内上部设置有溢流堰3，溢流堰3与溢流堰出口4连接，溢流口4与连通管5相连接，所述连通管5另一端伸到外置式固液分离器6底部，所述外置式固液分离器6内部设置有斜板组件16，右上部设置有出水口15，底部设置有循环口7；所述圆柱形外壳1内下部设置有圆形围堰导流板13和曝气连通管11，所述曝气连通管11一端与不锈钢曝气盘11-1相连接，另一端与进气口12相连接；所述圆形外壳1还设置有回流口10，回流口10与螺杆泵8的出口通过管道相连接，管道上安装有内置式管道穿孔板9，螺杆泵8的进口与循环口7相连接；所述圆柱形外壳1底部设置有进水口14；所述圆柱形外壳1与圆柱形内罩壳2分隔出上升区和下降区，上升区和下降区所占的体积比为1:1，运行时颗粒化微生物聚集体形成内循环流动。所述圆柱形内罩壳2上部为收窄瓶颈形状。所述圆形围堰导流板13倾斜角度为45°-60°。所述内置式管道穿孔板9的穿孔孔径为1-3mm。
在工作运行时，废水从进水口进入，与装置内的颗粒化微生物聚集体混合后经过上升区和下降区，形成内部循环流，其中密实和密度大颗粒化微生物聚集体从下降区下沉到圆形围堰导流板后，回到不锈钢曝气盘上方，继而被气体和液体继续循环上升，而有内空腔的颗粒化微生物聚集体则直接上浮至溢流堰随出水一起经过连通管流至外置式固液分离器进行固液分离，液体从出水口流出，被截留的有内空腔的颗粒化微生物聚集体则经过螺杆泵抽吸，并经过内置式管道穿孔板进行挤压切割，破除内空腔结构后，重新进入装置内，作为自凝聚的内核，在内部循环流下快速形成新的颗粒化微生物聚集体，如此不断反复运行，筛选出有内空腔的颗粒化微生物聚集体，并使装置内的颗粒化微生物聚集体持续生成和维持一定的粒径和密度，使得系统能长期高负荷稳定运行。
上述混合粉末为滑石粉与改性多孔材料形成的混合物，滑石粉：改性多孔材料的混合比例为1:(2-5)，优选1:2；改性多孔材料为改性活性碳粉末、改性沸石粉末、改性火山岩粉末的一种或者两种以上混合物，优选改性火山岩粉末；改性多孔材料的粒径为0.5-5mm，优选1mm；改性活性碳粉末、改性沸石粉末、改性火山岩粉末是指活性碳粉末、沸石粉末、火山岩粉末经过饱和氯化钙溶液或者饱和硫酸镁溶液浸泡吸附，经过高温烘干处理后的粉末，优选饱和硫酸镁溶液。
经过优选实施例调节后的反应器内部好氧颗粒化微生物聚集体的含空腔率下降到5％，较未进行调节的好氧颗粒化微生物聚集体的含空腔率20％下降了15个百分点；颗粒密度达到了1.58g/cm3；颗粒沉降速度达到了92m/h，较未进行调节的好氧颗粒化微生物聚集体的沉降速度69m/h提高了33.3％；颗粒化形成时长从常规的颗粒化形成90天缩短到了45天，就能获得成熟稳定的好氧颗粒化微生物聚集体。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种好氧颗粒化微生物聚集体的沉降性能调节方法，其特征在于，通过筛选分离装置筛选分离出含空腔的或密度低于0.8g/cm3的颗粒化微生物聚集体，加入混合粉末与颗粒化微生物聚集体混合，通过挤压切割并镶嵌在好氧颗粒化微生物聚集体的碎片上，共同作为自凝聚的内核，在水力循环的剪切力及基质反应的双重作用下快速形成密度为1.1-1.8g/cm3的新的好氧颗粒化微生物聚集体，增加好氧颗粒化微生物聚集体的沉降性能。
2.根据权利要求1所述的一种好氧颗粒化微生物聚集体的沉降性能调节方法，其特征在于，所述混合粉末为滑石粉与改性多孔材料形成的混合物，其中滑石粉和改性多孔材料的混合比例为1:(2-5)。
3.根据权利要求2所述的一种好氧颗粒化微生物聚集体的沉降性能调节方法，其特征在于，所述改性多孔材料为改性活性碳粉末、改性沸石粉末、改性火山岩粉末的一种或者两种以上混合物，改性多孔材料的粒径为0.5-5mm。
4.根据权利要求3所述的一种好氧颗粒化微生物聚集体的沉降性能调节方法，其特征在于，所述改性活性碳粉末、改性沸石粉末、改性火山岩粉末是指活性碳粉末、沸石粉末、火山岩粉末经过饱和氯化钙溶液或者饱和硫酸镁溶液浸泡吸附，经过高温烘干处理后的粉末。
5.根据权利要求1所述的一种好氧颗粒化微生物聚集体的沉降性能调节方法，其特征在于，所述筛选分离装置包括外壳、内罩壳、固液分离器和螺杆泵，所述内罩壳固定在外壳内部并与外壳内侧壁形成一定的空间，该内罩壳的上下两端开口，所述外壳内底部设有曝气装置，外壳顶部设有溢流堰，该溢流堰通过连通管连通固液分离器，所述固液分离器通过螺杆泵连通外壳内部，所述外壳上设有进水口，所述外壳为中空圆柱体，所述内罩壳为圆柱形且上部呈收窄瓶颈形状。
6.根据权利要求5所述的一种好氧颗粒化微生物聚集体的沉降性能调节方法，其特征在于，所述曝气装置连通进气口，该曝气装置为连通管形成若干个分支铺设在外壳内底部形成曝气盘，曝气装置上设有曝气头。
7.根据权利要求5所述的一种好氧颗粒化微生物聚集体的沉降性能调节方法，其特征在于，所述固液分离器内上部设有斜板组件，连通溢流堰连通管延伸至固液分离器的底部，所述螺杆泵连通固定分离器的底部，所述螺杆泵连通外壳内部的管道上设有内置式管道穿孔板。
8.根据权利要求5所述的一种好氧颗粒化微生物聚集体的沉降性能调节方法，其特征在于，内置式管道穿孔板的穿孔孔径为1-3mm。
9.根据权利要求5所述的一种好氧颗粒化微生物聚集体的沉降性能调节方法，其特征在于，所述外壳内下部设置有一圈围堰导流板，该围堰导流板固定在外壳内壁上倾斜向下固定，并与内罩壳的底部隔离一定距离。
10.根据权利要求5所述的一种好氧颗粒化微生物聚集体的沉降性能调节方法，其特征在于，所述围堰导流板13倾斜角度为45°-60°。
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