CN209721696U - 一种一体式预孵化-好氧颗粒污泥处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种一体式预孵化‑好氧颗粒污泥处理装置，属于水处理设备领域。该装置由上端预孵化装置和下端好氧颗粒污泥装置构成，两者通过特殊结构的双层隔板进行分隔。使用时好氧颗粒污泥装置以序批式方式运行，水平活动板与二次曝气板根据运行阶段的不同旋转不同角度，实现曝气通道和污泥下沉通道的打开或闭合。本实用新型通过在孵化装置内提前培育好氧颗粒污泥，周期性向好氧颗粒污泥装置内流加外源污泥，促进好氧颗粒污泥成核，改善好氧颗粒污泥的质量，强化废水处理效果，同时本实用新型对氧气进行了二次利用，提高了能源的利用效率。

Description

一种一体式预孵化-好氧颗粒污泥处理装置

技术领域

本实用新型属于水处理设备领域，具体涉及一种一体式预孵化-好氧颗粒污泥处理装置。

背景技术

好氧颗粒污泥技术是一种新型的废水生物处理技术，因具有污泥结构紧密、沉降性能良好、抗冲击负荷能力强、可减小二沉池占地面积甚至省去二沉池等优势而在污水生物处理领域得到了广泛的研究。但好氧颗粒污泥在实际应用过程中由于易受操作条件、环境条件与有毒有害物质的影响而产生解体，解体后的好氧颗粒污泥系统不仅降低了废水处理效能，同时产生的絮体污泥也会进一步造成废水中悬浮物的二次污染问题，极大地限制了好氧颗粒污泥技术在废水处理领域的应用。

发明内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一体式预孵化-好氧颗粒污泥处理装置。

本实用新型所采用的具体技术方案如下：

一体式预孵化-好氧颗粒污泥处理装置，该处理装置主体为圆柱形反应器，分为上方的预孵化装置和下方的好氧颗粒污泥装置两部分；处理装置主体外部整体包裹有水浴层，水浴层上设置水浴层进水口和水浴层出水口；

所述的预孵化装置上部设有污泥流加口与试剂投加口，预孵化装置沿轴线布置有一条中心轴，中心轴为内外双层轴，由中空的外轴嵌套于内轴外部而成，且外轴和内轴相互不接触，各自独立转动；所述的预孵化装置内腔在不同高度处设有若干个用于促进气水混合的导流板；

所述的预孵化装置与好氧颗粒污泥装置之间通过双层隔板进行分隔；所述双层隔板由上层隔板和下层隔板组成；所述下层隔板为与反应器侧壁连接固定的固定板，由环形板和圆形板拼成外径与反应器横截面内径相等的圆形，其中圆形板上沿环向等间距开设有若干个第一曝气孔，且相邻第一曝气孔之间的间距大于第一曝气孔直径；而环形板被等分为双数个扇形区域，且一半扇形区域被全部镂空，镂空区域与未镂空区域间隔设置；所述上层隔板由水平活动板和二次曝气板组成，所述水平活动板形状与下层隔板的环形板形状相同，也被间隔镂空；所述二次曝气板中心开设有轴孔，其余位置形状与下层隔板的圆形板完全相同，也沿环向等间距开设有若干个第二曝气孔；所述水平活动板同轴嵌套于二次曝气板外部且两者均具有同心相对转动的自由度；所述的上层隔板叠置于下层隔板上，且上层隔板的水平活动板通过连接杆与外轴相连，二次曝气板通过所述轴孔与内轴相连，水平活动板和二次曝气板分别由两条轴驱动旋转；

所述好氧颗粒污泥装置底部装有微孔曝气盘，微孔曝气盘依次连接气体流量计和空气压缩泵；好氧颗粒污泥装置的顶部设有气体收集器，气体收集器出口固定于下层隔板的圆形板下表面，用于将气体通过圆形板导入上方预孵化装置；好氧颗粒污泥装置上设有进水口和出水口，且进水口通过管道依次连接进水泵和进水桶。

作为优选，所述的导流板均呈环形，共3块，其中两块均同轴固定于外轴上，所处高度分别为预孵化装置的1/4高度和3/4高度处；另一块同轴固定于预孵化装置的内壁上，所处高度预孵化装置的1/2高度处。

作为优选，所述的预孵化装置的侧壁或者顶部设有排气口。

作为优选，所述的上层隔板或下层隔板中，扇形区域的个数均为8块。

作为优选，所述的上层隔板或下层隔板中，曝气孔的个数均为8个。

作为优选，所述的气体收集器呈喇叭口状，喇叭口的渐缩端形状与所述下层隔板的圆形板相同。

作为优选，所述的外轴和内轴端部设有分别驱动两者旋转的驱动装置。

作为优选，所述的好氧颗粒污泥装置高径比为10。

本实用新型相对于现有技术而言，具有以下有益效果：

(1)本实用新型在好氧颗粒污泥装置上方设置了预孵化装置，可以预先在预孵化装置中培育好氧颗粒污泥，然后定期向好氧颗粒污泥装置中流加，促进好氧颗粒污泥成核，改善好氧颗粒污泥的质量，保持系统稳定，强化废水处理效果。

(2)通过独特设计的双层隔板，使得微孔曝气盘产生的气泡通过二次曝气口上升至预孵化装置内，不需要单独曝气，对氧气进行了二次利用，提高了能源的利用效率。

附图说明

图1为一体式预孵化-好氧颗粒污泥处理装置结构示意图；

图2为双层隔板位置的放大示意图；

图3为下层隔板结构示意图；

图4为第一种状态下的上层隔板结构示意图；

图5为第二种状态下的上层隔板结构示意图；

图6为第三种状态下的上层隔板结构示意图；

图7为另一实施例中一体式预孵化-好氧颗粒污泥处理装置结构示意图；

图中：预孵化装置1、好氧颗粒污泥装置2、污泥流加口3、试剂投加口4、导流板5、水平活动板6、微孔曝气盘7、排气口8、水浴层9、出水口10、电磁阀11、空气压缩泵12、进水泵13、控制器14、驱动装置15、连接杆16、气体流量计17、二次曝气板18、进水桶19、水浴层进水口20、水浴层出水口21、外轴22、内轴23、固定板24、气体收集器25。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步阐述和说明。本实用新型中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

如图1所示，为本实用新型一较佳实施例中的一体式预孵化-好氧颗粒污泥处理装置示意图。该处理装置主体为圆柱形反应器，反应器内部中空，作为反应区。装置整体分为上方的预孵化装置1和下方的好氧颗粒污泥装置2两部分。处理装置主体外部整体包裹有水浴层9夹套，水浴层9上设置水浴层进水口20和水浴层出水口21，进出水口可连接外部水循环系统，通过水浴温度控制调节反应器内的温度。好氧颗粒污泥装置2高径比可以设置为10。在本装置中，预孵化装置1用于预先培育好氧颗粒污泥，然后根据需要定期向好氧颗粒污泥装置2中流加，以补充解体或流失的颗粒污泥，保持下方好氧颗粒污泥装置2中的颗粒污泥浓度。

预孵化装置1上部设有污泥流加口3与试剂投加口4，颗粒污泥、好氧活性污泥、菌剂(可根据水质选择添加)、培养基等颗粒污泥循环必要的组分可通过污泥流加口3投入，而螯合剂等其他药品可以通过试剂投加口4投入。预孵化装置1沿轴线布置有一条中心轴，中心轴为内外双层的嵌套轴，由中空的外轴22嵌套于内轴23外部而成。外轴22和内轴23均伸出预孵化装置1的顶部，进行固定，且外轴22和内轴23相互不接触，使两者能够各自独立转动。两条轴可以通过手动驱动旋转，也可以通过在端部设置驱动装置15分别驱动两者旋转。在本实施例中，外轴22和内轴23端部设有分别两个独立控制的驱动电机。另外，根据颗粒污泥培养的需要，在预孵化装置1内腔在不同高度处设有多个用于促进气水混合的导流板5。在本实施例中，导流板5均呈环形，共3块，其中两块均同轴固定于外轴22上，随轴同步转动。这两块导流板5的所处高度分别为预孵化装置1的1/4高度和3/4高度处。另一块导流板5的外径与反应器内径相同，同轴固定于预孵化装置1的内壁上，所处高度预孵化装置1的1/2高度处。

预孵化装置1中的颗粒污泥需要进行一定时间的培养，而该培养过程是与下方的好氧颗粒污泥装置2中废水处理过程同步的。因此，需要对两者进行特殊的分隔，即能保证颗粒污泥在上方装置中正常培养，又能保证需要时能将培养好的颗粒污泥下放到好氧颗粒污泥装置2中。为了实现该目标，本实施例中的预孵化装置1与好氧颗粒污泥装置2之间通过特殊结构的双层隔板进行分隔。如图2所示，双层隔板由上层隔板和下层隔板组成。

下层隔板为与反应器侧壁连接固定的固定板24。固定板24的结构参见图3所示，由环形板和圆形板拼成外径与反应器横截面内径相等的圆形，环形板和圆形板之间可以采用两块板拼接而成，也可以一体成型。其中，圆形板上沿环向开设有8个第一曝气孔，8个第一曝气孔之间是等间距的，沿着周向均布，两孔之间的圆心角为45°。且考虑到需要与上层隔板配合进行曝气通道开合控制，相邻第一曝气孔之间的间距需要保证大于第一曝气孔直径。另外，环形板被等分为8个扇形区域，且其中4个扇形区域被全部镂空，镂空区域与未镂空区域间隔交错设置。

参见图4所示，上层隔板也由水平活动板6和二次曝气板18组成。水平活动板6形状、尺寸均与下层隔板中的环形板形状相同，被等分为8个扇形区域，且其中4个扇形区域被全部镂空，镂空区域与未镂空区域间隔交错设置。而二次曝气板18除了中心开设有轴孔之外，其余位置的形状、尺寸均与下层隔板的圆形板完全相同，也沿环向等间距开设有8个第二曝气孔。但是，水平活动板6同轴嵌套于二次曝气板18外部，两者在同一水平面上，且两者均具有同心相对转动的自由度，即水平活动板6能贴着二次曝气板18的外边缘转动，而二次曝气板18也能贴着水平活动板6内边缘转动，两种转动均可以独立进行。上层隔板是叠置于下层隔板上的，两者的一面相接触，接触面尽量保证不漏水。而二次曝气板18与水平活动板6之间的独立控制，是通过预孵化装置1中心的双层嵌套轴来实现的，具体来说：上层隔板的水平活动板6中4个未镂空区域，分别通过4条连接杆16与外轴22相连，使得水平活动板6能够随着外轴22转动而转动。同样的，二次曝气板18通过板中心的轴孔与内轴23构成配合传动，使得二次曝气板18能够随着内轴23转动而转动。

在颗粒污泥培养过程中，预孵化装置1和好氧颗粒污泥装置2之间应当保持水流不交换，但好氧颗粒污泥装置2中的曝气需要进入预孵化装置1中。此时，可以通过旋转外轴22和内轴23，使得下层隔板位于如图3所示状态，而上层隔板位于如图4所示状态。由于两块隔板是叠置的，因此上层隔板上的第一曝气孔和下层隔板上的第二曝气孔完全重合，形成能够将下方气体导入上方的曝气通道，而上层隔板上的镂空区域和下层隔板上的镂空区域完全不重合，上下的未镂空区域刚好拼接成一个完整的环形，上下水流不能交换。曝气通道的横截面孔径可以设为10mm，使上端的好氧颗粒污泥通过而不发生堵塞。当曝气通道需要关闭时，则调整上层隔板绕圆心旋转22.5°，位于如图5所示状态，此时由于相邻第一/二曝气孔之间的间距是大于第一/二曝气孔直径的，因此上下两块曝气板上的曝气孔错开22.5°圆心角时，第一曝气孔和第二曝气孔将完全不重合，不存在连通通道。当颗粒污泥培养完毕，预孵化装置1和好氧颗粒污泥装置2之间应当在需要向下方补充颗粒污泥时，能够形成一个污泥下泄通道。此时，可以通过旋转外轴22和内轴23，使得下层隔板位于如图3所示状态，而上层隔板位于如图6所示状态。由于两块隔板是叠置的，因此上层隔板上的镂空区域和下层隔板上的镂空区域完全重合，预孵化装置1内孵化的颗粒污泥沉降进入好氧颗粒污泥装置2中。当颗粒污泥添加完毕，又可以重新将上层隔板绕圆心旋转45°，使得上层隔板上的镂空区域和下层隔板上的镂空区域完全不重合，停止颗粒污泥下沉。由此，曝气通道和污泥下沉通道都可以根据反应需要，通过两条轴独立进行控制开合。

另外，装置整体的曝气来自于好氧颗粒污泥装置2底部装有的微孔曝气盘7，微孔曝气盘7依次连接气体流量计17和空气压缩泵12，曝气量由气体流量计17控制。好氧颗粒污泥装置2的顶部设有气体收集器25，本实施例中气体收集器25呈喇叭口状，喇叭口的渐缩端形状与下层隔板的圆形板相同，两者正对密封固定。喇叭口状气体收集器能够将下方微孔曝气盘7产生的气泡进行聚集，然后将气体通过双层隔板上的曝气通道导入上方预孵化装置1，进行二次曝气，无需再增设曝气系统。另外，好氧颗粒污泥装置2上设有进水口和出水口10，且进水口通过管道依次连接进水泵13和进水桶19，待处理废水可预先存储在进水桶19中，然后根据反应进度定期泵入反应器中。

另外，考虑到曝气过程中的排气需要，在预孵化装置1的侧壁或者顶部可以设置一个排气口8。另外，好氧颗粒污泥装置2中的气体一般会通过双层隔板进入上方的预孵化装置1，无需设置排气口。但假如曝气过程中曝气通道关闭，或者气体收集器无法全部收集曝气气泡，则需要考虑再好氧颗粒污泥装置2上也设置排气口，该排气口可设置在好氧颗粒污泥装置2侧壁的顶部，且排气口外接排气管，排气管的出口尽量高于整体反应器顶部，保证内部的液体不会外流。

另外，在其他实施例中，还可以在上述装置中设置控制器14进行自动控制。出水口10由电磁阀11控制开启与闭合，空气压缩泵12、进水泵13、电磁阀11、驱动装置15等可通过控制器14控制反应器各阶段的运行时间，如图7所示。控制器14可采用时间控制器、单片机、PLC、DCS等各种设备，形式不限。

基于上述处理装置的预孵化-好氧颗粒污泥废水处理方法，其步骤如下：

在正常处理过程中，将待处理废水存储于进水桶19中，并通过进水泵13定期泵入好氧颗粒污泥装置2中进行处理；好氧颗粒污泥装置2以序批式方式运行，处理完的废水从出水口10排出。序批式方式运行过程中，一般可每天运行4个周期，6h为1周期，每个周期中进水5min，曝气345min，沉淀5min，出水5min。

在运行过程中，由于好氧颗粒污泥装置2中的颗粒污泥易受操作条件、环境条件与有毒有害物质的影响而产生解体，解体后的好氧颗粒污泥系统不仅降低了废水处理效能。因此需要定期在孵化装置内提前培育好氧颗粒污泥，周期性向好氧颗粒污泥装置内流加外源污泥，促进好氧颗粒污泥成核，改善好氧颗粒污泥的质量，强化废水处理效果。

一般可以每隔5天，通过污泥流加口3向预孵化装置1中投加厌氧颗粒污泥、好氧活性污泥和培养基质(可以是废水或者其他配制的基质)，同时根据水质需要添加相应的必要功能菌剂，另外从药品投加口4向预孵化装置1中投加螯合剂，螯合剂也可以根据需要进行选择，例如多糖(或蛋白)与Ca²⁺离子(或Fe²⁺离子)构成的螯合剂，浓度20mg/L。同时，为了保证颗粒污泥孵化成功，需要控制水浴层9温度为23-27℃。然后在下方好氧颗粒污泥装置2序批式运行过程中，在曝气阶段通过旋转内轴23使上层隔板上的第一曝气孔和下层隔板上的第二曝气孔重合，将气体收集器25收集的曝气气体通过曝气孔重合形成的通道进入上方的预孵化装置1中，再经过多块导流板5的多次折流使预孵化装置1中气水充分混合，最终气体从排气口8排出，利用此过程中产生的水力剪切力促使预孵化装置1内污泥颗粒化。在非曝气阶段，重新通过旋转内轴23使上层隔板上的第一曝气孔和下层隔板上的第二曝气孔完全不重合，阻断气体进入预孵化装置1。

待下方好氧颗粒污泥装置2出现颗粒污泥解体或污泥量减少时，通过旋转外轴22使上层隔板上的镂空区域和下层隔板上的镂空区域完全重合，形成连通预孵化装置1和好氧颗粒污泥装置2的通道，使预孵化装置1内孵化的颗粒污泥沉降进入好氧颗粒污泥装置2中，补充颗粒污泥浓度。颗粒污泥的补充量需要根据实际情况而定，不一定要全部补充下去。颗粒污泥补充完毕后，重新通过旋转外轴22使上层隔板上的镂空区域和下层隔板上的镂空区域完全不重合。补充颗粒污泥后，好氧颗粒污泥装置2可继续按照正常的序批式流程进行废水处理。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，然其并非用以限制本实用新型。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种一体式预孵化-好氧颗粒污泥处理装置，其特征在于，处理装置主体为圆柱形反应器，分为上方的预孵化装置(1)和下方的好氧颗粒污泥装置(2)两部分；处理装置主体外部整体包裹有水浴层(9)，水浴层(9)上设置水浴层进水口(20)和水浴层出水口(21)；

所述的预孵化装置(1)上部设有污泥流加口(3)与试剂投加口(4)，预孵化装置(1)沿轴线布置有一条中心轴，中心轴为内外双层轴，由中空的外轴(22)嵌套于内轴(23)外部而成，且外轴(22)和内轴(23)相互不接触，各自独立转动；所述的预孵化装置(1)内腔在不同高度处设有若干个用于促进气水混合的导流板(5)；

所述的预孵化装置(1)与好氧颗粒污泥装置(2)之间通过双层隔板进行分隔；所述双层隔板由上层隔板和下层隔板组成；所述下层隔板为与反应器侧壁连接固定的固定板(24)，由环形板和圆形板拼成外径与反应器横截面内径相等的圆形，其中圆形板上沿环向等间距开设有若干个第一曝气孔，且相邻第一曝气孔之间的间距大于第一曝气孔直径；而环形板被等分为双数个扇形区域，且一半扇形区域被全部镂空，镂空区域与未镂空区域间隔设置；所述上层隔板由水平活动板(6)和二次曝气板(18)组成，所述水平活动板(6)形状与下层隔板的环形板形状相同，也被间隔镂空；所述二次曝气板(18)中心开设有轴孔，其余位置形状与下层隔板的圆形板完全相同，也沿环向等间距开设有若干个第二曝气孔；所述水平活动板(6)同轴嵌套于二次曝气板(18)外部且两者均具有同心相对转动的自由度；所述的上层隔板叠置于下层隔板上，且上层隔板的水平活动板(6)通过连接杆(16)与外轴(22)相连，二次曝气板(18)通过所述轴孔与内轴(23)相连，水平活动板(6)和二次曝气板(18)分别由两条轴驱动旋转；

所述好氧颗粒污泥装置(2)底部装有微孔曝气盘(7)，微孔曝气盘(7)依次连接气体流量计(17)和空气压缩泵(12)；好氧颗粒污泥装置(2)的顶部设有气体收集器(25)，气体收集器(25)出口固定于下层隔板的圆形板下表面，用于将气体通过圆形板导入上方预孵化装置(1)；好氧颗粒污泥装置(2)上设有进水口和出水口(10)，且进水口通过管道依次连接进水泵(13)和进水桶(19)。

2.如权利要求1所述的一体式预孵化-好氧颗粒污泥处理装置，其特征在于，所述的导流板(5)均呈环形，共3块，其中两块均同轴固定于外轴(22)上，所处高度分别为预孵化装置(1)的1/4高度和3/4高度处；另一块同轴固定于预孵化装置(1)的内壁上，所处高度预孵化装置(1)的1/2高度处。

3.如权利要求1所述的一体式预孵化-好氧颗粒污泥处理装置，其特征在于，所述的预孵化装置(1)的侧壁或者顶部设有排气口(8)。

4.如权利要求1所述的一体式预孵化-好氧颗粒污泥处理装置，其特征在于，所述的上层隔板或下层隔板中，扇形区域的个数均为8块。

5.如权利要求1所述的一体式预孵化-好氧颗粒污泥处理装置，其特征在于，所述的上层隔板或下层隔板中，曝气孔的个数均为8个。

6.如权利要求1所述的一体式预孵化-好氧颗粒污泥处理装置，其特征在于，所述的气体收集器(25)呈喇叭口状，喇叭口的渐缩端形状与所述下层隔板的圆形板相同。

7.如权利要求1所述的一体式预孵化-好氧颗粒污泥处理装置，其特征在于，所述的外轴(22)和内轴(23)端部设有分别驱动两者旋转的驱动装置(15)。

8.如权利要求1所述的一体式预孵化-好氧颗粒污泥处理装置，其特征在于，所述的好氧颗粒污泥装置(2)高径比为10。