一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器及其污水處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器及其 污水處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 與活性污泥相比，好氧顆粒污泥致密的結(jié)構(gòu)、缺氧_好氧共存的菌落分布、高生物 量及強(qiáng)異化作用的特性，使其有泥水分離快、同步生物脫氮除磷、高效降解污染物、剩余污 泥減量等明顯技術(shù)優(yōu)勢(shì)及良好的開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景，已引起研究者的廣泛注意。但好氧顆粒污 泥存在長(zhǎng)期運(yùn)行易發(fā)生失穩(wěn)的問(wèn)題，表現(xiàn)為運(yùn)行時(shí)顆粒內(nèi)部發(fā)黑，結(jié)構(gòu)解體破碎，沉降性大 幅下降，污泥量大量流失最終導(dǎo)致反應(yīng)器崩潰，嚴(yán)重抑制了其工業(yè)化運(yùn)用。
[0003] 研究發(fā)現(xiàn)，在好氧顆粒污泥培養(yǎng)過(guò)程中，顆粒粒徑會(huì)持續(xù)變大，粒徑的過(guò)度增大造 成了傳質(zhì)阻力增加，導(dǎo)致顆粒內(nèi)部形成厭氧區(qū)，進(jìn)而促進(jìn)了厭氧菌生長(zhǎng)，造成體系pH的降 低。低pH能溶解EPS中的0 -多糖影響顆粒結(jié)構(gòu)。研究表明，0 -多糖在顆粒結(jié)構(gòu)中起到 了骨架作用，a-多糖，脂類(lèi)，蛋白及細(xì)胞能附著至0 -多糖的框架結(jié)構(gòu)上，其對(duì)顆粒的穩(wěn)定 性具有重要意義。顆粒內(nèi)部厭氧區(qū)的形成能破壞顆粒中多糖骨架，使顆粒解體破碎，沉 降性下降，大量污泥流失最終導(dǎo)致反應(yīng)器崩潰。
[0004] 結(jié)合顆粒穩(wěn)定性與污染物去除效率，研究指出700-1900WI1是顆粒污泥的最佳粒 徑范圍。然而在實(shí)際培養(yǎng)過(guò)程中，好氧顆粒污泥平均粒徑從200至7000Mm均有報(bào)道。為避 免長(zhǎng)期運(yùn)行中好氧顆粒污泥因粒徑過(guò)大導(dǎo)致厭氧后顆粒解體，顆粒的粒徑不適大于3mm。另 一方面，過(guò)小的顆粒粒徑也應(yīng)避免。顆粒粒徑過(guò)小會(huì)導(dǎo)致溶解氧滲透進(jìn)入顆粒內(nèi)部，破壞缺 氧-好氧共存的菌落分布，抑制同步脫氮反應(yīng)進(jìn)行，導(dǎo)致總氮去除效果變差。研究指出，在 抑制大顆粒粒徑過(guò)度增加的同時(shí)，維持小顆粒穩(wěn)定生長(zhǎng)，對(duì)提高反應(yīng)器中處于最佳粒徑范 圍的顆粒比率對(duì)污染物去除效率及穩(wěn)定性具有重要意義。如何調(diào)控粒徑分布是維持好氧顆 粒污泥高效穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。已有研究者在運(yùn)行過(guò)程中根據(jù)沉降性不同篩選并排出粒徑過(guò) 大的老齡化顆粒來(lái)抑制粒徑的過(guò)度增加，但這些策略在實(shí)際工業(yè)運(yùn)行中效果并不理想且操 作性差。
[0005] 研究發(fā)現(xiàn)提高曝氣強(qiáng)度能抑制顆粒粒徑過(guò)度增加。通過(guò)提高曝氣強(qiáng)度，反應(yīng)器內(nèi) 水力剪切增加。高水力剪切條件下微生物增長(zhǎng)速率變慢，顆粒表面生物量脫落速率增加，粒 徑增加得到抑制。但提高反應(yīng)器中水力剪切增加了運(yùn)行能耗，同時(shí)導(dǎo)致顆粒平均粒徑變小， 總氮去除效果變差。目前對(duì)顆粒粒徑的有效控制策略仍較為缺乏。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)提供一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好 氧顆粒污泥反應(yīng)器及其污水處理方法的技術(shù)方案，其設(shè)置環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)改變反應(yīng)器內(nèi)部 水力條件，調(diào)控不同粒徑顆粒污泥所受水力剪切，優(yōu)化好氧顆粒污泥粒徑分布，在低曝氣強(qiáng) 度條件下實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行及高效污染物去除能力；具有操作簡(jiǎn)便，節(jié)約能耗，運(yùn)行穩(wěn) 定，COD及總氮去除率高，占地小，無(wú)需單獨(dú)設(shè)置反硝化段及污泥回流系統(tǒng)的特點(diǎn)。
[0007] 所述的一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器，包括用于接種好氧顆粒污泥的反應(yīng) 器主體，反應(yīng)器主體為圓柱形結(jié)構(gòu)，反應(yīng)器主體下部設(shè)置進(jìn)水裝置，反應(yīng)器主體中部設(shè)置出 水裝置，進(jìn)水裝置通過(guò)進(jìn)水管與進(jìn)水栗連接，進(jìn)水栗與污水配水池連接；還包括控制器，控 制器與進(jìn)水栗控制連接，其特征在于反應(yīng)器主體的高度和內(nèi)直徑的比值為5-8:1，反應(yīng)器主 體腔體底部設(shè)置曝氣裝置，曝氣裝置通過(guò)進(jìn)氣管與鼓風(fēng)機(jī)連接，鼓風(fēng)機(jī)與控制器連接；在反 應(yīng)器主體4/5_3/4高度的腔體內(nèi)配合設(shè)置環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)，濾網(wǎng)孔隙為2-4_，濾網(wǎng)上緣直 徑為反應(yīng)器主體內(nèi)直徑的4/5-1，濾網(wǎng)下緣直徑為反應(yīng)器主體內(nèi)直徑的1/3-2/5,環(huán)形漏斗 狀濾網(wǎng)側(cè)邊斜面與水平面的夾角為45-60°。
[0008] 所述的一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器，其特征在于曝氣裝置采用微孔曝氣 器，微孔曝氣器的直徑為反應(yīng)器主體內(nèi)直徑的1/3-1/5。
[0009] 所述的一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)器主體頂部設(shè)置液 位計(jì)，控制器與液位計(jì)控制連接。
[0010] 所述的一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)器主體的高度和內(nèi) 直徑的比值為6-7:1，反應(yīng)器主體下部配合設(shè)置底座。
[0011] 所述的一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器，其特征在于環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)的濾網(wǎng) 孔隙為3_，環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)側(cè)邊斜面與水平面的夾角為50-55°。
[0012] 所述的一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器的污水處理方法，其特征在于該污水 處理方法采用序批式運(yùn)行方式，運(yùn)行周期包括進(jìn)水、曝氣、沉降、出水四個(gè)階段，裝置內(nèi)所有 進(jìn)水、曝氣、出水均由控制器自動(dòng)化控制； 1) 進(jìn)水：在反應(yīng)器主體中接種好氧顆粒污泥，接種泥量2-4g/L，廢水C0D濃度為 1000-3000mg/L，氨氮 40-120mg/L，總氮 80-240mg/L，容積負(fù)荷 3-6kg/COD?m3 ?d，將待處 理的市政污水先接入污水配水池，通過(guò)進(jìn)水栗將污水從反應(yīng)器主體底部的進(jìn)水裝置送入反 應(yīng)器主體腔體內(nèi)，進(jìn)水時(shí)間為5-15min，通過(guò)反應(yīng)器主體頂部的液位計(jì)控制進(jìn)水上液面； 2) 曝氣：通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)給曝氣裝置進(jìn)氣，采用空氣曝氣，表面氣速0.6-2cm/s，曝氣裝 置設(shè)置在反應(yīng)器主體底部腔體內(nèi)，反應(yīng)器中好氧顆粒污泥受曝氣影響自上向下循環(huán)往復(fù)運(yùn) 動(dòng)，通過(guò)設(shè)置環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)，在其上方觀察到兩組對(duì)稱(chēng)的漩渦，當(dāng)大顆粒污泥在中心上行 區(qū)上升至頂部后，環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)限制了其沿反應(yīng)器壁面下行區(qū)向下運(yùn)動(dòng)，漩渦將大顆粒 污泥夾帶并使其沿環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)壁面再次進(jìn)入中心上行區(qū)，通過(guò)環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了 將大于篩網(wǎng)孔隙的大顆粒污泥截留在反應(yīng)器頂部高應(yīng)力區(qū)的效果；同時(shí)，小于濾網(wǎng)孔徑的 顆粒污泥則幾乎不受環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)影響，以原有運(yùn)動(dòng)軌跡在反應(yīng)器中循環(huán)，曝氣時(shí)間為 16〇-260min； 3) 沉降：停止曝氣后進(jìn)行5-15min的靜置，使反應(yīng)器中顆粒污泥沉降并與水分離； 4) 出水：泥水分離完全后，通過(guò)反應(yīng)器的出水裝置將處理后污水排出，出水時(shí)間 5-15min〇
[0013] 所述的一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器的污水處理方法，其特征在于步驟1) 中：接種泥量 3g/L，廢水C0D濃度為 1500-2500mg/L，氨氮 50-100mg/L，總氮 100-150mg/L， 容積負(fù)荷4-5kg/COD?m3 ?d，進(jìn)水時(shí)間為8-12min。
[0014] 所述的一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器的污水處理方法，其特征在于步驟2) 中：表面氣速1-1. 5-2cm/s，曝氣時(shí)間為200-240min。
[0015] 所述的一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器的污水處理方法，其特征在于步驟3) 中停止曝氣后進(jìn)行8-12min的靜置，步驟4)中出水時(shí)間10-12min。
[0016] 上述一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應(yīng)器及其污水處理方法，在無(wú)需額外能耗的 低曝氣強(qiáng)度條件下，其設(shè)置的環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)能選擇性將粒徑大于濾網(wǎng)孔徑的大顆粒污 泥截留在高水力剪切的反應(yīng)器上部，通過(guò)增加其所受水力剪切抑制顆粒粒徑過(guò)度增長(zhǎng)，同 時(shí)該內(nèi)構(gòu)件對(duì)反應(yīng)器中粒徑小于濾網(wǎng)孔徑的顆粒污泥運(yùn)動(dòng)無(wú)明顯影響，最終成功將反應(yīng)器 平均粒徑控制在最佳粒徑范圍內(nèi)，具有操作簡(jiǎn)便，節(jié)約能耗，運(yùn)行穩(wěn)定，C0D及總氮去除率 高，占地小，無(wú)需單獨(dú)設(shè)置反硝化段及污泥回流系統(tǒng)的特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)的主視圖； 圖3為本發(fā)明環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)的俯視圖； 圖4為本發(fā)明反應(yīng)器不同粒徑顆粒運(yùn)動(dòng)