专利名称：一种强化污泥利用的水解反应器及其工艺的制作方法
CN 102531307 A一种强化污泥利用的水解反应器及其工艺技术领域
本发明属于污水处理领域，具体涉及一种强化污泥利用的水解反应器及其工艺。
技术背景
随着水体污染的日趋严重，污水处理技术在我国受到了越来越广泛的重视。与发达国家相比，我国城镇污水具有进水碳氮比(BOD5/TN)显著偏低的特点，并由此导致污水在后续的脱氮过程中缺少足够的碳源。据统计，我国城镇污水进水B0D5/TN比值小于3.0的污水处理厂所占比例高达40%，这些污水处理厂总氮的去除率较低，通常在50-80%之间，出水总氮很难稳定达标。为了解决这一问题，本领域技术人员提出了水解酸化处理工艺。
水解酸化处理通常被用作污水的预处理工序之一，在去除污水中悬浮颗粒物的同时还能够分解污水中的有机物。水解酸化的原理是利用水解和产酸微生物，将大分子、难降解的有机物分解为小分子有机物，释放出碳源，为后续脱氮处理创造有利条件。现有技术中，中国专利文献CN10100340 4A公开了一种升流式复合厌氧水解酸化装置，该装置底部设置有进水管，顶部设有集水装置，集水装置连接出水管，该装置自下至上依次分为悬浮污泥区、泥水分离区和生物膜强化区。其中，所述悬浮污泥区设有循环泵，循环泵分别与悬浮污泥区和进水管连接，形成一个循环回路，所述悬浮污泥区还设有排泥口 ；泥水分离区与悬浮污泥区通过变径接头连接，生物膜强化区内填充有生物载体。该装置占地面积较小，在实际运行时不易堵塞，且能达到较高的水解酸化效率。
但是，上述现有技术中的工艺为污水由进水管进入后自下而上依次通过悬浮污泥区、泥水分离区和生物膜强化区后进入集水装置，再由出水管流出。为了满足污水处理的需求，所述水解酸化工艺的进水量通常较大，这就使得水流具有较高的上升流速，而较高的上升流速会使得污泥水解区的小颗粒污泥随出水排出，从而导致泥水不易分离，使得水解酸化装置对悬浮颗粒物的去除效率降低，同时还导致小颗粒污泥在污泥水解区的停留时间较短，影响了污泥的水解效果。发明内容
为了解决现有技术中的水解酸化装置在运行时，为了满足污水处理的需求，所述水解酸化装置的进水量通常较大，这就使得水流具有较高的上升流速，而较高的上升流速会将污泥水解区的小颗粒污泥随出水排出，从而降低水解酸化装置对悬浮颗粒物的去除效率和污泥的水解效果的问题。本发明提供了一种强化污泥利用的水解反应器以及基于该反应器的水解工艺，能够有效提高悬浮颗粒物的去除效率和污泥的水解效果。
本发明所述的强化污泥利用的水解反应器及其工艺的技术方案为 一种强化污泥利用的水解反应器，包括反应器筒体，所述反应器筒体上设置有进水口，反应器筒体底部设置有排泥口，顶部设置有出水口；与所述进水口连接设置有上层布水装置和下层布水装置，所述下层布水装置设置在所述反应器筒体的底部，所述上层布水装置设置在所述下层布水装置的上方，在所述上层布水装置和所述下两层布水装置之间形成污泥水解区，在所述上层布水装置和所述出水口之间形成固液分离区。
污泥水解区与所述固液分离区的垂直高度之比为1:1-1:2。
所述上层布水装置和下层布水装置上的开孔均勻分布在布水装置上且朝向所述反应器的底部设置。
在所述上层布水装置和下层布水装置上的开孔下方设置有导流板。
所述下层布水装置与所述反应器的池底之间的距离为反应器高度的1/40-1/20。
污水在反应器筒体内形成污泥水解区和固液分离区，所述污泥水解区的上升流速小于所述固液分离区的上升流速。
所述的强化污泥利用的水解工艺，包括以下步骤(1)污水通过所述进水口和所述上层布水装置、下层布水装置上的开孔进入所述反应器筒体，控制所述污泥水解区内污水的上升流速为0. 1-0.6 m/h，所述固液分离区内污水的上升流速为0. 6-2. Om/h ；(2)沉降至所述反应器筒体底部的污泥通过所述排泥口排出；在所述固液分离区分离出的清水通过所述出水口流出。
污水在所述反应器筒体内的停留时间为2_6h，污泥的停留时间为10-30d。
所述上层布水装置和所述下层布水装置的进水量之比为1. 5-4。
在步骤(1)中，控制所述污泥水解区内污水的上升流速为0. 2-0. 4m/h，所述固液分离区内污水的上升流速为1-1. 5m/h。
本发明所述的强化污泥利用的水解反应器及其工艺的优点在于(1)本发明所述的强化污泥利用的水解反应器，与所述进水口连接设置有上下两层布水装置，在所述上下两层布水装置之间形成污泥水解区，在所述上层布水装置和所述出水口之间形成固液分离区。传统技术中由于只设置一层进水装置，为了满足污水处理的需求，所述水解酸化装置的进水量通常较大，这就使得水流具有较高的上升流速，这样就会使污泥区水解的小颗粒污泥容易被出水带走。本发明通过设置上述两层布水装置，使得进水通过两层布水装置流入所述污泥水解区和固液分离区通过，对进水实现了分流，从而降低了下层布水装置的进水量，能够有效降低污泥水解区的上升流速，从而避免了因污泥区水解的小颗粒污泥容易被出水带走而导致的悬浮颗粒物的去除效率低、污泥水解效果差的问题。
(2)本发明所述的强化污泥利用的水解反应器，设置所述污水水解区与所述固液分离区的垂直高度之比为1 1-1 2。这一比例如果设置的过小，则所述固液分离区的高度较小，使得所述固液分离区的泥水不易被彻底分离；而这一比例如果设置的过大，则所述污泥水解区的高度较小，使得所述污泥水解区内的分解反应不够彻底，影响有机物碳源的释放。 本发明通过设置所述污水水解区与所述固液分离区的垂直高度之比为1:1-1:2，有效避免了上述两种情况。
(3)本发明所述的强化污泥利用的水解反应器，设置所述上层布水装置和下层布水装置上的开孔均勻分布在布水装置上且朝向所述反应器的底部设置，原因在于所述开孔朝向所述反应器的底部设置，有利于污泥水解区的污泥保持悬浮状态。作为优选的实施方式，本发明还在所述上层布水装置和下层布水装置上的开孔下方设置有导流板，所述导流板可对所述布水装置的出水起到缓冲的作用。
(4)本发明所述的强化污泥利用的水解反应器，所述下层布水装置与所述反应器的池底之间的距离为150mm 200mm，原因在于由于底层砂粒含量高，所以这一距离基本可以保证布水管不会被泥沙层覆盖，另外布水管的水力作用还可以让下部的污泥保持悬浮状态，有利于污泥的分解。
本发明所述的强化污泥利用的水解工艺，能够强化污泥水解释放碳源，在污泥水解区内微生物的作用下，污泥中的大分子有机物被分解为小分子有机物。所述工艺中， 步骤(1)污水通过所述进水口和上下两层布水装置上的开孔进入所述反应器筒体，控制所述污泥水解区内污水的上升流速为0. 1-0. 6m/h，所述固液分离区内污水的上升流速为 0. 6-2. Om/h ；本发明中污水在所述污泥水解区内的上升流速较低，防止其中的悬浮物颗粒被流水带出，同时提高污泥的水解时间，强化污泥的水解程度，即实现了去除悬浮颗粒物的功能，又能利用污泥水解释放碳源解决后续脱氮工艺碳源不足的问题。但所述污泥水解区内污水的上升流速也不能设置的过低，原因在于下层布水装置进水对污泥水解区内的污泥能起到扰动的作用，从而提高污泥中大分子有机物的分解速度，因此本发明设置所述污泥水解区内污水的上升流速为0. l-0.6m/h。作为优选的实施方式，本发明还进一步设定所述污泥水解区内污水的上升流速为0. 2-0. 4m/h，所述固液分离区内污水的上升流速为 1-1. 5m/h。
本发明所述的强化污泥利用的水解工艺，所述上层布水装置和所述下层布水装置的进水量之比为1. 5-4，这一比例如果设置的过小，则下层布水装置的进水量相对较大，使得污水在下层的污泥水解区的停留时间较短，不利于污泥的分解；而这一比例如果设置的过大，则下层布水装置的进水量相对较小，这又会使得污泥水解区分解的碳源不易被带出， 输出碳源的速度较慢，本发明通过限定所述上层布水装置和所述下层布水装置的进水量之比为1. 5-4，在保证污水停留时间的同时，还使得碳源容易被输出。
为了使本发明中所述的技术方案更加便于理解，下面将结合具体实施方式
对本发明所述的强化污泥利用的水解反应器及其工艺做进一步的阐述。
图1所示是本发明所述的水解反应器的结构图；图2所示是本发明所述的设置有导流板的水解反应器的结构图； 1-进水口 ；2-排泥口 ；3-出水口 ；4-上层布水装置；5-下层布水装置；6-污泥水解区； 7-固液分离区；8、9_导流板；10-出水堰。
具体实施方式
实施例1本发明所述的水解反应器如图1所示，包括反应器筒体，所述反应器筒体上设置有进水口 1，反应器筒体底部设置有排泥口 2，顶部设置有出水口 3，所述反应器筒体的高度为細；与所述进水口 1连接设置有上层布水装置4和下层布水装置5，所述下层布水装置5设置在所述反应器筒体的底部，所述上层布水装置4设置在所述下层布水装置5的上方，在所述上层布水装置4和所述下两层布水装置之间形成污泥水解区6，在所述上层布水装置4和所述出水口 3之间形成固液分离区7，所述污水水解区与所述固液分离区7的垂直高度之比为1:3，所述下层布水装置5与所述反应器的池底之间的距离为300mm。
基于本实施例中的水解反应器的水解工艺，包括以下步骤(1)所述水解反应器的污水进水量为100t/d，污水通过所述进水口1和上下两层布水装置上的开孔进入所述反应器筒体，所述上层布水装置4和下层布水装置5的进水量之比为6 ；控制所述污泥水解区6内污水的上升流速为0. Γ0. 6m/h,所述固液分离区7内污水的上升流速为0. 6^2. Om/h ；(2)在所述固液分离区7，污水中的悬浮颗粒在重力的作用下沉降至污泥水解区6；在所述污泥水解区6内微生物的作用下，污泥中的大分子有机物被分解为小分子有机物；(3)分解后剩余的污泥沉降至所述反应器筒体底部，通过所述排泥口2排出；在所述固液分离区7分离出的清水通过所述出水口 3流出；污水在所述反应器筒体内的停留时间为 2h，污泥的停留时间为10d。
实施例2本发明所述的水解反应器如图1所示，包括反应器筒体，所述反应器筒体上设置有进水口 1，反应器筒体底部设置有排泥口 2，顶部设置有出水口 3，所述反应器筒体的高度为細；与所述进水口 1连接设置有上层布水装置4和下层布水装置5，所述下层布水装置5设置在所述反应器筒体的底部，所述上层布水装置4设置在所述下层布水装置5的上方，在所述上层布水装置4和所述下两层布水装置之间形成污泥水解区6，在所述上层布水装置4和所述出水口 3之间形成固液分离区7，所述污水水解区与所述固液分离区7的垂直高度之比为1:3，所述下层布水装置5与所述反应器的池底之间的距离为300mm。
基于本实施例中的水解反应器的水解工艺，包括以下步骤(1)所述水解反应器的污水进水量为100t/d，污水通过所述进水口1和上下两层布水装置上的开孔进入所述反应器筒体，所述上层布水装置4和下层布水装置5的进水量之比为1. 5 ；控制所述污泥水解区6内污水的上升流速为0. 2^0. 4m/h,所述固液分离区7内污水的上升流速为广1. 5m/h ；(2)在所述固液分离区7，污水中的悬浮颗粒在重力的作用下沉降至污泥水解区6；在所述污泥水解区6内微生物的作用下，污泥中的大分子有机物被分解为小分子有机物；(3)分解后剩余的污泥沉降至所述反应器筒体底部，通过所述排泥口2排出；在所述固液分离区7分离出的清水通过所述出水口 3流出；污水在所述反应器筒体内的停留时间为 6h，污泥的停留时间为30d。
实施例3本发明所述的水解反应器如图1所示，包括反应器筒体，所述反应器筒体上设置有进水口 1，反应器筒体底部设置有排泥口 2，顶部设置有出水口 3，所述反应器筒体的高度为細；与所述进水口 1连接设置有上层布水装置4和下层布水装置5，所述下层布水装置5设置在所述反应器筒体的底部，所述上层布水装置4设置在所述下层布水装置5的上方，在所述上层布水装置4和所述下两层布水装置之间形成污泥水解区6，在所述上层布水装置4和CN 102531307 A所述出水口 3之间形成固液分离区7，所述污水水解区与所述固液分离区7的垂直高度之比为1:0. 8，所述下层布水装置5与所述反应器的池底之间的距离为300mm。
基于本实施例中的水解反应器的水解工艺，包括以下步骤(1)所述水解反应器的污水进水量为100t/d，污水通过所述进水口1和上下两层布水装置上的开孔进入所述反应器筒体，所述上层布水装置4和下层布水装置5的进水量之比为4 ；控制所述污泥水解区6内污水的上升流速为0. 2^0. 4m/h,所述固液分离区7内污水的上升流速为广1. 5m/h ；(2)在所述固液分离区7，污水中的悬浮颗粒在重力的作用下沉降至污泥水解区6；在所述污泥水解区6内微生物的作用下，污泥中的大分子有机物被分解为小分子有机物；(3)分解后剩余的污泥沉降至所述反应器筒体底部，通过所述排泥口2排出；在所述固液分离区7分离出的清水通过所述出水口 3流出；污水在所述反应器筒体内的停留时间为 3h，污泥的停留时间为15d。
实施例4本发明所述的水解反应器如图1所示，包括反应器筒体，所述反应器筒体上设置有进水口 1，反应器筒体底部设置有排泥口 2，顶部设置有出水口 3，所述反应器筒体的高度为6m。
与所述进水口 1连接设置有上层布水装置4和下层布水装置5，所述下层布水装置5设置在所述反应器筒体的底部，所述上层布水装置4设置在所述下层布水装置5的上方，在所述上层布水装置4和所述下两层布水装置之间形成污泥水解区6，在所述上层布水装置4和所述出水口 3之间形成固液分离区7，所述污水水解区与所述固液分离区7的垂直高度之比为1:2，所述下层布水装置5与所述反应器的池底之间的距离为150mm。本实施例中所述上层布水装置4和下层布水装置5上的开孔均勻分布在布水装置上且朝向所述反应器的底部设置。
基于本实施例中的水解反应器的水解工艺，包括以下步骤(1)所述水解反应器的污水进水量为100t/d，污水通过所述进水口1和上下两层布水装置上的开孔进入所述反应器筒体，所述上层布水装置4和下层布水装置5的进水量之比为4 ；控制所述污泥水解区6内污水的上升流速为0. 2^0. 4m/h,所述固液分离区7内污水的上升流速为广1. 5m/h ；(2)在所述固液分离区7，污水中的悬浮颗粒在重力的作用下沉降至污泥水解区6；在所述污泥水解区6内微生物的作用下，污泥中的大分子有机物被分解为小分子有机物；(3)分解后剩余的污泥沉降至所述反应器筒体底部，通过所述排泥口2排出；在所述固液分离区7分离出的清水通过所述出水口 3流出；污水在所述反应器筒体内的停留时间为 3h，污泥的停留时间为15d。
实施例5本发明所述的水解反应器如图2所示，包括反应器筒体，所述反应器筒体上设置有进水口 1，反应器筒体底部设置有排泥口 2，顶部设置有出水口 3，所述反应器筒体的高度为6m，在所述反应器筒体顶部还设置有出水堰 10，所述出水堰10与所述出水口 3连接。
与所述进水口 1连接设置有上层布水装置4和下层布水装置5，所述下层布水装置5设置在所述反应器筒体的底部，所述上层布水装置4设置在所述下层布水装置5的上方，在所述上层布水装置4和所述下两层布水装置之间形成污泥水解区6，在所述上层布水装置4和所述出水口 3之间形成固液分离区7，所述污水水解区与所述固液分离区7的垂直高度之比为1:1，所述下层布水装置5与所述反应器的池底之间的距离为300mm。本实施例中所述上层布水装置4和下层布水装置5上的开孔均勻分布在布水装置上且朝向所述反应器的底部设置，本实施例中所述上层布水装置4和下层布水装置5上的开孔下方设置有导流板8、9。
基于本实施例中的水解反应器的水解工艺，包括以下步骤(1)所述水解反应器的污水进水量为100t/d，污水通过所述进水口1和上下两层布水装置上的开孔进入所述反应器筒体，所述上层布水装置4和下层布水装置5的进水量之比为1. 5 ；控制所述污泥水解区6内污水的上升流速为0. 2^0. 4m/h,所述固液分离区7内污水的上升流速为广1. 5m/h ；(2)在所述固液分离区7，污水中的悬浮颗粒在重力的作用下沉降至污泥水解区6；在所述污泥水解区6内微生物的作用下，污泥中的大分子有机物被分解为小分子有机物；(3)分解后剩余的污泥沉降至所述反应器筒体底部，通过所述排泥口2排出；在所述固液分离区7分离出的清水通过所述出水口 3流出；污水在所述反应器筒体内的停留时间为 3h，污泥的停留时间为15d。
实验例为了证实本发明的技术效果，我们在同样的进水水质条件下对经本发明所述的水解反应器处理前后的水质指标进行测定，结果如下从上述数据可以看出，实施例1-5中所述固体悬浮颗粒的去除率分别为81. 58%、 82. 85%、84. 70% ,84. 88%和86. 68%、，溶解性COD/总COD的比值处理后比处理前分别增加 7 29. 54%、32. 45%、34. 64% ,36. 3% 和 39. 4%。
对比例为了进一步证实本发明的技术效果，本发明还设置了对比例，所述对比例的水解反应器包括反应器筒体，所述反应器筒体的底部设置有进水口和排泥口，顶部设置有出水口， 所述反应器筒体的高度为細；与所述进水口连接设置有一层布水装置，在所述布水装置与所述出水口之间依次形成污泥水解区和固液分离区，所述污水水解区与所述固液分离区的垂直高度之比为1:1，所述下层布水装置与所述反应器的池底之间的距离为150mm。
基于对比例的水解反应器的水解工艺，包括以下步骤(1)所述水解反应器的污水进水量为100t/d，污水通过所述布水装置上的开孔进入所
权利要求
1.一种强化污泥利用的水解反应器，包括反应器筒体，所述反应器筒体上设置有进水口，反应器筒体底部设置有排泥口，顶部设置有出水口；其特征在于，与所述进水口连接设置有上层布水装置和下层布水装置，所述下层布水装置设置在所述反应器筒体的底部，所述上层布水装置设置在所述下层布水装置的上方，在所述上层布水装置和所述下两层布水装置之间形成污泥水解区，在所述上层布水装置和所述出水口之间形成固液分离区。
2.根据权利要求1或2所述的强化污泥利用的水解反应器，其特征在于，污泥水解区与所述固液分离区的垂直高度之比为1:1-1:2。
3.根据权利要求1和2所述的强化污泥利用的水解反应器，其特征在于，所述上层布水装置和下层布水装置上的开孔均勻分布在布水装置上且朝向所述反应器的底部设置。
4.根据权利要求3所述的强化污泥利用的水解反应器，其特征在于，在所述上层布水装置和下层布水装置上的开孔下方设置有导流板。
5.根据权利要求1或4所述的强化污泥利用的水解反应器，其特征在于，所述下层布水装置与所述反应器的池底之间的距离为反应器高度的1/40-1/20。
6.一种强化污泥利用的水解工艺，其特征在于，污水在反应器筒体内形成污泥水解区和固液分离区，所述污泥水解区的上升流速小于所述固液分离区的上升流速。
7.根据权利要求6所述的强化污泥利用的水解工艺，包括以下步骤(1)污水通过所述进水口和所述上层布水装置、下层布水装置上的开孔进入所述反应器筒体，控制所述污泥水解区内污水的上升流速为0. 1-0.6 m/h，所述固液分离区内污水的上升流速为0. 6-2. Om/h ；(2)沉降至所述反应器筒体底部的污泥通过所述排泥口排出；在所述固液分离区分离出的清水通过所述出水口流出。
8.根据权利要求6或7所述的强化污泥利用的水解工艺，其特征在于，污水在所述反应器筒体内的停留时间为2-6h，污泥的停留时间为10-30d。
9.根据权利要求6或7所述的强化污泥利用的水解工艺，其特征在于，所述上层布水装置和所述下层布水装置的进水量之比为1. 5-4。
10.根据权利要求9所述的强化污泥利用的水解工艺，其特征在于，在步骤(1)中，控制所述污泥水解区内污水的上升流速为0. 2-0. 4m/h，所述固液分离区内污水的上升流速为 1-1. 5m/h。
全文摘要
本发明提供了一种强化污泥利用的水解反应器及其工艺，包括反应器筒体，所述反应器筒体内设置有上层布水装置和下层布水装置，形成污泥水解区和固液分离区。本发明通过设置上述两层布水装置，增加污泥停留时间，强化截留污泥水解，污水与污泥同步水解释放的小分子有机物可作为后续脱氮除磷工艺的优质碳源，缓解城市污水脱氮除磷碳源缺乏问题，并实现污泥减量。另外，两层布水，既能使污泥水解区释放的碳源适时迁移至上层，又能够有效降低污泥水解区的上升流速，从而避免了因污泥区水解的小颗粒污泥被出水带走而导致的悬浮颗粒物的去除效果差的问题。
文档编号C02F1/52GK102531307SQ201110438149
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月23日 优先权日2011年12月23日
发明者宋英豪, 徐晶, 杜理智, 林秀军, 梁康强, 熊娅, 王敏, 贾立敏 申请人:北京市环境保护科学研究院