一种改进结构的二沉池及其抑制丝状菌生长的方法与流程

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种改进结构的二沉池及其抑制丝状菌生长的方法。

背景技术：

活性污泥法是污水处理中广泛应用的一种污水生物处理技术。二沉池是活性污泥系统的重要组成部分，其作用主要是使污泥分离，使混合液澄清、浓缩和回流活性污泥。其工作效果能够直接影响活性污泥系统的出水水质和回流污泥浓度。大中型污水处理场的二沉池多采用机械吸泥的圆形辐流式，中型污水处理场也有采用多斗平流式，小型污水处理场多采用竖流式。

二沉池沉降的活性污泥通常处于池底，溶解氧浓度较低，因此易发生污泥膨胀，膨胀污泥会上浮至二沉池表面，一方面使泥水分离效果变差，出水中悬浮物（ss）浓度超标；另一方面使回流污泥浓度和质量下降，影响曝气池中所需正常的污泥量，给污水处理的运行和控制带来较大困难。在活性污泥膨胀中有90%以上是与丝状菌的过度增殖有关的，传统的控制方法是通过投加药剂等方法将丝状菌杀死来防止其导致的污泥膨胀，但是丝状菌在污水处理中也有着积极的作用，它是菌胶团生长的骨架、对有机物具有吸附作用，因此单纯通过杀死丝状菌来控制膨胀也存在着一定的不足，而且投加的药剂对出水水质也会产生一定的影响，造成水质二次污染。

cn201510138520.3公开了一种污水处理系统二沉池污泥上浮预警和控制方法，通过建立污水处理系统中发生二沉池污泥上浮的预警分级；按照二沉池上浮污泥覆盖面积占池体表面积的比例即覆盖度、活性污泥颜色中黑色数量和茶色数量的占比、丝状微生物数量为划分依据，划分为三级；并根据预警分级，采用相应的方法进行控制。该发明在污泥上浮发生的初期进行预警，分别采取不同的对策，将其消灭在初始状态，可以大幅减少污泥上浮发生的概率。但是该方法用肉眼观测二沉池上浮污泥覆盖面积占池体表面积的比例、活性污泥颜色中黑色数量和茶色数量的占比，很容易造成误差，并且该方法实施起来很复杂，需要不断改变回流比等工艺参数，不够经济实用。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种改进结构的二沉池及其抑制丝状菌生长的方法。本发明通过对现有二沉池进行结构改进，能够及时预防并抑制丝状菌生长，避免污泥膨胀和上浮，不需要投加药剂，避免了污泥流失，有效保证了出水的清澈度。

本发明改进结构的二沉池采用底部由下往上进水，四周出水的形式，在进水管周围设一个中空的圆柱形套筒，套筒底端为喇叭口；在进水管底端外围设置一倾斜支撑架，支撑架上设置曝气系统；排泥口位于支撑架下方；当产生丝状菌时，套筒用于阻止丝状菌向边缘浮动；当开启曝气时，在套筒内部实现一个局部曝气空间，污泥随气泡气浮；停止曝气后沉降污泥从套筒的喇叭口流出，经由排泥管排出。

本发明中，套筒直径为二沉池直径的1/6-1/4，套筒顶端高出二沉池最高液面0.3-0.5m，喇叭口底端到二沉池底最低点的垂直距离为二沉池高的1/6-1/4。喇叭口与套筒壁的夹角a为30-60°，水平投影长度为二沉池半径的1/6-1/5。

本发明中，支撑架在进水管四周连续设置或者间隔设置，间隔设置可均匀布设3-8个支撑板。支撑架与进水管壁的夹角b为30-60°，支撑架的水平投影长度为套筒半径的4/5-5/6，支撑架底端到二沉池底最低点的垂直距离为二沉池高的1/6-1/4。

本发明中，支撑架上设置曝气系统，曝气系统可以为环状曝气盘，曝气盘内壁与进水管壁固定连接；或者为不同直径的独立圆形曝气盘管，盘管在支撑架环形布置，布置2-8圈。

本发明中，在套筒内部设置溶氧仪，对套筒内溶解氧浓度进行在线监测和调控。

本发明采用上述改进结构二沉池抑制丝状菌生长的方法，包括如下内容：

（1）排入二沉池的污水从池底进水管进入，经顶部四周出水，然后向下经过套筒的喇叭口后，向上和四周扩散，最终由二沉池边缘顶部的排水口排出；沉降污泥由底部排泥管排出；当产生丝状菌时，套筒可以阻止丝状菌向二沉池顶部边缘浮动。

（2）当溶解氧（do）<1mg/l，svi（污泥容积指数）高于150mg/l时，开启曝气系统，在套筒内部实现一个局部曝气空间，并控制do在2-5mg/l，停止曝气后沉降污泥从喇叭口流出，再经由排泥管排出。溶解氧是影响污泥膨胀的重要因素，反应器中do浓度的高低直接影响着污泥有机物的去除效果和活性污泥的生长。在较低的do值下，大部分好氧菌几乎不能继续生长、繁殖，而丝状菌由于具有较长的菌丝、较大的比表面积和较低的氧饱和常数，所以能继续生长、繁殖，而且即使它们长时间处于厌氧状态下，也不会失去活力。实验发现，do只要不低于1mg/l，就不会引起丝状菌性污泥膨胀。本发明通过套筒内的溶氧仪实时监测套筒内污水的溶解氧浓度，当do<1mg/l时，每5-20min对套筒内的污水采样测量svi；正常情况下，svi在80-150mg/l；当svi持续高于150mg/l时，开启套筒内的曝气系统进行曝气，控制溶解氧浓度在2-5mg/l。

（3）曝气方式采用间歇式曝气，一曝一停为一组，交替时间为20-40min。曝气阶段主要是将分散的污泥及丝状菌浮起，促进菌胶团的生长，防止其随水流流出二沉池；停止曝气时主要用于污泥的自然沉降，同时采集污水水样检测svi，当svi保持在80-150mg/l，并且do稳定在2-5mg/l时，停止上述操作。

本发明中，控制污水的水力停留时间为0.5-1.5h。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

（1）在二沉池池底进水管周围设置套筒、支撑架和曝气系统，污水在二沉池由中心向四周流动，形成了一个浓度梯度，相当于设置一个生物选择器，菌胶团被选择性的生长，同时丝状菌的生长受到抑制，在不改变污水处理工艺的前提下，在二沉池初见丝状菌时，通过简单的结构改进和操作，有效将其抑制并控制，保证了出水的清澈度。

（2）将溶解氧和污泥容积指数同时作为调控曝气系统启停的判断依据，曝气方式采用一曝一停，避免了丝状菌的流失，为菌胶团的生长保留骨架，促进了菌胶团的生长；同时给予了菌胶团不断沉降的时间，提高了出水的清澈度。

（3）套筒底端设喇叭口，支撑架和曝气系统都向下倾斜一定角度，有利于污泥顺利沉降到二沉池底，不影响二沉池排泥；同时将氧气锁在套筒内，避免对套筒外围污水的扰动。

附图说明

图1为本发明改进结构的二沉池的主视结构示意图；

其中，1-进水管，2-套筒，3-支撑架，4-曝气管；5-排泥管，6-沉降污泥，7-二沉池壁，8-排水口；

图2为本发明改进结构的二沉池的俯视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步详细说明。但不因此限制本发明。

本发明改进结构的二沉池的具体结构如图1所示，采用底部由下往上进水，四周出水的形式，在进水管1周围设一个中空的圆柱形套筒2，套筒底端为喇叭口；在进水管底端外围设置3-8个倾斜支撑架3，支撑架上设置曝气管4，排泥管5位于支撑架下方；当产生丝状菌时，套筒用于阻止丝状菌向边缘浮动；当开启曝气时，在套筒内部实现一个局部曝气空间，污泥随气泡气浮；停止曝气后，沉降污泥6从套筒的喇叭口流出，经由排泥管排出。

本发明采用的污水为a污水处理厂二沉池污水，污水中氨氮浓度＜5mg/l，总氮浓度＜25mg/l，污泥浓度2000mg/l，溶氧仪检测到套筒内的溶解氧浓度为2mg/l，取水样测定svi为120mg/l。

实施例1

本实施例采用的二沉池高度为0.5m，直径为1m。套筒直径为0.18m，套筒顶端高出二沉池最高液面0.4m，喇叭口与套筒壁的夹角a为60°，喇叭口水平投影长度为0.085m，喇叭口底端距二沉池底最低点的垂直距离为0.1m。在进水管四周间隔设置4个支撑架，支撑架与进水管壁的夹角b为60°，支撑架的水平投影长度为0.072m，支撑架底端到二沉池底的距离为0.1m。支撑架上固定两圈曝气盘管。在套筒内部设置溶氧仪，对套筒内溶解氧浓度进行在线监测和调控。

采用运行3个月后出现丝状菌性污泥膨胀的污水，此时污水的svi为200mg/l。控制污水停留时间为0.5h。5min后套筒内溶解氧开始下降，15min后溶解氧浓度低于1mg/l，20min后持续低于1mg/l，肉眼可见套筒内丝状菌密集，此时对套筒内污水进行采样，测定svi值为150mg/l，10min后再次取样测量，svi值为180mg/l。此时打开曝气，控制曝气时的溶解氧为3mg/l，分散污泥被气泡上升，与丝状菌一同漂浮在水面上，曝气20min后停止曝气20min。如此重复一组，第三次曝气停止时，可见丝状菌表面菌胶团密度变大，污泥有沉降趋势，此时套筒内溶解氧浓度为1.5mg/l，污水svi值为180mg/l，第四次停止曝气时，可见污泥部分开始聚团沉降，此时套筒内溶解氧浓度1.8mg/l，污水svi值为160mg/l，第五次停止曝气时，污泥沉降明显，此时套筒内溶解氧浓度2.2mg/l，污水svi值为130mg/l，第六次停止曝气时，污泥沉降明显，此时套筒内溶解氧浓度稳定在2.5mg/l左右，污水svi值为120mg/l。在处理过程中，丝状菌几乎没有随污水流出二沉池，二沉池出水清澈。回流污泥成黄褐色，污泥质量良好，进入曝气池后曝气池运行稳定，处理效果好。

实施例2

本实施例采用的二沉池高度为0.5m，直径为1m。套筒直径为0.25m，套筒顶端高出二沉池最高液面0.3m，喇叭口与套筒壁的夹角a为30°，喇叭口水平投影长度为0.1m，喇叭口底端距二沉池底最低点的垂直距离为0.12m。在进水管四周间隔设置4个支撑架，支撑架与进水管壁的夹角b为30°，支撑架的水平投影长度为0.08m，支撑架底端到二沉池底的距离为0.12m。支撑架上固定两圈曝气盘管。在套筒内部设置溶氧仪，对套筒内溶解氧浓度进行在线监测和调控。

采用运行6个月后出现丝状菌性污泥膨胀的污水，此时污水的svi为300mg/l。污水由进水管进入二沉池中，污水停留时间为1.5h。10min后套筒内溶解氧开始下降，20min后溶解氧浓度低于1mg/l，30min后持续低于1mg/l，肉眼可见套筒内丝状菌密集，此时对套筒内污水进行采样，测定svi值为220mg/l，10min后再次取样测量，svi值为280mg/l。此时开始进行曝气处理，打开曝气，控制曝气时的溶解氧为3mg/l，可见分散污泥被气泡上升，与丝状菌一同漂浮在水面上，曝气40min后停止曝气40min。如此重复两组，第四次曝气停止时，可见丝状菌表面菌胶团密度变大，污泥有沉降趋势，此时套筒内溶解氧浓度1.5mg/l，污水svi值为250mg/l，第五次停止曝气时，可见污泥部分开始聚团沉降，此时套筒内溶解氧浓度1.8mg/l，污水svi值为200mg/l，第六次停止曝气时，污泥沉降明显，此时套筒内溶解氧浓度为2.2mg/l，污水svi值为150mg/l，第七次停止曝气时，污泥沉降明显，此时套筒内溶解氧浓度稳定在2.5mg/l左右，污水svi值为130mg/l。在处理过程中，丝状菌几乎没有随污水流出二沉池，二沉池出水清澈。回流污泥成黄褐色，污泥质量良好，进入曝气池后曝气池运行稳定，处理效果好。

实施例3

采用本发明对某污水处理厂二沉池进行改进，二沉池高度为0.5m，直径为1m。采用底部由下往上进水，四周出水的形式，在进水管周围设一个中空的圆柱形套筒，套筒直径为0.2m，套筒顶端高出二沉池最高液面0.5m，喇叭口与进水管壁的夹角a为45°，套筒底端为喇叭口，喇叭口水平投影长度为0.1m，喇叭口底端距二沉池底的垂直距离为0.1m。在进水管底端外围设置一倾斜支撑架，在进水管四周间隔设置4个支撑架，支撑架与进水管壁的夹角b为45°，支撑架的水平投影长度为0.08m，支撑架底端到二沉池底的垂直距离为0.12m。支撑架上固定两圈曝气盘管，排泥口位于支撑架下方。在套筒内部设置溶氧仪，对套筒内溶解氧浓度进行在线监测和调控。

污水的svi为200mg/l，停留时间为1.0h。开始运行后，套筒内溶解氧开始下降，20min后溶解氧浓度低于1mg/l，25min后持续低于1mg/l，肉眼可见套筒内丝状菌密集，此时对套筒内污水进行采样，测定svi值为150mg/l，10min后再次取样测量，svi值为170mg/l。此时打开曝气，控制曝气时的溶解氧为2.5mg/l，分散污泥被气泡上升，与丝状菌一同漂浮在水面上，曝气30min后停止曝气30min。如此重复一组，第三次曝气停止时，可见丝状菌表面菌胶团密度变大，污泥有沉降趋势，此时套筒内溶解氧浓度为1.5mg/l，污水svi值为160mg/l，第四次停止曝气时，可见污泥部分开始聚团沉降，此时套筒内溶解氧浓度1.8mg/l，污水svi值为140mg/l，第五次停止曝气时，污泥沉降明显，此时套筒内溶解氧浓度2.2mg/l，污水svi值为130mg/l，二沉池出水清澈。

比较例1

采用与实施例1相同的二沉池处理，不同之处在于没有套筒结构。5min后套筒内溶解氧开始下降，20min后溶解氧浓度低于1mg/l，30min后持续低于1mg/l，肉眼可见丝状菌不断密集并向二沉池边缘扩散，此时对二沉池中部污水进行采样，测定svi值为130mg/l，10min后再次取样测量，svi值为170mg/l。此时开始进行曝气处理，打开曝气，控制曝气时的溶解氧为3mg/l，曝气20min后停止曝气20min。如此重复，由于没有套筒的阻挡作用，丝状菌不断向四周扩散，曝气导致二沉池中溶解氧不断升高，二沉池运行不稳定，出水浑浊。

比较例2

采用与实施例1相同的二沉池处理，不同之处在于没有设曝气系统。5min后套筒内溶解氧开始下降，15min后溶解氧浓度低于1mg/l，20min后持续低于1mg/l，肉眼可见丝状菌在套筒内不断密集，此时对污水进行采样，测定svi值为150mg/l，10min后再次取样测量，svi值为180mg/l。由于套筒对丝状菌的拦截，二沉池出水暂时较清澈，但是由于没有曝气，套筒中污水的溶解氧持续降低，污泥出现反硝化现象，有气泡生成，污泥出现漂浮现象，二沉池出水浑浊。