一种促进好氧颗粒污泥快速形成的连续流反应器装置及运行方法

1.本发明适用于污水生物处理领域，尤其适用于一种促进好氧颗粒污泥快速形成的连续流反应器装置及运行方法。


背景技术：

2.好氧颗粒污泥是微生物在特定环境下自发地吸附、聚集、增殖而形成的生物颗粒，其相当于微生物对生存环境的生物群体反应。好氧颗粒污泥具有紧密的形态结构、良好的沉降性能、强的耐冲击(高有机负荷、毒性物质、进水流量等)能力等特点；此外好氧颗粒污泥独特的结构特征，颗粒外层为好氧环境、中层为缺氧环境、内层为厌氧环境，且有机物含量从外向内依次降低，因此其为各种微生物提供了丰富且良好的生存环境，因此其具有同步脱氮除磷的功能。好氧颗粒污泥在升流式序批式反应器内的培养主要依赖于其高的高径比(h/d)，因此在连续流反应器内形成好氧颗粒污泥急需反应器装置和运行方式的创新。本发明针对活性污泥的颗粒化，提供一种在连续流条件下快速形成颗粒污泥的反应器装置和运行方法。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种促进好氧颗粒污泥快速形成的连续流反应器装置及运行方法。
4.一种促进好氧颗粒污泥快速形成的连续流反应器装置，包括进水系统1，反应器主体2，曝气系统3，沉淀系统4。进水系统1由进水箱1
‑
1，进水提升泵1
‑
2和进水流量控制装置1
‑
3组成。进水箱1
‑
1中的废水通过进水提升泵1
‑
2泵入反应器主体2中，进水流速由进水流量控制装置1
‑
3控制。反应器主体2为多廊道推流式，在廊道的横截面上设置可移动挡板2
‑
1。曝气系统3包括曝气盘3
‑
1，气体流量计3
‑
2和空气压缩机3
‑
3。空气压缩机3
‑
3与气体流量计3
‑
2相连，气体流量计3
‑
2与曝气盘3
‑
1相连，溶解氧浓度由气体流量计3
‑
2控制。曝气盘3
‑
1放置于反应器主体2的底部。反应器主体2与沉淀系统4相连。沉淀系统4包括双沉淀池4
‑
1(包括沉淀池
‑ⅰ4‑
2和沉淀池
‑ⅱ4‑
3，中部挡板4
‑
4)，污泥回流泵4
‑
5和污泥回流流量控制装置4
‑
6。双沉淀池4
‑
1与污泥回流泵4
‑
5相连，污泥回流泵4
‑
5与反应器主体2相连。污泥回流泵4
‑
5将双沉淀池4
‑
1的回流污泥泵入反应器主体2内，污泥回流流量控制装置4
‑
6控制污泥回流流速。
5.一种促进好氧颗粒污泥快速形成的连续流反应器装置的特征为：
6.(1)设进水流量为q，单位为l/d；进水cod含量为c，单位为g/l；反应器有效容积为v，单位为l；则反应器的容积负荷为cq/v，单位为gcod/(l
·
d)。
7.(2)反应器主体2中挡板2
‑
1的数量为x+1，单位为个，反应器的容积负荷/挡板个数应满足公式cq/vx＝0.2。
8.(3)放置挡板时，第一块挡板为隔绝反应器底部的溢流挡板，其顶部在液面下20
‑
50mm处，第二块挡板为隔绝反应器液面顶部的隔流挡板，其底部在反应器底部上20
‑
50mm处，第三块挡板为隔绝反应器底部的溢流挡板，其顶部在液面下20
‑
50mm处，以此类推。两块挡板之间的距离为d，单位为mm，液面的有效高度为h，单位为mm，应保证h/d＝3
‑
7。
9.(4)泥水混合物经反应器主体2的出水口溢流至沉淀池
‑ⅰ4‑
2内，沉淀池
‑ⅰ4‑
2的沉淀时间由中部挡板4
‑
4的高度h1(单位为dm)决定；沉淀池
‑ⅰ4‑
2的横截面积为s，单位为dm2；则沉淀池
‑ⅰ4‑
2的沉淀时间t1＝1440
·
sh1/q，单位为min；沉淀池
‑ⅰ4‑
2的沉淀时间为5
‑
8min。
10.(5)无法沉降至沉淀池
‑ⅰ4‑
2底部的污泥则通过中部挡板4
‑
4溢流至沉淀池
‑ⅱ4‑
3，沉淀池
‑ⅱ4‑
3执行泥水分离功能，出水高度由出水阀门的高度决定，出水阀门高度在中部挡板4
‑
4顶部之下5
‑
20mm。
11.一种促进好氧颗粒污泥快速形成的具体运行方法如下：
12.步骤1：接种活性污泥并保持反应器系统的稳定运行，主反应器2初始污泥浓度为1000
‑
3000mg/l。
13.步骤2：开启进水提升泵1
‑
2和进水流量控制装置1
‑
3，将进水箱1
‑
1中的污水泵入反应器主体2内，进水ph控制在7.5
‑
8.5之间，进水温度控制在24.5
‑
25.5℃之间。
14.步骤3：开启气体流量计3
‑
2和空气压缩机3
‑
3，将气体通过曝气盘3
‑
1恒流地鼓入反应器主体2内，调整气体流量计3
‑
2使溶解氧浓度控制在5
‑
8mg/l之间。
15.步骤4：开启污泥回流泵4
‑
5和污泥回流流量控制装置4
‑
6，将双沉淀池4
‑
1的沉淀池
‑ⅰ4‑
2的底部污泥恒流地泵入反应器主体2内，调整污泥回流流量控制装置4
‑
6使污泥回流量控制在100％。
16.步骤5：开启双沉淀池4
‑
1的沉淀池
‑ⅱ4‑
3的出水阀门，使反应器出水自流出系统外。
17.步骤6：污泥龄控制在10
‑
20d之间。
18.步骤7：测定计算反应器内污泥的各项指标，具体指标为：污泥浓度mlss，其单位为mg/l；污泥体积指数svi，其单位为ml/g；颗粒粒径，其单位为μm；污染物去除率，其单位为％。
19.步骤8：当颗粒粒径达到250
‑
300μm时增设2
‑
4块可移动挡板1
‑
4，此时不考虑公式cq/vx＝0.2，但两块挡板之间的距离仍需满足h/d＝3
‑
7，同时降低中部挡板4
‑
4的高度使沉淀池
‑ⅰ4‑
2的沉淀时间为2
‑
5min，降低出水阀门的高度在中部挡板4
‑
4顶部之下5
‑
20mm。
20.本发明的优势：
21.(1)可移动插板的设置使得连续流反应器能够做到灵活调控，及时根据进水水质和颗粒化进程调整剪切力大小；
22.(2)可移动插板的设置使得连续流反应器能够在较低的h/d条件下为污泥提供强的水力剪切力，从而促进颗粒化；
23.(3)该发明有效解决了活性污泥法生物处理时出现的絮体小、沉降性能差、污泥流失和占地面积大等问题。
24.(4)该发明将颗粒污泥技术结合连续流反应器，且反应器构型简单，能够应用于实际产品中，具有强的工程价值。
25.本发明的有益效果体现为：
26.(1)本发明结构简单、操作方便，能降低基建费用，具有实际工程价值。
27.(2)本发明具有一般适用性，可用于多种水质处理。
28.(3)本发明可降低出水浊度，提高污染物去除情况，防止污泥恶化和流失现象的发生。
29.(4)该发明具有较强的实际工程价值，能够为颗粒污泥日后在连续流污水处理厂中的应用提供理论支持和技术参考。
附图说明
30.图1为本发明的流程图。
31.图2为本发明的插板示意图。
32.图中1—反应器曝气区、2—可移动插板、3—双沉淀池、3
‑
1—沉淀池
‑ⅰ
、3
‑
2—沉淀池
‑ⅱ
、4—进水池、5—进水阀门、6—进水提升泵、7—水管、8—空气压缩机、9—气管、10—气体流量计、11—曝气盘、12—取样阀门、13—出水池、14—曝气区出水阀门、15—污泥回流出水阀门、16—污泥回流进水阀门、17—污泥回流泵、18—排泥阀门、19—出水阀门。
33.如图1所示，本发明为一种促进好氧颗粒污泥快速形成的连续流反应器装置，包括反应器主体、进水系统、曝气系统、沉淀排水系统、污泥回流系统。
34.如图2所示，本发明的反应器主体主要由可移动插板2构成，插板数量为8个，可根据颗粒化进程灵活调整插板数量在2
‑
8个区间内。
实施例
35.结合附图及下述案例进一步说明该发明的技术实现案例，本发明并不局限于以下的实施例。
36.本案例为一种促进好氧颗粒污泥快速形成的连续流反应器装置及运行方法，其能够在连续的进出水条件下实现活性污泥的快速颗粒化，颗粒污泥产率高，能耗低，出水水质稳定。
37.一种促进好氧颗粒污泥快速形成的连续流反应器装置为：
38.(1)进水流量q＝32l/d，cod浓度c＝0.5g/l、反应器容积v＝20l，则有机负荷cq/v＝0.8gcod/(l
·
d)。
39.(2)根据公式cq/vx＝0.2可知，反应器主体2中挡板1
‑
4的数量为5个。
40.(3)放置挡板时，第一块挡板为隔绝反应器底部的溢流挡板，其顶部在液面下20mm处，第二块挡板为隔绝反应器液面顶部的隔流挡板，其底部在反应器底部上20mm处，第三块挡板为隔绝反应器底部的溢流挡板，其顶部在液面下20mm处，以此类推。液面的有效高度h＝360mm，取h/d＝5，则挡板之间的距离d＝90mm。
41.(4)泥水混合物经反应器主体2的出水口14溢流至双沉淀池4
‑
1的沉淀池
‑ⅰ4‑
2内，沉淀池
‑ⅰ4‑
2的横截面积s＝0.5dm2，沉淀池
‑ⅰ
的沉淀时间t1取5min，根据公式t1＝1440
·
sh1/q，双沉淀池4
‑
1的中部挡板高度h1＝21mm。
42.(5)经过沉淀池
‑ⅰ4‑
2的沉降速度选择压之后，无法在3
‑
5min内沉降至沉淀池
‑ⅰ4‑
2底部的污泥则通过中部挡板溢流至沉淀池
‑ⅱ4‑
3，沉淀池
‑ⅱ4‑
3执行泥水分离功能，出水阀门高度为11mm。
43.一种促进好氧颗粒污泥快速形成的具体运行方法如下：
44.步骤1：接种活性污泥并保持反应器系统的稳定运行，初始污泥浓度为2000mg/l。
45.步骤2：开启进水提升泵1
‑
2和进水流量控制装置1
‑
3，将进水箱1
‑
1中的污水恒流泵入反应器主体2内，进水ph控制在7.5
‑
8.0之间，进水温度控制在24.5
‑
25.5℃之间。
46.步骤3：开启气体流量计3
‑
2和空气压缩机3
‑
3，将气体通过曝气盘3
‑
1恒流地鼓入反应器主体2内，调整气体流量计3
‑
2使溶解氧浓度控制在7mg/l。
47.步骤4：开启污泥回流泵4
‑
5和污泥回流流量控制装置4
‑
6，将双沉淀池4
‑
1的沉淀池
‑ⅰ4‑
2的底部污泥恒流地泵入反应器主体2内，调整污泥回流流量控制装置4
‑
6使污泥回流量控制在100％。
48.步骤5：开启双沉淀池4
‑
1的沉淀池
‑ⅱ4‑
3的出水阀门，使反应器出水自流出系统外。
49.步骤6：污泥龄控制在20d。
50.步骤7：测定计算反应器内污泥的各项指标，具体指标为：污泥浓度mlss，其单位为mg/l；污泥体积指数svi，其单位为ml/g；颗粒粒径，其单位为μm；污染物去除率，其单位为％。
51.步骤8：当颗粒粒径达到300μm时在反应器主体2中增设2块可移动插板1
‑
4，间距仍为90mm，中部挡板4
‑
4的高度设置为8.4mm，使沉淀时间为2min，出水阀门高度为5mm。
52.可移动插板强化污泥受到的水力剪切力，双沉淀池的设置加强了污泥沉降速度的选择能力，反应器在运行25天之后，形成了成熟的颗粒，颗粒粒径为380μm，cod的去除率为95％以上，nh
4+
‑
n的去除率为99％以上。实验结果证明本发明能够快速高效地在连续流反应器内实现好氧颗粒污泥。