內(nèi)置篩網(wǎng)型好氧顆粒污泥序批式反應(yīng)裝置及其運(yùn)行方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種內(nèi)置篩網(wǎng)型好氧顆粒污泥反應(yīng)裝置及工藝，屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]好氧顆粒污泥是在特定環(huán)境下，微生物自凝聚形成的特殊生物膜。自1991年Mishima和Nakamura最早在好氧連續(xù)流上流式污泥床反應(yīng)器中培養(yǎng)出好氧顆粒污泥以來，研究者在好氧顆粒污泥的穩(wěn)定化和高效脫氮除磷等方面開展了大量研究，然而顆粒結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、形成與演替機(jī)制不明等問題限制了好氧顆粒污泥技術(shù)工程應(yīng)用。近年來，有研究者通過投加顆粒碎片、活性炭等方式強(qiáng)化顆粒污泥形成與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，雖然獲得了一定的性能提升，但顆粒粒徑過度增加造成顆粒解體的問題仍未得到有效解決。
[0003]眾多應(yīng)用實(shí)例表明，好氧顆粒污泥工藝多數(shù)在高進(jìn)水負(fù)荷下運(yùn)行，期間易發(fā)生顆粒粒徑持續(xù)變大，導(dǎo)致顆粒內(nèi)部傳質(zhì)阻力增加、厭氧區(qū)域過大，促使顆粒解體破碎，污泥膨脹明顯。有研究認(rèn)為，好氧顆粒污泥工藝的最佳顆粒粒徑范圍應(yīng)在0.5?2.5 _，但目前仍未有控制好氧顆粒污泥粒徑范圍的有效策略。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種內(nèi)置篩網(wǎng)型好氧顆粒污泥反應(yīng)裝置及運(yùn)行方法，優(yōu)化粒徑分布，保障好氧顆粒污泥反應(yīng)器長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
[0005]—種內(nèi)置篩網(wǎng)型好氧顆粒污泥序批式反應(yīng)裝置，包括反應(yīng)器、曝氣裝置、可編程控制器、蠕動(dòng)栗、進(jìn)水容器、出水容器、內(nèi)置篩網(wǎng)；反應(yīng)器設(shè)有進(jìn)水口、出水口，排泥口；可編程控制器控制曝氣裝置、蠕動(dòng)栗;反應(yīng)器內(nèi)置篩網(wǎng)設(shè)置在反應(yīng)器高度的4/5處，篩網(wǎng)外徑為反應(yīng)器直徑的80%，內(nèi)徑為外徑的50%，篩網(wǎng)倒角60°，孔徑2.5mm;反應(yīng)器高徑比Η/D為10:1。
[0006]所述的曝氣裝置包括空氣栗與多孔曝氣頭，曝氣頭位于反應(yīng)器的內(nèi)部，位置可調(diào)。
[0007]所述的曝氣裝置進(jìn)一步設(shè)有氣體流量計(jì)，調(diào)節(jié)曝氣量。
[0008]所述的進(jìn)水口位于反應(yīng)器上部，進(jìn)水口通過蠕動(dòng)栗與進(jìn)水容器相連。
[0009]所述的出水口位于反應(yīng)器中部，所述的出水口進(jìn)一步設(shè)有電磁閥，所述的可編程控制器控制電磁閥，出水口通過電磁閥與出水容器相連。
[0010]—種所述的內(nèi)置篩網(wǎng)型好氧顆粒污泥反應(yīng)裝置的運(yùn)行方法，反應(yīng)器采用序批式運(yùn)行方法，分為進(jìn)水一曝氣一沉淀一出水四個(gè)階段，其中進(jìn)水1min、曝氣210min、沉降1min、出水lOmin，運(yùn)行周期為4h，體積交換率50%，表面氣速控制在1.0cm S—1。
[0011]有益效果
本發(fā)明通過在好氧顆粒污泥反應(yīng)裝置上部的高水力剪切區(qū)域設(shè)置環(huán)型漏斗狀篩網(wǎng)，通過篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)大粒徑顆粒污泥(粒徑>2.5mm)的選擇性截留，同時(shí)其所受的水力剪切條件無明顯變化，最終將反應(yīng)裝置的顆粒粒徑分布控制在適宜范圍，系統(tǒng)有機(jī)物去除、脫氮性能顯著提升，克服了顆粒粒徑過大的情況下序批式反應(yīng)器(SBR)容易失穩(wěn)的問題，可賦予反應(yīng)器較高的污染物去除效率以及長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定運(yùn)行。
[0012]由于反應(yīng)器采用了內(nèi)置篩網(wǎng)，使得在低表面氣速的條件下，大粒徑顆粒獲得較大剪切力，小粒徑顆粒獲得較小剪切力，實(shí)現(xiàn)了水力剪切力的選擇性分配，從而在運(yùn)行過程中減少了大約30%—70%的能量消耗，在實(shí)際污水處理中具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0013]本發(fā)明培養(yǎng)的好氧顆粒污泥其顆粒具有光滑的外觀，大量的桿菌，球菌與絲狀菌在顆粒表面交聯(lián)形成致密的顆粒結(jié)構(gòu)，2/3比例以上的顆粒處于最佳粒徑范圍內(nèi)。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明內(nèi)置篩網(wǎng)型好氧顆粒污泥序批式反應(yīng)裝置的示意圖。其中:曝氣裝置
1、氣體流量計(jì)2、可編程控制器3、蠕動(dòng)栗4、進(jìn)水容器5、為電磁閥6、出水容器7、內(nèi)置篩網(wǎng)8、曝氣頭9、進(jìn)水口 10、出水口 11、排泥口 12、鐵絲13。
[0015]圖2為實(shí)施案例I中污泥顆粒化過程中MLSS變化。
[0016]圖3為實(shí)施案例I中污泥顆?；^程中污染物去除性能圖。其中:(a)部分為COD去除；(b)部分為NH4+-N與TN去除。
[0017]圖4為實(shí)施案例I中污泥顆?；^程中粒徑分布變化。
[0018]圖5為實(shí)施案例I中顆粒污泥掃描電鏡圖。其中:(a)部分為顆粒外觀；(b)部分為顆粒表面。
【具體實(shí)施方式】
[0019]如圖1所示，一種內(nèi)置篩網(wǎng)型好氧顆粒污泥序批式反應(yīng)裝置，其特征在于:包括反應(yīng)器、曝氣裝置1、可編程控制器3、蠕動(dòng)栗4、進(jìn)水容器5、出水容器7、內(nèi)置篩網(wǎng)8、曝氣頭9。反應(yīng)器設(shè)有進(jìn)水口 10、出水口 11，排泥口 12?？删幊炭刂破?控制曝氣裝置1、蠕動(dòng)栗4和電磁閥6。反應(yīng)器內(nèi)置篩網(wǎng)8設(shè)置在反應(yīng)器高度的4/5處，篩網(wǎng)外徑為反應(yīng)器直徑的80%，內(nèi)徑為外徑的50%，篩網(wǎng)倒角60°，孔徑2.5mm。反應(yīng)器高徑比(H/D ) 1:1。
[0020]所述的曝氣裝置I包括空氣栗與多孔曝氣頭9，曝氣頭位于反應(yīng)器的內(nèi)部，位置可調(diào)。曝氣裝置I進(jìn)一步設(shè)有氣體流量計(jì)2，調(diào)節(jié)曝氣量。
[0021]所述的進(jìn)水口 10位于反應(yīng)器上部，進(jìn)水口 10通過蠕動(dòng)栗4與進(jìn)水容器5相連。
[0022]所述的出水口 11位于反應(yīng)器中部，出水口 11通過電磁閥6與出水容器7相連。
[0023]內(nèi)置篩網(wǎng)型好氧顆粒污泥反應(yīng)裝置的運(yùn)行方法，反應(yīng)器采用序批式運(yùn)行方法，分為進(jìn)水一曝氣一沉淀一出水四個(gè)階段，其中進(jìn)水lOmin、曝氣210min、沉降lOmin、出水lOmin，運(yùn)行周期為4h。體積交換率50%，表面氣速控制在1.0cm S—1。
[0024]篩網(wǎng)的位置與內(nèi)外徑的大小根據(jù)反應(yīng)器運(yùn)行的水力學(xué)模擬結(jié)果得出。反應(yīng)器中氣泡夾帶著顆粒從反應(yīng)器中心底部向上運(yùn)動(dòng)，再沿壁面向下運(yùn)動(dòng)至中心底部實(shí)現(xiàn)循環(huán)。篩網(wǎng)設(shè)置于反應(yīng)器上部流場(chǎng)紊流高強(qiáng)度處，通過攔截大顆粒實(shí)現(xiàn)對(duì)其的反復(fù)剪切，從而控制粒徑增長(zhǎng)。篩網(wǎng)的內(nèi)徑由流體上行區(qū)域的面積而定，外徑由流體下行區(qū)域而定。
[0025]曝氣頭一般位于反應(yīng)器底部，其位置可以提高，目的是使反應(yīng)器底部形成缺氧區(qū)，增強(qiáng)脫氮功能。
[0026]以下通過實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0027]實(shí)施例1 在進(jìn)水⑶D為1014±27 mg L—S有機(jī)負(fù)荷率3kg COD m—3 d—1條件下啟動(dòng)反應(yīng)器。運(yùn)行1d后，反應(yīng)器中SVI在運(yùn)行過程中始終維持在40mL g—1以下，MLSS最終穩(wěn)定在8000mg L一、圖2為污泥顆粒化過程中MLSS變化圖。
[0028]反應(yīng)器運(yùn)行14d后，顆粒平均粒徑達(dá)到500μπι，實(shí)現(xiàn)顆?；0D，NH4+-N和TN的去除分別達(dá)到95.8 ± 3.7%，98.1 ± 0.9%和81.6 ± 2.1%左右。圖3為污泥顆?；^程中污染物去除性能圖。
[0029]內(nèi)置篩網(wǎng)有效抑制了大顆粒粒徑過度增長(zhǎng)，顆粒粒徑分布較為均勻，粒徑分布集中在平均粒徑范圍左右，其span值始終維持在0.91 ±0.03。顆粒粒徑大小始終接近，粒徑分布相對(duì)集中。圖4為污泥顆?；^程中粒徑分布變化圖。
[0030]本實(shí)施例中培養(yǎng)的好氧顆粒污泥具有光滑的外觀，大量的桿菌\球菌在顆粒表面交聯(lián)形成致密的顆粒結(jié)構(gòu)。圖5為顆粒污泥掃描電鏡圖。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種內(nèi)置篩網(wǎng)型好氧顆粒污泥序批式反應(yīng)裝置，其特征在于:包括反應(yīng)器、曝氣裝置(1)、可編程控制器(3)、蠕動(dòng)栗(4)、進(jìn)水容器(5)、出水容器(7)、內(nèi)置篩網(wǎng)(8);反應(yīng)器設(shè)有進(jìn)水口( 1 )、出水口( 11)，排泥口( 12 );可編程控制器(3 )控制曝氣裝置(I)、蠕動(dòng)栗(4 );反應(yīng)器內(nèi)置篩網(wǎng)(8)設(shè)置在反應(yīng)器高度的4/5處，篩網(wǎng)外徑為反應(yīng)器直徑的80%，內(nèi)徑為外徑的50%，篩網(wǎng)倒角60°，孔徑2.5mm ；反應(yīng)器高徑比Η/D為1:1。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述的曝氣裝置(I)包括空氣栗與多孔曝氣頭(9)，曝氣頭位于反應(yīng)器的內(nèi)部，位置可調(diào)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于:所述的曝氣裝置(I)進(jìn)一步設(shè)有氣體流量計(jì)(2)，調(diào)節(jié)曝氣量。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述的進(jìn)水口(10)位于反應(yīng)器上部，進(jìn)水口(10)通過蠕動(dòng)栗(4)與進(jìn)水容器(5)相連。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述的出水口(11)位于反應(yīng)器中部，所述的出水口( 11)進(jìn)一步設(shè)有電磁閥(6 )，所述的可編程控制器(3 )控制電磁閥(6)，出水口( 11)通過電磁閥(6)與出水容器(7)相連。6.—種根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置篩網(wǎng)型好氧顆粒污泥反應(yīng)裝置的運(yùn)行方法，其特征在于:反應(yīng)器采用序批式運(yùn)行方法，分為進(jìn)水一曝氣一沉淀一出水四個(gè)階段，其中進(jìn)水1min、曝氣210min、沉降1min、出水1min，運(yùn)行周期為4h，體積交換率50%，表面氣速控制在1.0cm S—1。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種內(nèi)置篩網(wǎng)型好氧顆粒污泥反應(yīng)裝置及運(yùn)行方法。試驗(yàn)裝置主體為序批式生物反應(yīng)器（SBR），高徑比（H/D）10:1，體積交換率50%，表面氣速通過流量計(jì)控制在1.0cm？s-1。在反應(yīng)器主體4/5高度處設(shè)置不銹鋼篩網(wǎng)內(nèi)構(gòu)件，篩網(wǎng)外徑為反應(yīng)器直徑的80%，內(nèi)徑為外徑的50%，篩網(wǎng)倒角60°。本發(fā)明通過選擇性分配水力剪切、有效截留大粒徑顆粒污泥，在低能耗條件下實(shí)現(xiàn)顆粒粒徑分布優(yōu)化，強(qiáng)化好氧顆粒污泥工藝長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行及污染物高效去除。
【IPC分類】C02F3/12
【公開號(hào)】CN105668776
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610132322
【發(fā)明人】朱亮, 吳迪, 趙航
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)
【公開日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年3月9日