一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應器及其污水處理方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領域，具體為一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應器及其 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)勢及良好的開發(fā)應用前景，已引起研究者的廣泛注意。但好氧顆粒污 泥存在長期運行易發(fā)生失穩(wěn)的問題，表現(xiàn)為運行時顆粒內(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致反應器崩潰，嚴重抑制了其工業(yè)化運用。
[0003] 研究發(fā)現(xiàn)，在好氧顆粒污泥培養(yǎng)過程中，顆粒粒徑會持續(xù)變大，粒徑的過度增大造 成了傳質(zhì)阻力增加，導致顆粒內(nèi)部形成厭氧區(qū)，進而促進了厭氧菌生長，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，蛋白及細胞能附著至0 -多糖的框架結(jié)構(gòu)上，其對顆粒的穩(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致反應器崩潰。
[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。然而在實際培養(yǎng)過程中，好氧顆粒污泥平均粒徑從200至7000Mm均有報道。為避 免長期運行中好氧顆粒污泥因粒徑過大導致厭氧后顆粒解體，顆粒的粒徑不適大于3mm。另 一方面，過小的顆粒粒徑也應避免。顆粒粒徑過小會導致溶解氧滲透進入顆粒內(nèi)部，破壞缺 氧-好氧共存的菌落分布，抑制同步脫氮反應進行，導致總氮去除效果變差。研究指出，在 抑制大顆粒粒徑過度增加的同時，維持小顆粒穩(wěn)定生長，對提高反應器中處于最佳粒徑范 圍的顆粒比率對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)定運行的關(guān)鍵。已有研究者在運行過程中根據(jù)沉降性不同篩選并排出粒徑過 大的老齡化顆粒來抑制粒徑的過度增加，但這些策略在實際工業(yè)運行中效果并不理想且操 作性差。
[0005] 研究發(fā)現(xiàn)提高曝氣強度能抑制顆粒粒徑過度增加。通過提高曝氣強度，反應器內(nèi) 水力剪切增加。高水力剪切條件下微生物增長速率變慢，顆粒表面生物量脫落速率增加，粒 徑增加得到抑制。但提高反應器中水力剪切增加了運行能耗，同時導致顆粒平均粒徑變小， 總氮去除效果變差。目前對顆粒粒徑的有效控制策略仍較為缺乏。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于設計提供一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好 氧顆粒污泥反應器及其污水處理方法的技術(shù)方案，其設置環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)改變反應器內(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 度條件下實現(xiàn)反應器穩(wěn)定運行及高效污染物去除能力；具有操作簡便，節(jié)約能耗，運行穩(wěn) 定，COD及總氮去除率高，占地小，無需單獨設置反硝化段及污泥回流系統(tǒng)的特點。
[0007] 所述的一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應器，包括用于接種好氧顆粒污泥的反應 器主體，反應器主體為圓柱形結(jié)構(gòu)，反應器主體下部設置進水裝置，反應器主體中部設置出 水裝置，進水裝置通過進水管與進水栗連接，進水栗與污水配水池連接；還包括控制器，控 制器與進水栗控制連接，其特征在于反應器主體的高度和內(nèi)直徑的比值為5-8:1，反應器主 體腔體底部設置曝氣裝置，曝氣裝置通過進氣管與鼓風機連接，鼓風機與控制器連接；在反 應器主體4/5_3/4高度的腔體內(nèi)配合設置環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)，濾網(wǎng)孔隙為2-4_，濾網(wǎng)上緣直 徑為反應器主體內(nèi)直徑的4/5-1，濾網(wǎng)下緣直徑為反應器主體內(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器，其特征在于反應器主體頂部設置液 位計，控制器與液位計控制連接。
[0010] 所述的一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應器，其特征在于反應器主體的高度和內(nèi) 直徑的比值為6-7:1，反應器主體下部配合設置底座。
[0011] 所述的一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應器，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行方式，運行周期包括進水、曝氣、沉降、出水四個階段，裝置內(nèi)所有 進水、曝氣、出水均由控制器自動化控制； 1) 進水：在反應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，通過進水栗將污水從反應器主體底部的進水裝置送入反 應器主體腔體內(nèi)，進水時間為5-15min，通過反應器主體頂部的液位計控制進水上液面； 2) 曝氣：通過鼓風機給曝氣裝置進氣，采用空氣曝氣，表面氣速0.6-2cm/s，曝氣裝 置設置在反應器主體底部腔體內(nèi)，反應器中好氧顆粒污泥受曝氣影響自上向下循環(huán)往復運 動，通過設置環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)，在其上方觀察到兩組對稱的漩渦，當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)限制了其沿反應器壁面下行區(qū)向下運動，漩渦將大顆粒 污泥夾帶并使其沿環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)壁面再次進入中心上行區(qū)，通過環(huán)形漏斗狀濾網(wǎng)實現(xiàn)了 將大于篩網(wǎng)孔隙的大顆粒污泥截留在反應器頂部高應力區(qū)的效果；同時，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，以原有運動軌跡在反應器中循環(huán)，曝氣時間為 16〇-260min； 3) 沉降：停止曝氣后進行5-15min的靜置，使反應器中顆粒污泥沉降并與水分離； 4) 出水：泥水分離完全后，通過反應器的出水裝置將處理后污水排出，出水時間 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， 容積負荷4-5kg/COD?m3 ?d，進水時間為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器的污水處理方法，其特征在于步驟3) 中停止曝氣后進行8-12min的靜置，步驟4)中出水時間10-12min。
[0016] 上述一種內(nèi)置篩網(wǎng)式好氧顆粒污泥反應器及其污水處理方法，在無需額外能耗的 低曝氣強度條件下，其設置的環(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器上部，通過增加其所受水力剪切抑制顆粒粒徑過度增長，同 時該內(nèi)構(gòu)件對反應器中粒徑小于濾網(wǎng)孔徑的顆粒污泥運動無明顯影響，最終成功將反應器 平均粒徑控制在最佳粒徑范圍內(nèi)，具有操作簡便，節(jié)約能耗，運行穩(wěn)定，C0D及總氮去除率 高，占地小，無需單獨設置反硝化段及污泥回流系統(tǒng)的特點。
【附圖說明】
[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)明反應器不同粒徑顆粒運動