一種培養(yǎng)并利用好氧顆粒污泥處理廢水的裝置及方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種在有氧條件下采用顆粒污泥處理含有有機(jī)污染物和營(yíng)養(yǎng)類(lèi)污染物(氮、磷)廢水的裝置及方法。該裝置及方法通過(guò)對(duì)進(jìn)水和處理過(guò)程中工藝條件的控制，可實(shí)現(xiàn)處理系統(tǒng)中顆粒污泥的養(yǎng)成和維系，并利用其優(yōu)異的性能實(shí)現(xiàn)有機(jī)和營(yíng)養(yǎng)類(lèi)污染物的同時(shí)去除。與已有技術(shù)相比，本工藝系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單、裝置設(shè)施所需容積和占地面積減少，運(yùn)行費(fèi)用低，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；借助設(shè)計(jì)的處理裝置和顆粒態(tài)污泥的優(yōu)良沉降性能，實(shí)現(xiàn)好氧生化降解反應(yīng)和泥水分離過(guò)程在一個(gè)反應(yīng)器中完成，并可使進(jìn)水和排水同時(shí)進(jìn)行，出水水質(zhì)好。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種培養(yǎng)并利用好氧顆粒污泥處理廢水的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物廢水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，是一種采用好氧的顆粒態(tài)污泥處理含有有機(jī)污染物和營(yíng)養(yǎng)類(lèi)污染物(氮、磷)廢水的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]廢水的好氧處理工藝，按照處理微生物在處理系統(tǒng)中所存在的狀態(tài)可分為活性污泥法和生物膜法兩大類(lèi)。目前實(shí)際工程中采用較多的是活性污泥法。該類(lèi)工藝中大量的好氧微生物以菌膠團(tuán)或污泥絮體的形式與廢水相混合。通過(guò)充氧曝氣裝置和/或其他推流混合機(jī)械裝置(如攪拌器、推進(jìn)器等)的作用，污泥絮體呈懸浮狀態(tài)生長(zhǎng)于廢水中，并通過(guò)與廢水的接觸、混合，吸收并利用氧氣分解水中的污染物而實(shí)現(xiàn)廢水的凈化。傳統(tǒng)的活性污泥法自1912年出現(xiàn)，至今已有百年歷史，在世界各地得到了廣泛的應(yīng)用，并發(fā)展出各種衍生改良工藝。長(zhǎng)期的實(shí)踐證明了該法的實(shí)用性和有效性。
[0003]但是活性污泥工藝也存在著某些不足。在其應(yīng)用中比較突出的一個(gè)問(wèn)題是:由于活性污泥絮體體量微小，沉淀速度較慢，將污泥絮體與處理后出水分離所需沉淀池的容積很大；同時(shí)，受傳質(zhì)過(guò)程速率和防止污泥在體系中沉降等諸般因素的限制，活性污泥法的污泥濃度(MLSS)不能過(guò)高，其在實(shí)際運(yùn)行中通常控制在3-5g/L的范圍內(nèi)。這些都使得活性污泥法處理系統(tǒng)的容積、占地面積和建設(shè)投資居高不下。
[0004]隨著近年來(lái)對(duì)營(yíng)養(yǎng)類(lèi)污染物(如含氮、磷物質(zhì))排放數(shù)量的日益嚴(yán)格，要求廢水處理設(shè)施必須具備去除廢水中營(yíng)養(yǎng) 類(lèi)污染物的能力。經(jīng)過(guò)大量的研究和實(shí)踐，通過(guò)采用各種設(shè)計(jì)和工程手段，在活性污泥法系統(tǒng)中去除營(yíng)養(yǎng)類(lèi)污染物已完全可以實(shí)現(xiàn)，但其往往導(dǎo)致處理流程的復(fù)雜化，并要求處理系統(tǒng)配備更多的設(shè)備(如水泵、輸送管線、攪拌器等)；或者通過(guò)投加化學(xué)藥劑去除營(yíng)養(yǎng)類(lèi)污染物而產(chǎn)生大量的化學(xué)污泥。這些都使得廢水處理設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)一步提聞。
[0005]顆粒污泥因其沉降性能好、污泥濃度高等特點(diǎn)，近年來(lái)在廢水生物處理領(lǐng)域備受關(guān)注。顆粒污泥與目前活性污泥法工藝中常規(guī)的污泥絮體不同，雖然也為多種微生物組成的聚集體，但其顆粒粒徑較大(一般公認(rèn)為大于212 μ m)，在水力剪切作用減弱的條件下污泥顆粒之間不會(huì)發(fā)生粘結(jié)，具有極為優(yōu)異的沉降性能，污泥體積指數(shù)SVI5與SVI3tl的值接近或相同。目前在好氧顆粒污泥的研究方面，國(guó)內(nèi)外均有一些相關(guān)報(bào)道。但基本上只是停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段，并采用人工合成的廢水進(jìn)行試驗(yàn)，而沒(méi)有實(shí)際工程應(yīng)用的實(shí)績(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)以上問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種新的培養(yǎng)并采用顆粒污泥對(duì)廢水進(jìn)行好氧生物處理的方法和裝置，其目的在于:
[0007](I)通過(guò)培養(yǎng)顆粒污泥，采用體積較大、結(jié)構(gòu)更為密實(shí)的顆粒污泥取代常規(guī)活性污泥法中大量的體積較小的污泥絮體，在保證處理效果的同時(shí)，利用顆粒污泥沉降速度快的特點(diǎn)，減小沉淀設(shè)施所需的容積和/或縮短污泥沉降(從而與水分離)所需的時(shí)間，以降低處理系統(tǒng)的容積和建設(shè)費(fèi)用；
[0008](2)活性污泥法系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)去除營(yíng)養(yǎng)類(lèi)污染物，往往采用將工藝系統(tǒng)劃分為不同構(gòu)筑物單元或區(qū)段的方式，延長(zhǎng)了流程，增加了系統(tǒng)復(fù)雜性和操控難度；而本工藝實(shí)現(xiàn)了有機(jī)污染物(C0D/B0D)和營(yíng)養(yǎng)類(lèi)污染物(氮、磷)的同時(shí)去除，使得原本在活性污泥法系統(tǒng)中需在不同構(gòu)筑物/區(qū)段中進(jìn)行的過(guò)程集中在一處完成，從而簡(jiǎn)化流程，并省去了活性污泥工藝中各區(qū)段間的連接管線和流體輸送設(shè)備；
[0009](3)鑒于本發(fā)明培養(yǎng)和維系顆粒態(tài)污泥所需的條件，其運(yùn)行方式與序批式活性污泥法工藝(SBR, Sequencing Batch Reactor)有某些相似之處。但由于采用顆粒污泥可將處理系統(tǒng)的污泥濃度提高至常規(guī)SBR工藝的I~3倍，使反應(yīng)器容積比現(xiàn)有SBR工藝大為減少；此外，由于顆粒污泥所具有的優(yōu)異的沉降性能，通過(guò)設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)處理系統(tǒng)進(jìn)水和出水同時(shí)進(jìn)行，將現(xiàn)有SBR工藝運(yùn)行周期中的四個(gè)基本步驟縮減為三個(gè)(如附圖2)，在降低復(fù)雜性和操作難度的同時(shí)，使得工藝設(shè)置的靈活性更強(qiáng)；
[0010](4)在上述工藝原理的基礎(chǔ)上，通過(guò)構(gòu)建處理裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際廢水進(jìn)行處理，將其應(yīng)用于全規(guī)模的實(shí)際工程項(xiàng)目。
[0011]本發(fā)明提供了一種培養(yǎng)并利用好氧顆粒污泥處理廢水的裝置，該裝置由反應(yīng)池主體、進(jìn)水裝置、曝氣裝置、排泥裝置、回流裝置和排水裝置組成，其特征在于:
[0012]1.反應(yīng)池底部設(shè)有進(jìn)水裝置和曝氣裝置，進(jìn)水裝置包括進(jìn)水管道、進(jìn)水控制閥和布水器，曝氣裝置包括曝氣空氣管道、曝氣控制閥和曝氣頭；
[0013]2.反應(yīng)池中部設(shè)有排泥裝置，包括排泥管道及排泥控制閥；
[0014]3.反應(yīng)池上 部設(shè)有回流裝置和排水裝置，回流裝置包括回流管道、回流控制閥和回流泵，回流液通過(guò)進(jìn)水裝置實(shí)現(xiàn)回流；排水裝置采用不引起進(jìn)水短流和出水返混的排水設(shè)備。
[0015]根據(jù)上述所述的裝置，其特征在于反應(yīng)池為圓筒形或立方體形，高徑比或高長(zhǎng)比為5/1~1/5，優(yōu)選3/1~1/3，更優(yōu)選1/1~1/3，進(jìn)一步優(yōu)選1/2~1/3。
[0016]根據(jù)上述所述的裝置，其特征在于排水裝置為潷水器。
[0017]本發(fā)明還提供一種根據(jù)上述所述的裝置培養(yǎng)好氧顆粒污泥的方法，其特征在于包括以下步驟:在反應(yīng)池內(nèi)投入接種污泥，注入池容1/3~2/3的處理廢水放置24~48小時(shí)，然后采取序批式運(yùn)行方式，
[0018]第I步:向反應(yīng)池內(nèi)進(jìn)廢水，進(jìn)水量為裝置設(shè)計(jì)池容的1/3~2/3 ；
[0019]第2步:停止進(jìn)廢水，進(jìn)行曝氣，曝氣量維持在使反應(yīng)池內(nèi)溶解氧濃度不大于5mg/L，曝氣時(shí)間為2~6小時(shí)；
[0020]第3步:曝氣結(jié)束后，進(jìn)行靜置沉淀，并將沉降性能不好的污泥及處理后的污水分別排出；靜置沉淀時(shí)間在第一個(gè)月內(nèi)為60分鐘，隨著過(guò)程的進(jìn)行，逐步降低靜置沉淀時(shí)間，第2~6個(gè)月時(shí)靜置沉淀時(shí)間降至30分鐘；優(yōu)選2~4個(gè)月時(shí)靜置沉淀時(shí)間降至30分鐘，時(shí)間進(jìn)一步優(yōu)選靜置沉降15分鐘；
[0021]上述I~3步為一個(gè)運(yùn)行周期，重復(fù)其即以序批的方式在反應(yīng)池下部培養(yǎng)出好氧顆粒污泥。
[0022]根據(jù)上述所述的方法，其特征在于接種污泥為活性污泥法污水處理裝置的剩余污泥或者已有的顆粒態(tài)污泥，或者兩者的混合物。[0023]根據(jù)上述所述的方法，其特征在于接種污泥可100%由已有廢水處理設(shè)施中的絮狀活性污泥組成；或者100%由已有廢水處理設(shè)施中產(chǎn)生的好氧顆粒污泥組成；或者可以由上述污泥按任意比例組成，例如絮狀活性污泥占70~90%、已有顆粒污泥占10%~30%，或絮狀活性污泥占50~70%、已有顆粒污泥占30%~50%，或絮狀活性污泥占30~50 %、已有顆粒污泥占50 %~70 %，或絮狀活性污泥占10 %~30 %、已有顆粒污泥占70%~90%。
[0024]根據(jù)上述所述的方法，其特征在于接種污泥為下述污泥的混合物:40%為市政污水處理廠的生物除磷污泥，20 %為已有廢水處理設(shè)施中產(chǎn)生的好氧顆粒污泥，40 %為其它工業(yè)廢水處理設(shè)施中產(chǎn)生的沉降性能好的絮狀活性污泥。
[0025]根據(jù)上述所述的方法，其特征在于所述培養(yǎng)出的好氧顆粒污泥具有外層好氧區(qū)與內(nèi)核缺氧厭氧區(qū)同時(shí)存在的分層結(jié)構(gòu)，顆粒粒徑大于212 μ m,污泥體積指數(shù)SVI5與SVI3tl的值接近或相同，且SVI3tl的值不大于70mL/g，沉降速度為5-40m/h，優(yōu)選沉降速度為5_20m/h，進(jìn)一步優(yōu)選為10-20m/h。其中，污泥體積指數(shù)SVI5指曝氣池混合液經(jīng)5min靜沉后，相應(yīng)的Ig干污泥所占的容積(以mL計(jì))，單位mL/g ;SVI3(I指曝氣池混合液經(jīng)30min靜沉后，相應(yīng)的Ig干污泥所占的容積。
[0026]根據(jù)上述所述的方法，其特征在于所述好氧顆粒污泥的外層好氧區(qū)厚度為整個(gè)顆粒污泥半徑的1/5-1/3，優(yōu)選1/5~1/4。
[0027]根據(jù)上述所述的裝置和方法培養(yǎng)出的好氧顆粒污泥處理廢水的方法，其特征在于包含步驟:
[0028](a)在無(wú)氧氣供給的條件下，從反應(yīng)池下部的顆粒污泥床底以一定流速和流量注入廢水，同時(shí)將上一周期中經(jīng)過(guò)處理的廢水從反應(yīng)池上部排出；
[0029](b)停止進(jìn)水，以一定流量向反應(yīng)池內(nèi)引入含氧氣體,使污泥成流化狀態(tài),廢水中的有機(jī)污染物及營(yíng)養(yǎng)類(lèi)污染物氮、磷同時(shí)去除；
[0030](C)停止曝氣，靜置一定時(shí)間，使顆粒污泥沉降，在反應(yīng)池下部形成顆粒污泥床，剩余污泥依據(jù)污泥產(chǎn)生量周期性經(jīng)排泥裝置排出。
[0031]根據(jù)上述所述的方法，其特征在于:在(b)步驟期間進(jìn)行廢水的回流，回流時(shí)停止曝氣。
[0032]根據(jù)上述所述的方法，其特征在于注入廢水的流速和流量控制在由于注入廢水所引起的污泥床的湍動(dòng)和混合區(qū)域的高度小于總床層高度的50%，優(yōu)選小于總床層高度的25%，更優(yōu)選小于總床層高度的15%。
[0033]根據(jù)上述所述的方法，其特征在于:注入廢水的持續(xù)時(shí)間不少于30分鐘，優(yōu)選不少于60分鐘，更優(yōu)選不少于120分鐘，且不超過(guò)360分鐘，優(yōu)選不超過(guò)240分鐘，更優(yōu)選不超過(guò)180分鐘。
[0034]根據(jù)上述所述的方法，其特征在于:控制曝氣量，使反應(yīng)池內(nèi)的氧氣濃度不大于5mg/L，優(yōu)選不大于3mg/L，更優(yōu)選不大于2mg/L，其中氧氣濃度值可以在上述數(shù)值間調(diào)整，例如氧氣濃度為2~3mg/L,3~5mg/L,2~5mg/L, 0_2mg/L。
[0035]根據(jù)上述所述的方法，其特征在于靜置時(shí)間設(shè)置為不多于30分鐘。
[0036]根據(jù)上述所述的方法，其特征在于:系統(tǒng)的污泥濃度為常規(guī)SBR工藝的I~3倍。
[0037]根據(jù)上述所述的任一項(xiàng)方法，其特征在于將多個(gè)反應(yīng)池并排設(shè)置，實(shí)現(xiàn)廢水的無(wú)間歇處理。
[0038]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)有機(jī)物去除及脫氮除磷的同步高效進(jìn)行
[0039]本發(fā)明的一個(gè)重要特征是在顆粒污泥體內(nèi)同時(shí)發(fā)生好氧、缺氧和厭氧生物過(guò)程，可獲得高效的同步生物去除有機(jī)物及脫氮除磷效果。這一特征主要得益于好氧顆粒污泥的分層結(jié)構(gòu)，如附圖3。
[0040]借助顯微鏡，可觀察到顆粒污泥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。由于外部氧氣的滲透，顆粒污泥外表層為好氧區(qū)。在此區(qū)域內(nèi)，在進(jìn)水階段貯存在微生物體內(nèi)的有機(jī)質(zhì)在好氧條件下發(fā)生降解。同時(shí)，好氧條件還引發(fā)生物硝化過(guò)程，使污水中的含氮污染物氧化為硝酸鹽。由于氧的傳質(zhì)及動(dòng)力學(xué)過(guò)程所限，其無(wú)法滲透到更深處，使得顆粒污泥的內(nèi)核部分處于缺氧/厭氧環(huán)境；而水中碳源基質(zhì)則可以滲透到此區(qū)域內(nèi)，使得區(qū)域內(nèi)的微生物通過(guò)反硝化作用利用碳源將硝酸鹽還原為氮?dú)猓瑥亩行Ы档臀鬯械牡?。此外，厭氧區(qū)為聚磷菌提供了存活和增殖環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了對(duì)磷的去除。上述各生化反應(yīng)的有關(guān)詳細(xì)理論，在此不再贅述。
[0041]顆粒污泥的這種分層結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)在同一系統(tǒng)內(nèi)同時(shí)去除有機(jī)物及脫氮除磷，大大簡(jiǎn)化了工藝流程，節(jié)省了廢水處理設(shè)施的占地面積及建設(shè)投資。
[0042]本發(fā)明培養(yǎng)并維持顆粒態(tài)污泥
[0043]利用本發(fā)明培養(yǎng)并維持顆粒態(tài)污泥時(shí)，需先在好氧處理系統(tǒng)內(nèi)接種常規(guī)的絮體狀活性污泥(當(dāng)然也可采用絮狀污泥和取自已有裝置的顆粒態(tài)污泥的混合物進(jìn)行接種，以加快顆粒態(tài)污泥的培養(yǎng)過(guò)程)。系統(tǒng)運(yùn)行步驟基本按照前面所述的步驟，不同之處是由于還未形成顆粒污泥，系統(tǒng)的出水和進(jìn)水步驟需要分開(kāi)進(jìn)行，即上述本發(fā)明方法的四個(gè)基本步驟。
[0044]這四步循環(huán)進(jìn)行，不斷篩選出沉降速度較大的顆粒態(tài)污泥，保留在系統(tǒng)中，而那些沉降速度較慢的污泥則被不斷淘汰，隨少部分經(jīng)處理后的廢水排出至系統(tǒng)外。如此循環(huán)往復(fù)，并在此過(guò)程中逐步加大沉降選擇的壓力，即:不斷縮短靜置沉淀的時(shí)間，排除沉降速度較慢的污泥的時(shí)點(diǎn)逐漸提前以加大選擇壓力，經(jīng)一段時(shí)間(幾天至幾個(gè)月)后，系統(tǒng)中保留的是沉降性能極佳的好氧顆粒污泥。
[0045]根據(jù)本發(fā)明工藝條件所培養(yǎng)形成的顆粒污泥，其沉降速度可達(dá)5_40m/h，進(jìn)一步可以達(dá)到5-20m/h，進(jìn)一步優(yōu)選可以達(dá)到10-20m/h (而污泥絮體沉降速度僅約lm/h)，污泥體積指數(shù)小于70mL/g。
[0046]有益效果:1.現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)外報(bào)道中，或處理的為人工配制的模擬廢水，或只在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模下處理實(shí)際廢水，還沒(méi)有在工程規(guī)模下處理實(shí)際廢水的實(shí)例，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)工程規(guī)模下實(shí)際廢水的處理；
[0047]2.本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了有機(jī)污染物(C0D/B0D)和營(yíng)養(yǎng)類(lèi)污染物(氮、磷)的同時(shí)去除，使得原本在活性污泥法系統(tǒng)中需在不同構(gòu)筑物/區(qū)段中進(jìn)行的過(guò)程集中在一處完成，從而簡(jiǎn)化流程，并省去了活性污泥工藝中各區(qū)段間的連接管線和流體輸送設(shè)備；
[0048]3.利用顆粒污泥沉降速度快的特點(diǎn)，減小沉淀設(shè)施所需的容積和/或縮短污泥沉降與水分離所需的時(shí)間，以降低處理系統(tǒng)的容積和建設(shè)費(fèi)用；現(xiàn)有報(bào)道的實(shí)驗(yàn)室裝置其高徑比一般大于等于10，本發(fā)明顯著低于10，優(yōu)選當(dāng)反應(yīng)池為圓筒形或立方體形時(shí)，高徑比或高長(zhǎng)比為5/1~1/5，優(yōu)選3/1~1/3，更優(yōu)選1/1~1/3，進(jìn)一步優(yōu)選1/2~1/3。
[0049]4.由于采用顆粒污泥可將處理系統(tǒng)的污泥濃度提高至常規(guī)SBR工藝的I~3倍，使反應(yīng)器容積比現(xiàn)有SBR工藝大為減少；此外，由于顆粒污泥所具有的優(yōu)異的沉降性能，通過(guò)設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)處理系統(tǒng)進(jìn)水和出水同時(shí)進(jìn)行，將現(xiàn)有SBR工藝運(yùn)行周期中的四個(gè)基本步驟縮減為三個(gè)(如附圖2)，在降低復(fù)雜性和操作難度的同時(shí)，使得工藝設(shè)置的靈活性更強(qiáng)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0050]附圖1本發(fā)明處理裝置示意圖
[0051]附圖2本發(fā)明與常規(guī)SBR工藝的反應(yīng)步驟對(duì)比示意圖
[0052]附圖3好氧顆粒污泥分層結(jié)構(gòu)示意圖
[0053]附圖4采用本發(fā)明使用實(shí)際污水培養(yǎng)的顆粒污泥各階段照片
【具體實(shí)施方式】
[0054]在上述本發(fā)明的四個(gè)或三個(gè)基本實(shí)施步驟中，本發(fā)明通過(guò)以下具體操作方式和工藝條件達(dá)到上面提到的各個(gè)目的:
[0055]若采用三步法，則在上述(a)步的進(jìn)出水階段，宜將待處理廢水從反應(yīng)器中的污泥床底部注入，而不是從污泥床頂部注入，同時(shí)處理后的廢水宜從反應(yīng)器上部排出，實(shí)現(xiàn)進(jìn)出水的同時(shí)進(jìn)行。從底部進(jìn)水時(shí)，需控制廢水注入污泥床的流速和流量，以防止污泥床出現(xiàn)過(guò)度流化的狀態(tài)。具體來(lái)說(shuō)，就是注入廢水所引起的污泥床的湍動(dòng)和混合區(qū)域的高度少于總床層高度的50%，優(yōu)選小于總床層高度的25%，更優(yōu)選小于總床層高度的15%。因此，進(jìn)水持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，不少于30分鐘，優(yōu)選不少于60分鐘，更優(yōu)選不少于120分鐘，且不超過(guò)360分鐘，優(yōu)選不超過(guò)240分鐘，更優(yōu)選不超過(guò)180分鐘。這種進(jìn)水方式可以有效地置換并排出存在于污泥顆粒之間的凈化后的廢水，保證污泥中的微生物能夠暴露于較高濃度的有機(jī)質(zhì)中(待處理的新 鮮廢水)，有利于快速形成和維持穩(wěn)定的顆粒態(tài)污泥。在此情況下，處理后廢水的排放實(shí)際上是由向污泥床中注入的待處理廢水置換出來(lái)的。
[0056]通過(guò)上述操作，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器進(jìn)出水的同時(shí)進(jìn)行，可以降低系統(tǒng)的建設(shè)投資，并進(jìn)一步降低控制系統(tǒng)的費(fèi)用(所需監(jiān)測(cè)儀表更少)和運(yùn)行費(fèi)用。
[0057]也可以采用先排水、后進(jìn)水的四步法，對(duì)效果無(wú)影響，但周期耗時(shí)比三步法長(zhǎng)。
[0058]在上述(a)步進(jìn)水階段，不進(jìn)行氧氣供給，系統(tǒng)處于一種氧耗竭狀態(tài)。在這樣的條件下，顆粒污泥從待處理污水中攝取有機(jī)營(yíng)養(yǎng)質(zhì)，以聚合物的形式貯存于微生物體內(nèi)，便于在后續(xù)步驟中進(jìn)行分解利用。
[0059]在(b)步曝氣階段，應(yīng)控制曝氣強(qiáng)度，使系統(tǒng)中的氧氣濃度小于5mg/L，優(yōu)選不大于3mg/L，更優(yōu)選不大于2mg/L，以保證顆粒污泥內(nèi)部形成好氧區(qū)域和缺氧厭氧區(qū)域(見(jiàn)附圖3)，實(shí)現(xiàn)去除有機(jī)污染物和脫氮除磷的同時(shí)進(jìn)行。
[0060]在(b)步曝氣階段，為加強(qiáng)脫氮效果，可以選擇進(jìn)行回流，將位于反應(yīng)器上部的廢水通過(guò)回流裝置從進(jìn)水口回流至反應(yīng)器底部。為防止污泥隨廢水進(jìn)入回流裝置，影響裝置的正常運(yùn)行，在進(jìn)行回流的過(guò)程中，應(yīng)暫時(shí)停止曝氣，待回流完成后，再重新啟動(dòng)曝氣。
[0061]在(C)步沉淀階段，靜置時(shí)間一般設(shè)置的較短，此時(shí)只有沉降速度較快的顆粒污泥可以沉淀下來(lái)，在反應(yīng)器底部形成顆粒污泥床層，其余沉降速度較慢的絮狀污泥則通過(guò)排泥裝置與少部分經(jīng)處理后的廢水排出反應(yīng)器。因此通過(guò)對(duì)靜置時(shí)間進(jìn)行控制，可起到篩選污泥的作用。[0062]本發(fā)明用于培養(yǎng)好氧顆粒污泥時(shí)，初始的接種污泥來(lái)源于已有污水處理裝置的常規(guī)污泥，或者已有的顆粒態(tài)污泥，或者兩者的混合物。
[0063]實(shí)施例1:
[0064]搭建一個(gè)本發(fā)明所述的反應(yīng)器，反應(yīng)器容積3L，高徑比1/2。采用人工配制的污水模擬市政污水水質(zhì)。該模擬污水的組成為:6.3mM乙酸鉀、3.6mM氯化銨、0.6mM磷酸鉀、
0.37mM硫酸鎂、0.48mM氯化鉀以及0.9mL/L示蹤劑標(biāo)準(zhǔn)溶液。反應(yīng)器接種污泥取自一座市政污水處理廠。反應(yīng)器以連續(xù)的批次周期的方式運(yùn)行。由于此實(shí)施例旨在于培養(yǎng)顆粒污泥并驗(yàn)證污染物去除效果，故在操作時(shí)將進(jìn)水和出水的步驟分開(kāi)。每個(gè)運(yùn)行周期約為3小時(shí)，具體操作步驟如下:
[0065]I)從反應(yīng)器底部注入1.5L模擬污水，進(jìn)水時(shí)間為60分鐘(進(jìn)水流量為25mL/分鐘)，使污水以柱塞流的形式通過(guò)在反應(yīng)器底部沉淀的顆粒污泥床；
[0066]2)進(jìn)水結(jié)束后以4L/分鐘的空氣流量曝氣110分鐘；
[0067]3)曝氣結(jié)束后靜置3分鐘，使(顆粒)污泥沉淀；
[0068]4)從反應(yīng)器高度中間位置的出水口排出處理后的模擬污水。此時(shí)出水口上方的所有污泥均與處理后的污水一起排出反應(yīng)器。
[0069]5)靜置I分鐘后注入模擬污水。
[0070]通過(guò)投加酸或堿維持反應(yīng)器內(nèi)的pH在6.5-7.5的范圍內(nèi)，反應(yīng)器內(nèi)溫度保持在20°C。曝氣階段(第2)步)溶解氧濃度維持在約1.8mg/L，這一方面為污泥顆粒表層進(jìn)行的好氧反應(yīng)過(guò)程提供足夠量的氧，另一方面曝氣所需的能耗較小。在此氧氣濃度條件下，含氮污物的去除降解效果也非常理想，處理后污水中僅含有微量的硝酸鹽。
[0071]通過(guò)本處理方法獲得的顆粒污泥在上述實(shí)驗(yàn)條件下至少能夠穩(wěn)定維持300天(該實(shí)驗(yàn)在300天時(shí)結(jié)束)，證明本發(fā)明所述方法可達(dá)到可靠的操作運(yùn)行。根據(jù)本發(fā)明所培養(yǎng)的顆粒污泥，其沉淀速度非?？?> 10m/h)。
[0072]表1未處理/處理后模擬污水的濃度
[0073]
【權(quán)利要求】
1.一種培養(yǎng)并利用好氧顆粒污泥處理廢水的裝置，該裝置由反應(yīng)池主體、進(jìn)水裝置、曝氣裝置、排泥裝置、回流裝置和排水裝置組成，其特征在于: (1)反應(yīng)池底部設(shè)有進(jìn)水裝置和曝氣裝置，進(jìn)水裝置包括進(jìn)水管道、進(jìn)水控制閥和布水器，曝氣裝置包括曝氣空氣管道、曝氣控制閥和曝氣頭； (2)反應(yīng)池中部設(shè)有排泥裝置，包括排泥管道及排泥控制閥； (3)反應(yīng)池上部設(shè)有回流裝置和排水裝置，回流裝置包括回流管道、回流控制閥和回流泵，回流液通過(guò)進(jìn)水裝置實(shí)現(xiàn)回流；排水裝置采用不引起進(jìn)水短流和出水返混的排水設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于反應(yīng)池為圓筒形或立方體形，高徑比或高長(zhǎng)比為5/1~1/5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于排水裝置為潷水器。
4.使用權(quán)利要求1所述裝置培養(yǎng)好氧顆粒污泥的方法，其特征在于包括以下步驟:在反應(yīng)池內(nèi)投入接種污泥，注入池容1/3~2/3的處理廢水放置24~48小時(shí)，然后采取序批式運(yùn)行方式， 第I步:向反應(yīng)池內(nèi)進(jìn)廢水，進(jìn)水量為裝置設(shè)計(jì)池容的1/3~2/3 ； 第2步:停止進(jìn)廢水，進(jìn)行曝氣，曝氣量維持在使反應(yīng)池內(nèi)溶解氧濃度小于5mg/L，曝氣時(shí)間為2~6小時(shí)； 第3步:曝氣結(jié)束后，進(jìn)行靜置沉淀，并將沉降性能不好的污泥及處理后的污水分別排出；靜置沉淀時(shí)間在第一個(gè)月內(nèi)為60分鐘，隨著過(guò)程的進(jìn)行，逐步降低靜置沉淀時(shí)間，第2~6個(gè)月時(shí)靜置沉淀時(shí)間降至30分鐘； 上述I~3步為一個(gè)運(yùn)行周期，重復(fù)其`即以序批的方式在反應(yīng)池下部培養(yǎng)出好氧顆粒污泥。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于接種污泥為活性污泥法污水處理裝置的剩余污泥或者已有的顆粒態(tài)污泥，或者兩者的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述培養(yǎng)出的好氧顆粒污泥具有外層好氧區(qū)與內(nèi)核缺氧厭氧區(qū)同時(shí)存在的分層結(jié)構(gòu)，顆粒粒徑大于212 μ m,污泥體積指數(shù)SVI5與SVI30的值接近且SVI3tl的值不大于70mL/g，沉降速度為5_40m/h。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述好氧顆粒污泥的外層好氧區(qū)厚度為整個(gè)顆粒污泥半徑的1/5~1/3。
8.使用權(quán)利要求1的裝置和權(quán)利要求4方法培養(yǎng)出的好氧顆粒污泥處理廢水的方法，其特征在于包含步驟: (a)在無(wú)氧氣供給的條件下，從反應(yīng)池下部的顆粒污泥床底以一定流速和流量注入廢水，同時(shí)將上一周期中經(jīng)過(guò)處理的廢水從反應(yīng)池上部排出； (b)停止進(jìn)水，以一定流量向反應(yīng)池內(nèi)引入含氧氣體，使污泥成流化狀態(tài)，廢水中的有機(jī)污染物及營(yíng)養(yǎng)類(lèi)污染物氮、磷同時(shí)去除； (C)停止曝氣，靜置一定時(shí)間，使顆粒污泥沉降，在反應(yīng)池下部形成顆粒污泥床，剩余污泥依據(jù)污泥產(chǎn)生量周期性經(jīng)排泥裝置排出。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于:在(b)步驟期間進(jìn)行廢水的回流，回流時(shí)停止曝氣。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于注入廢水的流速和流量控制在由于注入廢水所引起的污泥床的湍動(dòng)和混合區(qū)域的高度小于總床層高度的50%。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于:注入廢水的持續(xù)時(shí)間不少于30分鐘，且不超過(guò)360分鐘。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于:控制曝氣量，使反應(yīng)池內(nèi)的氧氣濃度不大于5mg/L。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于靜置時(shí)間設(shè)置為不多于30分鐘。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于:系統(tǒng)的污泥濃度為常規(guī)SBR工藝的I~3倍。
15.根據(jù)權(quán)利要求8-14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于將多個(gè)反應(yīng)池并排設(shè)置，實(shí)現(xiàn)廢水的無(wú)間歇處理?！?br> 【文檔編號(hào)】C02F3/12GK103848497SQ201310277522
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2013年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月4日
【發(fā)明者】呂斌, 巴特·布魯恩 申請(qǐng)人:德和威(北京)環(huán)境工程有限公司