好氧颗粒污泥双室培养装置及快速培养方法

　　申请日2018.02.01

　　公开(公告)日2018.08.03

　　IPC分类号C02F3/12

　　摘要

　　一种好氧颗粒污泥双室培养装置及快速培养方法，属于水处理领域。该装置可分为三个部分：顶盖部分、培养装置主体部分、曝气部分。包括顶盖、出气孔、曝气管出口、防移动挡板、连接柱、气相分离导流板、进水口、溢流口、取样口、出水口、排泥口、双室隔板、对位上下双斜口式水压平衡口、圆弧形曲面导流储泥板、底座支架、弯头竖直曝气管、曝气沙头、曝气软管、转子流量计、曝气泵。本发明针对在实际培养好氧颗粒污泥过程中好氧污泥颗粒难形成、形成缓慢及形成颗粒后易解体等问题，提出了一种好氧颗粒污泥双室培养装置及快速培养方法，可有效、快速培养出好氧颗粒污泥，且颗粒污泥不易解体，并能够灵活的调控颗粒粒径。

　　权利要求书

　　1.一种好氧颗粒污泥双室培养装置，其特征在于，包括三个部分：

　　第一部分，顶盖部分，包括：平板顶盖(1)、出气孔(2)、曝气管出口(3)、防移动挡板(4)，连接柱(5)、气相分离导流板(6);平板顶盖(1)设有多个通孔作为通孔出气孔(2)，平板顶盖(1)的一角留有缺口作为曝气管出口(3)，平板顶盖(1)的下表面两个相对的边上分别设有一个凸出板作为防移动挡板(4)，平板顶盖(1)的下表面中间位置固定连接有一个向下伸展的连接柱(5)，连接柱(5)的下端固定连接气相分离导流板(6)，气相分离导流板(6)为空心半圆柱曲面，空心半圆柱曲面开口向下，连接柱(5)的下端与空心半圆柱曲面的外表面固定连接在一起;空心半圆柱曲面的两端面开口;

　　第二部分，培养装置主体结构部分，包括：主体(21)、进水口(7)、溢流口(8)、取样口(9)、出水口(10)、排泥口(11)、双室隔板(12)、对位上下双斜口式水压平衡口(13)、圆弧形曲面导流储泥板(14)、底座支架(15);主体(21)为直立的长方体空腔结构;主体直立的长方体空腔结构的下端口为圆弧形曲面导流储泥板(14)，圆弧形曲面导流储泥板(14)为空心半圆柱曲面，两端封口，空心半圆柱曲面开口向上，空心半圆柱曲面与直立的长方体空腔结构的下端口相对封闭在一起，圆弧形曲面导流储泥板(14)的底端设有排泥口(11);在主体(21)的一个侧面A上端设有进水口(7)，中间部分设有取样口(9);在与进水口(7)所在侧面相对的另一侧面B上设有溢流口(8)、出水口(10);主体(21)内部设有直立的双室隔板(12)，双室隔板(12)的两个相对的侧边与主体(21)的另外两个相对的侧面C和D固定在一起，将主体(21)内部分为两部分，与侧面A相对的一侧为空间A，与侧面B相对的一侧为空间B;双室隔板(12)上设有对位上下双斜口式水压平衡口(13)，即在双室隔板(12)上开有一个窗口，在窗口两侧均设有一个斜挡板，斜挡板在双室隔板(12)上的投影覆盖窗口，在空间A侧的斜挡板上端与双室隔板(12)固定密封，下端倾斜有张口，张口的左右两个侧面均采用板封口，只有下端开口;在空间B侧的斜挡板下端与双室隔板(12)固定密封，上端倾斜有张口，张口的左右两个侧面均采用板封口，只有上端开口;主体(21)采用底座支架(15)支撑;

　　第三部分，曝气部分，包括：弯头竖直曝气管(16)、曝气沙头(17)、曝气软管(18)、转子流量计(19)、曝气泵(20);曝气泵(20)采用曝气软管(18)经由转子流量计(19)与弯头竖直曝气管(16)的一端连接，弯头竖直曝气管(16)为U型管，两侧的直管竖直向上，弯头竖直曝气管(16)的另一端安装曝气沙头(17);弯头竖直曝气管(16)位于主体(21)的空间B内，双室隔板(12)下端与主体(21)的下端口齐平，曝气沙头(17)的高度位于双室隔板(12)下端与对位上下双斜口式水压平衡口(13)之间。

　　2.按照权利要求1所述的一种好氧颗粒污泥双室培养装置，其特征在于，第一部分中，顶盖盖在主体的上方开口处，顶盖下方两侧的防移动挡板帮助固定顶盖的位置;顶盖上开有的出气孔，使气体溢出;顶盖的一角开有矩形的曝气管出口，使曝气软管通过;气相分离导流板(6)的空心半圆柱的中心轴与圆弧形曲面导流储泥板(14)的空心半圆柱的中心平行且上下相对;双室隔板(12)上端与气相分离导流板(6)的空心半圆柱内侧的顶端之间有距离，优选与气相分离导流板(6)的空心半圆柱的中心轴同位置。

　　3.按照权利要求1所述的一种好氧颗粒污泥双室培养装置，其特征在于，溢流口(8)的高度高于气相分离导流板(6)位置，出水口(10)的高度位于气相分离导流板(6)与对位上下双斜口式水压平衡口(13)之间。

　　4.按照权利要求1所述的一种好氧颗粒污泥双室培养装置，其特征在于，气相分离导流板(6)位于主体(21)内，与四个侧边之间具有缝隙。

　　5.采用权利要求1-4任一项所述的装置培养污泥的方法，其特征在于，经过三个阶段，具体包括如下：

　　第一阶段，筛选沉降性能良好的颗粒污泥阶段：

　　此阶段每天4个运行周期，每个周期360分钟，其中进水5分钟，之后曝气350分钟，表观气速小于0.7厘米/秒，停止曝气后等待污泥沉降3分钟后开始从排水口排水，排水时间为2分钟，之后进入下一个周期;此阶段可利用较短的污泥沉降时间，筛选出沉降速度快的活性污泥，沉降性能差的活性污泥随排水排出培养装置;此阶段持续7至10天;这样的目的是在普通活性污泥的基础上，需要筛选、驯化出沉降性能良好的活性污泥，从而使活性污泥具备形成好氧颗粒污泥的必备条件;第一个阶段分为4个运行周期，每个周期时间较长，这样的目的是为了使好氧污泥快速生长，同时筛选，最终得到沉降性能良好的好氧污泥;

　　第二阶段，形成粒径0.9±0.1毫米的好氧颗粒污泥阶段：

　　此阶段将原运行模式改为每天6个运行周期，每个周期240分钟，其中进水5分钟，之后曝气230分钟，表观气速为0.7-0.9厘米/秒，停止曝气后等待污泥沉降2分钟后开始从排水口排水，排水时间为3分钟，之后进入下一个周期;此阶段会形成粒径为0.9±0.1毫米的颗粒污泥;此阶段持续7至10天。此阶段的目的是：在上一阶段筛选出的具有良好沉降性能的活性污泥基础上，通过调整曝气量将剪切力控制在一个较小的范围内，促进较小粒径颗粒污泥的形成，同时保护初期形成的小型颗粒污泥不被较大的剪切力破坏;

　　第三阶段，控制曝气量，得到粒径为1毫米至8毫米的好氧颗粒污泥：

　　此阶段运行模式为每天6个运行周期，每个周期240分钟，其中进水5分钟，之后曝气230分钟，表观气速调整为0.7-1.5厘米/秒来调控剪切力的大小，停止曝气后等待污泥沉降2分钟后开始从排水口排水，排水时间为3分钟，之后进入下一个周期;此阶段会形成粒径1至8毫米的的颗粒污泥，此阶段持续5至10天;

　　上述三个阶段中，进水后的水面高度高于气相分离导流板(6)且低于溢流口(8);出水后的水面位于出水口处。

　　说明书

　　一种好氧颗粒污泥双室培养装置及快速培养方法

　　技术领域

　　本发明公开了一种好氧颗粒污泥培养装置及培养方法，属于水处理领域。

　　背景技术

　　目前，城市污水处理厂处理废水大多依赖传统的活性污泥法，但是传统活性污泥法对于废水中氨氮的去除需要通过硝化反应和反硝化反应，这两个反应需要在不同反应条件的反应池中进行，增加了污水处理厂前期的建设成本和后期的运行、维护成本。

　　相比较于传统活性污泥法，好氧颗粒污泥技术具有沉降性能好、微生物活性高、可以同时进行硝化和反硝化作用、处理负荷高、耐冲击负荷强、占地面积小、工程投资费用低等优点，是一种的高效新型水处理技术，在污水处理领域具有非常大的应用前景。但好氧颗粒污泥存在着形成困难、过程缓慢、颗粒易解体等问题，因而并没有在实际工程中得到广泛应用。因此，针对上述问题，本发明提供了一种好氧颗粒污泥双室培养装置及快速培养方法。

　　发明内容

　　本发明针对在实际培养好氧颗粒污泥过程中好氧污泥颗粒难形成、形成缓慢及形成颗粒后易解体等问题，提出了一种好氧颗粒污泥双室培养装置及快速培养方法，可有效、快速培养出好氧颗粒污泥，且颗粒污泥不易解体，并能够灵活的调控颗粒粒径。

　　为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。

　　本发明的一种好氧颗粒污泥双室培养装置，其特征在于，包括三个部分：

　　第一部分中，顶盖盖在主体的上方开口处，顶盖下方两侧的防移动挡板帮助固定顶盖的位置;顶盖上开有的出气孔，可以使气体溢出;顶盖的一角开有矩形的曝气管出口，可以使曝气软管通过;气相分离导流板(6)的空心半圆柱的中心轴与圆弧形曲面导流储泥板(14)的空心半圆柱的中心平行且上下相对。双室隔板(12)上端与气相分离导流板(6)的空心半圆柱内侧的顶端之间有距离，优选与气相分离导流板(6)的空心半圆柱的中心轴同位置。

　　溢流口(8)的高度高于气相分离导流板(6)位置，出水口(10)的高度位于气相分离导流板(6)与对位上下双斜口式水压平衡口(13)之间。

　　气相分离导流板(6)位于主体(21)内，与四个侧边之间具有缝隙;

　　顶盖与气相分离导流板之间由连接柱相连。气相分离导流板为180度圆弧形曲面板式，圆弧的直径和板的宽度均小于培养装置底部圆弧形曲面导流储泥板相应的直径和宽度。气相分离导流板主要有两个作用，其一，可以将一侧反应室中的泥水混合物导流至另一侧反应室中;其二，泥水混合物中的气体可以从气相分离导流板的四周溢出。

　　第二部分中，在培养装置主体侧面设有进水口，可以流入待处理废水;溢流口，可防止意外情况中培养装置主体内的泥水溢出;取样口，可以随时取培养装置内的水样;出水口，可使处理过后的废水流出;排泥口，可以使沉淀污泥排出，控制培养装置中的污泥浓度。培养装置的内部由双室隔板分隔成相同尺寸的、上下连通的两个反应室，可以让流体在培养装置内部实现循环流动。在双室隔板下部曝气沙头上面位置设有对位上下双斜口式水压平衡口，可以避免因为取水样或者出水造成的两侧反应室水压不平衡及由此引起的沉淀污泥搅动;张口的开口角度即斜挡板与双室隔板之间的夹角大于0度小于90度，斜口侧面有密封挡板;开口向上的斜口可以防止气泡和污泥进入另一侧的反应室，开口向下的斜口可以防止污泥进入另一侧的反应室。装置主体底部的圆弧形曲面导流储泥板为180度的曲面板，具有储存污泥和导流的作用，一方面可以作为沉淀污泥的贮存场所，另一方面可以使一侧反应室中泥水混合物的流动方向在另一侧反应室中变为向上。底座支架为固定在培养装置底部的、可使培养装置立于平面之上的支架。

　　第三部分中，在培养装置主体内部设置有弯头竖直曝气管，且弯头竖直曝气管置于对位上下双斜口式水压平衡口开口向上的一侧，这样可有效的防止气体进入另一侧反应室中。弯头竖直曝气管上连接曝气沙头，这样可使曝出的气体运动方向竖直向上，增加内部流体循环流动的推动力。弯头竖直曝气管另一端从顶盖的曝气管出口伸出，并由曝气软管连接转子流量计。进一步的，转子流量计由曝气软管连接到曝气泵。

　　应用此反应装置培养好氧颗粒污泥的方法，其特征在于，经过三个阶段，具体包括如下：

　　第一阶段，筛选沉降性能良好的颗粒污泥阶段：

　　此阶段每天4个运行周期，每个周期360分钟，其中进水5分钟，之后曝气350分钟，表观气速小于0.7厘米/秒，停止曝气后等待污泥沉降3分钟后开始从排水口排水，排水时间为2分钟，之后进入下一个周期;此阶段可利用较短的污泥沉降时间，筛选出沉降速度快的活性污泥，沉降性能差的活性污泥随排水排出培养装置;此阶段持续7至10天;这样的目的是在普通活性污泥的基础上，需要筛选、驯化出沉降性能良好的活性污泥，从而使活性污泥具备形成好氧颗粒污泥的必备条件。第一个阶段分为4个运行周期，每个周期时间较长，这样的目的是为了使好氧污泥快速生长，同时筛选，最终得到沉降性能良好的好氧污泥。

　　第二阶段，形成粒径0.9±0.1毫米的好氧颗粒污泥阶段：

　　此阶段将原运行模式改为每天6个运行周期，每个周期240分钟，其中进水5分钟，之后曝气230分钟，表观气速为0.7-0.9厘米/秒，停止曝气后等待污泥沉降2分钟后开始从排水口排水，排水时间为3分钟，之后进入下一个周期;此阶段会形成粒径为0.9±0.1毫米的颗粒污泥;此阶段持续7至10天。此阶段的目的是：在上一阶段筛选出的具有良好沉降性能的活性污泥基础上，通过调整曝气量将剪切力控制在一个较小的范围内，促进较小粒径颗粒污泥的形成，同时可以保护初期形成的小型颗粒污泥不被较大的剪切力破坏。

　　第三阶段，控制曝气量，得到粒径为1毫米至8毫米的好氧颗粒污泥：

　　此阶段运行模式为每天6个运行周期，每个周期240分钟，其中进水5分钟，之后曝气230分钟，表观气速调整为0.7-1.5厘米/秒来调控剪切力的大小，停止曝气后等待污泥沉降2分钟后开始从排水口排水，排水时间为3分钟，之后进入下一个周期;此阶段会形成粒径1至8毫米的的颗粒污泥，此阶段持续5至10天。此阶段的目的是：在上一阶段形成的细小颗粒污泥的基础上，通过调整曝气量来控制剪切力的大小，进一步促进颗粒污泥的形成与增长，最终得到理想粒径的好氧颗粒污泥。

　　上述三个阶段中，进水后的水面高度高于气相分离导流板(6)且低于溢流口(8);出水后的水面位于出水口处。

　　基于上述技术方案，本发明的优点是：

　　1)设置了双室隔板(12)，能够增加反应器的高径比，增强了泥水混合物在反应器中的环流;2)设置了气相分离导流板(6)，能够增加泥水混合物的环流趋势，同时能够使泥水中的气体从气相分离导流板的四周溢出，达到了气相分离的效果;3)设置了对位上下双斜口式水压平衡口(13)，能够有效的使培养装置两室中的水压平衡，避免了由此引起的沉淀污泥扰动，同时上下双斜口能够有效的阻挡气体和泥水影响双室中泥水混合物的环流状态;4)设置了圆弧形曲面导流储泥板(14)，能够有效的减少污泥环流的阻力，同时具备储存污泥排泥的作用;5)设置了弯头竖直曝气管(16)，这样可以有效的减少气泡影响泥水环流的效果，增加了泥水环流的动力。

　　快速培养方法清晰的将好氧颗粒污泥的培养过程分成了三个阶段，针对每个阶段不同的污泥性质和状态提供了相应的操作方式，能够有效地、快速地培养出不易解体的、粒径可控的好氧颗粒污泥。