申请日2018.04.12
公开(公告)日2018.10.12
IPC分类号C02F3/12; C02F3/30
摘要
一种具有好氧颗粒污泥脱氮功能的氧化沟及其工作方法。通过将模块化好氧颗粒污泥发生装置分布安装于氧化沟池的好氧曝气区，通过连接固定架根据池型大小进行多组模块化组合并联工作，并通过固定架浸没式的固定在池顶;将模块化生物绳填料组架分布安装于氧化沟池的生物选择池和兼氧区，通过固定架根据池型大小进行多组模块化组合，并通过固定架浸没式的固定在池顶，兼氧区生物绳填料布置与氧化沟的弧形导流墙同圆心;使系统厌氧‑兼氧‑好氧功能生物总量增大，改善并控制氧化沟系统各个工段的生物总量、碳和氮源进入方式、水力剪切力、溶解氧浓度等因子，使其改造成好氧颗粒污泥脱氮工艺，提高其碳、氮、磷同步处理的效率。
权利要求书
1.一种具有好氧颗粒污泥脱氮功能的氧化沟，其特征在于，所述氧化沟池的好氧曝气区(21)安装有模块化好氧颗粒污泥发生装置，所述氧化沟池的生物选择池(23)和兼氧区(22)安装有模块化生物绳填料组架(16)，
所述模块化好氧颗粒污泥发生装置，包括集气罩(1)、提升管(2)、气水分离器(3)、回流管(4)、连接固定架(6)、泄压管(7)和曝气器(8)，集气罩(1)安装在曝气器(8)上方，提升管(2)下端连接在集气罩(1)顶部，提升管(2)上端从气水分离器(3)中部筒体切向进入;气水分离器(3)安装集气罩(1)上方，回流管(4)上端连接在气水分离器(3)底部，回流管(4)下端设置在集气罩(1)顶面与液面之间，泄压管(4)一端连接在气水分离器(3)顶端，泄压管(4)另一端接至液面以下;
所述模块化生物绳填料组架(16)包括生物绳填料(24)和填料支架(25)，生物绳填料(24)悬挂固定于填料支架(25)上，填料支架(25)浸没式的固定在池子中。
2.如权利要求1所述的具有好氧颗粒污泥脱氮功能的氧化沟，其特征在于，还包括进水管、污泥回流管和进气管，进水管设置进水控制阀(17)和超越管进入生物选择池(23)、兼氧区(22)和好氧曝气区(21);污泥回流分别设置回流控制阀(18)和管道进入生物选择池(23)、氧化沟进水段兼氧区(22)，进气管一端与鼓风机(20)连接，另一端分别通过气量调节阀(19)与各个曝气器(8)连接。
3.如权利要求2所述的具有好氧颗粒污泥脱氮功能的氧化沟，其特征在于，还包括提升调节阀(12)、泄压调节阀(14)、压力传感器(13)、溶解氧监测仪(15)、气量调节阀(19)、进水控制阀(17)、回流控制阀(18)和控制中心(11)，
提升调节阀(12)安装在提升管(2)上，泄压调节阀(14)安装在泄压管(4)上，压力传感器(13)安装在气水分离器顶部;溶解氧监测仪(15)分别安装于生物选择池(23)和好氧曝气区(21);压力传感器(13)、泄压调节阀(14)、提升调节阀(12)、溶解氧监测仪(15)、气量调节阀(19)、进水控制阀(17)、回流控制阀(18)、鼓风机(20)与控制中心(11)电连接以实现自动控制。
4.如权利要求1～3任意一项所述的具有好氧颗粒污泥脱氮功能的氧化沟，其特征在于，所述提升管(2)上端为水平管，水平管的管口射流方向与气水分离器(3)的竖直轴线垂直;所述回流管(4)下端为水平管，回流管(4)下端安装有旋混喷头(5)，旋混喷头(5)的射流方向处于水平面上。
5.如权利要求1～3任意一项所述的具有好氧颗粒污泥脱氮功能的氧化沟，其特征在于，集气罩(1)是锥体形或圆台形或棱台型的一种，集气罩(1)的大径端在下，小径端在上。
6.如权利要求1～3任意一项所述的具有好氧颗粒污泥脱氮功能的氧化沟，其特征在于，气水分离器(3)底部为锥形。
7.如权利要求1～3任意一项所述的具有好氧颗粒污泥脱氮功能的氧化沟，其特征在于，集气罩(1)底部与曝气器(8)之间的距离为5-50厘米。
8.如权利要求1～3任意一项所述的具有好氧颗粒污泥脱氮功能的氧化沟，其特征在于，多个所述模块化好氧颗粒污泥发生装置之间通过连接固定架(6)根据池型或罐型进行多组模块化组合装配后并联工作，并通过固定钢构(10)与连接固定架(6)浸没式的固定在池子中;兼氧区(22)生物绳填料(24)布置与氧化沟的弧形导流墙同圆心。
9.如权利要求1～3任意一项所述的具有好氧颗粒污泥脱氮功能的氧化沟的工作方法，其特征在于，
进水时，由控制中心(11)通过进水控制阀(17)控制30%-80%进入生物选择池(23)，10%-70%进入氧化沟进水段兼氧区(22)，10%-60%进入好氧曝气区(21);
控制中心(11)分别根据溶解氧监测仪(15)反馈数据调节各组气量调节阀(19)与鼓风机(20)的启停工作，曝气阶段的鼓风机(20)工作为间歇或连续工作模式，控制中心(11)根据气水分离器(3)的压力调节提升调节阀(12)、泄压调节阀(14)的大小，生物选择池(23)的溶解氧控制在0.2-0.8mg/L，好氧曝气区(21)的溶解氧控制在0.5-2.0mg/L，气水分离器(3)的压力在0.05-0.45MPa;控制中心(11)通过回流控制阀(18)控制污泥30%-70%回流进入生物选择池(23)，30%-70%回流进入氧化沟进水段兼氧区(22)。
10.如权利要求1～3任意一项所述的具有好氧颗粒污泥脱氮功能的氧化沟的模块化好氧颗粒污泥发生装置的工作方法，其特征在于，
运行时，曝气器(8)释放的气体被集气罩(1)收集，气、液、固混合物通过提升管(2)被快速提升进入气水分离器(3)，提升管(2)上端水平管的管口射流驱动气水分离器(3)内的物料不断旋转，再利用位差，气水分离器(3)内的物料通过回流管(4)回流至集气罩(1)上方，旋混喷头(5)的水平射流不断驱动池子中的物料旋转，池子中液、固混合物旋混下沉回到集气罩(1)下方，再次与曝气器(8)释放的气体混合，形成快速大循环;控制中心(11)通过调节提升调节阀(12)和泄压调节阀(14)控制气水分离器(3)的压力，以增加空气在水中的停留时间和装置内外的流体循环流速。
说明书
一种具有好氧颗粒污泥脱氮功能的氧化沟及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种污水好氧处理工艺改造成好氧颗粒污泥脱氮工艺的方法及装置，属于好氧颗粒污泥脱氮技术领域，具体是一种氧化沟系统改造成好氧颗粒污泥脱氮工艺的方法及装置。
技术背景
氧化沟又名氧化渠，因其构筑物呈封闭的环形沟渠而得名。它是活性污泥法的一种变型工艺，近几年发展形成了DE型氧化沟、T型氧化沟、VR型氧化沟、PI型氧化沟、奥贝尔(Orbal)氧化沟、卡鲁塞尔(Carrousel)氧化沟、单级卡鲁塞尔氧化沟、合建式一体化氧化沟等多种变形工艺。氧化沟的污水和活性污泥在曝气渠道中不断循环流动，水力停留时间长，有机负荷低，其本质上属于延时曝气系统。
好氧颗粒污泥(Aerobic Granular Sludge，AGS)是通过微生物自凝聚作用形成的颗粒状活性污泥，与普通活性污泥相比，它具有不易发生污泥膨胀、抗冲击能力强、能承受高有机负荷，集不同性质的微生物(好氧、兼氧和厌氧微生物)于一体等特点。微生物的自凝聚过程是一个复杂的物理、化学和生物过程，其颗粒化受多种环境因素影响，为微生物的自凝聚提供合适的水力剪切力通常采用高径比大的反应器以及较大的曝气量，反应器太高又造成曝气的能耗增加，这制约了好氧颗粒污泥(AGS)技术在实际工程的应用。
生物处理工艺脱氮过程一般包括氨化、硝化和反硝化三个过程。
①氨化：污水中的含氮有机物，在生物处理过程中被好氧或厌氧异养型微生物氧化分解为氨氮的过程;
②硝化：污水中的氨氮在硝化菌(好氧自养型微生物)的作用下被转化为NO2-和NO3-的过程;
③反硝化：污水中的NO2-和NO3-在缺氧条件下在反硝化菌(兼性异养型细菌)的作用下被还原为N2的过程，即：
NO2-+3H+(电子供给体-有机物)——1/2N2+H2O+OH-
NO3-+5H+(电子供给体-有机物)——1/2N2+2H2O+OH-
而现行的氧化沟及其变形工艺等好氧处理工艺，都是絮状活性污泥运行，工艺系统无法提供形成好氧颗粒污泥(AGS)所需要的水力剪切力，容易造成负荷冲击，碳源不足，污泥膨胀等问题，以至于脱氮效果不理想。因此，在现行氧化沟好氧处理工艺上，利用其特有的工况条件，改善其各个工段的生物总量、碳和氮源进入方式、水力剪切力、溶解氧浓度等因子，使氧化沟系统改造成好氧颗粒污泥脱氮工艺，提高其碳、氮、磷同步处理的效率是可行的。
发明内容
针对上述情况，本发明的目的是提供一种氧化沟系统改造成好氧颗粒污泥脱氮工艺的方法及装置，应用于现行的氧化沟好氧处理工艺改造，通过改善其各个工段的生物总量、碳和氮源进入方式、水力剪切力、溶解氧浓度等因子，使氧化沟系统改造成好氧颗粒污泥脱氮工艺，提高其碳、氮、磷同步处理的效率。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种具有好氧颗粒污泥脱氮功能的氧化沟，所述氧化沟池的好氧曝气区安装有模块化好氧颗粒污泥发生装置，所述氧化沟池的生物选择池和兼氧区安装有模块化生物绳填料组架，
所述模块化好氧颗粒污泥发生装置，包括集气罩、提升管、气水分离器、回流管、连接固定架、泄压管和曝气器，集气罩安装在曝气器上方，提升管下端连接在集气罩顶部，提升管上端从气水分离器中部筒体切向进入;气水分离器安装集气罩上方，回流管上端连接在气水分离器底部，回流管下端设置在集气罩顶面与液面之间，泄压管一端连接在气水分离器顶端，泄压管另一端接至液面以下;
所述模块化生物绳填料组架包括生物绳填料和填料支架，生物绳填料悬挂固定于填料支架上，填料支架浸没式的固定在池子中。
进一步的，还包括进水管、污泥回流管和进气管，进水管设置进水控制阀和超越管进入生物选择池、兼氧区和好氧曝气区;污泥回流分别设置回流控制阀和管道进入生物选择池、氧化沟进水段兼氧区，进气管一端与鼓风机连接，另一端分别通过气量调节阀与各个曝气器连接。
进一步的，还包括提升调节阀、泄压调节阀、压力传感器、溶解氧监测仪、气量调节阀、进水控制阀、回流控制阀和控制中心，
提升调节阀安装在提升管上，泄压调节阀安装在泄压管上，压力传感器安装在气水分离器顶部;溶解氧监测仪分别安装于生物选择池和好氧曝气区;压力传感器、泄压调节阀、提升调节阀、溶解氧监测仪、气量调节阀、进水控制阀、回流控制阀、鼓风机与控制中心电连接以实现自动控制。
进一步的，所述提升管上端为水平管，水平管的管口射流方向与气水分离器的竖直轴线垂直;所述回流管下端为水平管，回流管下端安装有旋混喷头，旋混喷头的射流方向处于水平面上。
进一步的，集气罩是锥体形或圆台形或棱台型的一种，集气罩的大径端在下，小径端在上。
进一步的，气水分离器底部为锥形。
进一步的，集气罩底部与曝气器之间的距离为-厘米。
进一步的，多个所述模块化好氧颗粒污泥发生装置之间通过连接固定架根据池型或罐型进行多组模块化组合装配后并联工作，并通过固定钢构与连接固定架浸没式的固定在池子中;兼氧区生物绳填料布置与氧化沟的弧形导流墙同圆心。
所述的具有好氧颗粒污泥脱氮功能的氧化沟的工作方法，
进水时，由控制中心通过进水控制阀控制30%-80%进入生物选择池，10%-70%进入氧化沟进水段兼氧区，10%-60%进入好氧曝气区;
控制中心分别根据溶解氧监测仪反馈数据调节各组气量调节阀与鼓风机的启停工作，曝气阶段的鼓风机工作为间歇或连续工作模式，控制中心根据气水分离器的压力调节提升调节阀、泄压调节阀的大小，生物选择池的溶解氧控制在0.2-0.8mg/L，好氧曝气区的溶解氧控制在0.5-2.0mg/L，气水分离器的压力在0.05-0.45MPa;控制中心通过回流控制阀控制污泥30%-70%回流进入生物选择池，30%-70%回流进入氧化沟进水段兼氧区。
运行时，曝气器释放的气体被集气罩收集，气、液、固混合物通过提升管被快速提升进入气水分离器，提升管上端水平管的管口射流驱动气水分离器内的物料不断旋转，再利用位差，气水分离器内的物料通过回流管回流至集气罩上方，旋混喷头的水平射流不断驱动池子中的物料旋转，池子中液、固混合物旋混下沉回到集气罩下方，再次与曝气器释放的气体混合，形成快速大循环;控制中心通过调节提升调节阀和泄压调节阀控制气水分离器的压力在0.05-0.45MPa，以增加空气在水中的停留时间和装置内外的流体循环流速。
本发明氧化沟系统改造成好氧颗粒污泥脱氮工艺的方法及装置具有以下优点：
(1)模块化好氧颗粒污泥发生装置(MAGSG)结构设计巧妙、简单，水力剪切力大，氧的利用率提高。针对现行的氧化沟及其变形工艺改造，利用曝气工况下产生的密度压力差形成气提动能，再利用位差和压力差使流体下泄喷出形成旋混，提高了流体速度，增强了水力剪切力，提高了空气在水中的路径和停留时间，而使氧的利用率提高，使系统能快速形成好氧颗粒污泥。
(2)模块化生物填料组架布置使系统厌氧-兼氧-好氧功能生物总量增大，生化反应推力增大，抗冲击能力增强。
(3)分布式的多点进水，污泥回流多点控制，改善系统碳和氮源进入方式，增大系统浓度梯度的变化，增强了氧化沟系统氨化、硝化和反硝化的功能和效果，脱氮效果更好。
(4)模块化组合，可以在氧化沟工艺中不停机的快速分组安装。