專利名稱：用于好氧顆粒污泥培養(yǎng)及研究的自動化序批式反應裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種廢水生物處理領(lǐng)域內(nèi)實驗裝置，具體涉及一種用于好氧顆粒污泥培養(yǎng)及研究的自動化序批式反應裝置。
背景技術(shù)：
利用好氧顆粒污泥去除廢水中的各種有害物質(zhì)是近年來廢水生物處理領(lǐng)域研究的熱點。顆粒污泥與普通絮狀活性污泥相比，沉降性能更好，污泥濃度更高，更加能夠適應廢水水質(zhì)的突然變化。而且通過一定的定向培養(yǎng)，顆粒污泥不但可以去除廢水中有機物質(zhì)，還能實現(xiàn)同步硝化反硝化、除磷和去除難降解有機物。因此利用顆粒污泥的脫氮除磷能力來解決水體污染的富營養(yǎng)化問題，和利用顆粒污泥來降解工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的難降解有機物，是目前相當有前途的研究方向。
近年研究表明反應器中的水力剪切力和污泥沉降時間等污泥馴化方式對能否形成或快速形成顆粒污泥起到了決定性的作用。由于普通的自動化序批式實驗裝置不是以培養(yǎng)顆粒污泥和研究顆粒污泥的特性為試驗目的，沒有考慮培養(yǎng)條件對顆粒形成的影響，因此不適用于以顆粒污泥為研究對象的試驗研究，有的即使能夠形成顆粒污泥，所需培養(yǎng)時間也相當長，有的達到半年以上，浪費了許多人力物力。目前，以培養(yǎng)顆粒污泥和利用顆粒污泥開展科學研究為目的的反應器還未有涉及。
實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種可快速實現(xiàn)顆粒污泥的形成，同時可實現(xiàn)顆粒污泥的研究、培養(yǎng)、硝化反硝化和反硝化除磷等不同試驗目的的自動化序批式實驗裝置。
本實用新型是通過下面的技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題的。其特征在于它包括反應器主體、攪拌系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述反應器主體高度與筒體直徑之比大于10，其上設有可由控制系統(tǒng)控制其啟閉之進水口、取樣口和排水口，底部設有排泥口；所述攪拌系統(tǒng)置于反應器主體內(nèi)腔；曝氣系統(tǒng)之微孔曝氣頭置于反應器主體底部，通過輸氣管路與由控制系統(tǒng)控制之鼓風機和氮氣系統(tǒng)相連。在反應器主體中下部位置，還設有加熱系統(tǒng)，它包括包覆于反應器主體中下部之加熱套，該加熱套上設有進水口和出水口，通過管路與水泵和恒溫熱水源相連。本實用新型攪拌系統(tǒng)可有三種形式，其一為置于反應器主體內(nèi)腔且由電機驅(qū)動轉(zhuǎn)動之攪拌軸，該攪拌軸上裝有一級或一級以上攪拌葉片；其二可為一中空內(nèi)筒體，固于反應器主體中間，微孔曝氣頭置于該內(nèi)筒體底部內(nèi)腔；其三為置于反應器主體內(nèi)腔且由電機驅(qū)動轉(zhuǎn)動之攪拌軸，該攪拌軸為中空管，上端與進氣管相連，下端連接微孔曝氣管，其上裝有一級或一級以上攪拌葉片。
本實用新型具有下列技術(shù)效果1)本實用新型采用從中空攪拌軸到穿孔管的進氣、內(nèi)外層筒體間環(huán)流和曝氣頭曝氣的方式，有利于顆粒污泥的形成；反應器主體高徑比設計得較大(大于10)，有利于絮狀污泥的排出，可加速顆粒污泥的形成。
2)本實用新型所設置的氮氣系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)可控制溶液中溶解氧濃度在一定的范圍內(nèi)，從而滿足硝化反硝化和除磷的需要。
3)本實用新型控制系統(tǒng)可以靈活地改變操作模式，從而實現(xiàn)顆粒污泥培養(yǎng)、硝化反硝化和反硝化除磷等各種試驗目的，且操作簡單易行。
4)本實用新型設有循環(huán)水浴加熱套，溫度可以控制在20-30℃，從而滿足廢水處理中微生物代謝的溫度需要。


圖1為本實用新型實施例組成示意圖；圖2為本實用新型攪拌軸實施例一示意圖；圖3為本實用新型攪拌系統(tǒng)實施例二示意圖；圖4為本實用新型攪拌系統(tǒng)實施例三示意圖；圖5為本實用新型控制系統(tǒng)電路圖；圖6為本實用新型工藝流程示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型由反應器、攪拌系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成，所述反應器包括反應器主體26，它為一中空之筒體結(jié)構(gòu)，可采用有機玻璃材料制作，其高度與筒體直徑之比大于10，可延長污泥沉降時間，有利于沉降性能較差的絮狀污泥的排出，和沉降性能較好的顆粒狀污泥的篩選和富集。其筒壁不同位置分別設置有進水口1、排水口2、溢流口3和取樣口4，底部設有排泥口5，其中進水口1通過進水管與安放在蓄水池6中的潛水泵12連接，排水口2經(jīng)排水管與排水槽7連接，進水口1和排水口2的開啟和關(guān)閉分別由控制系統(tǒng)之電磁閥18、時間控制器34和電磁閥19、時間控制器37控制，溢流口3、取樣口4和排泥口5分別由球閥21、22、23控制。所述攪拌系統(tǒng)置于反應器主體26內(nèi)腔，可使反應器主體26內(nèi)之水和顆粒污泥形成環(huán)流，有利于加速形成好氧顆粒污泥；曝氣系統(tǒng)之微孔曝氣頭25置于反應器主體26底部，空氣在曝氣機的作用下可經(jīng)輸氣管路和微孔曝氣頭25進入反應器主體26內(nèi)。該微孔曝氣頭25外接一輸氣管路，輸氣管路在進入反應器主體26之前，被三通管27分成兩條通路，一條與鼓風機14相連，其管路上設有電磁閥20，鼓風機14和電磁閥20的開啟和關(guān)閉均由時間控制器35控制；另一條連接氮氣瓶28，當需要調(diào)控反應器主體26內(nèi)溶解氧時，氮氣通路打開，氮氣瓶28中的氮氣經(jīng)減壓閥24減壓后與空氣一并流入反應器主體26內(nèi)，空氣與氮氣的配比分別由各支路上所設的氣體流量計16、17的讀數(shù)大小控制。
本實用新型攪拌系統(tǒng)可設置三種形式。如圖2所示，它包括安裝于反應器主體26內(nèi)腔之攪拌軸32，該攪拌軸32由與其相聯(lián)之電動機10帶動轉(zhuǎn)動，由螺母固定在反應器主體26上，可拆卸，其軸上裝有一級或一級以上攪拌葉片15，通過電動機10帶動攪拌軸32轉(zhuǎn)動，由攪拌葉片15推動水形成環(huán)流。
如圖3所示，本實用新型攪拌系統(tǒng)之攪拌軸32為一中空金屬管，由與其相聯(lián)之電動機10帶動轉(zhuǎn)動，其軸上裝有一級或一級以上攪拌葉片15，通過電動機10帶動攪拌軸32轉(zhuǎn)動，由攪拌葉片15推動水形成壞流。攪拌軸32上端設一氣盒43，可通過該氣盒43與外界進氣管相連，下端連接一段微孔曝氣管45，空氣經(jīng)過中空的攪拌軸32和微孔曝氣管45進入反應器主體26內(nèi)。
如圖4所示，本實用新型攪拌系統(tǒng)可為一中空內(nèi)筒體46，與反應器主體26形成雙層筒體結(jié)構(gòu)，通過螺母固于反應器主體26中間，并與反應器主體26底部形成一定的空隙，且可以拆卸，微孔曝氣頭25置于該內(nèi)筒體46底部內(nèi)腔。在顆粒污泥的培養(yǎng)過程中，空氣在曝氣機的作用下經(jīng)輸氣管路和微孔曝氣頭25進入反應器主體26內(nèi)，并在上述兩雙層筒體間推動水形成環(huán)流。當顆粒污泥培養(yǎng)成功后，要利用其進行除磷研究時，可拆除內(nèi)筒46體，安裝上攪拌軸和攪拌電機，即可實現(xiàn)好氧、厭氧和缺氧攪拌等多重動作。
如圖1所示，本實用新型在反應器主體26之中下部位置設有加熱系統(tǒng)，以滿足廢水處理中微生物代謝的溫度需要，它包括包覆于反應器主體中下部之加熱套9，該加熱套9內(nèi)可盛恒溫熱水，其側(cè)下方設有進水口29，側(cè)上方設有出水口30，通過管路與水泵13和恒溫熱水源8相連，形成連通管路，可保證熱水的循環(huán)使用，控溫插口31設在恒溫熱水源8的側(cè)壁上。
如圖5所示，本實用新型控制系統(tǒng)由時間控制器34、35、36和控制開關(guān)40、41、42組成，可按照試驗要求發(fā)出控制信息來決定各個不同泵、曝氣機和電磁閥的開啟和關(guān)閉，從而實現(xiàn)反應器的周期性工作。當需要改變操作模式時，只需相應更改控制系統(tǒng)中時間控制和程序控制既可方便地實現(xiàn)。
本實用新型工作過程根據(jù)試驗目的選擇自動化序批式的運行流程，下面分述各過程圖6①所示為培養(yǎng)顆粒污泥試驗試驗流程。具體實施過程為將接種污泥——普通絮狀活性污泥和水按一定比例從反應器主體26頂端注入其內(nèi)腔，安裝固定好攪拌軸32和電動機10，然后接通循環(huán)水浴的電源開關(guān)，加熱系統(tǒng)開啟。按下控制面板11上的“開始”按鈕33，電磁閥18開啟，蓄水池6中的模擬廢水在水泵12的提升作用下進入反應器主體26內(nèi)。當時間繼電器34指示的時間結(jié)束時，水泵12停止工作，運行流程進入曝氣階段，時間繼電器35開始計時，電磁閥20開啟，鼓風機14將空氣鼓入反應器主體26內(nèi)，空氣量的大小由氣體流量計16控制，曝氣運行時間段結(jié)束時，時間繼電器35動作，運行流程進入沉淀階段，時間繼電器36開始計時，當沉淀時間段結(jié)束時，電磁閥19開啟，本實用新型進入排水階段。沉淀后的上清液經(jīng)電磁閥19排入排水槽7，當時間繼電器37指示的時間結(jié)束時，排水階段結(jié)束，本實用新型進入?yún)捬蹼A段。電磁閥38開始計時，厭氧時間段結(jié)束時，電磁閥18和水泵12重新啟動，進入下一個循環(huán)。如果要中斷整個運行操作時，只需按下電源開關(guān)39既可。
圖6②所示為顆粒污泥的硝化反硝化過程。具體實施過程為將接種污泥——普通絮狀活性污泥和水按一定比例從反應器主體26頂端注入其內(nèi)腔，安裝固定好攪拌軸32和電動機10，然后接通循環(huán)水浴的電源開關(guān)，加熱系統(tǒng)開啟。按下控制面板11上的“開始”按鈕33，電磁閥18開啟，蓄水池6中的模擬廢水在水泵12的提升作用下進入反應器主體26內(nèi)。當時間繼電器34指示的時間結(jié)束時，水泵12停止工作，運行流程進入曝氣階段，時間繼電器35開始計時，電磁閥20開啟，鼓風機14將空氣鼓入反應器主體26內(nèi)，空氣量的大小由氣體流量計16控制，曝氣運行時間段結(jié)束時，時間繼電器35動作，運行流程進入沉淀階段，時間繼電器36開始計時，當沉淀時間段結(jié)束時，電磁閥19開啟，反應器26進入排水階段。沉淀后的上清液經(jīng)電磁閥19排入排水槽7，當時間繼電器37指示的時間結(jié)束時，排水階段結(jié)束，電磁閥18和水泵12重新啟動，反應器進入下一個循環(huán)。
圖6③所示為顆粒污泥的反硝化除磷過程。具體實施過程為將接種污泥——普通絮狀活性污泥和水按一定比例從反應器主體26頂端注入其內(nèi)腔，安裝固定好攪拌軸32和電動機10，然后接通循環(huán)水浴的電源開關(guān)，加熱系統(tǒng)開啟。按下控制面板11上的“開始”按鈕33，電磁閥18開啟，蓄水池6中的模擬廢水在水泵12的提升作用下進入反應器主體26內(nèi)。當時間繼電器34指示的時間結(jié)束時，水泵12停止工作，然后打開3個控制開關(guān)40、41、42，運行流程進入?yún)捬蹼A段，固定在反應器頂座上的電動機10帶動安裝有多級葉片的攪拌軸32轉(zhuǎn)動。當厭氧段結(jié)束后，進入曝氣階段時，攪拌電動機10停止工作。時間繼電器35開始計時，電磁閥20開啟，鼓風機14將空氣鼓入反應器主體26內(nèi)，空氣量的大小由氣體流量計16控制，曝氣運行時間段結(jié)束時，時間繼電器35動作，運行流程進入沉淀階段，時間繼電器36開始計時，當沉淀時間段結(jié)束時，電磁閥19開啟，本實用新型進入排水階段。沉淀后的上清液經(jīng)電磁閥19排入排水槽7，當時間繼電器37指示的時間結(jié)束時，排水階段結(jié)束，電磁閥18和水泵12重新啟動，進入下一個循環(huán)。
作為本實用新型的進一步改進，可將進水和排水的時間采用液位控制，則可以更加準確無誤地實現(xiàn)反應器的周期性工作。
實施例1好氧顆粒污泥同步硝化反硝化(a)以好氧顆粒污泥作為接種污泥，維持反應器主體26內(nèi)混合液懸浮固體濃度(MLSS)為6.7g/L；(b)選擇運行參數(shù)如下進水和排水分別約為3min和5min左右，曝氣240min，沉淀2min，厭氧30min；(c)恒溫水浴溫度設定為20℃，曝氣量為75L/h，維持進水化學需氧量(CODCr)和氨氮濃度分別為420mg/L和30mg/L，每天運行3個周期；(d)運行開始后，模擬廢水經(jīng)水泵12的提升作用進入反應器主體26，在控制系統(tǒng)的作用下，順次經(jīng)過曝氣、沉淀、排水和厭氧階段，完成整個運行周期，并順次進入下一周期；(e)經(jīng)測量，自動化序批式反應器的CODCr、氨氮、總無機氮的去除率分別達到90％、100％、52％。
實施例2好氧顆粒污泥的培養(yǎng)(a)以普通絮狀污泥作為接種污泥，維持反應器內(nèi)MLSS為2.7g/L；(b)選擇運行參數(shù)如下進水和排水分別約為3min和5min左右，曝氣240min，沉淀時間開始設置為30min以上，隨馴化時間的延伸沉淀時間人為地逐漸縮短，通過減少污泥沉淀時間來加速顆粒污泥的選擇培養(yǎng)，厭氧時間30min；(c)恒溫水浴溫度設定為20℃，曝氣量為75L/h，維持進水CODCr和氨氮濃度分別為420mg/L和30mg/L，每天運行3個周期；(d)運行開始后，模擬廢水經(jīng)水泵12的提升作用進入反應器主體26，在控制系統(tǒng)的作用下，順次經(jīng)過曝氣、沉淀、排水和厭氧階段，完成整個運行周期，并順次進入下一周期；(e)經(jīng)過近兩個月的培養(yǎng)，反應器中形成了原來的絮狀污泥幾乎全部轉(zhuǎn)變成橙黃色、小米粒狀的顆粒狀污泥，顆粒污泥的直徑達到0.5～1.0mm，污泥體積指數(shù)(SVI30)和混合液懸浮固體濃度(MLSS)分別為18.9ml/g和5.3g/L。
權(quán)利要求1.一種用于好氧顆粒污泥培養(yǎng)及研究的自動化序批式反應裝置，其特征在于它包括反應器主體、攪拌系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述反應器主體高度與筒體直徑之比大于10，其上設有可由控制系統(tǒng)控制其啟閉之進水口、取樣口和排水口，底部設有排泥口；所述攪拌系統(tǒng)置于反應器主體內(nèi)腔；曝氣系統(tǒng)之微孔曝氣頭置于反應器主體底部，通過輸氣管路與由控制系統(tǒng)控制之鼓風機和氮氣系統(tǒng)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于好氧顆粒污泥培養(yǎng)及研究的自動化序批式反應裝置，其特征在于反應器主體中下部位置設有加熱系統(tǒng)，它包括包覆于反應器主體中下部之加熱套，該加熱套上設有進水口和出水口，通過管路與水泵和恒溫熱水源相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于好氧顆粒污泥培養(yǎng)及研究的自動化序批式反應裝置，其特征在于攪拌系統(tǒng)包括置于反應器主體內(nèi)腔且由電機驅(qū)動轉(zhuǎn)動之攪拌軸，該攪拌軸上裝有一級或一級以上攪拌葉片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于好氧顆粒污泥培養(yǎng)及研究的自動化序批式反應裝置，其特征在于攪拌系統(tǒng)為一中空內(nèi)筒體，固于反應器主體中間，微孔曝氣頭置于該內(nèi)筒體底部內(nèi)腔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于好氧顆粒污泥培養(yǎng)及研究的自動化序批式反應裝置，其特征在于攪拌系統(tǒng)包括置于反應器主體內(nèi)腔且由電機驅(qū)動轉(zhuǎn)動之攪拌軸，該攪拌軸為中空管，上端與進氣管相連，下端連接微孔曝氣管，其上裝有一級或一級以上攪拌葉片。
專利摘要一種用于好氧顆粒污泥培養(yǎng)及研究的自動化序批式反應裝置，其特征在于它包括反應器主體、攪拌系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，反應器主體高度與筒體直徑之比大于10，其上設有可由控制系統(tǒng)控制其啟閉之進水口、取樣口和排水口，底部設有排泥口；攪拌系統(tǒng)置于反應器主體內(nèi)腔；曝氣系統(tǒng)之微孔曝氣頭置于反應器主體底部，通過輸氣管路與由控制系統(tǒng)控制之鼓風機和氮氣系統(tǒng)相連。在反應器主體中下部位置，還設有加熱系統(tǒng)，它包括包覆于反應器主體中下部加熱套，該加熱套上設有進水口和出水口，通過管路與水泵和恒溫熱水源相連。本實用新型可快速實現(xiàn)顆粒污泥的形成，同時可實現(xiàn)顆粒污泥的研究、培養(yǎng)、硝化反硝化和反硝化除磷等不同試驗目的，其操作簡單易行。
文檔編號C02F3/12GK2725285SQ20042003588
公開日2005年9月14日 申請日期2004年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月17日
發(fā)明者謝珊, 李小明, 曾光明, 楊麒 申請人:湖南大學