專利名稱：好氧顆粒污泥快速培養(yǎng)系統的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于厭氧反應器出水污水處理技術領域，具體涉及一種好氧顆粒污泥快速培養(yǎng)系統及快速培養(yǎng)方法。
背景技術：
活性污泥法是當前應用最廣的廢水處理方法，具有簡單、高效等優(yōu)點，但也普遍存在著占地面積大、剩余污泥多、成本高、且容易發(fā)生污泥膨脹等問題。近年來，好氧顆粒污泥技術作為一種在活性污泥法基礎上發(fā)展起來的新興的廢水處理工藝，能較好的克服活性污泥工藝中存在的以上這些問題，因此已引起了國內外廣泛的關注和重視。好氧顆粒污泥是指在好氧環(huán)境條件下，微生物通過一系列復雜的自固定過程，最終形成結構緊湊、外形規(guī)則的密集生物聚合體。與常規(guī)活性污泥工藝相比，好氧顆粒污泥工藝具有占地面積小、剩余污泥產量少、建設和運行成本低等諸多優(yōu)點，顯示了很好的發(fā)展和應用前景。但是，好氧顆粒污泥的形成往往較為緩慢，并且對工藝條件要求比較嚴格。目前，國內外研究人員在好氧顆粒污泥的培養(yǎng)及形成機理方面已取得了一定進展，成功利用城市生活污水和釀造、豆制品等食品工業(yè)廢水培養(yǎng)出性能優(yōu)異的好氧顆粒污泥，并建立了一系列好氧顆粒污泥機理及工藝模型。然而，這些研究大多是利用廢水在好氧狀態(tài)下直接培養(yǎng)好氧顆粒污泥，利用厭氧反應器出水培養(yǎng)好氧顆粒污泥方面的研究僅有少量報導。厭氧-好氧兩級生物處理是當前最有效的廢水處理工藝運行模式，因此利用厭氧生物反應器出水來快速培養(yǎng)和運行好氧顆粒污泥，具有重要的現實意義。然而，厭氧反應器出水的組成和性質不同于一般的生活或工業(yè)廢水。普通的生活污水和工業(yè)廢水中的碳源大多以糖類物質為主，并且廢水PH呈中性；而厭氧生物反應器出水則往往含有大量揮發(fā)性有機酸(如乙酸、丙酸、丁酸等)，COD較高，廢水pH偏酸性，對部分微生物存在抑制作用，因此形成成熟好氧顆粒污泥所需培養(yǎng)時間較長，往往需要2-3月，并且若工藝條件不當還可能弓丨起絲狀菌過度生長導致系統惡化甚至崩潰。由于好氧顆粒污泥的形成依賴于較大的水力剪切力作用以及在運行過程中不斷排出沉降性能較差的絮體污泥，因此目前普遍采用較大的反應器高徑比和排水比?？紤]到好氧顆粒污泥在動態(tài)形成過程過其最佳運行條件也會出現變化，采用固定的運行方式其實并不利于顆粒污泥的快速形成。最新研究表明，針對反應器的運行狀態(tài)，通過逐步動態(tài)調整反應器的排水比、沉降時間等運行參數，能有效加速好氧顆粒污泥的形成并提高顆粒化過程的穩(wěn)定性。這一技術已經在城市生活污水的好氧顆粒污泥體系中得到了初步證實。然而， 目前尚無專門針對厭氧反應器出水的好氧污泥快速顆粒化培養(yǎng)技術，從而使好氧顆粒污泥技術的應用范圍和程度受到了一定限制。
發(fā)明內容本發(fā)明目的在于提供一種好氧顆粒污泥快速培養(yǎng)系統，解決了現有技術中針對厭氧反應器出水進行好氧污泥培養(yǎng)無法快速顆?；囵B(yǎng)等技術難題。[0006]為了解決現有技術中的這些問題，本發(fā)明提供的技術方案是—種好氧顆粒污泥快速培養(yǎng)系統，包括進行序列間歇式活性污泥污水處理的反應筒、與厭氧反應器連接將厭氧反應器出水輸送入反應筒的供水裝置、排出處理后的污水的排水裝置和提供反應筒內氧氣的供氧裝置，其特征在于所述系統還包括時間程序控制器， 所述時間程序控制器分別連接供水裝置、排水裝置和供氧裝置控制系統運行時間。優(yōu)選的，所述反應筒包括內徑不同的第一反應筒和第二反應筒，所述第一反應筒和第二反應筒間通過變徑筒連接。優(yōu)選的，所述第二反應筒設置在第一反應筒的下端，所述第二反應筒的高徑比在 6 15范圍內。優(yōu)選的，變徑筒為錐形套筒。優(yōu)選的，所述第二反應筒外側設置進水口和出水口，所述供水裝置連入進水口，所述出水口連接排水裝置。優(yōu)選的，所述供氧裝置包括與時間程序控制器連接的氣泵、設置在第二反應筒筒底內側的砂芯曝氣頭，氣源經氣泵輸送到砂芯曝氣頭進行曝氣；所述氣泵外側設置轉子流量計控制氣流速度。優(yōu)選的，所述排水裝置包括與時間程序控制器連接的電磁閥，所述時間程序控制器通過電磁閥控制出水速度。優(yōu)選的，所述供水裝置包括與時間程序控制器連接的蠕動泵、自動加藥裝置，所述蠕動泵與自動加藥裝置間設置調節(jié)池，所述厭氧反應器出水經調節(jié)池調節(jié)PH值后由時間程序控制器控制蠕動泵輸送入反應筒內；所述時間程序控制器通過蠕動泵控制進水速度。優(yōu)選的，所述第二反應筒外側還設置若干個取樣口 ；所述調節(jié)池內設置對調節(jié)池內液體進行攪拌的攪拌裝置和監(jiān)測調節(jié)池內PH值的pH電極，所述pH電極與自動加藥裝置電連接將調節(jié)池內PH值反饋給自動加藥裝置，自動加藥裝置根據pH電極的監(jiān)測數據調整加藥數量。本發(fā)明還提供了一種利用厭氧反應器出水進行好氧顆粒污泥快速培養(yǎng)的方法，其特征在于所述方法包括以下步驟(1)構建好氧顆粒污泥快速培養(yǎng)系統；以厭氧反應器的出水為原料，按照進水、曝氣、沉淀、排水的步驟進行好氧顆粒污泥培養(yǎng)；由供水裝置將厭氧反應器出水輸送入反應筒中，由供氣裝置向反應筒中輸送氧氣進行曝氣培養(yǎng)，由排水裝置進行排水作業(yè)；(2)培養(yǎng)過程中根據培養(yǎng)過程中污泥SVI參數的變化，通過時間程序控制器調節(jié)排水比、沉降時間和運行周期，其中排水比在50%-80%調節(jié)，運行周期在2-6小時內調節(jié)， 沉降時間在3-30min內調節(jié)，直至好氧顆粒污泥培養(yǎng)完成。優(yōu)選的，所述方法步驟O)中調節(jié)的具體步驟為當SVI > 70mL/g時，排水比為 50%，運行周期4 乩，沉降時間20 30min ；SVI = 50 70mL/g時，排水比為60 70%， 運行周期3 6小時，沉降時間5 20min ；SVI < 50mL/g時，排水比80%，運行周期2 5 小時，沉降時間3 5min。本發(fā)明屬于廢水生物處理技術領域，本發(fā)明提供了一種利用厭氧生物反應器出水快速穩(wěn)定培養(yǎng)好氧顆粒污泥的方法及配套裝置，以進一步拓寬好氧顆粒污泥技術的應用范圍，并解決當前好氧顆粒污泥培養(yǎng)時間長和穩(wěn)定性較差的問題，從而提高厭氧-好氧廢水生物處理系統的整體處理效果并降低運行成本。相對于現有技術中的方案，本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明技術方案中采用厭氧生物反應器出水作為原料，通過實時逐步調整運行參數的方式，在SBR反應器或SBAR反應器內快速培養(yǎng)好氧顆粒污泥。本發(fā)明技術方案針對厭氧生物反應器出水，逐步提高進水COD負荷，避免對系統造成大的沖擊，同時設置自動加藥裝置根據廢水PH變化投加適量的堿，以保障系統能在較高負荷下穩(wěn)定運行。本發(fā)明與傳統工藝中一般采用固定的工藝運行參數來培養(yǎng)顆粒污泥的方式相比， 采用逐步調整運行參數的方式運行。根據培養(yǎng)過程中SVI的變化，相應調整排水比、沉降時間和運行周期排水比在50% -80%變動，運行周期2-6小時，沉降時間3-20min。具體步驟為當SVI > 70mL/g時，排水比為50%，運行周期4 6h，沉降時間20 30min ；SVI =50 70mL/g時，排水比為60 70%，運行周期3 6小時，沉降時間5 20min ；SVI < 50mL/g時，排水比80%，運行周期2 5小時，沉降時間3 5min。穩(wěn)定操作至成熟好氧顆粒污泥形成。這種逐步調控的策略是基于反應器運行和污泥狀態(tài)的實時調整，有利于將系統運行狀態(tài)維持在最佳水平，從而促進顆粒污泥的快速形成和系統穩(wěn)定運行。本發(fā)明采用大高徑比(6 15)第二反應筒的SBR或SABR反應器，上部設置有變徑筒。第二反應筒大的高徑比有利于在SBR或SABR反應器內部產生較長的環(huán)流軌跡和較為均勻的渦流，從而加強流體對污泥的水力剪切，有利于好氧顆粒污泥的形成，同時還能降低維持高氣速所需曝氣能耗。此外，反應器上部的變徑管段能有效避免污泥懸浮液被高氣速帶出反應器而流失，從而保證系統穩(wěn)定運行。綜上所述，本發(fā)明提出的針對厭氧反應器出水的好氧顆粒污泥快速培養(yǎng)方法及反應器裝置，能大大拓寬現有好氧顆粒污泥技術的應用范圍和縮短反應器啟動時間，同時還能有效降低系統運行能耗，減少占地面積，并提高系統運行穩(wěn)定性，從而促進好氧顆粒污泥的快速穩(wěn)定和規(guī)?；囵B(yǎng)，推動好氧顆粒污泥技術走向工程化應用。此外，本發(fā)明的好氧顆粒污泥快速培養(yǎng)方法及其裝置對于其他各類較高濃度生活污水和工業(yè)廢水的處理也具有很好的參考價值。
以下結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述


圖1為本發(fā)明實施例好氧顆粒污泥快速培養(yǎng)系統的結構示意圖；圖2為本發(fā)明實施例好氧顆粒污泥快速培養(yǎng)系統的另一結構示意圖。其中11為第一反應筒；12為第二反應筒；13為變徑筒；14為進水口 ；15為出水口 ；16為取樣口 ；17為導流筒；21為蠕動泵；22為自動加藥裝置；23為pH電極為攪拌裝置；25為調節(jié)池；31為電磁閥；41為氣泵或充氣泵；42為砂芯曝氣頭；43為轉子流量計；5為時間程序控制器。
具體實施方式
以下結合具體實施例對上述方案做進一步說明。應理解，這些實施例是用于說明本發(fā)明而不限于限制本發(fā)明的范圍。實施例中采用的實施條件可以根據具體廠家的條件做進一步調整，未注明的實施條件通常為常規(guī)實驗中的條件。[0031]實施例1采用SBR反應器的好氧顆粒污泥快速培養(yǎng)系統如
圖1所示，培養(yǎng)好氧顆粒污泥采用的好氧顆粒污泥快速培養(yǎng)系統為高效SBR反應器，包括進行序列間歇式活性污泥污水處理的反應筒、與厭氧反應器連接將厭氧反應器出水輸送入反應筒的供水裝置、排出處理后的污水的排水裝置和提供反應筒內氧氣的供氧裝置、時間程序控制器，所述時間程序控制器分別連接供水裝置、排水裝置和供氧裝置，控制系統運行時間。反應筒包括內徑不同的第一反應筒11和第二反應筒12，所述第一反應筒11和第二反應筒12間通過變徑筒13連接。所述第二反應筒12設置在第一反應筒11的下端，所述第二反應筒12的高徑比在6 15范圍內。變徑筒13為錐形套筒。第二反應筒12外側設置進水口 14和出水口 15，所述供水裝置連入進水口 14，所述出水口 15連接排水裝置。所述供氧裝置包括與時間程序控制器連接的氣泵41、設置在第二反應筒12筒底內側的砂芯曝氣頭42，氣源經氣泵41輸送到砂芯曝氣頭42進行曝氣；所述氣泵41外側設置轉子流量計43控制氣流速度。所述排水裝置包括與時間程序控制器連接的電磁閥31，所述時間程序控制器通過電磁閥31控制出水速度。供水裝置包括與時間程序控制器5連接的蠕動泵21、自動加藥裝置22，所述蠕動泵21與自動加藥裝置22間設置調節(jié)池25，所述厭氧反應器出水經調節(jié)池25調節(jié)pH值后由時間程序控制器5控制蠕動泵21輸送入反應筒內；所述時間程序控制器5通過蠕動泵21 控制進水速度。所述第二反應筒12外側還設置若干個取樣口 16 ；所述調節(jié)池25內設置對調節(jié)池25內液體進行攪拌的攪拌裝置M和監(jiān)測調節(jié)池內pH值的pH電極23，所述pH電極 23與自動加藥裝置22電連接將調節(jié)池內pH值反饋給自動加藥裝置22，自動加藥裝置22 根據PH電極23的監(jiān)測數據調整加藥數量。調節(jié)池放在厭氧反應器和SBR反應器中間，厭氧反應器出水在調節(jié)池中調節(jié)pH和 COD負荷并添加營養(yǎng)元素后再泵入SBR反應器。利用厭氧反應器出水進行好氧顆粒污泥快速培養(yǎng)時，先構建好氧顆粒污泥快速培養(yǎng)系統；以厭氧反應器出水的污水為原料，通過供水裝置輸送入反應筒中；供氣裝置向反應筒中輸送氧氣進行曝氣培養(yǎng)。培養(yǎng)過程中根據培養(yǎng)過程中好氧顆粒污泥SVI的變化，通過時間程序控制器調節(jié)排水比、沉降時間和運行周期，其中排水比在50%-80%調節(jié)，運行周期在2-6小時內調節(jié)， 沉降時間在15-20min內調節(jié)，直至好氧顆粒污泥培養(yǎng)完成。SBR反應器主體部分為圓柱狀有機玻璃反應筒，分為上下兩個不同管徑的部分，中間用變徑連接。反應筒體總高度110cm，上部和下部圓筒內徑分別為7cm和11cm，有效容積為4.0L。在筒身不同高度處設有用于出水和取樣的出口。進水口設在另一側，離底部距離 50cm。反應器通過時間程序控制器5進行自動控制和運行時間。進水采用蠕動泵21泵入， 反應器的出水由電磁閥31控制，氣泵41為反應器供氧并保障充分的攪拌和水力剪切力。反應器底部裝有砂芯曝氣頭42使反應器內曝氣和流態(tài)更加均勻。用轉子流量計42將曝氣量控制在約2cm/s (表觀氣體流速)。采用污水處理廠的絮體活性污泥為接種污泥并進行馴化培養(yǎng)。馴化過程中采用 SBR操作，每天換2次水，每次換水后水中COD控制在1500mg/L左右。馴化一周后將污泥接入并正式啟動反應器，接種MLSS濃度約3g/L。將厭氧產氫反應器的出水適當稀釋后并添加一定量的常量及微量元素后泵入SBR反應器中。運行過程中進水COD濃度逐步從500mg/L提高到2000mg/L。本實施例中上述SBR反應器的運行操作過程如下反應器按進水-曝氣-沉淀-排水的方式自動運行。初始運行條件為運行周期360min，其中進水時間lOmin，曝氣310min， 沉降30min，排水靜置lOmin。按上述方式運行約1周后，根據污泥SVI變化情況逐步縮短曝氣和沉降時間。經過約30天后，運行周期縮短為MOmin，其中曝氣215min，沉降5min，進水和排水時間不變。SBR反應器內的污泥主要由好氧顆粒污泥組成，平均粒徑達到約3mm， 此時SVI降到約30mL/g，MLSS濃度達到約8g/L，標志著性能良好的好氧顆粒污泥形成。此后污泥濃度穩(wěn)定在8g/L左右，系統的COD去除率穩(wěn)定在95%左右。實施例2采用SABR反應器的好氧顆粒污泥快速培養(yǎng)系統如圖2所示，培養(yǎng)好氧顆粒污泥采用的好氧顆粒污泥快速培養(yǎng)系統為SABR反應器，包括進行序列間歇式活性污泥污水處理的反應筒、與厭氧反應器連接將厭氧反應器出水輸送入反應筒的供水裝置、排出處理后的污水的排水裝置和提供反應筒內氧氣的供氧裝置、時間程序控制器，所述時間程序控制器分別連接供水裝置、排水裝置和供氧裝置，控制系統運行時間。反應筒包括內徑不同的第一反應筒11和第二反應筒12，所述第一反應筒11和第二反應筒12間通過變徑筒13連接。所述第二反應筒12設置在第一反應筒11的下端，所述第二反應筒12的高徑比在6 15范圍內。變徑筒13為錐形套筒；所述第二反應筒12 內設置導流筒17，所述導流筒為圓柱形，高度60cm。第二反應筒12外側設置進水口 14和出水口 15，所述供水裝置連入進水口 14，所述出水口 15連接排水裝置。所述供氧裝置包括與時間程序控制器連接的氣泵41、設置在第二反應筒12筒底內側的砂芯曝氣頭42，氣源經氣泵41輸送到砂芯曝氣頭42進行曝氣；所述氣泵41外側設置轉子流量計43控制氣流速度。所述排水裝置包括與時間程序控制器連接的電磁閥31，所述時間程序控制器通過電磁閥31控制出水速度。供水裝置包括與時間程序控制器5連接的蠕動泵21、自動加藥裝置22，所述蠕動泵21與自動加藥裝置22間設置調節(jié)池25，所述厭氧反應器出水經調節(jié)池25調節(jié)pH值后由時間程序控制器5控制蠕動泵21輸送入反應筒內；所述時間程序控制器5通過蠕動泵21 控制進水速度。所述第二反應筒12外側還設置若干個取樣口 16 ；所述調節(jié)池25內設置對調節(jié)池25內液體進行攪拌的攪拌裝置M和監(jiān)測調節(jié)池內pH值的pH電極23，所述pH電極 23與自動加藥裝置22電連接將調節(jié)池內pH值反饋給自動加藥裝置22，自動加藥裝置22 根據PH電極23的監(jiān)測數據調整加藥數量。調節(jié)池放在厭氧反應器和SBR反應器中間，厭氧反應器出水在調節(jié)池中調節(jié)pH 和COD負荷并添加營養(yǎng)元素后再泵SBR反應器。利用厭氧反應器出水進行好氧顆粒污泥快速培養(yǎng)時，先構建好氧顆粒污泥快速培養(yǎng)系統；以厭氧反應器出水的污水為原料，通過供水裝置輸送入反應筒中；供氣裝置向反應筒中輸送氧氣進行曝氣培養(yǎng)。應用例好氧顆粒污泥快速培養(yǎng)系統的培養(yǎng)應用采用實施例1所述反應器和污泥接種方式。將厭氧產氫反應器的出水適當稀釋后并添加一定量的常量及微量元素后泵入SBR反應器中。運行過程中進水COD濃度逐步從 500mg/L提高到1200mg/L。反應器采用恒定的Mi運行周期，初始運行條件為進水5min， 曝氣330min，沉降20min，排水5min。運行過程中逐步縮短每周期的沉降時間，相應延長曝氣時間。約60天后，運行條件調整為進水5min，曝氣M9min，沉降;3min，排水5min。此時得到成熟的好氧顆粒污泥，顆粒平均粒徑約3mm，污泥沉降速度為20. lm/h。系統COD去除率穩(wěn)定在95%左右。 上述實例只為說明本發(fā)明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人是能夠了解本發(fā)明的內容并據以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據本發(fā)明精神實質所做的等效變換或修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求1.一種好氧顆粒污泥快速培養(yǎng)系統，包括進行序列間歇式活性污泥污水處理的反應筒、與厭氧反應器連接將厭氧反應器出水輸送入反應筒的供水裝置、排出處理后的污水的排水裝置和提供反應筒內氧氣的供氧裝置，其特征在于所述系統還包括時間程序控制器 (5)，所述時間程序控制器(5)分別連接供水裝置、排水裝置和供氧裝置用于控制系統運行時間。
2.根據權利要求1所述的好氧顆粒污泥快速培養(yǎng)系統，其特征在于所述反應筒包括內徑不同的第一反應筒(11)和第二反應筒(12)，所述第一反應筒(11)和第二反應筒(12)間通過變徑筒(13)連接。
3.根據權利要求2所述的好氧顆粒污泥快速培養(yǎng)系統，其特征在于所述第二反應筒 (12)設置在第一反應筒(11)的下端，所述第二反應筒(12)的高徑比在6 15范圍內。
4.根據權利要求2所述的好氧顆粒污泥快速培養(yǎng)系統，其特征在于變徑筒(13)為錐形套筒。
5.根據權利要求2所述的好氧顆粒污泥快速培養(yǎng)系統，其特征在于所述第二反應筒 (12 )外側設置進水口( 14 )和出水口( 15 )，所述供水裝置連入進水口( 14 )，所述出水口( 15 ) 連接排水裝置。
6.根據權利要求2所述的好氧顆粒污泥快速培養(yǎng)系統，其特征在于所述供氧裝置包括與時間程序控制器(5)連接的氣泵(41)、設置在第二反應筒(12)筒底內側的砂芯曝氣頭 (42)，氣源經氣泵(41)輸送到砂芯曝氣頭(42)進行曝氣；所述氣泵(41)外側設置轉子流量計(43)控制氣流速度。
7.根據權利要求2所述的好氧顆粒污泥快速培養(yǎng)系統，其特征在于所述排水裝置包括與時間程序控制器(5 )連接的電磁閥(31)，所述時間程序控制器(5 )通過電磁閥(31)控制出水速度。
8.根據權利要求2所述的好氧顆粒污泥快速培養(yǎng)系統，其特征在于所述供水裝置包括與時間程序控制器(5)連接的蠕動泵(21)、自動加藥裝置(22)，所述蠕動泵(21)與自動加藥裝置(22)間設置調節(jié)池(25)，所述厭氧反應器出水經調節(jié)池(25)調節(jié)pH值后由時間程序控制器(5 )控制蠕動泵(21)輸送入反應筒內；所述時間程序控制器(5 )通過蠕動泵(21) 控制進水速度。
9.根據權利要求8所述的好氧顆粒污泥快速培養(yǎng)系統，其特征在于所述第二反應筒 (12)外側還設置若干個取樣口(16)；所述調節(jié)池(25)內設置對調節(jié)池(25)內液體進行攪拌的攪拌裝置(24)和監(jiān)測調節(jié)池內pH值的pH電極(23)，所述pH電極(23)與自動加藥裝置(22 )電連接將調節(jié)池內pH值反饋給自動加藥裝置(22 )，自動加藥裝置(22 )根據pH電極(23)的監(jiān)測數據調整加藥數量。
專利摘要本實用新型公開了一種好氧顆粒污泥快速培養(yǎng)系統，包括進行序列間歇式活性污泥污水處理的反應筒、與厭氧反應器連接將厭氧反應器出水輸送入反應筒的供水裝置、排出處理后的污水的排水裝置和提供反應筒內氧氣的供氧裝置，其特征在于所述系統還包括時間程序控制器，所述時間程序控制器分別連接供水裝置、排水裝置和供氧裝置控制系統運行時間。該裝置可以拓寬現有好氧顆粒污泥技術的應用范圍和縮短反應器啟動時間，同時還能有效降低系統運行能耗，減少占地面積，并提高系統運行穩(wěn)定性。
文檔編號C02F3/12GK202038914SQ20112013060
公開日2011年11月16日 申請日期2011年4月28日 優(yōu)先權日2011年4月28日
發(fā)明者俞漢青, 劉紹根, 李文衛(wèi) 申請人:中國科學技術大學蘇州研究院