公布日：2024.12.13
申請(qǐng)日：2024.10.11
分類號(hào)：C02F3/12(2023.01)I;C02F3/30(2023.01)I;C02F3/00(2023.01)I
摘要
本發(fā)明公開了一種低碳、節(jié)能的好氧顆粒污泥技術(shù)的污泥培養(yǎng)方法及裝置，該裝置主要用于污水處理，該裝置包括反應(yīng)池(1)、曝氣機(jī)構(gòu)、排泥機(jī)構(gòu)、布水系統(tǒng)和控制系統(tǒng)(2)；所述反應(yīng)池用于容置含有活性污泥的混合液；所述曝氣機(jī)構(gòu)配置為向所述混合液內(nèi)補(bǔ)充氧氣；所述排泥機(jī)構(gòu)配置為將所述反應(yīng)池內(nèi)的所述混合液排出；所述布水系統(tǒng)配置為向所述反應(yīng)池(1)內(nèi)加水，且具有第一加水狀態(tài)和第二加水狀態(tài)，所述第一加水狀態(tài)的第一水流速度為V1，所述第二加水狀態(tài)的第二水流速度為V2，且V2大于V1；所述控制系統(tǒng)配置為根據(jù)所述污泥容積指數(shù)(SVI30)和所述混合液懸浮固體(MLSS)濃度控制所述布水系統(tǒng)的工作狀態(tài)、以及在相應(yīng)工作狀態(tài)下的運(yùn)行時(shí)間和水流速度。
權(quán)利要求書
1.一種好氧顆粒污泥培養(yǎng)裝置，其特征在于，包括：反應(yīng)池、曝氣機(jī)構(gòu)、排泥機(jī)構(gòu)、布水系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；所述反應(yīng)池用于容置含有活性污泥的混合液；所述曝氣機(jī)構(gòu)配置為向所述混合液內(nèi)補(bǔ)充氧氣；所述排泥機(jī)構(gòu)配置為將所述反應(yīng)池內(nèi)的污泥排出；所述布水系統(tǒng)配置為向所述反應(yīng)池內(nèi)加水，且具有第一加水狀態(tài)和第二加水狀態(tài)，所述第一加水狀態(tài)的第一水流速度為S1，所述第二加水狀態(tài)的第二水流速度為S2，且S2大于S1；所述控制系統(tǒng)配置為根據(jù)SVI30和MLSS濃度控制所述布水系統(tǒng)的工作狀態(tài)、以及在相應(yīng)工作狀態(tài)下的運(yùn)行時(shí)間和水流速度；若所述MLSS為1000mg/L至3000mg/L，SVI30大于100mL/g，則所述布水系統(tǒng)交替運(yùn)行所述第一加水狀態(tài)和所述第二加水狀態(tài)，其中，S1不高于4m/h;S2為8m/h至10m/h,所述布水系統(tǒng)單次運(yùn)行所述第二加水狀態(tài)的時(shí)間為3秒至5秒；若所述MLSS為4000mg/L至6000mg/L，SVI30小于60mL/g，則所述布水系統(tǒng)交替運(yùn)行所述第一加水狀態(tài)和所述第二加水狀態(tài)，其中，S1不高于4m/h，S2為10m/h至12m/h,所述布水系統(tǒng)在所述第二加水狀態(tài)的運(yùn)行時(shí)間為5秒至10秒；若所述MLSS大于6000mg/L，SVI30小于50mL/g，則所述布水系統(tǒng)持續(xù)在所述第一加水狀態(tài)運(yùn)行，其中，S1不高于4m/h；所述控制系統(tǒng)通過控制變頻進(jìn)水泵的工作頻率以控制所述S1和所述S2的大小；所述控制系統(tǒng)還配置為根據(jù)顆粒占比確定換水比；和，所述控制系統(tǒng)還配置為根據(jù)系統(tǒng)中有機(jī)物污泥負(fù)荷確定換水比；若所述顆粒占比低于10%，則所述換水比為70%至75%；若所述顆粒占比為10%至30%，所述換水比為60%至70%；若所述顆粒占比大于40%時(shí)，所述換水比為30%至50%；所述確定換水比應(yīng)優(yōu)先滿足系統(tǒng)中有機(jī)污泥負(fù)荷不低于0.15kgCOD/kgMLSS/d；所述控制系統(tǒng)還配置為根據(jù)所述換水比與所述布水系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間的映射關(guān)系控制所述布水系統(tǒng)開啟或關(guān)閉。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還配置為根據(jù)所述混合液顆粒占比確定所述排泥機(jī)構(gòu)的排泥量。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，若顆粒污泥占比低于30%，則排泥量按污泥齡20天至30天計(jì)算；若顆粒占比為30%至50%，則排泥量按污泥齡30天至40天計(jì)算；若顆粒占比高于50%，且所述裝置的出水指標(biāo)均達(dá)標(biāo)，則不排泥；若顆粒占比高于50%，且所述裝置的出水總磷值超過預(yù)設(shè)值或COD負(fù)荷低于設(shè)計(jì)負(fù)荷的50%，則排泥量按污泥齡35天至45天計(jì)算。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述排泥機(jī)構(gòu)包括排泥口、排泥管道及管道閥門，所述排泥口與水面的距離為L,L=V1*e*t，其中，t為沉淀時(shí)間，L為沉淀時(shí)間t內(nèi)顆粒污泥的下沉距離，V1為顆粒污泥平均沉降速度，e為顆粒污泥質(zhì)量占比；和/或，所述排泥機(jī)構(gòu)包括多個(gè)排泥口，所述多個(gè)排泥口位于L1和L2之間，且沿所述反應(yīng)池的高度方向間隔設(shè)置；其中，L2=V2*t，L1=V1*t，V1為顆粒污泥平均沉降速度，V2為絮狀污泥平均沉降速度，t為沉降時(shí)間，L2為活性污泥中顆粒污泥占比為100%時(shí)的下沉距離，L2為活性污泥中顆粒占為0時(shí)的下沉距離；和/或，V1大于V2，則L1大于L2，在豎向方向上，L2始終位于L1的上方。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括曝氣機(jī)構(gòu)、攪拌機(jī)構(gòu)，所述控制系統(tǒng)配置為在所述布水系統(tǒng)停止或曝氣結(jié)束后啟動(dòng)所述攪拌機(jī)構(gòu)，所述曝氣機(jī)構(gòu)配置為向所述裝置提供曝氣。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)，所述監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)用于獲取溶解氧濃度和所述混合液中氨氮值；在曝氣前期，通過所述曝氣機(jī)構(gòu)控制所述溶解氧值為1mg/L至1.5mg/L；和/或，當(dāng)所述氨氮值低于第一閾值a時(shí)，降低變頻風(fēng)機(jī)的運(yùn)行頻率以使所述溶解氧控制在0.5mg/L至1mg/L；其中，a為進(jìn)水氨氮值的30%至40%或?yàn)樵O(shè)計(jì)出水氨氮的120%至140%；和/或，當(dāng)所述氨氮值低于第二閾值b時(shí)，關(guān)停所述變頻風(fēng)機(jī)，開啟所述攪拌機(jī)構(gòu)；其中，b值為高于設(shè)計(jì)出水氨氮值10%至20%。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述布水系統(tǒng)包括進(jìn)水儲(chǔ)水桶、進(jìn)水管、變頻進(jìn)水泵以及多點(diǎn)布水頭，所述進(jìn)水管連通所述進(jìn)水儲(chǔ)水桶、所述變頻進(jìn)水泵和所述多點(diǎn)布水頭，所述多點(diǎn)布水頭設(shè)置于所述反應(yīng)池的底部。
8.一種使用權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的好氧顆粒污泥培養(yǎng)裝置進(jìn)行好氧顆粒污泥培養(yǎng)的方法，其特征在于，包括如下步驟：進(jìn)排水階段：進(jìn)水開始時(shí)同步實(shí)施S1和S2交替布水，在同步進(jìn)出水時(shí)初步完成顆粒污泥的篩選過程，在滿足所述有機(jī)物污泥負(fù)荷前提下，根據(jù)SVI30和MLSS調(diào)整換水比；厭氧階段：進(jìn)水結(jié)束后，系統(tǒng)內(nèi)的污染濃度達(dá)到最大值，此時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入?yún)捬蹼A段，在此階段啟動(dòng)攪拌裝置以使新進(jìn)污水與污泥充分接觸；曝氣階段：厭氧段結(jié)束后，關(guān)閉攪拌裝置，啟動(dòng)變頻風(fēng)機(jī)進(jìn)行曝氣作業(yè)，根據(jù)所述混合液中溶解氧濃度和氨氮值控制所述變頻風(fēng)機(jī)的啟閉以及所述變頻風(fēng)機(jī)在開啟狀態(tài)下的運(yùn)行頻率；在所述氨氮值低于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，關(guān)停曝氣，開啟攪拌裝置運(yùn)行預(yù)設(shè)時(shí)間；污泥篩選階段：曝氣階段結(jié)束后，利用顆粒污泥與絮狀污泥在沉降過程中在垂直方向上的高度差，將排泥口設(shè)置在絮狀污泥對(duì)應(yīng)的位置，在沉淀階段排出絮狀污泥，保留顆粒狀的下層污泥，實(shí)現(xiàn)污泥篩選過程。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種好氧顆粒污泥培養(yǎng)裝置，旨在解決以上至少一個(gè)技術(shù)問題。
本申請(qǐng)第一方面提供一種好氧顆粒污泥培養(yǎng)裝置，包括：反應(yīng)池(1)、曝氣機(jī)構(gòu)、排泥機(jī)構(gòu)、布水系統(tǒng)和控制系統(tǒng)(2)；
所述反應(yīng)池用于容置含有活性污泥的混合液；
所述曝氣機(jī)構(gòu)配置為向所述混合液內(nèi)補(bǔ)充氧氣；
所述排泥機(jī)構(gòu)配置為將所述反應(yīng)池內(nèi)的污泥排出；
所述布水系統(tǒng)配置為向所述反應(yīng)池(1)內(nèi)加水，且具有第一加水狀態(tài)和第二加水狀態(tài)，所述第一加水狀態(tài)的第一水流速度為S1，所述第二加水狀態(tài)的第二水流速度為S2，且S2大于S1；所述控制系統(tǒng)配置為根據(jù)SVI30和MLSS濃度控制所述布水系統(tǒng)的工作狀態(tài)、以及在相應(yīng)工作狀態(tài)下的運(yùn)行時(shí)間和水流速度。
在本申請(qǐng)一些實(shí)施例中，若所述MLSS為1000mg/L至3000mg/L，SVI30大于100mL/g，則所述布水系統(tǒng)交替運(yùn)行所述第一加水狀態(tài)和所述第二加水狀態(tài)，其中，S1不高于4m/h；S2為8m/h至10m/h,所述布水系統(tǒng)單次運(yùn)行所述第二加水狀態(tài)的時(shí)間為3秒至5秒；
若所述MLSS為4000mg/L至6000mg/L，SVI30小于60mL/g，則所述布水系統(tǒng)交替運(yùn)行所述第一加水狀態(tài)和所述第二加水狀態(tài)，其中，S1不高于4m/h，S2為10m/h至12m/h,所述布水系統(tǒng)在所述第二加水狀態(tài)的運(yùn)行時(shí)間為5秒至10秒；
若所述MLSS大于6000mg/L，SVI30小于50mL/g，則所述布水系統(tǒng)持續(xù)在所述第一加水狀態(tài)運(yùn)行，其中，S1不高于4m/h。
在本申請(qǐng)一些實(shí)施例中，所述布水系統(tǒng)包括儲(chǔ)水桶、進(jìn)水管、變頻進(jìn)水泵以及多點(diǎn)布水頭，所述進(jìn)水管連通所述儲(chǔ)水桶、所述變頻進(jìn)水泵和所述多點(diǎn)布水頭，所述多點(diǎn)布水頭設(shè)置于所述反應(yīng)池的底部；所述控制系統(tǒng)通過控制所述變頻進(jìn)水泵的工作頻率以控制所述S1和所述S2的大小。
在本申請(qǐng)一些實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)還配置為根據(jù)所述顆粒占比確定換水比；
和/或，所述控制系統(tǒng)還配置為根據(jù)系統(tǒng)中有機(jī)物污泥負(fù)荷確定換水比。
在本申請(qǐng)一些實(shí)施例中，若所述顆粒占比低于10％，則所述換水比為70％至75％；
若所述顆粒占比為10％至30％，所述換水比為60％至70％；
若所述顆粒占比大于40％時(shí)，所述換水比為30％至50％；
所述確定換水比應(yīng)優(yōu)先滿足系統(tǒng)中有機(jī)污泥負(fù)荷不低于0.15kgCOD/kgMLSS/d。
在本申請(qǐng)一些實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)還配置為根據(jù)所述換水比與所述布水系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間的映射關(guān)系控制所述布水系統(tǒng)開啟或關(guān)閉；
和/或，所述裝置還包括攪拌機(jī)構(gòu)，所述控制系統(tǒng)(2)配置為在所述布水系統(tǒng)停止后啟動(dòng)所述攪拌機(jī)構(gòu)。
在本申請(qǐng)一些實(shí)施例中，所述曝氣機(jī)構(gòu)包括變頻風(fēng)機(jī)，所述控制系統(tǒng)還配置為根據(jù)所述混合液中溶解氧濃度控制所述風(fēng)機(jī)的啟閉以及所述風(fēng)機(jī)在開啟狀態(tài)下的運(yùn)行頻率；
和/或，所述曝氣機(jī)構(gòu)包括變頻風(fēng)機(jī)，所述控制系統(tǒng)還配置為在攪拌機(jī)構(gòu)關(guān)閉后啟動(dòng)所述變頻風(fēng)機(jī)。
在本申請(qǐng)一些實(shí)施例中，所述裝置還包括監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)，所述監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)用于獲取所述溶解氧濃度和所述混合液中氨氮值；
在曝氣前期，通過所述曝氣機(jī)構(gòu)控制所述溶解氧值為1mg/L至1.5mg/L；
和/或，當(dāng)所述氨氮值低于第一閾值a時(shí)，降低所述變頻風(fēng)機(jī)的運(yùn)行頻率以使所述溶解氧控制在0.5mg/L至1mg/L；其中，a為進(jìn)水氨氮值的30％至40％或?yàn)樵O(shè)計(jì)出水氨氮的120％至140％；
和/或，當(dāng)所述氨氮值低于第二閾值b時(shí)，關(guān)停所述變頻風(fēng)機(jī)，開啟所述攪拌機(jī)構(gòu)；其中，b值為高于設(shè)計(jì)出水氨氮值10％至20％。
在本申請(qǐng)一些實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)還配置為根據(jù)所述混合液顆粒占比確定所述排泥機(jī)構(gòu)的排泥量。
在本申請(qǐng)一些實(shí)施例中，若顆粒污泥占比低于30％，則排泥量按污泥齡20天至30天計(jì)算；
若顆粒占比為30％至50％，則排泥量按污泥齡30天至40天計(jì)算；
若顆粒占比高于50％，且所述裝置的出水指標(biāo)均達(dá)標(biāo)，則不排泥；
若顆粒占比高于50％，且所述裝置的出水總磷值超過預(yù)設(shè)值或COD負(fù)荷低于設(shè)計(jì)負(fù)荷的50％，則排泥量按污泥齡35天至45天計(jì)算。
在本申請(qǐng)一些實(shí)施例中，所述排泥機(jī)構(gòu)包括排泥口，所述排泥口與水面的距離為L,L＝V1*e*t，其中，t為沉淀時(shí)間，L為沉淀時(shí)間t內(nèi)顆粒污泥的下沉距離，V1為顆粒污泥平均沉降速度，e為顆粒污泥質(zhì)量占比；
和/或，所述排泥機(jī)構(gòu)包括多個(gè)排泥口，所述多個(gè)排泥口位于L1和L2之間，且沿所述反應(yīng)池的高度方向間隔設(shè)置；其中，L2＝V2*t，L1＝V1*t，V1為顆粒污泥平均沉降速度，V2為絮狀污泥平均沉降速度，t為沉降時(shí)間，L2為活性污泥中顆粒污泥占比為100％時(shí)的下沉距離，L2為活性污泥中顆粒占為0時(shí)的下沉距離；
和/或，V1大于V2，則L1大于L2，在豎向方向上，L2始終位于L1的上方。
本申請(qǐng)第二方面提供一種好氧顆粒污泥培養(yǎng)方法，包括如下步驟；
進(jìn)排水階段：進(jìn)水開始時(shí)同步實(shí)施脈沖進(jìn)水，在同步進(jìn)出水時(shí)初步完成顆粒污泥的篩選過程，在滿足一定污泥負(fù)荷前提下，根據(jù)SVI30和MLSS適時(shí)調(diào)整換水比；
厭氧階段：進(jìn)水結(jié)束后，系統(tǒng)內(nèi)的污染濃度達(dá)到最大值，此時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入?yún)捬蹼A段，在此階段啟動(dòng)攪拌裝置以使新進(jìn)污水與污泥充分接觸；
曝氣階段：厭氧段結(jié)束后，關(guān)閉攪拌裝置，啟動(dòng)變頻風(fēng)機(jī)進(jìn)行曝氣作業(yè)，根據(jù)所述混合液中溶解氧濃度和氨氮值控制所述變頻風(fēng)機(jī)的啟閉以及所述變頻風(fēng)機(jī)在開啟狀態(tài)下的運(yùn)行頻率；在所述氨氮值低于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，關(guān)停曝氣，開啟攪拌裝置運(yùn)行預(yù)設(shè)時(shí)間；
污泥篩選階段：曝氣階段結(jié)束后，利用顆粒污泥與絮狀污泥在沉降過程中在垂直方向上的高度差，將排泥口設(shè)置在絮狀污泥對(duì)應(yīng)的位置，在沉淀階段排出絮狀污泥，保留顆粒狀的下層污泥，實(shí)現(xiàn)污泥篩選過程。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
本申請(qǐng)實(shí)施例通過所述控制系統(tǒng)配置為根據(jù)所述SVI30和所述MLSS濃度控制所述布水系統(tǒng)的工作狀態(tài)、以及在相應(yīng)工作狀態(tài)下的運(yùn)行時(shí)間和水流速度，營(yíng)造“豐盛-饑餓”的環(huán)境促進(jìn)污泥顆粒化，并能夠及時(shí)清除絮狀污泥，從而在進(jìn)水同時(shí)完成污泥淘洗過程，操作簡(jiǎn)單，減少設(shè)備投入，節(jié)省運(yùn)行電耗。
本發(fā)明通過脈沖進(jìn)水淘洗絮狀污泥、高的換水比彌補(bǔ)低濃度污水碳源不足缺點(diǎn)、增設(shè)攪拌裝置增強(qiáng)傳質(zhì)和強(qiáng)化饑餓過程、精確控制溶解氧確保總氮去除、優(yōu)化排泥口設(shè)定以最大程度截留顆粒污泥，可加快絮狀污泥的顆�；囵B(yǎng)過程，在具體實(shí)施案例中，在水溫控制在20℃左右的情況下，通過裝置的配合以低濃度市政污水作為系統(tǒng)進(jìn)水，運(yùn)行約30天，體系中的大于0.2mm的顆粒污泥粒體積占比從6％上升至約45％。
（發(fā)明人：胡清;賈春芳;陳凱;王香蓮;馬林;楊媚越;林斯杰;李振強(qiáng)）
