一种脉冲式曝气好氧颗粒污泥反应器制造技术

一种脉冲式曝气好氧颗粒污泥反应器，通过曝气—间歇—曝气的循环，实现污泥絮团的碰撞接触及相互附着，缩短好氧颗粒污泥反应器启动所需时间，使反应器具有稳定的同步硝化反硝化能力。本发明专利技术确立好氧颗粒污泥快速颗粒化的适宜曝气形式，采用Flow 3D软件模拟污泥团聚效果达到最佳所需时间，采用溶解氧探测仪与PLC控制器连接以控制曝气泵的工作时间，反应器启动时间较短，体系运行稳定性较好，污染物去除效果良好。效果良好。效果良好。

【技术实现步骤摘要】
一种脉冲式曝气好氧颗粒污泥反应器


[0001]本专利技术属于污水处理
，涉及好氧颗粒污泥反应器，尤其是一种脉冲式曝气好氧颗粒污泥反应器。

技术介绍

[0002]随着世界人口的日益增多，我国经济的高速发展，城市规模的不断扩大，人们生产和生活中产生大量污水。水资源短缺和水污染问题成为当今社会密切关注的热点问题。目前我国的污水处理厂大多采用活性污泥法对污水进行处理,因其具有处理效果好和能耗较低等优点得到广泛应用,但在运行过程中发现普通活性污泥存在沉降性能较差和易发生污泥膨胀等问题。
[0003]好氧颗粒是由微生物自聚集形成的能够同时进行硝化和反硝化过程的颗粒。与传统活性污泥工艺相比，好氧颗粒污泥(AGS)具有形状规则、结构致密、沉降能力好、反应器内生物种类多样，生物量高，可使反应器同时去除COD和氮磷等营养元素等优点。这些优点能够大大减少污水处理厂的面积需求和能源成本，大大降低了处理系统的投资建设和管理运营成本，提高了污水处理的工作效率。在全球水资源匮乏和水污染日益严重的今天，它被认为是最有前途的污水处理生物方法之一。
[0004]然而，在实际市政污水较低强度进水的条件下，好氧颗粒污泥启动时间较长，颗粒化困难，处理效果不稳定，成为限制好氧颗粒污泥进一步广泛应用的瓶颈。目前的研究认为，好氧颗粒污泥颗粒化过程主要由以下四个不同的阶段组成：(1)污泥絮团相互接触；(2)微生物的初始附着以形成聚集体；(3)通过产生胞外聚合物增强附着；(4)通过水动力剪切力使颗粒形成。初始聚集在污泥颗粒化过程中起着重要作用。传统的好氧颗粒污泥反应器通过底部连续曝气实现污泥絮团的碰撞，然而难以形成聚集体，且运行成本较高。因此，在低强度进水的条件下快速形成好氧颗粒污泥对于高效污水处理具有重要的意义。

技术实现思路

[0005]为了解决传统曝气形式下好氧颗粒污泥启动时间较长的问题，并减少运行成本，本专利技术提供一种脉冲式曝气好氧颗粒污泥反应器，脉冲曝气的方式既能够在曝气期间为污泥絮团的接触碰撞提供动力，为体系提供溶解氧，曝气产生的剪切力促进微生物分泌EPS，又能够在短暂的停曝期间利用微生物分泌的EPS促进污泥絮团相互黏附，从而促进颗粒污泥的形成。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种脉冲式曝气好氧颗粒污泥反应器，反应器主体为圆柱形，溶解氧探测仪与PLC控制器连接，进水管的一端连接潜水泵，进水管的另一端固定于反应器顶端；出水管连接位于反应器中部的出水阀门并通过蠕动泵出水；反应器底部曝气头通过曝气管连接气体流量计与曝气泵，曝气泵的电源与PLC控制器连接；
[0008]所述反应器采用脉冲曝气的方式，通过曝气—停止曝气—曝气的循环，实现污泥
絮团的碰撞接触及相互附着，缩短好氧颗粒污泥反应器启动所需时间，使反应器具有稳定的同步硝化反硝化能力。
[0009]进一步，反应器主体为圆柱形反应器，高径比为8:1。
[0010]再进一步，进水口位于反应器上端，采用潜水泵连接进水管进水，出水口位于反应器高度1/2处，采用蠕动泵连接出水管出水，体积交换比为50％。
[0011]更进一步，反应器采用序批式活性污泥法运行，即按时间顺序由进水、脉冲曝气、沉淀、排水和闲置五个基本工序组成。反应器运行一个周期的时间为4小时，其中进水缺氧阶段30分钟，脉冲曝气阶段180分钟，沉淀阶段15分钟，排水阶段10分钟，闲置阶段5分钟。
[0012]更进一步，采用Flow 3D软件模拟污泥团聚效果达到最佳需要48s以上，因此脉冲曝气时间间隔需大于48s。
[0013]再进一步，反应器采用溶解氧探测仪与PLC控制器连接控制脉冲频率；开始曝气后，由于体系处于缺氧状态，溶解氧含量小于2.0mg/L，首次曝气使得体系内溶解氧含量达到7.0mg/L；此时微生物在曝气产生的水力剪切的作用下分泌EPS，污泥絮团相互碰撞；当体系内溶解氧含量达到7.0mg/L时，关闭PLC控制器，使污泥絮团利用其分泌的EPS进行粘附，并保证体系处于好氧状态，溶解氧含量在2.0mg/L以上；当体系溶解氧降至2.0mg/L时，开启PLC控制器开始曝气，当溶解氧达到7.0mg/L，关闭PLC控制器停止曝气；同时，开启曝气时间不小于1min。如此循环，直至曝气阶段结束；PLC控制器处于连通的状态时，空气通过曝气泵、流量计和位于反应器底部的曝气头进入反应器，为微生物的生长提供溶解氧和所需剪切力；当PLC控制器处于关闭状态时，曝气泵停止工作，污泥絮团利用其分泌的EPS进行粘附；气体流量计用于控制曝气量。
[0014]更进一步，所述的污水进水COD为300～500mg/L，氨氮为15～20mg/L，总氮为15～25mg/L。
[0015]本专利技术的技术构思为：本专利技术在接种污水厂氧化沟污泥的SBR反应器中，采用脉冲曝气的方式，以市政污水为进水，通过溶解氧探测仪与PLC控制器连接以控制曝气泵的工作时间，使反应器在曝气阶段处于曝气—间歇—曝气的循环中。曝气为微生物的生长提供溶解氧和所需剪切力并促进污泥絮团的碰撞，而间歇则增加污泥絮团相互附着的时间，实现好氧颗粒污泥反应器的快速启动，使反应器具有稳定的同步硝化反硝化能力。此外，脉冲曝气相较于传统的连续曝气形式节约了更多能耗。
[0016]基于Flow 3D软件模拟确立污泥团聚效果达到最佳所需时间。初始聚集在污泥颗粒化过程中起着重要作用。定义当游离絮体间距小于其直径时形成团聚体结构。在曝气阶段，两个或多个絮体自发团聚成絮团，并随反应器流场运动。曝气产生的气泡从反应器底部上升，带动污泥絮体从反应器中心上行区运动；当污泥絮体运动至反应器顶部后，气-固分离，颗粒开始沿反应器壁面向下运动。流场中形成团聚体结构的颗粒数目与总颗粒数目的比值，定义为团聚分率，其为团聚效果的特征指标。模拟设定曝气时间为100s，分别导出反应器在0s，4s，8s，12s，20s，48s，60s，100s时的流场固体颗粒X-Y分布图，每个时间点反应器的固体颗粒X-Y分布图为200张。计算各时间点反应器的团聚分率(流场中形成团聚体结构的颗粒数目与总颗粒数目的比值)，分别为0％，8.4％，9.6％，9.8％，12.3％，17.8％，18.5％，18.7％。发现开始曝气至48s团聚效果呈上升状态，反应器内流场分布不均，污泥絮体没有达到完全混合的状态，反应器底部存在死区；48s后团聚效果不再增加，反应器内流
场分布均匀，污泥絮体达到完全混合状态，反应器底部没有死区。因此，48s为污泥团聚效果达到最佳所需的最短时间，要保证污泥团聚效果达到最佳，脉冲曝气时间间隔需大于48s。为了操作便捷，近似为1min。
[0017]基于溶解氧实测确立脉冲曝气的时间和频率。脉冲曝气阶段需始终保持体系为好氧状态，而好氧状态的判定标准为溶解氧大于2.0mg/L。体系内较高的溶解氧能够促进微生物分泌EPS，当溶解氧浓度浓度达到7.0mg/L时，微生物具有较高活性。因此，曝气时间为体系溶解氧达到7.0mg/L所需时间；停曝时间为体系溶解氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脉冲式曝气好氧颗粒污泥反应器，其特征在于：反应器主体为圆柱形，溶解氧探测仪与PLC控制器连接，进水管的一端连接潜水泵，进水管的另一端固定于反应器顶端；出水管连接位于反应器中部的出水阀门并通过蠕动泵出水；反应器底部曝气头通过曝气管连接气体流量计与曝气泵，曝气泵的电源与PLC控制器连接；所述反应器采用脉冲曝气的方式，通过曝气—停止曝气—曝气的循环，实现污泥絮团的碰撞接触及相互附着，缩短好氧颗粒污泥反应器启动所需时间，使反应器具有稳定的同步硝化反硝化能力。2.如权利要求1所述的脉冲式曝气好氧颗粒污泥反应器，其特征在于：所述反应器主体为圆柱形反应器，高径比为8:1。3.如权利要求1或2所述的脉冲式曝气好氧颗粒污泥反应器，其特征在于：出水口位于反应器高度1/2处，采用蠕动泵连接出水管出水，体积交换比为50％。4.如权利要求3所述的脉冲式曝气好氧颗粒污泥反应器，其特征在于：反应器采用序批式活性污泥法运行，即按时间顺序由进水、脉冲曝气、沉淀、排水和闲置五个基本工序组成；反应器运行一个周期的时间为4小时，其中进水缺氧阶段30分钟，脉冲曝气阶段180分钟，沉淀阶段15分钟，排水阶段10分钟，闲置阶段5分钟。5.如有权利要求4所述的脉冲式曝气好氧颗粒污泥反应器，其特征在于：采用Flow 3D软件模拟污泥团聚效果达到...

【专利技术属性】
技术研发人员：周佳恒，任清，卢昊昱，徐晓蕾，王涛，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：