[发明专利]节能降耗好氧颗粒污泥强化稳定运行装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理城镇污水的好氧颗粒污泥运行工艺及装置，属于废水生物处理技术领域。

背景技术

1991 年Mishima等在连续流AUSB反应器内发现好氧活性污泥自凝聚现象。好氧颗粒污泥是在好氧条件下自发形成的微生物自固定形式，其具有优异的沉降性能、较高的生物持留量、较低的污泥产率以及抗有机负荷冲击性能，大大弥补了传统活性污泥法的不足。1997年Morgenroth等在序批式反应器(Sequence Batch Reactor，SBR)中，利用较短的水力停留时间和沉降排水时间排出沉降性能差的絮体污泥，并保持反应器内溶解氧浓度在2mg/L以上，经过40d培养成功培养出大量稳定的获得好氧颗粒污泥（AGS），开启了好氧颗粒污泥SBR反应器研究篇章。此后，研究热点主要集中在AGS的形成机理、培养条件以及主要影响因素。研究报道，较短的水力停留时间和较大的水力剪切力有利于好氧颗粒化的进程。在好氧颗粒污泥技术应用方面，荷兰Delft、澳大利亚Queensland等大学，先后实施了好氧颗粒污泥处理食品、食用油、啤酒、畜禽养殖以及市政等废水处理中试试验和工程示范。目前，相对成熟的好氧颗粒污泥工艺是荷兰Nereda工艺，其在荷兰Epe市政污水厂等地建设的改造工艺，污染物去除高效稳定、用地面积和能耗节约75%。

然而，目前好氧颗粒污泥工艺的曝气强度普遍为2cm/s-5cm/s，高曝气强度不仅带来高能耗问题，同时颗粒污泥在好氧饥饿期的持续高曝气剪切条件下容易抑制反硝化作用、影响颗粒结构稳定性，制约了其工业化的应用。因此，在降低曝气能耗的同时维持好氧颗粒污泥结构稳定性及污染物去除效率，具有非常重要的实际应用意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种节能降耗好氧颗粒污泥强化稳定运行装置及方法，在实现系统运行能耗降低的同时，保障好氧颗粒污泥反应器长期稳定运行。

一种节能降耗好氧颗粒污泥强化稳定运行装置，包括进水单元、反应器主体、曝气单元、出水单元以及时控单元，所述的时控单元为可编程自动化时间控制器，包括时控开关以及液位计探头，时控开关控制反应器运行的周期过程，进水量由液位计探头通过电信号传导控制。

所述的进水单元，包括与反应器主体相连接的潜水泵以及进水桶，进水口位于反应器主体顶部。

所述的反应器主体为圆柱形，侧面至底部有多个自上而下的排泥取样口。

所述的曝气单元，包括空气泵、转子流量计、多孔曝气头，多孔曝气头位于反应器主体的底部，曝气量由连接于多孔曝气头与空气泵中间的转子流量计调节。

所述的出水单元，包括蠕动泵与出水桶，出水口采用位于反应器主体中部的一个排泥取样口。

一种根据所述装置的好氧颗粒污泥强化方法，运行周期分为进水—静置—曝气—沉淀—出水五个阶段；接种污泥，接种MLSS为4-6g/L；进水基质为城镇污水，进水COD浓度为300-800 mg/L；采用4-8的高径比和30%-70%的排水比；运行周期为4-6小时；沉降时间为5-15分钟；曝气时间为3-5小时。

所述的曝气阶段，启动初期曝气强度控制在2.5 cm·s^-1，装置基本稳定后每隔10天降低好氧饥饿期的曝气强度0.25-0.5 cm·s^-1，最终体系好氧饥饿期的曝气强度降至1.0 cm·s^-1。

所述的接种污泥取自市政污水处理厂曝气池，香农指数为4.79，门水平菌群结构分析发现，变形菌门以及拟杆菌门占到了65%以上，能帮助装置实现好氧颗粒污泥的快速颗粒化。

所述的好氧颗粒污泥为淡黄色球形颗粒，颗粒平均直径为0.2mm，粒径呈分布正态，颗粒结构紧实、表面有沟壑保障溶解氧（DO）以及营养物质传质，颗粒中微生物团聚紧密，含有菌胶团，且富集有小月菌属、陶厄氏菌和硝化螺菌属功能菌群。

本发明的有益效果：

    由于本发明采用的在好氧饥饿期逐渐降低曝气的运行方式，克服了直接降低曝气情况下序批式反应器（SBR）容易失稳的问题，可赋予反应器较高的污染物去除效率（NH₄⁺-N、COD 和TN去除率分别维持在90%、95%、80%以上）以及长时间的稳定运行。

由于采用了梯度降低曝气的工艺调控方式，相比较传统SBR法在运行过程中减少了大约30%-70%的能量消耗，克服了普通活性污泥曝气池能耗高、运行成本高昂的问题，在实际污水处理中具有非常重要的现实意义。