[发明专利]有效控制好氧颗粒污泥体系溶解氧的反应器装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有效控制好氧颗粒污泥体系溶解氧的反应器装置及方法，属于废水生物处理技术领域。

背景技术

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，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。2005年在德国慕尼黑召开的第一届好氧颗粒污泥研讨会对其做出明确定义，认为好氧颗粒污泥作为一种微生物聚集体，其颗粒不随水力剪切力的降低而凝聚并具有相比絮体污泥较快的沉降速度并认为好氧颗粒污泥技术是一项有发展前途的污水处理新技术。此后，研究热点主要集中在好氧颗粒污泥的形成机理、培养条件以及主要影响因素并加速其工程化应用。研究表明，好氧颗粒污泥由于溶解氧的传质阻力由内向外可形成厌氧-缺氧-好氧区，为多种功能微生物提供适宜的生态位，作用于好氧颗粒污泥体系的水力剪切力主要通过曝气提供，较大的水力剪切力是实现好氧污泥从絮状到颗粒状转化的重要条件，并能保证好氧颗粒污泥反应器长期稳定运行。

然而，目前为提供足够的水力剪切力以促进污泥颗粒化和稳定，SBR反应器多采用较高表面气速以促进疏水性胞外多聚物的分泌进一步强化污泥聚集形成高强度颗粒，较高表面气速的维持需要较高曝气量，这引起曝气阶段能源浪费并由于高曝气量引起的体系高溶解氧浓度使好氧颗粒污泥内部缺氧、厌氧区相对减少，不利于反硝化、除磷等兼性厌氧功能微生物的聚集和发挥作用，降低体系污染物去除性能。因此，在控制体系溶解氧的同时保证足够的水力剪切力在维持好氧颗粒污泥结构稳定的前提下提高了颗粒污泥内部缺氧、厌氧区，使大量脱氮除磷功能菌群持留，对体系高效脱氮除磷、降低运行能耗具有重要实际意义。

发明内容

本发明涉及一种有效控制好氧颗粒污泥体系溶解氧的反应器装置，在控制体系溶解氧的同时保证足够的水力剪切力，实现好氧颗粒污泥结构稳定、污染物高效去除并降低运行能耗。

本发明具体采用的技术方案如下：

有效控制好氧颗粒污泥体系溶解氧的反应器装置，包括反应器主体、进水单元、曝气单元以及出水单元；

所述的反应器主体侧面设置有进水口和出水口，顶部通过法兰盖密封；反应器主体内液面以下设有连接至溶解氧在线监测仪表的溶解氧探头；

所述的曝气单元包括空气泵、第一转子流量计、第二转子流量计、第三转子流量计和多孔曝气头，多孔曝气头位于反应器主体的底部，并通过气管顺次连接第二转子流量计、第一转子流量计和空气泵，反应器主体顶部的法兰盖上连接两路排气管道，其中一路由第三转子流量计控制直接排入大气中，另一路通过引风机回流至第二转子流量计的进气口；

所述的进水单元和出水单元分别用于反应器主体的进水和出水。

作为优选，所述的进水单元，包括与反应器主体上部的进水口顺次相连的液体止回阀和潜水泵，潜水泵设置于进水桶内。

作为优选，所述的出水单元，包括蠕动泵与出水桶，蠕动泵两端分别通过管道连接出水口和出水桶。

作为优选，所述的反应器主体侧面由上至下在不同高度处设有若干个出水口。

作为优选，所述的反应器主体内还设有用于感应液位高度的液位计探头。

作为优选，还设有控制单元，用于进行中央控制。

进一步的，所述的控制单元采用PLC控制器。

作为优选，所有管线穿过法兰盖进入反应器主体的开孔处，均利用石蜡进行密封。

本发明的另一目的在于提供一种利用上述任一方案中的装置的培养好氧颗粒污泥的方法，具体为：在反应器主体内以SBR工艺对废水进行处理，运行前先接种污泥，接种MLSS为4-6g/L；进水基质为城镇污水，进水COD浓度为 300-800mg/L，运行过程中维持有机负荷1.5-3.0kg COD·m^-3·d^-1；采用4-8的高径比和30％-70％的排水比；SBR运行周期为4-6h，分为进水、曝气、沉淀、出水四个阶段，其中沉淀时间为5-60min；曝气时间为3-5h，在曝气过程中，通过控制第三转子流量计调节直接排入大气的空气量，使反应器中部分已经过曝气的气体重新回流至多孔曝气头中，为颗粒污泥体系提供足够的水力剪切力的同时控制溶解氧浓度。

本发明的有益效果：

由于本发明采用气体回流控制溶解氧的运行方式，克服了高曝气量导致的高溶解氧条件下颗粒污泥内部厌氧、缺氧区减少，兼性厌氧微生物生态位不足的问题，可促进脱氮除磷等功能微生物的有效富集，实现反应器长期稳定运行。