公布日：2024.12.13
申請日：2024.10.11
分類號：C02F3/12(2023.01)I;C02F3/30(2023.01)I;C02F3/00(2023.01)I
摘要
本發明公開了一種低碳、節能的好氧顆粒污泥技術的污泥培養方法及裝置，該裝置主要用于污水處理，該裝置包括反應池(1)、曝氣機構、排泥機構、布水系統和控制系統(2)；所述反應池用于容置含有活性污泥的混合液；所述曝氣機構配置為向所述混合液內補充氧氣；所述排泥機構配置為將所述反應池內的所述混合液排出；所述布水系統配置為向所述反應池(1)內加水，且具有第一加水狀態和第二加水狀態，所述第一加水狀態的第一水流速度為V1，所述第二加水狀態的第二水流速度為V2，且V2大于V1；所述控制系統配置為根據所述污泥容積指數(SVI30)和所述混合液懸浮固體(MLSS)濃度控制所述布水系統的工作狀態、以及在相應工作狀態下的運行時間和水流速度。
權利要求書
1.一種好氧顆粒污泥培養裝置，其特征在于，包括：反應池、曝氣機構、排泥機構、布水系統和控制系統；所述反應池用于容置含有活性污泥的混合液；所述曝氣機構配置為向所述混合液內補充氧氣；所述排泥機構配置為將所述反應池內的污泥排出；所述布水系統配置為向所述反應池內加水，且具有第一加水狀態和第二加水狀態，所述第一加水狀態的第一水流速度為S1，所述第二加水狀態的第二水流速度為S2，且S2大于S1；所述控制系統配置為根據SVI30和MLSS濃度控制所述布水系統的工作狀態、以及在相應工作狀態下的運行時間和水流速度；若所述MLSS為1000mg/L至3000mg/L，SVI30大于100mL/g，則所述布水系統交替運行所述第一加水狀態和所述第二加水狀態，其中，S1不高于4m/h;S2為8m/h至10m/h,所述布水系統單次運行所述第二加水狀態的時間為3秒至5秒；若所述MLSS為4000mg/L至6000mg/L，SVI30小于60mL/g，則所述布水系統交替運行所述第一加水狀態和所述第二加水狀態，其中，S1不高于4m/h，S2為10m/h至12m/h,所述布水系統在所述第二加水狀態的運行時間為5秒至10秒；若所述MLSS大于6000mg/L，SVI30小于50mL/g，則所述布水系統持續在所述第一加水狀態運行，其中，S1不高于4m/h；所述控制系統通過控制變頻進水泵的工作頻率以控制所述S1和所述S2的大小；所述控制系統還配置為根據顆粒占比確定換水比；和，所述控制系統還配置為根據系統中有機物污泥負荷確定換水比；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，所述換水比為30%至50%；所述確定換水比應優先滿足系統中有機污泥負荷不低于0.15kgCOD/kgMLSS/d；所述控制系統還配置為根據所述換水比與所述布水系統的運行時間的映射關系控制所述布水系統開啟或關閉。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制系統還配置為根據所述混合液顆粒占比確定所述排泥機構的排泥量。
3.如權利要求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天計算；若顆粒占比為30%至50%，則排泥量按污泥齡30天至40天計算；若顆粒占比高于50%，且所述裝置的出水指標均達標，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設值或COD負荷低于設計負荷的50%，則排泥量按污泥齡35天至45天計算。
4.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述排泥機構包括排泥口、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為沉淀時間，L為沉淀時間t內顆粒污泥的下沉距離，V1為顆粒污泥平均沉降速度，e為顆粒污泥質量占比；和/或，所述排泥機構包括多個排泥口，所述多個排泥口位于L1和L2之間，且沿所述反應池的高度方向間隔設置；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為沉降時間，L2為活性污泥中顆粒污泥占比為100%時的下沉距離，L2為活性污泥中顆粒占為0時的下沉距離；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.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括曝氣機構、攪拌機構，所述控制系統配置為在所述布水系統停止或曝氣結束后啟動所述攪拌機構，所述曝氣機構配置為向所述裝置提供曝氣。
6.如權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括監測機構，所述監測機構用于獲取溶解氧濃度和所述混合液中氨氮值；在曝氣前期，通過所述曝氣機構控制所述溶解氧值為1mg/L至1.5mg/L；和/或，當所述氨氮值低于第一閾值a時，降低變頻風機的運行頻率以使所述溶解氧控制在0.5mg/L至1mg/L；其中，a為進水氨氮值的30%至40%或為設計出水氨氮的120%至140%；和/或，當所述氨氮值低于第二閾值b時，關停所述變頻風機，開啟所述攪拌機構；其中，b值為高于設計出水氨氮值10%至20%。
7.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述布水系統包括進水儲水桶、進水管、變頻進水泵以及多點布水頭，所述進水管連通所述進水儲水桶、所述變頻進水泵和所述多點布水頭，所述多點布水頭設置于所述反應池的底部。
8.一種使用權利要求1-7任一項所述的好氧顆粒污泥培養裝置進行好氧顆粒污泥培養的方法，其特征在于，包括如下步驟：進排水階段：進水開始時同步實施S1和S2交替布水，在同步進出水時初步完成顆粒污泥的篩選過程，在滿足所述有機物污泥負荷前提下，根據SVI30和MLSS調整換水比；厭氧階段：進水結束后，系統內的污染濃度達到最大值，此時系統進入厭氧階段，在此階段啟動攪拌裝置以使新進污水與污泥充分接觸；曝氣階段：厭氧段結束后，關閉攪拌裝置，啟動變頻風機進行曝氣作業，根據所述混合液中溶解氧濃度和氨氮值控制所述變頻風機的啟閉以及所述變頻風機在開啟狀態下的運行頻率；在所述氨氮值低于預設閾值時，關停曝氣，開啟攪拌裝置運行預設時間；污泥篩選階段：曝氣階段結束后，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，將排泥口設置在絮狀污泥對應的位置，在沉淀階段排出絮狀污泥，保留顆粒狀的下層污泥，實現污泥篩選過程。
發明內容
本發明的目的在于提供一種好氧顆粒污泥培養裝置，旨在解決以上至少一個技術問題。
本申請第一方面提供一種好氧顆粒污泥培養裝置，包括：反應池(1)、曝氣機構、排泥機構、布水系統和控制系統(2)；
所述反應池用于容置含有活性污泥的混合液；
所述曝氣機構配置為向所述混合液內補充氧氣；
所述排泥機構配置為將所述反應池內的污泥排出；
所述布水系統配置為向所述反應池(1)內加水，且具有第一加水狀態和第二加水狀態，所述第一加水狀態的第一水流速度為S1，所述第二加水狀態的第二水流速度為S2，且S2大于S1；所述控制系統配置為根據SVI30和MLSS濃度控制所述布水系統的工作狀態、以及在相應工作狀態下的運行時間和水流速度。
在本申請一些實施例中，若所述MLSS為1000mg/L至3000mg/L，SVI30大于100mL/g，則所述布水系統交替運行所述第一加水狀態和所述第二加水狀態，其中，S1不高于4m/h；S2為8m/h至10m/h,所述布水系統單次運行所述第二加水狀態的時間為3秒至5秒；
若所述MLSS為4000mg/L至6000mg/L，SVI30小于60mL/g，則所述布水系統交替運行所述第一加水狀態和所述第二加水狀態，其中，S1不高于4m/h，S2為10m/h至12m/h,所述布水系統在所述第二加水狀態的運行時間為5秒至10秒；
若所述MLSS大于6000mg/L，SVI30小于50mL/g，則所述布水系統持續在所述第一加水狀態運行，其中，S1不高于4m/h。
在本申請一些實施例中，所述布水系統包括儲水桶、進水管、變頻進水泵以及多點布水頭，所述進水管連通所述儲水桶、所述變頻進水泵和所述多點布水頭，所述多點布水頭設置于所述反應池的底部；所述控制系統通過控制所述變頻進水泵的工作頻率以控制所述S1和所述S2的大小。
在本申請一些實施例中，所述控制系統還配置為根據所述顆粒占比確定換水比；
和/或，所述控制系統還配置為根據系統中有機物污泥負荷確定換水比。
在本申請一些實施例中，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，所述換水比為30％至50％；
所述確定換水比應優先滿足系統中有機污泥負荷不低于0.15kgCOD/kgMLSS/d。
在本申請一些實施例中，所述控制系統還配置為根據所述換水比與所述布水系統的運行時間的映射關系控制所述布水系統開啟或關閉；
和/或，所述裝置還包括攪拌機構，所述控制系統(2)配置為在所述布水系統停止后啟動所述攪拌機構。
在本申請一些實施例中，所述曝氣機構包括變頻風機，所述控制系統還配置為根據所述混合液中溶解氧濃度控制所述風機的啟閉以及所述風機在開啟狀態下的運行頻率；
和/或，所述曝氣機構包括變頻風機，所述控制系統還配置為在攪拌機構關閉后啟動所述變頻風機。
在本申請一些實施例中，所述裝置還包括監測機構，所述監測機構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，通過所述曝氣機構控制所述溶解氧值為1mg/L至1.5mg/L；
和/或，當所述氨氮值低于第一閾值a時，降低所述變頻風機的運行頻率以使所述溶解氧控制在0.5mg/L至1mg/L；其中，a為進水氨氮值的30％至40％或為設計出水氨氮的120％至140％；
和/或，當所述氨氮值低于第二閾值b時，關停所述變頻風機，開啟所述攪拌機構；其中，b值為高于設計出水氨氮值10％至20％。
在本申請一些實施例中，所述控制系統還配置為根據所述混合液顆粒占比確定所述排泥機構的排泥量。
在本申請一些實施例中，若顆粒污泥占比低于30％，則排泥量按污泥齡20天至30天計算；
若顆粒占比為30％至50％，則排泥量按污泥齡30天至40天計算；
若顆粒占比高于50％，且所述裝置的出水指標均達標，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設值或COD負荷低于設計負荷的50％，則排泥量按污泥齡35天至45天計算。
在本申請一些實施例中，所述排泥機構包括排泥口，所述排泥口與水面的距離為L,L＝V1*e*t，其中，t為沉淀時間，L為沉淀時間t內顆粒污泥的下沉距離，V1為顆粒污泥平均沉降速度，e為顆粒污泥質量占比；
和/或，所述排泥機構包括多個排泥口，所述多個排泥口位于L1和L2之間，且沿所述反應池的高度方向間隔設置；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為沉降時間，L2為活性污泥中顆粒污泥占比為100％時的下沉距離，L2為活性污泥中顆粒占為0時的下沉距離；
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。
本申請第二方面提供一種好氧顆粒污泥培養方法，包括如下步驟；
進排水階段：進水開始時同步實施脈沖進水，在同步進出水時初步完成顆粒污泥的篩選過程，在滿足一定污泥負荷前提下，根據SVI30和MLSS適時調整換水比；
厭氧階段：進水結束后，系統內的污染濃度達到最大值，此時系統進入厭氧階段，在此階段啟動攪拌裝置以使新進污水與污泥充分接觸；
曝氣階段：厭氧段結束后，關閉攪拌裝置，啟動變頻風機進行曝氣作業，根據所述混合液中溶解氧濃度和氨氮值控制所述變頻風機的啟閉以及所述變頻風機在開啟狀態下的運行頻率；在所述氨氮值低于預設閾值時，關停曝氣，開啟攪拌裝置運行預設時間；
污泥篩選階段：曝氣階段結束后，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，將排泥口設置在絮狀污泥對應的位置，在沉淀階段排出絮狀污泥，保留顆粒狀的下層污泥，實現污泥篩選過程。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：
本申請實施例通過所述控制系統配置為根據所述SVI30和所述MLSS濃度控制所述布水系統的工作狀態、以及在相應工作狀態下的運行時間和水流速度，營造“豐盛-饑餓”的環境促進污泥顆粒化，并能夠及時清除絮狀污泥，從而在進水同時完成污泥淘洗過程，操作簡單，減少設備投入，節省運行電耗。
本發明通過脈沖進水淘洗絮狀污泥、高的換水比彌補低濃度污水碳源不足缺點、增設攪拌裝置增強傳質和強化饑餓過程、精確控制溶解氧確保總氮去除、優化排泥口設定以最大程度截留顆粒污泥，可加快絮狀污泥的顆粒化培養過程，在具體實施案例中，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進水，運行約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％。
（發明人：胡清;賈春芳;陳凱;王香蓮;馬林;楊媚越;林斯杰;李振強）
