公布日：2024.12.13
申请日：2024.10.11
分类号：C02F3/12(2023.01)I;C02F3/30(2023.01)I;C02F3/00(2023.01)I
摘要
本发明公开了一种低碳、节能的好氧颗粒污泥技术的污泥培养方法及装置，该装置主要用于污水处理，该装置包括反应池(1)、曝气机构、排泥机构、布水系统和控制系统(2)；所述反应池用于容置含有活性污泥的混合液；所述曝气机构配置为向所述混合液内补充氧气；所述排泥机构配置为将所述反应池内的所述混合液排出；所述布水系统配置为向所述反应池(1)内加水，且具有第一加水状态和第二加水状态，所述第一加水状态的第一水流速度为V1，所述第二加水状态的第二水流速度为V2，且V2大于V1；所述控制系统配置为根据所述污泥容积指数(SVI30)和所述混合液悬浮固体(MLSS)浓度控制所述布水系统的工作状态、以及在相应工作状态下的运行时间和水流速度。
权利要求书
1.一种好氧颗粒污泥培养装置，其特征在于，包括：反应池、曝气机构、排泥机构、布水系统和控制系统；所述反应池用于容置含有活性污泥的混合液；所述曝气机构配置为向所述混合液内补充氧气；所述排泥机构配置为将所述反应池内的污泥排出；所述布水系统配置为向所述反应池内加水，且具有第一加水状态和第二加水状态，所述第一加水状态的第一水流速度为S1，所述第二加水状态的第二水流速度为S2，且S2大于S1；所述控制系统配置为根据SVI30和MLSS浓度控制所述布水系统的工作状态、以及在相应工作状态下的运行时间和水流速度；若所述MLSS为1000mg/L至3000mg/L，SVI30大于100mL/g，则所述布水系统交替运行所述第一加水状态和所述第二加水状态，其中，S1不高于4m/h;S2为8m/h至10m/h,所述布水系统单次运行所述第二加水状态的时间为3秒至5秒；若所述MLSS为4000mg/L至6000mg/L，SVI30小于60mL/g，则所述布水系统交替运行所述第一加水状态和所述第二加水状态，其中，S1不高于4m/h，S2为10m/h至12m/h,所述布水系统在所述第二加水状态的运行时间为5秒至10秒；若所述MLSS大于6000mg/L，SVI30小于50mL/g，则所述布水系统持续在所述第一加水状态运行，其中，S1不高于4m/h；所述控制系统通过控制变频进水泵的工作频率以控制所述S1和所述S2的大小；所述控制系统还配置为根据颗粒占比确定换水比；和，所述控制系统还配置为根据系统中有机物污泥负荷确定换水比；若所述颗粒占比低于10%，则所述换水比为70%至75%；若所述颗粒占比为10%至30%，所述换水比为60%至70%；若所述颗粒占比大于40%时，所述换水比为30%至50%；所述确定换水比应优先满足系统中有机污泥负荷不低于0.15kgCOD/kgMLSS/d；所述控制系统还配置为根据所述换水比与所述布水系统的运行时间的映射关系控制所述布水系统开启或关闭。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制系统还配置为根据所述混合液颗粒占比确定所述排泥机构的排泥量。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，若颗粒污泥占比低于30%，则排泥量按污泥龄20天至30天计算；若颗粒占比为30%至50%，则排泥量按污泥龄30天至40天计算；若颗粒占比高于50%，且所述装置的出水指标均达标，则不排泥；若颗粒占比高于50%，且所述装置的出水总磷值超过预设值或COD负荷低于设计负荷的50%，则排泥量按污泥龄35天至45天计算。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述排泥机构包括排泥口、排泥管道及管道阀门，所述排泥口与水面的距离为L,L=V1*e*t，其中，t为沉淀时间，L为沉淀时间t内颗粒污泥的下沉距离，V1为颗粒污泥平均沉降速度，e为颗粒污泥质量占比；和/或，所述排泥机构包括多个排泥口，所述多个排泥口位于L1和L2之间，且沿所述反应池的高度方向间隔设置；其中，L2=V2*t，L1=V1*t，V1为颗粒污泥平均沉降速度，V2为絮状污泥平均沉降速度，t为沉降时间，L2为活性污泥中颗粒污泥占比为100%时的下沉距离，L2为活性污泥中颗粒占为0时的下沉距离；和/或，V1大于V2，则L1大于L2，在竖向方向上，L2始终位于L1的上方。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括曝气机构、搅拌机构，所述控制系统配置为在所述布水系统停止或曝气结束后启动所述搅拌机构，所述曝气机构配置为向所述装置提供曝气。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括监测机构，所述监测机构用于获取溶解氧浓度和所述混合液中氨氮值；在曝气前期，通过所述曝气机构控制所述溶解氧值为1mg/L至1.5mg/L；和/或，当所述氨氮值低于第一阈值a时，降低变频风机的运行频率以使所述溶解氧控制在0.5mg/L至1mg/L；其中，a为进水氨氮值的30%至40%或为设计出水氨氮的120%至140%；和/或，当所述氨氮值低于第二阈值b时，关停所述变频风机，开启所述搅拌机构；其中，b值为高于设计出水氨氮值10%至20%。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述布水系统包括进水储水桶、进水管、变频进水泵以及多点布水头，所述进水管连通所述进水储水桶、所述变频进水泵和所述多点布水头，所述多点布水头设置于所述反应池的底部。
8.一种使用权利要求1-7任一项所述的好氧颗粒污泥培养装置进行好氧颗粒污泥培养的方法，其特征在于，包括如下步骤：进排水阶段：进水开始时同步实施S1和S2交替布水，在同步进出水时初步完成颗粒污泥的筛选过程，在满足所述有机物污泥负荷前提下，根据SVI30和MLSS调整换水比；厌氧阶段：进水结束后，系统内的污染浓度达到最大值，此时系统进入厌氧阶段，在此阶段启动搅拌装置以使新进污水与污泥充分接触；曝气阶段：厌氧段结束后，关闭搅拌装置，启动变频风机进行曝气作业，根据所述混合液中溶解氧浓度和氨氮值控制所述变频风机的启闭以及所述变频风机在开启状态下的运行频率；在所述氨氮值低于预设阈值时，关停曝气，开启搅拌装置运行预设时间；污泥筛选阶段：曝气阶段结束后，利用颗粒污泥与絮状污泥在沉降过程中在垂直方向上的高度差，将排泥口设置在絮状污泥对应的位置，在沉淀阶段排出絮状污泥，保留颗粒状的下层污泥，实现污泥筛选过程。
发明内容
本发明的目的在于提供一种好氧颗粒污泥培养装置，旨在解决以上至少一个技术问题。
本申请第一方面提供一种好氧颗粒污泥培养装置，包括：反应池(1)、曝气机构、排泥机构、布水系统和控制系统(2)；
所述反应池用于容置含有活性污泥的混合液；
所述曝气机构配置为向所述混合液内补充氧气；
所述排泥机构配置为将所述反应池内的污泥排出；
所述布水系统配置为向所述反应池(1)内加水，且具有第一加水状态和第二加水状态，所述第一加水状态的第一水流速度为S1，所述第二加水状态的第二水流速度为S2，且S2大于S1；所述控制系统配置为根据SVI30和MLSS浓度控制所述布水系统的工作状态、以及在相应工作状态下的运行时间和水流速度。
在本申请一些实施例中，若所述MLSS为1000mg/L至3000mg/L，SVI30大于100mL/g，则所述布水系统交替运行所述第一加水状态和所述第二加水状态，其中，S1不高于4m/h；S2为8m/h至10m/h,所述布水系统单次运行所述第二加水状态的时间为3秒至5秒；
若所述MLSS为4000mg/L至6000mg/L，SVI30小于60mL/g，则所述布水系统交替运行所述第一加水状态和所述第二加水状态，其中，S1不高于4m/h，S2为10m/h至12m/h,所述布水系统在所述第二加水状态的运行时间为5秒至10秒；
若所述MLSS大于6000mg/L，SVI30小于50mL/g，则所述布水系统持续在所述第一加水状态运行，其中，S1不高于4m/h。
在本申请一些实施例中，所述布水系统包括储水桶、进水管、变频进水泵以及多点布水头，所述进水管连通所述储水桶、所述变频进水泵和所述多点布水头，所述多点布水头设置于所述反应池的底部；所述控制系统通过控制所述变频进水泵的工作频率以控制所述S1和所述S2的大小。
在本申请一些实施例中，所述控制系统还配置为根据所述颗粒占比确定换水比；
和/或，所述控制系统还配置为根据系统中有机物污泥负荷确定换水比。
在本申请一些实施例中，若所述颗粒占比低于10％，则所述换水比为70％至75％；
若所述颗粒占比为10％至30％，所述换水比为60％至70％；
若所述颗粒占比大于40％时，所述换水比为30％至50％；
所述确定换水比应优先满足系统中有机污泥负荷不低于0.15kgCOD/kgMLSS/d。
在本申请一些实施例中，所述控制系统还配置为根据所述换水比与所述布水系统的运行时间的映射关系控制所述布水系统开启或关闭；
和/或，所述装置还包括搅拌机构，所述控制系统(2)配置为在所述布水系统停止后启动所述搅拌机构。
在本申请一些实施例中，所述曝气机构包括变频风机，所述控制系统还配置为根据所述混合液中溶解氧浓度控制所述风机的启闭以及所述风机在开启状态下的运行频率；
和/或，所述曝气机构包括变频风机，所述控制系统还配置为在搅拌机构关闭后启动所述变频风机。
在本申请一些实施例中，所述装置还包括监测机构，所述监测机构用于获取所述溶解氧浓度和所述混合液中氨氮值；
在曝气前期，通过所述曝气机构控制所述溶解氧值为1mg/L至1.5mg/L；
和/或，当所述氨氮值低于第一阈值a时，降低所述变频风机的运行频率以使所述溶解氧控制在0.5mg/L至1mg/L；其中，a为进水氨氮值的30％至40％或为设计出水氨氮的120％至140％；
和/或，当所述氨氮值低于第二阈值b时，关停所述变频风机，开启所述搅拌机构；其中，b值为高于设计出水氨氮值10％至20％。
在本申请一些实施例中，所述控制系统还配置为根据所述混合液颗粒占比确定所述排泥机构的排泥量。
在本申请一些实施例中，若颗粒污泥占比低于30％，则排泥量按污泥龄20天至30天计算；
若颗粒占比为30％至50％，则排泥量按污泥龄30天至40天计算；
若颗粒占比高于50％，且所述装置的出水指标均达标，则不排泥；
若颗粒占比高于50％，且所述装置的出水总磷值超过预设值或COD负荷低于设计负荷的50％，则排泥量按污泥龄35天至45天计算。
在本申请一些实施例中，所述排泥机构包括排泥口，所述排泥口与水面的距离为L,L＝V1*e*t，其中，t为沉淀时间，L为沉淀时间t内颗粒污泥的下沉距离，V1为颗粒污泥平均沉降速度，e为颗粒污泥质量占比；
和/或，所述排泥机构包括多个排泥口，所述多个排泥口位于L1和L2之间，且沿所述反应池的高度方向间隔设置；其中，L2＝V2*t，L1＝V1*t，V1为颗粒污泥平均沉降速度，V2为絮状污泥平均沉降速度，t为沉降时间，L2为活性污泥中颗粒污泥占比为100％时的下沉距离，L2为活性污泥中颗粒占为0时的下沉距离；
和/或，V1大于V2，则L1大于L2，在竖向方向上，L2始终位于L1的上方。
本申请第二方面提供一种好氧颗粒污泥培养方法，包括如下步骤；
进排水阶段：进水开始时同步实施脉冲进水，在同步进出水时初步完成颗粒污泥的筛选过程，在满足一定污泥负荷前提下，根据SVI30和MLSS适时调整换水比；
厌氧阶段：进水结束后，系统内的污染浓度达到最大值，此时系统进入厌氧阶段，在此阶段启动搅拌装置以使新进污水与污泥充分接触；
曝气阶段：厌氧段结束后，关闭搅拌装置，启动变频风机进行曝气作业，根据所述混合液中溶解氧浓度和氨氮值控制所述变频风机的启闭以及所述变频风机在开启状态下的运行频率；在所述氨氮值低于预设阈值时，关停曝气，开启搅拌装置运行预设时间；
污泥筛选阶段：曝气阶段结束后，利用颗粒污泥与絮状污泥在沉降过程中在垂直方向上的高度差，将排泥口设置在絮状污泥对应的位置，在沉淀阶段排出絮状污泥，保留颗粒状的下层污泥，实现污泥筛选过程。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本申请实施例通过所述控制系统配置为根据所述SVI30和所述MLSS浓度控制所述布水系统的工作状态、以及在相应工作状态下的运行时间和水流速度，营造“丰盛-饥饿”的环境促进污泥颗粒化，并能够及时清除絮状污泥，从而在进水同时完成污泥淘洗过程，操作简单，减少设备投入，节省运行电耗。
本发明通过脉冲进水淘洗絮状污泥、高的换水比弥补低浓度污水碳源不足缺点、增设搅拌装置增强传质和强化饥饿过程、精确控制溶解氧确保总氮去除、优化排泥口设定以最大程度截留颗粒污泥，可加快絮状污泥的颗粒化培养过程，在具体实施案例中，在水温控制在20℃左右的情况下，通过装置的配合以低浓度市政污水作为系统进水，运行约30天，体系中的大于0.2mm的颗粒污泥粒体积占比从6％上升至约45％。
（发明人：胡清;贾春芳;陈凯;王香莲;马林;杨媚越;林斯杰;李振强）
