申请日2015.04.16
公开(公告)日2017.11.21
IPC分类号C02F3/30
摘要
本发明涉及环境保护和污水处理技术领域，尤其涉及一种水解‑好氧颗粒污泥一体化污水处理系统及方法，包括第一进水单元、第二进水单元、排水单元、排泥单元、控制单元以及水解酸化区、调节区和好氧颗粒污泥区;第一进水单元与水解酸化区连通，水解酸化区的上部连通调节区;调节区和好氧颗粒污泥区通过第二进水单元连通，排水单元与好氧颗粒污泥区连通;曝气单元与好氧颗粒污泥区连通，曝气单元、排水单元均与控制单元连接，整个系统结构合理有效，操作简单，通过将水解酸化与好氧颗粒污泥技术有机结合，提高了污水的可生化性，实现了连续进水、间歇反应，解决了好氧颗粒污泥培养困难、难以长期稳定运行、工艺复杂及难以达到高品质出水等难题。
权利要求书
1.一种水解-好氧颗粒污泥一体化污水处理系统，其特征在于，包括第一进水单元、第二进水单元、排水单元、排泥单元、控制单元以及依次设置的水解酸化区、调节区和好氧颗粒污泥区;第一进水单元与水解酸化区连通，水解酸化区的上部设有第一溢流口，以连通调节区;调节区和好氧颗粒污泥区通过第二进水单元连通，排水单元与好氧颗粒污泥区连通，排泥单元设置在好氧颗粒污泥区的下部;曝气单元与好氧颗粒污泥区连通，第一进水单元、第二进水单元、曝气单元、排水单元均与控制单元连接;
其中，所述好氧颗粒污泥区接种污泥后其内污泥浓度达到3～5g/L，好氧颗粒污泥区内进水升流速度控制在0.8-1.2cm/min之间，曝气升流速度控制在1.2～1.6cm/s。
2.根据权利要求1所述的水解-好氧颗粒污泥一体化污水处理系统，其特征在于，还包括设在所述好氧颗粒污泥区内的导流筒和设置在所述好氧颗粒污泥区上部的第二溢流口。
3.根据权利要求1所述的水解-好氧颗粒污泥一体化污水处理系统，其特征在于，所述水解酸化区与好氧颗粒污泥区均采用圆柱体形式的反应器。
4.根据权利要求1所述的水解-好氧颗粒污泥一体化污水处理系统，其特征在于，
所述第一进水单元包括第一水泵和第一布水器，所述第一布水器设置在所述水解酸化区的底部，所述第一水泵连通所述第一布水器;
所述第二进水单元包括第二水泵和第二布水器，所述第二布水器设置在所述好氧颗粒污泥区的底部，所述第二水泵连通所述调节区与所述第二布水器。
5.根据权利要求4所述的水解-好氧颗粒污泥一体化污水处理系统，其特征在于，所述第一布水器和第二布水器均为两边对称的穿孔 管网结构，穿孔管网结构的进水口位于其中央位置，布水口位于布水管的下方。
6.根据权利要求4所述的水解-好氧颗粒污泥一体化污水处理系统，其特征在于，所述排水单元包括第一排水阀和第二排水阀，所述第一排水阀设在所述好氧颗粒污泥区的1/2高处，所述第二排水阀设在所述好氧颗粒污泥区的1/4高处。
7.根据权利要求2所述的水解-好氧颗粒污泥一体化污水处理系统，其特征在于，所述曝气单元包括曝气器、鼓风机以及气体流量计，所述曝气器采用微孔曝气头，若干所述微孔曝气头均布设在所述导流筒内的下方，鼓风机与所述曝气器连通，气体流量计设置在鼓风机与所述曝气器连通的通路上，控制单元与鼓风机连接，以控制鼓风机的鼓风量。
8.根据权利要求6所述的水解-好氧颗粒污泥一体化污水处理系统，其特征在于，所述控制单元包括控制箱以及设置在控制箱内的双循环时间继电器和中间继电器，所述双循环时间继电器通过所述中间继电器分别连接所述第一水泵、第二水泵、第一排水阀和第二排水阀。
9.一种水解-好氧颗粒污泥一体化污水处理方法，其特征在于，所述污水处理方法针对如权利要求1-8任一项所述的水解-好氧颗粒污泥一体化污水处理系统，所述污水处理方法包括以下操作步骤：
S1、在水解酸化区中接种厌氧消化污泥，在好氧颗粒污泥区接种普通活性污泥;
S2、接通控制单元，污水在第一进水单元作用下，从水解酸化区的底部流入，经水解酸化处理后，由第一溢流口流入到调节区，其中，水解酸化区开启连续进水模式;
S3、调节区的水位至好氧颗粒污泥区高度的50%以上时，通过控制单元控制第二进水单元，水解酸化处理后的污水经由调节区、第二进水单元进入好氧颗粒污泥区，通过调节控制单元，保证反应器内厌氧推流式进水，控制进水时间为45～60min;
S4、进水完毕后，关闭第二进水单元，同时开启曝气单元，使空气进入好氧颗粒污泥区，通过调节控制单元，控制好氧曝气时间与厌氧推流进水时间之比在1.5：1～2：1之间;
S5、曝气阶段完成后，关闭曝气单元，污泥开始沉降，通过调节控制单元，控制沉淀时间为3～5min;
S6、沉淀结束后，开启排水单元，排出上部的清水与少量污泥絮体，静置3～5min，至此完成一个周期，之后从步骤S3开始，重复运行。
10.根据权利要求9所述的水解-好氧颗粒污泥一体化污水处理方法，其特征在于，所述步骤S1中，好氧颗粒污泥区接种污泥后其内污泥浓度达到3～5g/L;所述步骤S3中，好氧颗粒污泥区内进水升流速度控制在0.8-1.2cm/min之间，曝气升流速度控制在1.2～1.6cm/s。
11.根据权利要求9所述的水解-好氧颗粒污泥一体化污水处理方法，其特征在于，所述步骤S6中，排水单元包括第一排水阀和第二排水阀，当所处理污水COD>150mg/L时，开启第一排水阀;当所处理污水COD≤150mg/L时，开启第二排水阀。
说明书
一种水解-好氧颗粒污泥一体化污水处理系统及方法
技术领域
本发明涉及环境保护和污水处理技术领域，尤其涉及一种水解-好氧颗粒污泥一体化污水处理系统及方法。
背景技术
随着我国经济迅速发展，污水水量也在不断增加，而目前污水处理厂大规模占地、大量副产物的产生以及恶劣的周边环境，与城市紧张的用地现状、人民日益增长的环境需求以及技术经济社会的可持续发展存在一定矛盾。我们迫切需要一种能够实现污水处理集约化、高效化、低碳化的技术，而好氧颗粒污泥为未来污水厂发展提供了一条道路。
好氧颗粒污泥的研究始于20世纪90年代，由于在沉降性能、生物质浓度等方面有明显的优势，能够大幅缩减污水处理厂构筑物占地面积，并且能在一个反应器里实现有机污染物、氮、磷的同步脱除，其中有机污染物通过COD(化学需氧量)来表征，好氧颗粒污泥技术成为废水处理领域的研究热点。
目前，好氧颗粒污泥技术仍有很多瓶颈，限制了好氧颗粒污泥技术实现普适化、规模化运行。首先，传统活性污泥颗粒化过程时间较长，一般40-60天才能形成颗粒雏形，在国内市政污水COD负荷普遍偏低的情况下，污泥颗粒化进程更是缓慢;其次，传统的好氧颗粒污泥反应器运行方式很难实现长期稳定运行，会不时出现颗粒解体、污泥流失等现象，在供氧量不足时更会出现丝状菌大量增殖，导致处理能力急剧下降，甚至污泥体系崩溃，因此如何实现活性污泥快速颗粒化并实现反应器长期稳定运行具有重要的现实和科学意义。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种水解-好氧颗粒污泥一体化污水处理系统及方法以解决现有技术中存在的好氧颗粒污泥培养困难，系统难以长期稳定运行的问题，以有效地实现污水中有机污染物及氮、磷等元素的同步去除，保证出水品质和简化工艺流程。
(二)技术方案
为了解决上述问题，本发明提供了一种水解-好氧颗粒污泥一体化污水处理系统，其包括第一进水单元、第二进水单元、排水单元、排泥单元、控制单元以及依次设置的水解酸化区、调节区和好氧颗粒污泥区;第一进水单元与水解酸化区连通，水解酸化区的上部设有第一溢流口，以连通调节区;调节区和好氧颗粒污泥区通过第二进水单元连通，排水单元与好氧颗粒污泥区连通，排泥单元设置在好氧颗粒污泥区的下部;曝气单元与好氧颗粒污泥区连通，第一进水单元、第二进水单元、曝气单元、排水单元均与控制单元连接。
其中，还包括设在所述好氧颗粒污泥区内的导流筒和设置在所述好氧颗粒污泥区上部的第二溢流口。
其中，所述水解酸化区与好氧颗粒污泥区均采用圆柱体形式的反应器。
其中，所述第一进水单元包括第一水泵和第一布水器，所述第一布水器设置在所述水解酸化区的底部，所述第一水泵连通所述第一布水器;
所述第二进水单元包括第二水泵和第二布水器，所述第二布水器设置在所述好氧颗粒污泥区的底部，所述第二水泵连通所述调节区与所述第二布水器。
其中，所述第一布水器和第二布水器均为两边对称的穿孔管网结构，穿孔管网结构的进水口位于其中央位置，布水口位于布水管的下方。
其中，所述排水单元包括第一排水阀和第二排水阀，所述第一排水阀设在所述好氧颗粒污泥区的1/2高处，所述第二排水阀设在所述好氧颗粒污泥区的1/4高处。
其中，所述曝气单元包括曝气器、鼓风机以及气体流量计，所述曝气器采用微孔曝气头，若干所述微孔曝气头均布设在所述导流筒内的下方，鼓风机与所述曝气器连通，气体流量计设置在鼓风机与所述曝气器连通的通路上，控制单元与鼓风机连接，以控制鼓风机的鼓风量。
其中，所述控制单元包括控制箱以及设置在控制箱内的双循环时间继电器和中间继电器，所述双循环时间继电器通过所述中间继电器分别连接所述第一水泵、第二水泵、第一排水阀和第二排水阀。
本发明另一方面提供了一种好氧颗粒污泥培养方法，其包括以下操作步骤：
S1、在水解酸化区中接种厌氧消化污泥，在好氧颗粒污泥区接种普通活性污泥;
S2、接通控制单元，污水在第一进水单元作用下，从水解酸化区的底部流入，经水解酸化处理后，由第一溢流口流入到调节区，其中，水解酸化区开启连续进水模式;
S3、调节区的水位至好氧颗粒污泥区高度的50%以上时，通过控制单元控制第二进水单元，水解酸化处理后的污水经由调节区、第二进水单元进入好氧颗粒污泥区，通过调节控制单元，保证反应器内厌氧推流式进水，控制进水时间为45～60min;
S4、进水完毕后，关闭第二进水单元，同时开启曝气单元，使空气进入好氧颗粒污泥区，通过调节控制单元，控制好氧曝气时间与厌氧推流进水时间之比在1.5：1～2：1之间;
S5、曝气阶段完成后，关闭曝气单元，污泥开始沉降，通过调节控制单元，控制沉淀时间为3～5min;
S6、沉淀结束后，开启排水单元，排出上部的清水与少量污泥絮体，静置3～5min，至此完成一个周期，之后从步骤S3开始，重复运行。
其中，所述步骤S1中，好氧颗粒污泥区接种污泥后其内污泥浓度达到3～5g/L;所述步骤S3中，好氧颗粒污泥区内进水升流速度控制在0.8-1.2cm/min之间，曝气升流速度控制在1.2～1.6cm/s。
其中，所述步骤S6中，排水单元包括第一排水阀和第二排水阀，当所处理污水COD>150mg/L时，开启第一排水阀;当所处理污水COD≤150mg/L时，开启第二排水阀。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的一种水解-好氧颗粒污泥一体化污水处理系统及方法中，将水解酸化、好氧颗粒污泥技术有机结合，设置调节池，实现了连续进水、间歇反应，同时结合控制单元的高效控制，保证了系统的长期稳定运行;前置水解酸化提高了污水的可生化性，将大分子有机物转化为短链VFA(挥发性脂肪酸)等易于微生物转化的小分子物质;好氧颗粒污泥区采用厌氧推流的进水策略，在反应池底部形成局部高负荷区，促进VFA扩散入颗粒内部，形成PHB(聚-β-羟丁酸)储存在细胞内部，从而使微生物的生长从扩张型转化为内簇型，加速颗粒形成;由于快速形成的颗粒污泥具有分层特性，外层好氧，中间缺氧、内层厌氧，所以本发明所述的系统不仅能够有效去除有机污染物，还能够同步对氮、磷进行深度脱除，保证较高的出水水质;与传统活性污泥相比，好氧颗粒污泥沉降速度极快，可以缩短沉降时间，提高反应器的容积利用率，并且不需要再设置二沉池，颗粒污泥脱水性能极好，大大简化了后续的污泥处理单元，从而极大的减少占地面积，解决了现有系统中好氧颗粒污泥培养困难、难以长期稳定运行、现有活性污泥处理工艺复杂，难以达到高品质出水等难题。
