公布日：2022.01.25
申请日：2021.11.25
分类号：C02F3/10(2006.01)I;C02F3/30(2006.01)I;C02F7/00(2006.01)I
摘要
本申请公开一种筛选连续流好氧颗粒污泥反应器及其运行方法。筛选连续流好氧颗粒污泥反应器包括罐体、进水系统、沉淀筛选系统、曝气系统和排泥系统。曝气系统、进水系统和沉淀筛选系统沿罐体的高度方向自下而上依次设置；沉淀筛选系统包括进水区、污泥富集区、污泥筛选区、出水区，进水区连通罐体的内部和污泥富集区；污泥富集区、污泥筛选区、出水区沿罐体的高度方向自下而上依次设置，污泥富集区的第一开口与罐体的内部连通以使得颗粒污泥回流至好氧颗粒污泥反应区，污泥富集区的第二开口与污泥筛选区连通用于将泥水混合液输送至污泥筛选区；出水区用于将清水排至罐体外部；排泥系统连接污泥筛选区，用于将污泥排至罐体外部。
权利要求书
1.一种筛选连续流好氧颗粒污泥反应器，其特征在于，包括罐体、进水系统、沉淀筛选系统、曝气系统和排泥系统；所述曝气系统、所述进水系统和所述沉淀筛选系统设置于所述罐体，且在所述罐体内，所述曝气系统、所述进水系统和所述沉淀筛选系统沿所述罐体的高度方向自下而上依次设置；在所述罐体的底部和所述沉淀筛选系统之间形成好氧颗粒污泥反应区；所述沉淀筛选系统包括进水区、污泥富集区、污泥筛选区、出水区，所述进水区连通所述罐体的内部和所述污泥富集区；在所述罐体内，所述污泥富集区、所述污泥筛选区、所述出水区沿所述罐体的高度方向自下而上依次设置，所述污泥富集区形成有第一开口和第二开口，所述第一开口与所述罐体的内部连通以使得颗粒污泥回流至所述好氧颗粒污泥反应区，所述第二开口与所述污泥筛选区连通用于将泥水混合液输送至所述污泥筛选区；所述污泥筛选区用于筛选污泥并使得所述污泥回落至所述污泥富集区；所述出水区连通所述污泥筛选区和罐体外部，用于将清水排至罐体外部；所述排泥系统连接所述污泥筛选区，用于将污泥排至罐体外部。
2.根据权利要求1所述的筛选连续流好氧颗粒污泥反应器，其特征在于，所述污泥富集区包括沿所述罐体高度方向上自上而下依次设置的上部菱形四棱锥体和下部菱形四棱锥体，所述上部菱形四棱锥体和下部菱形四棱锥体的大小不同，所述下部菱形四棱锥体的上部部分嵌入上部菱形四棱锥体内且二者之间具有缝隙，以形成所述第一开口；所述上部菱形四棱锥体包括自上而下依次设置的污泥斗和四棱锥体，所述污泥斗和所述四棱锥体相互扣合，所述污泥斗和所述四棱锥体之间形成有豁口，所述进水区插入于所述豁口以分隔为进水口和第二开口，所述进水区通过所述进水口连通所述污泥斗。
3.根据权利要求2所述的筛选连续流好氧颗粒污泥反应器，其特征在于，所述进水区呈环状，环设于所述污泥富集区、所述污泥筛选区、所述出水区的外围；所述进水区具有进水布水孔，所述进水布水孔位于所述罐体的液位和所述进水口之间。
4.根据权利要求2所述的筛选连续流好氧颗粒污泥反应器，其特征在于，所述污泥筛选区包括三相分离系统，所述三相分离系统包括三个倒八字形三相分离器和两个三角分离器；三个所述倒八字形三相分离器位于出水区和所述污泥富集区之间，且三个所述倒八字形三相分离器呈高低交错间隔布置；两个所述三角分离器位于所述三个倒八字形三相分离器和所述污泥富集区之间且位于所述三个倒八字形三相分离器的两侧。
5.根据权利要求4所述的筛选连续流好氧颗粒污泥反应器，其特征在于，所述上部菱形四棱锥体和所述倒八字形三相分离器的顶部均设置有排气管，所述排气管沿所述罐体的高度方向上延伸，被配置为所述排气管的排气口位于所述罐体内的液位之上。
6.根据权利要求4所述的筛选连续流好氧颗粒污泥反应器，其特征在于，所述出水区包括出水槽、出水三角堰板和出水管，所述出水槽设置在所述三个倒八字形三相分离器的顶部，所述出水三角堰板安装于所述出水槽的内侧，所述出水槽的边缘下凹形成集水槽，所述出水管连通所述集水槽，所述出水管的出水口穿过所述罐体的壁面并位于所述罐体外。
7.根据权利要求2 6任一项所述的筛选连续流好氧颗粒污泥反应器，其特征在于，所述排泥系统包括剩余污泥排泥管、筛选污泥排泥管和排泥主管，所述排泥主管位于罐体的外壁；所述剩余污泥排泥管于所述污泥富集区接出至罐体外部；所述筛选污泥排泥管为环形布置，位于污泥筛选区下部，所述筛选污泥排泥管的下半圆两侧设置排泥孔，两侧孔水平向下45°间隔布置，孔径20mm；所述剩余污泥排泥与所述排泥主管相连以接至罐体外。
8.根据权利要求7所述的筛选连续流好氧颗粒污泥反应器，其特征在于，所述进水系统包括进水管、布水管及反冲洗管；所述布水管安装在罐体内部并高于罐底300mm；所述布水管采用面包布水管的型式，多个面包布水管平行设置并与布水进水主管连接，所述面包布水管的左右两侧均设置有布水孔；所述布水进水主管与所述反冲洗管相连，所述反冲洗管置于罐体外部，所述反冲洗管上设置阀门；所述进水系统还设置有进水排气管，所述进水排气管与每个所述面包布水管顶部连接，接至所述罐体外并设置阀门。
9.根据权利要求7所述的筛选连续流好氧颗粒污泥反应器，其特征在于，所述曝气系统包括曝气主管、布气管、曝气器；布气管安装于所述罐体内部且高于罐底100mm，多个所述布气管与所述曝气主管连接并呈“丰”字型布置，所述曝气器安装在所述布气管上；所述曝气主管上设置泄水管，所述泄水管连接至罐体外部并高于所述罐体液面500mm以上并设置阀门。
10.一种筛选连续流好氧颗粒污泥反应器的运行方法，其特征在于，基于权利要求1 9任一项所述的筛选连续流好氧颗粒污泥反应器，采用连续进水、曝气、污泥沉淀筛选和出水阶段连续运行；所述运行方法包括如下步骤：进水，所述进水系统工作向罐体内进水；曝气，所述曝气系统工作，向所述好氧颗粒污泥反应区均匀曝气，使好氧颗粒污泥与水充分混合接触，并提供颗粒污泥所需氧气；污泥沉淀筛选，反应充分的泥水混合液持续进入沉淀筛选系统；粒径大、沉淀性能好的颗粒污泥在所述污泥富集区沉淀富集，并回流至所述好氧颗粒污泥反应区；污泥粒径较小、沉淀性能较差的污泥被所述污泥筛选区拦截并回落至污泥富集区；通过所述排泥系统排出沉淀性能较差的污泥以污筛选泥；出水，经所述污泥筛选区泥水分离后上清液进入所述出水区以排至罐体外。
发明内容
本申请提供了一种筛选连续流好氧颗粒污泥反应器及其运行方法，能够解决现有反应器占地面积大、处理效率低的问题。
第一方面，本申请提供了一种筛选连续流好氧颗粒污泥反应器，其包括罐体、进水系统、沉淀筛选系统、曝气系统和排泥系统；
所述曝气系统、所述进水系统和所述沉淀筛选系统设置于所述罐体，且在所述罐体内，所述曝气系统、所述进水系统和所述沉淀筛选系统沿所述罐体的高度方向自下而上依次设置；在所述罐体的底部和所述沉淀筛选系统之间形成好氧颗粒污泥反应区；
所述沉淀筛选系统包括进水区、污泥富集区、污泥筛选区、出水区，所述进水区连通所述罐体的内部和所述污泥富集区；在所述罐体内，所述污泥富集区、所述污泥筛选区、所述出水区沿所述罐体的高度方向自下而上依次设置，所述污泥富集区形成有第一开口和第二开口，所述第一开口与所述罐体的内部连通以使得颗粒污泥回流至所述好氧颗粒污泥反应区，所述第二开口与所述污泥筛选区连通用于将泥水混合液输送至所述污泥筛选区；所述污泥筛选区用于筛选污泥并使得所述污泥回落至所述污泥富集区；所述出水区连通所述污泥筛选区和罐体外部，用于将清水排至罐体外部；
所述排泥系统连接所述污泥筛选区，用于将污泥排至罐体外部。
上述实现的过程中，将进水系统、沉淀筛选系统和曝气系统沿罐体的高度方向上自下而上依次设置，使得本申请提供的筛选连续流好氧颗粒污泥反应器的占地面积小，适用于建设用地紧张的项目。在筛选连续流好氧颗粒污泥反应器工作过程中，水由进水系统进入罐体内部，罐体底部曝气系统向好氧颗粒污泥反应区均匀曝气，使好氧颗粒污泥与水充分混合接触，并提供颗粒污泥所需氧气，利用每个颗粒污泥外、中、内层的好氧、缺氧、厌氧的微环境来实现有机物、氮、磷的去除，有机物的去除是利用好氧、缺氧、厌氧的微环境中微生物降解去除；氮的去除过程是利用同步硝化反硝化原理，在颗粒污泥外层进行氨氮的硝化，在颗粒污泥的中层进行反硝化；磷的去除过程也是同步吸附磷和释放磷，在颗粒污泥内层进行磷的释放，在颗粒污泥的外层进行磷的超量吸收，通过排泥的方式实现磷的去除；
反应充分的泥水混合液持续通过沉淀筛选系统的进水区进入污泥富集区；在污泥富集区内，粒径大、沉淀性能好的颗粒污泥在此区沉淀富集，并通过此区的第一开口回流至好氧颗粒污泥反应区，使好氧颗粒污泥反应区污泥保持高浓度；未回流的泥水混合液经污泥富集区的第二开口进入污泥筛选区，由于经污泥富集区的沉淀后，进入污泥筛选区的泥水混合液的污泥浓度降低，由污泥粒径较小、沉淀性能较差的污泥组成，污泥筛选区起到拦截作用，使污泥沉淀回落到污泥富集区，通过设定排泥系统的排泥时间排出沉淀性能较差的污泥，从而起到污泥筛选的功能，通过污泥筛选使反应器内的污泥颗粒化度逐步提高，处理效率也相应提高，排泥浓度一般为6000-8000mg/L。泥水混合液经污泥筛选区泥水分离后，上清液进入出水区并排至罐体外部。由于沉淀筛选系统位于曝气系统的上方，故反应充分的泥水混合液进入沉淀筛选系统的动力可来自于曝气系统产生的曝气，因此本申请提供的反应器合理利用了曝气产生的动力，能够达到节约能源的技术效果。同时，由于沉淀筛选系统集沉淀与筛选于一体，有效筛除粒径小、沉淀性能差的污泥，有利于好氧颗粒污泥的富集，提高颗粒化及处理效率。
可选地，在一种实施方式中，所述污泥富集区包括沿所述罐体高度方向上自上而下依次设置的上部菱形四棱锥体和下部菱形四棱锥体，所述上部菱形四棱锥体和下部菱形四棱锥体的大小不同，所述下部菱形四棱锥体的上部部分嵌入上部菱形四棱锥体内且二者之间具有缝隙，以形成所述第一开口；
所述上部菱形四棱锥体包括自上而下依次设置的污泥斗和四棱锥体，所述污泥斗和所述四棱锥体相互扣合，所述污泥斗和所述四棱锥体之间形成有豁口，所述进水区插入于所述豁口以分隔为进水口和第二开口，所述进水区通过所述进水口连通所述污泥斗。
上述实现的过程中，反应充分的泥水混合液由进水口进入污泥斗中，粒径大、沉淀性能好的颗粒污泥在污泥斗沉淀富集，并向下移动至第一开口回流至好氧颗粒污泥反应区，使好氧颗粒污泥反应区污泥保持高浓度，污泥粒径较小、沉淀性能较差的污泥则在水流的作用下向第二开口移动以进入污泥筛选区。由于下部菱形四棱锥体的下部表面为斜面，故具有止回的作用，能够让粒径大、沉淀性能好的颗粒污泥稳定地回流至好氧颗粒污泥反应区，也能够阻止好氧颗粒污泥反应区内的曝气和污泥进入沉淀筛选系统中，保证反应器的正常工作。
可选地，在一种实施方式中，所述进水区呈环状，环设于所述污泥富集区、所述污泥筛选区、所述出水区的外围；
所述进水区具有进水布水孔，所述进水布水孔位于所述罐体的液位和所述进水口之间。
上述实现的过程中，由于进水布水孔位于罐体的液位和所述进水口之间，故反应充分的泥水混合液在曝气的动力下能够进入进水布水孔，反应充分的泥水混合液在进水区内，可在重力的配合下，快速地向下有进水口进入沉淀筛选系统内进行筛分和沉淀。
可选地，在一种实施方式中，所述污泥筛选区包括三相分离系统，所述三相分离系统包括三个倒八字形三相分离器和两个三角分离器；
三个所述倒八字形三相分离器位于出水区和所述污泥富集区之间，且三个所述倒八字形三相分离器呈高低交错间隔布置；
两个所述三角分离器位于所述三个倒八字形三相分离器和所述污泥富集区之间且位于所述三个倒八字形三相分离器的两侧。
上述实现的过程中，污泥筛选区的三相分离系统对污泥起到拦截作用，使污泥沉淀回落到污泥富集区。
可选地，在一种实施方式中，所述上部菱形四棱锥体和所述倒八字形三相分离器的顶部均设置有排气管，所述排气管沿所述罐体的高度方向上延伸，被配置为所述排气管的排气口位于所述罐体内的液位之上。
可选地，在一种实施方式中，所述出水区包括出水槽、出水三角堰板和出水管，所述出水槽设置在所述三个倒八字形三相分离器的顶部，所述出水三角堰板安装于所述出水槽的内侧，所述出水槽的边缘下凹形成集水槽，所述出水管连通所述集水槽，所述出水管的出水口穿过所述罐体的壁面并位于所述罐体外。
可选地，在一种实施方式中，所述排泥系统包括剩余污泥排泥管、筛选污泥排泥管和排泥主管，所述排泥主管位于罐体的外壁；所述剩余污泥排泥管于所述污泥富集区接出至罐体外部；所述筛选污泥排泥管为环形布置，位于污泥筛选区下部，所述筛选污泥排泥管的下半圆两侧设置排泥孔，两侧孔水平向下45°间隔布置，孔径20mm；所述剩余污泥排泥与所述排泥主管相连以接至罐体外。
可选地，在一种实施方式中，所述进水系统包括进水管、布水管及反冲洗管；所述布水管安装在罐体内部并高于罐底300mm；所述布水管采用面包布水管的型式，多个面包布水管平行设置并与布水进水主管连接，所述面包布水管的左右两侧均设置有布水孔；所述布水进水主管与所述反冲洗管相连，所述反冲洗管置于罐体外部，所述反冲洗管上设置阀门；
所述进水系统还设置有进水排气管，所述进水排气管与每个所述面包布水管顶部连接，接至所述罐体外并设置阀门。
上述实现的过程中，进水通过水泵进入进水系统内，进水通过面包布水管向好氧颗粒污泥反应区均匀布水。进水排气管上的阀门根据需求开启，排出面包布水管内积存的气体，保证布水均匀。定期开启进水系统的反冲洗管上的阀门，好氧颗粒污泥反应器内的泥水混合液反向进入面包布水管内，利用进水冲洗面包布水管内壁及其上布水孔，排出布水管内积存的大块杂物，防止布水孔堵塞，也可利用清水正向进水冲洗。
可选地，在一种实施方式中，所述曝气系统包括曝气主管、布气管、曝气器；布气管安装于所述罐体内部且高于罐底100mm，多个所述布气管与所述曝气主管连接并呈“丰”字型布置，所述曝气器安装在所述布气管上；所述曝气主管上设置泄水管，所述泄水管连接至罐体外部并高于所述罐体液面500mm以上并设置阀门。
可选地，在一种实施方式中，所述筛选连续流好氧颗粒污泥反应器还包括配套系统，所述配套系统包括侧壁扶梯、罐顶围栏、取样管及检修口，所述侧壁扶梯设置于所述罐体的外壁面，所述罐顶围栏设置于所述罐体的顶部，所述取样管设置于所述罐体的外壁面并与好氧颗粒污泥反应区连通。统包括三个倒八字形三相分离器和两个三角分离器；
三个所述倒八字形三相分离器位于出水区和所述污泥富集区之间，且三个所述倒八字形三相分离器呈高低交错间隔布置；
两个所述三角分离器位于所述三个倒八字形三相分离器和所述污泥富集区之间且位于所述三个倒八字形三相分离器的两侧。
上述实现的过程中，污泥筛选区的三相分离系统对污泥起到拦截作用，使污泥沉淀回落到污泥富集区。
可选地，在一种实施方式中，所述上部菱形四棱锥体和所述倒八字形三相分离器的顶部均设置有排气管，所述排气管沿所述罐体的高度方向上延伸，被配置为所述排气管的排气口位于所述罐体内的液位之上。
可选地，在一种实施方式中，所述出水区包括出水槽、出水三角堰板和出水管，所述出水槽设置在所述三个倒八字形三相分离器的顶部，所述出水三角堰板安装于所述出水槽的内侧，所述出水槽的边缘下凹形成集水槽，所述出水管连通所述集水槽，所述出水管的出水口穿过所述罐体的壁面并位于所述罐体外。
可选地，在一种实施方式中，所述排泥系统包括剩余污泥排泥管、筛选污泥排泥管和排泥主管，所述排泥主管位于罐体的外壁；所述剩余污泥排泥管于所述污泥富集区接出至罐体外部；所述筛选污泥排泥管为环形布置，位于污泥筛选区下部，所述筛选污泥排泥管的下半圆两侧设置排泥孔，两侧孔水平向下45°间隔布置，孔径20mm；所述剩余污泥排泥与所述排泥主管相连以接至罐体外。
可选地，在一种实施方式中，所述进水系统包括进水管、布水管及反冲洗管；所述布水管安装在罐体内部并高于罐底300mm；所述布水管采用面包布水管的型式，多个面包布水管平行设置并与布水进水主管连接，所述面包布水管的左右两侧均设置有布水孔；所述布水进水主管与所述反冲洗管相连，所述反冲洗管置于罐体外部，所述反冲洗管上设置阀门；
所述进水系统还设置有进水排气管，所述进水排气管与每个所述面包布水管顶部连接，接至所述罐体外并设置阀门。
上述实现的过程中，进水通过水泵进入进水系统内，进水通过面包布水管向好氧颗粒污泥反应区均匀布水。进水排气管上的阀门根据需求开启，排出面包布水管内积存的气体，保证布水均匀。定期开启进水系统的反冲洗管上的阀门，好氧颗粒污泥反应器内的泥水混合液反向进入面包布水管内，利用进水冲洗面包布水管内壁及其上布水孔，排出布水管内积存的大块杂物，防止布水孔堵塞，也可利用清水正向进水冲洗。
可选地，在一种实施方式中，所述曝气系统包括曝气主管、布气管、曝气器；布气管安装于所述罐体内部且高于罐底100mm，多个所述布气管与所述曝气主管连接并呈“丰”字型布置，所述曝气器安装在所述布气管上；所述曝气主管上设置泄水管，所述泄水管连接至罐体外部并高于所述罐体液面500mm以上并设置阀门。
可选地，在一种实施方式中，所述筛选连续流好氧颗粒污泥反应器还包括配套系统，所述配套系统包括侧壁扶梯、罐顶围栏、取样管及检修口，所述侧壁扶梯设置于所述罐体的外壁面，所述罐顶围栏设置于所述罐体的顶部，所述取样管设置于所述罐体的外壁面并与好氧颗粒污泥反应区连通。
（发明人：曹天宇;关春雨;薛晓飞;张丽丽;任璐;蒋红与;王志强;高世雄;张佩瑶）
