一种升流式独立曝气自循环的好氧污泥床污水处理装置

1.本实用新型涉及一种升流式独立曝气自循环的好氧污泥床污水处理装置，具体的说，本实用新型利用反应柱多点位进水，即满足了低水力停留时间与颗粒污泥较高剪切力的要求，又将水流流速控制在一个合理的范围内降低能耗。


背景技术：

2.自从活性污泥法被开创以来，大部分污水处理工艺中一般以絮状污泥为主体进行污水处理，但就传统的以絮状污泥为主体的污水处理工艺而言，在其发展初期在污水处理领域有着不可取代的地位，但伴随着颗粒污泥法，尤其是好氧颗粒污泥法的出现，絮状污泥处理工艺其自身的缺陷与不足开始显现，与颗粒污泥法相比，絮状污泥具有，污泥生物量低污泥负荷低0.5-2.5kgcod/（m3·
d）、占地面积大、剩余污泥产量大等缺点。
3.就好氧颗粒污泥处理系统而言，其自身的生物量极为丰富，污泥负荷高5-70kgcod/（m3·
d）、占地面积小。因此颗粒污泥技术在高有机负荷等水质条件下均有很大应用前景，但就目前颗粒污泥技术的发展来说，其实际应用中仍存在着诸多的问题，颗粒污泥的形成与稳定运行需要上升水力的剪切力，这要求大量的曝气，以及现有的好氧颗粒污泥技术主要存在于非连续流中，使得污水的处理效率变低。为解决这一困扰，本实用新型旨在发明一种高效、低耗能的连续流好氧颗粒污泥处理工艺，对于连续流的颗粒污泥处理技术来说，为保障颗粒污泥所需的水流剪切力和减少占地面积，往往需要较高的深径比，这就要求较大的曝气量，为解决这一问题，本实用新型还通过多孔进水的设计降低了曝气量。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于发明一种以升流式独立曝气自循环的高柱体好氧污泥床为主体的污水处理装置，通过反应柱的多孔进水，实现好氧颗粒污泥的低耗能高效连续污水处理。
5.本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
6.该好氧颗粒污泥处理装置主要包括反应柱、曝气柱、沉淀柱三个主体构筑物构成，具体包括：回流管、回流管、沉淀柱进水管、反应柱上进水口截止阀、反应柱下进水口截止阀、反应柱下出水口截止阀、反应柱上出水口截止阀、进水口、曝气装置、在线do检测、曝气柱进水口截止阀。
7.在反应柱柱体两侧上开有上下进水口并分别设有截水阀；反应柱上进水口截止阀、反应柱下进水口截止阀、反应柱下出水口截止阀、曝气柱进水口截止阀，并利用回流管ⅰ、回流管ⅱ与曝气柱相连接；
8.曝气柱下部设有从反应柱回流来的进水口并设有曝气柱回流进水口截止阀，上部设有曝气柱回流出水口截止阀和顶部的曝气柱溢流出水口截止阀；溢流出水通过沉淀柱进水管进入沉淀柱，曝气柱底部设有曝气装置；
9.沉淀柱底部设有沉淀柱进水截止阀控制进水，底部设置曝气装置，顶部设有溢流
堰及沉淀柱排水口，沉淀柱中上部设有沉淀柱上部排泥口截止阀、沉淀柱下部排泥口截止阀。
10.反应柱上根据高度设有两个或者多个曝气柱回流进水口，并通过多个出水口回流至回流管ⅰ中流入曝气柱中，曝气柱底部设有曝气装置，持续进行曝气，反应柱的每一个进水口及出水口处均设有截止阀，反应柱顶部安装在线do检测系统，曝气柱顶部出水由管道连接流入沉淀柱底部。
11.曝气柱回流至反应柱的水流不仅可分成两股还可根据反应柱的柱体高度分成更多股从反应柱的不同高度位置进入到反应柱中，本实用新型所采用的反应柱多孔进水运行模式，有效解决了因高回流量而导致反应柱所需的上升流速过高的问题。
12.进一步地，曝气柱液面高度始终高于反应柱液面，且反应柱与曝气柱顶部均为敞开设计。
13.进一步地，反应柱与曝气柱均为高深径比柱体柱高约为2-15m，且曝气柱直径要小于反应柱。
14.进一步地，在反应柱顶部设有在线do检测，通过观察do 分析反应器的运行状况。
15.为保证该工艺的处理效率，采用固定的较短的水力停留时间（12h），为实现对需氧量的满足，曝气柱与反应柱之间拥有非常高的循环比与循环量以保证污水中污染物质的充分去除，以及颗粒污泥所需的高水力剪切力，这都要求反应柱及曝气柱的高水流速度。为实现高的循环比与循环量并且实现较高的水流剪切力，将水流流速控制在一个合理的范围里（15-50m/h），在回流管ⅰ及回流管ⅱ上分别设有反应柱上进水口截止阀、反应柱下进水口截止阀、反应柱下出水口截止阀、反应柱上出水口截止阀，通过控制上述截止阀的开度，可以达到控制控制水流大小的作用，从而达到控制水流的上升流速。
16.反应柱中的上升水流实现对颗粒污泥的筛选，沉淀性能佳的污泥在反应柱底部形成好氧颗粒膨胀污泥床，沉淀性能差的污泥随回流进入曝气柱，一部分继续进行循环，一部分进入沉淀柱中沉淀后进行外排。在上升水流的带动下，颗粒污泥均匀且稳定的分布于反应柱的不同do区域内，实现对污水的高效去除，就颗粒污泥本身而言，由外至内有一明显的do递减趋势。
17.反应柱底部通过多方向进水冲击，可充分缓解污泥堆积的情况。并且可使水流上升的更加均匀。可通过控制反应柱下进水口截止阀的开关对反应柱底部可能的污泥堆积进行冲刷。通过限制反应柱上进水口截止阀与反应柱上出水口截止阀可使水流主要通过反应柱下出水口截止阀进行回流，反应柱上部可以实现相对厌氧区域，进而可以实现磷的去除。
18.此外，在沉淀柱底部进行间歇曝气排泥，实现对颗粒污泥的筛选与回收。
19.通过该升流式独立曝气自循环的高柱体好氧污泥膨胀床污水处理工艺可实现连续的进出水，并保证达标排放。
20.反应柱颗粒污泥氧化所需溶解氧通过曝气柱曝气后的水流获得，通过计算我们可以得知，在水力停留时间与所需溶解氧和曝气后水中的溶解氧浓度一定时，水流的上升速度与反应柱的高度是成正比的，同样的水流的循环比与循环量也是和高度成正比的，为保证在较高的反应柱中活性污泥可以得到充足的溶解氧且维持一个短的停留时间，如不采用反应柱多孔进水，需要一个很高的上升流速。因此本实用新型的反应柱多孔进水设计将一部分循环水流从反应柱中段进入，将上升流速进行拆分，理论上上下进水口的水流速度的
比会与其进水水量的比相近。
21.本实用新型采用曝气与颗粒污泥反应柱相分离的运行模式，单独设置曝气柱，使收到曝气的水流更加均匀的流入到反应柱，形成更加稳定的选择压，更有利于颗粒污泥的形成，并且随着上升水流的上升其溶解氧含量会产生一个较大的梯度变化，使得有机物氧化及硝化及反硝化作用均可在不同位置发挥其各自的作用，具体来说，
22.1）曝气后的水流带着充足的溶解氧经回流管从反应柱上下两个回流进水口进入反应柱中，此时刚进入反应柱的水流溶解氧为最大值，与刚通过反应柱进水口的进水溶液汇聚，进水溶液中的cod在充分溶解氧的作用下，被氧化，同时消耗大量的溶解氧。
23.2）在大量cod被氧化的同时氨氮也同样被在此处通过硝化作用被氧化生成硝酸盐，同样消耗大量的溶解氧。
24.3）随着水流的上升，溶解氧逐渐降低，在反硝化菌的作用下硝酸盐被反硝化用还原同时消耗大量cod。
25.4）同时，有颗粒污泥自身的性质，其为有多层微生物结构的球体，根据溶解氧的渗透程度不同，形成了具有不同功能的降解菌群，在其内部可形成相对缺氧的状态，在其外层则为好氧状态，在颗粒污泥内外可同步发生硝化及反硝化
26.5）在颗粒污泥内部有大量聚磷菌群存在，即在外部溶解氧较高的情况下，也可以实现对于磷的吸收与去除。
27.6）在实际运行中为厌氧氨氧化菌的生成提供了条件，有利于其生成及培养。
附图说明
28.图1为本实用新型的流程刨面示意图；
29.图中：1-反应柱；2-曝气柱；3-沉淀柱；4-回流管ⅰ；5-回流管ⅱ；6-沉淀柱进水管；7-反应柱上进水口截止阀；8-反应柱下进水口截止阀；9-反应柱下出水口截止阀；10-曝气柱进水口截止阀；11-进水口；12-曝气装置；13-在线do监测；14-曝气柱回流进水口截止阀；15-曝气柱回流出水口截止阀；16-曝气柱溢流出水口截止阀；17-沉淀柱进水截止阀；18-溢流堰；19-沉淀柱排水口；20-沉淀柱上部排泥口截止阀。
具体实施方式
30.下面结合附图和实例对本实用新型进行说明。
31.如图1所示一种以升流式独立曝气自循环的高柱体好氧污泥床为主体的污水处理装置，通过反应柱的多孔进水，实现好氧颗粒污泥的低耗能高效连续污水处理。
32.如图所示，该处理装置主要由反应柱1、曝气柱2、沉淀柱3、回流管ⅰ4、回流管
ⅱꢀ
5、沉淀柱进水管6、反应柱上进水口截止阀7、反应柱下进水口截止阀8、反应柱下出水口截止阀9、曝气柱进水口截止阀10、进水口11、曝气装置12、在线do监测13、曝气柱回流进水口截止阀14、曝气柱回流出水口截止阀15、曝气柱溢流出水口截止阀16、沉淀柱进水截止阀17、溢流堰18、沉淀柱排水口19、沉淀柱上部排泥口截止阀20、沉淀柱下部排泥口截止阀21构成。
33.反应柱1、曝气柱2、沉淀柱3均为竖立设置的柱状体。
34.在反应柱1柱体两侧上开有上下进水口并分别设有截水阀如图所示反应柱上进水
口截止阀7、反应柱下进水口截止阀8、反应柱下出水口截止阀9、曝气柱进水口截止阀10，并利用回流管
ⅰꢀ
4、回流管
ⅱꢀ
5与曝气柱2相连接。反应柱顶部设有在线do监测装置13。在中上部设有进水口11。
35.曝气柱2下部设有从反应柱回流来的进水口并设有曝气柱回流进水口截止阀14，上部设有曝气柱回流出水口截止阀15和顶部的曝气柱溢流出水口截止阀16。溢流出水通过沉淀柱进水管6进入沉淀柱3，曝气柱底部设有曝气装置12。
36.沉淀柱3底部设有沉淀柱进水截止阀17控制进水，底部设置曝气装置，顶部设有溢流堰18及沉淀柱排水口19，沉淀柱中上部设有排泥口及沉淀柱排泥口截止阀20。
37.具体运行步骤同设计说明书实用新型内容所述，结合图示再作简要复述：
38.反应柱上根据高度设有两个或者多个曝气柱回流进水口如图反应柱下进水口截止阀8、反应柱下出水口截止阀9，并通过多个出水口回流至回流管
ⅰꢀ
4中流入曝气柱2中，曝气柱底部设有曝气装置12，持续进行曝气，反应柱的每一个进水口及出水口处均设有截止阀如图反应柱下出水口截止阀9、曝气柱进水口截止阀10，反应柱顶部安装在线do检测系统在线do监测13，曝气柱顶部出水经曝气柱溢流出水口截止阀16由管道沉淀柱进水管6连接流过沉淀柱进水截止阀17进入沉淀柱底部。沉淀柱中清水从溢流堰流入出水口后流出，沉淀性能较差污泥通过上部排泥口及沉淀柱排泥口截止阀20被排除，沉淀性能较好的颗粒污泥由沉淀柱下部排泥口截止阀21排出后收集回用，底部设有曝气装置进行筛选。
39.具体去除原理为：
40.1）曝气后的水流带着充足的溶解氧经回流管从反应柱上下两个回流进水口进入反应柱中，此时刚进入反应柱的水流溶解氧为最大值，与刚通过反应柱进水口的进水溶液汇聚，进水溶液中的cod在充分溶解氧的作用下，被氧化，同时消耗大量的溶解氧。
41.2）在大量cod被氧化的同时氨氮也同样被在此处通过硝化作用被氧化生成硝酸盐，同样消耗大量的溶解氧。
42.3）随着水流的上升，溶解氧逐渐降低，在反硝化菌的作用下硝酸盐被反硝化用还原同时消耗大量cod。
43.4）同时，有颗粒污泥自身的性质，其为有多层微生物结构的球体，根据溶解氧的渗透程度不同，形成了具有不同功能的降解菌群，在其内部可形成相对缺氧的状态，在其外层则为好氧状态，在颗粒污泥内外可同步发生硝化及反硝化
44.5）在颗粒污泥内部有大量聚磷菌群存在，即在外部溶解氧较高的情况下，也可以实现对于磷的吸收与去除。
45.6）在实际运行中为厌氧氨氧化菌的生成提供了条件，有利于其生成及培养。
46.在其具体运行时，还可有以下几种模式：
47.1、反应柱单孔进水多孔出水，由反应柱下进水口进水，即水流经过反应柱下进水口截止阀8进入反应柱内，没有了上方的反应柱进水口，水流将主要经反应柱下出水口截止阀9流出，反应柱上方水流会大量减少，从而形成相对厌氧区域，有利于聚磷菌对磷的吸收。
48.2、反应柱多孔进水，单孔进水，流经反应柱下出水口截止阀9后出水，在关闭曝气柱进水口截止阀10后反应柱上方将成为更加彻底的厌氧区，进水也将先后流经厌氧缺氧与好氧。
49.3、反应柱底部采用多个进水口同时进水，并且进水口位置采用对位设计，从而到
达在反应器底部能够形成一定程度上的旋流，从而冲散反应柱底部堆积的污泥，在一般情况下下部进水口可只采用一个，在形成沉淀时可以使用改策略冲击，或者采用定时冲击的方法。
50.4、曝气柱的出水口可采用中段和顶部一同出水的策略，以达到充分利用曝气和减小水头损失的作用。