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    重庆时时彩后3复试: 一种可控制颗粒粒径与密度的颗粒污泥污水处理装置.pdf

    关 键 词:
    一种 控制 颗粒 粒径 密度 污泥 污水处理 装置
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    摘要
    申请专利号:

    CN201010575664.2

    申请日:

    2010.12.02

    公开号:

    CN102153198A

    公开日:

    2011.08.17

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C02F 3/30申请日:20101202|||公开
    IPC分类号: C02F3/30 主分类号: C02F3/30
    申请人: 西安建筑科技大学
    发明人: 李志华; 杨帆; 王晓昌; 姬晓琴
    地址: 710055 陕西省西安市雁塔路13号
    优先权:
    专利代理机构: 西安智大知识产权代理事务所 61215 代理人: 刘国智
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201010575664.2

    授权公告号:

    102153198B||||||

    法律状态公告日:

    2012.10.10|||2011.09.28|||2011.08.17

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明为一种可控制颗粒粒径与密度的颗粒污泥污水处理装置,包括同心的内筒和外筒,在内筒与外筒之间的环形空间内设置曝气装置,曝气装置通过曝气装置支撑桩固定在基座上,内筒的内筒壁上连接有圆筒状的旋流器筒体,旋流器筒体的下端连接穿壁管,穿壁管穿出内筒和外筒的筒壁,旋流器筒体的侧壁上开有溢流孔,内筒的上筒口固定有进水漏斗,进水漏斗连接螺旋状的细弯管,细弯管的出口紧贴旋流器筒体的内侧壁,本发明在保证良好出水水质的基础上,成功实现了好氧污泥颗粒粒径和密度的人为控制和选择,实现固液适度分离;另外本发明使得初期颗粒形成速度快,污泥负荷均衡,并通过气液分离,提高充氧效率,具有节能高效的优点。

    权利要求书

    1: 一种可控制颗粒粒径与密度的颗粒污泥污水处理装置, 其特征在于, 包括两端贯通 且同心的内筒 (10) 和外筒 (11), 内筒 (10) 的下沿高于外筒 (11) 的下沿, 内筒 (10) 的上 沿低于外筒 (11) 的上沿, 外筒 (11) 直立固定在基座 (21) 上, 外筒 (11) 的侧壁上有出水口 (7), 内筒 (10) 通过内筒支撑桩 (14) 固定在基座 (21) 上, 在内筒 (10) 与外筒 (11) 之间的 环形空间内设置曝气装置 (12), 曝气装置 (12) 通过曝气装置支撑桩 (15) 固定在基座 (21) 上, 曝气装置 (12) 连接进气管 (13), 进气管 (13) 通到基座 (21) 外部, 基座 (21) 上还有排 泥及放空管 (16), 内筒 (10) 的内筒壁上与圆筒状的旋流器筒体 (8) 的上沿密封连接, 旋流 器筒体 (8) 的下端连接穿壁管 (9), 穿壁管 (9) 穿出内筒 (10) 和外筒 (11) 的筒壁, 旋流器 筒体 (8) 的侧壁上开有溢流孔 (6), 内筒 (10) 的上筒口固定有进水漏斗 (3), 进水漏斗 (3) 连接螺旋状的细弯管 (4), 细弯管 (4) 的出口紧贴旋流器筒体 (8) 的内侧壁。
    2: 根据权利要求 1 所述的一种可控制颗粒粒径与密度的颗粒污泥污水处理装置, 其特 征在于, 所述曝气装置 (12) 为微孔曝气头、 曝气软管、 砂芯或射流曝气装置。
    3: 根据权利要求 1 所述的一种可控制颗粒粒径与密度的颗粒污泥污水处理装置, 其特 征在于, 内筒 (10) 的侧壁上有通气管 (2)。
    4: 根据权利要求 1 所述的一种可控制颗粒粒径与密度的颗粒污泥污水处理装置, 其 特征在于, 所述曝气装置 (12) 设置在内筒 (10) 与外筒 (11) 之间的环形空间内, 高于内筒 (10) 下沿 0 ~ 0.6 倍内筒直径。
    5: 根据权利要求 1 所述的一种可控制颗粒粒径与密度的颗粒污泥污水处理装置, 其特 征在于, 外筒 (11) 的高度与直径之比为 15 ∶ 1 ~ 5 ∶ 1。
    6: 根据权利要求 1 所述的一种可控制颗粒粒径与密度的颗粒污泥污水处理装置, 其特 征在于, 所述的旋流器筒体 (8) 的长度为其直径的 0.7 ~ 2 倍。
    7: 根据权利要求 1 所述的一种可控制颗粒粒径与密度的颗粒污泥污水处理装置, 其特 征在于, 旋流器筒体 (8) 与穿壁管 (9) 连接处为倒置的圆锥形, 其锥角为 5°~ 60°。
    8: 根据权利要求 1 所述的一种可控制颗粒粒径与密度的颗粒污泥污水处理装置, 其特 征在于, 内筒 (10) 的下沿高于外筒 (11) 的下沿 0.3 ~ 1.2 倍的内筒直径, 内筒 (10) 的上 沿低于外筒 (11) 的上沿 1 倍或 1 倍以上的内筒直径。
    9: 根据权利要求 1 所述的一种可控制颗粒粒径与密度的颗粒污泥污水处理装置, 其特 征在于, 旋流器筒体 (8) 的直径为内筒 (10) 直径的 0.2 ~ 0.9 倍。
    10: 根据权利要求 1 所述的一种可控制颗粒粒径与密度的颗粒污泥污水处理装置, 其 特征在于, 穿壁管 (9) 的直径为溢流孔 (6) 直径的 0.15 ~ 1 倍。

    说明书


    一种可控制颗粒粒径与密度的颗粒污泥污水处理装置

        技术领域 本发明属于污水处理领域, 涉及一种污水处理装置, 具体涉及一种可控制颗粒粒 径与密度的颗粒污泥污水处理装置。
         背景技术 好氧颗粒污泥污水处理工艺自上个世纪 90 年代末被报道以来, 已得到越来越多 的环境工程学者的关注。由于好氧颗粒污泥具有很强的抗负荷冲击能力、 污泥的沉淀效果 好, 能大大缩短污泥沉降时间, 缩小污水处理厂的占地面积, 降低工程造价, 被誉为下一代 污水处理新技术。然而好氧颗粒污泥的长期稳定是限制该技术推广应用的瓶颈。其主要原 因是好氧颗粒污泥在培养过程中粒径难以控制, 由于粒径的增大会导致颗粒结构的松散, 影响污泥的沉降性能以及出水水质, 直至污泥颗粒发生解体。
         目前, 学术界对颗粒污泥的控制进行了有益的探索, 主要方法包括 : (1) 在序批式 反应器中, 缩短进水时间, 在较短的时间内使颗粒内部的微生物也可获得足够的基质, 避免 颗粒内部微生物由于缺乏基质而水解 ; (2) 通过微生物手段在污泥系统中富集慢速生长的 微生物种群, 如自养硝化菌等。 这些方法在一定程度上能够缓解颗粒污泥的解体, 但仍然实 现颗粒污泥的长期稳定。
         旋流分离的基本工作原理是基于离心沉降作用, 当待分离的两相混合液以一定的 压力从旋流器上部周边切向进入分离器后, 产生强烈的旋转运动, 由于固液两相之间的密 度差, 所受到的离心力, 向心浮力和流体曳力的并不相同, 较重的固体颗粒经旋流器底流口 排出 . 而大部分清液则经过溢流孔排出, 从而实现分离的目的。
         如今旋流技术在水处理领域, 已经被广泛的应用于一级处理, 如旋流沉淀池等, 但 目前还没有直接用于生物处理过程的报道。
         发明内容
         为了克服上述现有技术的不足, 本发明的目的在于提供一种可控制颗粒粒径与密 度的颗粒污泥污水处理装置, 其能够实现曝气区与非曝气区的划分, 并通过曝气装置的气 提作用, 实现混合液由曝气区进入旋流区进而再进入非曝气区, 最后再通过曝气装置的抽 吸作用重新进入曝气区, 其中, 通过旋流器装置加大剪切力实现好氧污泥的颗?;⑶沂?现好氧污泥颗粒粒径的人为控制和选择, 并且实现了气、 固、 液三相的适度分离, 使反应装 置达到更好的处理效果, 通过溶解氧从曝气区、 气体分离区、 旋流区和非曝气区溶解氧的浓 度的梯度分布, 可提高曝气区充氧效率, 减少曝气区域, 具有一定的节能功效。
         为了实现上述目的, 本发明采用的技术方案是 :
         一种可控制颗粒粒径与密度的颗粒污泥污水处理装置, 包括同心的内筒 10 和外 筒 11, 内筒 10 的下沿高于外筒 11 的下沿, 内筒 10 的上沿低于外筒 11 的上沿, 外筒 11 直立 固定在基座 21 上, 外筒 11 的侧壁上有出水口 7, 内筒 10 通过内筒支撑桩 14 固定在基座 21 上, 在内筒 10 与外筒 11 之间的环形空间内设置曝气装置 12, 曝气装置 12 通过曝气装置支撑桩 15 固定在基座 21 上, 曝气装置 12 连接进气管 13, 进气管 13 通到基座 21 外部, 基座 21 上还有排泥及放空管 16, 内筒 10 的内筒壁与圆筒状的旋流器筒体 8 的上沿密封连接, 旋 流器筒体 8 的下端连接穿壁管 9, 穿壁管 9 穿出内筒 10 和外筒 11 的筒壁, 旋流器筒体 8 的 侧壁上开有溢流孔 6, 内筒 10 的上筒口固定有进水漏斗 3, 进水漏斗 3 连接螺旋状的细弯管 4, 细弯管 4 的出口紧贴旋流器筒体 8 的内侧壁。所述曝气装置 12 为微孔曝气、 软管曝气或 者砂芯曝气装置。内筒 10 的侧壁上有通气管 2, 设置在内筒 10 与外筒 11 之间的环形空间 内, 高于内筒 10 下沿 0 ~ 0.6 倍内筒直径。
         所述旋流器筒体 8、 细弯管 4、 进水漏斗 3 以及穿壁管 9 组成旋流器装置。本发明 与现有技术相比, 具有以下优点 :
         (1) 实现好氧污泥颗粒粒径的人为控制和选择 : 混合液进入旋流器装置后, 细弯 管引导混合液紧贴内筒内壁斜向下流入, 大粒径和大密度的颗粒在离心力的作用下率先向 内壁迁移, 在旋流器装置内碰壁沉降, 在下部锥段富集的大粒径和大密度颗粒由穿壁管定 期排出, 粒径较小的颗?;蛐跆?, 从旋流器装置上部设置的溢流孔进入非曝气区, 穿壁管直 径大于等于细弯管直径, 实现适度的固液分离, 进而实现了粒径与密度的控制。
         (2) 实现混合液在反应装置内的循环流动 : 曝气装置固定在基座上, 位于内筒与 外筒之间的环状空间内, 并略高于内筒的下沿, 通过曝气改变曝气区和非曝气区的水体密 度, 进而改变压力, 使曝气区的压力小于非曝气区的压力, 从而非曝气区的液体外流, 达到 抽吸的作用, 反应装置进水后, 曝气区混合液曝气后得以膨胀, 水位得以提升, 混合液通过 气提作用溢流进锥形的进水漏斗并进入旋流器筒体, 并在此实现气体的分离, 通过旋流器 装置实现颗粒粒径和密度的分离后, 混合液并最终进入非曝气区, 从而完成了混合液在反 应器内的循环流动。 (3) 实现了气、 固、 液三相的适度分离 : 固定于内筒上沿的进水漏斗在混合液进入 旋流器前形成气液分离区, 该区域起到收集整流的作用, 并使曝气气提进来的气水混合液 在该区域达到适度气液分离的作用 ; 在旋流器筒壁上设置一通气管, 使进入旋流器的混合 液进一步气液分离, 使旋流器工作区的上部始终保持大气压强, 进而保证了旋流器的稳定 工作条件。
         (4) 出水水质好 : 通过实现曝气区和非曝气区功能区域的划分, 使整个反应装置 具有良好的同步硝化反硝化的效果, 实现了良好的出水水质。
         (5) 充氧效率高 : 由于微生物的代谢活动, 溶解氧的浓度由曝气区、 气体分离区、 旋流区和非曝气区依次降低, 当污泥回流至曝气区时溶解氧几乎耗尽, 从而提高了曝气区 的浓度梯度, 进而提高了该区的充氧效率。
         (6) 双向选择, 颗粒形成速度快 : 出水口开启进行出水时, 曝气区的液位会首先下 降, 由于连通的原因, 非曝气区的液位随之下降, 非曝气区的水由底部向曝气区出流, 会使 沉淀的污泥层发生一定的膨胀, 使得污泥层上方的沉淀性能较差的污泥发生上浮从而得以 随出水排出, 从而改变了传统的只依靠设定较短沉淀时间的单向选择的方式, 形成一种双 向选择方式, 加速颗粒的形成。
         (7) 污泥负荷均衡 : 上部内筒进水, 使进水需穿过污泥层进入曝气区, 加速了污泥 与进水的混合, 同时由非曝气区向曝气区、 由内向外的辐射型的进水方式, 更好的保证了污 泥负荷的均衡性。
         附图说明 图 1 是利用本发明的结构示意图。
         图 2 是实施例中反应装置内污泥颗粒的 2000 倍电镜照片。
         图 3 是实施例中反应装置内污泥颗粒的 12000 倍电镜照片。
         图 4 是实施例中反应装置运行 50 天后出水的水质数据, 横坐标为运行时间, 纵坐 标为 COD 去除率。
         图 5 是实施例中反应装置运行 50 天后出水的水质数据, 横坐标为运行时间, 纵坐 标为氨氮去除率。
         具体实施方式
         下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
         如附图所示, 本发明为一种可控制颗粒粒径与密度的颗粒污泥污水处理装置, 包 括同心的内筒 10 和外筒 11, 内筒 10 的下沿高于外筒 11 的下沿, 内筒 10 的上沿低于外筒 11 的上沿, 外筒 11 直立固定在基座 21 上, 外筒 11 的侧壁上有出水口 7, 内筒 10 通过内筒 支撑桩 14 固定在基座 21 上, 在内筒 10 与外筒 11 之间的环形空间内设置曝气装置 12, 曝气 装置 12 通过曝气装置支撑桩 15 固定在基座 21 上, 曝气装置 12 连接进气管 13, 进气管 13 通到基座 21 外部, 基座 21 上还有排泥及放空管 16, 内筒 10 的内侧壁上设置一圈卡槽 5, 旋 流器筒体 8 的上沿带有向外的水平边, 该水平边卡合在卡槽 5 内, 保证旋流器筒体 8 的上沿 与内筒 10 的内侧壁结合紧密, 也可以通过其它活动连接的方式, 旋流器筒体 8 的下端连接 穿壁管 9, 穿壁管 9 穿出内筒 10 和外筒 11 的筒壁, 旋流器筒体 8 的侧壁上开有溢流孔 6, 内 筒 10 的上筒口固定有进水漏斗 3, 进水漏斗 3 连接螺旋状的细弯管 4, 细弯管 4 的出口紧贴 旋流器筒体 8 的内侧壁。所述曝气装置 12 为微孔曝气、 软管曝气、 砂芯曝气或射流曝气装 置, 保证气体不会进入内筒 10, 并且可以达到良好的抽吸提升作用, 使底部不会发生污泥的 沉积。内筒 10 的侧壁上有通气管 2, 设置在内筒 10 与外筒 11 之间的环形空间内, 高于内筒 10 下沿 0 ~ 0.6 倍内筒直径。
         所述旋流器筒体 8、 细弯管 4、 进水漏斗 3 以及穿壁管 9 组成旋流器装置。内筒 10 与外筒 11 之间的环形空间即为曝气区 19, 旋流器筒体 8 以下与内筒 10 之间的空间为非曝 气区 20, 旋流器筒体 8、 进水漏斗 3 以及内筒 10 围成的空间为旋流区 18, 进水漏斗 3 内为整 流气液分离区 17。
         更优一步设计, 外筒 11 的高度与直径之比为 15 ∶ 1 ~ 5 ∶ 1, 内筒 10 的下沿高 于外筒 11 的下沿 0.3 ~ 1.2 倍的内筒直径, 内筒 10 的上沿低于外筒 11 的上沿 1 倍或 1 倍 以上的内筒直径, 曝气装置 12 设置在内筒 10 与外筒 11 之间的环形空间内, 高于内筒 10 下 沿 0 ~ 0.6 倍内筒直径, 旋流器筒体 8 的直径为内筒 10 直径的 0.2 ~ 0.9 倍, 旋流器筒体 8 的长度为直径的 0.7 ~ 2 倍, 旋流器筒体 8 与穿壁管 9 连接处为倒置的圆锥形, 其锥角为 5°~ 60°。
         最佳的一种选择, 外筒 11 的高度为 600cm, 外筒 11 的筒径为 120cm, 内筒 10 的筒径 为 65cm, 内筒 10 的下沿高于外筒 11 的下沿 30cm, 内筒 10 的上沿低于外筒 11 的上沿 100cm, 在曝气区 19 且高于内筒 10 下沿 25cm 设置曝气装置 12, 旋流器装置腔体的长度为 75cm, 旋流器筒体 8 与穿壁管 9 连接处锥角为 45°, 旋流器筒体 8 的筒径为 50cm, 细弯管 4 的管径 为 8cm, 流入角度与水平线夹角为 30°。
         曝气装置 12 通过曝气改变曝气区 19 和非曝气区 20 的水体的密度, 进而改变压 力, 使曝气区 19 的压力小于非曝气区 20 的压力, 从而非曝气区 20 的液体外流, 达到抽吸的 作用, 反应装置进水后, 水位控制在进水漏斗 3 上沿与底座高度的 0.8 ~ 0.95 倍, 曝气区 19 混合液曝气后得以膨胀, 水位得以提升, 混合液通过气提作用进入进水漏斗 3 再进入旋流 器装置, 并在此实现气体的分离, 通过旋流器装置实现颗粒粒径和密度的分离后, 混合液并 最终进入非曝气区 20, 从而完成了混合液在反应器内的循环流动。
         混合液中的颗粒根据不同粒径、 不同密度, 所产生的离心力不同, 在进入旋流区 后, 大粒径和大密度的颗粒率先向内壁迁移, 在旋流区内碰壁沉降, 在锥段下部富集, 由锥 段下部连接的穿壁管 9 定期排出, 穿壁管 9 直径取 0.15 ~ 1 倍出流孔直径, 粒径为 50 ~ 3 1500um 的颗粒和密度为 1.01 ~ 1.20g/cm 的颗?;蛐跆?, 从旋流器筒体 8 上部设置的溢流 孔 6 出流进入非曝气区 20, 溢流孔 6 直径大于等于细弯管 4 直径, 实现适度的固液分离, 进 而实现了粒径与密度的控制。
         通过外筒 11 上的出水口 7 开启进行出水时, 会排出一部分在设定沉淀时间内未沉 淀至出水口 7 下方的絮体 ( 此为传统的单向选择 ), 另外, 曝气区 19 的液位会首先下降, 由 于连通的原因, 非曝气区 20 的液位随之下降, 非曝气区 20 的水由底部向曝气区 19 出流, 一 定的出流流速会将已经沉淀至出水口下方 7 的密度与粒径较小的絮体随出水排出, 进而改 变了传统的单向选择的方式, 形成一种双向选择方式, 在运行初期加速颗粒的形成。 通过实现曝气区和非曝气区功能区域的划分, 使整个反应装置具有良好的同步硝 化反硝化的效果, 实现了良好的出水水质 ; 与此同时, 由于微生物的代谢活动, 溶解氧的浓 度由曝气区、 气体分离区、 旋流区和非曝气区依次降低, 当污泥回流至曝气区时溶解氧几乎 耗尽, 从而提高了曝气区的浓度梯度, 进而提高了该区的充氧效率。
         使用时, 使污水从进水口 1 通过进水漏斗 3 进入装置, 进水口 1 可设置在进水漏斗 3 的正上方, 污水先通过进水漏斗 3 进入旋流区 18, 然后通过旋流器筒体 8 侧壁的溢流孔 6 进入到非曝气区 20, 再从内筒 10 的底部辐射型穿过污泥层进入到曝气区 19, 加速泥水混 合, 平衡负荷 ; 随着不断进水, 装置内水位不断上升, 进水时间控制在 1 到 30 分钟。当装置 内水位达到进水漏斗 3 的上边缘与基座 21 距离的 80%~ 95%时, 停止进水, 开始曝气, 进 水水位可用液位计控制。此时, 曝气区 19 的混合液在曝气的作用下发生膨胀, 当混合液膨 胀溢过进水漏斗 3 边缘时, 混合液进入整流气液分离区 17, 在此进行气液分离, 使尽量少的 气体进入旋流器装置, 随后在重力作用下由细弯管 4 引流至旋流区 18, 由于细弯管紧贴筒 壁, 在旋流器筒体 8 边壁上形成切向流动从而形成旋流, 由于污泥颗粒与液体的密度不同, 从而需承受不同的离心力, 需要排除的污泥由于受到较大的离心力向边壁迁移, 碰壁时发 生沉降 ; 密度较小的液体及小粒径的污泥由于受到相对小的离心力, 会旋流向上从溢流孔 6 流出进入到非曝气区 20, 达到固液分离, 粒径选择和控制的效果 ( 在反应器运行初期, 旋 流区 18 主要起到加大剪切力, 促进颗粒形成的作用 )。
         与此同时, 曝气区 19 内的混合液在气体的气提作用下, 曝气区 19 的压力小于非曝 气区 20 内的压力, 使得非曝气区 20 内的混合液被抽吸到曝气区 19, 使反应器形成连续的循 环流动。为了使内筒 10 内被抽吸后不形成真空, 保证液体的流动顺畅, 在内筒 10 上设置了
         通气管 2, 并且对部分进入旋流区 18 的气体进行排放, 进一步加强了气液分离的效果。
         整个曝气周期控制在 2 到 8 个小时, 当反应完全时, 停止曝气, 沉淀 2 ~ 60 分钟后, 出水口 7 开启进行出水, 此时外筒 11 与内筒 10 间的液位会首先下降, 由于连通的原因, 内 筒 10 的液位随之下降, 内筒 10 的水由底部向外筒 11 与内筒 10 之间出流, 会使沉淀的污泥 层发生一定的膨胀, 使得污泥层上方的沉淀性能较差的污泥发生二次选择从而得以随出水 排出, 加强了反应器内微生物量的控制步骤, 在反应装置运行初期, 更有利于颗粒的形成。
         上述最佳选择的一个具体应用, 反应装置采用污水厂的回流污泥进行接种, 进水 COD1200mg/L, 氨氮 120mg/L, 每个循环周期为 4 个小时, 采用进水 - 曝气 - 沉淀 - 出水的间 歇循环式运行, 其中进水 2 分钟, 沉淀 8 分钟, 出水 2 分钟, 剩余时间为曝气时间 ; 运行第 15 天开始形成颗粒, 颗粒大小在 0.15 ~ 0.35mm ; 反应器运行到第 50 天, 反应装置内几乎完全 颗?;?, 颗粒粒径始终维持在 0.15 ~ 0.50mm 之间, 粒径控制良好, 实现小粒径颗?;⑶?颗粒的圆度平均可达 0.9, 图 2 为反应器内污泥颗粒的 2000 倍电镜照片, 图 3 为反应器内 污泥颗粒的 12000 倍电镜照片, 图中显示污泥颗粒密实, 表面光滑, 细菌数量多。图 4 和图 5 为运行 50 天后出水的水质数据, 可以发现 COD 的去除率平均达到 93%以上, 氨氮去除率 平均达到 60% -70%, 具有良好的出水水质。 本发明通过旋流器装置及特殊的排泥方式的设计, 以及曝气装置的合理放置, 成 功克服了污泥颗粒粒径难于控制的问题, 并且实现了好氧厌氧功能区的连续交替, 使反应 器具有了同步硝化反硝化的功能, 提高了出水水质以及污泥颗粒的稳定性, 并大大降低了 传统好氧处理工艺的能耗。
        

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