本發(fā)明涉及一種通過好氧顆粒污泥進(jìn)行廢水處理的方法，屬于廢水生物處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

好氧顆粒污泥是微生物自凝聚形成的一種特殊形式的活性污泥，具有良好的沉降性能、密實(shí)的結(jié)構(gòu)、較高濃度的生物量、較強(qiáng)的沖擊負(fù)荷和抵抗有毒有害物質(zhì)等優(yōu)勢，因此具有較好的應(yīng)用前景。好氧顆粒污泥的試驗(yàn)研究是始于20世紀(jì)90年代末，到目前有關(guān)好氧活性污泥形成的四步途徑和三種假說(涉及晶核、細(xì)胞表面疏水性、真菌/絲狀菌、胞外聚合物、階段形成)已基本得到共識，根據(jù)這個(gè)假說，多數(shù)研究認(rèn)為影響好氧顆粒污泥形成的因素主要包括：種泥類型、底物組成、有機(jī)負(fù)荷、PH指和游離氨、反應(yīng)器類型、水流方向、曝氣強(qiáng)度和運(yùn)行溫度等。雖然實(shí)驗(yàn)室研究取得了較好的成果，但工程應(yīng)用進(jìn)展緩慢，目前只有荷蘭推出的Nereda等少數(shù)幾個(gè)工藝成功應(yīng)用于工程實(shí)踐，國內(nèi)未見穩(wěn)定運(yùn)行的工程實(shí)例。

中國專利文獻(xiàn)CN104556362A公開了一種好氧顆粒污泥的培養(yǎng)方法，該方法分為以下步驟：1、在序批式反應(yīng)器中接種活性污泥；2、首先用硫酸調(diào)節(jié)待處理石化廢水的pH值，然后將調(diào)節(jié)好pH值的石化廢水泵入反應(yīng)器中；3、通過反應(yīng)器底部鋪設(shè)的曝氣裝置進(jìn)行曝氣，使活性污泥和石化廢水充分混合反應(yīng)；4、停止曝氣，靜置實(shí)現(xiàn)泥水分離；5、由反應(yīng)器的出水口排出一定量的水；步驟2至5在反應(yīng)器中按周期反復(fù)進(jìn)行。并對接種的活性污泥性狀、濃度、微量元素含量，進(jìn)水的組份、COD濃度，溶解氧含量及各步驟的時(shí)間、控制條件進(jìn)行了規(guī)定。中國專利文獻(xiàn)CN104556362A公開了一種處理城市污水的好氧顆粒污泥方法及其好氧顆粒污泥，該專利特征是反應(yīng)器采用8-15高徑比和50％-80％排水比，空氣由反應(yīng)器底部壓縮充入，接種絮體污泥后，排水比從40％開始，每月提高5-10％，至60-80％；運(yùn)行周期時(shí)間從4-6小時(shí)開始，每月縮1小時(shí)，至2-3小時(shí)；沉降時(shí)間從30-40min開始，每周沉降時(shí)間降低1-2min，至15-20min；穩(wěn)定操作至好氧顆粒污泥占反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)體積的50-85％。

以上顆粒污泥的具體培養(yǎng)方法，控制要點(diǎn)包括：反應(yīng)器高徑比、排水比、運(yùn)行周期、進(jìn)水水質(zhì)及反應(yīng)器內(nèi)的化學(xué)環(huán)境(溶解氧、PH值)，未明確好氧顆粒污泥工藝的核心控制因素，也沒有實(shí)現(xiàn)好氧顆粒污泥工藝工程化的具體措施。

中國專利文獻(xiàn)CN105692881A公開了一種好氧顆粒污泥反應(yīng)器，該裝置包括反應(yīng)器體、進(jìn)水裝置、曝氣裝置、排泥裝置、出水收集裝置、三項(xiàng)分離器、反應(yīng)區(qū)、沉淀區(qū)，在反應(yīng)區(qū)曝氣，形成好氧顆粒污泥。該反應(yīng)器與UASB相似，不同之處是在反應(yīng)器底部布設(shè)了曝氣裝置。由于好氧顆粒污泥工藝曝氣量與厭氧產(chǎn)氣量及氣泡大小均有較大的差異，實(shí)際工程中，形成顆粒污泥的工藝控制難度較大；并且由于好氧顆粒污泥總停留時(shí)間短，采用的反應(yīng)器容積利用率低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于大規(guī)模的工程應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有好氧顆粒污泥技術(shù)難于工程應(yīng)用的不足，提供一種能夠形成好氧顆粒污泥，便于工程應(yīng)用的好氧顆粒污泥廢水處理方法。該方法通過控制形成好氧顆粒污泥的關(guān)鍵因素，能夠形成穩(wěn)定的顆粒污泥，具有適用范圍廣、運(yùn)行穩(wěn)定、操作簡單、成本低、出水水質(zhì)好的優(yōu)勢。

本發(fā)明的好氧顆粒污泥廢水處理方法，采用至少兩組并行的好氧顆粒污泥反應(yīng)器，各組反應(yīng)器交替運(yùn)行，具體包括以下步驟：

(1)啟動(dòng)第一個(gè)好氧顆粒污泥反應(yīng)器，將廢水通過布水系統(tǒng)均勻分布在反應(yīng)器底部，進(jìn)入反應(yīng)器的廢水自下而上均勻地流過好氧顆粒污泥反應(yīng)區(qū)，并排出凈化后的上清液；

(2)進(jìn)水時(shí)間T₁后停止排水，同時(shí)進(jìn)行曝氣，通過布設(shè)在池底的曝氣器對反應(yīng)器內(nèi)的廢水進(jìn)行混合及充氧；

(3)曝氣時(shí)間T₂后停止進(jìn)水；

(4)曝氣時(shí)間T₃后停止曝氣，開始靜沉；

(5)沉淀時(shí)間T₂后，結(jié)束一個(gè)周期T；重新開啟第一個(gè)好氧顆粒污泥反應(yīng)器的進(jìn)水和排水，重復(fù)以上步驟；

(6)當(dāng)上一個(gè)好氧顆粒污泥反應(yīng)器在步驟(3)停止進(jìn)水后，將進(jìn)水切換至下一個(gè)好氧顆粒污泥反應(yīng)器，下一個(gè)好氧顆粒污泥反應(yīng)器按上述步驟運(yùn)行；各個(gè)好氧顆粒污泥反應(yīng)器依次循環(huán)運(yùn)行。

所述各運(yùn)行時(shí)間周期T、進(jìn)水時(shí)間T₁、沉淀時(shí)間T₂和曝氣時(shí)間T₃的關(guān)系為：1個(gè)周期T＝120分鐘-240分鐘，沉淀時(shí)間T₂＝進(jìn)水/曝氣時(shí)間＝10-20分鐘，進(jìn)水時(shí)間T₁＝進(jìn)水/出水時(shí)間＝T/n-T₂(分鐘)，曝氣時(shí)間T₃＝T-T₁-2*T₂＝(n-1)*T/n-T₂，式中n為好氧顆粒反應(yīng)器的組數(shù)，進(jìn)水/出水指一邊進(jìn)水一邊排水，進(jìn)水/曝氣指一邊進(jìn)水一邊曝氣。

所述步驟(1)中的布水系統(tǒng)采用垂直均勻布水方式，并確保每個(gè)布水孔的服務(wù)面積≤16m²。

所述步驟(1)中是通過穿孔集水管排出凈化后的上清液，穿孔集水管上的集水孔向下，防止曝氣時(shí)帶入的污泥等懸浮物積存在集水管內(nèi)并隨排水流出；集水孔在水面分布均勻，且每根集水管的所有集水孔總面積≤該集水管斷面面積的30％。

所述步驟(2)中的曝氣強(qiáng)度應(yīng)滿足曝氣結(jié)束時(shí)DO＝4-7mg/L。

所述各反應(yīng)器的總?cè)莘eV(m³)＝0.001*進(jìn)水流量(m³/d)*[進(jìn)水BOD₅濃度(mg/l)-出水BOD₅濃度(mg/l)]/[污泥負(fù)荷(kgBOD₅/kgMLSSd)*污泥濃度(kgMLSS/m³)]。每個(gè)反應(yīng)器的容積v(m³)＝總反應(yīng)器容積(m³)/反應(yīng)器個(gè)數(shù)。式中：污泥負(fù)荷隨進(jìn)水變化較大，對于城市污水，污泥負(fù)荷＝0.05-0.20kgBOD₅/kgMLSSd；污泥濃度＝6-15kgMLSS/m³。

上述方法的工作原理和特點(diǎn)如下：

(1)雖然影響顆粒污泥形成的因素多，但對于其中的許多影響因素來說，一般的廢水處理工程均可以滿足，工程應(yīng)用最重要的控制因素一是確保在非曝氣時(shí)段，進(jìn)入反應(yīng)器的廢水能夠與反應(yīng)器內(nèi)的污泥層充分接觸和傳質(zhì)；二是在曝氣階段，反應(yīng)器內(nèi)的廢水能夠在顆粒污泥可承受的剪切范圍內(nèi)與顆粒污泥充分混合。

(2)通過對布水系統(tǒng)和集水系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)，避免廢水在非曝氣期和曝氣混合強(qiáng)度不足時(shí)出現(xiàn)短流或泥水雖然局部混合強(qiáng)烈但整體傳質(zhì)不足的問題；也避免了間歇式反應(yīng)器排水初期水質(zhì)較差的現(xiàn)象。

(3)由于該方法能夠使泥水在全池范圍內(nèi)均勻傳質(zhì)，不需設(shè)置污泥回流泵與進(jìn)水混合，避免了強(qiáng)剪切力對污泥的破壞，從工藝上提高了污泥顆粒化效率，避免了顆粒污泥的再次解體。

(4)通過對多組(兩組或以上)反應(yīng)器切換運(yùn)行及合理編排每組反應(yīng)器運(yùn)行程序，在不降低反應(yīng)器效率的前提下，合理解決了廢水連續(xù)進(jìn)水、連續(xù)出水的問題，有利于工程的大規(guī)模應(yīng)用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明好氧顆粒污泥廢水處理方法的流程示意圖。

圖中：1、進(jìn)水閥，2、布水系統(tǒng)，3、池體，4、穿孔集水管，5、排水閥，6、進(jìn)氣閥，7、曝氣器，8、流量控制器，9、進(jìn)水總管，10、進(jìn)水管，11、進(jìn)氣總管，12、曝氣管，13、排水管。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的好氧顆粒污泥廢水處理方法，采用至少兩組并行的好氧顆粒污泥反應(yīng)器，各組反應(yīng)器交替運(yùn)行。各組好氧顆粒污泥反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)相同，如圖1所示，包括池體3、進(jìn)水管10、穿孔集水管4、曝氣管12和排水管13。池體3上部設(shè)置有伸入其內(nèi)的進(jìn)水管10，進(jìn)水管10通過進(jìn)水閥1與進(jìn)水總管9連接，進(jìn)水管10在池體3內(nèi)的部分上分布有布水系統(tǒng)2。池體3上部設(shè)置有伸入其內(nèi)的穿孔集水管4，穿孔集水管4通過排水閥5與排水管13連接，排水管13上設(shè)置有流量控制器8。池體3底部設(shè)置有曝氣管12，曝氣管12上分布有曝氣器7，曝氣管12通過進(jìn)氣閥6與進(jìn)氣總管11連接。

布水系統(tǒng)2采用垂直均勻布水方式，并確保每個(gè)布水口(孔)的服務(wù)面積≤16m²。

穿孔集水管4的開孔向下，防止曝氣時(shí)帶入的污泥等懸浮物積存在集水管內(nèi)并隨排水流出；同時(shí)應(yīng)使集水孔在整個(gè)池體水面分布均勻，且每根集水管的所有集水口(孔)總面積≤該集水管斷面面積的30％。設(shè)置流量控制器8，確保排水均勻。

曝氣器7采用中微孔曝氣器，曝氣強(qiáng)度應(yīng)滿足曝氣結(jié)束時(shí)DO＝4mg/L-7mg/L。

本發(fā)明的好氧顆粒污泥廢水處理方法，具體運(yùn)行過程如下所述。

(1)開啟第一組反應(yīng)器的進(jìn)水閥1和排水閥5，使廢水由進(jìn)水總管11首先進(jìn)入第一組反應(yīng)器。在第一組反應(yīng)器內(nèi)，廢水通過進(jìn)水管10上的布水系統(tǒng)2均勻分布在池體3的底部，廢水自下而上均勻地流過好氧顆粒污泥反應(yīng)區(qū)，凈化后的上清液通過穿孔集水管4排出。

(2)進(jìn)水時(shí)間T₁后關(guān)閉排水閥5，同時(shí)開啟進(jìn)氣閥6，使壓縮空氣由進(jìn)氣總管11進(jìn)入曝氣管12，通過布設(shè)在池底的曝氣器7對池體3內(nèi)的廢水進(jìn)行混合及充氧。

(3)曝氣時(shí)間T₂后關(guān)閉進(jìn)水閥1。

(4)曝氣時(shí)間T₃后關(guān)閉進(jìn)氣閥7，停止曝氣，開始靜沉。

(5)沉淀完成T₂后，結(jié)束一個(gè)周期T。重新開啟第一個(gè)好氧顆粒污泥反應(yīng)器的進(jìn)水和排水，重復(fù)以上步驟，進(jìn)行第二個(gè)周期；

(6)當(dāng)上一個(gè)好氧顆粒污泥反應(yīng)器在步驟(3)停止進(jìn)水后，將進(jìn)水切換至下一個(gè)好氧顆粒污泥反應(yīng)器，下一個(gè)好氧顆粒污泥反應(yīng)器按上述步驟運(yùn)行；各個(gè)好氧顆粒污泥反應(yīng)器依次循環(huán)運(yùn)行。

各運(yùn)行時(shí)間確定方法為：1個(gè)周期T＝120分鐘-240分鐘，其中：沉淀時(shí)間T₂＝10-20分鐘，進(jìn)水時(shí)間T₁＝T/n-T₂，曝氣時(shí)間T₃＝T-T₁-2*T₂＝(n-1)*T/n-T₂，式中n為好氧顆粒反應(yīng)器的組數(shù)。

以下給出采用兩組好氧顆粒污泥反應(yīng)器的實(shí)施例。

兩組好氧顆粒污泥反應(yīng)器的進(jìn)水、曝氣、沉淀和排水的關(guān)系如下表：

注：進(jìn)水/出水指一邊進(jìn)水一邊排水，進(jìn)水/曝氣指一邊進(jìn)水一邊曝氣。

表中：1個(gè)周期T(min)＝150分鐘，其中：沉淀時(shí)間＝進(jìn)水/曝氣時(shí)間T₂(min)＝15min，進(jìn)水/出水時(shí)間＝T(min)/2-T₂(min)＝60min，曝氣時(shí)間T₃(min)＝(2-1)*T/2-T₂＝60min。

布水系統(tǒng)2的每個(gè)布水口(孔)的服務(wù)面積＝6m²。每根集水管的所有集水口(孔)總面積＝該集水管斷面面積的25％。

本實(shí)施例總反應(yīng)器容積V(m³)＝0.001*1000(m³/d)*[進(jìn)水BOD₅濃度(250mg/l)-出水BOD₅濃度(10mg/l)]/[污泥負(fù)荷(0.08kgBOD₅/kgMLSSd)*污泥濃度(7kgMLSS/m³)]＝430m³，每個(gè)反應(yīng)器的容積v(m³)＝V(m³)/2＝215m³。

本實(shí)施例經(jīng)2個(gè)月調(diào)試形成好氧顆粒污泥，好氧顆粒污泥粒徑1.0-1.5mm，運(yùn)行期間進(jìn)出水檢測數(shù)據(jù)見下表。

實(shí)施例 處理前后水檢測數(shù)據(jù)