CN114988564A - 压力驱动旋流强化连续流好氧活性污泥颗粒化装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种压力驱动旋流强化连续流好氧活性污泥颗粒化装置及方法，涉及污水处理技术领域，包括：沸腾床活化反应器组、二沉池、蓄水池、外置旋流活化分选器、控制器、压力传感器和溢流变频泵；沸腾床活化反应器组包括多个串联的沸腾床活化反应器，各沸腾床活化反应器内均设有内置旋流活化器，且各旋流活化器内均设置有旋流导板；分选器底流口接底流管，分选器溢流口接溢流管，三个压力传感器分别用于监测分选器入口、溢流管和底流管内的压力，溢流变频泵的泵入口与溢流管连通，控制器能够控制溢流变频泵的泵出流速。本发明提供的压力驱动旋流强化连续流好氧活性污泥颗粒化装置及方法能够使活性污泥在连续流颗粒化过程中实现活化。

Description

压力驱动旋流强化连续流好氧活性污泥颗粒化装置及方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，特别是涉及一种压力驱动旋流强化连续流好氧活性污泥颗粒化装置及方法。

背景技术

好氧污泥颗粒污泥相比常规活性污泥具有许多优点，如高生物保留量、易污泥-水分离、能在颗粒结构中发生多种生物过程、耐冲击负荷等等，这使得好氧污泥颗粒化在生活和工业废水处理方面成为一种很有前途的技术。

要活化好氧颗粒污泥应具备好氧污泥颗粒化的条件，从而确保好氧颗粒污泥的长期稳定运行。目前，大部分好氧颗粒污泥都是在序批式反应器中培养的，促进序批式反应器中好氧活性污泥颗粒化的因素主要有：基于沉降速度的选择压、富-贫营养周期交替环境、水力剪切力、有机负荷率、进水组成和溶解氧。其中，基于沉降速度的选择压(微生物种群变化压力)对污泥颗粒化起着决定性作用。

与序批式反应器相比，连续流好氧颗粒污泥反应器具有诸多优点。研究表明，促进连续流反应器中好氧活性污泥颗粒化的因素主要有：基于沉降速度的选择压、颗粒污泥循环系统、富-贫营养周期交替环境、水力剪切力、添加生物(例如，接种序批式反应器中生成的好氧颗粒污泥或接种生物膜)、环境温度和溶解氧等。其中，基于沉降速度的选择压、富-贫营养环境和水力剪切力尤为重要。原因是：基于沉降速度的选择压对连续流反应器中好氧污泥颗粒化起着决定性作用，但现有污泥沉降速度选择器主要基于重力沉降原理，易受连续流动的干扰，分选时间长，占地面积大，成本高，结构复杂，难于调控以优化沉降速度；普遍采用的完全混合型连续流反应器不利于创造富-贫营养周期交替环境；适当的水力剪切力会促进生物膜的形成，从而强化污泥颗粒化，但现有连续流反应器基本都基于重力沉降原理，其中缺少适当强度的水力剪切力场。需要特别注意的是：基于沉降速度的选择压的强度最好可定量、灵活、稳定地调控以优化污泥沉降速度；而水力剪切力的强度最好也可定量、灵活、稳定地调控，因为水力剪切力过大会使颗粒污泥破碎。

最近已有研究人员利用基于沉降速度的选择压、颗粒污泥循环系统和富-贫营养周期交替环境这三个因素在连续流反应器中用真实生活污水中的絮状活性污泥成功培养出了好氧颗粒污泥：用基于重力沉降原理的污泥沉降速度选择器来分选污泥，并通过调整出水高度来优化污泥沉降速度；用串联的带电动搅拌器的推流反应器在空间上创造富-贫营养周期交替环境。该研究是目前较好的一项研究，因为其突破了传统连续流好氧污泥颗粒化技术的一些局限性。

然而，发明人发现无论是序批式还是连续流反应器，能够长时间运行的好氧颗粒污泥的有效孔隙率小、传质通道少、活性低。这导致好氧颗粒污泥的内部细胞容易自溶形成空腔，造成污泥不稳定，易破碎，且粒径越大上述情况越严重，究其原因可知：现有反应器基本都基于重力沉降原理，反应器中缺少足够的水力剪切力场，颗粒污泥无法有效自转，进而无法有效驱动颗粒污泥微界面振荡，污泥孔道中底物与营养物质的传递和溶解氧的扩散受限。并且，较低的水力剪切力抑制了对好氧颗粒污泥稳定维持起重要作用的胞外聚合物的分泌，降低了细胞表面的疏水性，无法及时有效剪除颗粒表面快速生长的丝状菌，减小了颗粒的密度和球形度。

因此，亟需研发出一种新的方案来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种压力驱动旋流强化连续流好氧活性污泥颗粒化装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，使活性污泥在连续流颗粒化过程中实现活化。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种压力驱动旋流强化连续流好氧活性污泥颗粒化装置，包括：沸腾床活化反应器组、二沉池、蓄水池、外置旋流活化分选器、控制器、压力传感器和溢流变频泵；所述沸腾床活化反应器组包括多个串联的沸腾床活化反应器，各所述沸腾床活化反应器内均设有内置旋流活化器，且各所述旋流活化器内均设置有旋流导板；外置旋流活化分选器具备分选器入口、分选器底流口和分选器溢流口，且内部设有旋流导板；所述沸腾床活化反应器组具备进水口、出水口和回流口，所述沸腾床活化反应器组的出水口和所述二沉池连通，所述二沉池底流通入蓄水池，所述蓄水池的底部出口有两条回流支路，一条所述回流支路直接与所述沸腾床活化反应器的回流口连接，另一条所述回流支路与所述分选器入口连通，所述分选器底流口与所述回流口连通，各所述回流支路内均设置有定时电磁阀；所述分选器底流口接底流管，所述分选器溢流口接溢流管，三个所述压力传感器分别用于监测所述分选器入口、所述溢流管和底流管内的压力，所述溢流变频泵的泵入口与所述溢流管连通，所述控制器能够控制所述溢流变频泵的泵出流速。

在其中一个实施例中，所述沸腾床活化反应器组出水口和所述外置旋流活化分选器入口通过管路连通，所述管路上设置有气液混合泵和液体流量计，所述气液混合泵可在运输液体的同时吸入空气，所述气液混合泵能够将所述沸腾床活化反应器内的泥水混合物和空气在所述气液混合泵中混合后输送至所述外置旋流活化分选器内。

在其中一个实施例中，所述内置旋流活化器的底部开口也接有底流管，底流管采用阶梯状设计，可以起到减小离心力的效果，进而降低颗粒被水力剪切力剪碎的可能性。

在其中一个实施例中，所述内置旋流活化器和所述外置旋流活化分选器的壳体均包括圆柱段和圆锥段，所述圆柱段位于所述圆锥段的正上方且两者同轴设置。

在其中一个实施例中，所述圆柱段中部向内凹陷，所述圆锥段的中部向外凸起。

在其中一个实施例中，所述圆锥段的内壁和底流管的内表面均用疏水材料加工而成，所述圆柱段的内壁和溢流管的内表面均用亲水材料加工而成，可以强化颗粒污泥和水的分离效果。

在其中一个实施例中，还包括变频器，所述控制器通过所述变频器来调控所述溢流变频泵的泵出流速。

在其中一个实施例中，还包括曝气装置，所述曝气装置用于在各所述沸腾床活化反应器的底部曝气；

所述曝气装置包括气体发生装置、气管、气体流量计和多个空气扩散器，所述空气扩散器为微孔空气扩散器或盘式膜片微孔曝气器，各所述沸腾床活化反应器的底部均布设有所述气管，所述气体发生装置能够向所述气管内曝气，各所述沸腾床活化反应器内均设置有所述空气扩散器，所述空气扩散器的进气口与所述气管连通，所述气体流量计用于监测所述气体发生装置的曝气量；

所述气体发生装置为微纳米气泡发生装置。

在其中一个实施例中，所述外置旋流活化分选器圆锥段设有环形空气扩散器，所述环形空气扩散器与微纳米气泡发生装置连接，利用气浮强化旋流分离的原理强化泥水分离、强化活性污泥与颗粒污泥的分离。

本发明还提供了一种连续流好氧颗粒污泥活性旋流强化方法，利用如上所述压力驱动旋流强化连续流好氧活性污泥颗粒化装置来实现；包括：

通过调控所述溢流变频泵的流速来使得所述外置旋流活化分选器的压降比处于110～120％范围内，所述压降比为所述分选器入口与所述分选器溢流管口压差和所述分选器入口与所述分选器底流管口压差的比值；

在其中一个实施例中，还包括通过定时电磁阀控制各所述回流支路的启闭；

所述蓄水池的底部出口与所述分选器入口之间的所述回流支路上的定时电磁阀为定时电磁阀一，另一个为定时电磁阀二；

当定时电磁阀一在设定时间内开启时，设定定时电磁阀二处于关闭状态，此时蓄水池出水进入外置旋流活化器，进而回流经外置旋流活化分选器分选后的污泥；

当定时电磁阀一在设定时间内关闭时，设定定时电磁阀二处于开启状态，此时蓄水池出水回流至沸腾床活化反应器中；

也可根据实际需求关闭定时电磁阀二，使整个工艺切换为蓄水池出水全部进入外置旋流活化器的工艺。

可在不同反应阶段根据实际需求添加或去掉二沉池、蓄水池。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1、本发明提供的压力驱动旋流强化连续流好氧活性污泥颗粒化装置及方法，利用发明人发现的旋流器压降比对旋流分离和旋流场颗粒自转的高效调控作用实现对旋流器分离性能和旋流场中颗粒污泥自转速度的调控，进而实现对连续流好氧颗粒污泥活化分选的实时定量监控；

2、多级串联的沸腾床活化反应器提供富营养-贫营养周期交替条件，有利于储存能力强的菌种生长，同时可以抑制丝状菌过度繁殖，进而为好氧颗粒污泥的形成及稳定创造条件；

3、内置旋流活化器利用旋流导板产生旋流，起活化颗粒污泥的作用，其运行动力与沸腾床活化反应器中泥水内循环的动力均为内置旋流活化器内外泥-水-气混合液的总密度差，且旋流场中的颗粒存在高速自转，颗粒自转可驱动颗粒微界面振荡实现污染物脱附；

4、内置旋流活化器和外置旋流活化分选器的底流管均采用阶梯状设计，可以起到减小离心力的效果，进而降低颗粒被水力剪切力剪碎的可能性；

5、内置旋流活化器和外置旋流活化分选器的圆柱段壁面设计为凹表面、圆锥段为凸表面，可以在降低压降的同时，提高分离效率；

6、内置旋流活化器和外置旋流活化分选器中结合采用亲水材料和疏水材料，可以强化颗粒污泥和水的分离效果；

7、外置旋流活化分选器中的旋流导板起到提高分离效率的作用；

8、结构设计巧妙，内外循环功能，传质效果优越，抗负荷冲击能力强；

9、提供足够的水力剪切力(旋流场是水力剪切流场)；

10、微纳米气泡发生装置产生的微纳米气泡可以延长气泡在水中的停留时间、提高气体在水中的溶解效率、强化污泥和水的分离；

11、气液混合泵可在运输液体的同时吸收空气，空气和泥水混合物在气液混合泵中混合后输送至外置旋流活化分选器，从而利用气浮强化旋流分离的原理，在避免水力场剪碎污泥的前提下，强化泥水分离、活性污泥与颗粒污泥的分离；

12、外置旋流活化分选器中设有环形空气扩散器，环形空气扩散器与微纳米气泡发生装置连接，利用气浮强化旋流分离的原理强化泥水分离、强化活性污泥与颗粒污泥的分离。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例一提供的压力驱动旋流强化连续流好氧活性污泥颗粒化装置的结构示意图；

图2为实施例二提供的压力驱动旋流强化连续流好氧活性污泥颗粒化装置的结构示意图；

图中：1、进水泵；2、液体流量计一；3、沸腾床活化反应器进水口；4、沸腾床活化反应器；5、内置旋流活化器；6、旋流导板一；7、内置旋流活化器圆柱段；8、内置旋流活化器圆锥段；9、内置旋流活化器底流管；10、气体发生装置；11、气体流量计；12、微孔空气扩散器；13、二沉池；14、二沉池溢流堰出水口；15、二沉池底流口；16、蓄水池；17、定时电磁阀一；18、气液混合泵；19、液体流量计二；20、压力传感器一；21、外置旋流活化分选器入口；22、外置旋流活化分选器；23、旋流导板二；24、外置旋流活化分选器圆柱段；25、外置旋流活化分选器圆锥段；26、外置旋流活化分选器溢流管；27、外置旋流活化分选器底流管；28、压力传感器二；29、溢流变频泵；30、变频器；31、控制器；32、压力传感器三；33、管路调节阀；34、沸腾床活化反应器回流口；35、定时电磁阀二；36、污泥回流泵；37、环形空气扩散器；38、盘式膜片微孔曝气器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种压力驱动旋流强化连续流好氧活性污泥颗粒化装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，使活性污泥在连续流颗粒化过程中实现活化。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

本实施例提供一种压力驱动旋流强化连续流好氧活性污泥颗粒化装置，如图1所示，包括：沸腾床活化反应器组、二沉池13、蓄水池16、外置旋流活化分选器22、控制器31、溢流变频泵29、三个压力传感器(压力传感器一20、压力传感器二28、压力传感器三32)；

多级串联的沸腾床活化反应器4组成沸腾床活化反应器组，以实现空间上的贫富营养交替，从而替代序批式反应器中的时间上的贫富营养交替，促进絮状活性污泥颗粒化，进而使进水中的有机物和氨氮在好氧颗粒污泥的作用下得以去除。各沸腾床活化反应器中均设有竖直放置的内置旋流活化器5，底部设置有用于曝气的结构，沸腾床活化反应器上还设置有回流口以及进、出水口，其中内置旋流活化器5包括上下均开口的通腔和设置于通腔内的旋流导板一6，沸腾床活化反应器4内的污泥经过内置旋流活化器4的上开口流入内置旋流活化器后沿着旋流导板一6向下旋流至内置旋流活化器底流管9，相较于其他现有技术使用的是电力搅拌器，内置旋流活化器5无需电能。曝气装置包括气体发生装置10、气体流量计11和设置在每一个沸腾床活化反应器4底部的孔空气扩散器12，微孔空气扩散器12通过管路与气体发生装置10相连接，合理布设微孔空气扩散器12使得泥-水-气混合均匀，且不影响污泥从沸腾床活化反应器4底部出口流出。沸腾床活化反应器组末端与二沉池13相连。

二沉池13的作用是泥水分离，沉降浓缩后的污泥从二沉池底流口15流出，而上清液(出水)则从二沉池溢流堰出水口14流出，可以避免因污泥沉降性不佳造成的污泥大量损失。因二沉池14不能分选出絮状污泥和颗粒污泥，故此处结合使用二沉池14和外置旋流活化分选器22，既能使出水澄清又能分选出絮状污泥和颗粒污泥。并且为使整个过程稳定运行，在二沉池底流口15后方增设蓄水池16。

蓄水池16底部出口有两条回流支路，一条直接与沸腾床活化反应器回流口34连接，该支路设有定时电池阀二36，另一条则通过外置旋流活化分选器22与沸腾床活化反应器回流口34连接，在二沉池底流口16和外置旋流活化分选器21之间设有定时电池阀一17。通过定时电磁阀控制各支路。

外置旋流活化分选器22具备外置旋流活化分选器入口21、外置旋流活化分选器底流管27和外置旋流活化分选器溢流管26，由定时电磁阀一17、气液混合泵18、液体流量计二19控制外置旋流活化分选器22的进水。压力传感器一20、压力传感器二28、压力传感器三32分别用于实时监测外置旋流活化分选器入口21、溢流管26和底流管27的压力。溢流变频泵29的泵入口与外置旋流活化分选器溢流管26连通，三个压力传感器分别和溢流变频泵29均与控制器30通信连接，三个压力传感器能够将所监测到的压力数值传输至控制器30中，控制器31能够控制溢流变频泵29的泵出流速；通过调控溢流变频泵29的流速来使得外置旋流活化分选器22的压降比处于110～120％范围内，压降比为外置旋流活化分选器入口21与外置旋流活化分选器溢流管26压差和外置旋流活化分选器入口21与外置旋流活化分选器底流管27压差的比值；

当定时电磁阀一17在设定时间内开启时，设定定时电磁阀二19处于关闭状态，此时蓄水池16中的污泥进入外置旋流活化分选器22，密度较小的絮状污泥从外置旋流活化分选器溢流管26排出，而密度较大的絮状污泥、颗粒污泥从外置旋流活化分选器底流管27流出、随后回流至沸腾床活化反应器回流口34；当定时电磁阀一17在设定时间内关闭时，设定定时电磁阀二19处于开启状态，此时蓄水池16中的污泥直接回流至沸腾床活化反应器回流口34，可通过污泥回流泵36调节回流量；也可根据实际需求关闭定时电磁阀一17，使整个工艺切换为蓄水池16中的污泥全部进入外置旋流活化分选器22的工艺。

本实施例提供的压力驱动旋流强化连续流好氧活性污泥颗粒化装置，利用发明人发现的旋流器压降比对旋流分离和旋流场颗粒自转的高效调控作用实现对旋流器分离性能和旋流场中颗粒污泥自转速度的调控，进而实现对连续流好氧颗粒污泥活化分选的实时定量监控，使得在沸腾床活化反应器组和外置旋流活化分选器22内形成的颗粒污泥耐冲击负荷能力强、运行稳定、溶解氧利用率高且有足够的水力剪切力来维持其颗粒化。

进一步的，沸腾床活化反应器组还包括曝气装置，曝气装置中的管路为气管，气体发生装置10能够向气管内鼓气，微孔空气扩散器12的进气口与气管连通，气体流量计用于监测气体发生装置10的曝气量。曝气时，空气与沸腾床活化反应器内的污泥和水混合，气泡与活性污泥絮体、好氧颗粒污泥结合，由于密度差的存在污泥被气泡带至液面处，而好氧颗粒污泥留置于底部，曝气过程中部分污泥进入内置旋流活化器5内进行旋流活化进而促进颗粒污泥的形成。

进一步的，合理布设各沸腾床活化反应器4内的微孔空气扩散器12使得内置旋流活化器5底部出口不受气泡扰动，多个微孔空气扩散器12呈圆环状均匀布置在沸腾床活化反应器4底部，其圆环的内直径大于内置旋流活化器底流管9的直径，圆环的外直径略小于沸腾床活化反应器4的直径，也就是让微孔空气扩散器7产生的气泡在上升过程中不经过内置旋流活化器底流管9，使各沸腾床活化反应器4内产生内循环。

进一步的，还包括变频器30，控制器31通过变频器30来调控溢流变频泵29的泵出流速。

进一步的，外置旋流活化分选器22中设有旋流导板二23。

进一步的，蓄水池16出口和外置旋流活化分选器入口21通过管路连通，管路上设置有定时电磁阀一17、气液混合泵18、液体流量计二19和压力传感器一20，气液混合泵18能够将蓄水池中的污泥输送至外置旋流活化分选器22内。

进一步的，腾床活化反应器进水口3连通有一进水管，进水管上设置有进水泵1和液体流量计一2。

进一步的，外置旋流活化分选器22中的设有旋流导板，起到提高分离效率的作用。

将本实施例提供的压力驱动旋流强化连续流好氧活性污泥颗粒化装置投入使用时，首先将适量预处理后的污泥投加到沸腾床活化反应器组中，进水泵1将污水处理厂一级处理出水输送至沸腾床活化反应器4，在气体发生装置10和微孔空气扩散器12的作用下发生泥-水-气混合。气泡与活性污泥絮体、好氧颗粒污泥结合，由于密度差的存在污泥被气泡带至液面处。曝气过程中部分污泥进入内置旋流活化器5，在旋流导板5和重力的作用下产生旋流从而使污泥螺旋向下运动，当污泥沉降至沸腾床活化反应器4底部时，一部分污泥继续在沸腾床活化反应器4中循环，而另一部分污泥则从沸腾床活化反应器4出水口进入下一级沸腾床活化反应器中，开始新一轮活化。随后依次进入其他沸腾床活化反应器，这个过程不仅活化了污泥也为整个系统提供了富-贫营养周期交替。末端的沸腾床活化反应器出水口与二沉池13相连，上清液(出水)则从二沉池溢流堰出水口14流出，沉降浓缩后的污泥从二沉池底流口15流入蓄水池16。通过定时电磁阀控制蓄水池16出口的两条回流支路。在发现明显的颗粒污泥之前定时电磁阀一17开启时间设为15s/5min(即每5分钟开启定时电磁阀15秒)，之后定时电磁阀一17开启时间设为25s/5min。为避免定时电磁阀一17关闭时二沉池13中发生污泥堆积过多的情况，设定定时电磁阀二35在定时电磁阀一17处于关闭时开启，即设定两个阶段的定时电磁阀二35的开启时间分别为4min 45s/5min、4min 35s/5min。当定时电磁阀一17开启时，在气液混合泵18的作用下蓄水池16中的污泥切向进入外置旋流活化分选器22进行分选，密度较小的絮状污泥从外置旋流活化分选器溢流管26排出，而密度较大的絮状污泥、颗粒污泥从外置旋流活化分选器底流管27排出，随后将外置旋流活化分选器底流管27排出的污泥回流至沸腾床活化反应器回流口34。当定时电磁阀二开启36时，蓄水池16中的污泥回流至沸腾床活化反应器回流口34。压力传感器一20、压力传感器二28、压力传感器三32分别用于实时监测外置旋流活化分选器入口21、溢流管26和底流管27的压力。溢流变频泵29的泵入口与外置旋流活化分选器溢流管26连通，三个压力传感器分别和溢流变频泵29均与控制器30通信连接，三个压力传感器能够将所监测到的压力数值传输至控制器30中，控制器31能够控制溢流变频泵29的泵出流速。控制器31根据压力传感器一20、压力传感器二28、压力传感器三32测得的外置旋流活化分选器22压降比(即外置旋流活化分选器入口21与溢流管26压差和外置旋流活化分选器入口21与底流管27压差的比值)变化，通过变频器30来实时调控溢流变频泵29，从而实现对外置旋流活化分选器22分选性能和其中颗粒自转特性的调控，即实现对连续流好氧颗粒污泥活性强化的实时定量监控。

实施例二

本实施例提供另一种压力驱动旋流强化连续流好氧活性污泥颗粒化装置，与实施例一所用装置不同，如图2所示，内置旋流活化器圆柱段7壁面为凹表面、圆锥段8壁面为凸表面，外置旋流活化分选器圆柱段23壁面为凹表面、圆锥段24壁面为凸表面，可以在降低压降的同时，提高分离效率。外置旋流活化分选器22中设有环形空气扩散器37，环形空气扩散器37与微纳米气泡发生装置10连接，利用气浮强化旋流分离的原理强化泥水分离、强化活性污泥与颗粒污泥的分离。

实施例三

本实施例提供了一种压力驱动旋流强化连续流好氧活性污泥颗粒化装置及方法，利用图2所示装置来实现；包括：通过调控溢流变频泵29的流速来使得外置旋流活化分选器22的压降比处于110～120％范围内，压降比为外置旋流活化分选器入口21与溢流管26压差和外置旋流活化分选器入口21与底流管27压差的比值。

下面结合附图与应用实施例对本发明做进一步说明。

应用实施例：

在本实施例中，采用圆柱段直径(又称“旋流器直径”)为160mm的水力旋流器作为外置旋流活化分选器22，外置旋流活化分选器22中设有旋流导板二25。以某污水处理厂二沉池回流污泥作为接种污泥进行好氧颗粒污泥工艺的启动，在接种前对污泥进行处理，首先使用80目筛网截留除去接种活性污泥中混入的较大杂质，然后对污泥进行48小时的闷曝处理以恢复污泥中微生物的活性，最后将适量闷曝处理后的污泥投加到各沸腾床活化反应器中，并加入进水使污泥浓度为4000～5000mg/L。以某污水处理厂一级处理出水作为本实施例的进水，COD为296～379mg/L，总氮为52～79mg/L，氨氮为29～51mg/L，总磷为6～8mg/L，pH为6.5～7.5。

如图2所示，进水通过进水泵1进入沸腾床活化反应器4中，在盘式膜片微孔曝气器38和微纳米气泡发生装置10的作用下发生泥-水-气混合，定期监测系统溶解氧浓度调节曝气量控制溶解氧浓度为4～6mg/L。气泡与活性污泥絮体、好氧颗粒污泥结合，由于密度差的存在污泥被气泡带至液面处。曝气过程中部分污泥进入内置旋流活化器5，在旋流导板一6和重力的作用下产生旋流从而使污泥螺旋向下运动，当污泥沉降至沸腾床活化反应器4底部时，一部分污泥继续在第一沸腾床活化反应器4中循环，而另一部分污泥则从第一沸腾床活化反应器4出水口通入下一级沸腾床活化反应器中，开始新一轮活化。随后依次进入其余沸腾床活化反应器，这个过程不仅活化了污泥也为整个系统提供了富-贫营养周期交替。末端的沸腾床活化反应器出水口与二沉池13相连，上清液(出水)则从二沉池溢流堰出水口14流出，沉降浓缩后的污泥从二沉池底流口15流入蓄水池16。通过定时电磁阀控制蓄水池16出口的两条回流支路。在发现明显的颗粒污泥之前定时电磁阀一17开启时间设为15s/5min(即每5分钟开启定时电磁阀15秒)，之后定时电磁阀一17开启时间设为25s/5min。为避免定时电磁阀一17关闭时二沉池13中发生污泥堆积过多的情况，设定定时电磁阀二36在定时电磁阀一17处于关闭时开启，即设定两个阶段的定时电磁阀二36的开启时间分别为4min45s/5min、4min 35s/5min。通过调节气液混合泵18和液体流量计二19设置外置旋流活化分选器22的入口流量设为0.4m³/h，当定时电磁阀一17开启时，在气液混合泵18的作用下蓄水池16中的污泥切向进入外置旋流活化分选器22进行分选，在环形空气扩散器37的强化絮状污泥与颗粒污泥分离的作用下，密度较小的絮状污泥从外置旋流活化分选器溢流管28排出，而密度较大的絮状污泥、颗粒污泥从外置旋流活化分选器底流管27排出，随后将外置旋流活化分选器底流管27排出的污泥回流至沸腾床活化反应器回流口35。当定时电磁阀二36开启时，采用污泥回流泵37将蓄水池16中的污泥回流至沸腾床活化反应器回流口35，总回流比设为100％。在反应器启动阶段，为避免接种的污泥被大量排出，选择性地对外置旋流活化分选器溢流管28排出的污泥进行回流，或定期向系统中添加活性污泥，使污泥浓度不低于3000mg/L。

压力传感器一20、压力传感器二29、压力传感器三33分别用于实时监测外置旋流活化分选器入口21、溢流管28和底流管27的压力。溢流变频泵30的泵入口与外置旋流活化分选器溢流管28连通，三个压力传感器分别和溢流变频泵30均与控制器32通信连接，三个压力传感器能够将所监测到的压力数值传输至控制器32中，控制器32能够控制溢流变频泵30的泵出流速。控制器32根据三个压力传感器测得的外置旋流活化分选器22压降比(即计算出外置旋流活化分选器入口21与溢流管28压差和外置旋流活化分选器入口21与底流管27压差的比值)变化，通过变频器31来实时调控溢流变频泵30的泵出流速，具体为当压降比不在110～120％范围内时增大或减小溢流变频泵30的泵出流速，从而实现对外置旋流活化分选器22分选性能和其中颗粒自转特性的调控，即实现对连续流好氧颗粒污泥活性强化的实时定量监控。

反应过程中监测污泥特性参数和水质参数，调整运行参数维持反应稳定运行。稳定运行91天后形成好氧颗粒污泥，颗粒占比达72％，污泥平均粒径达到0.42mm，污泥的比好氧活性由原先的12mg O₂/g MLVSS·h提升至47mg O₂/g MLVSS·h左右。污水处理效果良好，出水COD为15～31mg/L，总氮为4.5～7.1mg/L，总磷为0.3～0.5mg/L，氨氮维持在0.5mg/L以下。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种压力驱动旋流强化连续流好氧活性污泥颗粒化装置，其特征在于：包括沸腾床活化反应器组、二沉池、蓄水池、外置旋流活化分选器、控制器、压力传感器和溢流变频泵；所述沸腾床活化反应器组包括多个串联的沸腾床活化反应器，各所述沸腾床活化反应器内均设有内置旋流活化器，且各所述旋流活化器内均设置有旋流导板；外置旋流活化分选器具备分选器入口、分选器底流口和分选器溢流口，且内部设有旋流导板；所述沸腾床活化反应器组具备进水口、出水口和回流口，所述沸腾床活化反应器组的出水口和所述二沉池连通，所述二沉池底流通入蓄水池，所述蓄水池的底部出口有两条回流支路，一条所述回流支路直接与所述沸腾床活化反应器的回流口连接，另一条所述回流支路与所述分选器入口连通，所述分选器底流口与所述回流口连通，各所述回流支路内均设置有定时电磁阀；所述分选器底流口接底流管，所述分选器溢流口接溢流管，三个所述压力传感器分别用于监测所述分选器入口、所述溢流管和底流管内的压力，所述溢流变频泵的泵入口与所述溢流管连通，所述控制器能够控制所述溢流变频泵的泵出流速。

2.根据权利要求1所述的压力驱动旋流强化连续流好氧活性污泥颗粒化装置，其特征在于：所述沸腾床活化反应器组出水口和所述外置旋流活化分选器入口通过管路连通，所述管路上设置有气液混合泵和液体流量计，所述气液混合泵可在运输液体的同时吸入空气，所述气液混合泵能够将所述沸腾床活化反应器内的泥水混合物和空气在所述气液混合泵中混合后输送至所述外置旋流活化分选器内。

3.根据权利要求1所述的压力驱动旋流强化连续流好氧活性污泥颗粒化装置，其特征在于：所述内置旋流活化器的底部开口也接有底流管，底流管采用阶梯状设计。

4.根据权利要求1所述的压力驱动旋流强化连续流好氧活性污泥颗粒化装置，其特征在于：所述内置旋流活化器和所述外置旋流活化分选器的壳体均包括圆柱段和圆锥段，所述圆柱段位于所述圆锥段的正上方且两者同轴设置。

5.根据权利要求4所述的压力驱动旋流强化连续流好氧活性污泥颗粒化装置，其特征在于：所述圆柱段中部向内凹陷，所述圆锥段的中部向外凸起。

6.根据权利要求4所述的压力驱动旋流强化连续流好氧活性污泥颗粒化装置，其特征在于：所述圆锥段的内壁和底流管的内表面均用疏水材料加工而成，所述圆柱段的内壁和溢流管的内表面均用亲水材料加工而成。

7.根据权利要求4所述的压力驱动旋流强化连续流好氧活性污泥颗粒化装置，其特征在于：还包括曝气装置，所述曝气装置用于在各所述沸腾床活化反应器的底部曝气；

所述曝气装置包括气体发生装置、气管、气体流量计和多个空气扩散器，所述空气扩散器为微孔空气扩散器或盘式膜片微孔曝气器，各所述沸腾床活化反应器的底部均布设有所述气管，所述气体发生装置能够向所述气管内曝气，各所述沸腾床活化反应器内均设置有所述空气扩散器，所述空气扩散器的进气口与所述气管连通，所述气体流量计用于监测所述气体发生装置的曝气量；

所述气体发生装置为微纳米气泡发生装置。

8.根据权利要求7所述的压力驱动旋流强化连续流好氧活性污泥颗粒化装置，其特征在于：所述外置旋流活化分选器圆锥段设有环形空气扩散器，所述环形空气扩散器与微纳米气泡发生装置连接。

9.一种连续流好氧颗粒污泥活性旋流强化方法，其特征在于：利用权利要求1～8任意一项所述压力驱动旋流强化连续流好氧活性污泥颗粒化装置来实现；其特征在于，包括：

通过调控所述溢流变频泵的流速来使得所述外置旋流活化分选器的压降比处于110～120％范围内，所述压降比为所述分选器入口与所述分选器溢流管口压差和所述分选器入口与所述分选器底流管口压差的比值。

10.根据权利要求9所述的连续流好氧颗粒污泥活性旋流强化方法，其特征在于：还包括通过定时电磁阀控制各所述回流支路的启闭；

所述蓄水池的底部出口与所述分选器入口之间的所述回流支路上的定时电磁阀为定时电磁阀一，另一个为定时电磁阀二；

当定时电磁阀一在设定时间内开启时，设定定时电磁阀二处于关闭状态，此时蓄水池出水进入外置旋流活化器，进而回流经外置旋流活化分选器分选后的污泥；

当定时电磁阀一在设定时间内关闭时，设定定时电磁阀二处于开启状态，此时蓄水池出水回流至沸腾床活化反应器中；

也可根据实际需求关闭定时电磁阀二，使整个工艺切换为蓄水池出水全部进入外置旋流活化器的工艺。

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