本發(fā)明屬于污泥顆粒化，涉及一種快速培養(yǎng)顆粒污泥的層堆疊反應(yīng)器及方法。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)生物處理技術(shù)以硝化反硝化絮狀活性污泥為主，該方法雖工藝成熟，操作簡(jiǎn)單，去除效率良好，但泥水分離效果差，hrt和srt無(wú)法同步分離，導(dǎo)致處理負(fù)荷難以提升；同時(shí)造成污泥回收、回流所帶來(lái)的占地大、能耗大，同等處理效果空間利用率不高。比較而言，顆粒污泥是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦臀鬯锾幚砑夹g(shù)，具有污泥濃度高、結(jié)構(gòu)致密、沉降性能好和抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。污泥顆?；苡行С至舻蜕L(zhǎng)速率的微生物，如厭氧氨氧化菌和硫自養(yǎng)反硝化菌。顆粒污泥同時(shí)還可蘊(yùn)含多個(gè)功能菌實(shí)現(xiàn)多種污染物同步去除，如厭氧氨氧化耦合部分反硝化顆粒污泥，厭氧氨氧化耦合硝化和硫自養(yǎng)反硝化顆粒污泥。

2、目前，顆粒污泥培養(yǎng)反應(yīng)器廣泛采用序批式反應(yīng)器(sequencing?batch?reactor，sbr)和上流式顆粒物污泥床反應(yīng)器(upflow?granular?sludge?bed?reactor，uasb)。sbr反應(yīng)器以間歇運(yùn)行模式為主，包括進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水和閑置多個(gè)時(shí)序過程，控制復(fù)雜、顆粒培養(yǎng)時(shí)間較長(zhǎng)、時(shí)效比低。uasb反應(yīng)器通過進(jìn)水上流，產(chǎn)生的剪切力促使污泥顆?；?，然而在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，早期接種的絮體污泥容易漂浮至三相分離器頂部，導(dǎo)致污泥顆?；?。其次上升水流易形成短流，導(dǎo)致反應(yīng)器局部形成死區(qū)。通常為了提高傳質(zhì)效果，uasb反應(yīng)器需要較大的高徑比提高污泥流化狀態(tài)，實(shí)際應(yīng)用放大困難，且產(chǎn)生的以氣體脈沖釋放，導(dǎo)致顆粒層被沖刷至頂部，堵塞反應(yīng)器。有研究者通過添加信號(hào)分子以強(qiáng)化群體感應(yīng)進(jìn)而加速污泥顆?；趯?shí)際應(yīng)用中帶來(lái)了高昂的運(yùn)行成本。

3、可見，當(dāng)前在顆粒污泥的培養(yǎng)過程中，在反應(yīng)器類型和啟動(dòng)上普遍存在技術(shù)難點(diǎn)。因此需要研究一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能快速啟動(dòng)單個(gè)功能菌的顆粒污泥或多功能菌共存的混合顆粒污泥，且具有工程應(yīng)用潛力的一種反應(yīng)器類型。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種快速培養(yǎng)顆粒污泥的層堆疊反應(yīng)器及方法，以解決背景技術(shù)中提出的問題。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種快速培養(yǎng)顆粒污泥的層堆疊反應(yīng)器，包括外框主體、密封頂蓋、u型密封出水管以及分層堆疊板，所述外框主體具有位于下部的反應(yīng)區(qū)和位于上部的泥水分離區(qū)，所述反應(yīng)區(qū)的底部設(shè)有污水進(jìn)水口和循環(huán)水進(jìn)水口，并在所述反應(yīng)區(qū)和泥水分離區(qū)之間設(shè)有上斜板，形成朝向所述外框主體底部的錐形結(jié)構(gòu)；

4、所述密封頂蓋布置在所述外框主體的頂端，在所述密封頂蓋的下側(cè)設(shè)有圍板，并通過所述圍板將泥水分離區(qū)劃分為外圍出水區(qū)和內(nèi)部沉降區(qū)；

5、在位于所述外圍出水區(qū)的外框主體內(nèi)側(cè)設(shè)有出水堰，所述u型密封出水管設(shè)置在出水堰的底部，u型密封出水管的u形結(jié)構(gòu)朝向下方，以使得所述u型密封出水管中封存有水體，實(shí)現(xiàn)外框主體內(nèi)部與外部空氣隔離；

6、所述分層堆疊板為具有一定高度的框體，其形狀與外框主體中反應(yīng)區(qū)的內(nèi)腔形狀相匹配，且所述框體為中空結(jié)構(gòu)，所述框體的內(nèi)部設(shè)置有無(wú)紡布以隔離上下空間，并在所述反應(yīng)區(qū)內(nèi)堆疊有多個(gè)所述分層堆疊板，以將所述反應(yīng)區(qū)分為多層空間。

7、進(jìn)一步地，所述外框體主體的底部為朝向下方的斜面錐形結(jié)構(gòu)，且所述反應(yīng)區(qū)的底部和頂部分別設(shè)置下布水板和上布水板，并在所述下布水板和上布水板上均勻開孔，以均勻布水。

8、進(jìn)一步地，在位于所述反應(yīng)區(qū)的外框主體外側(cè)設(shè)置水浴保溫層，所述水浴保溫層的底部設(shè)有水浴進(jìn)水口，上部設(shè)有水浴出水口。

9、進(jìn)一步地，在所述密封頂蓋上設(shè)有循環(huán)水出水口、集氣口以及取樣觀察口，且所述循環(huán)水出水口的下端低于所述出水堰的高度。

10、進(jìn)一步地，所述u型密封出水管的出水口高度低于出水堰的高度。

11、進(jìn)一步地，所述分層堆疊板中還設(shè)有呈v形波浪結(jié)構(gòu)的三角形內(nèi)部構(gòu)件，所述三角形內(nèi)部構(gòu)件底部與分層堆疊板底部持平，且所述三角形內(nèi)部構(gòu)件的高度不大于分層堆疊板的高度，三角形內(nèi)部構(gòu)件表面設(shè)有均勻分布的通孔，孔徑為5-10mm。

12、進(jìn)一步地，所述分層堆疊板高度為5～15cm，所述三角形內(nèi)部構(gòu)件中v形結(jié)構(gòu)的夾角為45-60°，且所述分層堆疊板中的無(wú)紡布固定覆蓋在三角形內(nèi)部構(gòu)件的一側(cè)，所述無(wú)紡布目數(shù)為50～100目。

13、進(jìn)一步地，所述分層堆疊板還設(shè)有布置在所述框體底部的矩形內(nèi)部構(gòu)件，所述矩形內(nèi)部構(gòu)件上設(shè)有若干均勻分布的主通孔，主通孔的孔徑為30～100mm，并在每個(gè)所述主通孔的周邊設(shè)有若干次通孔，次通孔的孔徑為5～10mm，且所述分層堆疊板中的無(wú)紡布固定覆蓋在矩形內(nèi)部構(gòu)件的一側(cè)，所述無(wú)紡布目數(shù)為50～100目。

14、進(jìn)一步地，所述分層堆疊板的高度為5～15cm，在所述主通孔朝向上部的一側(cè)上間歇固定連接有半圓球，所述半圓球直徑與主通孔直徑相同，且固定連接有半圓球的主通孔處無(wú)所述無(wú)紡布覆蓋，并在所述半圓球的頂端設(shè)有出氣圓孔，所述出氣圓孔的孔徑為5～10mm。

15、本發(fā)明還提供一種快速培養(yǎng)顆粒污泥的方法，采用所述的快速培養(yǎng)顆粒污泥的層堆疊反應(yīng)器，該方法具體包括以下步驟：

16、步驟1：在每一層分層堆疊板上均勻鋪放接種污泥，并控制接種污泥在每一層空間中的占比為40％～60％；

17、根據(jù)所需培養(yǎng)的功能菌顆粒污泥對(duì)象，對(duì)應(yīng)配置目標(biāo)污水：

18、若需培養(yǎng)氨氧氨氧化顆粒污泥，則配置污水成分為濃度為50-80mg/l的氨氮和濃度為60-100mg/l的亞硝氮，并控制溶解氧低于0.1mg/l；

19、若需培養(yǎng)厭氧氨氧化、反硝化混合顆粒污泥，則配置污水成分為濃度為50-80mg/l的氨氮、濃度為60-100mg/l的硝氮以及有機(jī)物，且所述有機(jī)物的化學(xué)需氧量與硝氮濃度比值為2.0-2.5；

20、若需培養(yǎng)反硝化顆粒污泥，則配置污水成分為濃度為50-100mg/l的硝氮和有機(jī)物，且所述有機(jī)物的化學(xué)需氧量與硝氮濃度比值為2.5-4.0；

21、若需培養(yǎng)硫自養(yǎng)反硝化顆粒污泥，則配置污水成分為濃度為50-100mg/l的硝氮、濃度為120-240mg/l硫離子；

22、步驟2：將污水從污水進(jìn)水口連續(xù)泵入，通過所述循環(huán)水進(jìn)水口和循環(huán)水出水口進(jìn)行循環(huán)，以形成內(nèi)循環(huán)水流動(dòng)，產(chǎn)生的氣體通過密封頂蓋上的集氣口進(jìn)行收集，污水和污泥在泥水分離區(qū)內(nèi)分離，污水通過出水區(qū)的出水堰和u型密封出水管的出水口連續(xù)排出；

23、控制污水水力停留時(shí)間為0.35d～0.25d，內(nèi)循環(huán)水流速控制在100-180ml/min；

24、在位于所述反應(yīng)區(qū)的外框主體外側(cè)設(shè)置水浴保溫層，以通過所述水浴保溫層對(duì)外框主體的外層進(jìn)行恒溫控制，進(jìn)而保持所述外框主體中反應(yīng)區(qū)的內(nèi)部溫度為25-30℃。

25、本發(fā)明的有益效果在于：

26、本發(fā)明提供了一種快速培養(yǎng)顆粒污泥的層堆疊反應(yīng)器及方法，其核心在于設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)新穎、操作簡(jiǎn)單且高效的反應(yīng)器，旨在克服傳統(tǒng)顆粒污泥培養(yǎng)技術(shù)中的諸多難題。該反應(yīng)器包括外框主體、分層堆疊板、密封頂蓋、u型密封出水管等關(guān)鍵部件，通過巧妙設(shè)計(jì)分層堆疊板的內(nèi)部構(gòu)件和利用內(nèi)循環(huán)水流系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了污泥的快速顆?；?。

27、首先，分層堆疊板內(nèi)的特殊結(jié)構(gòu)，能夠充分利用上升水流形成剪切力，極大提高了污泥顆粒化的效率。分層堆疊板為可拆卸安裝，便于維護(hù)，且內(nèi)部構(gòu)件上的通孔，能及時(shí)將氣體釋放，解決了氣體脈沖帶來(lái)的顆粒上浮問題。其次，通過水浴保溫層對(duì)反應(yīng)區(qū)外框主體進(jìn)行加熱保溫，確保了反應(yīng)區(qū)內(nèi)的溫度穩(wěn)定，為污泥顆?；峁┝诉m宜的環(huán)境條件。此外，本發(fā)明還提出了一種簡(jiǎn)單的啟動(dòng)方法，無(wú)需接種功能微生物，只需接種污水處理廠的絮狀活性污泥，并根據(jù)所需培養(yǎng)的功能菌顆粒污泥選擇對(duì)應(yīng)的基質(zhì)配水形成污水，設(shè)定污水hrt和內(nèi)循環(huán)水流速，即可快速培養(yǎng)出顆粒污泥。

28、該反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易、操作方便、運(yùn)行成本低，解決了傳統(tǒng)反應(yīng)器顆粒污泥培養(yǎng)時(shí)間長(zhǎng)，工程放大困難、氣體不宜釋放等問題。通過本發(fā)明的層堆疊反應(yīng)器和快速培養(yǎng)方法，可以高效、快速地培養(yǎng)出高質(zhì)量的顆粒污泥，不僅提高了污水處理的效率，還降低了處理成本，具有廣泛的工程應(yīng)用潛力和市場(chǎng)前景。

29、本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過下面的說明書來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。