[发明专利]一种培养并利用好氧颗粒污泥处理废水的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物废水处理技术领域，是一种采用好氧的颗粒态污泥处理含有有机污染物和营养类污染物(氮、磷)废水的装置和方法。 

背景技术

废水的好氧处理工艺，按照处理微生物在处理系统中所存在的状态可分为活性污泥法和生物膜法两大类。目前实际工程中采用较多的是活性污泥法。该类工艺中大量的好氧微生物以菌胶团或污泥絮体的形式与废水相混合。通过充氧曝气装置和/或其他推流混合机械装置(如搅拌器、推进器等)的作用，污泥絮体呈悬浮状态生长于废水中，并通过与废水的接触、混合，吸收并利用氧气分解水中的污染物而实现废水的净化。传统的活性污泥法自1912年出现，至今已有百年历史，在世界各地得到了广泛的应用，并发展出各种衍生改良工艺。长期的实践证明了该法的实用性和有效性。 

但是活性污泥工艺也存在着某些不足。在其应用中比较突出的一个问题是：由于活性污泥絮体体量微小，沉淀速度较慢，将污泥絮体与处理后出水分离所需沉淀池的容积很大；同时，受传质过程速率和防止污泥在体系中沉降等诸般因素的限制，活性污泥法的污泥浓度(MLSS)不能过高，其在实际运行中通常控制在3-5g/L的范围内。这些都使得活性污泥法处理系统的容积、占地面积和建设投资居高不下。 

随着近年来对营养类污染物(如含氮、磷物质)排放数量的日益严格，要求废水处理设施必须具备去除废水中营养类污染物的能力。经过大量的研究和实践，通过采用各种设计和工程手段，在活性污泥法系统中去除营养类污染物已完全可以实现，但其往往导致处理流程的复杂化，并要求处理系统配备更多的设备(如水泵、输送管线、搅拌器等)；或者通过投加化学药剂去除营养类污染物而产生大量的化学污泥。这些都使得废水处理设施的建设和运行费用进一步提高。 

颗粒污泥因其沉降性能好、污泥浓度高等特点，近年来在废水生物处理领域备受关注。颗粒污泥与目前活性污泥法工艺中常规的污泥絮体不同，虽然也为多种微生物组成的聚集体，但其颗粒粒径较大(一般公认为大于212μm)，在水力剪切作用减弱的条件下污泥颗粒之间不会发生粘结，具有极为优异的沉降性能，污泥体积指数SVI₅与SVI₃₀的值接近或相同。目前在好氧颗粒污泥的研究方面，国内外均有一些相关报道。但基本上只是停留在实验室研究阶段，并采用人工合成的废水进行试验，而没有实际工程应用的实绩。 

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种新的培养并采用颗粒污泥对废水进行好氧生物处理的方法和装置，其目的在于： 

(1)通过培养颗粒污泥，采用体积较大、结构更为密实的颗粒污泥取代常规活性污泥法中大量的体积较小的污泥絮体，在保证处理效果的同时，利用颗粒污泥沉降速度快的特点，减小沉淀设施所需的容积和/或缩短污泥沉降(从而与水分离)所需的时间，以降低处理系统的容积和建设费用； 

(2)活性污泥法系统为了实现去除营养类污染物，往往采用将工艺系统划分为不同构筑物单元或区段的方式，延长了流程，增加了系统复杂性和操控难度；而本工艺实现了有机污染物(COD/BOD)和营养类污染物(氮、磷)的同时去除，使得原本在活性污泥法系统中需在不同构筑物/区段中进行的过程集中在一处完成，从而简化流程，并省去了活性污泥工艺中各区段间的连接管线和流体输送设备； 

(3)鉴于本发明培养和维系颗粒态污泥所需的条件，其运行方式与序批式活性污泥法工艺(SBR，Sequencing Batch Reactor)有某些相似之处。但由于采用颗粒污泥可将处理系统的污泥浓度提高至常规SBR工艺的1～3倍，使反应器容积比现有SBR工艺大为减少；此外，由于颗粒污泥所具有的优异的沉降性能，通过设计，可实现处理系统进水和出水同时进行，将现有SBR工艺运行周期中的四个基本步骤缩减为三个(如附图2)，在降低复杂性和操作难度的同时，使得工艺设置的灵活性更强； 

(4)在上述工艺原理的基础上，通过构建处理装置，实现对实际废水进行处理，将其应用于全规模的实际工程项目。 

本发明提供了一种培养并利用好氧颗粒污泥处理废水的装置，该装置由反应池主体、进水装置、曝气装置、排泥装置、回流装置和排水装置组成，其特征在于： 

1.反应池底部设有进水装置和曝气装置，进水装置包括进水管道、进水控制阀和布水器，曝气装置包括曝气空气管道、曝气控制阀和曝气头； 

2.反应池中部设有排泥装置，包括排泥管道及排泥控制阀；