[发明专利]一种气升式内循环间歇好氧颗粒污泥反应器及其水处理方法

说明书

一、技术领域

本发明属环境工程水处理领域，具体涉及一种用于污水生物处理的气升式内循环间歇好氧颗粒污泥反应器及其水处理方法。

二、背景技术

污水的生物处理技术是保护人类生存与发展环境的重要措施，它直接影响到人民群众的生活，影响到社会的可持续发展。而可持续发展的污水处理工艺的衡量标准应是高效、低耗和低投入、占地面积小和低营养损失。

目前的污水生物处理技术普遍存在工艺流程长、基建投资大、运行成本高，构筑物体积大，污泥产量大的问题，使得目前我国污水处理率不超过50％，已对环境和社会发展造成了严重的影响。好氧颗粒污泥是近几年来兴起的新型废水生物处理技术，与现有的普通活性污泥法相比，不论在废水处理效果还是在节省操作费用方面都显示出了明显的优势，在水处理领域有极好的应用前景。

污泥颗粒化是微生物细胞自身固定化的一种形式，最终形成边界清晰，外观近似为球形或椭圆形的颗粒。颗粒污泥具有形状规则、密度大、强度高、沉降性能良好，污泥龄长、有较强的抗冲击负荷能力等优点。这些颗粒包含不同菌种的微生物群体，单位生物质中包含数百万个微生物，这些细菌在降解有机废水中分别起着不同的作用。

在好氧反应系统中实现污泥的颗粒化，将使反应器中存留大量沉降性能好的活性污泥，且降低对污泥沉淀系统的要求，减少剩余污泥的排放，由于好氧颗粒污泥拥有高容积负荷下降解高浓度有机废水的良好生物特性，因而可以减少投资，尤其是在土地资源紧张的地区有积极意义。

目前用于好氧颗粒污泥研究的反应器有：BAS、SBR、厌氧-好氧交替工艺，其中早期的研究采用BAS(biofilmairlift suspension)反应器，BAS为连续流的，后期的研究主要采用间歇式的SBR(sequencingbatch reactor)反应器，相对于连续流反应器，间歇式反应器具有设计和操作简单，污泥沉淀发生在反应器中、不需额外的沉淀池，占地面积小，污泥浓度高、能承受较高的容积负荷和冲击负荷，间歇进水可以改善污泥沉淀性能，沉淀时间短、反应周期中大部分时间均用于反应。但在SBR反应器中可以观察到颗粒分层现象，在反应器上部的颗粒污泥的数量小于反应器下部颗粒污泥的数量，导致在上部污泥的快速生长，产生直径较大、密度较小的颗粒污泥，而这种污泥不稳定容易解体，影响处理效果。

为解决上述问题，本发明在SBR的基础上进行了改进，旨在设计一种占地面积小，处理效率高、低营养损失的升流式间歇好氧颗粒污泥反应器以及该反应器用于水处理的方法，提高污水的处理率。

三、发明内容

1.发明目的

本发明提供了一种高效的好氧颗粒污泥反应器及其水处理方法，其特点是传质与混合性能良好，集反应、沉淀分离于一体，为好氧颗粒污泥的生长创造了良好的条件，而且不需污泥回流、结构紧凑，运行成本低。

2.技术方案

本发明反应器为气升式内循环间歇好氧颗粒污泥反应器，一种气升式内循环间歇好氧颗粒污泥反应器，其特征在于：反应器主体为由内外同心管组成的有机玻璃圆柱体，内管7为升流管，内管7底部设有微孔曝气器6，产生上升气流，外管8为降流管，内外管的底部和顶部是相联通的，混合液在上升的表面气流作用下在升流管与降流管间呈循环流动状态，还配有进水泵2、液体流量计3、气泵4、气体流量计5和排水泵11，反应器内外管的高径比均大于等于15，在外管8的一侧管壁上设有排水口，排水口设置在距离反应器底部50cm高处以及50cm以上10cm高处。

优选的，排水口设置在距离反应器底部50cm高处。

优选的，反应器内外管的高径比均为15。

优选的，外管8内径为8cm，高120cm，内管7内径为6cm，高90cm，内外管的高径比均为15，有效容积为5.0L。

此外，在降流管的一侧管壁上设有4个等间距的取样口。

此外，在降流管外部设有水浴加热套筒9，由自动控温器13控制水浴温度，水浴套筒9与降流管之间是不相通的。

优选的，反应器底部设置有一定的导流坡度，与水平面夹角为30°。一方面使反应器中不宜形成死角导致颗粒污泥的淤积，使混合液形成良好的循环水流状态，另一方面也便于放空管15顺畅排空。

优选的，内管7底部与微孔曝气器6保留有5cm的距离，内管7顶部与反应器中的液面保留10±5cm的距离。

优选的，可编程控制器12分别与进水泵2、气泵4以及排水泵11相连，由可编程控制器12控制运行周期及反应器的进水、曝气、沉淀和排水的时间，实现运行自动控制。