一种利用碳捕获与好氧颗粒污泥的一体化污水处理装置及方法

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种利用碳捕获与好氧颗粒污泥的一体化污水处理装置及方法。

背景技术

好氧颗粒污泥主要由硝化细菌、反硝化细菌、聚磷菌和聚糖菌组成，因此它具备在一个反应单元中实现同步移除碳氮的性能。对于生物处理系统，生物膜相比悬浮的活性污泥的处理效果更好，而好氧颗粒污泥在一定程度上可以看成是细胞自聚而形成的特殊生物膜，因此其同时具备了生物膜和活性污泥的优势——沉降性能好和生物活性高。良好的沉降性能有助于泥水分离，从而省去污泥二沉池，简化了工艺流程，降低了建筑面积和投资，而高的生物活性则保证了出水水质的处理效果。

但好氧颗粒污泥技术应用于规模化处理污水面临诸多困难，特别是好氧颗粒污泥培养周期较长、培养过程不稳定、颗粒容易解体，解体后的好氧颗粒污泥系统不仅降低了污水处理效能，同时产生的絮体污泥也会进一步造成污水中悬浮物的二次污染问题，极大地限制了好氧颗粒污泥技术在污水处理领域的应用。

授权公告号为CN104828944B的中国发明专利公开了一种水解-好氧颗粒污泥一体化污水处理系统及方法，该系统设置了水解酸化区、调节区和带内部水流循环的好氧颗粒污泥区。

虽然水解酸化过程在无能耗下可以削减部分污染物负荷，但要以占地为代价，特别是水解酸化区、调节区的水为非好氧状态，当从下部进入好氧颗粒污泥区时，对好氧颗粒污泥的适应存在消极影响，容易引起好氧颗粒污泥解体；此外，其内部水流循环是通过曝气引起导流筒内外液体密度发生差异而实现，很难达到曝气强度与循环强度刚好适配。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种利用碳捕获与好氧颗粒污泥的一体化污水处理装置及方法，能够强化好氧颗粒污泥的形成，能够有效处理污水中的污染物，保证出水水质。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明公开了一种利用碳捕获与好氧颗粒污泥的一体化污水处理装置，所述污水处理装置包括碳捕获单元和好氧颗粒污泥单元；所述碳捕获单元下部设有进水装置，所述碳捕获单元上部通过溢流口与好氧颗粒污泥单元上部连通，所述好氧颗粒污泥单元上部或中部设有排水装置；所述碳捕获单元底部设有第一曝气装置，所述好氧颗粒污泥单元底部设有第二曝气装置；所述好氧颗粒污泥单元设有循环装置，所述循环装置包括循环管和设置在循环管上的循环泵，所述循环管进口端与好氧颗粒污泥单元中部连通，且循环管出口端与好氧颗粒污泥单元下部连通。

作为优选的技术方案，所述排水装置位于循环管进口端上方。

作为优选的技术方案，所述进水装置与进水泵连通，所述排水装置与排水泵连通。

作为优选的技术方案，所述第一曝气装置和第二曝气装置分别与曝气机连通。

作为优选的技术方案，所述污水处理装置还包括时间控制器，所述时间控制器用于控制进水泵、排水泵、曝气机以及循环泵的运行时间。

本发明还公开了一种利用所述污水处理装置进行污水处理的方法，包括以下步骤：

(1)将好氧污泥接种于碳捕获单元和好氧颗粒污泥单元；

(2)将污水通过进水装置输入碳捕获单元下部，污水经过碳捕获单元内的微生物处理后从上部溢流进入好氧颗粒污泥单元；

(3)进水完毕后，开启第一曝气装置和第二曝气装置分别对碳捕获单元和好氧颗粒污泥单元进行曝气，同时开启循环装置将好氧颗粒污泥单元中部的泥水送入下部形成水流循环；

(4)曝气完毕后，停止曝气和循环，使污泥沉淀；

(5)沉淀完毕后，通过排水装置排出好氧颗粒污泥单元上部或中部的水，完成一个运行周期；

(6)重复运行步骤(2)至步骤(5)，进行下一个运行周期。

作为优选的技术方案，所述步骤(1)中，碳捕获单元和好氧颗粒污泥单元的污泥接种量之比0.8-1.2。

作为优选的技术方案，所述步骤(2)的进水时间为15-20min，所述步骤(3)的曝气和循环时间为100-150min，所述步骤(4)的沉淀时间为15-20min，所述步骤(5)的排水时间为10-15min。

本发明的有益效果在于：

1、本发明在好氧颗粒污泥单元前设置了碳捕获单元，碳捕获单元底部不断曝气，使与该单元停留时间、原水污染物种类、有机负荷相适应的微生物不断获得选育、优势生长，在胞外聚合物作用下，不断吸附捕获大量原水中含碳有机物，并进行初步降解，大分子含碳有机物降解为小分子有机物，可生化性增加，为后续单元好氧颗粒污泥形成创造条件。

2、本发明在好氧颗粒污泥单元底部曝气，并且从曝气反应区上部低浓度泥水层吸水，循环泵入下部高浓度泥水层，强化传质、强化水流对污泥的剪切作用，强化好氧颗粒污泥的形成，使好氧颗粒污泥培养周期较短、培养过程稳定、好氧颗粒污泥不易解体，能够有效处理污水中的污染物，保证出水水质。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为利用碳捕获与好氧颗粒污泥的一体化污水处理装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图1所示一种利用碳捕获与好氧颗粒污泥的一体化污水处理装置，所述污水处理装置包括碳捕获单元1和好氧颗粒污泥单元2；所述碳捕获单元1下部设有进水装置3，所述进水装置3与进水泵4连通，所述碳捕获单元1上部与好氧颗粒污泥单元2上部通过溢流口5连通，所述好氧颗粒污泥单元2上部或中部设有排水装置6，所述排水装置6与排水泵7连通；所述碳捕获单元1底部设有第一曝气装置8，所述好氧颗粒污泥单元2底部设有第二曝气装置9，所述第一曝气装置8和第二曝气装置9分别与曝气机10连通；所述好氧颗粒污泥单元2设有循环装置，所述循环装置包括循环管11和设置在循环管11上的循环泵12，所述循环管11进口端与好氧颗粒污泥单元2中部连通，且循环管11出口端与好氧颗粒污泥单元2下部连通。

所述排水装置6位于循环管11进口端上方，减少好氧颗粒污泥在排水时的流失。

所述污水处理装置还包括时间控制器13，所述时间控制器13用于控制进水泵4、排水泵7、曝气机10以及循环泵12的运行时间。

一种利用上述污水处理装置进行污水处理的方法，包括以下步骤：

(1)取污水厂二沉池回流污泥，将污泥接种于碳捕获单元1和好氧颗粒污泥单元2，MLSS为3000-4000mg/L；碳捕获单元1含有约50％的接种污泥，好氧颗粒污泥单元2含有约50％的接种污泥；

(2)取生活污水，其中COD为320-370mg/L，总氮为35-41mg/L，总磷为8-10mg/L，pH为6-8；将污水通过进水装置3输入碳捕获单元1下部，污水经过碳捕获单元1内的微生物处理后从上部溢流进入好氧颗粒污泥单元2；

(3)进水完毕后，开启第一曝气装置8和第二曝气装置9分别对碳捕获单元1和好氧颗粒污泥单元2进行曝气，同时开启循环装置将好氧颗粒污泥单元2中部的泥水送入下部形成水流循环；

(4)曝气完毕后，停止曝气和循环，使污泥沉淀；

(5)沉淀完毕后，通过排水装置6排出好氧颗粒污泥单元2上部或中部的水，完成一个运行周期；

(6)重复运行步骤(2)至步骤(5)，进行下一个运行周期。

运行周期2.5h，各阶段时间分配为进水15min，曝气和循环110min，沉淀15min，排水10min。在稳定运行25天后，COD出水低于37mg/L，出水总氮低于8mg/L，出水总磷低于0.3mg/L。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。