1.本发明属于环境保护污水处理技术领域，更具体地，涉及一种快速培养好氧颗粒污泥的装置及运行方法。


背景技术：

2.活性污泥法是目前污水处理技术领域中应用最为广泛的技术之一。好氧颗粒污泥是通过微生物自凝聚作用形成的颗粒状活性污泥，与普通活性污泥相比，它具有能提高反应器污泥活性和生物量浓度、减少剩余污泥的排放量、不易发生污泥膨胀、良好的沉降性能、抗冲击能力强、能承受高有机负荷、集不同性质的微生物(好氧、兼氧和厌氧微生物)于一体等优点，成为国内外学者的研究热点。由于好氧颗粒污泥兼具活性污泥法及生物膜法两种好氧生物处理技术的双重优点，同时还具有部分缺氧、厌氧生物处理的功能，因而在生物量、氧利用率以及处理效果等方面显示出独特的优越性。
3.目前好氧颗粒污泥尚未达到实际应用，主要是因为还存在以下几个方面的问题。
4.(1)好氧颗粒污泥形成时间过长，大部分实践表明稳定的好氧颗粒污泥形成需要60～90天，难以达到实际工程应用时的启动要求。
5.(2)好氧颗粒污泥启动过程中由于排泥速度过快会导致生物池内硝化菌含量下降过快导致的硝化性能出现波动，出水氨氮出现波动。
6.(3)以往好氧颗粒污泥培养过程中需要较高的基质浓度，而往往国内生活污水中cod浓度较低，不利于好氧颗粒污泥的推广应用。
7.(4)好氧颗粒污泥难以维持稳定，由于内部的厌氧菌产生气体易积累，导致颗粒破碎，而且好氧颗粒维持稳定需要较为苛刻的水力条件及原水要求，一旦条件变化，颗粒易破坏且难以在短期内恢复。


技术实现要素：

8.本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种快速培养好氧颗粒污泥的装置，该培养好氧颗粒污泥的装置能够提供适宜的培养环境，促进微生物颗粒的快速形成，并维持已形成的好氧颗粒污泥稳定运行。
9.为了实现上述目的，本发明提供一种快速培养好氧颗粒污泥的装置，包括：
10.池体，所述池体包括由上至下依次排列的第一区域、第二区域和第三区域，所述第二区域内设置有填料层；
11.进水系统和曝气系统，所述进水系统和所述曝气系统设置在所述第三区域底部；
12.排泥系统，所述排泥系统能够排出装置内的污泥；
13.排水系统，所述排水系统设置在所述第一区域顶部。
14.可选地，所述填料层包括护网和填料，所述填料填充在所述护网的间隙内。
15.可选地，所述填料为聚氨酯海绵填料，直径为1-10cm，所述护网的孔径为所述填料直径的0.2-0.5倍。
16.可选地，所述进水系统包括进水泵、进水管和布水管，所述布水管为水平方向均匀布在池底的穿孔管，所述穿孔管的孔口朝下，所述进水管的两端分别与所述进水泵和所述布水管连接。
17.可选地，所述曝气系统包括鼓风机、进气管和微孔曝气器，所述进气管与所述布水管交错排布，所述微孔曝气器位于所述进气管与所述布水管上方且开口向上。
18.可选地，所述排泥系统包括多个排泥管，多个所述排泥管均布在所述池体的30-70％高度上，多个所述排泥管上分别设置有排泥阀。
19.可选地，所述排水系统包括排水槽、排水管、降水管和降水阀，所述排水槽位于所述池体的顶部，所述排水槽顶部设有溢流堰，所述降水管顶低于所述溢流堰5-20cm并高于所述填料层。
20.一种快速培养好氧颗粒污泥的装置的运行方法，利用上述的快速培养好氧颗粒污泥的装置，包括：
21.清洁池体，将絮状活性污泥加入清洁后的所述池体内；
22.根据序批式运行方式循环运行；
23.筛分所述活性污泥，得到颗粒污泥。
24.可选地，所述采用进序批式运行方式循环运行包括：
25.利用进水系统充满所述池体，然后部分更换所述池体内的存水；
26.利用排水系统降低液位；
27.使用曝气系统均匀曝气；
28.将所述泥水混合液沉淀至泥水分离状态。
29.可选地，排泥系统包括多个排泥管，多个所述排泥管均布在所述池体的30-70％高度上，筛分所述活性污泥，得到颗粒污泥包括：
30.更换所述池体内的存水时打开排泥系统，打开最上方的所述排泥管排出活性污泥至预设时间或至无活性污泥排出；
31.逐渐减少所述泥水混合液沉淀的时长和逐渐降低高度打开所述排泥管。
32.本发明提供一种快速培养好氧颗粒污泥的装置，其有益效果在于：
33.该培养好氧颗粒污泥的装置能够提供适宜的培养环境，促进微生物颗粒的快速形成，并维持已形成的好氧颗粒污泥稳定运行。
34.本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部予以详细说明。
附图说明
35.通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
36.图1示出了根据本发明的一个实施例的一种快速培养好氧颗粒污泥的装置的结构示意图。
37.附图标记说明：
38.1、池体；2、填料层；3、进水泵；4、布水管；5、布水管；6、鼓风机；7、进气管；8、微孔曝气器；9、排泥管；10、排泥阀；11、排水槽；12、排水管；13、降水管；14、降水阀。
具体实施方式
39.下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
40.图1示出了根据本发明的一个实施例的一种快速培养好氧颗粒污泥的装置的结构示意图。
41.如图1所示，一种快速培养好氧颗粒污泥的装置，包括：
42.池体1，池体1包括由上至下依次排列的第一区域、第二区域和第三区域，第二区域内设置有填料层2；
43.进水系统和曝气系统，进水系统和曝气系统设置在第三区域底部；
44.排泥系统，排泥系统能够排出装置内的污泥；
45.排水系统，排水系统设置在第一区域顶部。
46.具体的，通过池体1、填料层2、进水系统、曝气系统、排泥系统、排水系统构成完整的培养环境，第一区域用于溢流废水，第二区域用于设置填料层2和排出污泥，第三区域用于补充消耗，维持养分，填料层2能够提供好氧颗粒的生长空间，保护好氧颗粒，避免好氧颗粒随污泥一同排出，使好氧颗粒在填料层2的间隙内成长。
47.在本实施例中，填料层2包括护网和填料，填料填充在护网的间隙内。
48.具体的，通过护网固定填料，护网能够构成立方体，填料填装在立方体内部。
49.进一步，填料层2包括两个护网和填料，两个护网的外周与池体1的内壁连接，填料填充在两个护网的间隙内，通过两个护网和池体1的内部构成空腔结构填充填料，操作简单，制作和改造方便。
50.进一步，填料层2位于池体1的中上部，最低处高于池深的40％，占池体1的体积的10-50％，根据培养需要选择合适比例的填料层2进行培养，同时能保留充足空间方便均匀进水和曝气。
51.在本实施例中，填料为聚氨酯海绵填料，直径为1-10cm，护网的孔径为填料直径的0.2-0.5倍。
52.在本实施例中，进水系统包括进水泵3、进水管4和布水管5，布水管5为水平方向均匀布在池底的穿孔管，穿孔管的孔口朝下，进水管4的两端分别与进水泵3和布水管5连接。
53.具体的，穿孔管的孔口朝下，开口方向为斜向下0-90
°
，进水泵3将水经进水管4输送至布水管5，通过布水管5均匀补充水。
54.在本实施例中，曝气系统包括鼓风机6、进气管7和微孔曝气器8，进气管7与布水管5交错排布，微孔曝气器8位于进气管7与布水管5上方且开口向上。
55.具体的，鼓风机6经进气管7和为空曝气器输送氧气，维持含氧量。
56.在本实施例中，排泥系统包括多个排泥管9，多个排泥管9均布在池体1的30-70％高度上，多个排泥管9上分别设置有排泥阀。
57.具体的，通过排泥管9排出多余污泥，同时分别设置排泥阀方便调节，适应不同排泥需要。
58.在本实施例中，排水系统包括排水槽11、排水管12、降水管13和降水阀14，排水槽
11位于池体1的顶部，排水槽11顶部设有溢流堰，降水管13顶低于溢流堰5-20cm并高于填料层2。
59.具体的，通过溢流槽自动溢流排出多余水，通过降水管13和降水阀14调节水位。
60.一种快速培养好氧颗粒污泥的装置的运行方法，利用上述的快速培养好氧颗粒污泥的装置，包括：
61.清洁池体，将絮状活性污泥加入清洁后的所述池体内；
62.根据序批式运行方式循环运行；
63.筛分所述活性污泥，得到颗粒污泥。
64.具体的，通过序批式运行方式循环得到好氧的颗粒污泥，循环工程中筛分出颗粒污泥，提高反应效率，进而节约沉淀时间，缩短整体反应时长。
65.进一步，污泥浓度维持在500-5000mg/l。
66.可选地，采用进序批式运行方式循环运行包括：
67.利用进水系统充满所述池体，然后部分更换所述池体内的存水；
68.利用排水系统降低液位；
69.使用曝气系统均匀曝气；
70.将所述泥水混合液沉淀至泥水分离状态。
71.具体的，4个阶段，依次进行；
72.利用进水系统充满池体更换池体内的存水进行0-180min，通过开启进水泵，污水通过进水泵、进水管、布水管均匀分布到池体底部，将池体内的处理过的水顶出，被顶出的水通过排水槽、排水管流出装置，进水阶段结束后关闭进水泵；
73.利用排水系统调节液位进行0-30min，开启降水阀，池体内的水通过降水阀、降水管流出装置调节液面高度；
74.使用曝气系统均匀曝气至得到泥水混合液进行0-400min，开启鼓风机，实现均匀曝气，使污水和污泥完全混合，曝气阶段结束后关闭鼓风机；
75.将泥水混合液沉淀至泥水分离状态进行0-150min，静置，实现池体内泥水分离。
76.可选地，排泥系统包括多个排泥管，多个排泥管均布在池体的30-70％高度上，筛分所述活性污泥，得到颗粒污泥包括：
77.更换池体内的存水时打开排泥系统，打开最上方的排泥管排出活性污泥至预设时间或至无活性污泥排出；
78.逐渐减少泥水混合液沉淀的时长和逐渐降低高度打开排泥管。
79.具体的，粒径较大、沉淀速度较快的污泥更多的分布在生物池下方运行过程中逐渐去除位于上方的颗粒较小的、沉淀速度较慢的污泥，保留位于下方的粒径较大、沉淀速度较快的污泥，逐步提高沉淀效率，进而达到在运行过程中不断减少沉淀时间，使最终沉淀时间降至5min，池体内的污泥经过竞争与筛选，形成结构紧密的颗粒污泥。
80.进一步，利用进水系统充满池体更换池体内的存水同时开启排泥阀，开启排泥阀0-30min，将位于上方的反应慢的好氧颗粒污泥通过排泥管排出池体，刚开始培养时使用最上方的排泥阀，之后逐渐替换使用下方的排泥阀。
81.本实施例培养好氧颗粒污泥的装置使用时，，生活污水经进水系统注入培养好氧颗粒污泥的装置，进水流量为200l/h，进水cod cr为250～430mg/l，氨氮55～65mg/l，水力
停留时间平均hrt为12h，污泥龄10d。
82.投加活性污泥后使池体内污泥浓度为4000mg/l，利用进水系统充满池体并更换池体内的存水60min、利用排水系统调节液位15min、使用曝气系统均匀曝气150min、将泥水混合液沉淀至泥水分离状态的时间间隔从60min逐渐降低到5min。
83.15天后，除了絮状活性污泥外，可观察到少量的小颗粒，静置沉淀时下沉速度明显快于常规活性污泥絮体；
84.30天后，好氧条件下的颗粒状污泥与常规絮体污泥并存，但颗粒状污泥逐步增多，粒径逐步增大；
85.50天以上时80％～90％污泥均转化为颗粒状，且粒径逐步增大至1mm，最大约为3mm，生物池出水主要指标达到国家污水排放一级a标准。
86.运行期间曝气系统、排泥系统和排水系统根据培养需要进行实时调节，并能够连接自动处理模块和将测模块进行智能调节。
87.以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。