一种铁碳耦合网孔拦截和干化返投的污泥颗粒化装置及方法

本发明属于污水处理，具体涉及一种铁碳耦合网孔拦截和干化返投的污泥颗粒化装置及方法。

背景技术：

1、好氧颗粒污泥技术是一项新型的、非常具有前景的污水生物处理技术。好氧颗粒污泥具有良好的沉降性能、密实的结构、高生物量、耐受高有机负荷和有毒有害物质、能够实现同步硝化反硝化等优点。好氧颗粒污泥的形成往往取决于多个因素，如选择压、培养基质类型和有机负荷、水力剪切力、反应器构型、接种污泥、金属离子和集聚体等，而“晶核理论”是目前颗粒污泥形成的最重要理论之一。

2、据报道，目前全球范围内共有100余座采用好氧颗粒污泥工艺的污水处理厂，在浙江也有好氧颗粒污泥应用的报导，但是这些污水处理厂cod普遍偏高，而且都是采用序批式反应器。对于目前一些低浓度的市政污水厂或农村污水处理设施，特别是连续流污水处理工艺，好氧颗粒污泥的形成和稳定运行依然是难点。为了打破这一瓶颈，迫切需要提出有效的装备和策略来保证颗粒污泥的形成与稳定。

技术实现思路

1、针对上述背景存在的问题，本发明提供了一种铁碳耦合网孔拦截和干化返投的污泥颗粒化装置及方法，所述活性污泥快速颗粒化装备结构简单，能实现自动化控制运行，通过对轻质活性污泥的网孔拦截、铁碳晶核胁迫、干化集聚，形成集聚体返投生化反应池，促进好氧颗粒污泥的形成，并强化污染物的去除。

2、本发明提供了一种铁碳耦合网孔拦截和干化返投的污泥颗粒化装置，包括：筒体、进出料系统、变速搅拌系统，自控系统和复合填料系统。所述进出料系统包括位于筒体顶部的进料口和溢流口以及位于筒体底部的出料口；所述搅拌系统包括用于污泥搅拌的变频电机和可用于承载填料的搅拌杆；所述自控系统包括用于定时调节搅拌机转速、转向和运行时间和进出料系统阀门的控制器；所述复合填料系统包括固定在搅拌杆上的塑料球填料罩以及内部填充的网孔填料和铁碳填料。

3、作为优选，所述网孔填料为聚氨酯生物填料，所述铁碳填料为铁刨花填料。将铁刨花包裹在聚氨酯生物填料中，用塑料球填料罩固定。聚氨酯生物填料的致密网状结构能有效截留轻质絮体，包裹在聚氨酯内部的铁刨花在水中微电解能够产生[h]，·oh，fe2+，fe3+和fe矿物质等促进颗粒化的有利物质，同时刺激微生物分泌eps，通过与eps架桥连接促进微生物聚集形成集聚体。

4、作为优选，填料系统以搅拌杆为中心，依据筒体的直径和高度将复合填料通过扎带连接制成圆柱形填料模块，填料模块和筒体间预留出5～10cm的距离。

5、此外，本发明还提供了一种铁碳耦合网孔拦截和干化返投的污泥颗粒化处理方法，所述方法为使用上述任一种铁碳耦合网孔拦截和干化返投的污泥颗粒化装置对活性污泥进行快速造粒。

6、作为优选，所述的一种铁碳耦合网孔拦截和干化返投的污泥颗粒化处理方法，包括以下步骤：

7、(1)慢搅截泥：根据装备安装的位置用泵抽取生化池的活性污泥或者连续流双区沉淀池、序批式反应器选择压筛选的轻质污泥，在进泥的同时以5～10r/min的转速进行缓慢正向搅拌；

8、(2)缓速排水：连续进泥一段时间后停止进泥，同时停止搅拌，控制底部出料口阀门使其缓速排水；

9、(3)截泥干化：完成排泥后静置一段时间，再以3～5r/min的转速缓慢正向搅拌进行污泥干化；

10、(4)反向快搅分离：再次从进料口连续进泥，当污泥从装置溢流口溢出后以120～150r/min的转速进行快速反向搅拌，通过离心力分离经干化后的污泥集聚体，产出的集聚体返回生化池中；

11、(5)以步骤(1)～(4)为一个周期，通过自控系统的调控实现装置的自动化运行。

12、作为进一步优选，步骤(1)中依据进泥的污泥浓度进泥时间可为10～14h污泥浓度大于1000mg/l，当进泥浓度过高时可适当缩短进泥时间；

13、作为进一步优选，步骤(2)中排泥时间控制在30～60min；

14、作为进一步优选，步骤(3)中依据现场的温度干化时间为8～12h；

15、作为进一步优选，步骤(4)中快速搅拌的时间为1h。

16、本发明的原理在于利用网孔填料的致密网状结构截留轻质活性污泥，在进泥期间在搅拌机的缓速搅拌以及水流的连续挤压作用下，使聚氨酯网状孔隙内的轻质污泥产生充分的碰撞促使污泥集聚。此外，轻质污泥还会以丝状细菌为骨架，eps为粘合剂，在空隙内形成不同形状和大小的聚集体；铁碳的投加可以促进集聚体的形成，包裹在聚氨酯内部的铁刨花微电解过程能够产生[h]、·oh、fe2+、fe3+和含铁矿物质等促进颗粒化的有利物质：fe2+、fe3+其副产物可作为微生物附着和生长的晶核，使得颗粒污泥快速形成；·oh可作为好氧颗粒污泥形成及稳定运行的驱动力；fe2+和fe3+为金属阳离子，带正电荷，而细胞表面带负电荷，通过电中和聚集，同时刺激微生物分泌eps；污泥干化返投能够快速形成集聚体促进颗粒污泥的形成，活性污泥经自然干化后会分泌大量eps，促使污泥凝聚，形成集聚体，将形成的集聚体返投到反应器内，一些较大的集聚体在水力剪切力和曝气的作用下逐渐形成结构紧凑的颗粒污泥，而较小的集聚体能够充当颗粒污泥的核心或者载体诱导微生物附着、生长，辅助污泥快速造粒。

17、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

18、本发明将铁碳、网孔拦截和干化返投等促进活性污泥颗粒化的技术装备化，开发一套适用于低浓度污水的污泥颗粒化装置，通过对连续流双区沉淀池、序批式反应器选择压筛选的轻质污泥或生化池活性污泥进行网孔拦截、铁碳晶核胁迫、干化集聚，形成集聚体返投生化反应池，促进好氧颗粒污泥的形成，并强化污染物的去除，同时通过自控系统实现装备自动化运行。

19、附图附表说明

20、为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对附图的图面进行说明：

21、图1为实施例的一种铁碳耦合网孔拦截和干化返投的污泥颗粒化装置的整体结构示意图；

22、图2为铁碳-网孔复合填料和布置方式示意图；

23、图3为实施例进泥a和产出集聚体b显微镜照片对比图。

24、附图标记说明：筒体1，进料口2，溢流口3，出料口4，变频电机5，搅拌杆6，控制器7，铁碳-聚氨酯复合填料8，塑料球填料罩9，铁刨花填料10，聚氨酯填料11。

技术特征：

1.一种铁碳耦合网孔拦截和干化返投的污泥颗粒化装置，其特征在于，包括：筒体（1）、进出料系统、变速搅拌系统，自控系统和复合填料系统；所述进出料系统包括位于筒体（1）顶部的进料口（2）和溢流口（3）以及位于筒体底部的出料口（4）；所述变速搅拌系统包括用于污泥搅拌的变频电机（5）和可用于承载填料的搅拌杆（6）；所述自控系统包括用于定时调节搅拌机转速、转向和运行时间以及控制进出料系统阀门的控制器（7）；所述复合填料系统包括固定在搅拌杆上的塑料球填料罩（9）以及内部填充的铁碳填料（10）和网孔填料（11）。

2.根据权利要求1所述的一种铁碳耦合网孔拦截和干化返投的污泥颗粒化装置，其特征在于，所述变频电机（5）为可实现变速调节、正向转动和反向转动的电机。

3.根据权利要求1所述的一种铁碳耦合网孔拦截和干化返投的污泥颗粒化装置，其特征在于，所述自控系统可定时控制进料口（2）、出料口（4）和溢流口（3）的阀门开关，以及变频电机（5）的转速、转向和运行时间。

4. 根据权利要求1所述的一种铁碳耦合网孔拦截和干化返投的污泥颗粒化装置，其特征在于，所述复合填料系统以搅拌杆（6）为中心，依据筒体（1）的直径和高度将复合填料通过扎带连接制成圆柱形填料模块，填料模块和筒体间预留出5-10 cm距离。

5.根据权利要求1所述的一种铁碳耦合网孔拦截和干化返投的污泥颗粒化装置，其特征在于，所述的铁碳填料（10）为铁刨花填料，网孔填料（11）为聚氨酯生物填料。

6.使用权利要求1-5任一项所述的一种铁碳耦合网孔拦截和干化返投的污泥颗粒化装置的污泥颗粒化处理方法，其特征在于，对连续流双区沉淀池、序批式反应器选择压筛选的轻质活性污泥或生化池的活性污泥实现快速颗粒化。

7.根据权利要求6所述的污泥颗粒化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明属于污水生物处理技术领域，涉及一种铁碳耦合网孔拦截和干化返投的污泥颗粒化装置及方法，包括筒体、进出料系统、变速搅拌系统，自控系统和复合填料系统。所述进出料系统包括位于筒体顶部的进料口和溢流口以及位于筒体底部的出料口；所述搅拌系统包括用于污泥搅拌的变频电机和可用于承载填料的搅拌杆；所述自控系统包括用于定时调节搅拌机转速、转向和运行时间和进出料系统阀门的控制器；所述复合填料系统包括固定在搅拌杆上的塑料球填料罩以及内部填充的网孔填料和铁碳填料。本发明结构简单，能实现自动化控制运行，通过对轻质活性污泥进行网孔拦截、铁碳晶核胁迫、干化集聚，形成不同粒径和密实程度的集聚体返投生化反应池，促进颗粒污泥的形成。技术研发人员：李军,程小宇,冯洪波,金林毅受保护的技术使用者：浙江工业大学技术研发日：技术公布日：2024/8/5