一種基于好氧顆粒污泥去除廢水中納米級微粒的處理裝置及處理方法制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種基于好氧顆粒污泥去除廢水中納米級微粒的處理裝置及處理方法，該處理裝置包括填充有好氧顆粒污泥的處理單元、進水管及出水管，處理單元包括上端部與外界連通的曝氣升流管、用于向曝氣升流管內曝氣的曝氣系統、污泥沉降管及設置在污泥沉降管上的用于分離顆粒污泥和水的出流分離裝置，污泥沉降管的兩端部分別與曝氣升流管的上部和下部連通使得進水和顆粒污泥在污泥沉降管和曝氣升流管內循環流動，進水管與污泥沉降管相連，出水管與出流分離裝置相連。本發明專利技術的處理裝置能夠充分發揮好氧顆粒污泥技術的優越性，具有處理效率高、原位再生簡便、適用范圍較廣、兼具生活污水處理功能。

Treatment device and method for removing nano particles in waste water based on aerobic granular sludge

The invention relates to a processing device of aerobic granular sludge removal of nanometer particles in wastewater and treatment method based on the processing device comprises a processing unit, filled with aerobic granular sludge water inlet pipe and the outlet pipe, including the upper end of the processing unit is communicated with the outside of the aeration pipe, up flow into the aeration tube for up flow aeration the aeration system, sludge settling and sludge settling tube arranged in the tube for separation of granular sludge and water flow separation device, both ends of the sludge sedimentation tube and up flow aeration tube communicated with the upper and lower water inlet pipe and the aeration and settling up flow pipe circulating in the sludge, the water inlet pipe with the sludge sedimentation tube is connected with a water outlet pipe connected with flow separation device. The treatment device of the invention can give full play to the advantages of aerobic granular sludge technology, and has the advantages of high processing efficiency, simple in situ regeneration, wide application range, and the function of domestic sewage treatment.

【技術實現步驟摘要】
一種基于好氧顆粒污泥去除廢水中納米級微粒的處理裝置及處理方法
本專利技術涉及一種水處理方法，具體涉及一種基于好氧顆粒污泥去除廢水中納米級微粒的處理裝置及處理方法，屬于環保

技術介紹
納米級微粒（nanoparticles，NPs）是指至少在一個維度上呈現納米量級尺寸的微觀顆粒。近年來，隨著NPs廣泛用于半導體、化妝品、紡織和印染等行業生產中，其中的一部分可能經污水收集、處理系統進入受納水體中，帶來潛在的生態安全風險。與天然水體中的懸浮物不同，NPs常具有更大的比表面積、更高的反應活性和更好的遷移性能，可以產生高活性氧（ROS），抑制生化反應中多種關鍵酶的活性，甚至破壞細胞結構的完整性，從而導致較高的微生物毒性。有研究表明，當進水中NPs濃度達到幾十mg/L時，活性污泥的脫氮除磷等效能將會顯著降低。為了盡可能降低NPs對生化處理系統穩定性的沖擊和對水生態環境的長期影響，需對含NPs廢水進行預處理，常用方法包括：混凝沉淀、膜分離和生物吸附法等。其中，（1）混凝沉淀法是通過投加化學藥劑，利用新形成的絮體裹夾、吸附NPs，最終經固液分離實現去除。該方法簡單有效，但會顯著提高處理水的鹽度，不利于水的多次循環利用，同時還會產生較難處理的化學污泥。（2）超濾、納濾等膜分離技術理論上能夠高效去除水中的NPs。但當NPs和有機污染物濃度較高時，極易造成膜污染，導致膜分離效能的嚴重下降，因此，該類方法并不適合用作預處理工序。（3）傳統活性污泥法對NPs具有較強的吸附、截留作用，但受制于較低的污泥濃度（MLVSS1500~3000mg/L），其勢必不能長時間處理NPs濃度較高的廢水。相比之下，采用沉降性能更好的好氧顆粒污泥可以使處理系統獲得更高的污泥濃度和對NPs更好的去除效果。需要注意的是，反應裝置是進行污水處理的場所，也是決定處理效果的關鍵因素。現有的污水處理反應裝置及其控制方法不是針對生物吸附過程而設計的，無法充分發揮好氧顆粒污泥的功能特性，高效、穩定地處理含NPs廢水。因此，如何創新反應裝置構型設計及其控制方法是推動生物吸附法實用化的關鍵。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種基于好氧顆粒污泥去除廢水中納米級微粒的處理裝置。本專利技術同時還提供一種采用上述基于好氧顆粒污泥去除廢水中納米級微粒的處理裝置處理廢水的方法，其可充分發揮好氧顆粒污泥技術的優越性，具有處理效率高、原位再生簡便、適用范圍較廣、兼具生活污水處理功能等優點。為解決以上技術問題，本專利技術采用如下技術方案：一種基于好氧顆粒污泥去除廢水中納米級微粒的處理裝置，包括填充有好氧顆粒污泥的處理單元、連接在所述處理單元上的進水管及連接在所述處理單元上的出水管，所述處理單元包括上端部與外界連通的曝氣升流管、用于向所述曝氣升流管內曝氣的曝氣系統、污泥沉降管及設置在所述污泥沉降管上的用于分離顆粒污泥和水的出流分離裝置，所述污泥沉降管的兩端部分別與所述曝氣升流管的上部和下部連通使得進水和顆粒污泥在所述污泥沉降管和曝氣升流管內循環流動，所述進水管與所述污泥沉降管相連，所述出水管與所述出流分離裝置相連。優選地，所述曝氣系統包括曝氣頭，所述曝氣升流管包括曝氣升流管本體、下端部與所述曝氣升流管本體的上端部連接的漸擴管及上端部與所述曝氣升流管本體的下端部連接的泥斗，所述漸擴管的上端部與外界連通，所述污泥沉降管的兩端部分別與所述曝氣升流管本體的上部和下部連通，所述曝氣頭設置在所述泥斗內，所述泥斗上連接有排泥管。優選地，所述出流分離裝置包括上端部與外界連通且下端部與所述污泥沉降管連通的出流管及設置在所述污泥沉降管內且位于所述出流管的下方的擋流板，所述出流管與所述出水管相連，所述擋流板用于阻擋顆粒污泥通過所述出流管流出所述污泥沉降管。優選地，所述污泥沉降管至少有2個，所述至少2個污泥沉降管沿所述曝氣升流管周向分布，所述處理裝置具有處理廢水和顆粒污泥再生二種工作狀態，所述至少2個污泥沉降管中的一部分污泥沉降管用于處理廢水用，另一部分污泥沉降管用于顆粒污泥再生用，所述處理廢水用的污泥沉降管和所述顆粒污泥再生用的污泥沉降管上均分別設置有所述出流分離裝置和進水管。更優選地，所述污泥沉降管設置有4個，所述4個污泥沉降管沿所述曝氣升流管周向分布，所述4個污泥沉降管中的其中一個污泥沉降管用于處理廢水用，其他污泥沉降管用于顆粒污泥再生用，所述處理廢水用的污泥沉降管的管徑大于所述顆粒污泥再生用污泥沉降管的管徑。優選地，所述處理裝置包括多個并聯連接的所述處理單元，各所述處理單元上均連接有所述進水管和出水管，各所述處理單元包括有所述曝氣升流管、曝氣系統、污泥沉降管和岀流分離裝置。優選地，所述好氧顆粒污泥為灰白色的橢球形，其粒徑為0.8~2.5mm，5分鐘SVI值約為28~35ml/g。本專利技術中，所述好氧顆粒污泥具有短程硝化-反硝化功能，微生物結構包括占細菌總數的比例為18~25%的異養反硝化菌、占細菌總數的比例為6~10%的氨氧化菌及占細菌總數的比例低于3%的亞硝酸鹽氧化菌，所述異養反硝化菌包括Denitratisoma屬、Flavobacterium屬、Rhodobacter屬和Zoogloea屬，所述氨氧化菌以Nitrosomonas屬為主，所述亞硝酸鹽氧化菌以Nitrospira屬為主，其他菌屬還包括Anaerolineaceae屬、Saprospiraceae屬、Diaphorobacter屬和Thauera屬和Xanthomonadales屬等。本專利技術中，根據靜態吸附試驗可知，所述好氧顆粒污泥對納米氧化鋅、納米零價鐵（nZVI）和碳納米管的單次最大吸附容量在69~178mg/gMLVSS。本專利技術采取另一技術方案是：一種采用上述基于好氧顆粒污泥去除廢水中納米級微粒的處理裝置處理廢水的方法，所述方法包括處理廢水的步驟，所述處理廢水的步驟包括：在所述曝氣升流管內填充好氧顆粒污泥，然后以所述曝氣系統連續曝氣和所述進水管連續進水的方式啟動裝置，啟動后，待處理廢水經所述污泥沉降管后與所述曝氣升流管內的顆粒污泥混合形成污泥混合液，所述污泥混合液從所述曝氣升流管的上部流入所述污泥沉降管，在所述污泥沉降管內向下流動，然后回流至所述曝氣升流管內，同時污泥混合液在流經所述污泥沉降管時，由所述岀流分離裝置分離顆粒污泥和出水，顆粒污泥在所述污泥沉降管內繼續向下流動與待處理廢水混合后在所述處理單元內循環流動，分離后的出水經所述出流分離裝置流入所述出水管排出，其中，所述處理單元內的MLVSS濃度為7000~12000mg/L。本專利技術中，所述待處理廢水的易降解有機物（BOD5）容積負荷優選為小于等于4.5kg/(m3·d)，氨氮容積負荷優選為小于等于1.5kg/(m3·d)，pH優選為7.5~8.5，水溫優選為15~30℃；處理單元的單次處理周期的時長優選為2~12h。當BOD5容積負荷低于0.9kg/(m3·d)，或氨氮容積負荷低于0.3kg/(m3·d)時，處理單元內的MLVSS濃度優選為7000~9000mg/L，連續處理時間優選為2~3h；當BOD5容積負荷在0.9~3.0kg/(m3·d)，氨氮容積負荷在0.3~0.9kg/(m3·d)時，處理單元內的MLVSS濃度優選為900本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于好氧顆粒污泥去除廢水中納米級微粒的處理裝置，包括填充有好氧顆粒污泥的處理單元、連接在所述處理單元上的進水管及連接在所述處理單元上的出水管，其特征在于：所述處理單元包括上端部與外界連通的曝氣升流管、用于向所述曝氣升流管內曝氣的曝氣系統、污泥沉降管及設置在所述污泥沉降管上的用于分離顆粒污泥和水的出流分離裝置，所述污泥沉降管的兩端部分別與所述曝氣升流管的上部和下部連通使得進水和顆粒污泥在所述污泥沉降管和曝氣升流管內循環流動，所述進水管與所述污泥沉降管相連，所述出水管與所述出流分離裝置相連。

【技術特征摘要】
1.一種基于好氧顆粒污泥去除廢水中納米級微粒的處理裝置，包括填充有好氧顆粒污泥的處理單元、連接在所述處理單元上的進水管及連接在所述處理單元上的出水管，其特征在于：所述處理單元包括上端部與外界連通的曝氣升流管、用于向所述曝氣升流管內曝氣的曝氣系統、污泥沉降管及設置在所述污泥沉降管上的用于分離顆粒污泥和水的出流分離裝置，所述污泥沉降管的兩端部分別與所述曝氣升流管的上部和下部連通使得進水和顆粒污泥在所述污泥沉降管和曝氣升流管內循環流動，所述進水管與所述污泥沉降管相連，所述出水管與所述出流分離裝置相連。2.根據權利要求1所述的基于好氧顆粒污泥去除廢水中納米級微粒的處理裝置，其特征在于：所述曝氣系統包括曝氣頭，所述曝氣升流管包括曝氣升流管本體、下端部與所述曝氣升流管本體的上端部連接的漸擴管及上端部與所述曝氣升流管本體的下端部連接的泥斗，所述漸擴管的上端部與外界連通，所述污泥沉降管的兩端部分別與所述曝氣升流管本體的上部和下部連通，所述曝氣頭設置在所述泥斗內，所述泥斗上連接有排泥管。3.根據權利要求1所述的基于好氧顆粒污泥去除廢水中納米級微粒的處理裝置，其特征在于：所述出流分離裝置包括上端部與外界連通且下端部與所述污泥沉降管連通的出流管及設置在所述污泥沉降管內且位于所述出流管的下方的擋流板，所述出流管與所述出水管相連，所述擋流板用于阻擋顆粒污泥通過所述出流管流出所述污泥沉降管。4.根據權利要求1所述的基于好氧顆粒污泥去除廢水中納米級微粒的處理裝置，其特征在于：所述污泥沉降管至少有2個，所述至少2個污泥沉降管沿所述曝氣升流管周向分布，所述處理裝置具有處理廢水和顆粒污泥再生二種工作狀態，所述至少2個污泥沉降管中的一部分污泥沉降管用于處理廢水用，另一部分污泥沉降管用于顆粒污泥再生用，所述處理廢水用的污泥沉降管和所述顆粒污泥再生用的污泥沉降管上均分別設置有所述出流分離裝置和進水管。5.根據權利要求4所述的基于好氧顆粒污泥去除廢水中納米級微粒的處理裝置，其特征在于：所述污泥沉降管設置有4個，所述4個污泥沉降管沿所述曝氣升流管周向分布，所述4個污泥沉降管中的其中一個污泥沉降管用于處理廢水用，其他污泥沉降管用于顆粒污泥再生用，所述處理廢水用的污泥沉降管的管徑大于所述顆粒污泥再生用污泥沉降管的管徑。6.根據權利要求1所述的基于好氧顆粒污泥去除廢水中納米級微粒的處理裝置，其特征在于：所述處理裝置包括多個并聯連接的所述處理單元，各所述處理單元上均連接有所述進水管和出水管，各所述處理單元包括有所述曝氣升流管、曝氣系統、污泥沉降管和岀流分離裝置。7.根據權利要求1...

【專利技術屬性】
技術研發人員：錢飛躍，王建芳，沈耀良，梅娟，周豐，
申請(專利權)人：蘇州科技大學，
類型：發明
國別省市：江蘇,32