一种氧化沟工艺的模拟装置及方法

摘要

一种氧化沟工艺的模拟装置及方法，装置包括厌氧反应器和模拟反应器，厌氧反应器的进水口通过污水泵和进水管连接，厌氧反应器的出水口和模拟反应器的进水口连接，模拟反应器的出水口通过第一阀门和排水管连接，模拟反应器的回流污泥出口通过污泥泵和厌氧反应器的回流污泥入口连接，模拟反应器的剩余污泥出口通过第二阀门和排泥管连接，模拟反应器的曝气器通过气管和气泵连接，厌氧反应器装有第一搅拌器，模拟反应器装有第二搅拌器，运行方法采用模拟氧化沟的多循环形式，从长期运行效果来看与氧化沟的运行效果是等效的，本发明能很好地反映氧化沟的运行特点和生物反应状况。

说明书

技术领域

本发明涉及水污染处理领域，特别是一种氧化沟工艺的模拟装置及方法。

背景技术

氧化沟是活性污泥法的一种变型。氧化沟是一个封闭的环形沟渠，泥水混合液在沟渠中反复循环流动而使污染物得到降解，具有推流式和完全混合式的特点。氧化沟作为污水生物处理的有效方法之一，具有系统简单、操作方便、剩余污泥少、耗电量低等其他活性污泥系统无可比拟的优点，在国内外污水处理中得到广泛应用。

氧化沟一般采用表面机械曝气，曝气设备分散定点布置，当混合液流经曝气区时溶解氧浓度升高，离开曝气区时由于微生物耗氧作用混合液的溶解氧逐步下降，以至处于缺氧状态，出现明显的溶解氧浓度梯度，再经历曝气区时重复上述过程，从而在氧化沟中形成了良好的缺氧好氧交替工作环境，为生物脱氮创造良好的环境条件，有利于氮的去除，所以氧化沟具有脱氮能力，如果在氧化沟前再增设厌氧池就可以达到脱氮除磷效果。

目前针对氧化沟脱氮及处理效果研究，通常采用的研究手段有二种：一是采用实际运行的氧化沟，二是采用氧化沟模型模拟。由实际运行的氧化沟规模大，运行条件改变困难，不能很好地实现试验研究的目的，而氧化沟模型容积较小，一个循环的水力停留时间很短，不能很好地反映氧化沟的运行特点和反应状况。特别是针对氧化沟的生物脱氮研究及多点曝气研究利用氧化沟模型难以实施或达到研究效果。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种氧化沟工艺的模拟装置及方法，能很好地反映氧化沟的运行特点和反应状况。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种氧化沟工艺的模拟装置，包括厌氧反应器1和模拟反应器2，厌氧反应器1的进水口通过污水泵A和进水管连接，厌氧反应器1的出水口和模拟反应器2的进水口连接，模拟反应器2的出水口通过第一阀门C和排水管连接，模拟反应器2的回流污泥出口通过污泥泵B和厌氧反应器1的回流污泥入口连接，模拟反应器2的剩余污泥出口通过第二阀门D和排泥管连接，模拟反应器2的曝气器通过气管和气泵E连接，厌氧反应器1装有第一搅拌器F，模拟反应器2装有第二搅拌器G。

所述的污水泵A、污泥泵B、气泵E、第一阀门C、第二阀门D、第一搅拌器F和第二搅拌器G均由微电脑自动控制系统实行全自动控制。

所述的厌氧反应器1为厌氧反应池。

所述的模拟反应器2为模拟反应池。

一种氧化沟工艺的模拟方法，包括以下步骤：

第一步，污水泵A、污泥泵B、第一搅拌器F和第二搅拌器G同时开启，进水和污泥回流开始，厌氧反应器1中的泥水混合液自流进入模拟反应器2中，在0.5-2min后，污水泵A、污泥泵B停止，进水和污泥回流结束；

第二步，进水结束后厌氧反应器1和模拟反应器2进行混合反应，1-15min后气泵E开启，模拟反应器2进行充氧曝气，曝气0.5-15min后关闭气泵E，反应1-15min后又开启气泵E，进行充氧曝气，曝气0.5-15min又关闭气泵E，一个循环内气泵E的间歇开启和运行模拟实现氧化沟的不同曝气方式，两次进水之间的时间称为一个循环，一个循环时间相当于模拟氧化沟的一个循环时间；

第三步，当模拟氧化沟一个循环时间结束后又同时开启污水泵A和污泥泵B进行进水和污泥回流，进行新的循环，在运行3-6个循环后，关闭第二搅拌器G，使模拟反应器2中的泥水混合液静置沉淀，进行泥水分离，沉淀30min后，开启第一阀门C进行排水，排水量为前面几个循环所进的水量；

第四步，排水结束后又开始新的循环，在运行3-6个循环后进行沉淀排水，如此反复运行，从长期运行效果来看与氧化沟的运行效果是等效的，即实现了氧化沟工艺模拟。

在整个模拟运行中，第一搅拌器F一直开启，第二搅拌器G只是在模拟反应器2沉淀时关闭，其它时间开启，进水和进入厌氧反应器1中的回流污泥同步进行，剩余污泥根据泥龄要求在泥水混合液开始沉淀前开启第二阀门D从模拟反应器2中排放。

本发明的优点为：

（1）本模拟方法以氧化沟的循环比为基础，将氧化沟在空间上的生物反应变为时间上的生物反应，能较好地反映氧化沟的流态特征和运行特性。

（2）本发明所采用的模拟方法可以使模拟试验装置体积小，对氧化沟的试验研究不受地域限制，模拟方法更能切合氧化沟的实际运行状况，模拟试验更加方便可靠。

（3）本发明可实现对氧化沟不同曝气方式及脱氮除磷进行模拟试验研究，运行方便可靠。

附图说明

附图为本发明模拟装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步描述。

参见附图，一种氧化沟工艺的模拟装置，包括厌氧反应器1和模拟反应器2，厌氧反应器1的进水口通过污水泵A和进水管连接，厌氧反应器1的出水口和模拟反应器2的进水口连接，模拟反应器2的出水口通过第一阀门C和排水管连接，模拟反应器2的回流污泥出口通过污泥泵B和厌氧反应器1的回流污泥入口连接，模拟反应器2的剩余污泥出口通过第二阀门D和排泥管连接，模拟反应器2的曝气器通过气管和气泵E连接，厌氧反应器1装有第一搅拌器F，模拟反应器2装有第二搅拌器G。

所述的污水泵A、污泥泵B、气泵E、第一阀门C、第二阀门D、第一搅拌器F和第二搅拌器G均由微电脑自动控制系统实行全自动控制。

所述的厌氧反应器1为厌氧反应池。

所述的模拟反应器2为模拟反应池。

一种氧化沟工艺的模拟方法，包括以下步骤：

第一步，污水泵A、污泥泵B、第一搅拌器F和第二搅拌器G同时开启，进水和污泥回流开始，厌氧反应器1中的泥水混合液自流进入模拟反应器2中，在0.5-2min后，污水泵A、污泥泵B停止，进水和污泥回流结束；

第二步，进水结束后厌氧反应器1和模拟反应器2进行混合反应，1-15min后气泵E开启，模拟反应器2进行充氧曝气，曝气0.5-15min后关闭气泵E，反应1-15min后又开启气泵E，进行充氧曝气，曝气0.5-15min又关闭气泵E，一个循环内气泵E的间歇开启和运行模拟实现氧化沟的不同曝气方式，两次进水之间的时间称为一个循环，一个循环时间相当于模拟氧化沟的一个循环时间；

第三步，当模拟氧化沟一个循环时间结束后又同时开启污水泵A和污泥泵B进行进水和污泥回流，进行新的循环，在运行3-6个循环后，关闭第二搅拌器G，使模拟反应器2中的泥水混合液静置沉淀，进行泥水分离，沉淀30min后，开启第一阀门C进行排水，排水量为前面几个循环所进的水量；

第四步，排水结束后又开始新的循环，在运行3-6个循环后进行沉淀排水，如此反复运行，从长期运行效果来看与氧化沟的运行效果是等效的，即实现了氧化沟工艺模拟。

在整个模拟运行中，第一搅拌器F一直开启，第二搅拌器G只是在模拟反应器2沉淀时关闭，其它时间开启，进水和进入厌氧反应器1中的回流污泥同步进行，剩余污泥根据泥龄要求在泥水混合液开始沉淀前开启第二阀门D从模拟反应器2中排放。

根据对氧化沟运行特点分析可知，氧化沟最根本的特点是：一是封闭的环形沟渠；二是具较大的水力内回流。氧化沟属于环流反应器的一种形式，具有和环流反应器相似的流态特征，即在一个或几个循环内表现为推流特性，多次循环表现为完全混合特性。

推流式反应和间歇反应具有相似的停留时间分布，因而二者具有相似的流态。因此，氧化沟在一个循环中的推流反应可以用间歇反应器在时间上的推流反应来模拟，间歇反应器的多次循环在空间上累积效应就表现为氧化沟的多次循环特征。间歇反应器进水的间隔时间即一个循环，反映氧化沟的一个循环时间；间歇进水的进水量根据氧化沟的循环比确定。虽然间歇反应器为间歇进水，即一次循环为间歇推流式，但是多次循环即对于整个停留时间运行来说为完全混合式，也就是说从长期运行效果来说间歇模拟运行的氧化沟与连续运行的氧化沟是等效的。

模拟工艺中的泵、阀门和搅拌器均由微电脑自动控制系统实行全自动控制。模拟装置和模拟方法简单、方便、可靠。该模拟装置可解决氧化沟模型不能真实反映氧化沟每一循环的实际运行状况和物质变化的问题，为氧化沟的试验研究提供一种新的途径。本发明考虑了厌氧反应对氧化沟作用的影响，既可用于氧化沟脱氮除磷研究，又可将厌氧池作为水解酸化池使用，从而使该方法也用于其它工业废水的研究，同时本发明中的厌氧反应器1也可以省去，进水直接进入模拟反应器2中。