(12)发明专利申请
(10)申请公布号
(43)申请公布日
(21)申请号 202410412522 .6
(22)申请日 2024 .04.08
(71)申请人 北京首创生态环保集团股份有限公
司
地址 100044 北京市西城区车公庄大街21
号39幢16层
(72)发明人 吴远远 詹敏述 宋文哲 殷立健
卢如 马晨阳 张晓发
(74)专利代理机构 北京易捷胜知识产权代理有
限公司 11613
专利代理师 陈彦
(51)Int.Cl.
C02F 3/12(2023.01)
C02F 3/30(2023.01)
C02F 7/00(2006.01)
C02F 101/16 (2006.01)
C02F 101/10 (2006.01)
(54)发明名称
一种好氧颗粒污泥培养系统及其运行方法
(57)摘要
本发明属于污泥培养技术领域，具体涉及一
种好氧颗粒污泥培养系统及其运行方法。系统包
括进水系统、污泥处理系统、曝气系统以及多个
独立的颗粒污泥池培养系统，颗粒污泥池培养系
统包括颗粒污泥池，所述颗粒污泥池从底部向上
依次层叠布置曝气均匀器单元、布水均质器单
元、污泥促进器单元和排水稳定单元，污泥促进
器单元与污泥处理系统入口端相连，污泥处理系
统输出端设置多条分支回流管线，其中，一支路
用于排放絮状污泥，其余支路与进水系统或颗粒
污泥池培养系统连通。本发明通过整体设计和精
细调控，不仅提升了好氧颗粒污泥处理系统的运
行效能，解决了传统污水处理系统中出现的供氧
不均、污泥品质差、处理效率低等问题。
权利要求书2页 说明书10页 附图1页
CN 118359302 A
2024.07.19
CN 118359302 A1 .一种好氧颗粒污泥培养系统，其特征在于，系统包括进水系统、污泥处理系统、曝气
系统以及多个独立的颗粒污泥池培养系统，曝气系统包括曝气分配单元和多个曝气均匀器
单元，多个曝气均匀器单元各自安装在相应的颗粒污泥池培养系统内部中，颗粒污泥池培
养系统包括颗粒污泥池，所述颗粒污泥池从下至上依次间隔布置曝气均匀器单元、布水均
质器单元、污泥促进器单元和排水稳定单元，其中，曝气均匀器单元将曝气系统分配来的气
体均匀分散至池体中，以保证颗粒污泥的良好供氧条件；布水均质器单元使预处理后的进
水均匀分布至池内，实现废水与微生物的有效接触；进水系统与布水均质器单元连通，以便
经预处理后的废水能均匀进入颗粒污泥池培养系统，污泥促进器单元与污泥处理系统入口
端相连，有效收集并传输处理过程中产生的污泥，污泥处理系统输出端设置多条支回流管
线，其中，至少一条支路用于排放絮状污泥，其余支路与进水系统或颗粒污泥池培养系统连
通。
2 .根据权利要求1所述的一种好氧颗粒污泥培养系统，其特征在于，曝气系统还包括多
个排气器单元，排气器单元与曝气均匀器单元连通。
3 .根据权利要求1所述的一种好氧颗粒污泥培养系统，其特征在于，污泥处理系统包括
污泥缓冲池和颗粒筛选器单元，污泥缓冲池的入口与污泥促进器单元连通，污泥缓冲池的
出口与颗粒筛选器单元连通，污泥缓冲池还设置有污泥分质单元和出水口。
4 .根据权利要求1所述的一种好氧颗粒污泥培养系统，其特征在于，进水系统包括进水
缓冲单元和进水分配单元，进水缓冲单元出水口通过管路与进水分配单元的入水口连通，
进水分配单元的出水口与布水均质器单元连通。
5 .根据权利要求3所述的一种好氧颗粒污泥培养系统，其特征在于，颗粒筛选器单元设
置设置多个用于输出污泥的支路，至少一支路用于排放絮状污泥，其余支路与颗粒污泥池
培养系统连通，用于将筛选出来的颗粒污泥直接或间接回送到颗粒污泥池。
6 .根据权利要求1所述的一种好氧颗粒污泥培养系统，其特征在于，还包括加药系统，
加药系统分别与颗粒污泥池和进水分配单元连通。
7 .权利要求1‑6任一项所述的一种好氧颗粒污泥培养系统的运行方法，其特征在于，该
方法包括：
S1、进水排水阶段：
待处理污水经进水分配单元分配和布水均质器单元引导，以推流式的形式注入各个颗
粒污泥池培养系统；随着污水连续注入，各颗粒污泥池液位上升，污水中的悬浮物在颗粒污
泥的吸附与生物降解作用下发生沉降，上清液随着液位的升高，液位超出设定阈值通过排
水单元排出；
此阶段暂停曝气，促使颗粒污泥池内发生厌氧发酵和反硝化反应；
S2、排泥阶段：
进水排水程序完成后，污泥促进器单元将颗粒污泥池内絮状污泥和少量颗粒污泥排到
污泥缓冲池中，此过程伴随着液面下降，使排水稳定单元排水口脱离液面暴露在外；
S3、曝气生化反应阶段：
排泥完毕后，空气通过曝气分配单元进入各个颗粒污泥池培养系统内部的曝气均匀器
单元，对颗粒污泥池培养系统均匀曝气，同时排气器单元对曝气过程中的空气进行调控；
在此阶段，未排放的絮状污泥在曝气剪切力作用下转化为颗粒污泥且颗粒污泥粒径增
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2长至0 .2mm以上，并在此过程中实现磷的吸附去除、有机污染物的生物降解以及硝化反应，
以达到污水的净化目标；
S4、污泥循环利用阶段：
在曝气反应阶段，污泥缓冲池内的污泥通过污泥分质单元进行泥水分离作业，分离所
得的上清液与颗粒污泥池的排水合并排至下游进行深度处理，泥水分离后的剩余污泥排放
到颗粒筛选器单元中，经颗粒筛选器单元处理，将筛选出的优质颗粒污泥重新返回至颗粒
污泥污池或进水缓冲单元以向颗粒污泥池内补充颗粒污泥，同时将絮状污泥排出至后续污
泥处理工序；
S5、沉降稳定阶段：
曝气阶段终止后，颗粒污泥沉降至颗粒污泥池底部，以备接受新一轮的污水注入。
8 .根据权利要求7所述的一种好氧颗粒污泥培养系统的运行方法，其特征在于，还包括
加药操作，在监测到进水碳氮比失调(C/N比小于5)或颗粒污泥池中总氮去除效率降低时
(出水总氮和排放限值差值在1mg/L内)，由加药系统向进水分配单元或颗粒污泥池添加乙
酸钠；
当监测到在颗粒污泥池对磷去除效果下降时，由加药系统向颗粒污泥池或进水分配单
元添加聚合氯化铝。
9 .根据权利要求7所述的一种好氧颗粒污泥培养系统的运行方法，其特征在于，进水排
水阶段、排泥阶段、曝气生化反应阶段、沉降稳定阶段的耗时比例为1‑1 .5：0 .01‑0 .1:1‑
2 .5:0 .1‑1。
10.根据权利要求7所述的一种好氧颗粒污泥培养系统的运行方法，其特征在于，经过
颗粒化污泥培养后S4步骤的的污水，其排水的COD为5‑30mg/L、氨氮小于1mg/L、总磷为0 .1‑
0 .5mg/L、总氮小于15mg/L和悬浮固体小于10mg/L；排泥阶段排放的污泥中颗粒化污泥的粒
径控制在0 .2mm以下，颗粒筛选器单元中筛选回收的颗粒污泥粒径为0 .1mm以上。
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3一种好氧颗粒污泥培养系统及其运行方法
技术领域
[0001]
本发明属于污泥培养技术领域，具体涉及一种好氧颗粒污泥培养系统及其运行方
法。
背景技术
[0002]
当前在污水处理领域，特别是在采用活性污泥法的传统工艺流程中，存在着若干
关键的技术挑战，这些挑战限制了好氧颗粒污泥的成功培养及其高效稳定运行。
[0003]
首先，传统工艺在进水方式上无法有效促进好氧颗粒污泥的快速形成和长期稳定
性。通常情况下，污水通过廊道或管道自流方式进入生化池，导致污水与已有的微生物群落
快速混合，这种快速混合不利于颗粒污泥内核菌种如聚磷菌(PAO)等的优选生长和颗粒化
进程。一旦小颗粒污泥形成，由于进水方式的局限性，它们往往难以优先获取足够的有机物
以进一步增大尺寸，最终影响整个系统的处理效率和稳定性。
[0004]
其次，传统的曝气方式在控制溶解氧浓度及曝气量方面存在不足，难以营造出颗
粒污泥内部厌氧、外部好氧的理想分层结构。过高的溶解氧导致颗粒污泥内部结构破坏，致
使颗粒解体，丧失其优异的沉降和处理性能。同时，传统曝气系统在工作过程中容易产生大
量冷凝水，由于没有有效的排出机制，不仅造成能源消耗的增加，还进一步影响到颗粒污泥
的正常形成和维护。
[0005]
最后，传统污水处理工艺中的排泥环节并未充分考虑对颗粒污泥和絮状污泥的有
效筛选和分离。由于缺乏专门的污泥筛分系统，无论是尚未成熟的小颗粒污泥还是已形成
的优质颗粒污泥，都在排泥过程中被一同排出，极大地削弱了污泥中颗粒污泥的积累和循
环利用。这样既造成了资源的浪费，也不利于颗粒污泥在系统中的积累和稳定运行。
发明内容
[0006]
(一)要解决的技术问题
[0007]
鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种好氧颗粒污泥培养系统及其运
行方法，通过对进水排水、曝气和排泥等环节进行技术创新和优化，以实现颗粒污泥的高效
培养、维持其稳定性和提高污水处理的整体效能。
[0008]
(二)技术方案
[0009]
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
[0010]
1、一种好氧颗粒污泥培养系统，系统包括进水系统、污泥处理系统、曝气系统以及
多个独立的颗粒污泥池培养系统，曝气系统包括曝气分配单元和多个曝气均匀器单元，多
个曝气均匀器单元各自安装在相应的颗粒污泥池培养系统内部中，颗粒污泥池培养系统包
括颗粒污泥池，所述颗粒污泥池从下至上依次间隔布置曝气均匀器单元、布水均质器单元、
污泥促进器单元和排水稳定单元，其中，曝气均匀器单元将曝气系统分配来的气体均匀分
散至池体中，以保证颗粒污泥的良好供氧条件；布水均质器单元使预处理后的进水均匀分
布至池内，实现废水与微生物的有效接触；进水系统与布水均质器单元连通，以便经预处理
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4后的废水能均匀进入颗粒污泥池培养系统，污泥促进器单元与污泥处理系统入口端相连，
有效收集并传输处理过程中产生的污泥，污泥处理系统输出端设置多条支回流管线，其中，
至少一条支路用于排放絮状污泥，其余支路与进水系统或颗粒污泥池培养系统连通。
[0011]
可选地，曝气系统还包括多个排气器单元，排气器单元与曝气均匀器单元连通。
[0012]
可选地，污泥处理系统包括污泥缓冲池和颗粒筛选器单元，污泥缓冲池的入口与
污泥促进器单元连通，污泥缓冲池的出口与颗粒筛选器单元连通，污泥缓冲池还设置有污
泥分质单元和出水口。
[0013]
可选地，进水系统包括进水缓冲单元和进水分配单元，进水缓冲单元出水口通过
管路与进水分配单元的入水口连通，进水分配单元的出水口与布水均质器单元连通。
[0014]
可选地，颗粒筛选器单元设置多个用于输出污泥的支路，至少一支路用于排放絮
状污泥，其余支路与颗粒污泥池培养系统连通，用于将筛选出来的颗粒污泥直接或间接回
送到颗粒污泥池。
[0015]
可选地，还包括加药系统，加药系统分别与颗粒污泥池和进水分配单元连通。
[0016]
一种好氧颗粒污泥培养系统的运行方法，该方法包括：
[0017]
S1、进水排水阶段：
[0018]
待处理污水经进水分配单元分配和布水均质器单元引导，以推流式的形式注入各
个颗粒污泥池培养系统；随着污水连续注入，各颗粒污泥池液位上升，污水中的悬浮物在颗
粒污泥的吸附与生物降解作用下发生沉降，上清液随着液位的升高，液位超出设定阈值通
过排水单元排出；
[0019]
此阶段暂停曝气，促使颗粒污泥池内发生厌氧发酵和反硝化反应；
[0020]
S2、排泥阶段：
[0021]
进水排水程序完成后，污泥促进器单元将颗粒污泥池内絮状污泥和少量颗粒污泥
排到污泥缓冲池中，此过程伴随着液面下降，使排水稳定单元脱离液面暴露在外；
[0022]
S3、曝气生化反应阶段：
[0023]
排泥完毕后，空气通过曝气分配单元进入各个颗粒污泥池培养系统内部的曝气均
匀器单元，对颗粒污泥池培养系统均匀曝气，同时排气器单元对曝气过程中的空气进行调
控；
[0024]
在此阶段，未排放的絮状污泥在曝气剪切力作用下转化为颗粒污泥且颗粒污泥粒
径增长至0 .2mm及以上，并在此过程中实现磷的吸附去除、有机污染物的生物降解以及硝化
反应，以达到污水的净化目标；
[0025]
S4、污泥循环利用阶段：
[0026]
在曝气反应阶段，污泥缓冲池内的污泥通过污泥分质单元进行泥水分离作业，分
离所得的上清液与颗粒污泥池的排水合并排至下游进行深度处理，泥水分离后的剩余污泥
排放到颗粒筛选器单元中，经颗粒筛选器单元处理，将筛选出的优质颗粒污泥重新返回至
颗粒污泥污池或进水缓冲单元以向颗粒污泥池内补充颗粒污泥，同时将絮状污泥排出至后
续污泥处理工序；
[0027]
S5、沉降稳定阶段：
[0028]
曝气阶段终止后，颗粒污泥沉降至颗粒污泥池底部，以备接受新一轮的污水注入。
[0029]
可选地，还包括加药操作，在监测到进水碳氮比失调(C/N比小于5)或颗粒污泥池
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5中总氮去除效率降低时(出水总氮和排放限值差值在1mg/L内)，由加药系统向进水分配单
元或颗粒污泥池添加乙酸钠；
[0030]
当监测到在颗粒污泥池对磷去除效果下降时，由加药系统向颗粒污泥池或进水分
配单元添加聚合氯化铝。除磷药剂投加是一种应急手段，当污水处理厂处于高峰供排期间，
水量陡增，由加药系统向颗粒污泥池或进水分配单元添加聚合氯化铝，使出水SS和总磷达
标处理，减轻深度处理工段压力。
[0031]
可选地，进水排水阶段、排泥阶段、曝气生化反应阶段、沉降稳定阶段的耗时比例
为1‑1 .5：0 .01‑0 .1:1‑2 .5:0 .1‑1。
[0032]
可选地，经过颗粒化污泥培养后S4步骤的的污水，其排水的COD为5‑30mg/L、氨氮
小于1mg/L、总磷为0 .1‑0 .5mg/L、总氮小于15mg/L和悬浮固体小于10mg/L；排泥阶段排放的
污泥中颗粒化污泥的粒径控制在0 .2mm以下，颗粒筛选器单元中筛选回收的颗粒污泥粒径
为0 .1mm以上。
[0033]
(三)有益效果
[0034]
本发明通过曝气系统中的曝气分配单元和曝气均质器单元，确保了颗粒污泥池内
气体分布均匀，有效提高供氧效率和颗粒污泥的生物活性。
[0035]
设计了颗粒污泥池内的结构层次，如曝气均匀器单元和布水均质器单元的顺序布
置，保证了废水与微生物的良好接触，有助于提高污水处理效率和颗粒污泥的形成与沉降。
[0036]
污泥处理系统包括污泥缓冲池和颗粒筛选器单元，可以对产生的污泥进行有效收
集、分类和回流利用，减少了污泥排放的同时，提高了系统内污泥的颗粒化质量和数量。
[0037]
排泥阶段通过污泥促进器单元将絮状污泥和部分颗粒污泥转移到污泥缓冲池，并
通过颗粒筛选器单元回收优质颗粒污泥，优化了污泥循环利用过程。
[0038]
进水系统包括进水缓冲单元和进水分配单元，确保预处理后的废水能稳定均匀地
进入颗粒污泥池培养系统，避免了水质波动对处理效果的影响。
[0039]
引入加药系统，根据实时监测的水质参数，适时添加乙酸钠和聚合氯化铝化学试
剂，以调节碳氮比、提高总氮去除效率和强化磷的去除。
[0040]
定义了进水排水、排泥、曝气、沉降等多个运行阶段，并明确给出了各阶段之间的
理想时间比例关系，确保了系统运行的科学性和高效性。
[0041]
通过该系统和运行方法处理后的污水，各项水质指标(COD、氨氮、总磷、总氮、排水
悬浮固体)明显优于现有技术处理方式，达到了高标准的排放要求，污水处理效果显著。
[0042]
总之，本发明通过整体设计和精细调控，不仅提升了好氧颗粒污泥处理系统的运
行效能，还实现了对废水中有害物质的高效去除以及污泥资源的最大化利用，解决了传统
污水处理系统中出现的供氧不均、污泥品质差、处理效率低等问题。
[0043]
说明书附图
[0044]
图1为本发明一种好氧颗粒污泥培养系统布置方案。
具体实施方式
[0045]
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合具体实施方式，对本发明作详细描
述。
[0046]
实施例1
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6[0047]
参照附图1，本实施例提供一种好氧颗粒污泥培养系统，系统包括进水系统、污泥
处理系统、曝气系统以及多个独立的颗粒污泥池培养系统，曝气系统包括曝气分配单元和
多个曝气均匀器单元，多个曝气均匀器单元各自安装在相应的颗粒污泥池培养系统内部
中，颗粒污泥池培养系统包括颗粒污泥池，所述颗粒污泥池从下至上依次间隔布置曝气均
匀器单元、布水均质器单元、污泥促进器单元和排水稳定单元，其中，曝气均匀器单元将曝
气系统分配来的气体均匀分散至池体中，以保证颗粒污泥的良好供氧条件；布水均质器单
元使预处理后的进水均匀分布至池内，实现废水与微生物的有效接触；进水系统与布水均
质器单元连通，以便经预处理后的废水能均匀进入颗粒污泥池培养系统，污泥促进器单元
与污泥处理系统入口端相连，有效收集并传输处理过程中产生的污泥，污泥处理系统输出
端设置多条支回流管线，其中，至少一条支路用于排放絮状污泥，其余支路与进水系统或颗
粒污泥池培养系统连通。
[0048]
各个独立的颗粒污泥池培养系统采用间歇式的操作模式，可划分为五个关键阶
段：进水排水阶段、排泥阶段、污泥循环利用阶段、曝气反应阶段和沉淀阶段。在进水排水阶
段，污水进入池内，颗粒污泥与污水充分接触并进行吸附与生物降解；曝气反应阶段，通过
曝气系统为微生物提供充足的氧气，促进有机物氧化分解和颗粒污泥的稳定；沉淀阶段，停
止曝气后，颗粒污泥沉降下来，上清液被排出，进入下一处理环节。
[0049]
为了保证整个系统可以连续不断地进行进排水操作，通常设计有至少三个的颗粒
污泥池培养系统，使得在其中两个池正在进行曝气反应或沉淀阶段的同时，另一个池可以
进行进水排水操作。这种交错执行的方式提高了整个系统的处理能力和连续性。
[0050]
当某一颗粒污泥池培养系统即将进入进水排水阶段时，进水系统会实时响应，通
过启动泵和调整阀门，将储存于进水缓冲单元中的污水引入指定的颗粒污泥池培养系统
中。进水缓冲池的存在，不仅可以稳定进水流量，还能缓解前端进水与后端处理节奏不匹配
的问题，确保整个系统运行流畅且高效。
[0051]
在进水分配单元抽取污水输送到颗粒污泥池的过程中，进水缓冲单元的液位会随
着抽取而逐渐下降。同时，进水缓冲单元又持续接纳新的待处理污水，通过精准的液位控
制，确保有足够的水量供应给后续的颗粒污泥池培养系统进行污水处理，同时防止因进水
量过大导致的池内溢流现象发生。这样既能保证污水处理的连续性，又能有效控制进水流
量和液位，维持整个系统稳定运行。
[0052]
布水均质器单元在设计上确保污水以推流式的形态均匀且有序地进入颗粒污泥
池培养系统。这种流动方式有助于底部粒径较大的颗粒污泥最先接触到进入的污水，从而
使这些颗粒污泥内部的微生物(如能储存挥发性脂肪酸VFA和多聚羟基烷酸酯PHA的微生
物)优先利用污水中的碳源。这种优先摄取碳源的能力对于颗粒污泥的稳定性和成长非常
重要，因为较大的颗粒污泥具有更好的沉降性能和更强的生物降解能力，有利于整个好氧
颗粒污泥培养系统的高效运作和成熟壮大。
[0053]
每个独立的颗粒污泥池培养系统内部都配备一个排水稳定单元。这个排水稳定单
元安装在颗粒污泥池的顶部位置，满足在排出上清液时尽量减少对池内污泥层的扰动，保
证污泥床层的稳定，特别是避免已形成的颗粒污泥因排水操作不当而被打碎或浮起，影响
其沉降性能和处理效能。
[0054]
在污水处理过程中，当颗粒污泥池内经过好氧生物反应后的污水经过充分处理，
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7上清液达到排放标准时，可通过这个位于顶部的排水稳定单元进行有序排放，确保排水流
量稳定且不影响池内的颗粒污泥结构和生物处理效能，而含有大量微生物的颗粒污泥得以
留在池内继续发挥净化作用。同时，上清液的稳定排出也为后续的污水处理工艺段提供了
稳定且符合要求的进水条件。
[0055]
排水稳定单元不仅是颗粒污泥池内的关键排水设施，它还起到了连接整个污水处
理流程的作用，其排水直接与污水处理厂后续的工艺处理阶段(如沉淀池、过滤池或消毒池
等)相接，确保整个污水处理流程的顺畅进行和最终排水水质的达标排放。
[0056]
排水稳定单元包括排水稳定单元包括以下几部分：集水槽、液位控制装置、稳流装
置、自动控制阀门或泵、防倒灌设计、应急排放通道和连接后续处理设施。排水稳定单元的
核心是集水槽，它位于颗粒污泥池的顶部或侧面，用于收集和控制上清液的排放。设计时考
虑了流体动力学原理，以确保排水过程稳定，避免对污泥床层造成大的扰动。液位传感器和
控制器，用于监测和控制颗粒污泥池内的液位高度，确保在排水阶段只排出澄清的上清液，
而不带走太多的活性污泥。
[0057]
稳流装置包括导流板、斜坡、孔口，确保排水过程中水流稳定，避免因水流过快造
成污泥层的不稳定和上清液中SS(悬浮固体)浓度增高。
[0058]
根据液位控制信号，自动控制阀门或泵的开启和关闭，实现定时定量的排水，保持
系统内液位的均衡和排水流量的稳定。
[0059]
当系统停止排水时，排水稳定单元具备防止上清液回流至颗粒污泥池的功能。
[0060]
排水稳定单元通过管道与后续的沉淀池、过滤池或其他深度处理设施连接，确保
排出的上清液能够顺利进入下一处理环节。
[0061]
布水均质单元包括布水管道，布水管道分布在处理池底部或侧壁的多条进水管
线，通过合理布局和角度设计，确保水流均匀覆盖整个池子。
[0062]
布水喷嘴，布水喷嘴安装在布水管道末端，用来将水流分散成细小而均匀的水滴
或水流，使得废水能均匀地分散在整个池内。
[0063]
流量调节装置：用于精确控制每一路或多路进水的流量，确保各处的进水速率一
致，达到均质效果。
[0064]
格栅，布水器下方会设置有格栅结构，能够进一步分散水流，防止局部冲刷力过大
对污泥床层造成破坏。
[0065]
液位控制设备，通过液位计和控制器，确保布水器在不同液位条件下依然能保持
均匀布水，尤其是在处理池内液位发生变化时。
[0066]
可选地，曝气系统还包括多个排气器单元，排气器单元与曝气均匀器单元连通。
[0067]
曝气分配单元是一个包含风机、管道、阀门和流量计在内的综合性设备集合。风机
为整个曝气系统提供动力，通过管道系统将压缩空气或氧气均匀地输送到各个颗粒污泥池
培养单元中。阀门用于控制气体的输送量和开启/关闭，流量计则用于精确测量和监控气体
的输送流量，确保每个颗粒污泥池都能得到合适且恒定的曝气均匀器单元：曝气均匀器单
元与曝气分配单元相连接，其作用是将从管道系统输送过来的气体进一步细化和均匀分布
到颗粒污泥池的底部区域。曝气均匀器通常设计为能够将气体分散成微小气泡，使其更好
地与颗粒污泥混合，增强氧气向微生物的传递效率，促进好氧生物反应的进行。
[0068]
排气器单元与曝气均匀器单元相连，不过它位于颗粒污泥池的外部。排气器的主
说 明 书
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8要功能是对曝气过程中产生的多余气体或饱和气体进行排放，以维持系统内部的气压平
衡，并对排放气体进行处理以减少噪音和臭味污染。同时，通过排气器的调控，可以协助维
持颗粒污泥池内部适宜的溶解氧浓度，避免因过度曝气而导致的颗粒污泥破碎和系统不稳
定。这三个单元构成了曝气系统的核心部分，通过联动协作，确保了颗粒污泥池中的好氧生
物处理过程能够在理想的氧气条件下稳定高效地进行。可选地，污泥处理系统包括污泥缓
冲池和颗粒筛选器单元，污泥缓冲池的入口与污泥促进器单元连通，污泥缓冲池的出口与
颗粒筛选器单元连通，污泥缓冲池还设置有污泥分质单元和出水口。
[0069]
可选地，进水系统包括进水缓冲单元和进水分配单元，进水缓冲单元出水口通过
管路与进水分配单元的入水口连通，进水分配单元的出水口与布水均质器单元连通。
[0070]
可选地，颗粒筛选器单元设置有多个支路，至少一支路用于排放絮状污泥，其余支
路与进水缓冲单元或颗粒污泥池培养系统连通。
[0071]
可选地，系还包括加药系统，加药系统分别与颗粒污泥池和进水分配单元连通。
[0072]
污泥促进器单元被部署在各个颗粒污泥池设备单元的中上部位置。其作用是促进
污泥的活性，帮助颗粒污泥的形成与稳定，并能有效地从颗粒污泥池中移除老化或未完全
成熟的污泥，以维持污泥在池内的适宜浓度和活性状态。
[0073]
污泥缓冲池单元与污泥促进器单元相连，它用于接收从各个颗粒污泥池设备单元
排出的剩余污泥。这个单元是一个临时的存储容器，可以暂时存放和调节从污泥促进器排
出的污泥流量，避免对后续处理流程造成冲击。
[0074]
污泥分质单元对接收自污泥缓冲池培养系统的泥水混合液进行处理，其核心技术
在于泥水分离。通过该单元，可以将混合液中的上清液与颗粒污泥池排出的上清液一并排
放到后续的污水处理单元中进行进一步处理。与此同时，分离出的剩余污泥则被输送至颗
粒筛选器单元中。
[0075]
颗粒筛选器单元与前面提到的污泥缓冲池单元相连接，其主要任务是对缓冲池内
的剩余污泥进行细致的筛选。通过筛选过程，可以将剩余污泥中的少量高品质颗粒污泥分
离出来，这些筛选出来的颗粒污泥由于其优良的性能和活性，可以被重新送回到各个颗粒
污泥池设备单元内，参与新一轮的污水处理过程，从而实现污泥资源的高效利用。
[0076]
而那些未能通过筛选，即大部分不符合颗粒污泥标准的剩余污泥，则会从颗粒筛
选器单元中被排出，并送至污水处理厂内的污泥浓缩池进行进一步处理。这些污泥包括絮
状污泥、未完全成熟的颗粒污泥以及其他杂质，通过浓缩池的处理，可以实现污泥体积的减
小和部分固液分离，便于后续进行脱水处理、处置或资源化利用。
[0077]
通过这一系列的单元协同工作，整个好氧颗粒污泥培养系统得以有效地管理污
泥，既能促进颗粒污泥的形成与稳定，又能对污泥进行合理的分类、筛选和循环利用，同时
确保污水处理过程的连续性和有效性。
[0078]
实施例2
[0079]
参照附图1，本实施例提供一种好氧颗粒污泥培养系统的运行方法，其特征在于，
该方法包括：
[0080]
S1、进水排水阶段：
[0081]
待处理污水经进水分配单元分配和布水均质器单元引导，以推流式的形式注入各
个颗粒污泥池培养系统；随着污水连续注入，各颗粒污泥池液位上升，污水中的悬浮物在颗
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9粒污泥的吸附与生物降解作用下发生沉降，上清液随着液位的升高，液位超出设定阈值通
过排水单元排出；
[0082]
此阶段暂停曝气，促使颗粒污泥池内发生厌氧发酵和反硝化反应；
[0083]
S2、排泥阶段：
[0084]
进水排水程序完成后，污泥促进器单元将颗粒污泥池内絮状污泥和少量颗粒污泥
排到污泥缓冲池中，此过程伴随着液面下降，使排水稳定单元脱离液面暴露在外；
[0085]
S3、曝气生化反应阶段：
[0086]
排泥完毕后，空气通过曝气分配单元进入各个颗粒污泥池培养系统内部的曝气均
匀器单元，对颗粒污泥池培养系统均匀曝气，同时排气器单元对曝气过程中的空气进行调
控；
[0087]
在此阶段，未排放的絮状污泥在曝气剪切力作用下转化为颗粒污泥且颗粒污泥粒
径增长至0 .2mm以上，并在此过程中实现磷的吸附去除、有机污染物的生物降解以及硝化反
应，以达到污水的净化目标；
[0088]
S4、污泥循环利用阶段：
[0089]
在曝气反应阶段，污泥缓冲池内的污泥通过污泥分质单元进行泥水分离作业，分
离所得的上清液与颗粒污泥池的排水合并排至下游进行深度处理，泥水分离后的剩余污泥
排放到颗粒筛选器单元中，经颗粒筛选器单元处理，将筛选出的优质颗粒污泥重新返回至
颗粒污泥污池或进水缓冲单元以向颗粒污泥池内补充颗粒污泥，同时将絮状污泥排出至后
续污泥处理工序；
[0090]
S5、沉降稳定阶段：
[0091]
曝气阶段终止后，颗粒污泥沉降至颗粒污泥池底部，以备接受新一轮的污水注入。
[0092]
在颗粒污泥池培养系统进行进水排水操作时，布水均质器单元负责将污水均匀、
稳定地导入颗粒污泥池内。确保污水以推流式(即类似活塞的连续水流)的形式进入，而非
大面积快速扩散，这样做的好处是避免水流对池内已经形成的颗粒污泥层造成剧烈扰动。
由于不引起污泥层的大面积翻动，可以有效防止悬浮固体(SS)因水流冲击而被带入排水
中，从而保证排水SS(悬浮固体)浓度维持在较低水平。
[0093]
排水稳定单元可以确保上清液以平稳、受控的方式流出，避免了瞬间大量排水引
发的水流波动，从而抑制上清液中的悬浮固体(SS)因扰动而混入排水，最终确保排水SS浓
度始终在合格范围内。这部分上清液将通过排水稳定单元安全、稳定地排入深度处理系统
单元进行后续处理。
[0094]
在好氧颗粒污泥培养系统中，排泥过程是为了去除未成熟或已失去活性的污泥，
以维持颗粒污泥的活性和高效性。在排泥阶段降低污泥池的液位，可以使得排水稳定单元
(集水槽)露排水面，无需封闭，这是因为通过排泥，可以有效降低颗粒污泥池内的液位，确
保排水稳定单元在非进水和曝气阶段能够暴露在空气中，避免了积水和憋压现象，从而阻
止了在下次进水时集水稳定单元内的污水回流至颗粒污泥池内，保证了进水时的水质和水
量控制。
[0095]
排水稳定单元的设计目的是在进水出水阶段确保上清液能够稳定排出，不携带过
多的污泥，露出液面的集水稳定单元可以自由排放上清液，无需担心空气压力的影响，也不
会影响到颗粒污泥池的正常运行。
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10[0096]
在本发明的好氧颗粒污泥培养系统中，由于采取了静压排泥的方式，在排泥阶段
并不需要依赖于流量计和泵等主动排泥设备。这是因为在设计上，污泥池的位置相较于下
游的污泥排放点更低，利用了液位差产生的静水压力来驱动污泥自然排出。
[0097]
具体操作时，只需要通过控制污泥池底部的阀门开闭，就可以轻松实现排泥。排泥
过程的控制主要是基于污泥池内部液位的变化。当液位上升到一定阈值时，通过关闭阀门
维持污泥在池内进行生物处理；当需要排泥时，只需开启阀门，利用池内外的液位差，污泥
便会借助重力自动流出，流向更低的污泥缓冲池或其他处理设施。如此一来，整个排泥过程
更加节能、简便且易于自动化控制。
[0098]
通过这种方式，系统能够实现连续而有序的运行，同时有效控制污泥排放和上清
液的分离，确保污水处理效果和系统稳定。
[0099]
当颗粒污泥池培养系统正在进水时，曝气分配单元中的电动阀门会实时关闭，切
断对曝气均匀器单元的供气，从而停止曝气过程。此时，排气器单元能够发挥作用，确保管
道内的气体被有效控制，避免在进水过程中污水与气体混合过多，进而影响进水的稳定性
和污泥层的状态。
[0100]
进水结束后，进水分配单元中的水泵和电动阀门会同步关闭，停止向颗粒污泥池
培养系统内注水。接下来，系统会启用污泥促进器单元，将颗粒污泥池内未能形成良好颗粒
结构的絮状污泥转移至污泥缓冲池单元中。随着污泥促进器的排泥动作，颗粒污泥池内的
液位逐渐下降，这一过程使得原本淹没在液面下的排水稳定单元逐渐显现，为后续的沉降
和排水阶段做好准备。这样既能有效去除不合格的絮状污泥，又能确保颗粒污泥池在下一
轮污水处理过程开始时保持良好的初始状态。
[0101]
当颗粒污泥池培养系统完成排泥后，会重新开启曝气分配单元中的电动阀门，向
该颗粒污泥池培养系统进行曝气。通过曝气均匀器单元，空气能够均匀地分布到池内的各
个部位，有效防止污泥在池角或其他部位积聚，同时，均匀的气泡分布还可以对污泥施加均
匀的水力剪切作用，这对于促进污泥颗粒化，提高颗粒污泥形成率至关重要。
[0102]
根据每个颗粒污泥池设备单元的实际进水量，可以精准调控曝气量，确保每个单
元的曝气与污水负荷相匹配，从而减少风机频繁启停造成的能源损耗。此外，排气器单元在
曝气过程中起到关键作用，它能够对曝气后产生的气体进行有效调控，避免在曝气均匀器
单元内部形成冷凝水，这不仅降低了曝气能耗，同时也提高了整个系统运行的稳定性和经
济效益。通过这些精细化的调控手段，本发明的好氧颗粒污泥技术装备系统实现了高效节
能的目标。
[0103]
当颗粒污泥池培养系统进行曝气时，污泥与水体充分混合，其中的颗粒污泥在经
历厌氧阶段后所释放出的磷酸盐被重新吸附并被微生物摄入体内，实现了磷从水相到生物
相的转移。同时，污水中的可生物降解污染物在微生物的作用下被氧化分解。在这个过程
中，污水中的铵离子在颗粒污泥表层被氧化为硝酸盐。而在颗粒污泥的更深层，微生物利用
厌氧阶段储存的有机物和生物聚合物，通过反硝化作用将硝酸盐还原为氮气，从而从水中
去除氮元素。
[0104]
在污染物净化过程结束并停止曝气后，排气器单元会确保气体停留在管道内，防
止颗粒污泥被带入排气系统。随着曝气的停止，颗粒污泥由于自身的重力和大粒径，能够在
很短的时间内，通常在几分钟内迅速沉降至颗粒污泥池的底部。这种快速沉降能力使得颗
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11粒污泥池能够及时准备就绪，以接收下一批次待处理的污水，保证了整个污水处理过程的
连续性和高效性。
[0105]
当颗粒污泥池内的污泥被排放到污泥缓冲池时，该缓冲池拥有足够的容量储备，
可以容纳一次颗粒污泥池培养系统批次排放的全部污泥量。这样的设计有助于在不同工艺
阶段之间进行污泥流转的平滑过渡，避免因瞬时污泥排放量过大而对后续处理环节造成冲
击。
[0106]
污泥分质单元对来自污泥缓冲池的泥水混合液进行分离处理，能够将其中的上清
液与颗粒污泥池的排水汇合后一起排放至深度处理工艺单元进行下一步的净化处理。而分
离出来的剩余污泥则会被送往颗粒筛选器单元。
[0107]
颗粒筛选器单元对剩余污泥进行精细筛选，将粒径较大的、品质较好的颗粒污泥
挑选出来并重新投入到颗粒污泥池培养系统中或进水缓冲单元中，以保持池内污泥的高颗
粒化率和高效处理能力。而未能通过筛选，粒径较小或品质不佳的剩余污泥则会被排放到
污水处理厂的下一个污泥处理环节，进行进一步的处理或妥善处置。通过这种方式，整个系
统实现了污泥资源的高效利用和精细化管理。
[0108]
可选地，还包括加药操作，在监测到颗粒污泥池中碳氮比失调或总氮去除效率降
低时，由加药系统向颗粒污泥池或进水分配单元添加乙酸钠；
[0109]
除磷药剂投加是一种应急手段，当污水处理厂处于高峰供排期间，水量陡增，由加
药系统向颗粒污泥池或进水分配单元添加聚合氯化铝，使出水SS和总磷达标处理，减轻深
度处理工段压力。
[0110]
在本发明的好氧颗粒污泥培养系统中，加药单元扮演了关键的角色，它对两种重
要的化学药剂——乙酸钠和聚合氯化铝的投加量进行了精准控制。
[0111]
乙酸钠的投加主要用于解决在处理过程中遇到的碳源不足问题，特别是在总氮去
除率偏低的情况下。乙酸钠作为一种易被微生物利用的碳源，能够补充微生物在降解氮污
染物过程中所需的碳源能量，从而提高总氮的去除效率，维持整个系统的氮平衡。
[0112]
而聚合氯化铝的投加则主要应对在污水处理高峰期，由于水量过大导致的总磷超
标风险。聚合氯化铝作为一种常用的混凝剂，能够通过化学反应与水中的磷酸盐相结合，形
成不溶于水的沉淀物，从而有效去除水中的磷元素，确保在处理大量污水时仍能保持排水
水质中的总磷含量在规定范围内。通过智能化的加药单元，可以根据实际运行状况和水质
变化动态调整乙酸钠和聚合氯化铝的投加量，以确保整个好氧颗粒污泥工艺在各种工况下
都能高效稳定运行。
[0113]
可选地，进水排水阶段、排泥阶段、曝气生化反应阶段、沉降稳定阶段的耗时比例
为1‑1 .5：0 .01‑0 .1:1‑2 .5:0 .1‑1。
[0114]
灵活调整了各关键操作阶段的时间比例关系，以优化整个处理流程和提升处理效
果。具体来说，进水排水阶段、排泥阶段、曝气阶段和沉降阶段的时间分配可以按照1‑1 .5小
时：0 .01‑0 .1小时：1‑2 .5小时：0 .1‑1小时的比例进行调控。这种时间比例的选择旨在确保
各阶段恰到好处地衔接和交替，以最大程度地提高污水净化效率和颗粒污泥的成熟度。
[0115]
在好氧颗粒污泥培养系统中，进水排水阶段、排泥阶段、曝气阶段、沉降阶段的时
间比例关系设置得过大或过小都会对系统的运行效果和效率带来一定的影响：如果进水排
水阶段时间过长，导致污泥层的扰动过大，影响颗粒污泥的稳定性和沉降性能，增加排水悬
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12浮固体(SS)浓度，降低排水水质。同时，过长的进水排水时间会妨碍后续曝气和沉降阶段的
充分进行，影响有机物和氮磷的去除效果。
[0116]
若排泥阶段时间太短，不足以彻底排出絮状污泥，影响颗粒污泥的纯度和成熟度，
同时也会影响新颗粒污泥的形成。反之，排泥时间过长会导致有效污泥量减少，影响整个系
统的处理能力。
[0117]
曝气阶段时间设置不合适也会影响污水处理效果。曝气时间过短无法充分提供微
生物进行生物降解所需的氧气，降低有机物和氮磷的去除效率，也导致颗粒污泥内部结构
不稳定。曝气时间过长则导致过量的氧气消耗和能源浪费，同时还破坏颗粒污泥的内部厌
氧/好氧分层结构，影响颗粒污泥的稳定性。
[0118]
沉降阶段时间不足，颗粒污泥无法充分沉降，排水浊度会增加，同时还会阻碍颗粒
污泥的积累和成熟；若沉降时间过长，则降低系统的处理效率，因为沉降后的颗粒污泥需尽
快进入下一个循环处理阶段。
[0119]
综上所述，正确设置这几个阶段的时间比例关系对于维持系统高效稳定运行至关
重要，过大或过小的时间分配都导致处理效果的下降、能源消耗的增加以及污泥管理的复
杂化。在实际操作中，需要根据具体情况和实验结果，动态调整各阶段的时间比例，以达到
最优的污水处理效果。
[0120]
可选地，经过颗粒化污泥培养后S4步骤的的污水，其排水的COD为5‑30mg/L、氨氮
小于1mg/L、总磷为0 .1‑0 .5mg/L、总氮小于15mg/L和悬浮固体小于10mg/L；排泥阶段排放的
污泥中颗粒化污泥的粒径控制在0 .2mm以下，颗粒筛选器单元中筛选回收的颗粒污泥粒径
为0 .1mm以上。
[0121]
颗粒化污泥粒径控制在0 .2mm以上，有利于提高污泥沉降性能：粒径越小，污泥的
比表面积越大，理论上更容易吸附水中的有机物和无机物，但粒径过小则会导致沉降速度
慢，影响污泥与水体分离的效率。因此，将排放的污泥粒径控制在0 .2mm以下，既能保证其具
备一定的吸附和降解污染物的能力，也能确保在后续处理环节中有相对较好的沉降性能，
减少排水浑浊度。
[0122]
颗粒筛选器单元中筛选回收的污泥粒径为0 .1mm以上，筛选出粒径较大的颗粒污
泥：在污泥处理过程中，粒径大于0 .1mm的颗粒污泥通常被认为是有较好结构稳定性、生物
活性和沉降性能的优质颗粒污泥种子。筛选回收这些粒径较大的颗粒污泥，可以将其重新
投入到系统中进行循环利用，维持颗粒污泥池内的污泥颗粒化率，提高整个系统的处理效
率和稳定性。过细的污泥会随水流漂走或无法有效沉降，而粒径0 .1mm以上的污泥更易保持
颗粒形态，适合于进一步的生物处理过程。
[0123]
这两个粒径阈值的设定是基于实践经验和技术要求，旨在平衡污泥的处理效能、
沉降性能和资源回收效率，确保整个污水处理系统达到最佳运行状态。
[0124]
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技
术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范
围应该以权利要求书所界定的为准。
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说 明 书 附 图
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