CN101844858B - 好氧→缺氧→厌氧集成模块式污水快速脱氮反应装置及其处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种好氧→缺氧→厌氧集成模块式污水快速脱氮反应装置及其处理方法，涉及一种污水一体化处理装置，特别适用于污水的快速脱氮技术集成化处理。该发明针对生活污水厌氧、缺氧、好氧脱氮工艺处理工艺复杂、处理费用高、需要外加碳源和调节出水pH，难以达标排放等问题而研制。好氧、缺氧、厌氧于一体进行技术集成，使污水始终处在一个好氧、缺氧、厌氧交替的环境中，有机碳源、有机氮、总磷在整个反应过程中合理分配，避免了脱氮过程中碳源不足，并使总氮、总磷有效转化，提高脱氮、除磷的效果，使出水实现《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级排放。用于城镇生活污水处理，特别适用于解决铁路沿线中小站区的污水处理。

Description

好氧→缺氧→厌氧集成模块式污水快速脱氮反应装置及其处理方法

技术领域

本发明涉及一种污水一体化处理装置，特别适用于污水的快速脱氮技术集成化处理。

背景技术

在污水处理领域，适合于中小型污水处理站的高效且快速脱氮处理设备还不多见。如写字楼污水回用，生活小区和汽车、火车客站的污水资源化，食品厂、肉联厂、造酒废水、淀粉废水等处理达标排放，这些中小水量的污水处理都需要高效的处理设备来实现其达标排放。

近几年来出现了一些小型污水处理设备，其中膜-生物反应器，曝气生物滤池，升流式污泥厌氧床等，虽说处理效率较高，但设备管理复杂，脱氮效果不明显。实现污水快速脱氮是当今水处理界研究的热点技术。一般生活污水脱氮工艺技术复杂，工艺流程长，运行管理都比较复杂，相对处理成本也较高，不适合中小水量的污水脱氮处理。根据目前污水处理要求的不断提高，且市场对处理设备的需要不断增加，开发一种高效稳定的处理器，一直是水处理界的热点研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对目前中小型高效脱氮污水处理设备的缺乏，提供一种好氧→缺氧→厌氧集成模块式污水快速脱氮反应装置及其处理方法。

本发明的技术方案：

一种好氧→缺氧→厌氧集成模块式污水快速脱氮反应装置，该装置包括水下螺旋曝气机、生物接触多孔填料、泥水分离导流孔板、出水槽、反应装置外筒、环形进水管、排水管、排泥管、反应内筒、导流筒、污泥回流挡板、布水挡板、污泥回流区挡板支架、多孔生物接触填料的支撑网；所述的零件间的连接为：

环形进水管的支管穿过反应装置外筒的筒壁和环形污泥回流挡板焊接在反应装置外筒上。

反应筒的开口端头垂直焊接在布水挡板的中部，并用反应区直筒的支撑架和污泥回流区挡板支架支撑；污泥回流挡板为喇叭筒状，其小口端头焊接在反应筒的外壁上，小口端部的内侧壁与布水挡板外圆焊接；布水挡板为一圆环状，其上均匀布置过水孔，圆环的中心孔为导流孔。

反应筒、污泥回流挡板和布水挡板围成的空间为污水分配槽；污泥回流挡板的大口端通过污泥回流区挡板支架焊接在反应装置外筒的内壁上，反应装置外筒的内壁、污泥回流挡板的大口端和污泥回流区挡板支架的空间为污泥回流导流孔。

生物接触多孔填料通过多孔生物接触填料的支撑网连接在反应筒的顶部。

导流筒的开口端焊接在泥水分离导流孔板的中部，泥水分离导流孔板上均布两排过水孔。

导流筒套在反应筒上，通过支撑架和反应筒固定连接；导流筒通过支撑架与反应筒固定连接。

水下螺旋曝气机固定在反应装置外筒内的底上，反应装置外筒的底部与排泥管连接。

反应装置外筒的上口设出水槽，出水槽与排水管连接。

反应装置外筒内的下部与水下螺旋曝气机之间的空间为泥水混合区，它是一个好氧区。

反应筒内，多孔生物接触填料的支撑网之下的空间为泥水反应提升区，它是一个好氧区。

导流筒的内壁与反应筒外壁之间的空间为泥水导流区，它是一个缺氧过渡区。

反应装置外筒的内壁与导流筒的外壁之间的空间为泥水分离区，它是一个缺氧区。

环形进水管支管的下部与污泥回流挡板上部之间的空间为污泥回流区，它是一个厌氧区。

好氧→缺氧→厌氧集成模块式污水快速脱氮处理方法，该方法包括以下步骤：

步骤一，首先污水通过环形进水管进入污水分配槽，由污水分配槽中的分配孔进入泥水混合区中；

步骤二，然后通过水下螺旋曝气机将进入泥水混合区的污水与污泥回流区的污泥充分混合，再将混合后的泥水送入泥水反应提升区和生物接触多孔填料中；

步骤三，由泥水反应提升区和生物接触多孔填料的出水进入泥水导流区；

步骤四，最后污水通过泥水导流区汇入泥水分离区，在泥水分离区内由泥水分离导流孔板将泥水自然分离，上清液汇集到出水槽，并由排水管排出；泥水分离区内所产生的污泥通过污泥回流导流孔进入泥水混合区中，并经排泥管将剩余污泥排入污泥浓缩池处理。

本发明的有益效果：

本发明有机物处理效率高，脱氮除磷效果好，结构紧凑，占地面积小，运行稳定，运行成本低，产泥量少，无二次污染，可实现产业化，具有良好的市场前景和推广价值。该发明对生活污水能高效、低耗、快速、便捷的达标处理。

模块式污水快速脱氮反应装置将为中小型污水处理站提供更高技术水平的处理设备，使污水完全实现资源化处理。

附图说明

图1为好氧→缺氧→厌氧集成模块式污水快速脱氮反应装置外观图。

图2为好氧→缺氧→厌氧集成模块式污水快速脱氮反应装置结构图。

图3为图2的A-A剖视面图。

图4为图2的B-B剖视面图。

图5为泥水分离导流孔板示意图。

图中：螺旋曝气机1、污水分配槽2、导流孔3、生物接触多孔填料4、泥水分离导流孔板5、出水槽7、反应装置外筒8、环形进水管9、排水管11、反应内筒15、导流筒16、污泥回流挡板17、布水挡板18、污泥回流区挡板支架19、导流筒的支撑架20、反应区直筒的支撑架21、多孔生物接触填料的支撑网22。

污泥水混合区Ⅰ、泥水反应提升区Ⅱ、泥水导流区Ⅲ、泥水分离区Ⅳ、泥回流区Ⅴ。

具体实施方式

结合附图对本发明作进一步说明。

一种好氧→缺氧→厌氧集成模块式污水快速脱氮反应装置，见图1、2，该装置包括水下螺旋曝气机1、生物接触多孔填料4、泥水分离导流孔板5、出水槽7、反应装置外筒8、环形进水管9、排水管11、排泥管12、反应内筒15、导流筒16、污泥回流挡板17、布水挡板18、污泥回流区挡板支架19、多孔生物接触填料的支撑网22；所述的零件间的连接为：

环形进水管9的支管14穿过反应装置外筒8的筒壁和环形污泥回流挡板17焊接在反应装置外筒8上，见图、2、3。

反应内筒15，见图2，它的开口端头垂直焊接在布水挡板18的中部，并用反应区直筒的支撑架21和污泥回流区挡板支架19支撑；污泥回流挡板17为喇叭筒状，其小口端头焊接在反应内筒15的外壁上，小口端部的内侧壁与布水挡板18外圆焊接；布水挡板18为一圆环状，其上均匀布置过水孔13，圆环的中心孔为导流孔3，见图2。

反应筒15、污泥回流挡板17和布水挡板18围成的空间为污水分配槽2，见图3。

污泥回流挡板17的大口端通过污泥回流区挡板支架19焊接在反应装置外筒8的内壁上，反应装置外筒8的内壁、污泥回流挡板17的大口端和污泥回流区挡板支架19的空间为污泥回流导流孔6，见图3。

生物接触多孔填料4通过多孔生物接触填料的支撑网22连接在反应筒15的顶部，见图2。

导流筒16的开口端焊接在泥水分离导流孔板5的中部，泥水分离导流孔板5上均布两排过水孔13，见图3。

导流筒16套在反应筒15上，通过第一支撑架20和反应筒15固定连接；导流筒16通过第二支撑架21与反应筒15固定连接，见图2。

水下螺旋曝气机1固定在反应装置外筒8内的底上，反应装置外筒8的底部与排泥管12连接，见图2。

反应装置外筒8的上口设出水槽7，出水槽7与排水管11连接，见图2。

反应装置外筒8内的下部与水下螺旋曝气机1之间的空间为泥水混合区Ⅰ，它是一个好氧区。反应筒15内，多孔生物接触填料的支撑网22之下的空间为泥水反应提升区Ⅱ，它是一个好氧区。导流筒16的内壁与反应筒15外壁之间的空间为泥水导流区Ⅲ，它是一个缺氧过渡区。反应装置外筒8的内壁与导流筒16的外壁之间的空间为泥水分离区Ⅳ，它是一个缺氧区。环形进水管9支管的下部与污泥回流挡板17上部之间的空间为污泥回流区Ⅴ，它是一个厌氧区，见图2。

生物接触多孔填料4采用高分子材料发泡制成。

好氧→缺氧→厌氧集成模块式污水快速脱氮处理方法，该方法包括以下步骤：

步骤一，首先污水通过环形进水管9进入污水分配槽2，由污水分配槽2中的分配孔13进入泥水混合区Ⅰ中；

步骤二，然后通过水下螺旋曝气机1将进入泥水混合区Ⅰ的污水与污泥回流区Ⅴ的污泥充分混合，再将混合后的泥水送入泥水反应提升区Ⅱ和生物接触多孔填料4中；

步骤三，由7泥水反应提升区Ⅱ和生物接触多孔填料4的出水进入泥水导流区Ⅲ；

步骤四，最后污水通过泥水导流区Ⅲ汇入泥水分离区Ⅳ，在泥水分离区Ⅳ内由泥水分离导流孔板5将泥水自然分离，上清液汇集到出水槽7，并由排水管11排出；泥水分离区Ⅳ内所产生的污泥通过污泥回流导流孔6进入泥水混合区Ⅰ中，并经排泥管12将剩余污泥排入污泥浓缩池处理。

所述的好氧→缺氧→厌氧集成模块式污水快速脱氮反应装置主体的五个功能区组成。

所述的泥水混合区Ⅰ是一个好氧区，由水下螺旋曝气机1将污泥回流区Ⅴ回流的污泥与污水分配槽2流入的污水充分混合反应，实现生物聚磷菌的聚磷。

所述的泥水反应提升区Ⅱ是一个好氧区，通过螺旋曝气机1将泥水混合区Ⅰ的混合泥水提升到泥水反应提升区Ⅱ，再经生物接触多孔填料4使污水中的有机物得到最高的去除，同时生物接触多孔填料4还可将部分污泥拦截下来，提高泥水混合区Ⅰ的污泥负荷；生物接触多孔填料4是由高分子多孔海绵制成。

所述的泥水导流区Ⅲ是一个过渡区，是将好氧区(泥水混合区Ⅰ、泥水反应提升区Ⅱ)与缺氧区(泥水分离区Ⅳ)和厌氧区(污泥回流区Ⅴ)连接起来，形成一个由好氧到厌氧的过渡。

所述的泥水分离区Ⅳ是一个缺氧区，污泥与清水在此进行分离，污水中的含氮物质在此进行生物脱氮，最后清水通过出水槽7，和排水管11排出

所述的污泥回流区Ⅴ是一个厌氧区，由泥水分离区Ⅳ沉淀下来的污泥在此进行消化反应，并通过污泥回流导流孔6进入泥水混合区Ⅰ进行污泥循环。

根据污水厌氧、缺氧、好氧脱氮工艺存在的问题，将好氧、缺氧、厌氧于一体进行技术集成，可将有机碳、有机氮、总磷有效分配，避免脱氮过程中碳源不足，并使总氮、总磷有效转化，提高脱氮、除磷的效果，实现污水达标排放。

污水首先进入Ⅰ泥水混合区，与Ⅴ污泥区回流的污泥充分混合；通过水下螺旋曝气机将泥水送入Ⅱ泥水反应提升区；污水在Ⅰ泥水混合区和Ⅱ泥水反应提升区内，通过活性污泥和生物膜的复合作用，实现氨氧化和有机物降解；Ⅱ泥水反应提升区出水进入Ⅲ泥水导流区，污水逐步形成缺氧过程，进入Ⅳ泥水分离区后便形成厌氧区。在污水的整个处理过程中，好氧、缺氧、厌氧形成了一个完整循环状态，从而使污水脱氮除磷更加彻底，有机物降解更加完全。

(1)将污水始终处在一个好氧、缺氧、厌氧交替的环境中，污水中的有机氮首先进行氨化反应，避免污水通过厌氧、缺氧、好氧过程中因最后出水氧化而使氨氮升高；

(2)有机碳源在整个反应过程中合理分配，避免了脱氮过程中碳源不足；

(3)利用反应过程中NH₄ ⁺的缓冲作用，使出水pH值呈现中性，因此避免了一般厌氧、缺氧、好氧工艺因出现pH降低而影响好氧工艺的运行；

(4)集成化决定了脱氮存在多种过程，即在缺氧状态时可实现亚硝酸盐氮的积累，实现快速厌氧氨氧化、短程硝化反硝化等功能，从而使脱氮时间大大缩短，在6个小时内即可实现高效脱氮功能；

(5)集成化实现了好氧污泥与厌氧污泥的相互转换，从而使优势菌种保留下来；

(6)集成化可使污泥龄达到30天以上，产泥量大大降低。

用此发明处理某生活污水和低温粪便污水，取得了满意的效果。此技术高效，处理费用低，每吨水处理费用在0.5元钱左右。某生活污水COD在500mg/L左右，氨氮在40mg/L左右，TP在1.2mg/L左右，经好氧→缺氧→厌氧集成模块式污水快速脱氮反应装置的处理出水COD小于50mg/L，氨氮小于5mg/L，TP小于0.1mg/L，总氮小于12mg/L。

模块式污水快速脱氮反应装置需连续运行。设备外型可设计成圆形或方形，具体尺寸可根据水量及水中污染物含量而设计。

Claims (2)

1.一种好氧→缺氧→厌氧集成模块式污水快速脱氮反应装置，其特征在于：该装置包括水下螺旋曝气机(1)、多孔生物接触填料(4)、泥水分离导流孔板(5)、出水槽(7)、反应装置外筒(8)、环形进水管(9)、排水管(11)、排泥管(12)、反应内筒(15)、导流筒(16)、污泥回流挡板(17)、布水挡板(18)、污泥回流区挡板支架(19)、多孔生物接触填料的支撑网(22)；所述的各部分之间的连接为：

环形进水管(9)的支管(14)穿过反应装置外筒(8)的筒壁和环形污泥回流挡板(17)焊接在反应装置外筒(8)上；

反应内筒(15)的开口端头垂直焊接在布水挡板(18)的中部，并用反应区直筒的第二支撑架(21)和污泥回流区挡板支架(19)支撑；污泥回流挡板(17)为喇叭筒状，其小口端头焊接在反应内筒(15)的外壁上，小口端部的内侧壁与布水挡板(18)外圆焊接；布水挡板(18)为一圆环状，其上均匀布置过水孔(13)，圆环的中心孔为导流孔(3)；

反应内筒(15)、污泥回流挡板(17)和布水挡板(18)围成的空间为污水分配槽(2)；污泥回流挡板(17)的大口端通过污泥回流区挡板支架(19)焊接在反应装置外筒(8)的内壁上，反应装置外筒(8)的内壁、污泥回流挡板(17)的大口端和污泥回流区挡板支架(19)的空间为污泥回流导流孔(6)；

多孔生物接触填料(4)通过多孔生物接触填料的支撑网(22)连接在反应内筒(15)的顶部；

导流筒(16)的开口端焊接在泥水分离导流孔板(5)的中部，泥水分离导流孔板(5)上均布两排过水孔(13)；

导流筒(16)套在反应内筒(15)上，通过第一支撑架(20)和反应装置外筒(8)固定连接；导流筒(16)通过第二支撑架(21)与反应内筒(15)固定连接；

水下螺旋曝气机(1)固定在反应装置外筒(8)内的底上，反应装置外筒(8)的底部与排泥管(12)连接；

反应装置外筒(8)的上口设出水槽(7)，出水槽(7)与排水管(11)连接；

反应装置外筒(8)内的下部与水下螺旋曝气机(1)之间的空间为泥水混合区(I)，它是一个好氧区；

反应内筒(15)内，多孔生物接触填料的支撑网(22)之下的空间为泥水反应提升区(II)，它是一个好氧区；

导流筒(16)的内壁与反应内筒(15)外壁之间的空间为泥水导流区(III)，它是一个缺氧过渡区；

反应装置外筒(8)的内壁与导流筒(16)的外壁之间的空间为泥水分离区(IV)，它是一个缺氧区；

环形进水管(9)支管的下部与污泥回流挡板(17)上部之间的空间为污泥回流区(V)，它是一个厌氧区。

2.基于权利要求1所述装置的好氧→缺氧→厌氧集成模块式污水快速脱氮处理方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤一，首先污水通过环形进水管(9)进入污水分配槽(2)，由污水分配槽(2)中的过水孔(13)进入泥水混合区(I)中；

步骤二，然后通过水下螺旋曝气机(1)将进入泥水混合区(I)的污水与污泥回流区(V)的污泥充分混合，再将混合后的泥水送入泥水反应提升区(II)和多孔生物接触填料(4)中；

步骤三，由泥水反应提升区(II)和多孔生物接触填料(4)的出水进入泥水导流区(III)；

步骤四，最后污水通过泥水导流区(III)汇入泥水分离区(IV)，在泥水分离区(IV)内由泥水分离导流孔板(5)将泥水自然分离，上清液汇集到出水槽(7)，并由排水管(11)排出；泥水分离区(IV)内所产生的污泥通过污泥回流导流孔(6)进入泥水混合区(I)中，并经排泥管(12)将剩余污泥排入污泥浓缩池处理。

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