CN104193087A - 一种接触氧化慢渗滤脱氮除磷装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种接触氧化慢渗滤脱氮除磷装置：由两级格栅机通过出水管置于无动力生物转盘-生物滤池一体化装置的上方形成高位进水管，底铺有流动型分子筛填料，上方设置有多个生物转盘，生物转盘之间用墙体将生物转盘分为A、B两个区，B区的出水通往M型人工湿地中；M型人工湿地内部由墙体分为两个区并填充有砂石和弗罗里硅藻土混合物；M型人工湿地的出水进入表层湍流筛滤装置；旋流除砂装置底部开设有排泥口，顶部设置有由电机带动的搅拌机，搅拌机叶轮向上倾斜，旋转时将使池中污水作螺旋运动。本发明还公开了利用上述装置进行接触氧化慢渗滤脱氮除磷的方法。

Description

一种接触氧化慢渗滤脱氮除磷装置和方法

技术领域

本发明涉及一种接触氧化慢渗滤脱氮除磷装置，具体地涉及一种生态法降低污水生物毒性，降解污水中污染物质的装置。

本发明还涉及一种利用上述装置降低污水生物毒性，降解污水中污染物质的方法。

背景技术

氮、磷是生物的重要营养源，随着化肥、洗涤剂和农药等的普遍使用，天然水体中的氮磷含量急剧增加。城市污水是氮、磷污染物的主要来源之一，当这些生物营养物未经去除直接排入受纳水体后，会导致受纳水体中藻类和其他水生植物的异常生长，消耗水中的氧，使水变黑、变臭，引发水体富营养化，严重影响水体的经济价值和社会价值。随着城市人口的集中和工农业的发展，由氮、磷过量排放引起的水体富营养化问题已成为当前世界各国最为关注的环境问题之一。控制水体富营养化，防止水体污染的最根本途径就是对污染源进行治理，控制污染物的排放量，因此污水处理厂出水中的氮、磷含量必须达到一定的标准。为此，以控制富营养化为目的的氮、磷脱除已成为世界各国水污染治理的主要奋斗目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种接触氧化慢渗滤脱氮除磷装置。

本发明的又一目的在于提供一种上述装置降低污水生物毒性，降解污水中污染物质的方法。

为实现上述目的，本发明提供的接触氧化慢渗滤脱氮除磷装置，其主要包括：

由粗格栅机和细格栅机组成两级格栅机，细格栅机的出水管置于无动力生物转盘-生物滤池一体化装置的上方，形成无动力生物转盘-生物滤池一体化装置的高位进水管；

无动力生物转盘-生物滤池一体化装置的池底铺有流动型分子筛填料，位于流动型分子筛填料的上方设置有多个生物转盘，生物转盘周边设有水槽；多个生物转盘之间利用墙体将生物转盘分为A、B两个区，高位进水管的出水口对应于A区的生物转盘周边的水槽，利用高位进水冲击水槽，使生物转盘逆时针旋转，B区的生物转盘与A区的生物转盘的钢轴采用齿轮相连，在间接动力下转动，B区的出水通往M型人工湿地中；

M型人工湿地为混凝土墙体，内部由墙体分为两个区，每个区内各由隔板分成C区和D区，以及E区和F区；C区和F区内填充鹅卵石，D区和F区内填充有砂石和弗罗里硅藻土混合物，且C、D区填充鹅卵石和混合填料的高度高于F区内填充鹅卵石和混合填料的高度；

墙体与M型人工湿地的底部于D区和E区的两侧分别各设置一根钻孔管，两根钻孔管与墙体形成的空间以及两根钻孔管内部均填充有沸石填料用于过水，形成D区和E区的过水管；

M型人工湿地的出水进入表层湍流筛滤装置；

旋流除砂装置底部开设有排泥口，顶部设置有由电机带动的搅拌机，搅拌机叶轮向上倾斜，旋转时将使池中污水作螺旋运动。

所述的接触氧化慢渗滤脱氮除磷装置中，粗格栅机的过滤精度为21mm，细格栅机的过滤精度为8mm。

所述的接触氧化慢渗滤脱氮除磷装置中，M型人工湿地中D区和F区内填充的砂石和弗罗里硅藻土按体积比为1:2-5:1。

所述的接触氧化慢渗滤脱氮除磷装置中，生物转盘为饼状中空铁笼，铁笼内部填充满聚乙烯球，聚乙烯球内部填充有轻质粉煤灰分子筛填料，聚乙烯球体表面布满方形孔。

所述的接触氧化慢渗滤脱氮除磷装置中，M型人工湿地的C、D区栽种用于浅水的香蒲，E、F区栽种挺水植物芦苇。

所述的接触氧化慢渗滤脱氮除磷装置中，M型人工湿地中的分子筛填料为粉煤灰制备的分子筛。

本发明提供的利用上述装置进行接触氧化慢渗滤脱氮除磷方法，其过程为：

由粗格栅机和细格栅机组成的两级格栅机分两个过滤精度对污水中的不同粒径大小的固体进行有效拦截，初步实现固液分离，阻隔污水中的大型固体，减少污水中的含固量，防止悬浮物对污水的后续处理造成影响，格栅机的出水管进入无动力生物转盘-生物滤池一体化装置的上方，利用进水重力势能转化为生物转盘转动的动能，使生物转盘随水量大小旋转，进水不间断，转盘随即旋转；进水停止，转盘停止转动；

污水在生物转盘的槽中流过时，生物转盘转动浸入污水的一部分，生物转盘中分子筛的表面生物膜吸附污水中的有机物，使微生物获得营养；生物转盘转出水面时，生物膜及其带动的水膜又从大气中直接吸收氧气，如此循环反复，污水中的有机物在需氧微生物的作用下得到氧化分解；生物转盘中分子筛上的生物膜也会因老化不断地自行脱落，在生物滤池中沉淀下来；通过生物转盘装置达到去除有机污染物、并对废火进行硝化、脱氮与除磷；

污水进入M型人工湿地中，由上至下形成好氧、缺氧、厌氧状态，在植物根系与微生物的协同作用下去除污水中的污染物质；

由M型人工湿地处理的污水经旋流除砂装置离心，分离出污水中砂粒，达标的清水排出。，M型人工湿地的部分出水回流至无动力生物转盘-生物滤池一体化装置进水，调节水质并刺激微生物生长过程分泌次生物质。

本发明通过生物转盘内部填充的具有巨大的比表面积以及强吸附性的分子筛填料，有效提高转盘的比表面积，强化微生物附着度，增加微生物量，同时吸附污水中的氨氮等污染物质。污水经过生物转盘及生物滤池内分子筛填料的吸附，氨氮浓度可低于40mg/L，更适宜生物转盘处理过程中微生物的生长，对污水中氨氮等污染物质进行降解，随后在浓差作用下散逸出来不断降解，使反应过程中氨氮等污染物质浓度保持在适宜微生物存活的浓度状态；生物转盘工作时，转盘上方与空气接触，其内部分子筛内氨氮氧化为硝氮溶出，转动入污水内部，再次吸附氨氮，并在反硝化过程中消耗污水内有机物，周而复始处理污水。同时采用进水重力势能转化动能推进生物转盘转动，无需额外动力生物转盘自行转动，降低人工操作强度，使用机械原理扩展了污水处理自动化的技术方法。

附图说明

图1是本发明的装置示意图。

附图中主要组件符号说明：

1粗格栅机；2细格栅机；3高位进水管；4无动力生物转盘-生物滤池一体化装置；5A区生物转盘；6墙体；7B区生物转盘；8水槽；9生物转盘；10香蒲；11鹅卵石；12隔板；13混合填料；14“M”型人工湿地；15芦苇；16电机；17旋流除砂装置；18叶轮；19过水管；20分子筛填料；21缺氧生物滤池。

具体实施方式

本发明提供的接触氧化慢渗滤脱氮除磷装置，可以高效去除污水中污染物质(如：有机物、微生物、无机物等化学杂质)。

请参阅图1，本发明的接触氧化慢渗滤脱氮除磷装置，其主要结构包括：

由粗格栅机1和细格栅机2组成的两级格栅机分两个过滤精度对污水中的不同粒径大小的固体进行有效拦截，初步实现固液分离，阻隔污水中的大型固体，减少污水中的含固量，防止悬浮物对污水的后续处理造成影响，粗格栅机1和细格栅机2的过滤精度分别为21mm及8mm。细格栅机2的出水管置于无动力生物转盘-生物滤池一体化装置4的上方，形成无动力生物转盘-生物滤池一体化装置4的高位进水管3。

无动力生物转盘-生物滤池一体化装置4的池底铺有流动型分子筛填料，形成缺氧生物滤池21，缺氧生物滤池21的上方设置有多个生物转盘9，生物转盘周边设有水槽8。多个生物转盘之间利用墙体6将生物转盘分为A、B两个区，高位进水管3的出水口对应于A区的生物转盘5周边的水槽，利用高位进水冲击水槽，使生物转盘逆时针旋转，B区的生物转盘7与A区的生物转盘5的钢轴采用齿轮相连，在间接动力下转动，B区的出水通往M型人工湿地14中。

无动力生物转盘-生物滤池一体化装置4利用进水重力势能转化为生物转盘转动的动能，使生物转盘随水量大小旋转，进水不间断，生物转盘随即旋转，进水停止，转盘停止转动。污水在水槽中流过时，生物转盘缓慢转动。生物转盘浸入污水的一部分，其表面生物膜吸附污水中的有机物，使微生物获得营养。当转出水面时，生物膜及其带动的水膜又从大气中直接吸收氧气。如此循环反复，污水中的有机物在需氧微生物的作用下得到氧化分解。生物转盘中分子筛上的生物膜也会因老化不断地自行脱落，在生物滤池中沉淀下来。生物转盘装置除有效去除有机污染物外，运行时可具有硝化、脱氮与除磷的功能。

M型人工湿地14采用混凝土构筑墙体，做防渗处理，M型人工湿地14中也由墙体分为两个区，每个区内各由隔板12分成C区和D区，以及E区和F区。C区和F区内填充鹅卵石，D区和F区内填充有砂石和弗罗里硅藻土混合比例为1:2-5:1的混合物，且C、D区填充鹅卵石和混合填料的高度高于F区内填充鹅卵石和混合填料的高度。墙体与M型人工湿地14的底部之间的两侧(D区和E区)分别各设置一根钻孔PVC管，两根钻孔PVC管与墙体形成的空间以及两根钻孔PVC管内部均填充有分子筛填料(如选用粉煤灰制备的分子筛)用于过水，形成D区和E区的过水管19。

M型人工湿地14中的C区为上流式，内部填充鹅卵石，对进水中杂质进行隔离；D区为下流式，内部填充混合填料，填料表面形成生物膜，由上至下形成好氧、缺氧、厌氧状态，在植物根系与微生物的协同作用下去除污水中的污染物质，E区为上流式，内部填充混合填料，F区为下流式，内部填充鹅卵石，大空隙便于出水的导出，导出的出水在增压泵的作用下喷入表层湍流筛滤装置17。M型人工湿地中的C、D区部分栽种用于浅水的香蒲，E、F区部分栽种挺水植物芦苇。

旋流除砂装置17底部开设有排泥口，顶部设置有由电机16带动的搅拌机，搅拌机叶轮18向上倾斜，旋转时将使池中污水作螺旋运动。污水中的砂粒由于所受离心力不同，相对密度较大的砂粒被甩向池壁，在重力作用下沉入砂斗。

本发明的接触氧化慢渗滤脱氮除磷装置在进行接触氧化慢渗滤脱氮除磷时，由粗格栅机和细格栅机组成的两级格栅机分两个过滤精度对污水中的不同粒径大小的固体进行有效拦截，初步实现固液分离，阻隔污水中的大型固体，减少污水中的含固量，防止悬浮物对污水的后续处理造成影响，格栅机的出水管进入无动力生物转盘-生物滤池一体化装置的上方，利用进水重力势能转化为生物转盘转动的动能，使生物转盘随水量大小旋转，进水不间断，转盘随即旋转；进水停止，转盘停止转动；

污水在生物转盘的槽中流过时，生物转盘转动浸入污水的一部分，生物转盘中分子筛的表面生物膜吸附污水中的有机物，使微生物获得营养；生物转盘转出水面时，生物膜及其带动的水膜又从大气中直接吸收氧气，如此循环反复，污水中的有机物在需氧微生物的作用下得到氧化分解；生物转盘中分子筛上的生物膜也会因老化不断地自行脱落，在生物滤池中沉淀下来；通过生物转盘装置达到去除有机污染物、并对废火进行硝化、脱氮与除磷；

污水进入M型人工湿地中，由上至下形成好氧、缺氧、厌氧状态，在植物根系与微生物的协同作用下去除污水中的污染物质；

由M型人工湿地处理的污水经旋流除砂装置离心，分离出污水中砂粒，达标的清水排出。

本发明的生物转盘部分采用由固定在一横轴上的若干饼状中空铁笼组成，饼状中空铁笼是由圆形铁板焊接六条铁片作为骨架，骨架一侧焊接一圆形网板，两片骨架平行布置，之间依靠网板弯曲成圆形连接。横轴与铁笼采用六边形固定，以强化其连接刚度。铁笼内部填充满聚乙烯球，聚乙烯球内部中空，球体表面布满方形孔，这一结构在氧气的传质过程中有重要意义，且有利于生物膜内层微生物直接从液相中得到基质，聚乙烯球内部填充一种轻质粉煤灰分子筛填料，填充度适量，以保证生物转盘转动过程中，其内部聚乙烯球的流动性，以及聚乙烯球内部分子筛不规则碰撞，使分子筛填料表面生物膜在撞击摩擦作用下脱落。

本发明的生物转盘内填充有分子筛填料，分子筛填料有巨大的比表面积以及强吸附性，有效提高转盘的比表面积，强化微生物附着度，增加微生物量，同时吸附污水中的氨氮等污染物质。

本发明更适宜生物转盘处理过程中微生物的生长，对污水中氨氮等污染物质进行降解，随后在浓差作用下散逸出来不断降解，使反应过程中氨氮等污染物质浓度保持在适宜微生物存活的浓度状态；生物转盘工作时，转盘上方与空气接触，其内部分子筛内氨氮氧化为硝氮溶出，转动入污水内部，再次吸附氨氮，并在反硝化过程中消耗污水内有机物，周而复始处理污水。同时采用进水重力势能转化动能推进生物转盘转动，无需额外动力生物转盘自行转动，降低人工操作强度，使用机械原理扩展了污水处理自动化的技术方法。

在本发明的一个实施例中，处理前的生活污水中氨氮浓度约为500-800mg/L，经过生物转盘及生物滤池内分子筛填料的吸附，氨氮浓度可低于40mg/L。

Claims (8)

1.一种接触氧化慢渗滤脱氮除磷装置，其主要包括：

由粗格栅机和细格栅机组成两级格栅机，细格栅机的出水管置于无动力生物转盘-生物滤池一体化装置的上方，形成无动力生物转盘-生物滤池一体化装置的高位进水管；

无动力生物转盘-生物滤池一体化装置的池底铺有流动型分子筛填料，形成缺氧生物滤池，缺氧生物滤池的上方设置有多个生物转盘，生物转盘周边设有水槽；多个生物转盘之间利用墙体将生物转盘分为A、B两个区，高位进水管的出水口对应于A区的生物转盘周边的水槽，利用高位进水冲击水槽，使生物转盘逆时针旋转，B区的生物转盘与A区的生物转盘的钢轴采用齿轮相连，在间接动力下转动，B区的出水通往M型人工湿地中；

M型人工湿地为混凝土墙体，内部由墙体分为两个区，每个区内各由隔板分成C区和D区，以及E区和F区；C区和F区内填充鹅卵石，D区和F区内填充有砂石和弗罗里硅藻土混合物，且C、D区填充鹅卵石和混合填料的高度高于F区内填充鹅卵石和混合填料的高度；

墙体与M型人工湿地的底部于D区和E区的两侧分别各设置一根钻孔管，两根钻孔管与墙体形成的空间以及两根钻孔管内部均填充有沸石填料用于过水，形成D区和E区的过水管；

M型人工湿地的出水进入表层湍流筛滤装置；

旋流除砂装置底部开设有排泥口，顶部设置有由电机带动的搅拌机，搅拌机叶轮向上倾斜，旋转时将使池中污水作螺旋运动。

2.根据权利要求1所述的接触氧化慢渗滤脱氮除磷装置，其中，粗格栅机的过滤精度为21mm，细格栅机的过滤精度为8mm。

3.根据权利要求1所述的接触氧化慢渗滤脱氮除磷装置，其中，M型人工湿地中D区和F区内填充的砂石和弗罗里硅藻土按体积比为1:2-5:1。

4.根据权利要求1所述的接触氧化慢渗滤脱氮除磷装置，其中，生物转盘为饼状中空铁笼，铁笼内部填充满聚乙烯球，聚乙烯球内部填充有轻质粉煤灰分子筛填料，聚乙烯球体表面布满方形孔。

5.根据权利要求1所述的接触氧化慢渗滤脱氮除磷装置，其中，M型人工湿地的C、D区栽种用于浅水的香蒲，E、F区栽种挺水植物芦苇。

6.根据权利要求1所述的接触氧化慢渗滤脱氮除磷装置，其中，M型人工湿地中的分子筛填料为粉煤灰制备的分子筛。

7.一种接触氧化慢渗滤脱氮除磷方法，其过程为：

由粗格栅机和细格栅机组成的两级格栅机分两个过滤精度对污水中的不同粒径大小的固体进行有效拦截，初步实现固液分离，阻隔污水中的大型固体，减少污水中的含固量，防止悬浮物对污水的后续处理造成影响，格栅机的出水管进入无动力生物转盘-生物滤池一体化装置的上方，利用进水重力势能转化为生物转盘转动的动能，使生物转盘随水量大小旋转，进水不间断，转盘随即旋转；进水停止，转盘停止转动；

污水在生物转盘的槽中流过时，生物转盘转动浸入污水的一部分，生物转盘中分子筛的表面生物膜吸附污水中的有机物，使微生物获得营养；生物转盘转出水面时，生物膜及其带动的水膜又从大气中直接吸收氧气，如此循环反复，污水中的有机物在需氧微生物的作用下得到氧化分解；生物转盘中分子筛上的生物膜也会因老化不断地自行脱落，在生物滤池中沉淀下来；通过生物转盘装置达到去除有机污染物、并对废火进行硝化、脱氮与除磷；

污水进入M型人工湿地中，由上至下形成好氧、缺氧、厌氧状态，在植物根系与微生物的协同作用下去除污水中的污染物质；

由M型人工湿地处理的污水经旋流除砂装置离心，分离出污水中砂粒，达标的清水排出。

8.根据权利要求7所述的接触氧化慢渗滤脱氮除磷方法，其中，M型人工湿地的部分出水回流至无动力生物转盘-生物滤池一体化装置进水，调节水质并刺激微生物生长过程分泌次生物质。