CN107032490B

CN107032490B - 一种氧化沟河水脱氮工艺及其设备

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Publication number: CN107032490B
Application number: CN201710306826.4A
Authority: CN
Inventors: 周培丰; 倪首光
Original assignee: Shantou Hongdong Environment Treatment Co ltd
Current assignee: Shantou Hongdong Environment Treatment Co ltd
Priority date: 2017-05-04
Filing date: 2017-05-04
Publication date: 2020-07-31
Anticipated expiration: 2037-05-04
Also published as: CN107032490A

Abstract

本发明涉及一种A/O循环处理工艺，尤其涉及一种氧化沟河水脱氮工艺及其设备，属于污水净化技术领域。一种氧化沟河水脱氮工艺的专用设备，布置软明渠截污网与沿岸形成走水廊道，走水廊道内分别布置有推流搅拌机，推流曝气机，生态浮床，生态浮床下面悬挂生物填料；推流搅拌机和推流曝气机之间分别布置有生态浮床。本发明高效的脱氮效率，氧化沟河水脱氮工艺是将氧化沟工艺应用于河道治理的创新工艺，通过在软明渠截污网内间断设置推流和曝气设备、生态浮床、生物膜床、投加复合微生物等手段使其形成A/O循环高效处理功能段，生物填料外载体和内载体的特殊结构设计最大限度保持填料的稳定，使微生物在混合流动状态中保持活力。

Description

一种氧化沟河水脱氮工艺及其设备

技术领域

本发明涉及一种A/O循环处理工艺，尤其涉及一种氧化沟河水脱氮工艺及其设备，属于污水净化技术领域。

背景技术

为加快推进国家《水污染防治行动计划》即“水十条”中对我国地级及以上城市建成区黑臭水体要求：“到2020 年，地级及以上城市建成区黑臭水体均控制在10%以内，到2030 年，城市建成区黑臭水体总体得到消除”的控制性目标。针对治理河道治理过程中氨氮、总氮等去除率低的问题，选定了“一种用于河道治理的氧化沟河水脱氮工艺的研究与设备开发”的课题

现有技术中：

（1）人工湿地修复技术：分自由表面流人工湿地、水平潜流人工湿地、垂直潜流人工湿地三类。它具有独特而复杂的净化机理，利用基质-微生物-植物复合生态系统的物理、化学和生物三重协调作用，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对废水的高效净化。人工湿地除氮主要是依靠湿地植物吸收和根部微生物降解作用，但是由于没有足够的溶解氧和水力负荷小，同步硝化反硝化能力较弱，易堵塞，难以在冬季运行等特点导致其脱氮能力十分有限。

（2）稳定塘：自然环境中，河边的一些洼地通常会被构建成稳定塘，同样，对于一些中小型河流，还可以在河道上筑坝拦水。稳定塘净化水质主要通过微生物代谢作用、水生植物代谢作用、稀释作用、沉淀作用、絮凝作用以及浮游生物作用，同时，也能够有效去除总大肠菌群、粪大肠菌群、及异养细菌。稳定塘处理系统具有运转成本低、操作简单、脱氮效果好、无需污泥处理等优点。但其面临的主要问题是HRT较长、占地面积过大、散发臭味和积泥严重等不适合推广应用。

（3）电解法脱氮

在河道旁设置电解装置，在电解过程中，氯离子在阳极的表面转换为氯气，溶于水生成氯气和次氯酸，即有效余氯，水中的氨氮在与有效余氯接触时被氧化得以去除。因此，氨氮的去除主要由氯气和次氯酸的间接氧化作用，对氨氮的去除率较高，且占地面积小，但是由于耗电量大，处理量不大，未能有效提高河道的自净能力和抗负荷能力，因此不适合推广应用。

采用氧化沟河水脱氮工艺是针对河道内无机氮难以有效降解，去除率低等情况而研发的技术，其主要特点在于通过不断循环的硝化和反硝化反应有效去除氨氮，并且大大降低总氮的负荷量，通过控制溶解氧梯度，形成高低能量区，逐级降解无机氮并大大地提高去除效率，并且能够有效提高河道的抗冲击能力和纳污能力。

发明内容

本发明的目的在于针对河流流域治理，特别适用于农村、城乡结合区总未完全截污的黑臭水体的整治，也适用于易受外源污染冲击流域治理的氧化沟河水脱氮工艺及其设备。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种氧化沟河水脱氮工艺的专用设备，布置软明渠截污网4与沿岸形成走水廊道，走水廊道内分别布置有推流搅拌机2，推流曝气机5，生态浮床3，生态浮床3下面悬挂生物填料7；推流搅拌机2和推流曝气机5之间分别布置有生态浮床3。

进一步的，所述生物填料7由生物绳71串联并悬挂于生态浮床3下方，生物填料7的外载体72为曲线结构设计，外载体72的首尾两端分别与生物绳71固定连接。

进一步的，所述生物填料7包括外载体72和内载体73，外载体72和内载体73为曲线结构设计，所述外载体72和内载体73之间相互缠绕并存在多个交点。

一种氧化沟河水脱氮工艺，包括以下步骤：

（1）通过布置软明渠截污网与沿岸形成走水廊道，廊道宽度3～15m；

（2）将沿岸排污口排放的污水以及上游污水限制在廊道内，并且依次布置推流搅拌机，推流曝气机，生态浮床，生态浮床下面悬挂生物填料，为微生物的着床和繁殖提供必要的场所；

（3）走水廊道的限制使走水廊道内的污染物稀释较低，负荷较大，加上生态浮床的布置，使流域溶解氧消耗较快，形成了缺氧/厌氧段；

（4）通过推流搅拌机使廊道内形成混合流动状态，再通过推流曝气机的作用提升溶解氧浓度，形成好氧段，在廊道内不断重复设备布置使其形成A/O循环处理的氧化沟工艺。

进一步的，所述缺氧/厌氧段，溶解氧较低，兼性厌氧和厌氧微生物利用各种有机基质作为电子供体，以硝酸盐和亚硝酸盐作为电子受体，进行缺氧呼吸使其还原为氮气，从而削减总氮。

进一步的，所述好氧段，通过推流曝气机提升溶解氧到2～6mg/L，利用好氧微生物在好氧条件下进行硝化反应将氨氮转化为亚硝酸盐，之后细菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐，通过重复布置设备，并与缺氧/厌氧段进行配合使其达到A/O循环处理的效果，进而使好氧段硝化反应产生的亚硝态氮能够及时地反硝化转化成氮气达到生物脱氮的效果。

进一步的，所述兼性厌氧和厌氧微生物为反硝化细菌。

进一步的，所述好氧微生物为氨氧化细菌和亚硝酸氧化菌。

本发明的有益效果为：

（1）高效的脱氮效率，氧化沟河水脱氮工艺是将氧化沟工艺应用于河道治理的创新工艺，通过在软明渠截污网内设置推流和曝气设备、生态浮床、生物膜床、投加复合微生物等手段使其形成A/O循环高效处理功能段。

（2）大大提高河道的抗冲击能力和纳污能力，软明渠截污网的构建能够很大程度地控制沿岸外源污染向整个流域的扩散，转而进入其截污网与岸边形成的走水廊道，廊道内采用氧化沟河水脱氮工艺能够大大增加污水与生物填料、生态浮床的接触面积，提高反应效率和去除效率，大大地节省设备和材料。在雨季，由于地表径流增大，排污管道溢流井污水外溢，使很多外源污水会进入治理河道，这时，具有一定的容积负荷的氧化沟河水脱氮工艺就能够有效截流这些雨污水，使河道不因受到短期冲击而破坏原有构建的生态系统，有效提高河道的抗冲击能力和纳污能力。

（3）生物填料外载体和内载体的特殊结构设计，在满足微生物的着床和繁殖需要的基础上，最大限度保持填料的稳定，减少搅拌机和曝气机射流在高速前进过程中的影响，使微生物在混合流动状态中保持活力，进行硝化反应。

（4）氧化沟河水脱氮工艺是降低河道富营养化重要的一环，是治理水域水质长期稳定运行的保障措施，其产生的经济效益在于河流流域水质的改善能够为人类提供集聚场所、娱乐场所、科研和教育场所，并具有自然观光、旅游、娱乐等方面的功能，更重要的是当整治河道恢复原有的自然生态环境有利于提升沿岸土地的价值，而降解的污染物有利于提升污染减排效益。

（5）氧化沟河水脱氮工艺能够大大削减污染负荷量，提升水体环境质量，并且有利于重新构建生物链和恢复生态系统平衡，从而提升水体生境状态，进而可以预防各种传染病、公害病、提高人民健康水平，并且河流流域水环境的改善也给周边居民提供休憩和娱乐的场所，具有重要的社会效益。

（6）氧化沟河水脱氮工艺适用于黑臭水体和富营养化流域治理，特别适用于农村、城乡结合区等截污干管铺设不完全，排污口众多，经常排放高浓度氨氮的污水的区域，对于一些日常易受冲击负荷的河流流域同样适用，并且取得很好的脱氮效率。

附图说明：

附图1为本发明的设备结构示意图；

附图2为本发明的设备A-A剖视图；

附图3为本发明的设备实施例二结构示意图；

附图4为本发明的生物填料结构示意图。

具体实施方式：

为了使审查委员能对本发明之目的、特征及功能有更进一步了解，兹举较佳实施例并配合图式详细说明如下：

一种氧化沟河水脱氮工艺，包括以下步骤：

（1）通过布置软明渠截污网与沿岸形成走水廊道，廊道宽度15m；

所述缺氧/厌氧段，溶解氧较低，兼性厌氧和厌氧微生物利用各种有机基质作为电子供体，以硝酸盐和亚硝酸盐作为电子受体，进行缺氧呼吸使其还原为氮气，从而削减总氮；

所述兼性厌氧和厌氧微生物为反硝化细菌。

所述好氧段，通过推流曝气机提升溶解氧到2～6mg/L，利用好氧微生物在好氧条件下进行硝化反应将氨氮转化为亚硝酸盐，之后细菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐，通过重复布置设备，并与缺氧/厌氧段进行配合使其达到A/O循环处理的效果，进而使好氧段硝化反应产生的亚硝态氮能够及时地反硝化转化成氮气达到生物脱氮的效果；

所述好氧微生物为氨氧化细菌和亚硝酸氧化菌。

在好氧段通过曝气复氧提升溶解氧浓度形成

的转换，在缺氧/厌氧功能段由于河道本身具有一定的纳污负荷，使微生物的耗氧速率大于河道自身的复氧速率，形成自然的缺氧/厌氧环境并进行

的转换，控制溶解氧浓度能够使氧化沟内形成高低的能量区，使微生物能够逐级降解无机氮，大大提高去除效率，并实现同步硝化反硝化作用(SNR)。

通过重复布置使其达到A/O循环处理的效果，使好氧段硝化反应产生的亚硝态氮能够及时地反硝化转化成氮气达到生物脱氮的效果。同时，控制溶解氧浓度梯度，使氧化沟内形成不同的能量区，有利于提高生物脱氮的效率。

实施例1：

请参阅图1-2所示，系为本发明之较佳实施例的结构示意图，一种氧化沟河水脱氮设备，其布置的软明渠截污网4与沿岸形成走水廊道，走水廊道内分别布置有推流搅拌机2，推流曝气机5，生态浮床3，生态浮床3下面悬挂生物填料7，走水廊道的限制使走水廊道内的污染物稀释较低，负荷较大，加上生态浮床的布置，使流域溶解氧消耗较快，形成了缺氧/厌氧段，通过推流搅拌机使廊道内形成混合流动状态，再通过推流曝气机的作用提升溶解氧浓度，形成好氧段，在廊道内不断重复设备布置使其形成A/O循环处理的氧化沟工艺，并且能较好适应河流流域等复杂的治理环境，不受走水廊道以外的水域干扰。为了更好地达到脱氨治理效果，推流搅拌机2和推流曝气机5之间分别布置有生态浮床3,生态浮床3位置对应于排污口1，每个排污口1下方布置有一个生态浮床3，排污口1排出的脏水与生态浮床3最接近，有利于微生物及时进行缺氧呼吸；另外，推流搅拌机2和推流曝气机5的布置位置有利于使廊道内形成混合流动状态和提升溶解氧浓度，同时防止生态浮床3过于集中不利于形成形成好氧段，使A/O循环处理的效率大幅度提高。

参阅图4所示，生物填料7由生物绳71串联并悬挂于生态浮床3下方，生物填料7的外载体72为曲线结构设计，外载体72的首尾两端分别与生物绳71固定连接。除了可以增加微生物着床面积，也能减少推流搅拌机2和推流曝气机5的混合流动干扰。作为进一步的的优选方案，生物填料7分为外载体72和内载体73，外载体72和内载体73均为曲线结构设计，而且外载体72和内载体73之间相互缠绕并存在多个交点，大幅度提高生物填料的稳定度，最大程度减少水流等对微生物的不良影响，保持稳定的生存环境，使微生物在混合流动状态中保持活力，进行硝化反应。

实施例2：

参阅图3所示，推流搅拌机与2和推流曝气机5以及两个生态浮床3的排序关系依次为推流搅拌机与2、生态浮床、推流曝气机5、生态浮床，并且使用横向截污网6将其与其他设备隔开形成一个单独的空间。将廊道内隔离为多个净化区域，最大程度提高设备的工作效率，避免因净化范围过大而影响脱氨效果，减少其他空间带来的干扰因素。

设备性能参数：

当然，以上图示仅为本实用新型较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的使用范围，故，凡是在本实用新型原理上做等效改变均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种氧化沟河水脱氮工艺，其特征在于：布置软明渠截污网(4)与沿岸形成走水廊道，走水廊道内分别布置有推流搅拌机(2)，推流曝气机(5)，生态浮床(3)，生态浮床(3)下面悬挂生物填料(7)；推流搅拌机(2)和推流曝气机(5)之间分别布置有生态浮床(3)，生态浮床(3)位置对应于排污口(1)，每个排污口(1)下方布置有一个生态浮床(3)，排污口(1)排出的脏水与生态浮床(3)最接近，有利于微生物及时进行缺氧呼吸；

（2）将沿岸排污口排放的污水以及上游污水限制在廊道内，并且依次布置推流搅拌机、生态浮床、推流曝气机、生态浮床，生态浮床下面悬挂生物填料，为微生物的着床和繁殖提供必要的场所；

2.根据权利要求1所述的一种氧化沟河水脱氮工艺，其特征在于：所述缺氧/厌氧段，溶解氧较低，兼性厌氧和厌氧微生物利用各种有机基质作为电子供体，以硝酸盐和亚硝酸盐作为电子受体，进行缺氧呼吸使其还原为氮气，从而削减总氮。

3.根据权利要求1所述的一种氧化沟河水脱氮工艺，其特征在于：所述好氧段，通过推流曝气机提升溶解氧到2～6mg/L，利用氨氧化细菌在好氧条件下进行硝化反应将氨氮转化为亚硝酸盐，之后亚硝酸氧化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐，通过重复布置设备，并与缺氧/厌氧段进行配合使其达到A/O循环处理的效果，进而使好氧段硝化反应产生的亚硝态氮能够及时地反硝化转化成氮气达到生物脱氮的效果。

4.根据权利要求2所述的一种氧化沟河水脱氮工艺，其特征在于：所述兼性厌氧和厌氧微生物为反硝化细菌。