CN108455730B - 一种短程硝化、反硝化一体化生物脱氮装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含氮废水处理的短程硝化、反硝化一体化生物脱氮装置，主要包括辅助加热间、辅热流体存储循环池、短程硝化池、短程反硝化池、沉淀池和曝气池。短程硝化池内置于短程反硝化池内部，短程硝化池内设计布水系统、曝气系统及自动在线监控仪器。短程反硝化池内设计潜水搅拌机及自动在线监控仪器。沉淀池内设计重力式斜管沉降系统。曝气池底部设计布水和曝气装置。本发明可以模块化制作和规模化生产，既可高效率、低成本、低能耗去除废水水体中的氨氮，同时也可以对废水水体中的高浓度有机污染物成分有效去除，特别适合处理废水水体中氨氮含量高及有机污染物负荷高的一类污水。

Description

一种短程硝化、反硝化一体化生物脱氮装置
技术领域
本发明涉及一种含氮废水处理的短程硝化、反硝化一体化生物脱氮装置。
背景技术
随着工农业生产的发展和人民生活水平的提高，我国含氮有机物的排放量迅猛增加，导致水体富营养化现象加剧，水体富营养化已危害农业、渔业、旅游业等诸多行业，并对饮水卫生和安全构成巨大威胁。因此研究和开发高效、经济的脱氮工艺已成为当务之急。污水的脱氮处理工艺中，生物脱氮是最为经济有效的治理技术，近年来已成为城市污水脱氮处理的重要方法，得到广泛应用。
现在生物脱氮工艺一般是采用传统的硝化和反硝化工艺，即硝化作用是一个亚硝酸细菌把氨氧化成亚硝酸盐，接着硝酸细菌把亚硝酸盐进一步氧化成硝酸盐的过程，硝化反应过程需在好氧条件下进行并以氧作为电子受体；反硝化作用是反硝化细菌把硝酸盐或亚硝酸盐转化为氮气的过程，反硝化细菌利用各种有机基质作为电子供体，以硝酸盐或亚硝酸盐作为电子受体，进行缺氧呼吸。就生物脱氮而言，硝化过程中亚硝酸盐氧化成硝酸盐与反硝化过程中硝酸盐还原成亚硝酸盐是一段多走的路程，将其从工艺中省去同样也能实现废水脱氮，这就诞生了短程硝化反硝化脱氮工艺。所谓短程硝化反硝化就是将硝化过程控制在亚硝酸盐阶段，阻止亚硝酸盐进一步氧化成硝酸盐。由于短程硝化反硝化工艺只有氨氧化反应，没有亚硝酸盐氧化反应，耗氧量可比传统硝化工艺降低25％，供氧设备也可相应压缩；还原反应起始于亚硝酸盐而不是硝酸盐，碳源消耗量可比传统反硝化工艺节省40％，运输工具、贮存容器和投加设备也可相应缩减。短程硝化反硝化对生化阶段污泥产生量具有显著的消减效果，短程硝化过程降低对酸碱度的干预调节，减少投碱量，缩短反应时间，节约基建投资和降低运行费用。
目前市场上的短程硝化反硝化生物脱氮装置，普遍存在功能装置分散、难以集成，不利于使用、维护和推广，处理高浓度氨氮废水效率低下，功能单一，有机污染物去除效果差等缺陷；同时短程硝化和短程反硝化阶段，难以发挥各自优势菌的最佳反应条件和优势作用，使得最终污水处理效率低下，费用高昂，因此存在明显的缺陷。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述现有技术不足和缺陷，将分散的各功能装置集成，通过非标加工手段制作成一体化装置，节省空间，提高效率。一体化装置既能处理高浓度氨氮废水，也能处理高浓度有机废水；一体化短程硝化反硝化装置可以高效率发挥各个装置的最大功能，确保整个反应过程高效、节能、低成本处理。
为了实现上述目的，本发明所设计的一种含氮废水处理的短程硝化、反硝化一体化生物脱氮装置，包括辅助加热间、辅热流体存储循环池、短程硝化池、短程反硝化池、沉淀池和曝气池。辅助加热间内设有辅热流体循环泵和列管式热交换装置；辅热流体存储循环底部设有加热系统，上部安装有液位控制仪；短程硝化池内置于短程反硝化池上部，短程硝化池内均布填料，下部设有污水进水及布水系统和曝气系统；短程反硝化池内设有酸碱干预应急系统及投放装置和碳源干预系统及投放装置；沉淀池上部装有重力式斜管沉降系统，底部设有污泥泵；曝气池底部设有污水进水及布水系统和曝气系统。
上述生物脱氮装置在使用中，辅热流体存储循环池内加热系统把辅热流体加热，通过辅热流体循环泵把辅热流体送入列管式热交换装置，辅热流体出口端与辅热流体存储循环池相连；废水从废水进口进入列管式热交换装置，废水出口与短程反硝化池相连。
本发明短程硝化池内置于短程反硝化池内，两个池体既独立又融为一体，短程硝化池和短程反硝化池根据各自最优反应条件保持独立的运行空间，同时可以保存优势菌群保证短程硝化和短程反硝化反应高效运行，短程硝化池随着不断进水，短程硝化过程酸性的废水由溢流孔通过重力自流到短程反硝化池，不但节省动力消耗还可以中和反硝化池中的碱度，节省酸碱调节剂。
为了方便对被处理的含氮废水的温度和酸碱度进行监控，保证最佳的反应条件，短程硝化池和短程反硝化池中均设有酸碱在线仪器和酸碱干预应急系统及投放装置，另外短程硝化池中还设有温度在线仪器和溶解氧在线仪器，短程反硝化池中设有碳源干预系统及投放装置，上述酸碱在线仪器、酸碱干预应急系统及投放装置、温度在线仪器、溶解氧在线仪器、碳源干预系统及投放装置各子系统的控制集成到短程硝化反硝化一体化装置总控制系统中，通过短程硝化反硝化一体化装置总控制系统实现统一控制。
为了保证废水处理的连续性和单一流向性，短程反硝化池和沉淀池贯通，贯通处设置有挡泥板，沉淀池内设有重力式斜管沉降系统和污泥泵，短程反硝化后的废水通过贯通孔流入沉淀池，污泥又不易通过贯通孔道直接流入沉淀池。
很多高浓度含氨氮废水的污染物中往往含有极高的有机污染成分，为了降低出水COD，本发明特意设置了后置曝气池，曝气池底部设有污水进水及布水系统和曝气系统，废水通过曝气不仅能降低色度，进一步去除水体中可降解COD，同时还能对部分残余的氨氮进一步去除。
附图说明
图1为本发明一种含氮废水处理的短程硝化、反硝化一体化生物脱氮装置的结构示意图。
图1中，1、流量计；2、设备机体；3、污水进水口；4、空压机及空气输送管道；5、短程硝化池溢流孔；6、温度在线仪器；7、溶氧在线仪器；8、酸碱在线仪器；9、酸碱干预应急系统及投放装置；10、碳源干预系统及投放装置；11、硝化池微生物附着层；12、污水进水及布水系统；13、曝气系统；14、重力式斜管沉降系统；15、出水堰；16、流水孔道；17、出水口；18、污泥泵；19、挡泥板；20、潜水搅拌机；21、辅助加热系统；22、液位仪；23、辅热流体循环泵；24、列管式热交换装置25、辅助加热间；26、辅热流体存储循环池；27、短程消化池；28、短程反硝化池；29、沉淀池；30、曝气池。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案做进一步说明。
如图1所示，一种含氮废水处理的短程硝化、反硝化一体化生物脱氮装置，包括辅助加热间25、辅热流体存储循环池26、短程硝化池27、短程反硝化池28、沉淀池29和曝气池30。辅助加热间25内部设有辅热流体循环泵23、流量计1和列管式热交换装置24；辅热流体存储循环池26底部设有加热系统21，上部安装有液位仪22；所述的列管式热交换装置24的废水进口用与废水水池连接，废水出口与硝化池27连接，所述的辅热流体循环泵23进口端与辅热流体存储循环池26连接，出口端与列管式热交换装置24辅热流体入口连接，列管式热交换装置24辅热流体出口与辅热流体存储循环池26连接；短程硝化池27内置于短程反硝化池28内部，短程硝化池27内均布填料11，下部设有污水进水及布水系统12和曝气系统13，空压机及空气输送管道4和曝气系统13连接，短程硝化池27内还设置有温度在线仪器6、溶氧在线仪器7、酸碱在线仪器8及酸碱干预应急系统及投放装置9，短程硝化池27池部上沿对称均列溢流孔5，硝化废水可以通过重力自流到短程反硝化池28；短程反硝化池28内设有酸碱干预应急系统及投放装置9和碳源干预系统及投放装置10，下部装有潜水搅拌机20，短程反硝化池28和沉淀池29相贯通，贯通处设置有挡泥板19；沉淀池上部装有重力式斜管沉降系统14，底部设有污泥泵18，沉淀池29上部通过出水堰15和流水管道16与曝气池30连接；通过重力自流到曝气池30；曝气池30底部设有污水进水及布水系统12和曝气系统13，上部设置出水堰15和出水口17可以通过重力自流直接排放。
所述的辅热流体存储循环池26加热的方式优先采用工厂正常生产过程中产生的余热或蒸气加热，热值不满足要求时可以启动辅助加热系统21。
所述的列管式热交换装置24主要目的是把需要处理的废水升温至30～35℃区间。
所述的短程硝化池27内置于短程反硝化池28内部，且二者有效容积比例为1:1/2～1:1。
所述的短程硝化池27内的填料11是聚酯类材质或聚丙烯类材质或麻纺类材质。
所述的短程硝化池溢流孔5、沉淀池的出水孔道16及曝气池30的出水口17，各孔道轴心水平依次降低，确保废水通过重力自流进入下一个功能环节。
所述的潜水搅拌机20以一定角度倾斜安装在短程反硝化池28池底侧壁，其叶轮轴线与池底平面呈45-55度角。
所述的挡泥板19安装在短程反硝化池28流向沉淀池的一侧的过水孔道壁上近孔道中心轴线处，挡泥板19面积略大于过水孔道孔径且距离孔道壁4-6cm间距。
所述的曝气池主要是降低出水色度，去除COD，同时去除残余的部分氨氮。以上所述是结合具体实例对本发明技术方案的进一步详细描述，但并非是本发明的限制。凡是依据本发明所作的任何简单修改、等同替换、改进等均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种含氮废水处理的短程硝化、反硝化一体化生物脱氮装置，包括辅助加热间(25)、辅热流体存储循环池(26)、短程硝化池(27)、短程反硝化池(28)、沉淀池(29)和曝气池(30)；辅助加热间(25)内设有辅热流体循环泵(23)、流量计(1)和列管式热交换装置(24)；辅热流体存储循环池(26)底部设有加热系统(21)，上部安装有液位控制仪(22)；所述的列管式热交换装置(24)通过废水进口与污水进管连接，废水出口与短程硝化池(27)连接；所述的辅热流体循环泵(23)进口端与辅热流体存储循环池(26)连接，出口端与列管式热交换装置(24)的辅热流体入口连接；列管式热交换装置(24)的辅热流体出口与辅热流体存储循环池(26)连接；短程硝化池(27)内置于短程反硝化池(28)内部，短程硝化池(27)内均布填料(11)，池下部设有污水进水及布水系统(12)和曝气系统(13)，空气压缩机通过空气管道(4)与曝气系统(13)连接；短程硝化池(27)内还设置有温度在线仪器(6)、溶氧在线仪器(7)、酸碱在线仪器(8)及酸碱干预应急系统及投放装置(9)，短程硝化池(27)上沿设有溢流孔(5)，池内废水通过溢流孔(5)自流入短程反硝化池(28)；短程反硝化池(28)内设有酸碱干预应急系统及投放装置(9)和碳源干预系统及投放装置(10)，池内部装有潜水搅拌机(20)，短程反硝化池(28)和沉淀池(29)通过孔道贯通，贯通处设置有挡泥板(19)；沉淀池内部设计有重力式斜管沉降系统(14)，池底部设有污泥循环排放泵(18)，沉淀池(29)上端通过出水堰(15)和流水管道(16)与曝气池(30)连接，沉淀池出水通过自流进入曝气池(30)；曝气池(30)底部设有污水进水及布水系统(12)和曝气系统(13)，上端设置出水堰(15)和出水口(17)。
2.根据权利要求1所述的一种含氮废水处理的短程硝化、反硝化一体化生物脱氮装置，其特征在于：所述的辅助加热间(25)和辅热流体存储循环池(26)两者用承重隔板隔成独立结构，上部为辅助加热间(25)，下部为辅热流体存储循环池(26)；列管式热交换装置(24)通过辅热流体循环泵(23)和辅热流体存储循环池连接。
3.根据权利要求1所述的一种含氮废水处理的短程硝化、反硝化一体化生物脱氮装置，其特征在于：所述的短程硝化池(27)内置于短程反硝化池(28)内部，且二者的有效容积比为1:1/2～1:1，所述的短程硝化池(27)内填料(11)是聚酯类材质或聚丙烯类材质或麻纺类材质，所述的短程硝化池溢流孔(5)是废水流道，池内废水通过溢流孔重力自流到短程反硝化池(28)。
4.根据权利要求1所述的一种含氮废水处理的短程硝化、反硝化一体化生物脱氮装置，其特征在于：所述的潜水搅拌机(20)倾斜安装在近短程反硝化池(28)的侧壁且其叶轮轴与池底板呈45-55度倾斜角，所述的挡泥板(19)安装在短程反硝化池(28)流向沉淀池的一侧的过水孔道壁上近孔道中心轴线处，挡泥板(19)面积略大于过水孔道面积且距离孔道壁4-6cm间距。
5.根据权利要求1所述的一种含氮废水处理的短程硝化、反硝化一体化生物脱氮装置，其特征在于：所述的短程硝化池(27)、短程反硝化池(28)、沉淀池(29)及曝气池(30)的流体流向均采用重力自流式，废水依次通过预设管道重力自流入下一个功能环节，无需外加动力，节省动力消耗。
6.根据权利要求1所述的一种含氮废水处理的短程硝化、反硝化一体化生物脱氮装置，其特征在于：所述的短程硝化池(27)内设置有温度在线仪器(6)、溶氧在线仪器(7)、酸碱在线仪器(8)及酸碱干预应急系统及投放装置(9)，短程反硝化池(28)内设有酸碱干预应急系统及投放装置(9)和碳源干预系统及投放装置(10)，以上装置均采用自动控制系统，检测灵敏、准确。
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