CN109970193A - 强化型脱氮装置以及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水处理领域，提供了一种强化型脱氮装置以及设备，提供一种强化型脱氮装置，包括第一分隔组件、第二分隔组件，所述第一分隔组件内置于所述第二分隔组件，所述第一分隔组件与所述第二分隔组件均设为贯通的两端开口结构；第一分隔组件围成第一分隔区，第二分隔组件围成第二分隔区，所述第二分隔区包围所述第一分隔区，所述第一分隔组件的进液方向上设有曝气组件，所述曝气组件向所述第一分隔区曝气。还提供一种强化型脱氮设备，包括所述的强化型脱氮装置，若干个所述强化型脱氮装置内置于反应池内。本发明提供一种强化型脱氮装置以及设备，同步进行硝化反硝化，有效提高脱氮效率、能够降低能耗、安装更加灵活。

Description

强化型脱氮装置以及设备

技术领域

本发明涉及水处理领域，特别是涉及一种强化型脱氮装置以及设备。

背景技术

随着人民生活水平的提高，污水中污染物的浓度也在不断变化。近年来，很多污水处理厂的进水总氮负荷已严重超过设计标准，导致污水厂运行压力很大，出水经常不达标。此外，为了有效防止水污染问题，国家对出水标准的要求也在逐步提升，目前很多地区已经要求出水达到准Ⅳ类水体标准，即出水总氮不能超过10mg/L。因此，为适应越来越严格的出水标准，脱氮工艺的改进迫在眉睫。

传统的脱氮工艺是将硝化和反硝化分为两个部分，进水中的氨氮在好氧池中硝化细菌的作用下转化为硝酸盐，富含硝酸盐的污水进入缺氧池，在反硝化菌的作用下转化为氮气排入空气中，现有的脱氮工艺需要采用回流泵推动污水在硝化区与反硝化区流动，能耗较高、且效率较低。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一：包括现有的脱氮处理系统的能耗高、效率低、灵活性差。

本发明的目的是：提供一种强化型脱氮装置以及设备，同步进行硝化反硝化，有效提高脱氮效率、能够降低能耗、安装更加灵活。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种强化型脱氮装置，包括第一分隔组件、第二分隔组件，所述第一分隔组件内置于所述第二分隔组件，所述第一分隔组件与所述第二分隔组件均设为贯通的两端开口结构；第一分隔组件围成第一分隔区，第二分隔组件围成第二分隔区，所述第二分隔区包围所述第一分隔区，所述第一分隔组件的进液方向上设有曝气组件，所述曝气组件向所述第一分隔区曝气。

优选的是，所述曝气组件设于所述第一分隔区的进口端面处。

在上述任意方案中优选的是，所述曝气组件包括微孔曝气管，所述曝气组件与进气组件连接，所述进气组件贯穿所述第一分隔组件与所述曝气组件连接。

在上述任意方案中优选的是，所述第一分隔组件与所述第二分隔组件内置于待处理液体，位于待处理液体流动方向的所述第一分隔组件与第二分隔组件的两端开口。

在上述任意方案中优选的是，所述第一分隔组件固定连接于所述第二分隔组件内。

在上述任意方案中优选的是，所述第一分隔区内填充有好氧填料，所述第二分隔区内填充有好氧填料和缺氧填料，所述好氧填料充填第一好氧区，所述缺氧填料充填第一缺氧区。

本发明还提供一种强化型脱氮设备，包括所述的强化型脱氮装置，若干个所述强化型脱氮装置内置于反应池内。

在上述任意方案中优选的是，所述强化型脱氮装置悬吊于所述反应池内。

在上述任意方案中优选的是，所述反应池内的待处理液体竖向流动，所述强化型脱氮装置形成竖向贯通的壳体结构。

在上述任意方案中优选的是，若干个所述强化型脱氮装置内置于反应池的第二缺氧区与第二好氧区之间。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)第一分隔组件、第二分隔组件和曝气组件的组合结构，将硝化和反硝化集成为一体，安装位置灵活可调节，使用灵活性强，可用于多种水体环境中进行脱氮处理，适用范围广，无需能量供给，起到节能降耗的作用，结构简单、成本低、便于拆装，清洁简便；

(2)有效利用了进水中的碳源，又降低了能耗，提高了效率。

附图说明

图1为本发明强化型脱氮装置的一优选实施例的结构示意图；

图2为本发明强化型脱氮装置的图1所示优选实施例纵向剖切的侧视结构示意图；

图3为本发明强化型脱氮装置的图1所示优选实施例的横向剖切的仰视结构示意图；

图4为本发明强化型脱氮设备的一优选实施例的结构示意图；

图中，1、曝气组件；2、第一分隔组件；3、缺氧填料；4、第二分隔组件；5、进气组件；6、好氧填料；7、反应池；8、吊装平台；9、第一好氧区；10、第一缺氧区；11、厌氧区；12、第二缺氧区；13、第二好氧区；14、清水区。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

现有的脱氮工艺中，硝化和反硝化过程能耗高，并且，硝化工艺与反硝化工艺在两个相互独立的设备或区域内进行，水处理系统的全部污水集中在一个硝化设备或区域、一个反硝化设备或区域内进行处理，水处理系统的灵活性、可调节性差，容易受到设备或环境干扰。为了解决上述问题，本发明提供一种强化型脱氮装置及设备，具有灵活性强、可调节，适用于不同的水体，整体的处理能力方便调节，有效降低能耗。

结合图1-图4所示，本发明提供一种强化型脱氮装置的优选实施例，包括第一分隔组件2、第二分隔组件4，第一分隔组件2内置于第二分隔组件4，将第二分隔组件4围成的区域分成两部分连通的空间，第一分隔组件2与第二分隔组件4均设为贯通的两端开口结构，以便待处理液体顺利进入第一分隔组件2和第二分隔组件4围覆形成的两部分空间。第一分隔组件2和第二分隔组件4分隔形成的两部分空间用来提供好氧环境和缺氧环境，以便对氨氮进行硝化处理、反硝化处理，硝化处理和反硝化处理集成为一体。

第一分隔组件2围成第一分隔区，第二分隔组件4围成第二分隔区，第二分隔区包围第一分隔区，即第一分隔区置于第二分隔区内，待处理液体进入第一分隔区、第一分隔区溢流流出的液体进入第二分隔区、在第二分隔区内受流体流动作用力而与第二分隔区内的液体混合，完成一次硝化处理与反硝化处理。

第一分隔组件2的进液方向上设有曝气组件1，曝气组件1用于向第一分隔区曝气，增加第一分隔区内的氧气含量而形成好氧环境，第一分隔区内出液方向流出的液体携带氧气与第二分隔区内的液体混合，第二分隔区的一部分区域也形成好氧环境，第二分隔区内含氧量较低的区域为缺氧环境，好氧环境进行硝化反应、缺氧环境进行反硝化反应。其中，第一分隔区内的好氧环境、第二分隔区内的好氧环境均位于第一好氧区9，第二分隔区内的缺氧环境位于第一缺氧区10。

本实施例的处理过程，待处理液体进入第一分隔区，在第一分隔区的好氧环境内进行硝化反应，在曝气组件1的推动下，第一分隔区内的液体溢流流出并与第二分隔区的液体混合继续进行硝化反应，氨氮转化为硝酸盐或亚硝酸盐；第二分隔区内的液体进行硝化反应后进入第二分隔区的缺氧环境进行反硝化反应，反硝化反应将硝酸盐或亚硝酸盐转化为氮气，氮气向上移动溢出水面排入大气中，完成氨氮与总氮的去除。

本实施例的装置，可以在相对静止的水环境中进行脱氮处理，无需待处理的水体流动，第一分隔组件2、第二分隔组件4和曝气组件1置于待处理的水体环境中，第一分隔区和第二分隔区充满待处理液体；待处理液体在第一分隔区内的流动是在曝气组件1的曝气过程推动下进行，待处理液体在第二分隔区内的流动是靠水体的沉降进入缺氧环境，在缺氧环境中进行反硝化，整个处理过程无需额外的能量供给，达到节能减耗的目的，并且装置的结构简单、操作简便，安装灵活。

本实施例的装置，还可以在流动的水环境中进行脱氮处理，待处理液体缓慢定向流动，待处理液体流动进入第一分隔区和第二分隔区，使第一分隔区和第二分隔区充满待处理液体，曝气组件1向第一分隔区内曝气促进第一分隔区内的待处理液体流动，待处理液体从第一分隔区溢流进入第二分隔区的第一好氧区9，在第一好氧区9内进行硝化反应，完成硝化反应的待处理液体，与第一缺氧区10的待处理液体混合进行反硝化反应，在同一个装置中进行硝化反应和反硝化反应，整个处理过程无需额外的能量供给，达到节能减耗的目的，并且装置的结构简单、操作简便，安装灵活。

其中，第一分隔组件2和第二分隔组件4为两端开口的壳体结构，第一分隔组件2和第二分隔组件4均可以为多种形状的筒体，如圆柱形筒体、棱柱形筒体、锥形筒体、立方体等多种规则或不规则筒体结构，第一分隔组件2、第二分隔组件4的结构形状可以根据实际需要设置。

优选的，第一分隔组件2设为圆柱形筒体结构、第二分隔组件4设为四棱柱筒体结构，第一分隔组件2和第二分隔组件4可以为一体成型的结构，还可以为组装的可拆卸结构，如第二分隔组件4可以包括四个侧壁板和四个侧棱，侧棱设为角钢，相邻两个侧壁板分别通过螺纹连接固定在侧棱的两个边上；第二分隔组件4还可以为一个整体框架和四个侧壁板，侧壁板固定在整体框架的四个侧面上，形成筒体结构；第二分隔组件4的外框是由不锈钢管焊接而成，四周用不锈钢板或帆布围起，上下口面无遮挡，作为水流的通道，等。第一分隔组件2和第二分隔组件4可以选用耐腐蚀材料，优选为钢材或帆布，材质可以根据水体环境不同而调整。

进一步的，第一分隔组件2与第二分隔组件4为固定连接的筒体结构，结构灵活，安装简便。

具体的，第一分隔组件2与第二分隔组件4可以为一体化的筒体结构，第一分隔组件2内置于第二分隔组件4，第二分隔组件4与反应池7固定，第一分隔组件2在第二分隔组件4内的相对位置关系可调节，且配合使用的第一分隔组件2与第二分隔组件4的尺寸规格可调节，即对第一分隔区与第二分隔区的体积、位置进行调节，以适应不同组分、不同处理阶段的待处理液体的脱氮过程。

另外，第一分隔组件2还可以固定连接于第二分隔组件4内，第一分隔组件2与第二分隔组件4通过支架固定连接，支架可以为若干个连杆，连杆沿第一分隔组件2的外壁向第二分隔组件4的内壁辐射固定，保证第一分隔组件2与第二分隔组件4的稳定固定。第一分隔组件2和第二分隔组件4的固定连接结构还可以为其他结构形式，能够实现两个筒状壳体的固定结构均可用于第一分隔组件2和第二分隔组件4的固定。

曝气组件1可以与第一分隔组件2固定连接。优选的，曝气组件1固定连接在第一分隔组件2上，方便同步调节第一分隔组件2、曝气组件1与第二分隔组件4的相对位置关系。

进一步的，第一分隔区内形成第一好氧区9，第二分隔区内包括第一好氧区9和第一缺氧区10，第一好氧区9内填充好氧填料6，第一缺氧区10填充缺氧填料3，即第一分隔组件2内填充好氧填料6，第二分隔组件4内填充好氧填料6和缺氧填料3。第一分隔区的好氧填料6固定在第一分隔组件2内部，第二分隔区的好氧填料6和缺氧填料3固定在第二分隔组件4的内部，并且第二分隔区的好氧填料6和缺氧填料3包围第一分隔组件2。

第一分隔组件2与第二分隔组件4的最优连接方式为第一分隔组件2的外壁通过支架固定在第二分隔组件4的框架上。

进一步的，第一分隔组件2与第二分隔组件4的位置关系，其一，第一分隔组件2的两端均置于第二分隔组件4内部；其二，第一分隔组件2的出口端置于第二分隔组件4的内部，第一分隔组件2的进口端与第二分隔组件4的进口端平齐。

优选的，曝气组件1设于第一分隔区的进口端面处。曝气组件1用于向第一分隔区曝气，以便第一分隔区有充足的氧气形成第一好氧区9，进行硝化反应，将待处理液体中的氨氮转化为硝酸盐或亚硝酸盐；并且曝气组件1还能促进待处理液体的流动，进而促使待处理液体在第一好氧区9和第一缺氧区10内流动反应。

曝气组件1还可以设于第一分隔组件2内的任意位置，用于提供氧气和促进第一分隔区内待处理液体的流动。曝气组件1的位置调节，第一分隔区内的第一好氧区9的区域随之调节。

当第一分隔组件2的两端均置于第二分隔组件4内部时，曝气组件1设于第一分隔组件2的进口端面，曝气组件1向第一分隔区内曝气，第一分隔区以及第二分隔区内的曝气气体的流动方向的区域为第一好氧区9，第二分隔区的曝气气体流动方向的反向区域为第一缺氧区10。

更进一步的，曝气组件1包括微孔曝气管，微孔曝气管能以低成本向大面积水体增氧；曝气组件1与进气组件5连接，进气组件5用于将气源的气体输送到曝气组件1。

当曝气组件1设于第一分隔区的进口端面处，进气组件5贯穿第一分隔组件2与曝气组件1连接，进气组件5连接在曝气组件1的两端，使曝气组件均匀出气。

更进一步的，第一分隔组件2和第二分隔组件4内置于待处理液体，位于待处理液体流动方向的第一分隔组件2与第二分隔组件4的两端开口，以便待处理液体能够顺利进入第一分隔组件2和第二分隔组件4围成的区域，并且无需配设额外的驱动设备，节能减耗。

优选的，第二分隔组件4的上半部分的中央设有第一分隔组件2，第一分隔组件2的底部安装长度1m的微孔曝气管，微孔曝气管固定在第一分隔组件2的底部中央，通过进气组件5的支管为其供气。第一分隔组件2设置在该一体化装置的上半部分，曝气时，汽水混合液从第一分隔区的中间向上涌出气水混合液，然后气水混合液从第一分隔组件2的四周向下混合，在第一分隔组件2所在区域形成第一好氧区9，在一体化装置的下半部分形成第一缺氧区10。第一好氧区9与第一缺氧区10设置不同类型的填料，即第一好氧区9设置好氧填料6，第一缺氧区10填充缺氧填料3，分别为硝化菌与反硝化菌提供良好的附着环境。

在第一好氧区9，通过硝化菌的作用，将氨氮转化为硝酸盐或亚硝酸盐，携带硝酸盐及亚硝酸亚的污水再向下进入第一缺氧区10，通过反硝化菌的作用，硝酸盐或亚硝酸盐转化为氮气，氮气向上移动溢出水面排入大气中，完成氨氮与总氮的去除。

上述实施例中的强化型脱氮装置，可以用于多种水体环境中进行脱氮处理，装置的灵活性强、可调节性强，适用范围广，无需能量供给，起到节能降耗的作用，结构简单、成本低、便于拆装，清洁简便。

结合图1-图4所示，本发明还提供一种强化型脱氮设备，包括上述的任意一种强化型脱氮装置，若干个强化型脱氮装置内置于反应池7内，对反应池7内的水环境进行脱氮清洁。反应池7内设置强化型脱氮装置的数量根据实际需要设置，可以灵活调节。

第一分隔组件2与第二分隔组件4内置于反应池7内，第一分隔组件2和第二分隔组件4在反应池7内分隔形成独立的脱氮区域，对反应池7内的水体进行处理。第一分隔组件2、第二分隔组件4与曝气组件1组合的脱氮结构，即强化型脱氮装置，可以置于反应池7内的不同位置进行脱氮，调节灵活，脱氮处理过程更加灵活可控。反应池7内可设置多组强化型脱氮装置，多组强化型脱氮装置同步对反应池7内的待处理液体进行脱氮处理，提高效率，排列方式灵活多样，可根据反应池7内不同位置待处理液体的成分不同而调节脱氮结构的处理能力，如调节曝气组件1的曝气流量、调节第一分隔组件2与第二分隔组件4的相对位置、调节曝气组件1的位置、调节第一好氧区9与第一缺氧区10的面积等以适应不同的处理要求。

强化型脱氮装置在反应池7内的排布方式多样，强化型脱氮装置可以在反应池7内均匀分布。

强化型脱氮装置在反应池7内的安装方式多样，可以吊装于反应池7内，还可以固定于反应池7内。

优选的，强化型脱氮装置悬吊于反应池7内，第一分隔组件2、第二分隔组件4以独立式分体结构或整体式固定结构吊装在反应池7内。反应池7上配设吊装平台8，第一分隔组件2、第二分隔组件4与曝气装置组合的脱氮结构上配设用于吊装的绳体结构，吊装结构灵活、方便调节。

另外，强化型脱氮装置还可以可拆卸固定在反应池7内，通过支撑组件进行支撑固定在反应池7的底面上，固定稳定。

上述实施例适用于多种流动方向的反应池7的脱氮过程，尤其适用于从下向上的竖向流动的反应池7，强化型脱氮装置形成竖向贯通的壳体结构，即第一分隔组件2和第二分隔组件4的上下两个端面为开口结构，以便反应池7内的待处理液体的流动。反应池7内的待处理液体竖向流动，待处理液体由第一分隔组件2的下端进入第一分隔区在第一好氧区9内进行硝化反应，沿第一分隔区的顶部进入第二分隔区，待处理液体在第二分隔区的第一好氧区9内继续进行硝化反应，完成硝化反应，待处理液体进入第一缺氧区10进行反硝化反应。

反应池7内设有第二缺氧区12和第二好氧区13，若干个强化型脱氮装置内置于反应池7的第二缺氧区12与第二好氧区13之间，给强化型脱氮装置提供反应环境。

强化型脱氮装置浸没于反应池7中，无需配备任何动力设备完全依靠水力学流态形成硝化与反硝化过程的回流。

上述实施例的强化型脱氮设备是竖向流生态反应链工艺中的核心设备。竖向流生态反应池7从下到上依次是厌氧区11、第二缺氧区12、第二好氧区13和清水区14，强化型脱氮装置安装于生态反应池7的第二缺氧区12与第二好氧区13。

竖向流生态反应池7内的水体携带大量的碳源，由于待处理液体是从强化型脱氮装置的底部进入且携带有大量的碳源，为反硝化作用提供了良好的反硝化环境，减少了外加碳源的投入，最高限度地利用了污水中原有的碳源。此外，在第一缺氧区10也存在短程硝化反硝化作用，即氨氮转化为亚硝酸盐后直接被还原成氮气，减少了耗氧量，提高了脱氮效率。

上述实施例的强化型脱氮设备，具有将硝化反硝化集成一体的效果，且无任何动力装置，既有效利用了进水碳源，又降低了能耗，提高了效率。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种强化型脱氮装置，其特征在于，包括第一分隔组件、第二分隔组件，所述第一分隔组件内置于所述第二分隔组件，所述第一分隔组件与所述第二分隔组件均设为贯通的两端开口结构；第一分隔组件围成第一分隔区，第二分隔组件围成第二分隔区，所述第二分隔区包围所述第一分隔区，所述第一分隔组件的进液方向上设有曝气组件，所述曝气组件向所述第一分隔区曝气。

2.根据权利要求1所述的强化型脱氮装置，其特征在于，所述曝气组件设于所述第一分隔区的进口端面处。

3.根据权利要求2所述的强化型脱氮装置，其特征在于，所述曝气组件包括微孔曝气管，所述曝气组件与进气组件连接，所述进气组件贯穿所述第一分隔组件与所述曝气组件连接。

4.根据权利要求1所述的强化型脱氮装置，其特征在于，所述第一分隔组件与所述第二分隔组件内置于待处理液体，位于待处理液体流动方向的所述第一分隔组件与第二分隔组件的两端开口。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的强化型脱氮装置，其特征在于，所述第一分隔组件固定连接于所述第二分隔组件内。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的强化型脱氮装置，其特征在于，所述第一分隔区内填充有好氧填料，所述第二分隔区内填充有好氧填料和缺氧填料，所述好氧填料充填第一好氧区，所述缺氧填料充填第一缺氧区。

7.一种强化型脱氮设备，其特征在于，包括权利要求1-6任意一项所述的强化型脱氮装置，若干个所述强化型脱氮装置内置于反应池内。

8.根据权利要求7所述的强化型脱氮设备，其特征在于，所述强化型脱氮装置悬吊于所述反应池内。

9.根据权利要求7所述的强化型脱氮设备，其特征在于，所述反应池内的待处理液体竖向流动，所述强化型脱氮装置形成竖向贯通的壳体结构。

10.根据权利要求7所述的强化型脱氮设备，其特征在于，若干个所述强化型脱氮装置内置于反应池的第二缺氧区与第二好氧区之间。