CN112759076B - 一种水体除氮装置及其应用 - Google Patents
一种水体除氮装置及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112759076B CN112759076B CN202011164345.2A CN202011164345A CN112759076B CN 112759076 B CN112759076 B CN 112759076B CN 202011164345 A CN202011164345 A CN 202011164345A CN 112759076 B CN112759076 B CN 112759076B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nitrogen removal
- layer
- packing
- nitrogen
- area
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 359
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 180
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 97
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 52
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims description 73
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 29
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 28
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 15
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 15
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 14
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 8
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 claims description 7
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 5
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 4
- 244000205574 Acorus calamus Species 0.000 claims description 2
- 244000257727 Allium fistulosum Species 0.000 claims description 2
- 235000008553 Allium fistulosum Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000011996 Calamus deerratus Nutrition 0.000 claims description 2
- 241000233948 Typha Species 0.000 claims description 2
- 244000085595 Zizania latifolia Species 0.000 claims description 2
- 235000004259 Zizania latifolia Nutrition 0.000 claims description 2
- 229910052875 vesuvianite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 12
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 14
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical group [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 10
- 241001148471 unidentified anaerobic bacterium Species 0.000 description 8
- MMDJDBSEMBIJBB-UHFFFAOYSA-N [O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[NH6+3] Chemical compound [O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[NH6+3] MMDJDBSEMBIJBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 description 6
- 241001148470 aerobic bacillus Species 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000012851 eutrophication Methods 0.000 description 4
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 4
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 4
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 3
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 2
- 241000320647 Eragrostis australasica Species 0.000 description 2
- 244000081757 Phalaris arundinacea Species 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 2
- 230000007102 metabolic function Effects 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 2
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- IPQVRLSXWJPESU-UHFFFAOYSA-N [N].ON=O Chemical compound [N].ON=O IPQVRLSXWJPESU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGPSUIRIPDYGFV-UHFFFAOYSA-N [N].O[N+]([O-])=O Chemical compound [N].O[N+]([O-])=O VGPSUIRIPDYGFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 and in other cases Chemical compound 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 125000001477 organic nitrogen group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
- C02F3/302—Nitrification and denitrification treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/32—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/38—Organic compounds containing nitrogen
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Botany (AREA)
- Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Abstract
本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种除氮装置及其应用。本发明所述的除氮装置包括水动力装置、除氮区和浮力调节区，其中水动力装置采用不需使用额外动力即可使得水流流速增，减少能源消耗和装置的维护成本，而且提高除氮区的除氮效率。除氮区的除氮单元结构为四周型层层结构，坚固好氧和厌氧的环境设置，其中活性泥和多孔材料的填料成分配比，进一步提高除氮效果，且本发明所述除氮装置结构简单，易于更换和维护保养，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种除氮装置及其应用。
背景技术
随着现代社会城市化的发展，生活污水和工业污水需要经过一级和二级处理后才能排入河道水体，经过处理后流入水体中水中氮已经符合排放标准，但是水体中的氮和磷仍然无法全部去除，大多以有机氮、氨态氮、亚硝酸氮和硝酸氮的形式存在，在另一些情况下，由于偷排漏排，以及自然环境中农业排放等原因，所以水体中仍然存在足以影响水体生态环境的氮元素。
氮作为一种营养元素，它向湖泊输入，最直接的影响便是导致富营养化：富营养化在一定范围内能促进水生植被根、茎的发育，严重的富营养化使得藻类大量繁殖，逐渐使水体透明度降低，水生植被发育受限直至消失，湖泊由草型湖转变为藻型湖，湖泊表现出富营养化的特征。
现有解决方案中，常用的除氮方法有物理化学除氮的方法或生物除氮法，相对于生物除氮，物理化学除氮方法工艺基建投入大，运行维护复杂，而且容易导致二次污染，生物除氮通常为通过微生物的硝化作用和反硝化作用，使得污水中的含氮有机物被微生物分解转化为氨态氮，氨态氮转化为硝化氮，硝化氮最后还原为氮气从液相中释放，但是生物除氮也存在装置维护复杂，除氮效率低的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：
提供一种除氮装置，所述除氮装置为箱状结构，包括：
除氮区，所述除氮区设有若干除氮单元，所述除氮单元设置于所述除氮区内部并且呈悬浮状态；
水动力装置，所述水动力装置竖直设于所述除氮区的侧面，包括固定板和固定于所述固定板上的若干水流变速器，所述水流变速器为两端截面面积不同的管道，管道的中心轴与所述固定板垂直。
优选的，所述水流变速器截面面积小的一端靠近所述除氮区。
优选的，所述除氮单元包括填料板和半透膜，所述填料板为“四周”型结构，从外到内层层紧密排列，中心容水流过，最内层的内侧面与水体接触，半透膜设于所述填料板之间隔开所述填料板，且覆于所述填料板与所述外界水体接触面上隔开填料和水体；
优选的，所述除氮单元外表面设有保护罩。
优选的，所述填料板的层数≥3；
优选的，所述填料板为好养层、厌氧层或兼氧层，所述好氧层为好氧反应除氮层，所述厌氧层(512)为厌氧反应除氮层，所述兼氧层为捡氧反应除氮层，所述好氧层的一个侧面与外部水体接触；
优选的，所述厌氧层两侧紧密设有所述好氧层或所述兼氧层；
优选的，所述兼氧层两侧紧密设有所述好氧层或所述厌氧层。
优选的，所述填料板上设有填料腔，所述填料腔内设有多孔材料层和设于所述多孔材料层两侧的活性泥层；
优选的，所述多孔材料层和所述活性泥层之间设有网状隔板。
优选的，所述多孔材料层包括多孔颗粒，粒径为0.5mm-3mm，比表面积为198-509m2/g，孔径为1-10nm；
优选的，所述多孔颗粒材料选自沸石、火山石或膨润土中的一种或多种；
优选的，所述活性泥层包括活性泥；
优选的，所述活性泥层还包括碳源材料，所述碳源材料为玉米芯粉。
优选的，所述除氮区包括若干固定网，所述除氮单元通过可活动的铰链固定在所述固定网的固定点22上；
优选的，所述除氮单元表面两点最长空间距离为L，每两个固定点22之间距离≥2L；
优选的，所述固定板之间的距离≥2L；
优选的，所述L的数值为20cm-50cm，所述除氮装置的边长为1m-5m。
优选的，所述填料腔截面为六边形，所述填料板上填料腔呈蜂巢状阵列。
优选的，还包括浮力调节区，所述浮力调节区调节除氮装置在水中的浮沉；
优选的，所述浮力调节区包括第一浮力调节区和第二浮力调节区，分别设于所述除氮区的上端和下端；
优选的，所述第一浮力调节区设有挺水植物，所述挺水植物包括芦苇，香蒲、菖蒲、水葱、茭草中一种或多种的组合；
优选的，所述挺水植物的种植密度≥6株/m2，挺水植物高度≥40cm；
优选的，所述第二浮力调节装置中设有沉水物。
本发明还公开了一种如上所述除氮装置在未污染水体治理领域的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本发明所述的除氮装置包括水动力装置，水动力装置中的水流变速器，由于两端的截面面积不同，当水流从截面面积较大的一端流到截面面积较小的一端，使得水流流速增加，增大除氮区的水流流速，使得除氮单元在水中晃动，除氮单元内部的填料也发生晃动，不需提供额外的动力，减少能源消耗和装置的维护成本，提高除氮区的除氮效率。
2，本发明所述除氮装置，所述填料板为“四周”型结构，四个侧面环绕一周为一层结构，从外到内层层紧密排列，最外层的外侧面和最内层的内侧面与水体接触，相对于普通的层层结构，四周型结构增加填料板与外界水体的接触面积，层层紧密排列，半透膜设于所述填料板之间隔开所述填料板，且半透膜覆于所述填料板与所述外界水体接触面上隔开填料和水体，通过螺钉将填料板与半透膜紧压固定；所述除氮单元外表面设有保护罩，起到防护作用，防止填料板或半透膜由于机械撞击产生损坏。其中网状隔板使得多孔材料层的填料不会进入活性泥层，保持多孔材料层和活性泥层功能的独立性，且防止多孔材料层的填料进入活性泥层在晃动过程中损伤半透膜。
3.本发明所述的除氮装置，好氧菌、兼氧菌和厌氧菌在除氮单元中共同存活，配合多孔颗粒，具有优异的除氮效果；第一好氧层和第二好氧层的活性泥内主要为好氧菌，消耗氧气，将水中的氨氮转化为硝氮，而位于第一好氧层和第二好氧层之间的厌氧层活性泥内主要为厌氧菌，由于好氧层氧气的消耗，厌氧层便具有氧气含量低的特点，其中的厌氧反硝化菌将硝氮转化为氮气释放，从而降低水体的氮含量
4.本发明所述的除氮区的网状固定板，设置多个除氮单元，易于维修和更换，所述除氮单元通过可活动的铰链固定在所述固定板的固定点22上；在水流作用下自由摆动，使得活性泥再活性泥腔产生运动，有利于除氮反应的进行。
5.本发明所述的除氮装置，还包括浮力调节区，调节除氮装置在水中呈漂浮或悬浮状态。
附图说明
图1为本发明除氮装置的结构示意图；
图2为本发明水动力装置的结构示意图；
图3为本发明除氮单元的结构示意图；
图4为本发明除氮单元的结构示意图；
图5为本发明除氮单元保护罩的结构示意图；
图6为本发明填料腔结构示意图；
图中：1-第一浮力调节区；2-除氮区；21-固定板；22-固定点22；3-第二浮力调节区；4-水动力装置；41-固定板；42-水流变速器；5-除氮单元；51-填料板；511-第一好氧层；512-厌氧层；513-第二好氧层；52-半透膜；53-填料腔；531-活性泥层；532-多孔材料层,54-保护罩。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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”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”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
本实施例提供了一种水体除氮装置的具体实施方式，具体如下：
除氮装置为箱状结构，如图1所示，包括：
除氮区2，除氮区2设有除氮单元5，除氮单元5设置于于除氮区2内部并且呈悬浮状态；
水动力装置4，水动力装置4竖直设于除氮区2的侧面，包括固定板41和固定于固定板41上的若干水流变速器42，水流变速器42为两端截面面积不同的管道，管道的中心轴与固定板41垂直。
本发明的除氮装置包括水动力装置4，水动力装置4中的水流变速器42，由于两端的截面面积不同，当水流从截面面积较大的一端流到截面面积较小的一端，水流流速增加，增大除氮区2的水流流速，有利于水体流动，同时使得除氮单元5在水中晃动，除氮单元5内部的填料也发生晃动，不需提供额外的动力，减少能源消耗和装置的维护成本，提高除氮效率。
具体的，水流变速器截面面积小的一端靠近除氮区2，使得水流到达除氮区2时流速变大，增加除氮效率。
具体的，除氮单元5包括填料板51和半透膜52，如图3和图4，除氮单元5为立方体结构，边长为20cm，填料板51为“四周”型结构，四个侧面环绕一周为一层结构，从外到内层层紧密排列，中间有水流通道，最外层的外侧面和最内层的内侧面与水体接触，相对于普通的层层结构，四周型结构增加填料板51与外界水体的接触面积，层层紧密排列，半透膜52设于填料板51之间隔开填料板51，且半透膜52覆于填料板51与外界水体接触面上隔开填料和水体，通过螺钉将填料板51与半透膜52紧压固定；除氮单元5外表面设有保护罩54，起到防护作用，防止填料板51或半透膜52由于机械撞击产生损坏。
具体的，本实施例除氮单元设有3层填料板51，包括两个好氧层和一个厌氧层512，从外到内依次为：第一好氧层511-厌氧层512-第二好氧层513，最外层的好氧层为第一好氧层511，第一好氧层511外侧面与外界水体接触，内侧面与第二层的厌氧层512接触，最内层的好氧层为第二好氧层513，第二好氧层513内侧面与外界水体接触，另一侧与厌氧层512接触，厌氧层512两侧均与好氧层接触，第一好氧层511和第二好氧层513的厚度为2cm，厌氧层512的厚度为4cm。
具体的，如图4和图6所示，填料板51上设有多个填料腔53，填料腔53贯通填料板51，填料腔53的截面为六边形，呈蜂巢状阵列于填料板51上，相邻两个填料腔53之间隔板为网状贯通，填料腔53内设有多孔材料层532和设于多孔材料层532两侧的活性泥层531；多孔材料层532设于填料腔53的中间，多孔材料层532两侧为活性泥层531，多孔材料层532的厚度为2出门，两侧活性泥厚度各为0.5cm，多孔材料层532和活性泥层531之间设有网状隔板，填料腔53从外到内依次为：半透膜52-活性泥层531-网状隔板-多孔材料层532-网状隔板-活性泥层531-半透膜52，其中网状隔板使得多孔材料层532的填料不会进入活性泥层531，保持多孔材料层532和活性泥层531功能的独立性，且防止多孔材料层532的填料进入活性泥层531在晃动过程中损伤半透膜52。
第一好氧层511和第二好氧层513的活性泥内主要为好氧菌，消耗氧气，将水中的氨氮转化为硝氮，而位于第一好氧层511和第二好氧层513之间的厌氧层512活性泥内主要为厌氧菌，由于好氧层氧气的消耗，使得厌氧层512具有氧气含量低的特点，其中的厌氧反硝化菌将硝氮转化为氮气释放，从而降低水体的氮含量
具体的，多孔材料层532包括多孔颗粒，将活化沸石粉碎，过筛，制得的沸石多孔颗粒粒径为0.5mm-1.5mm，孔径为0.3-1.0nm，平均比表面积为509m2/g；将沸石多孔颗粒装入填料腔53内的多孔材料层532，并且装满，固定好网状隔板，装入活性泥，活性泥使用量为占活性泥腔体积的2/3，用螺钉固定好填料板51和半透膜52，装配制得除氮单元5。
具体的，活性泥中，包括具有代谢功能活性的微生物群体，微生物内源代谢自身氧化的残留物，好氧层中的微生物群体主要为好氧菌，厌氧层512中的微生物群体主要为厌氧菌；
活性泥中还包括质量分数为3％的80-120目玉米芯粉作为补充碳源。
具体的，除氮区2包括若干固定网21，层层设置在除氮区2，每两层固定网21之间的距离为50cm，除氮单元5通过可活动的铰链固定在固定板21的固定点22上；铰链长度为10cm,每两个固定点22之间距离为60cm，除氮区2的边长为3m；
在另一些实施例中，除氮单元的边长可以为20cm，25cm，40cm或50cm，相应的，除氮区的边长也包括1m，2m，4m或5m。
具体的，本实施例的除氮装置，还包括浮力调节区，浮力调节区调节除氮装置在水中的浮沉；浮力调节区包括第一浮力调节区1和第二浮力调节区3，第一浮力调节区1设于除氮区2的上部，其中种植有挺水植物芦苇和茭草，高度在50cm以上，种植密度为8颗/m2；第二浮力调节区3设于除氮区2的下部，其中设有沉水物可以调节除氮区2的浮力使之能够悬浮在水中。
在对轻污染水体的治理过程中，将所述除氮装置置于水体中，种植挺水植物调节装置浮力，使之漂浮或悬浮于水体中即可，使用过程中定期更换损坏的除氮单元进行维护。
实施例2
本实施例提供了一种水体除氮装置的具体实施方式，与实施例1基本相同，区别仅在于：
除氮单元5包括填料板51和半透膜52，除氮单元5为立方体结构，边长为30cm，填料板51为“四周”型结构，四个侧面环绕一周为一层结构，从外到内层层紧密排列，半透膜52设于填料板51之间隔开填料板51，且半透膜52覆于填料板51与外界水体接触面上隔开填料和水体，通过螺钉将填料板51与半透膜52紧压固定；本实施例填料板51有5层，包括两个好氧层、两个兼氧层和一个厌氧层512，从外到内依次为：第一好氧层511-第一兼氧层-厌氧层512-第二兼氧层-第二好氧层513，最外层的好氧层为第一好氧层511，第一好氧层511外侧面与外界水体接触，内侧面与第二层的兼氧层接触，最内层的好氧层为第二好氧层513，第二好氧层513内侧面与外界水体接触，另一侧与第二兼氧层接触，厌氧层512两侧均与兼氧层接触，第一好氧层511和第二好氧层513的厚度为3cm，兼氧层的厚度为3cm，厌氧层512的厚度为4cm，除氮单元5外侧设有网状保护罩54，防止除氮单元5受到机械撞击导致半透膜52损坏，
具体的，填料板51上设有多个填料腔53，填料腔53贯通填料板51，填料腔53的截面为六边形，呈蜂巢状排列在填料板51上，填料腔53与填料腔53之间的隔板为网状，使得填料腔53之间相互贯通，填料腔53内设有多孔材料层532和设于多孔材料层532两侧的活性泥层531；将多孔材料层532与活性泥层531隔开，多孔材料层532设于填料腔53的中间，多孔材料层532两侧为活性泥层531，多孔材料层532的厚度为两侧活性泥厚度的和，多孔材料层532和活性泥层531之间设有网状隔板，填料腔53从外到内依次为：半透膜52-活性泥层531-网状隔板-多孔材料层532-网状隔板-活性泥层531-半透膜52，其中网状隔板使得多孔材料层532的填料不会进入活性泥层531，保持多孔材料层532和活性泥层531功能的独立性，且防止多孔材料层532的填料进入活性泥层531在晃动过程中损伤半透膜52。
第一好氧层511和第二好氧层513的活性泥内主要为好氧菌，消耗氧气，将水中的氨氮转化为硝氮，而第一兼氧层和第二兼氧层内均为兼性厌氧菌，而位于第一兼氧层和第二兼氧层之间的厌氧层512活性泥内主要为厌氧菌，由于第一好氧层511和第二好氧层513氧气的消耗，第一兼氧层、第二兼氧层和厌氧层512便具有氧气含量低的特点，其中的兼性厌氧菌和厌氧反硝化菌将硝氮转化为氮气释放，从而降低水体的氮含量。
具体的，多孔材料层532包括多孔颗粒，将膨润土粉碎，过筛，制得的多孔颗粒粒径为0.5mm-1mm，孔径为1-5nm，平均比表面积为314m2/g；将膨润土多孔颗粒装入填料腔53内的多孔材料层532并且将多孔材料层532装满，固定好网状隔板，装入活性泥，活性泥使用量为活性泥腔的2/3，用螺钉固定好填料板51和半透膜52，装配制得除氮单元5。
具体的，活性泥中，包括具有代谢功能活性的微生物群体，微生物内源代谢自身氧化的残留物，好氧层中的微生物群体主要为好氧菌，厌氧层512中的微生物群体主要为厌氧菌；活性泥中还包括质量分数为3％的80-120目玉米芯粉作为补充碳源。
具体的，除氮区2包括若干网状固定板21，层层设置在除氮区2，每两层固定板21之间的距离为60cm，除氮单元5通过可活动的铰链固定在固定板21的固定点22上；铰链长度为10cm,每两个固定点22之间距离为60cm，除氮区2的边长为4m；
具体的，本实施例的除氮装置，还包括浮力调节区，浮力调节区调节除氮装置在水中的浮沉；浮力调节区包括第一浮力调节区1和第二浮力调节区3，第一浮力调节区1设于除氮区2的上部，其中种植有挺水植物芦苇和茭草，高度在50cm以上，种植密度为8颗/m2，第二浮力调节区3设于除氮区2的下部，其中设有沉水物可以调节除氮区2的浮力使之能够悬浮在水中。
实施例3
本实施例提供了一种水体除氮装置的具体实施方式，与实施例1基本相同，区别仅在于：
多孔材料层532包括：
多孔颗粒，将活化沸石粉碎，过筛，制得的沸石多孔颗粒粒径为0.5mm-1.5mm，孔径为0.3-1.0nm，平均比表面积为509m2/g；
将膨润土颗粒粉碎过少，制得粒径为0.5mm-1mm，孔径为1-5nm，平均比表面积为314m2/g；
将活性焦粉碎，过筛，制得1mm-3mm，孔径为3-10nm，平均比表面积为198m2/g；
将沸石多孔颗粒、膨润土多孔颗粒和活性焦，以质量比为1:1:1装入填料腔53内的多孔材料层532，固定好网状隔板，装入活性泥，用螺钉固定好填料板51和半透膜52，装配制得除氮单元5,进而装配制得除氮装置。
试验例一
将实施例1-3所述除氮装置放入试验水体中，试验水体为循环水，水流速度为0.5m/s循环流动，在距离除氮装置中心1m，3m，5m分别取水样进行检测，每个位置采用10个点采样检测取平均值，COD初始值为18mg/L，氨氮的初始浓度为4mg/L，总氮的初始值为8mg/L。
表1不同作用时间除氮装置去除水中COD、氨氮和总氮的效果
由试验例可得，实施例3的除氮效果显著好于实施例1和实施例2，因此，多种孔径的多孔颗粒配合使用有利于除氮过程的顺利进行。
试验例二
本试验例所用的除氮装置与实施例1基本相同，区别在于，多孔材料层采用粒径为2-3mm的PP塑料颗粒替代沸石颗粒，将所述除氮装置放入试验水体中，水流速度为0.5m/s循环，在距离除氮装置中心1m，3m，5m分别取水样进行检测，每个位置采用10个点采样检测取平均值，COD初始值为18mg/L，总氮的初始值为8mg/L,氨氮的初始浓度为4mg/L。
表2不同作用时间除氮装置去除水中COD、氨氮和总氮的效果
由试验例可得，采用PP塑料颗粒作为填料，其除氮效果低于多孔颗粒作为填料的除氮装置。
试验例三
本试验例所用的除氮装置与实施例1基本相同，区别在于，填料腔内将沸石颗粒与活性泥混合，不含有网状隔板，将如上所述除氮装置放入试验水体中，水流速度为0.5m/s循环，在距离除氮装置中心1m，3m，5m分别取水样进行检测，每个位置采用10个点采样检测取平均值，COD初始值为18mg/L，总氮的初始值为8mg/L,氨氮的初始浓度为4mg/L。
表3不同作用时间除氮装置去除水中COD、氨氮和总氮的效果
试验例四
本试验例所用除氮装置与实施例1基本相同，区别在于，除氮单元的结构如图7所示，填料层呈板状层层排列，其中所含活性泥和多孔颗粒的量与实施例1相同。将如上所述除氮装置放入试验水体中，水流速度为0.5m/s循环，在距离除氮装置中心1m，3m，5m分别取水样进行检测，每个位置采用10个点采样检测取平均值，COD初始值为18mg/L，总氮的初始值为8mg/L,氨氮的初始浓度为4mg/L。
表4不同作用时间除氮装置去除水中COD、氨氮和总氮的效果
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种除氮装置，其特征在于，所述除氮装置为箱状结构，包括：
除氮区（2），所述除氮区（2）设有若干除氮单元（5），所述除氮单元（5）设置于所述除氮区（2）内部并且呈悬浮状态；
水动力装置（4），所述水动力装置（4）竖直设于所述除氮区（2）的侧面，包括固定板（41）和固定于所述固定板（41）上的若干水流变速器（42），所述水流变速器（42）为两端截面面积不同的管道，管道的中心轴与所述固定板（41）垂直；
所述水流变速器（42）截面面积小的一端靠近所述除氮区（2）；
所述除氮单元（5）包括填料板（51）和半透膜（52），所述填料板（51）为“四周”型结构，从外到内层层紧密排列，中心容水流过，最内层的内侧面与水体接触，半透膜（52）设于所述填料板（51）之间隔开所述填料板（51），且覆于所述填料板（51）与外界水体接触面上隔开填料和水体；
所述除氮单元（5）外表面设有保护罩（54）；
所述填料板（51）的层数≥3；
所述填料板（51）为好氧层、厌氧层（512）或兼氧层，所述好氧层为好氧反应除氮层，所述厌氧层（512）为厌氧反应除氮层，所述兼氧层为兼氧反应除氮层，所述好氧层的一个侧面与外部水体接触；
所述厌氧层（512）两侧紧密设有所述好氧层或所述兼氧层；
所述兼氧层两侧紧密设有所述好氧层或所述厌氧层（512）；
所述填料板（51）上设有填料腔（53），所述填料腔（53）内设有多孔材料层（532）和设于所述多孔材料层（532）两侧的活性泥层（531）；
所述多孔材料层（532）和所述活性泥层（531）之间设有网状隔板。
2.根据权利要求1所述的除氮装置，其特征在于，所述多孔材料层（532）包括多孔颗粒，粒径为0.5mm-3mm，比表面积为198-509m2/g，孔径为1-10nm；
所述多孔颗粒材料选自沸石、火山石或膨润土中的一种或多种；
所述活性泥层（531）包括活性泥；
所述活性泥层（531）还包括碳源材料，所述碳源材料为玉米芯粉。
3.根据权利要求1所述的除氮装置，其特征在于，所述除氮区（2）包括若干固定网（21），所述除氮单元（5）通过可活动的铰链固定在所述固定网（21）的固定点（22）上；
所述除氮单元（5）表面两点最长空间距离为L；
所述L的数值为20cm-50cm，所述除氮装置的边长为1m-5m。
4.根据权利要求1所述的除氮装置，其特征在于，所述填料腔（53）截面为六边形，所述填料板（51）上填料腔（53）呈蜂巢状阵列。
5.根据权利要求1所述的除氮装置，其特征在于，还包括浮力调节区，所述浮力调节区调节除氮装置在水中的浮沉；
所述浮力调节区包括第一浮力调节区（1）和第二浮力调节区（3），分别设于所述除氮区（2）的上端和下端；
所述第一浮力调节区（1）设有挺水植物，所述挺水植物包括芦苇，香蒲、菖蒲、水葱、茭草中一种或多种的组合；
所述挺水植物的种植密度≥6株/m2，挺水植物高度≥40cm；
所述第二浮力调节区设有沉水物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011164345.2A CN112759076B (zh) | 2020-10-27 | 2020-10-27 | 一种水体除氮装置及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011164345.2A CN112759076B (zh) | 2020-10-27 | 2020-10-27 | 一种水体除氮装置及其应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112759076A CN112759076A (zh) | 2021-05-07 |
| CN112759076B true CN112759076B (zh) | 2024-03-26 |
Family
ID=75693275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011164345.2A Active CN112759076B (zh) | 2020-10-27 | 2020-10-27 | 一种水体除氮装置及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112759076B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108083443A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-05-29 | 北京交通大学 | 一种基于生化与物化耦合的浮游绿岛水体修复方法及装置 |
| CN108358397A (zh) * | 2018-03-26 | 2018-08-03 | 新乡市环境保护科学设计研究院 | 一种用于改善生态环境的多功能污水处理装置 |
| CN110776093A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-02-11 | 徐州诺克非医药科技有限公司 | 一种封闭自疏通式生物滤膜组件 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101140800B1 (ko) * | 2004-12-21 | 2012-05-03 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 순산소를 이용한 유기물과 질소 제거장치 및 그 방법 |
-
2020
- 2020-10-27 CN CN202011164345.2A patent/CN112759076B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108083443A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-05-29 | 北京交通大学 | 一种基于生化与物化耦合的浮游绿岛水体修复方法及装置 |
| CN108358397A (zh) * | 2018-03-26 | 2018-08-03 | 新乡市环境保护科学设计研究院 | 一种用于改善生态环境的多功能污水处理装置 |
| CN110776093A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-02-11 | 徐州诺克非医药科技有限公司 | 一种封闭自疏通式生物滤膜组件 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112759076A (zh) | 2021-05-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110803827A (zh) | 一种菌藻填料强化组合式生态浮床及其净化水质的方法 | |
| CN101691257A (zh) | 一种净化富营养化水体的潜没式生态床及其应用 | |
| CN109231469B (zh) | 一种太阳能水体生态修复浮床系统 | |
| CN116135801B (zh) | 一种乡村生态湿地净化处理系统 | |
| CN105384302A (zh) | 养殖废水的处理系统及其方法 | |
| CN112174329A (zh) | 微电解强化型生态浮床耦合光催化的地表水生态修复装置 | |
| CN217377658U (zh) | 一种农业面源污染农田废水处理的集成式设备 | |
| Ngo et al. | Simple approaches towards the design of an attached-growth sponge bioreactor (AGSB) for wastewater treatment and reuse | |
| CN102225804B (zh) | 一种快速应急处理富营养化水体的滤式生物模块反应器及其应用 | |
| CN112759076B (zh) | 一种水体除氮装置及其应用 | |
| CN201358188Y (zh) | 流化床——固定床一体化污水处理装置 | |
| US7008539B2 (en) | Submerged ammonia removal system and method | |
| CN109879536B (zh) | 一种农村生活污水净化系统及净化方法 | |
| CN100395195C (zh) | 一种污、废水处理用载体及其处理方法 | |
| CN210711169U (zh) | 一种用于小微水体的净水装置 | |
| CN214571024U (zh) | 一种水体除氮装置 | |
| CN102134143B (zh) | 厌氧生物滤池-太阳能曝气生物滤池污水处理方法 | |
| CN116119859A (zh) | 用于雨污溢流口治理的生态过滤方法 | |
| CN108358397A (zh) | 一种用于改善生态环境的多功能污水处理装置 | |
| CN212770083U (zh) | 一种无动力的水质净化装置 | |
| CN210796143U (zh) | 用于黑臭河道底泥矿化的微生物固定化载体 | |
| CN202072581U (zh) | 厌氧生物滤池-太阳能曝气生物滤池污水处理装置 | |
| CN219409445U (zh) | 一种黑臭水体治理装置 | |
| CN217077293U (zh) | 一种智慧景观生态浮岛 | |
| CN219730669U (zh) | 一种无动力的河道黑臭水体净化装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |