CN113480003A - 一种用于反硝化滤池的非反冲洗式可移动驱氮装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于反硝化滤池的非反冲洗式可移动驱氮装置，包括设置在反硝化滤池顶部的密封罩，对于单个滤池的场合，密封罩可做成固定式，密封罩、反硝化滤池四周的池壁和地面所围成的密闭空间为密封仓；密封罩的顶部设置有通气管道，通气管道的一端与密封仓相连通，另一端与真空泵相连通；通气管道上设置有真空阀和进气阀。本发明的非反冲洗式可移动驱氮装置能够使反硝化滤池的上部形成负压状态，减少作用于氮气气泡上的压力，促使氮气气泡膨胀并相互复合，使得氮气气泡反硝化滤池的滤层脱离，使用该非反冲洗式可移动驱氮装置对驱除反硝化滤池中的氮气，高效驱氮的同时不会破坏滤层中的生物膜，保证了反硝化效果。

Description

一种用于反硝化滤池的非反冲洗式可移动驱氮装置

技术领域

本发明属于污水处理领域，涉及驱氮装置，具体涉及一种用于反硝化滤池的非反冲洗式可移动驱氮装置。

背景技术

反硝化滤池是生活污水和城市污水脱氮处理的常用构筑物。其脱氮的原理是借助于生长在滤池中滤料表面的生物膜中的反硝化菌的分解代谢作用，利用水中原有的有机物或人工投加的有机物将水中的硝态氮还原为氮气，从而达到脱氮的目的。产生的氮气以微气泡的形式聚集于滤料表面，占据了滤层中的水流空间，使得滤池过滤时的水流阻力增加，因此，反硝化滤池必须定期将氮气排出滤池，这一过程称之为驱氮，定期驱氮能够减小反硝化滤池的阻力，保证反硝化滤池的正常工作。

反硝化滤池的驱氮需要利用一定技术手段，在尽量不破坏滤池滤料表面生物膜的条件下，将滤层中的氮气移出滤池，由于反硝化过程中产生的氮气以小于100微米的微气泡存在，且粘附在滤料表面，不能自动浮出滤层，必须借助外力的作用才能移出滤层。

现有的反硝化滤池的驱氮方法为对滤池进行水力反冲洗，其工作原理是利用水流将滤料层流态化，依靠水流的剪切力和滤料的相互碰撞，使得附着于滤料表面的微小氮气气泡脱离滤料，并随水流带出滤层。这种方法虽可达到对反硝化滤池的驱氮效果，但存在着耗水量大，同时，更为不利的是由于反冲洗时滤料的摩擦、碰撞以及水流的剪切力使得滤料表面的生物膜大量脱落，造成驱氮结束后，滤池的反硝化效果大幅降低，滤池工作极不稳定。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供了一种用于反硝化滤池的非反冲洗式可移动驱氮装置，解决现有技术中反硝化滤池驱氮后反硝化效果变差的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种用于反硝化滤池的非反冲洗式可移动驱氮装置，包括设置在反硝化滤池顶部的密封罩，所述的密封罩、反硝化滤池四周的池壁和地面所围成的密闭空间为密封仓；

所述的密封罩的顶部设置有通气管道，所述的通气管道的一端与密封仓相连通，另一端与真空泵相连通；

所述的通气管道上设置有真空阀和进气阀。

本发明还具有如下技术特征：

所述的密封罩能够沿着导轨在多个并排设置的反硝化滤池之间进行移动；所述的导轨设置于反硝化滤池的顶端两侧。

所述的密封罩的底端安装有与导轨相匹配的滑轮。

所述的导轨以敷设的方式设置于反硝化滤池的顶端两侧上。

所述的通气管道通过密封环固定设置于密封罩上。

所述的密封罩上设置有用于与反硝化滤池的顶部实现密封的密封件。

本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

(Ⅰ)本发明的非反冲洗式可移动驱氮装置能够使反硝化滤池的上部形成负压状态，减少作用于氮气气泡上的压力，促使氮气气泡膨胀并相互复合，使得氮气气泡反硝化滤池的滤层脱离，使用该非反冲洗式可移动驱氮装置对驱除反硝化滤池中的氮气，高效驱氮的同时不会破坏滤层中的生物膜，保证了反硝化效果。

(Ⅱ)本发明的非反冲洗式可移动驱氮装置中包括滑轮和导轨，一套该装置能够对多个反硝化滤池进行驱氮，当一个反硝化滤池完成驱氮后，可将该装置拖移至另一个反硝化滤池，然后按单个滤池的驱氮操作进行驱氮操作，提高驱氮效率且降低了驱氮成本。

(Ⅲ)本发明的非反冲洗式可移动驱氮装置在驱氮过程结束后，由于未使用水流进行反冲洗，因此滤层不会处于流化状态，反硝化滤池能够立即进入工作状态，延长了反硝化滤池的反冲周期，大幅度地提高了反硝化滤池的工作效率。

(Ⅳ)本发明的非反冲洗式可移动驱氮装置在进行驱氮时，由于在整个驱氮过程中未使用水流进行反冲洗，因此不会对滤层上的生物膜产生破坏，在对反硝化滤池进行高效率驱氮的同时，能够保证反硝化滤池保持良好的反硝化效果。

附图说明

图1为本发明的非反冲洗式可移动驱氮装置用于多个反硝化滤池驱氮时的示意图。

图2为本发明的非反冲洗式可移动驱氮装置用于多个反硝化滤池驱氮时的俯视图。

图3为本发明的非反冲洗式可移动驱氮装置用于单个反硝化滤池驱氮时的示意图。

图4为实施例1和对比例1中驱氮前后反硝化滤池的过滤阻力的变化曲线，其中实线代表实施例1，虚线代表对比例1，Ⅰ代表反硝化作业阶段，Ⅱ代表驱氮阶段。

图5为实施例1和对比例1中驱氮前后反硝化滤池的总氮去除率的变化曲线，其中实线代表实施例1，虚线代表对比例1，Ⅰ代表反硝化作业阶段，Ⅱ代表驱氮阶段。

图6为实施例1和对比例1中驱氮前后反硝化滤池的出水COD的变化曲线，其中实线代表实施例1，虚线代表对比例1，Ⅰ代表反硝化作业阶段，Ⅱ代表驱氮阶段。

图中各个标号的含义为：1-反硝化滤池，2-密封罩，3-池壁，4-密封仓，5-导轨，6-滑轮，7-通气管道，8-真空阀，9-进气阀，10-密封环，11-密封件，12-滤层，13-氮气气泡。

以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

本发明的用于反硝化滤池的非反冲洗式可移动驱氮装置，包括设置在反硝化滤池顶部的密封罩，对于单个滤池的场合，密封罩可做成固定式，密封罩、反硝化滤池四周的池壁和地面所围成的密闭空间为密封仓，密封仓在反硝化滤池进行反硝化作业时为常压状态，密封仓在反硝化滤池进行驱氮时为负压状态；对于多个滤池工作的场合，在反硝化滤池的顶端设置导轨并密封罩的底端安装滑轮后，密封罩能够沿着导轨在多个并排设置的反硝化滤池之间进行移动，实现对多个反硝化滤池轮流进行驱氮。

本发明的非反冲洗式可移动驱氮装置，利用气泡膨胀、气泡复合和滤层扰动的技术原理，在负压的作用下，施加在滤池中氮气气泡上的压力大幅减小，滤层中的相互独立的微小氮气气泡不断膨胀，并复合成大气泡，促使气泡的体积和直径增大，而氮气气泡在水中的上浮速度与氮气气泡直径的平方呈正比，因此，氮气气泡的上浮速度大幅增加；同时，在负压的扰动下，聚集于滤层中的氮气气泡相互碰撞和聚合，气泡的体积进一步增大，促使氮气气泡在滤层中的快速释放，从而在不破坏滤层滤料表面的生物膜的前提下，达到快速和充分的驱氮效果。

与现有的水流反冲驱氮装置相比，采用非反冲洗的负压驱氮装置进行驱氮时，反硝化滤池的滤层处于静止状态，氮气气泡上升对滤层的扰动作用很小，滤层表面的生物膜几乎不受干扰，当驱氮结束后，反硝化滤池可立即进入工作状态，滤池的工作效率可大幅度提高。而利用水流反冲驱氮的方法，则必须使反硝化滤池的滤层处于流化状态，依靠水流的夹带作用将氮气气泡带出滤池，不仅耗水量大，而且滤层流态化时，由于滤料的相互碰撞，附着在滤料上的生物膜脱落，并随水流带出滤池，因此，滤层内的生物量大幅减小，驱氮结束后，滤池的工作性能变差，需一段时间后，才能恢复到驱氮前的脱氮效果，因此，反硝化滤池的工作效率大幅降低。

驱氮时，通过调整密封仓的真空度，可获得不同的氮气气泡膨胀、复合和干扰效果，从而满足对不同厚度的滤层和不同滤料的滤层的驱氮需要，均可获得良好的驱氮效果。

本发明中采用的真空泵为现有技术中已知的真空泵。

本发明中采用的水力反冲洗驱氮装置为现有技术中已知的水力反冲洗驱氮装置。

需要说明的是，本发明中的所有零部件，在没有特殊说明的情况下，均采用本领域已知的零部件。

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

实施例1：

本实施例公开一种用于反硝化滤池的非反冲洗式可移动驱氮装置，包括设置在反硝化滤池1顶部的密封罩2，密封罩2、反硝化滤池1四周的池壁3和地面所围成的密闭空间为密封仓4；密封仓4在反硝化滤池1进行反硝化作业时为常压状态，密封仓4在反硝化滤池1进行驱氮时为负压状态；

密封罩2的顶部设置有通气管道7，通气管道7的一端与密封仓4相连通，另一端与真空泵相连通；真空泵用于抽出密封仓4内的空气，使密封仓4内形成负压；

通气管道7上设置有真空阀8和进气阀9；真空阀8和进气阀9同时关闭能够保证在驱氮过程中外界气体无法进入密封仓4中。

作为本实施例的一种具体方案，密封罩2能够沿着导轨5在多个并排设置的反硝化滤池1之间进行移动；导轨5设置于反硝化滤池1的顶端两侧。

作为本实施例的一种具体方案，密封罩2的底端安装有与导轨5相匹配的滑轮6；通过滑轮6带动密封罩2在导轨5上运动，能够对多个反硝化滤池1轮流进行驱氮。

作为本实施例的一种优选方案，导轨5以敷设的方式设置于反硝化滤池1的顶端上，敷设相对铺设等方式而言占地面积少，能承受较大的荷重。

作为本实施例的一种具体方案，通气管道7通过密封环10固定设置于密封罩2上，密封环10使得通气管道7与密封罩2的连接处严格密封，保证在驱氮过程中外界气体无法进入密封仓4中。

作为本实施例的一种具体方案，密封罩2上设置有用于与反硝化滤池1的顶部实现密封的密封件11，保证在驱氮过程中外界气体无法进入密封仓4中。

本发明的工作过程如下：

第一，将密封罩2安装于反硝化滤池1的顶端，当反硝化滤池1需要驱氮时，让反硝化滤池1停止反硝化作业，关闭进气阀9，开启真空阀8，真空泵抽气使得密封仓4内形成负压，滤层12内的氮气气泡13开始膨胀、聚集并脱离池水，上升至真空罩2顶部后，经由真空阀8排出；驱氮结束后，关闭真空阀8，开启进气阀9，外界空气经由进气阀9进入密封仓4中，密封仓4由负压状态恢复至与外界相同的常压状态，反硝化滤池1开始进行新一轮的反硝化作业。

第二，当一个反硝化滤池1完成驱氮后，拆除密封罩2，通过滑轮6带动密封罩2在导轨5上运动，将密封罩2带至另一个反硝化滤池1的顶端后，重复上述第一的操作，对另一个反硝化滤池1进行驱氮；以此类推能够对能够对多个反硝化滤池1轮流进行驱氮。

本实施例中，采用上述的非反冲洗式可移动驱氮装置对反硝化滤池进行驱氮，驱氮前，反硝化滤池中的进水硝氮浓度为15mg/L，投加60mg/L的乙酸作为反硝化的有机碳源，工作周期为4天；驱氮时，密封仓内的真空度为50kPa，驱氮时间10min。

本实施例中，驱氮前后反硝化滤池的过滤阻力变化如图4所示，由图4可知，驱氮结束后，反硝化滤池的过滤阻力降至上一周期驱氮阶段的水平，说明驱氮效果良好；驱氮前后反硝化滤池的总氮去除率变化如图5所示，驱氮前后反硝化滤池的出水COD变化如图6所示，由图5和图6可知，驱氮后，反硝化滤池的脱氮效率与驱氮前相比并未降低，说明驱氮并未破坏滤层中的生物膜，因此反硝化滤池的出水COD与驱氮前相比并未升高，进一步证明了驱氮后滤层中的生物膜仍然能稳定高效地进行反硝化作业。

对比例1：

本对比例中，采用现有技术中已知的水力反冲洗驱氮装置对反硝化滤池进行驱氮，驱氮前，反硝化滤池中的进水硝氮浓度、有机碳源和工作周期与实施例1完全相同；驱氮时，在反冲洗强度为15L/(s.m²)的条件下，对反硝化滤池进行反冲洗驱氮10min。

本对比例中，驱氮前后反硝化滤池的过滤阻力变化如图4所示，由图4可知，驱氮结束后，反硝化滤池的过滤阻力降至上一周期驱氮阶段的水平，说明驱氮效果良好；驱氮前后反硝化滤池的总氮去除率变化如图5所示，驱氮前后反硝化滤池的出水COD变化如图6所示，由图5和图6可知，驱氮后，反硝化滤池的脱氮效率与驱氮前大幅度降低，说明驱氮破坏了滤层中的生物膜，因此反硝化滤池的出水COD与驱氮前相比大幅度升高，进一步证明了驱氮后滤层中的生物膜无法稳定高效地进行反硝化作业。

由上述实施例1和对比例1可得出如下结论：

实施例1中，采用非反冲洗式可移动驱氮装置对反硝化滤池进行驱氮，由于滤层中的生物膜不会被破坏或从滤料中脱落，因此，反硝化滤池在驱氮结束后可立即恢复正常的过滤状态。

而对比例1中，采用水力反冲洗驱氮装置对反硝化滤池进行驱氮，会导致滤层中的生物膜从滤料中脱落，驱氮结束后，反硝化滤池的总氮去除率大幅降低，由于脱氮效率降低，导致反硝化滤池的出水的COD增加，随着过滤时间的延长，滤层中的生物膜量逐渐增加，总氮去除率逐渐提高，对应的出水COD也逐渐降低，经2d后总氮去除率和出水COD才能达到驱氮前的水平。

由上述分析可知，实施例1和对比例1相比较，驱氮效率相当，但是实施例1在保证高效驱氮的同时，能够保证驱氮结束后的反硝化滤池立即进入下一高效反硝化作业阶段，无需时间恢复，说明了本发明的非反冲洗式可移动驱氮装置能够保证对反硝化滤池高效驱氮和反硝化作业稳定高效。

Claims (6)

1.一种用于反硝化滤池的非反冲洗式可移动驱氮装置，其特征在于，包括设置在反硝化滤池(1)顶部的密封罩(2)，所述的密封罩(2)、反硝化滤池(1)四周的池壁(3)和地面所围成的密闭空间为密封仓(4)；

所述的密封罩(2)的顶部设置有通气管道(7)，所述的通气管道(7)的一端与密封仓(4)相连通，另一端与真空泵相连通；

所述的通气管道(7)上设置有真空阀(8)和进气阀(9)。

2.如权利要求1所述的非反冲洗式可移动驱氮装置，其特征在于，所述的密封罩(2)能够沿着导轨(5)在多个并排设置的反硝化滤池(1)之间进行移动；所述的导轨(5)设置于反硝化滤池(1)的顶端两侧。

3.如权利要求2所述的非反冲洗式可移动驱氮装置，其特征在于，所述的密封罩(2)的底端安装有与导轨(5)相匹配的滑轮(6)。

4.如权利要求2所述的非反冲洗式可移动驱氮装置，其特征在于，所述的导轨(5)以敷设的方式设置于反硝化滤池(1)的顶端两侧上。

5.如权利要求1所述的非反冲洗式可移动驱氮装置，其特征在于，所述的通气管道(7)通过密封环(10)固定设置于密封罩(2)上。

6.如权利要求1所述的非反冲洗式可移动驱氮装置，其特征在于，所述的密封罩(2)上设置有用于与反硝化滤池(1)的顶部实现密封的密封件(11)。

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