CN113526666A - 一种短程硝化-厌氧氨氧化设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种短程硝化‑厌氧氨氧化设备，该设备包括：壳体、进水管道、导流筒、三相分离器以及曝气装置；其中，进水管道设置于壳体内的第一端；导流筒沿壳体的轴向设置；导流筒的第一端与进水管道相连通，导流筒的第二端与三相分离器的第一端相连通；导流筒的外壁与壳体的内壁之间的腔体中填充载体；曝气装置设置在导流筒内部。本申请实施例通过在中间导流筒内设置曝气装置，利用气提作用形成设备底部和顶部的双环流。底部环流营造出适合氨氧化菌和厌氧氨氧化菌生存的限氧环境，同时实现了基质与微生物的完全混合，提高传质效率。顶部环流实现了污泥、水与气体的有效分离，避免生物量的损失，同时在设备内部保持较高污泥浓度。

Description

一种短程硝化-厌氧氨氧化设备

技术领域

本申请涉及污水处理技术领域，具体而言，本申请涉及一种短程硝化-厌氧氨氧化设备。

背景技术

作为世界第二大经济体，我国的城市生活垃圾年产量已经位居世界第一，达到了1.7亿吨，并且以每年8％至10％的速度递增。与此同时，我国主要的垃圾处理方式为卫生填埋和垃圾焚烧，垃圾在堆放过程中都会产生大量的垃圾渗滤液，其产量可达垃圾比重的5％至28％。垃圾渗滤液具有有机污染物浓度极高，氨氮、盐度高等特点，经厌氧生物处理后，有机物浓度降低，但仍含有部分难降解有机物，氨氮浓度升高，属于典型的低C/N废水，处理难度较大。因此对于不断产生的垃圾渗滤液，如何有效处理是一个重大且急需解决的难题。

短程硝化-厌氧氨氧化工艺是一种高效、经济、节能的新型生物脱氮工艺，由于其可以节省25％的曝气量和60％的碳源，更适用于垃圾渗滤液厌氧出水的脱氮处理。然而，现有的短程硝化-厌氧氨氧化工艺存在传质效率较低、跑泥严重、系统不稳定的问题，因此研发一种能够实现高效传质、有效保留生物量的新型短程硝化-厌氧氨氧化设备，对于垃圾渗滤液的处理和短程硝化-厌氧氨氧化工艺的稳定运行具有重要的意义。

发明内容

本申请实施例针对现有方式的缺点，提出一种短程硝化-厌氧氨氧化设备，用以解决短程硝化-厌氧氨氧化工艺通常存在的传质效率较低、稳定性较差的问题。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种短程硝化-厌氧氨氧化设备，包括：壳体、进水管道、导流筒、三相分离器以及曝气装置；

其中，进水管道设置于壳体内的第一端；

导流筒沿壳体的轴向设置；导流筒的第一端与进水管道相连通，导流筒的第二端与三相分离器的第一端相连通；

导流筒的外壁与壳体的内壁之间的腔体中填充有载体；

曝气装置设置在导流筒内部。

可选地，设备还包括：出气口、导流板以及挡板；

出气口设置在壳体的第二端，且出气口与三相分离器的第二端相连通；

导流板围绕三相分离器的第二端设置；

挡板的内径小于三相分离器的第一端的内径；

挡板与三相分离器的第一端之间设置有缝隙。

可选地，导流板与三相分离器的第二端的外壁之间形成回流通道。

可选地，挡板为环形结构，挡板的环宽为壳体直径的5％至15％；

导流板为环形结构，导流板的直径为壳体直径的20％至50％，导流板的高度为壳体高度的15％至40％。

可选地，曝气装置与导流筒同轴设置，且导流筒的内壁设置有与曝气装置固定连接的软管。

可选地，曝气装置包括穿孔管曝气装置、微孔曝气装置或射流曝气装置中的至少一种。

可选地，壳体的第一端设置有环形曝气扰动管。

可选地，壳体的第二端设置有溢流堰和出水管道。

可选地，三相分离器包括互相连接的第一结构部和第二结构部；第一结构部为圆筒形结构，第二结构部为中空圆台结构。

可选地，载体包括聚乙烯K3填料、聚氨酯泡沫填料、生物绳填料以及聚丙烯PP空心球填料中的至少一种。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果包括：通过在设备中间导流筒内设置曝气装置，利用曝气提升作用形成设备底部和顶部的双环流，增加了系统的缓冲能力和稳定性。其中，底部环流营造出适合氨氧化菌和厌氧氨氧化菌生存的稳定的限氧环境，保证微生物的活性，同时实现了基质与微生物的完全混合，形成一种具有较高微生物浓度的泥膜共生体系，使微生物与原水充分接触，加速传质，提高脱氮效率。顶部环流实现了污泥、水与气体的有效分离，避免了生物量的损失，同时保证设备内部高的污泥浓度，有利于实现高效脱氮。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例提供的一种短程硝化-厌氧氨氧化设备的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种短程硝化-厌氧氨氧化设备的透视图之一；

图3为本申请实施例提供的一种短程硝化-厌氧氨氧化设备的透视图之二；

图4为本申请实施例提供的一种短程硝化-厌氧氨氧化设备的透视图之三；

图5为本申请实施例提供的一种短程硝化-厌氧氨氧化设备的透视图之四；

图6为本申请实施例提供的一种三相分离器的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种挡板的结构示意图。

附图标记说明：

1、壳体；1001、导流筒的第一端；1002、导流筒的第二端；2、溢流堰；3、导流板；4、出气口；5、出水管道；6、三相分离器；601、三相分离器的第一端；602、三相分离器的第二端；603、第一结构部；604、第二结构部；7、挡板；8、载体；9、进水管道；10、导流筒；11、曝气装置；12、环形曝气扰动管。

具体实施方式

下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本申请的发明人进行研究发现，现有的短程硝化-厌氧氨氧化设备不能高效发挥功能微生物的作用，存在混合不均，传质效率低，设备跑泥严重等问题。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。

本申请实施例提供一种短程硝化-厌氧氨氧化设备，如图1至图3所示，包括：壳体1、进水管道9、导流筒10、三相分离器6以及曝气装置11；其中，进水管道9设置于壳体1内的第一端1001；导流筒10沿壳体的轴向设置；导流筒10的第一端1001与进水管道9相连通，导流筒10的第二端1002与三相分离器6的第一端601相连通；导流筒10的外壁与壳体1的内壁之间的腔体中填充有载体8；曝气装置11设置在导流筒10内部。

上述方案中，壳体1与导流筒10可以为圆筒形结构，其中，导流筒10沿壳体1的轴向方向设置在壳体1内部。壳体1的第一端1001与导流筒10的第一端1001位于同一水平面。需要说明的是，上述壳体1的第一端1001与导流筒10的第一端1001可以理解为靠近短程硝化-厌氧氨氧化设备底部的一端。

导流筒10的直径为壳体1直径的20％至50％，导流筒10的高度为壳体1高度的40％至70％。

壳体1的第一端1001设置有进水管道9，污水通过进水管道9进入短程硝化-厌氧氨氧化设备内部。进水管道9与短程硝化-厌氧氨氧化设备内部的导流筒10的第一端1001相连通。

导流筒10的第一端1001设置有开口。因此，污水通过进水管道9进入短程硝化-厌氧氨氧化设备内部具体包括，污水通过进水管道9进入壳体1底部，并从壳体1内的第一端1001通过导流筒10的开口进入到导流筒10中。

可选地，曝气装置11与导流筒10同轴设置，且导流筒10的内壁设置有与曝气装置11固定连接的软管。

可选地，曝气装置11包括穿孔管曝气装置、微孔曝气装置或射流曝气装置中的至少一种。

上述方案中，曝气装置11设置在导流筒10内部，与导流筒10同轴设置。曝气装置11的高度位于导流筒10的1/3至2/3处，曝气装置11为穿孔管曝气装置、微孔曝气装置或射流曝气装置中的至少一种。

其中，导流筒10的内壁设置有与曝气装置11固定连接的软管，软管的一端与导流筒10的第二端相连接，软管的另一端与曝气装置11相连接，软管的连通方向垂直于水平方向。

采用连通方向垂直于水平方向的软管设置曝气装置11，不影响导流筒10中的物质流动，同时可以通过调节软管的长度来调节曝气装置11在导流筒10中的位置。

具体地，曝气是指通过向短程硝化-厌氧氨氧化设备中通入空气，维持设备内部的限氧环境，保持适合氨氧化菌短程硝化所需的溶解氧，且不影响厌氧氨氧化菌的活性。本申请实施例中，曝气装置11用于实现设备的双环流和为短程硝化的实现提供限氧环境。

进入导流筒10中的污水在曝气装置11的作用下与污泥充分混合。在导流筒10中设置曝气装置11，可以实现基质和微生物的充分混合，有效解决基质和微生物混合不均匀和传质效率低的问题，使污泥与进水充分混匀，加速传质，从而提高脱氮效率。

导流筒10的第二端1002与三相分离器6的第一端601相连通。导流筒10的直径大小小于三相分离器6的底部直径大小，因此，导流筒10与三相分离器6的连通处存在混合液的回流通道。需要说明的是，上述导流筒10的第二端1002可以理解为远离短程硝化-厌氧氨氧化设备底部的一端。

导流筒10中的混合液在经过导流筒10的第二端1002时出现分流。具体而言，导流筒10中的混合液在曝气装置11的作用下上升至导流筒10与三相分离器6的连通处，一部分混合液在在重力的作用下经过导流筒10与三相分离器6的连通处，从导流筒10的外侧回流至设备底部，与设备底部的液体混合。进一步，在曝气装置11的气提作用下重新进入导流筒10，进入下一个循环，这是本申请实施例中的底部环流过程。

可选地，载体8包括聚乙烯K3填料、聚氨酯泡沫填料、生物绳填料以及聚丙烯PP空心球填料中的至少一种。

上述方案中，导流筒10的外壁与壳体1的内壁之间的腔体中填充有载体8。载体8填充率为20％至60％，载体8包括聚乙烯K3填料、聚氨酯泡沫填料、生物绳填料以及聚丙烯PP空心球填料中的至少一种。

载体8用于负载微生物，形成生物膜，对进入到壳体1内部的污水进行处理。混合液在回流至设备底部时，与悬挂设置在导流筒10的外壁与壳体1的内壁之间的载体8上负载的微生物充分反应。

可选地，壳体1的第一端1001设置有环形曝气扰动管12。

本申请实施例中，如图2、图3所示，短程硝化-厌氧氨氧化设备还包括环形曝气扰动管12，其中，环形曝气扰动管12设置在壳体1的内壁和导流筒10的外壁之间。

环形曝气扰动管12设置在壳体1底部。通过环形曝气扰动管12向短程硝化-厌氧氨氧化设备内通入空气，避免反应器底部污泥的沉积，促进了微生物与污水充分接触，实现污水与污泥之间完全混合，增加了系统的缓冲能力和稳定性。

可选地，三相分离器6包括互相连接的第一结构部603和第二结构部604；第一结构部603为圆筒形结构，第二结构部604为中空圆台结构。

如图6所示，与导流筒10相连通的三相分离器6包括互相连接的第一结构部603和第二结构部604，其中，第一结构部603为圆筒形结构，第二结构部604为中空圆台结构。

三相分离器6的第一结构部603直径为壳体1直径的10％至20％，第二结构部604的底部直径为壳体1直径的85％至95％，第二结构部604侧壁与壳体1的侧壁呈30至45度夹角。三相分离器6高度为壳体1高度的30％至60％。

三相分离器6可以有效地实现气体、水、污泥三相分离；三相分离器6具有两个功能：1、实现设备中气体与混合液的分离，减小气体对出水沉淀效果的影响；2、充分分离出水中的污泥，并使污泥返回至壳体1底部，再次用于原水的处理，以保持设备内足够的污泥浓度。

导流筒10中的混合液在曝气装置11的作用下上升至导流筒10与三相分离器6的连通处，一部分混合液在在重力的作用下经过导流筒10与三相分离器6的连通处，从导流筒10的外侧回流至设备底部，与设备底部的液体混合。另一部分混合液在曝气装置11的曝气提升作用下，进入与导流管10相连通的三相分离器6中。混合液首先经过三相分离器6的第二结构部604，然后在曝气提升作用下继续经过三相分离器6的第一结构部603，进一步，在经过三相分离器6的第二端602时出现第二次回流。

可选地，如图4、图5所示，本申请实施例的短程硝化-厌氧氨氧化设备，还包括：出气口4、导流板3以及挡板7；出气口4设置在壳体1的第二端1002，且出气口4与三相分离器6的第二端602相连通；导流板3围绕三相分离器6的第二端602设置；挡板7的内径小于三相分离器6的第一端601的内径；挡板7与三相分离器6的第一端601之间设置有缝隙。

可选地，挡板7为环形结构，挡板7的环宽为壳体1直径的5％至15％；导流板3的直径为壳体1直径的20％至50％，导流板3的高度为壳体1高度的15％至40％。

可选地，导流板3为环形结构，导流板3与三相分离器6的第二端602的外壁之间形成回流通道。

上述方案中，导流板3为环形结构，导流板3的直径为壳体1直径的20％至50％，导流板3的高度为壳体1高度的15％至40％。导流板3顶端高于三相分离器6的第二端602处2至10厘米。

导流板3围绕三相分离器6的第二端602设置，导流板3与三相分离器6的第二端602的外壁之间形成回流通道。

混合液在重力的作用下，经过三相分离器6的第二端602的外壁和导流板3之间形成的回流通道，向壳体1的底部回流。需要说明的是，向壳体1的底部回流的过程，经过设置在壳体1内壁的挡板7与三相分离器6之间的缝隙。

如图7所示，挡板7为环形结构，挡板7的环宽为壳体1直径的5％至15％。挡板7包括第一端701和第二端702。

其中，挡板7的内壁由两端向中间倾斜，形成一个中间低，两端高的环形结构。挡板7的第一端701略低于三相分离器6的第一端601，使得分离产生的污泥可以顺利从缝隙沉淀下流，避免了污泥沉积的问题。

经过三相分离器6与导流板3之间的回流通道进行回流的混合液沿三相分离器6的外壁，回流经过挡板7与三相分离器6的第二端602之间的缝隙。进一步，混合液在挡板7与三相分离器6的第二端602之间的缝隙出现固体与液体的分离现象。

其中，混合液出现固液分离后，污泥在重力的作用下从挡板7与三相分离器6的第二端602之间的缝隙回流至设备底部，与污水再次混合，实现生物量截留，形成一种具有较高微生物浓度的泥膜共生体系。

经过三相分离器6的第二端602进行回流的混合液，在经过分离与沉淀后形成固体与液体，其中固体物质为经过一次曝气的污泥，污泥回流到壳体1底部，并与污水进行再次混合。进一步，在曝气装置11的气提作用下重新进入导流筒10，进入下一个循环，这是本申请实施例中的顶部环流过程。

可选地，壳体1的第二端1002设置有溢流堰2和出水管道5。

本申请实施例中，在壳体1的第二端1002设置有溢流堰2和出水管道5，经过分离的液体从溢流堰2和出水管道5排出短程硝化-厌氧氨氧化设备外。

出水管道5可以设置在壳体1的第二端1002的中心位置，与导流筒10、曝气装置11以及三相分离器6同轴设置。

溢流堰2可以设置在壳体1的第二端1002的侧壁，分离产生的液体从溢流堰2溢流出水。

应用本申请实施例提供的一种短程硝化-厌氧氨氧化设备，包括：壳体、进水管道、导流筒、三相分离器以及曝气装置；其中，进水管道设置于壳体内的第一端；导流筒沿壳体的轴向设置；导流筒的第一端与进水管道相连通，导流筒的第二端与三相分离器的第一端相连通；导流筒的外壁与壳体的内壁之间的腔体中填充载体；曝气装置设置在导流筒内部。

本申请实施例通过在壳体1中设置相连通的导流筒10和三相分离器6，并在导流筒10内部设置曝气装置11，利用气提作用在短程硝化-厌氧氨氧化设备内部形成了底部和顶部双环流，避免了生物量的损失，保证了设备内部高的污泥浓度，还增加了系统的缓冲能力和稳定性。同时，实现了基质与微生物的完全混合，形成一种具有较高微生物浓度的泥膜共生体系，实现生物量截留的同时使微生物与原水充分接触，营造出适合氨氧化菌和厌氧氨氧化菌生存的稳定的限氧环境，保证微生物的活性，加速传质，提高脱氮效率

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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申请和简化描述，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申请的限制。

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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，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申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种短程硝化-厌氧氨氧化设备，其特征在于，包括：壳体(1)、进水管道(9)、导流筒(10)、三相分离器(6)以及曝气装置(11)；

其中，所述进水管道(9)设置于所述壳体(1)内的第一端(1001)；

所述导流筒(10)沿所述壳体(1)的轴向设置；所述导流筒(10)的第一端(1001)与所述进水管道(9)相连通，所述导流筒(10)的第二端(1002)与所述三相分离器(6)的第一端(601)相连通；

所述导流筒(10)的外壁与所述壳体(1)的内壁之间的腔体中填充有载体(8)；

所述曝气装置(11)设置在所述导流筒(10)内部。

2.根据权利要求1所述的短程硝化-厌氧氨氧化设备，其特征在于，还包括：出气口(4)、导流板(3)以及挡板(7)；

所述出气口(4)设置在所述壳体(1)的第二端(1002)，且所述出气口(4)与所述三相分离器(6)的第二端(602)相连通；

所述导流板(3)围绕所述三相分离器(6)的第二端(602)设置；

所述挡板(7)的内径小于所述三相分离器(6)的第一端(601)的内径；

所述挡板(7)与所述三相分离器(6)的第一端(601)之间设置有缝隙。

3.根据权利要求2所述的短程硝化-厌氧氨氧化设备，其特征在于，所述导流板(3)与所述三相分离器(6)的第二端(602)的外壁之间形成回流通道。

4.根据权利要求2所述的短程硝化-厌氧氨氧化设备，其特征在于，所述挡板(7)为环形结构，所述挡板(7)的环宽为所述壳体(1)直径的5％至15％；

所述导流板(3)为环形结构，所述导流板(3)的直径为所述壳体(1)直径的20％至50％，所述导流板(3)的高度为所述壳体(1)高度的15％至40％。

5.根据权利要求1所述的短程硝化-厌氧氨氧化设备，其特征在于，所述曝气装置(11)与所述导流筒(10)同轴设置，且所述导流筒(10)的内壁设置有与所述曝气装置(11)固定连接的软管。

6.根据权利要求1所述的短程硝化-厌氧氨氧化设备，其特征在于，所述曝气装置(11)包括穿孔管曝气装置、微孔曝气装置或射流曝气装置中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的短程硝化-厌氧氨氧化设备，其特征在于，所述壳体(1)的第一端(1001)设置有环形曝气扰动管(12)。

8.根据权利要求1所述的短程硝化-厌氧氨氧化设备，其特征在于，所述壳体(1)的第二端(1002)设置有溢流堰(2)和出水管道(5)。

9.根据权利要求1所述的短程硝化-厌氧氨氧化设备，其特征在于，所述三相分离器(6)包括互相连接的第一结构部(603)和第二结构部(604)；

所述第一结构部(603)为圆筒形结构，所述第二结构部(604)为中空圆台结构。

10.根据权利要求1所述的短程硝化-厌氧氨氧化设备，其特征在于，所述载体(8)包括聚乙烯K3填料、聚氨酯泡沫填料、生物绳填料以及聚丙烯PP空心球填料中的至少一种。

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