CN117069261A - 一种用于高速公路服务区的污水脱氮系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于高速公路服务区的污水脱氮系统及方法，系统至少包括主体反应器，所述主体反应器内至少设置有异养硝化单元、自养硝化单元和硫自养反硝化单元；所述异养硝化单元设置在所述自养硝化单元的水流流动方向的上游，所述自养硝化单元设置在所述硫自养反硝化单元的水流流动方向的上游，使得污水在所述异养硝化单元去除COD和氨氮后进入所述自养硝化单元以降解未反应的氨氮；由所述自养硝化单元排出的污水流入所述硫自养反硝化单元以将硝态氮转化为氮气，实现脱氮。本发明利用了异养硝化好氧反硝化菌、氨氧化细菌和硫自养反硝化菌的协同作用，提高了污水的处理效率。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种用于高速公路服务区的污水脱氮系统及方法。
背景技术
高速公路服务区污水主要来源于服务区员工生活洗浴用水、汽车修理车间含油污水、公厕污水等。根据高速服务区特有的节假日车流大的现象特点，其废水量也出现节假日高峰期废水量高于平时废水量两倍左右的特点，并且高峰期极短。因此现有的废水处理系统很难满足上述需求。
由于高速公路服务区污水中碳氮比较低，水质水量波动较大，传统的好氧硝化-异养反硝化途径难以实现污水的高效稳定脱氮，需要在反硝化阶段外投碳源。硝化过程和反硝化过程需在不同条件下进行，需要设置不同的流程组合。
异养硝化好氧反硝化菌同时具有异养硝化和好氧反硝化的能力。该微生物可在非好氧条件下，将氨氮转化为硝态氮，同时降解COD和氨氮。由于异养细菌较高的生长速率，利用异养细菌进行生物脱氮备受研究者关注。近几年，随着硫自养反硝化技术的发展，硫自养反硝化脱氮微生物由于无需碳源依赖、较低的剩余污泥产生和较高脱氮效率等优势，广泛应用于低碳氮比污水的脱氮处理。
例如，公开号为CN 113735263A的专利公开了一种基于同步硝化反硝化细菌的废水脱氮工艺及装置，废水脱氮工艺包括步骤：在好氧条件下培养同步硝化反硝化细菌悬液，并将同步硝化反硝化细菌悬液与活性污泥配置成种子泥；将种子泥接种于反应器内，启动反应器，厌氧处理后的废水通入反应器，控制反应器实施曝气并控制反应器内的水温；定期向反应器内补入同步硝化反硝化细菌悬液，并定期向反应器内通入预设盐度的水，进行强化驯化同步硝化反硝化细菌；检测废水中的总氮去除率，当总氮去除率低于预设去除率时，调控补入同步硝化反硝化菌液。虽然该发明采用同步硝化反硝化细菌除去废水中的氮，但是该装置在水量不稳定的情况下的除氮效果不佳。
再例如，公开号为CN 104694525B的专利公开了一种耐盐耐冷复合菌种固定化方法和应用。首先分别筛选出高效厌氧氨氧化细菌、反硝化细菌和石油降解菌，对其进行耐盐和耐冷性驯化，分别得到被驯化的Kuenenia.Anammoxidans，Ochrobactrum.sp和Flavobacterium mizutaii。再将制备好的生物炭球置于耐盐耐冷高效复合降解菌富集液中对生物炭球挂膜后与耐盐耐冷高效降解菌包埋复合液混合，最后将混合液中的生物炭球逐粒放入饱和硼酸溶液和2％CaCl2的混合溶液后放置冰箱交联、清洗，得到耐盐耐冷复合菌种固定化生物炭球。应用于低温高盐条件氨氮和石油烃污染水体的净化，微生物量大。该发明采用厌氧氨氧化细菌+反硝化细菌+石油降解菌的方式进行除氮和除油的净化。但是该种应用需要厌氧环境，无法使用于普通的水处理装置中。
针对现有技术存在的问题，本发明希望利用异养硝化好氧反硝化菌、氨氧化细菌和硫自养反硝化脱氮细菌，构建一种基于“HNAD+自养硝化+硫自养反硝化”三层塔式脱氮装置，用于高速公路服务区污水的脱氮处理，利用单池结构实现污水的稳定高效脱氮处理。
此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。
发明内容
现有技术中的污水脱氮系统，难以适用于碳氮比较低，水质水量波动较大的高速公路服务区的污水处理。其根本原因在于，高速公路服务区的水量波动不是由污水输送系统引起的，而且由于节假日与工作日的人流量的巨大差异引起的。不同于普通服务机构，节假日的人流量是普通工作日人流量的两倍甚至十倍，对应的污水处理量也是数倍甚至几十倍的差异。因此，若设置有菌群的污水处理系统按照节假日的处理量来设置，那么在普通工作日，大量的菌群会由于处理物不足而“饿死”。若设置有菌群的污水处理系统按照比工作日略大的污水处理量来设置，那么在节假日尤其是民众比较重视的节假日例如国庆假期，大量的菌群会由于处理物过量而无法处理超量的污水，使得污水处理能量严重不足。
因此，如何设置菌群、如何设置污水处理程序，如何选择菌种使得具有脱氮能力的污水处理系统中的菌群在氮处理量差异数倍的环境中正常存活且保证具有合格的污水处理能力，是需要技术仍未解决的技术问题。
针对现有技术之不足，本发明提供了一种用于高速公路服务区的污水脱氮系统，至少包括主体反应器，所述主体反应器内至少设置有异养硝化单元、自养硝化单元和硫自养反硝化单元；所述异养硝化单元设置在所述自养硝化单元的水流流动方向的上游，所述自养硝化单元设置在所述硫自养反硝化单元的水流流动方向的上游，使得污水在所述异养硝化单元去除COD和氨氮后进入所述自养硝化单元以降解未反应的氨氮；由所述自养硝化单元排出的污水流入所述硫自养反硝化单元以将硝态氮转化为氮气，实现脱氮。
本发明可以同时有效去除高速公路服务区污水中的有机碳及氨氮，不需要外投碳源。本发明利用了异养硝化好氧反硝化菌、氨氧化细菌和硫自养反硝化菌的协同作用，提高了污水的处理效率。
优选地，所述主体反应器内的异养硝化单元、自养硝化单元和硫自养反硝化单元按照高度有序降低的方式设置，所述异养硝化单元的第一高度高于所述自养硝化单元的第二高度，所述自养硝化单元的第二高度高于所述硫自养反硝化单元的第三高度。
本发明的不同菌群处理顺序如此设置，通过三种细菌处理顺序的协同作用，即除去了污水中的有机碳及氨氮，不需要外投碳源，又避免了污泥的产生，针对相同的污水处理能力的处理装置，本发明不需要大的处理容器，反而容器的体积可以设置的更小。
优选地，所述异养硝化单元设置与所述自养硝化单元的竖直上方，所述自养硝化单元设置于所述硫自养反硝化单元的竖直上方，使得所述异养硝化单元排出的第一处理水基于重力降至所述自养硝化单元，所述自养硝化单元排出的第二处理水基于重力降至所述硫自养反硝化单元。
设置为三层塔式的结构，占用的空间比较小；设置为单池结构，脱氮处理效率能够提高，同时运行成本低，具有良好的经济效益前景。本发明的硝化过程和反硝化过程在同一装置中进行，无剩余污泥产生，无需反冲洗，流程简单，不需要设置不同的流程组合。
优选地，所述异养硝化单元、所述自养硝化单元和所述硫自养反硝化单元的体积比为2～25：2～25：1～10。
按照该体积比设置，三类菌种彼此能够协同处理污水，不会使得部分菌群处于“饥饿”状态并逐渐减少，因此维持了脱氮处理能力的稳定性。
优选地，所述异养硝化单元中的第一填料层至少包括火山岩填料；所述自养反硝化单元中的第二填料层至少包括火山岩填料。优选地，所述硫自养反硝化单元中的第三填料层至少包括按照一定比例混合的硫磺和碳酸钙，所述硫磺和所述碳酸钙的填充体积比为1～4：2。
火山岩填料的优势在于成本低廉、比表面积大，易于微生物生长。硫自养反硝化单元中接种的为硫自养反硝化污泥，能够将前两层填料层处理后的污水直接处理，并且不会产生额外的污泥，实现菌群的水处理能力稳定、易存活且设备不需要冲洗的较好效果。
优选地，所述异养硝化单元的第一进水口设置有具有若干布水孔的第一布水管；所述第一布水管将污水散布至第一填料层中；所述自养硝化单元的第二进水口设置有具有若干布水孔的第二布水管；所述第二布水管将第一处理水散布至第二填料层中；所述硫自养反硝化单元的第三进水口设置有具有若干布水孔的第三布水管；所述第三布水管将第二处理水散布至第三填料层中。
本发明的各个水处理层的布水管的设置，能够扩大污水与菌群的接触面积，避免出现部分菌群由于接触不到污水导致的被动“饿死”的情况。在设置布水管的情况下，污水被广泛地、均匀地散布在菌群上，扩大了与菌群的接触面积，有利于菌群在火山石的孔隙中繁衍和处理污水中的含氮物质。
本发明还提供一种用于高速公路服务区的污水脱氮方法，所述方法至少包括：将污水排入异养硝化单元以去除COD和氨氮并形成第一处理水；将第一处理水排入自养硝化单元以降解未反应的氨氮并形成第二处理水；将第二处理水排入硫自养反硝化单元以将硝态氮转化为氮气并形成第三处理水；其中，所述异养硝化单元设置在所述自养硝化单元的水流流动方向的上游，所述自养硝化单元设置在所述硫自养反硝化单元的水流流动方向的上游。
本发明针对高速公务服务区的污水产生与人流量正相关的特点，设置了三层式的脱氮处理系统，即使污水的量存在两倍甚至十倍的差异，本发明的污水处理方法也能够维持菌群的分布稳定性、活力稳定性，从而避免由于两倍甚至十倍的污水量的差异导致菌群大量死亡，污水脱氮能力降低的情况。
优选地，所述方法还包括：所述异养硝化单元、所述自养硝化单元和所述硫自养反硝化单元的体积比为2～25：2～25：1～10。
该体积比可以实现第一层异养硝化、第二层自养硝化和第三层硫自养反硝化整个过程污染物的高效彻底去除，该比例过低会导致因硝化不完全而造成总氮去除不彻底，过高则会导致第三层硫自养反硝化负荷压力过载，存在出水总氮不稳定风险。
优选地，所述方法还包括：所述异养硝化单元中的第一填料层至少包括火山岩填料；所述硫自养反硝化单元中的第二填料层至少包括按照一定比例混合的硫磺和碳酸钙，所述硫磺和所述碳酸钙的填充体积比为1～4：2；所述硫自养反硝化单元中的第三填料层至少包括火山岩填料。
火山岩填料的优势在于成本低廉、比表面积大，易于微生物生长。硫自养反硝化单元中接种的为硫自养反硝化污泥，能够将前两层填料层处理后的污水直接处理，并且不会产生额外的污泥，实现菌群的水处理能力稳定、易存活且设备不需要冲洗的较好效果。
附图说明
图1是本发明提供的一种优选实施方式的污水脱氮系统的简化结构示意图。
附图标记列表
1：第一进水口；2：第二进水口；3：第三进水口；4：进水控制阀；5：进水泵；6：主体反应器；7：通气口；8：第一布水管；9：异样硝化单元；10：第一支撑板；11：第一循环水层；12：第一间隔板；13：第二布水管进水口；14：自养硝化单元；15：第一循环水泵；16：硫自养反硝化单元；17：循环水管；18：止回阀；19：填料层；20：出水管；21：第二循环泵；22：第三循环水泵；23：第二间隔板；24：第二循环水层；25：第三循环水层；26：第二布水管；27：第三布水管；28：第二支撑板；29：第三支撑板；30：底部；31：第三布水管进水口。
具体实施方式
下面结合附图进行详细说明。
实施例1
现有技术中，对于水量波动较大的废水，好氧硝化-异养反硝化途径难以实现污水的高效稳定脱氮，需要在反硝化阶段外投碳源。目前服务区等小型污水处理设施应用最广泛的生化工艺都是基于好氧硝化-异养反硝化的AAO工艺，受进水低C/N限制，工艺出水氮磷污染物浓度仍然较高，在运行过程中需要外加碳源以满足日益严格的水质排放标准。
高速公路服务区的污水产出量具有明显的差异性。不同于普通污水产出量在一定范围内的波动现象，高速公路服务区的污水产出量是快速上升和快速下降的，呈较短时间的波峰曲线的变化趋势。例如，在非节假日，高速度服务器的车流量和人流量即使存在波动，波动也在一定范围内变化。此时产水的特点是水量少，水中碳氮比较低。
但是在节假日，例如具有“五天、七天、八天等”的长假期中，高速公路服务区的污水产出量是呈峰值变化的，并且污水产出量是日常的数倍。此时产水的特点是污水量是数量大，并且高峰期极短。
例如，2022年国庆假期，某个高速公路的总流量为2249.6万辆，日均流量321.4万辆，为日常车流量的1.5倍。某个高速公路服务区在2023年五一假期的车流量是日常车流量的1.3倍。假期期间污水产生量是日常产生量的3倍多。
因此，如何根据高速公路服务器的污水的低碳氮的特点，设置合理的污水处理菌群并且能够承受短暂高峰的污水处理量，是当前的问题。若单纯地扩大污水处理空间以及处理能力，那么在短暂的污水高峰期过后，具有高处理量的菌群容易由于污水少的问题出现菌群数量减少的问题，从而难以应对下一次污水量的高峰。现有技术通过在反硝化阶段外投碳源的方式解决，但是硝化过程和反硝化过程需在不同条件下进行，需要设置不同的流程组合。因此，处理过程繁琐不方便。
因此，如何在不需要外投碳源的情况下使得脱氮处理装置能够稳定地对短暂高峰期和日常的差异性污水量都能够进行脱氮处理，并且脱氮能力维持稳定，是当前没有解决的难题。
针对现有技术的缺陷，本发明提供一种用于高速公路服务区的污水脱氮系统及方法，也可以称为一种污水脱氮装置及方法。本发明还可以是一种基于水量不稳定的水处理装置。
本发明的脱氮循序为：
(1)HAND菌发生异养硝化作用去除COD和氨氮；
(2)氨氧化菌发生自养硝化作用将异养硝化单元中未反应的氨氮降解为硝态氮；
(3)硫自养反硝化菌发生硫自养反硝化脱氮反应将水中硝态氮转化为氮气。
上述三个步骤的水处理过程，使得产生的污水中不含有污泥并且能够达到排水标准。由于最后的步骤无剩余污泥产生，无需反冲洗，流程简单，因此不需要设置不同的流程组合，节省了人力物力以及繁琐的处理程序。
如图1所示，一种用于高速公路服务区的污水脱氮系统，至少包括主体反应器6，主体反应器6内至少设置有异养硝化单元9、自养硝化单元14和硫自养反硝化单元16。异养硝化单元9设置在自养硝化单元14的水流流动方向的上游，自养硝化单元14设置在硫自养反硝化单元16的水流流动方向的上游。使得污水在异养硝化单元9去除COD和氨氮后进入自养硝化单元14以降解未反应的氨氮；由自养硝化单元14排出的污水流入硫自养反硝化单元16以将硝态氮转化为氮气，实现脱氮。
本发明系统操作简单，占地面积小，总氮去除效率高且运行成本较低。
如图1所示，主体反应器6为一体式装置，优选为中空的固体装置。异养硝化单元9、自养硝化单元14和硫自养反硝化单元16可以设置在同一水平位置，也可以设置在高度不同的水平位置。
优选地，进水单元分别与异养硝化单元9的第一进水口1、自养硝化单元14的第二进水口2和硫自养反硝化单元16的第三进水口3连接。
进水单元包括进水管和至少一个进水泵5。第一进水口1、第二进水口2、第三进水口3分别设置于主体反应器6的靠近布水管一端的侧壁上。进水泵5通过进水管分别连接至第一进水口1、第二进水口2和第三进水口3。
优选地，主体反应器6内的异养硝化单元9、自养硝化单元14和硫自养反硝化单元16按照高度有序降低的方式设置，异养硝化单元9的第一高度高于自养硝化单元14的第二高度，自养硝化单元14的第二高度高于硫自养反硝化单元16的第三高度。将异养硝化单元9、自养硝化单元14和硫自养反硝化单元16设置为不同的高度，有利于水基于重力的输送和排放，减少了输送驱动装置的使用和能源的消耗。
优选地，如图1所示，异养硝化单元9设置与自养硝化单元14的竖直上方，自养硝化单元14设置于硫自养反硝化单元16的竖直上方，使得异养硝化单元9排出的第一处理水基于重力降至自养硝化单元14，自养硝化单元14排出的第二处理水基于重力降至硫自养反硝化单元16。如此设置，使得异养硝化单元9、自养硝化单元14和硫自养反硝化单元16分别能够在主体反应器内设置较大的体积，从而处理更多的水量。
首先本发明是基于全程生物膜体系和经过长期实验，探究了异养硝化菌和硫自养反硝化菌的耐饥饿恢复性能，结果表明基于生物膜系统的这两种菌具有良好的耐饥饿恢复性能。
其次，本发明在不同阶段设置了循环水层，污水流经每层填料的水力停留时间完全可控，通过调节循环水泵流量调控反应时间。基于两种因素，本发明实现了在水量不稳定的情况下的水质的稳定处理，使得处理得到的水的水质比较一致。
优选地，在污水产水的高峰期，循环水泵被控制增大流量以缩短反应时间，并且通过增加处理水的循环次数来保证水质处理的稳定性。
优选地，异养硝化单元9的第一进水口设置有具有若干布水孔的第一布水管8。第一布水管8将污水散布至第一填料层中。如图1所示，异养硝化单元9由第一支撑板10以与主体反应器6密接的方式形成处理池体。处理池体内设置有第一填料层。
本发明中，第一循环水层11即为第一支撑板10与第一间隔板12之间区域。第二循环水层24即为第二支撑板28与第二间隔板27之间区域。第三循环水层25即为第三支撑板29与主体反应器6的底部30之间区域。
异养硝化单元9还包括第一循环水层11和第一间隔板12。第一间隔板12的作用是截留第一填料层经重力作用降落下来的第一处理水，使其完全混合并延长其在第一循环水层的水力停留时间，避免混合不均造成水质分区波动，其次还可以避免因第一处理水较短停留时间造成循环不充分、异养硝化效果不充分现象。
优选地，第一布水管8、第一填料层、第一板体结构、第一循环水层和第一间隔板依次自上而下设置。
自养硝化单元14的第二进水口设置有具有若干布水孔的第二布水管26。第二布水管26将第一处理水散布至第二填料层中。如图1所示，自养硝化单元14由第二支撑板28以与主体反应器6密接的方式形成处理池体。处理池体内设置有第二填料层。自养硝化单元14还包括第二循环水层24和第二间隔板23。
第二间隔板23的作用是截留第二填料层经重力作用降落下来的第二处理水，使其完全混合并延长其在第二循环水层的水力停留时间，避免因第二处理水较短停留时间造成循环不充分、自养硝化效果不充分现象，保障该阶段水中剩余氨氮污染物充分转化为硝氮/亚硝氮。
优选地，第二布水管26、第二填料层、第二板体结构、第二循环水层和第二间隔板依次自上而下设置。
硫自养反硝化单元16的第三进水口设置有具有若干布水孔的第三布水管27。第三布水管27将第二处理水散布至第三填料层中。如图1所示，硫自养反硝化单元16由第三支撑板29以与主体反应器6密封连接的方式形成处理池体。处理池体内设置有第三填料层。硫自养反硝化单元16还包括第三循环水层25和主体反应器的底部30。
主体反应器的底部30的作用是收集第三填料层经重力作用降落下来的第三处理水，方便第三处理水的循环控制，保障第三填料层硫自养反硝化完全。
异养硝化单元9排出的第一处理水在重力作用下经布水进水口进入自养硝化单元14的第二布水管26，第二布水管26将第一处理水散布至第二填料层中。
优选地，第三布水管27、第三填料层、第三板体结构和第三循环水层依次自上而下设置。
本发明采用布水管进行多孔、大范围地散布式洒水，使得处理水能够大范围地与菌群接触并被处理，避免局部菌群由于接触污水较少而长期处于饥饿状态，进一步避免菌群数量减少。不仅如此，布水管的散布方式还能够避免处理水的水流集中冲击填料层。若水流集中冲击填料层反而会使得填料层发生不均匀的分布，部分区域的填料较少，部分区域的填料紧密堆积，这无疑会导致菌群分布也不均衡，降低了污水的净化效果。因此，本发明的布水管使得填料与菌群均被水流影响较少，同时有利于菌群的广泛生长和大范围地处理含氮物质。
优选地，第一填料层、第二填料层和第三填料层设置为抽拉式矩形箱体，填料易清洗、更换，无需装置内部反冲洗设备的安装，较少造价。
优选地，本发明的系统还包括循环单元。循环单元包括第一循环水泵15和循环水管17。其中，第一循环水泵15设于异养硝化单元第一循环水层靠近主体反应器侧壁的底端，并通过循环水管17依次连接至第一布水管8。在各单元的靠近布水管一端的循环水管17上设置有至少一个止回阀18。
循环单元包括第二循环水泵21。第二循环水泵21设置于与第二循环水层连接的循环水管17上，用于将第二循环水层中的第二处理水循环至第二布水管中。优选地，循环水管17设置于第二循环水层的靠近底部的位置，更有利于将第二处理水抽出，也能够促进第二循环水层中的水的上下循环。
循环单元包括第三循环水泵22。第三循环水泵22设置于与第三循环水层连接的循环水管17上，用于将第三循环水层中的第二处理水循环至第三布水管中。优选地，循环水管17设置于第三循环水层的靠近底部的位置，更有利于将第三处理水抽出，也能够促进第三循环水层中的水的上下循环。
出水单元包括出水管20和出水口，在出水管20的靠近出水口的一端依次设置至少一个控制阀和止回阀18。优选地，出水口距离硫自养反硝化单元的循环水层底部的垂直距离为0.2-0.45米。主体反应器的顶部设有排气口，排气口为单向气口。
异养硝化单元9、自养硝化单元14和硫自养反硝化单元16的体积比为2～25：2～25：1～10。该部分体积比是充分考虑各层填料功能微生物的生长特性和比例要求，经过长期实验数据所得。该体积比可以实现第一层异养硝化、第二层自养硝化和第三层硫自养反硝化整个过程污染物的高效彻底去除，该比例过低会导致因硝化不完全而造成总氮去除不彻底，过高则会导致第三层硫自养反硝化负荷压力过载，存在出水总氮不稳定风险。
该部分体积比的设置，使得本发明的脱氮处理系统能够稳定地应对污水的日常处理量和节假日的高峰处理量。
优选地，异养硝化单元9中的第一填料层至少包括火山岩填料。
自养反硝化单元14中的第二填料层至少包括火山岩填料。
硫自养反硝化单元16中的第三填料层至少包括按照一定比例混合的硫磺和碳酸钙。硫磺和碳酸钙的填充体积比为1～4：2。
火山岩填料可以由具有较大比表面积和易微生物附着的亲水性无机填料替代，例如：陶粒、蜂窝填料和维纶纤维材质填料等。其中火山岩填料的优势在于成本低廉、比表面积大，易于微生物生长。
优选地，异养硝化单元的第一填料层接种HAND菌，自养硝化单元的第二填料层接种氨氧化细菌，硫自养反硝化单元的第三填料层接种硫自养反硝化污泥。
优选地，所述的主体反应器高径比为4～30：1。
本发明的用于高速公路服务区的污水脱氮系统的运行原理如下所述。
首先，污水通过进水泵5的提升经过进水管，然后进入异养硝化单元9的第一布水管8，进行均匀布水。然后污水通过重力作用均匀滴落于异养硝化单元9的第一填料层上部的填料上，并由上而下依次流经第一填料层的填料表面。污水与填料表面生长的HAND菌发生异养硝化作用去除COD和氨氮，并且滴落于异养硝化单元的第一循环水层。循环水泵通过循环水管将污水重新提升至第一布水管8，重复以上过程至少一遍。优选地，重复以上过程两遍甚至更多遍，形成第一处理水。
流经异养硝化单元填料层处理的第一处理水混合后，通过第二布水管进水口13进入自养硝化单元的第二布水管26，进行均匀布水。第一处理水通过重力作用均匀滴落于自养硝化单元的第二填料层上部的填料上，并由上而下依次流经第二填料层的填料表面，与填料表面生长的氨氧化菌发生自养硝化作用进一步将异养硝化单元未反应的氨氮降解为硝态氮，并滴落于自养硝化单元的第二循环水层。循环水泵经过循环水管将处理后的水重新提升至自养硝化单元的布水管，重复以上过程1-2遍甚至更多遍，形成第二处理水。
最后，流经自养硝化单元填料层1-2遍的第二处理水经过混合通过第三布水管进水口31进入硫自养反硝化单元的第三布水管27，进行均匀布水。第二处理水通过重力作用均匀滴落于硫自养反硝化单元的填料层上部的填料上，并且由上而下依次流经填料层填料表面，同填料表面生长的硫自养反硝化菌发生硫自养反硝化脱氮反应将水中硝态氮转化为氮气，从而实现脱氮。
经过第三填料层的处理水滴落至硫自养反硝化单元的第三循环水层。循环水泵经过循环水管将处理后的水重新循环输送至硫自养反硝化单元的第三布水管，重复以上过程1-2遍甚至更多遍，形成第三处理水排出。
以上处理顺序的优势在于，污水必须首先流经第一层异养硝化层，去除水中的COD和部分氨氮污染物，不然残留过多的COD会导致第二、三层填料表面生长异养反硝化菌，影响第二层自养硝化菌和第三层硫自养反硝化菌的生长，造成水中氮磷污染物难以去除。
基于温度和碱度能够影响异养硝化单元9、自养硝化单元14和硫自养反硝化单元16中的菌群的污水处理效率。优选地，本发明的反应器主体6中还能够适应性设置有温度检测组件和/或PH检测组件。温度检测组件类型不限，例如防水的水温检测计、水温传感器等等。PH检测组件例如是PH检测仪等。温度检测组件和/或PH检测组件能够通过有线或者无线的方式与至少一个处理器连接。处理器基于接收的温度参数和PH参数以及预先设置的与温度和PH参数相关的处理效率样本来评估污水处理效率。优选地，反应器主体6中还能够适应性设置有加热组件。加热组件例如是电热丝、电热暖气等等，用于提高反应器主体6中的环境的温度，避免温度太低的环境降低菌群的处理效率。加热组件与处理器以有线或无线的方式连接并由处理器控制。
本发明中的处理器是指能够执行基于温度、PH参数以及预设的处理方案对加热组件进行控制的预设方案的专用集成芯片、服务器、CPU、单片机、逻辑处理器等等具有处理功能和程序运行功能的器件。
优选地，处理器还能够基于预设的环境控制方案对反应器主体6中的环境进行更细致的调整以将菌群的污水处理效率维持在最佳状态，从而使得处理得到的处理水的水质的稳定性更好。
实施例2
本实施例是对实施例1的进一步改进，重复的内容不再赘述。
一种污水脱氮方法，方法至少包括：将污水排入异养硝化单元9以去除COD和氨氮并形成第一处理水。
将第一处理水排入自养硝化单元14以降解未反应的氨氮并形成第二处理水。将第二处理水排入硫自养反硝化单元16以将硝态氮转化为氮气并形成第三处理水。其中，异养硝化单元9设置在自养硝化单元14的水流流动方向的上游，自养硝化单元14设置在硫自养反硝化单元16的水流流动方向的上游。
优选地，异养硝化单元9、自养硝化单元14和硫自养反硝化单元16的体积比为2～25：2～25：1～10。
优选地，异养硝化单元9中的第一填料层至少包括火山岩填料；硫自养反硝化单元16中的第二填料层至少包括按照一定比例混合的硫磺和碳酸钙，硫磺和碳酸钙的填充体积比为1～4：2。硫自养反硝化单元16中的第三填料层至少包括火山岩填料。
需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。
Claims (10)
1.一种用于高速公路服务区的污水脱氮系统，至少包括主体反应器(6)，其特征在于，所述主体反应器(6)内至少设置有异养硝化单元(9)、自养硝化单元(14)和硫自养反硝化单元(16)；
所述异养硝化单元(9)设置在所述自养硝化单元(14)的水流流动方向的上游，
所述自养硝化单元(14)设置在所述硫自养反硝化单元(16)的水流流动方向的上游，
使得污水在所述异养硝化单元(9)去除COD和氨氮后进入所述自养硝化单元(14)以降解未反应的氨氮；由所述自养硝化单元(14)排出的污水流入所述硫自养反硝化单元(16)以将硝态氮转化为氮气，实现脱氮。
2.根据权利要求1所述的污水脱氮系统，其特征在于，所述主体反应器(6)内的异养硝化单元(9)、自养硝化单元(14)和硫自养反硝化单元(16)按照高度有序降低的方式设置，
所述异养硝化单元(9)的第一高度高于所述自养硝化单元(14)的第二高度，
所述自养硝化单元(14)的第二高度高于所述硫自养反硝化单元(16)的第三高度。
3.根据权利要求1或2所述的污水脱氮系统，其特征在于，
所述异养硝化单元(9)设置与所述自养硝化单元(14)的竖直上方，
所述自养硝化单元(14)设置于所述硫自养反硝化单元(16)的竖直上方，
使得所述异养硝化单元(9)排出的第一处理水基于重力降至所述自养硝化单元(14)，所述自养硝化单元(14)排出的第二处理水基于重力降至所述硫自养反硝化单元(16)。
4.根据权利要求1～3任一项所述的污水脱氮系统，其特征在于，所述异养硝化单元(9)、所述自养硝化单元(14)和所述硫自养反硝化单元(16)的体积比为2～25：2～25：1～10。
5.根据权利要求1～4任一项所述的污水脱氮系统，其特征在于，所述异养硝化单元(9)中的第一填料层至少包括火山岩填料；
所述自养反硝化单元(14)中的第二填料层至少包括火山岩填料。
6.根据权利要求1～5任一项所述的污水脱氮系统，其特征在于，所述硫自养反硝化单元(16)中的第三填料层至少包括按照一定比例混合的硫磺和碳酸钙，
所述硫磺和所述碳酸钙的填充体积比为1～4：2。
7.根据权利要求1～6任一项所述的污水脱氮系统，其特征在于，所述异养硝化单元(9)的第一进水口设置有具有若干布水孔的第一布水管(8)；所述第一布水管(8)将污水散布至第一填料层中；
所述自养硝化单元(14)的第二进水口设置有具有若干布水孔的第二布水管(26)；所述第二布水管(26)将第一处理水散布至第二填料层中；
所述硫自养反硝化单元(16)的第三进水口设置有具有若干布水孔的第三布水管(27)；所述第三布水管(27)将第二处理水散布至第三填料层中。
8.一种用于高速公路服务区的污水脱氮方法，其特征在于，所述方法至少包括：
将污水排入异养硝化单元(9)以去除COD和氨氮并形成第一处理水；
将第一处理水排入自养硝化单元(14)以降解未反应的氨氮并形成第二处理水；
将第二处理水排入硫自养反硝化单元(16)以将硝态氮转化为氮气并形成第三处理水；
其中，所述异养硝化单元(9)设置在所述自养硝化单元(14)的水流流动方向的上游，所述自养硝化单元(14)设置在所述硫自养反硝化单元(16)的水流流动方向的上游。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述异养硝化单元(9)、所述自养硝化单元(14)和所述硫自养反硝化单元(16)的体积比为2～25：2～25：1～10。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，
所述异养硝化单元(9)中的第一填料层至少包括火山岩填料；
所述自养反硝化单元(14)中的第二填料层至少包括火山岩填料；
所述硫自养反硝化单元(16)中的第三填料层至少包括按照一定比例混合的硫磺和碳酸钙，所述硫磺和所述碳酸钙的填充体积比为1～4：2。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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