CN117125817A - 一种硫自氧反硝化填料、设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硫自氧反硝化填料、设备及方法，所示设备包括反硝化罐，所述反硝化罐下设有填料补充池，反硝化罐和填料补充池之间相互连通，填料补充池内设有填料恢复结构和pH调节结构。所述填料包括骨架、多孔腔和消耗层，所述骨架内部设有多孔腔，骨架外部设有消耗层。本发明将填料进行就地消耗层补充，加快了循环效率，降低了微生物环境重新构建的时间，而且能够控制填料更换的数量，不需要每次将整个处理系统的填料全部更换，保证了系统运行的稳定性。本发明在填料补充池中构建了填料恢复结构，也构建了pH调节结构，能够持续根据不同污水情况调节pH和填料更换频次。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理设备技术领域，具体为一种反硝化设备。
背景技术
硝化反应和反硝化反应是生物脱氮过程的关键环节，碳源是反硝化反应的重要控制因素，然而污水厂二级出水及人工湿地系统中的碳氮比普遍较低，硝化反应和反硝化反应难以达到平衡，需要额外投加碳源来补给反硝化过程，导致工艺复杂度增加，污水处理费用增多。
为了解决上述问题，现有技术提供提供了一种硫自养反硝化技术，其利用硫自养微生物，以还原态硫源为电子供体，以CO3 2-、HCO3 -、CO2等为无机碳源，在缺氧环境下将硝态氮还原为氮气，从而实现污水的脱氮。硫自养反硝化的化学反应为：NO3 -+1.10S+0.40CO2+0.76H2O+0.08NH4 +→0.5N2↑+1.10SO4 2-+1.28H++0.08C5H7O2N。硫自养反硝化反应器中需要投加填料或形成固定床反应器，为污水中的硫自养反硝化细菌提供电子供体和无机碳源。运行过程中，填料自身被消耗，用于硫自养反硝化菌的生长和生化反应的进行。
常规的硫自养反硝化反应器中往往直接使用硫磺等作为填料，提供反应所需的硫源。但是一方面，这类填料更换时较大程度的破化了原有含脱氮硫杆菌、反硝化硫单胞菌等微生物的生存环境，新加入的填料成为硫自养反硝化细菌反应固定床需要一定的时间培养，这个时间较长时延迟了污水处理的速度。
另一方面，生物法处理处理时会形成硫酸盐，随着反应的进行体系会向强酸方向进行，抑制了这类微生物的生长，导致处理效率降低，现有技术中一般采用的是直接向填料塔中添加强碱，比如生石灰等，但是这类物质溶解需要个过程，加入后还会引起废水处理体系温度变化影响微生物生存。
为了解决上述问题，现有技术已经有一些探索，比如CN114920351A一种污水脱氮载体及其制备方法和应用提供的污水脱氮载体，在其内部设计质量占比较高的磁性粒子，用于消耗的外层设计电子供体和少量的磁性粒子，使用过程中，载体外层逐渐被消耗至剩下载体内核后，变为粒径较小但磁性较强的载体内核颗粒，可在滤池反洗过程中通过磁性载体拦截装置吸附捕获，从而避免载体填料层发生短流或堵塞问题，能有效收集小颗粒载体，避免流出系统影响出水质量；且吸附捕获的载体内核可回收，重复用于制备载体，能有效降低材料损耗和载体的制备成本。同时，载体内核和消耗外层内均含有磁性粒子，可在外部交变磁场下产生磁热效应，对载体进行分层加热，促进载体区域微生物的生物活性，从而提高脱氮效率；其中消耗外层添加磁性粒子主要起辅助加热和维持温度的作用；使得该载体可在低温条件下使用，且低温条件下运行能耗低。但是这种技术最终还是要收集用完的载体内核拉回厂家重新制备新的载体后再投入使用，时间长，微生物环境破坏严重，不利于再次投入使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硫自氧反硝化设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种硫自氧反硝化设备，包括反硝化罐，所述反硝化罐下设有填料补充池，反硝化罐和填料补充池之间相互连通，填料补充池内设有填料恢复结构和pH调节结构。
具体的，所述反硝化罐上部设有污水进口和反冲洗出水口，所述反硝化罐下部设有反冲洗水进口和处理口水出口。
具体的，所述反硝化罐和填料补充池之间填料通过孔和上料器。
具体的，所述填料恢复结构包括填料混合物添加口、振动筛和过滤网，所述填料通过孔下设有过滤网，过滤网一侧设有振动筛，振动筛上部设有填料混合物添加口。
具体的，所述pH调节结构包括pH调节料箱、pH检测传感器和温度传感器和调节池，所述填料补充池外部设有pH调节料箱，填料补充池内部设有调节池，pH调节料箱与调节池管道连接，调节池内设有pH检测传感器和温度传感器。
具体的，所述填料补充池上部设有电机，所述电机下部连接有转动轴，所述转动轴上设有第一振动筛；所述第一振动筛内设有格挡，所述靠近转动轴的格挡高度低于远离转动轴的格挡，所述第一振动筛远离转动轴的格挡外设有通过孔，所述第一振动筛下设有第二振动筛，所述第二振动筛呈漏斗形，所述第二振动筛中部设有通过孔，所述通过孔下设有倾倒网，所述倾倒网上部设有第二提竿，所述的填料通过孔下设有第一导向网，所述第一导向网下部设有隔离板，所述第一导向网上部设有第一提竿，所述隔离板上设有开孔，所述开孔下部一侧设有第二导向网。
另外一方面，本发明还提供了一种填料，所述填料包括骨架、多孔腔和消耗层，所述骨架内部设有多孔腔，骨架外部设有消耗层。
具体的，所述多孔腔包括活性炭和固体培养基。
具体的，所述消耗层为硫磺和菱铁矿混合物。
第三方面，本发明还提供了一种硫自氧反硝化方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将准备好的填料填入反硝化罐，通入污水开始处理；间隔一段时间后硫磺和菱铁矿消耗到最低限；
(2)将填料部分导入到填料补充池中，导入时将污水与用后的填料分离，填料开始通过旋转在表层粘接硫磺和菱铁矿混合粉末，当滚的填料球变大后，进入底部污水中浸泡提出沥水，沥水后通过绞龙提升到反硝化罐；
(3)步骤(2)被分离出的污水加入碱液调整到需要的pH值，并再次返回到反硝化罐，调整反硝化罐内部整体的pH和温度。
具体的，由于固体无机碱加入水或者稀释都是放热反应，通过控制加入碱液的污水多少达到调整温度的目的，在冬季温度下降时可以减少调整pH所用污水量提高调整后液体温度，使得加入到反硝化罐的pH调节液体温度升高，从而保证微生物的发酵活性。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明将填料进行就地消耗层补充，加快了循环效率，降低了微生物环境重新构建的时间，而且能够控制填料更换的数量，不需要每次将整个处理系统的填料全部更换，保证了系统运行的稳定性。
本发明在填料补充池中构建了填料恢复结构，也构建了pH调节结构，能够持续根据不同污水情况调节pH和填料更换频次。
本发明将硫磺与天然菱铁矿二者配合使用，菱铁矿反硝化过程能够产生二氧化碳，可以持续提供无机碳源以保障污水处理系统中微生物生长代谢的需求，能够为维持酸碱平衡提供帮助。
附图说明
图1为本发明一种硫自氧反硝化设备结构图；
图2为反硝化罐的剖视图；
图3为填料补充池的剖视图；
图4为本发明填料的剖视图。
图中：1、反硝化罐；2、填料补充池；3、填料混合物添加口；4、pH调节料箱；5、固体碱添加口；6、污水进口；7、反冲洗出水口；8、反冲洗水进口；9、处理口水出口；10、填料通过孔；11、pH检测传感器和温度传感器；12、水管；13、电机；14、上料器；15、填料；16、第一振动筛；17、第二振动筛；18、转动轴；19、第一导向网；20、隔离板；21、倾倒网；22、第二导向网；23、第一提竿；24、第二提竿；25、消耗层；26、骨架；27、多孔腔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：硫自氧反硝化方法
发明还提供了一种硫自氧反硝化方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将准备好的填料填入反硝化罐1，通入污水开始处理；间隔一段时间后硫磺和菱铁矿消耗到最低限。
(2)将填料15部分导入到填料补充池中，导入时将污水与用后的填料15分离，填料15开始通过旋转在表层粘接硫磺和菱铁矿混合粉末，当滚的填料球变大后，进入底部污水中浸泡提出沥水，沥水后通过绞龙提升到反硝化罐。
(3)步骤(2)被分离出的污水加入碱液调整到需要的pH值，并再次泵回到反硝化罐1，调整反硝化罐1内部整体的pH和温度。
由于固体无机碱加入水或者稀释都是放热反应，通过控制加入碱液的污水多少达到调整温度的目的，在冬季温度下降时可以减少调整pH所用污水量提高调整后液体温度，使得加入到反硝化罐的pH调节液体温度升高，从而保证微生物的发酵活性。
本实施例中，每次放出1/3的填料15进行更换补充硫磺和菱铁矿，调节pH采用生石灰加入水中形成的石灰水。
实施例2：硫自氧反硝化设备
请参阅图1-图3，本实施例提供了一种硫自氧反硝化设备，包括反硝化罐1和填料补充池2，所述反硝化罐1下设有填料补充池2，反硝化罐1和填料补充池2之间设有填料通过孔10和上料器14，上料器14包括电机13和上料绞龙。
填料补充池2上设有填料混合物添加口3，填料混合物添加口3下设有能够自由转动且呈螺旋排列的横杆，硫磺和菱铁矿粉落下后打在横杆上，横杆转动并将硫磺和菱铁矿粉打散到第一振动筛16上。
填料补充池2上部设有填料电机，所述填料电机下部连接有转动轴18，所述转动轴18上设有第一振动筛16，所述的填料通过孔10下设有第一导向网19，所述第一导向网19下部设有隔离板20，所述第一导向网19上部设有第一提竿23。从填料通过孔10下来的填料为污水和填料的混合物，被第一导向网19过滤后污水顺着隔离板20进入调节池。填料在第一提竿23提起后落入第一振动筛16中心。
所述第一振动筛16内设有格挡，靠近转动轴18的格挡高度低于远离转动轴18的格挡，所述第一振动筛16远离转动轴18的格挡外设有通过孔，所述第一振动筛16下设有第二振动筛17，所述第二振动筛17呈漏斗形，所述第二振动筛17中部设有通过孔，所述通过孔下设有倾倒网21。进入第一振动筛16中心的用后填料被不停离心旋转，由于填料表面有水分就会不断粘上硫磺和菱铁矿的混合粉末，当填料球较大时就会在离心力作用下翻过格挡，随着内部水分外渗，填料球越来越大，最后翻出最外圈的格挡从通过孔掉到第二振动筛17，在跌落的振动和旋转的离心作用下，部分浮在表面的硫磺和菱铁矿粉落入填料补充池2等待积攒够一定量时收集，大部分硫磺和菱铁矿粉随着填料滚到第二振动筛17中心通过孔掉到下部的倾倒网21上。
所述倾倒网21上部设有第二提竿24，倾倒网21与第二提竿24活动连接，所述隔离板20上设有开孔，开孔下沿设有挡板，当第二提竿24提起时，由于挡板阻挡，倾倒网21倾斜，填料就从开孔处滚出，所述开孔下部一侧设有第二导向网22，填料经过第二导向网22就到填料补充池2下部的绞龙边，被绞龙从上料器14送回反硝化罐1。
填料补充池2还设有pH调节结构，所述pH调节结构包括pH调节料箱4和调节池，pH调节料箱4上设有固体碱添加口5，所述填料补充池2外部设有pH调节料箱4，填料补充池2内部设有调节池，pH调节料箱4与调节池管道连接，调节池内设有pH检测传感器和温度传感器11，调节池外部设有水管12，水管12一端和反硝化罐连接，水管12另外一端插入调节池底部，水管12另外一个支管插入到调节池外的填料补充池底部，水管12上设有水泵，用于将调节池内外的水吸到反硝化罐1中。进入调节池的污水通过调节池的远离隔离板20一侧的高度调整内部水量，通过pH检测传感器和温度传感器11测量温度和pH值获得加入石灰水的温度和体积，当调节池内水温度和pH调节合适后泵出到反硝化罐1，实现调节反硝化罐1内的温度和pH值。每次根据要处理的污水的pH和温度控制从底部调节池加入的污水的量。
本实施例所述反硝化罐1上部设有污水进口6和反冲洗出水口7，所述反硝化罐1下部设有反冲洗水进口8和处理口水出口9。使用一段时间后，从反冲洗水进口8泵入大量水对反硝化罐1进行反冲洗。正常使用时当填料15更换完毕后，从污水进口6导入一定量的污水，从底部调节池加入调节pH值和温度的水，开始静置，一段时间后排出处理后的水。处理几次后将部分填料15放入底部开始补充硫磺和菱铁矿粉。
对于调节池多出的水溢出到调节池外部的填料补充池底部，采用水管12的支管泵出到反硝化罐1中继续处理。
实施例3：填料
如图4所示，本实施例提供了一种填料15，所述填料包括骨架26、多孔腔27和消耗层25，所述骨架26内部设有多孔腔27，骨架26外部设有消耗层25。所述多孔腔27包括活性炭和固体培养基。所述消耗层25为硫磺和菱铁矿混合物。菱铁矿采用天然菱铁矿，菱铁矿反硝化生成无机碳提供碳源。多孔腔27内部为椰壳活性炭20g/L、为氯化铵0.5g/L、六水合氯化镁0.5g/L、五水硫代硫酸钠5g/L、硝酸钾4g/L、碳酸氢钠2g/L、磷酸二氢钾2g/L、琼脂20g/L；骨架选用聚丙烯树脂，当消耗层25覆盖到骨架26表面时，由于表面疏水，进入活性炭的水分较少，内部的固体培养基只有少部分溶化，脱氮硫杆菌、反硝化硫单胞菌大部分分布在消耗层表面，少部分进入到骨架内部。随着填料表层消耗层25消耗，孔隙打开，脱氮硫杆菌、反硝化硫单胞菌等微生物和污水都开始进入骨架26内部，这时停止使用填料15，将填料放入到硫磺和菱铁矿的混合粉末上滚动粘上粉末，这样就内部水分也会被硫磺和菱铁矿粉吸出，内部微生物生长放缓，部分微生物也在滚动中返回到硫磺和菱铁矿粉的消耗层25，将这种填料放入反硝化罐时随着外部脱氮硫杆菌、反硝化硫单胞菌等微生物再次着落生长和内部脱氮硫杆菌、反硝化硫单胞菌等微生物生长，反硝化进程加快。
实施例4：实验结果分析
经过与原有装入新的填料对比，每次能节省一半的净化时间。通过pH调节，在反硝化罐1和填料补充池2采取外部包裹防冻海绵等保温措施情况下，能够在-15℃正常实现反硝化处理污水，使得处理温度比之前低25℃以上，使得北方也能正常使用且不用提供额外的加热措施。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种硫自氧反硝化设备，包括反硝化罐，其特征在于：所述反硝化罐下设有填料补充池，反硝化罐和填料补充池之间相互连通，填料补充池内设有填料恢复结构和pH调节结构。
2.根据权利要求1所述的一种硫自氧反硝化设备，其特征在于：所述反硝化罐上部设有污水进口和反冲洗出水口，所述反硝化罐下部设有反冲洗水进口和处理口水出口。
3.根据权利要求1所述的一种硫自氧反硝化设备，其特征在于：所述反硝化罐和填料补充池之间填料通过孔和上料器。
4.根据权利要求3所述的一种硫自氧反硝化设备，其特征在于：所述填料恢复结构包括填料混合物添加口、振动筛和过滤网，所述填料通过孔下设有过滤网，过滤网一侧设有振动筛，振动筛上部设有填料混合物添加口。
5.根据权利要求1所述的一种硫自氧反硝化设备，其特征在于：所述pH调节结构包括pH调节料箱、pH检测传感器和温度传感器和调节池，所述填料补充池外部设有pH调节料箱，填料补充池内部设有调节池，pH调节料箱与调节池管道连接，调节池内设有pH检测传感器和温度传感器。
6.根据权利要求3所述的一种硫自氧反硝化设备，其特征在于：所述填料补充池上部设有填料电机，所述填料电机下部连接有转动轴，所述转动轴上设有第一振动筛；所述第一振动筛内设有格挡，靠近转动轴的所述格挡高度低于远离转动轴的格挡，所述第一振动筛远离转动轴的格挡外设有通过孔，所述第一振动筛下设有第二振动筛，所述第二振动筛呈漏斗形，所述第二振动筛中部设有通过孔，所述通过孔下设有倾倒网，所述倾倒网上部设有第二提竿，所述的填料通过孔下设有第一导向网，所述第一导向网下部设有隔离板，所述第一导向网上部设有第一提竿，所述隔离板上设有开孔，所述开孔下部一侧设有第二导向网。
7.一种填料，其特征在于：所述填料包括骨架、多孔腔和消耗层，所述骨架内部设有多孔腔，骨架外部设有消耗层。
8.根据权利要求1所述的一种填料，其特征在于：所述多孔腔包括活性炭和固体培养基。
9.根据权利要求1所述的一种填料，其特征在于：所述消耗层为硫磺和菱铁矿混合物。
10.一种硫自氧反硝化方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
(1)将准备好的填料填入反硝化罐，通入污水开始处理；间隔一段时间后硫磺和菱铁矿消耗到最低限；
(2)将填料部分导入到填料补充池中，将污水与用后的填料分离，填料开始通过旋转在表层粘接硫磺和菱铁矿混合粉末，当滚的填料球变大后，进入底部污水中浸泡提出沥水，沥水后通过绞龙提升到反硝化罐；
(3)步骤(2)被分离出的污水加入碱液调整到需要的pH值，并再次返回到反硝化罐，调整反硝化罐内部整体的pH和温度。
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