CN208104031U - 一种污水中氮、磷和有机质资源回收的装置 - Google Patents

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李建龙
杜俊逸
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Abstract

本实用新型涉及污水处理与资源回收利用技术领域，具体涉及一种污水中氮、磷和有机质资源回收的装置，主要包括滤布、生物膜、光源、转轴、刮板、隔帘、储气罐；滤布首尾连为一体并通过转轴支撑，滤布在水平方向呈波浪状分布，且波浪状底部位于水中，滤布的表面对应设置有刮板，在滤布与隔帘形成的封闭空间注入CO2。本实用新型生物膜周期性地浸泡在水体与暴露于空气，以实现在水体中利用生物膜的表面吸附/吸收作用、在空气中借助光合作用，将水体内的氮、磷和有机质转移到生物膜中，通过补充光源和注入CO2，强化、提高生物膜中藻类等的光合作用效率。本实用新型解决污水导致的富营养化问题，并实现氮、磷和有机质的资源回收利用，工艺简单，稳定可靠、运行高效。

Description

一种污水中氮、磷和有机质资源回收的装置
技术领域
本实用新型涉及污水处理与资源回收利用技术领域，具体涉及一种污水中氮、磷和有机质资源回收的装置。
背景技术
随着人类对环境资源开发利用活动日益加剧，尤其是工农业生产大规模地发展，工业化带来的“城市化”现象，氮磷等营养物质在生活污水中含量持续增加且排放地点日趋集中。然而我国大多数市政污水处理厂现有工艺无法高效去除氮和磷，导致出水氮、磷的含量过高。这些氮、磷等营养物质排入附近的湖泊、河流中，大大增加了水体中营养物质的负荷，加上江湖阻断使湖泊水流速度大幅减缓，水体自净能力下降，造成了湖泊、水库和部分河流的严重富营养化问题。水体富营养化已成为我国环境保护亟待解决的难题，提高生活污水的处理排放标准，尤其针对总氮、总磷等营养物质的指标，是解决这一问题的关键，为应对污水排放新标准，对现有污水处理技术的改造势在必行。
目前常用的污水脱氮除磷技术是A2/O(厌氧/缺氧/好氧)工艺，这种工艺设计简单，而且可在现有污水处理厂生化工艺段(如氧化沟)基础上改造建成。但是，A2/O传统工艺存在着多个制约其有效运行的因素，主要表现为：一，厌氧与缺氧段污泥量的分配比影响脱氮除磷效果，厌氧段污泥量多则磷释放效果好，但反硝化效果差，反之，反硝化效果好，而磷释放效果差；二，在缺氧段磷释放与反硝化过程争夺碳源，当碳源不足时，磷释放或反硝化不完全；三，硝化菌生长要求较长的污泥龄，但磷从系统中被去除主要是通过剩余污泥的排放，因此要提高除磷效率要求短污泥龄。
实用新型内容
针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种污水中氮、磷和有机质资源回收的装置，不涉及细菌脱氮除磷过程，依靠生物膜中菌、藻的生长实现污水中的氮、磷和有机质等的高效回收。
本实用新型所采用的技术方案为：
一种污水中氮、磷和有机质资源回收的装置，包括滤布、生物膜、光源和支架，所述滤布首尾连为一体并通过若干转轴支撑，转轴均固定于支架上，至少一个转轴连接有电机并带动滤布运行；滤布在垂直方向分为上、下两层，两层滤布在水平方向均呈波浪状分布，且滤布的波浪状底部位于水体中、顶部位于空气中；滤布的正、反面均附着生物膜；所述光源分别设于暴露在空气中的上层滤布上方顺着滤布运行方向处、暴露在空气中的两层滤布之间顺着滤布运行方向处以及下层滤布的下方与水体上方空间处。
进一步地优选，所述上层滤布和下层滤布的正、反表面均对应设置有至少一组刮板和溜槽，所述溜槽固定于支架上，刮板一端可活动的安装在溜槽内，另一端与滤布之间设有间隙。
进一步地优选，所述暴露在空气中的上层滤布和下层滤布的两端之间用隔帘封闭，暴露在空气中的下层滤布的两端与水体之间用隔帘封闭，下层滤布的两端与水体之间的隔帘上设有注气口，注气口通过管道连接有储气罐，储气罐内储有CO2气体。
进一步地优选，所述暴露在空气中的上层滤布上方顺着滤布运行方向处设置的光源上方设有灯罩遮挡。
进一步地优选，所述滤布与隔帘之间的封闭空间的CO2气体的浓度为0.1％～1.5％。
进一步地优选，所述刮板与滤布之间的间距为0.1cm～0.5cm。
进一步地优选，所述光源的波长为400～700nm。
进一步地优选，所述滤布的移动速度为5～20m/min。
进一步地优选，所述生物膜采用菌藻共生生物膜，包括硝化与反硝化细菌、光合细菌、丝状真菌、螺旋藻、小球藻、毛枝藻。
本实用新型的有益效果为：1)本实用新型旋转附着有生物膜的波浪形滤布，使生物膜周期性地浸泡在水体与暴露于空气，浸泡在水体时利用生物膜的表面吸附/吸收作用、在空气中借助光合作用，以将水体内的氮、磷和有机质转移/富集到生物膜中，一方面可解决污水中氮磷和有机质等排放导致的富营养化问题，另一方面通过刮板将过厚的生物膜刮到溜槽内以收集起来，可以实现这些资源的回收利用。
2)本实用新型在上、下两层滤布的各自正、反两面均附着有生物膜，利用补充光源照射，实现暴露在空气中滤布正、反两面的生物膜都进行光合作用，与滤布单面附着生物膜相比较，提高了生物膜吸附/吸收氮磷和有机质的效率，可更加高效地实现水体中氮、磷和有机质的去除与采收效率，具有事半功倍的效果。同时，在上层滤布的上方所布置的光源配套设有灯罩，可防止光源向外扩散，减少光能的损失，提高生物膜中植物的光合作用效率。
3)通过在滤布与水体之间所形成的空间封闭式注入CO2气体，使生物膜暴露在空气的部分处于适于光合作用的CO2浓度下，为植物光合作用提供充足碳源。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是图1中A-A剖面图。
图示说明：1.滤布，2.光源，3.转轴，4.注气口，5.隔帘，6.电机，7.刮板，8.溜槽，9.储气罐，10.水体，11.生物膜，12.支架，13.灯罩。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作详细说明。
如图1和图2所示，一种污水中氮、磷和有机质资源回收的装置，包括滤布1、生物膜11、光源2和支架12，滤布1首尾连为一体并通过若干转轴3支撑，转轴3均固定于支架12上，至少一个转轴3连接有电机6并带动滤布1运行。滤布1的移动速度优选为5～20m/min。
滤布1在垂直方向分为上、下两层，两层滤布1在水平方向均呈波浪状分布，且滤布1的波浪状底部位于水体10中、顶部位于空气中。滤布1的正、反面均附着生物膜11。所述光源2分别设于暴露在空气中的上层滤布1上方顺着滤布1运行方向处、暴露在空气中的两层滤布1之间顺着滤布1运行方向处以及下层滤布1的下方与水体10上方空间处。其中，为了防止光源2向外扩散，减少光能的损失，提高生物膜11中植物的光合作用效率，暴露在空气中的上层滤布1上方设置的光源2上方设有灯罩13遮挡，灯罩13的外壳半包裹灯罩13内的光源2使得灯罩13内光源2仅可直接照射或通过灯罩13内表面的反射照射在滤布1上附着的生物膜11上。
为了更好的回收利用转移/富集到生物膜11上的氮、磷和有机质，本实用新型的上层滤布1和下层滤布1的正、反表面均对应设置有至少一组刮板7和溜槽8，溜槽8固定于支架12上，刮板7一端可活动的安装在溜槽8内，另一端与滤布1之间设有间隙，刮板7与滤布1之间的间距可调。刮板7与滤布1之间的间距优选为0.1cm～0.5cm。
本实用新型中，为保证光合作用提供充足的碳源，将暴露在空气中的上层滤布1和下层滤布1的两端之间用隔帘5封闭，暴露在空气中的下层滤布1的两端与水体10之间用隔帘5封闭，下层滤布1的两端与水体10之间的隔帘5上设有注气口4，注气口4通过管道连接有储气罐9，储气罐9内储有CO2气体。通过调节储气罐9往滤布1与隔帘5、水体10形成的封闭空间的注气量，维持滤布1与隔帘5、水体10形成的封闭空间的CO2气体的优选浓度为0.1％～1.5％。
光源2优选为波长范围400～700nm的LED光源。
生物膜11采用菌藻共生生物膜，包括硝化与反硝化细菌、光合细菌、丝状真菌、螺旋藻、小球藻、毛枝藻。
本实用新型工作时，启动电机6，电机6带动与之相连的转轴3运转进而牵引滤布1旋转。当滤布1表面附着的生物膜11浸入水体10中，生物膜11表面吸附、吸收水体10中的氮、磷、碳等营养物质；当生物膜11随着滤布1的运转，在光源2或外界光的照射下，生物膜11中的植物(尤其是藻类)发生光合作用，同时将氮磷等营养物质和有机质吸收进入生物膜11的生物体内，参与呼吸作用、能量储存、细胞分裂和生长等过程。
由于本实用新型中滤布1在水平方向呈波浪状分布，且滤布1的波浪状底部位于水体10中、顶部位于空气中，并保持滤布15～20m/min的运转速度，使生物膜11以较合适的水中浸泡-空气中光合作用转换频率，周期性地接触水体10与暴露于空气，实现利用生物膜11中植物(尤其是藻类)的光合作用吸收水体10内氮磷和有机质使得自身生长，一方面去除污水氮磷和有机质以解决水环境的富营养化问题，另一方面可以实现污水中氮磷和有机质的资源回收利用。
本实用新型在滤布1正、反两个表面均附着有生物膜11，并利用补充光源2照射，且光源2优选有利于生物膜11生长的400～700nm波长，实现暴露在空气中的生物膜11全面进行光合作用，同时滤布1双面附着生物膜11，提高了滤布1的利用率，更加高效的实现水体10中氮磷和有机质的处理效率，具有事半功倍的效果。
本实用新型在滤布1与隔帘5、水体10之间所形成的空间封闭式注入储气罐9内的CO2气体并控制滤布1与隔帘5、水体10所形成空间CO2体积浓度0.1％～1.5％。CO2气体可以穿过下层滤布1进入上下两层滤布1之间的区域，并可进一步穿过上层滤布1达到上层滤布1的上表面层，使生物膜11所暴露的空气的部分处于适于光合作用浓度的CO2气氛条件，为生物膜11的光合作用提供充足碳源，进一步增加生物膜11的光合作用效率。
随着生物膜11的生长，生物膜11附着在滤布1表面的厚度增加，当超过刮板7与滤布1之间设定的间距时，厚度超过间距的部分将被刮板7阻挡而刮落至溜槽8内，溜槽8将刮落的生物膜11转运至集中地点以备后续使用。
以上所述仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种污水中氮、磷和有机质资源回收的装置，其特征在于，包括滤布(1)、生物膜(11)、光源(2)和支架(12)，所述滤布(1)首尾连为一体并通过若干转轴(3)支撑，转轴(3)均固定于支架(12)上，至少一个转轴(3)连接有电机(6)并带动滤布(1)运行；滤布(1)在垂直方向分为上、下两层，两层滤布(1)在水平方向均呈波浪状分布，且滤布(1)的波浪状底部位于水体(10)中、顶部位于空气中；滤布(1)的正、反面均附着生物膜(11)；所述光源(2)分别设于暴露在空气中的上层滤布上方顺着滤布运行方向处、暴露在空气中的两层滤布之间顺着滤布运行方向处以及下层滤布的下方与水体上方空间处。
2.根据权利要求1所述的一种污水中氮、磷和有机质资源回收的装置，其特征在于，所述上层滤布和下层滤布的正、反表面均对应设置有至少一组刮板(7)和溜槽(8)，所述溜槽(8)固定于支架(12)上，刮板(7)一端可活动的安装在溜槽(8)内，另一端与滤布(1)之间设有间隙。
3.根据权利要求1所述的一种污水中氮、磷和有机质资源回收的装置，其特征在于，所述暴露在空气中的上层滤布和下层滤布的两端之间用隔帘(5)封闭，暴露在空气中的下层滤布的两端与水体(10)之间用隔帘(5)封闭，下层滤布的两端与水体之间的隔帘上设有注气口(4)，注气口(4)通过管道连接有储气罐(9)，储气罐(9)内储有CO2气体。
4.根据权利要求1所述的一种污水中氮、磷和有机质资源回收的装置，其特征在于，所述暴露在空气中的上层滤布上方顺着滤布运行方向处设置的光源(2)上方设有灯罩(13)遮挡。
5.根据权利要求3所述的一种污水中氮、磷和有机质资源回收的装置，其特征在于，所述滤布(1)与隔帘(5)之间的封闭空间的CO2气体的浓度为0.1％～1.5％。
6.根据权利要求2所述的一种污水中氮、磷和有机质资源回收的装置，其特征在于，所述刮板(7)与滤布(1)之间的间距为0.1cm～0.5cm。
7.根据权利要求1所述的一种污水中氮、磷和有机质资源回收的装置，其特征在于，所述光源(2)的波长为400～700nm。
8.根据权利要求1所述的一种污水中氮、磷和有机质资源回收的装置，其特征在于，所述滤布(1)的移动速度为5～20m/min。
9.根据权利要求1所述的一种污水中氮、磷和有机质资源回收的装置，其特征在于，所述生物膜(11)采用菌藻共生生物膜，包括硝化与反硝化细菌、光合细菌、丝状真菌、螺旋藻、小球藻、毛枝藻。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116216920A (zh) * 2023-05-09 2023-06-06 广东景天环境科技股份有限公司 一种养殖废水处理设备
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