CN211226552U - 一种生物脱氮除碳装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种生物脱氮除碳装置，属于水处理技术领域。它包括反应器，反应器底部设置有进水口，反应器内设置有第一反应室、第二反应室以及多向反冲洗枪头，第一反应室位于第二反应室下方，二者之间设置有带孔隔板，第一反应室内填充有多孔悬浮球填料，多向反冲洗枪头设置于第二反应室顶部，第二反应室内设置有两层或两层以上的多孔夹板，相邻多孔夹板之间填充有聚氨酯填料。本实用新型具有结构简单、设计合理、易于制造的优点。

Description

一种生物脱氮除碳装置

技术领域

本实用新型属于污水生物处理技术领域，涉及一种生物脱氮除碳装置，可适用于工业废水处理后的含氮尾水、农村污水等，该装置具有易于装备。

背景技术

污水处理的主要矛盾已由有机污染物的去除转变为氮磷污染物的去除。备受人们关注的由氮磷等污染物引起的富营养化现象，不仅破坏了水环境，还影响到人类健康，所以，解决由氮磷等污染物引起的水环境污染问题迫在眉睫。近年来，各种生物处理法被广泛应用于各种污水处理，然而由于C/N比较低，出水TN浓度过高以及硝化菌和聚磷菌的泥龄矛盾问题，传统的污水处理工艺及技术很难达到同步的深度脱氮除磷。

且传统的硝化—反硝化工艺消耗能源和有机碳源，特别是对低C/N废水，应用于该工艺处理废水需外加碳源作为电子供体，同时会产生大量的剩余污泥，污泥处理、处置成本高。如公开(公告)号：CN105293838A，公开(公告)日：2016-02-03的中国发明专利，公开了一种低碳源废水同步脱氮除碳处理方法，第一步采用亚硝化反应器，将废水中部分氨氮转化为亚硝态氮；第二步以厌氧折流板反应器为核心，依次在前段隔室培养亚硝酸盐型反硝化菌，去除大部分有机碳源，降低有机碳源对厌氧氨氧化菌的抑制；中段培养厌氧氨氧化菌，按比例大幅度去除氨氮和亚硝态氮，并生成少量硝态氮；后段培养硝酸盐型反硝化菌，采用剩余的少量碳源去除硝态氮，在厌氧折流板反应器各隔室依次构建“亚硝酸盐型反硝化——厌氧氨氧化——硝酸盐型反硝化”的阶梯式反应体系。该方法具有工艺简单，保障厌氧氨氧化菌和反硝化菌在不同隔室差异化生长，对碳氮处理效果稳定高效的优点。但是该方案工艺流程长，运营管理也相对复杂。

双污泥短程反硝化除磷及厌氧氨氧化理论技术的提出及发展，为污水的生物深度脱氮除磷领域开辟了新的思路和方法，使得氮磷同步高效去除，解决了低C/N比生活污水碳源不足以及传统工艺出水TN浓度过高的问题。短程反硝化除磷技术在厌氧/缺氧交替条件下可以不断富集反硝化聚磷菌，进而在厌氧条件下利用原水中的挥发性脂肪酸合成内碳源聚羟基脂肪酸酯储存体内，缺氧条件下，以亚硝酸盐为电子受体，体内储存的聚羟基脂肪酸酯为电子供体完成过量吸磷反应。吕振等(吕振，李燕.pH和C:N对厌氧氨氧化耦合短程反硝化脱氮性能的影响.《环境污染与防治》.2018(40)：1106)层指出厌氧氨氧化耦合短程反硝化是生物处理过程中新发现的自养和异养菌相结合的脱氮除碳过程，是指在缺氧的时候，厌氧氨氧化微生物以短程反硝化过程中产生的亚硝态氮为电子受体，氧化氨氮的过程，该过程与传统反硝化相比节省了70％左右的有机碳源，剩余污泥大量减少等优点，同时短程反硝化过程可去除厌氧氨氧化反应时产生的10％的硝态氮，从而使得出水TN能够达标。

短程反硝化细菌是在有机碳源下利用硝态氮作为基质，并将硝态氮大部分转化成亚硝态氮，因而厌氧氨氧化耦合短程反硝化耦合脱氮除碳的装置和控制运行方法受到了许多学者的广泛关注。

实用新型内容

1.要解决的问题

针对现有低C/N废水处理工艺流程长，运营管理相对复杂等问题，本实用新型提供一种生物脱氮除碳装置，可实现低C/N废水高效净化处理，同时大大减少投资及运行成本。

2.技术方案

为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种生物脱氮除碳装置，包括反应器，反应器底部设置有进水口，反应器内设置有第一反应室、第二反应室以及多向反冲洗枪头；所述第一反应室位于第二反应室下方，二者之间设置有带孔隔板；

所述进水口设置于第一反应室底部；所述第一反应室内填充有多孔悬浮球填料与污泥；污泥既可以在多孔悬浮球填料表面附着形成污泥层，又可以通过孔进入多孔悬浮球填料内部形成污泥块，污泥浓度较高，耐冲击负荷高；同时，多孔悬浮球填料外壳也会对污泥产生一个固定作用，可以有效的防止污泥的流失；另外，由于多孔悬浮球为球形，在水中运动阻力小，能携带污泥在第一反应室内无定向的自由运动，与污水进行充分有效地接触而达到净化目的，保证污泥的流动性。

所述多向反冲洗枪头设置于第二反应室顶部；多向反冲洗枪头的冲洗方式为逆出水方向的反冲洗，能够有效破坏附着在填料上的生物动态膜及污泥，传统的底部曝气反冲洗操作所需的曝气强度大,能耗高,且不易有效破坏附着在填料上的生物动态膜及污泥，因此多向反冲洗枪头的冲洗方式是一种经济有效的反应器在线清洗方法；所述第二反应室内设置有两层或两层以上的多孔夹板，相邻所述多孔夹板之间填充有聚氨酯填料。聚氨酯填料具有两个作用：其一，顺着反应器进水方向，聚氨酯填料设置于污泥上方能截留部分从第二反应室流失的污泥，其二，利用微生物挂膜；

第一反应室通入厌氧氨氧化耦合短程反硝化污泥，对污水进行厌氧氨氧化耦合短程反硝化处理，第二反应室填充聚氨酯填料用于对第一反应室的出水进行深度过滤，且能够处理第一反应室的残留基质，在高流量运行过程中实现微生物的自然挂膜。

进一步地，所述第一反应室下部设置有曝气装置。

进一步地，所述第一反应室上开设有进水口、排泥口、进泥口以及出水口一。

进一步地，所述第二反应室顶部设置有三相分离器。

进一步地，所述第二反应室上设置有排气孔、出水口二以及回流口，所述回流口用于与出水口一相连通

进一步地，所述聚氨酯填料为方形，边长为4～6cm，其孔径为2～5mm，比表面积为2250～2650m²/m³。

进一步地，所述聚氨酯填料不规则的固定到第二反应室内，在第二反应室内的填充度为50～75％。

进一步地，所述多孔悬浮球填料为聚乙烯或聚丙烯多孔悬浮球填料，直径为3～5cm。

进一步的，所述多孔悬浮球填料在第一反应室内的填充度为30～40％。此填充度便于提高多孔悬浮球填料携带污泥在第一反应室内作无定向的自由运动，与污水进行充分有效地接触而达到净化目的，保证污泥的流动性。

3.有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型提供的生物脱氮除碳装置，设有填充有污泥与多孔悬浮球填料的第一反应室对污水进行厌氧氨氧化耦合短程反硝化处理，填充有聚氨酯填料的第二反应室用于对第一反应室的出水进行深度过滤，且能够处理第一反应室的残留基质，在高流量运行过程中实现微生物的自然挂膜；

第一反应室内填充有多孔悬浮球填料与污泥；污泥既可以在多孔悬浮球填料表面附着，又可以通过孔进入多孔悬浮球填料内部形成污泥块，污泥浓度较高，耐冲击负荷高；同时，多孔悬浮球填料外壳也会对污泥产生一个固定作用，可以有效的防止污泥的流失；另外，由于多孔悬浮球为球形，在水中运动阻力小，能携带污泥在第一反应室内无定向的自由运动，与污水进行充分有效地接触而达到净化目的，保证污泥的流动性；

述第二反应室内填充有聚氨酯填料具有两个作用：其一，顺着反应器进水方向，聚氨酯填料设置于污泥上方能截留部分从第二反应室流失的污泥，其二，利用微生物挂膜；

多向反冲洗枪头的冲洗方式为逆出水方向的反冲洗，能够有效破坏附着在填料上的生物动态膜及污泥，传统的底部曝气反冲洗操作所需的曝气强度大,能耗高,且不易有效破坏附着在填料上的生物动态膜及污泥，因此多向反冲洗枪头的冲洗方式是一种经济有效的反应器在线清洗方法。

(2)本实用新型装置结构简单，设计合理，易于制造。

附图说明

图1为本实用新型实施例1中生物脱氮装置的结构示意图；

图中：1、多孔夹板；2、第一反应室；3、多孔悬浮球填料；4、带孔隔板；5、第二反应室；6、聚氨酯填料；7、出水口二；8、多向反冲洗枪头；9、排气孔；10、回流口；11、出水口一；12、排泥口；13、三相分离器；14、曝气装置；15、进泥口。

具体实施方式

本文所述的多孔悬浮球填料(江苏天凌环保设备有限公司)是用聚乙烯或聚丙烯材料注塑而成的圆/椭圆形球体，分内外双层，外部为中空鱼网状球体，内部为旋转球体；

本文所述的聚氨酯填料(盐城市创丰海绵制品有限公司)呈多孔海绵状，其孔径为2～5mm，比表面积为2250～2650m²/m³；

本文所述的填充度为填料填充体积占相应反应室体积百分比；

下面结合附图对本实用新型进一步进行描述。

如图1所示，本实用新型提供的生物脱氮除碳装置包括反应器，反应器上部为第二反应室5，下部为第一反应室2，第一反应室2与第二反应室5之间通过带孔隔板4分开；反应器底部设置有进水口，顶部设有多向反冲洗枪头8及三相分离器13；进水口设置于第一反应室2底部；第一反应室2内填充有多孔悬浮球填料3与污泥；多向反冲洗枪头8及三相分离器13设置于第二反应室5顶部；所述第二反应室5内填充有聚氨酯填料6，下部设置有曝气装置14。

第一反应室2底部呈倒锥形，进水口开设于锥尖处；同时第一反应室2由下到上依次开设有排泥口12、进泥口15以及出水口一11；其内填充的多孔悬浮球填料3为聚乙烯或聚丙烯多孔悬浮球填料，直径为3～5cm，在第一反应室2内的填充度需保持在30～40％的范围内。

第二反应室5内设置有两层或两层以上的多孔夹板1，相邻所述多孔夹板1之间填充有聚氨酯填料，聚氨酯填料6为方形(该聚氨酯填料6可以为边长为4～6cm，比表面积为2250～2650m²/m³的规格)，并且在第二反应室5内的填充度需小于90％，最好的选择是填充度为50～75％。第二反应室5顶部设置有排气孔9、出水口二7以及回流口10，使用时回流口10通过管道与出水口一11相连通，且管道上设置有回流泵。

上述生物脱氮除碳装置的运行方式如下：

回流口10通过管道与出水口一11相连通，由进泥口15通入污泥液，使泥层体积占第一反应室2体积的30％，开启曝气装置14，随后由进水口向第一反应室2内通入模拟污水，进行填料的挂膜及填料反硝化能力的培养，挂膜及填料反硝化能力培养的过程中会在多孔悬浮球填料3的表面逐渐附着上污泥层，在多孔悬浮球填料3的内部逐渐固定上污泥，并在多孔悬浮球填料3的表面污泥层及内部的污泥上形成生物膜；混合有模拟污水的污泥液在反应器内的液面继续提升，经过带孔隔板4进入第二反应室5，经过多孔夹板1固定的聚氨酯填料6，在聚氨酯填料6表面覆盖一层生物膜。

挂膜及填料反硝化能力培养完成后，需要净化的废水(与反应器下部的进水口相连接的管道上可以设置有提升泵)从反应器下部的进水口进入第一反应室2，污水与负载有污泥层的多孔悬浮球填料3及其内部固定的污泥充分接触，在多孔悬浮球填料3及其内固定的污泥表面逐渐挂膜，反应器内废水液面逐渐升高，升高的过程中废水中污染物浓度逐渐降低，同时污水中携带着大量的细菌；当反应器内废水液面高度至出水口一11，从出水口一11对污水取样进行实时检测水质指标，若水质指标检测达标则停止处理；

若经检测水质仍不合格，则继续向反应器内进水，反应器内废水液面继续提升，经过带孔隔板4进入第二反应室5，废水液面逐渐升高经过多孔夹板1固定的聚氨酯填料6，此时低浓度污水与水中携带的部分颗粒污泥、悬浮物以及悬浮的细菌被聚氨酯填料6截留，同时，在聚氨酯填料6表面覆盖一层生物膜，可以对污水进行进一步的生物处理，此时经生物处理后的污水与水中携带的极少量的悬浮物和悬浮的细菌可进一步被由纤维膜材质制造的三相分离器13截留，使得出水SS进一步降低，从出水口二7取水样，检测水质指标(同时，还可以监控第二反应室5的微生物生物和活性情况)，若指标合格，则处理合格的水体经由出水口二7排出，若指标不合格，则水体经由回流口10流出，并通过出水口一11再次回到第一反应室2，继续进行处理，反应期间产生的气体经由排气孔9排出反应器。

同时，从出水口二7取水样，当水体出现混浊时，从出水口一11放空第二反应室5的水体，随后利用多向反冲洗枪头8，对反应器进行进行多向反冲洗，生物膜和颗粒污泥最终沉淀到第一反应室2，反冲洗完成后，继续经由进水口进水，进行污水处理。

此外，当第一反应室2污泥过多时从排泥口12排出部分污泥，当泥量流失过多时，从排泥口12进行污泥补充。

Claims (9)

1.一种生物脱氮除碳装置，包括反应器，反应器底部设置有进水口，其特征在于：所述反应器内设置有第一反应室(2)、第二反应室(5)以及多向反冲洗枪头(8)；所述第一反应室(2)位于第二反应室(5)下方，二者之间设置有带孔隔板(4)；

所述进水口设置于第一反应室(2)底部；所述第一反应室(2)内填充有多孔悬浮球填料(3)；

所述多向反冲洗枪头(8)设置于第二反应室(5)顶部；所述第二反应室(5)内设置有两层或两层以上的多孔夹板(1)，相邻多孔夹板(1)之间填充有聚氨酯填料(6)。

2.根据权利要求1所述的生物脱氮除碳装置，其特征在于：所述第一反应室(2)下部设置有曝气装置(14)。

3.根据权利要求2所述的生物脱氮除碳装置，其特征在于：所述第一反应室(2)上开设有进水口、排泥口(12)、进泥口(15)以及出水口一(11)。

4.根据权利要求2所述的生物脱氮除碳装置，其特征在于：所述第二反应室(5)的顶部设置有三相分离器(13)。

5.根据权利要求4所述的生物脱氮除碳装置，其特征在于：所述第二反应室(5)上设置有排气孔(9)、出水口二(7)以及回流口(10)。

6.根据权利要求1-5任一所述的生物脱氮除碳装置，其特征在于：所述聚氨酯填料(6)为方形，边长为4～6cm。

7.根据权利要求6所述的生物脱氮除碳装置，其特征在于：所述聚氨酯填料(6)在第二反应室(5)内的填充度为50～75％。

8.根据权利要求1-5任一所述的生物脱氮除碳装置，其特征在于：所述多孔悬浮球填料(3)直径为3～5cm。

9.根据权利要求8所述的生物脱氮除碳装置，其特征在于：所述多孔悬浮球填料(3)在第一反应室(2)内的填充度为30～40％。

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