CN211955396U

CN211955396U - 一种污水处理外碳源筛选装置

Info

Publication number: CN211955396U
Application number: CN202020314767.2U
Authority: CN
Inventors: 汪力; 王启镔; 高放; 史彦伟; 薛晓飞; 魏彬; 曹天宇; 张平; 曹之淇; 张建星; 王志强
Original assignee: Beijing Enterprises Water China Investment Co Ltd
Current assignee: Beijing Enterprises Water China Investment Co Ltd
Priority date: 2020-03-14
Filing date: 2020-03-14
Publication date: 2020-11-17
Anticipated expiration: 2030-03-14

Abstract

本实用新型涉及一种污水处理外碳源筛选装置，设有三角瓶、瓶塞、带有长针头的注射器、软管、硬管、磁力转子、磁力搅拌器和烧杯；三角瓶的瓶口设置有瓶塞；瓶塞上设置有供注射器的长针头穿设的针头孔以及供硬管穿设的硬管安装孔；注射器安装在针头孔上；所述硬管穿在安装孔中，其上端连接软管，下端位于三角瓶内；软管的一端安装在硬管上端，软管的另一端插入所述烧杯的纯净水中；磁力转子设置于三角瓶内的瓶底部；三角瓶置于磁力搅拌器上。其本实用新型适用于筛选污水处理用外碳源，具有结构设计合理、操作方便、能够高效选取高性价比的外碳源、满足污水处理厂使用需要的同时，节省外碳源成本的优点。

Description

一种污水处理外碳源筛选装置

技术领域

本实用新型涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种污水处理外碳源筛选装置。

背景技术

随着人们对环境质量的要求不断提高，当地政府对排放标准的要求也相应提高，提标的项目越来越多。对许多进水有机物与总氮TN比值较低的污水处理厂而言，投加外部碳源成为出水总氮稳定达标关键措施，如果不经过科学的选择优质碳源，碳源成本较高，往往会给污水处理厂运行成本带来一定压力。社会中存在多种碳源，包括多种复合碳源，如何科学合理的选择性价比较高的碳源，对污水处理项目降低碳源成本、提高TN处理效果具有重要意义。本实用新型正是基于该研究背景下而提出，旨在提供一种用于污水处理外碳源筛选装置，以实现科学合理的选择性价比较高的碳源。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种污水处理外碳源筛选装置，其具有结构设计合理、操作使用方便的优点。以筛选试验的数据为基础，配合建立外碳源评价体系，能够快速、高效选取高性价比的碳源，满足污水处理厂使用需要的同时，节省外碳源成本。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案实现：

一种污水处理外碳源筛选装置，其特征在于：设有三角瓶、瓶塞、带有长针头的注射器、软管、硬管、磁力转子、磁力搅拌器和烧杯；所述三角瓶的瓶口设置有瓶塞；所述外碳源、缺氧池末端泥水即底泥、硝酸盐组成的混合液盛放在三角瓶内；所述瓶塞上设有供注射器的长针头穿设的针头孔以及供硬管穿设的安装孔；所述带有长针头的注射器安装在所述针头孔上；所述硬管穿在安装孔中，其上端连接软管，下面一段位于三角瓶内；所述软管的一端安装在硬管上端；所述软管的另一端插入于所述烧杯的纯净水中；所述烧杯内盛放有预设高度的纯净水；所述磁力转子设置于三角瓶内的瓶底；所述三角瓶设置于磁力搅拌器上，并通过所述磁力转子与磁力搅拌器相互配合实现对所述三角瓶内混合液的搅拌。

本实用新型的一种污水处理外碳源筛选装置进一步实施和完善的优化方案是：

所述三角瓶容积为0.5L-5L，所述硬管的下端高于三角瓶内混合液的液面2-4cm处。

所述长针头的长度为15-30cm，所述长针头的下端插入混合液的液面以下，所述长针头的上端与注射器主体下口连接，方便长针头不取出就能实现多次取三角瓶内的反应液。

所述长针头的针头上还设置有与针头孔形状相配合的针头密封圈；所述硬管上也设置有与硬管安装孔形状相互配合的硬管密封圈。

所述针头密封圈和软管密封圈均为纵截面为等腰梯形的圆锥台型密封圈；所述圆锥台型密封圈的外周面内嵌设有环形加筋环；所述环形加筋环为弹性钢环，该密封图外壁与瓶盖紧密密封结合，内壁分别与所述长针头和硬管紧密密封结合。

本实用新型的一种污水处理外碳源筛选装置具有如下有益效果：

(1)筛选装置结构设计合理，使用方便，该污水处理外碳源筛选装置可以为反硝化过程提供理想的环境条件，可实现实验过程中不同反应时间多次取水样，确保实验过程中无氧气进入三角瓶内。

(2)通过利用磁力搅拌器与磁力转子相互配合能够实现筛选装置在使用过程中的搅拌稳定可靠，并且通过三角瓶、瓶塞、带有长针头的注射器、软管、硬管、磁力转子、磁力搅拌器和烧杯的连接关系设置，能够很好的为外碳源筛选提供有效的可靠条件。配合外碳源性能评判方法，能准确地筛选出综合比较性价比高者为理想外碳源，筛选快速、科学、评价客观。

附图说明

图1为本实用新型污水处理外碳源筛选装置的结构示意图。

图2为本实用新型污水处理外碳源筛选装置的瓶塞打孔示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型一种污水处理外碳源筛选装置并结合使用方法作以说明。

选3种外碳源：液体外碳源A、液体外碳源B、液体外碳源C进行性价比进行评价测试：

实施例1：一种污水处理外碳源筛选装置，设有透明有机玻璃三角瓶1、瓶塞2、带有长针头的注射器3、软管4、硬管5、磁力转子6、磁力搅拌器7和烧杯8；所述三角瓶的瓶口设置有瓶塞；所述外碳源、缺氧池末端泥水即底泥、硝酸盐组成的混合液盛放在三角瓶内；所述瓶塞上设有供注射器的长针头穿设的针头孔以及供硬管穿设的安装孔；所述带有长针头的注射器安装在所述针头孔上；所述硬管穿在安装孔中，其上端连接软管，下面一段位于三角瓶内；所述软管的一端安装在硬管上端；所述软管的另一端插入于所述烧杯的纯净水中；所述烧杯内盛放有预设高度的纯净水；所述磁力转子设置于三角瓶内的瓶底；所述三角瓶设置于磁力搅拌器上，并通过所述磁力转子与磁力搅拌器相互配合实现对所述三角瓶内混合液的搅拌。

所述三角瓶容积为3L，瓶外壁上刻有容积刻度，所述硬管的下端高于三角瓶内混合液的液面3cm处。所述长针头的长度为20cm，使用时所述长针头的下端插入混合液的液面以下，并在取液时随液面下降而降，所述长针头的上端与注射器主体下口连接，方便长针头不取出就能实现多次取三角瓶内的反应液。所述长针头的针头上还设置有与针头孔形状相配合的针头密封圈；所述硬管上也设置有与硬管安装孔形状相互配合的硬管密封圈。所述针头密封圈和软管密封圈均为纵截面为等腰梯形的圆锥台型密封圈；所述圆锥台型密封圈的外周面内嵌设有环形加筋环；所述环形加筋环为弹性钢环，该密封图外壁与瓶盖紧密密封结合，内壁分别与所述长针头和硬管紧密密封结合。

本实施例使用本污水处理外碳源筛选装置的方法包括如下步骤，以下步骤中未表述具体步骤的检测方法均为现有公知方法，不予赘述：

1)测试材料的制备：

a)采用某污水处理厂正在运行的缺氧池末端均匀泥水作为底泥，首先测量底泥的混合悬浮固体浓度MLSS、化学需氧量COD、总氮TN计为D_TN0、硝态氮NO-₃-N₀浓度计为D_硝0，纪录数据备用，将底泥置10－25℃阴凉处备用；经测量，底泥的混合悬浮固体浓度MLSS为4.2g/L、化学需氧量COD为25mg/L、总氮TN为8mg/L、硝态氮NO^- ₃-N浓度为5mg/L，将底泥置22℃阴凉处备用；

b)配制硝酸钾标准溶液1L，硝酸钾标准溶液浓度为1g/L，留做备用；

c)制备外碳源溶液：分别实施例所用外碳源溶液A、外碳源溶液B和外碳源C，依据其产品的COD指标将上述外碳源稀释到化学需氧量COD浓度为10g/L，各制备稀释溶液0.5升，记录各自使用的原溶液的数量，并计算出其价格备用，所制稀释外碳源溶液留做步骤2)使用；

d)当监测的底泥的硝态氮NO^- ₃-N浓度D_硝0低于20mg/L时，向底泥中补充硝酸钾标准溶液，至硝酸盐NO^- ₃-N浓度设为F达到25mg/L；此时底泥中总氮TN值计设为D_TN前，D_TN前＝D_TN0-D_硝0+F＝8-5+25＝28mg/L；

2)具体实验步骤：

a)取上一步骤中制备的底泥，取4L，选用的三角瓶容积为1L，底泥的容积为三角瓶容积乘以需检测的碳源种类数3加1的和为4；

b)加料：取三角瓶，均加入摇匀后的步骤a)中的底泥液面至距三角瓶最大刻度1L处；向三角瓶中分别加入上述制备的外碳源溶液，外碳源溶液在底泥中的浓度为底泥中硝酸盐NO^- ₃-N浓度F的4倍，依据三角瓶中的底泥的容积算出需要投加的外碳源稀释溶液量以及需要投加的外碳源体积V_外碳源为10L；并记录加入的外碳源的V_外碳源，以备记算成本；上述三类物质组成实验混合液，混合液的溶积设为V，V＝三角瓶最大刻度值+V_外碳源；

c)再留一个对比三角瓶按步骤b)投加相同量的底泥和硝酸钾标准液，不投加外碳源，但是要投加与其他三角瓶内投加外碳源相同剂量的蒸馏水，作为空白对照；

d)将三角瓶放置于磁力搅拌器的托盘上，放入磁力转子，调整磁力转子的转速为300-500rpm，调整转速使搅拌产生小漩涡但不能有气体吸入，防止氧气进入；三角瓶口加瓶塞的两个孔中，其中一个孔用20cm长针头插入水面下5cm处，硬管下端在三角瓶内液面上3cm处，软管另一端浸入盛放蒸馏水的烧杯中，为排氮气用；

e)搅拌取样：每间隔0.5小时取样一次，可取样4次，总计反应时间设为H，H为2小时,每次反应时间结束后取样前静沉10min后，每次取上清液15mL，用0.45微米滤膜过滤后分别测定反应完毕的上清液的化学需氧量COD、总氮TN；每次取样时，长针头不动，待取样结束后更换注射器即可；最后一次取样测的上清液的化学需氧量COD值设为EFF_COD，总氮TN值设为EFF_TN；

f)上述步骤依序对每种需检测的外碳源同样各进行一次，并记录结果；所述对照三角瓶也同样进行操作一次，并记录结果；外碳源A、外碳源B、外碳源C、对照瓶的结果分别是：

外碳源A：EFF_COD＝13mg/L、EFF_TN＝13.4mg/L

外碳源B：EFF_COD＝19mg/L、EFF_TN＝12.9mg/L

外碳源C：EFF_COD＝55mg/L、EFF_TN＝12.7mg/L

对照瓶：EFF_COD＝13mg/L、EFF_TN＝26.3mg/L

g)建立外碳源性能评判方法，按照去除一个单位的总氮的成本计算去氮成本COST，单位去氮成本COST低者为较优外碳源；

空白三角瓶内混合液，反应结束后总氮TN值计为EFF_TN空白，反应结束后的总氮去除量设为M_空白，M_空白＝(TN_前-EFF_TN空白)*V；

在三角瓶中投加外碳源的成本设为D，反应结束后总氮TN值计为EFF_TN，外碳源溶液所在的三角瓶内总氮TN的去除量设为M_S，M_S＝(TN_前-EFF_TN)*V；

外碳源溶液实际对总氮的去除量△TN为M_S-M_空白,此部分考虑了底泥对总氮去除的贡献，更能科学评判外碳源对总氮的去除贡献；

单位去氮成本COST＝D/△TN。

外碳源A、外碳源B、外碳源C的结果分别是：

外碳源A：COST＝6.1元/kgCOD

外碳源B：COST＝4.3元/kgCOD

外碳源C：COST＝8.0元/kgCOD

可见其中外碳源B为较好外碳源。

实施例2：一种污水处理外碳源筛选装置的使用方法，使用实施例1中的装置，方法采用以下步骤，本权利要求中所用检测检验方法均为本行业常用公知方法，不予赘述：

1)测试材料的制备：

a)采用正常运行的污水处理缺氧池末端的泥水作为底泥，测量底泥中混合悬浮挥发性固体量、反硝化菌的含量、pH值、温度，并调整到缺氧池正常进行脱氮反应的正常值，调整范围是：混合悬浮挥发性固体量：50％－70％、反硝化菌的含量：5％—25％、pH值：6-8、温度：15－30℃；

b)测定底泥中硝酸盐浓度，当底泥的硝酸盐含量低于20mg/L时，填加硝酸钾溶液，使底泥的硝酸盐含量F达到30mg/L，备用；

c)制备外碳源溶液：取固体外碳源粉末，粉末细度为200目，或外碳源溶液，粉末加纯净水溶解，浓度达到30g/L，外碳源溶液原液加纯净水稀释，浓度达到5g/L；本实施例采用两种某企业提供的外碳源溶液，暂命名为外碳源A、外碳源B；

d)准备同一规格的对比三角瓶和辅助装置；

2)具体筛选实验步骤：

a)取底泥3升，分别注入三角瓶内，液面与三角瓶与最高刻度线持平；取步骤1)中制备的外碳源溶液，外碳源溶液在底泥中的浓度为底泥中硝酸盐NO^- ₃-N浓度F的4倍，依据三角瓶中的底泥的容积算出需要投加的外碳源量以及需要投加的外碳源体积V_外碳源；并记录加入的外碳源的V_外碳源，以备记算成本；上述三类物质组成实验混合液，混合液的溶积设为V，V＝三角瓶最大刻度值+V_外碳源；

b)将三角瓶放置于磁力搅拌器的托盘上，放入磁力转子，调整磁力转子的转速为300-500rpm，调整转速使搅拌产生小漩涡但不能有气体吸入，防止进入氧气；三角瓶瓶塞上注射器的长针头插入三角瓶内液面下5cm处，所述硬管下端保持在三角瓶内液面上3cm处，软管另一端浸入盛放蒸馏水的烧杯中，为排氮气用；

c)搅拌取样：每间隔0.5小时取样一次，可取样4次，总计反应时间为2小时，每次间隔反应时间结束，并在三角瓶内混合液静沉10min后取一次上清液10mL，每次取样时，长针头不动，待取样结束后更换注射器即可；用0.45微米滤膜过滤上清液，然后分别测定每次上清液的硝酸盐浓度；

d)计算测试外碳源的脱氮效果：根据每次测得的反应后的底泥的硝酸盐的浓度，计算出外碳源脱氮率，记录下来；硝酸盐浓度的检测和脱氮率的计算方法为常规公知方法；

e)上述方法中的a)-d)步骤对所需测试的外碳源分别进行一次，并分别记录结果；并用对照的不加外碳源溶液只加等量的蒸馏水的三角瓶和辅助装置同样进行一次检测，并记录结果；

f)计算外碳源脱氮实际效率：将按上述步骤每种加外碳源的脱氮效率和不加外碳源对照三角瓶的脱氮效率的每次结果相减，求得外碳源实际产生的脱氮效率值；

g)确定外碳源性价比：根据每种外碳源测试中所得加外碳源溶液中所含净外碳源的量，计算外碳源的成本价格，该成本为综合成本即包括采购、储运、加工费用；以及外碳源的脱氮实际效率值，用总成本价除以上一步求得的最后一次的脱氮率，计为该外碳源的单位脱氮成本；

h)制外碳源性价比列表：数种外碳源的性价比列表，按性价比由高到低排列，性价比高的为优质外碳源，即可筛选出所需低成本脱氮率高的优质外碳源；

i)制脱氮速率列表：将每种外碳源的每次取出上清液检测出的脱氮率依取出时间顺序排列列表，脱氮率提高快的为脱碳速率高的优质外碳源，即可选出脱氮速率高的外碳源，综合脱氮率性价比和脱氮速率即可筛选出较为理想的外碳源。

本实施例中两种外碳源的测试结果如下表：

对照瓶、外碳源A、外碳源B随反应时间硝酸盐浓度变化

由表1可看出，碳源B效果比碳源A明显，表明碳源B性能较优。

上述实施例选出的性价比较好的外碳源，在实际污水处理实施中取得了较好的效果，经多次实际外碳源筛选，本实用新型的装置和筛选方法行之有效，而效果稳定。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的大同小异的改进和修改的技术方案都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种污水处理外碳源筛选装置，其特征在于：设有三角瓶(1)、瓶塞(2)、带有长针头的注射器(3)、软管(4)、硬管(5)、磁力转子(6)、磁力搅拌器(7)和烧杯(8)；所述三角瓶的瓶口设置有瓶塞；所述外碳源、缺氧池末端泥水即底泥、硝酸盐组成的混合液盛放在三角瓶内；所述瓶塞上设有供注射器的长针头穿设的针头孔以及供硬管穿设的安装孔；所述带有长针头的注射器安装在所述针头孔上；所述硬管穿在安装孔中，其上端连接软管，下面一段位于三角瓶内；所述软管的一端安装在硬管上端；所述软管的另一端插入于所述烧杯的纯净水中；所述烧杯内盛放有预设高度的纯净水；所述磁力转子设置于三角瓶内的瓶底；所述三角瓶设置于磁力搅拌器上，并通过所述磁力转子与磁力搅拌器相互配合实现对所述三角瓶内混合液的搅拌。

2.根据权利要求1所述的污水处理外碳源筛选装置，其特征在于，所述三角瓶容积为0.5L-5L，所述硬管的下端高于三角瓶内混合液的液面2-4cm处。

3.根据权利要求2所述的污水处理外碳源筛选装置，其特征在于，所述长针头的长度为15-30cm，所述长针头的下端插入混合液的液面以下，所述长针头的上端与注射器主体下口连接，方便长针头不取出就能实现多次取三角瓶内的反应液。

4.根据权利要求3所述的污水处理外碳源筛选装置，其特征在于，所述长针头的针头上还设置有与针头孔形状相配合的针头密封圈；所述硬管上也设置有与硬管安装孔形状相互配合的硬管密封圈。

5.根据权利要求4所述的污水处理外碳源筛选装置，其特征在于，所述针头密封圈和软管密封圈均为纵截面为等腰梯形的圆锥台型密封圈；所述圆锥台型密封圈的外周面内嵌设有环形加筋环；所述环形加筋环为弹性钢环，该密封图外壁与瓶盖紧密密封结合，内壁分别与所述长针头和硬管紧密密封结合。