CN213865576U - 一种一体式分区厌氧氨氧化脱氮装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种一体式分区厌氧氨氧化脱氮装置，包括：设于脱氮装置左侧的第一反应单元，分为厌氧段一、好氧段一，好氧段一设有曝气盘一、填料一，第一反应单元的出水管为第二反应单元的进水管二；设于脱氮装置右侧前端的第二反应单元，分为厌氧段二、好氧段二，好氧段二设有曝气盘二、填料二，第二反应单元的出水管为第三反应单元的进水管三；设于脱氮装置右侧后端的第三反应单元，第三反应单元整个为厌氧段三。本实用新型一体化设备集成了多个厌氧氨氧化反应单元和厌氧氨氧化反应单元，利用厌氧氨氧化反应单元的处理出水为厌氧氨氧化单元提供反应所需的亚硝酸氮，无需额外增设部分亚硝化预处理装置。

Description

一种一体式分区厌氧氨氧化脱氮装置

技术领域

本实用新型属于废水处理技术领域，特别涉及一种一体式分区厌氧氨氧化脱氮装置。

背景技术

进入“十三五”以来，我国经济不断发展，城市化进程加快，人民生活水平进一步提高，随之而来的是与日俱增的城市污水和工业废水，而氮污染物的去除是城市污水和工业废水处理关键问题。我国城市污水和工业废水有机物含量偏低，采用传统的硝化反硝化脱氮工艺，出水总氮难以实现达标排放。近年来，为缓解我国日益严重的水体富营养化现象，城市污水和工业废水处理厂的总氮排放标准更加严格，因此传统生物脱氮负荷低、曝气能耗大、在反硝化阶段需要补充大量有机碳源以及剩余污泥量高等缺点更加明显。在传统生物脱氮的升级和替代技术中，厌氧氨氧化脱氮技术是最具前景的发展方向之一。厌氧氨氧化技术是一种新型的生物脱氮技术，脱氮效率高，曝气能耗低。不同于硝化-反硝化脱氮原理，厌氧氨氧化技术仅需先将废水中近一半的氨氮转化为亚硝酸氮，再利用厌氧氨氧化细菌将剩余的氨氮与亚硝酸氮转化为氮气。相较于传统的生物脱氮技术，通过厌氧氨氧化技术去除废水中的氨氮与总氮时，具有可节约65％左右的曝气能耗、无需消耗有机碳源、无废弃污泥处置问题等优势。

虽然厌氧氨氧化脱氮工艺具取得了较明显的经济效益和环境效益，但是在目前应用厌氧氨氧化技术处理高氨氮污水仍存在诸多瓶颈，其中厌氧氨氧化工艺的出水总氮难以降低是其中之一，还有由于厌氧氨氧化反应器负荷较低，因此其在工程建设或者装置设计时采用常规的两级厌氧氨氧化反应器所需要的占地面积较大，这一问题急需通过反应器形式的优化来解决。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种一体式分区厌氧氨氧化脱氮装置，该一体化设备集成了多个厌氧氨氧化反应单元(好氧)和厌氧氨氧化反应单元(缺氧)，利用厌氧氨氧化反应单元(好氧)的处理出水为厌氧氨氧化单元(缺氧)提供反应所需的亚硝酸氮，无需额外增设部分亚硝化预处理装置。

为了实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：

一种一体式分区厌氧氨氧化脱氮装置，包括：

设于脱氮装置左侧的第一反应单元，所述第一反应单元分为厌氧段一、好氧段一，所述好氧段一设有曝气盘一、附着微生物形成生物膜的填料一，所述第一反应单元的出水管为第二反应单元的进水管二；

设于脱氮装置右侧前端的第二反应单元，所述第二反应单元分为厌氧段二、好氧段二，所述好氧段二设有曝气盘二、附着微生物形成生物膜的填料二，所述第二反应单元的出水管为第三反应单元的进水管三；

设于脱氮装置右侧后端的第三反应单元，所述第三反应单元整个为厌氧段三。

优选地，所述第一反应单元、第二反应单元、第三反应单元相互之间以隔板分隔。

优选地，所述附着微生物形成生物膜的填料一和附着微生物形成生物膜的填料二为尼龙网填料。

优选地，所述厌氧段一、厌氧段二、厌氧段三均设有颗粒污泥；所述颗粒污泥的粒径为 0.2-3.0mm。

优选地，所述第一反应单元底部设有进水管一，所述第一反应单元顶部左边设有第一回流堰，顶部右边设有第一出水堰；所述第一回流堰通过第一回流口与第一反应单元的进水管一相连接，所述第一出水堰通过所述第一出水堰的出水口与第二反应单元底部的进水管二连接。

优选地，所述第二反应单元顶部设有第二出水堰，所述第二出水堰通过所述第二出水堰的出水口与第三反应单元底部的进水管三连接。

优选地，第三反应单元顶部设有第三出水堰、出水阀门，所述第三出水堰通过出水阀门排出所有废水；所述第三出水堰比所述第二出水堰低0.3-0.5m，第二出水堰比第一出水堰低 0.3-0.5m；所述第一出水堰、第二出水堰、第三出水堰均为三角堰。

优选地，所述附着微生物形成生物膜的填料一和附着微生物形成生物膜的填料二中生物膜的微生物为亚硝化细菌、厌氧氨氧化细菌或好氧氨氧化细菌。

优选地，所述曝气盘一、曝气盘二为直径400-500mm的圆盘式微孔曝气头。

优选地，所述进水管一包括进水阀门、法兰口、穿孔管；所述进水阀门卡接法兰口，所述法兰口连接着穿孔管。

更优选地，所述管体的管径为DN50-DN200。

优选地，所述第一反应单元的好氧段一内部的溶解氧控制在3-5mg/L。

优选地，所述第二反应单元的好氧段二内部的溶解氧控制在1.5-2.5mg/L。

本实用新型还提供一种一体式两级厌氧氨氧化脱氮装置的使用方法，包括以下步骤：

(1)将高氨氮废水(低碳氮比的高氨氮废水指碳氮比低于2，氨氮浓度大于200mg/L的废水)和第一反应单元的好氧段的回流水通过进水泵、进水管一进入第一反应单元的厌氧段，发生厌氧氨氧化反应；

(2)再通入第一反应单元的好氧段，表面发生亚硝化反应，将氨氮转化为亚硝酸氮，氨氮和亚硝氮颗粒污泥或生物膜内部，发生厌氧氨氧化反应，得到氨氮浓度为200～250mg/L和亚硝氮浓度为50～80mg/L的废水；

(3)将氨氮浓度为200～250mg/L和亚硝氮浓度为50～80mg/L的废水通过进水管二进入第一反应单元的厌氧段，发生厌氧氨氧化反应；

(4)再通入第二反应单元的好氧段，表面发生亚硝化反应，将氨氮转化为亚硝酸氮，氨氮和亚硝氮颗粒污泥或生物膜内部，发生厌氧氨氧化反应，得到氨氮浓度为20～40mg/L和亚硝氮浓度为30～50mg/L的废水；

(5)将氨氮浓度为20～40mg/L和亚硝氮浓度为30～50mg/L的废水通过出水管二进入第三反应单元，发生厌氧氨氧化反应，得到去除氨氮与总氮的水。

优选地，所述第一反应单元和第二反应单元的好氧段中发生的反应为亚硝化反应和厌氧氨氧化反应；所述亚硝化反应是：在微好氧条件下利用颗粒污泥或生物膜外表的亚硝化细菌，废水在第一反应单元停留一定时间发生反应，将氨氮转化为亚硝酸氮；所述厌氧氨氧化反应是由硝化反应后的废水中剩余的氨氮与转化而来的亚硝酸氮进入颗粒污泥或生物膜内部，作为内部厌氧氨氧化细菌的基质被利用，发生厌氧氨氧化反应，使得废水中的大部分氨氮与亚硝酸氮在第一反应单元中转化为氮气，实现氨氮与总氮的大幅去除。

优选地，所述第一反应单元的反应时间为5-72h，所述第二反应单元的2.5-36h。

作为上述方案的改进，所述第一反应单元好氧段的内部溶解氧为2-4mg/L。

本实用新型一种一体式两级厌氧氨氧化脱氮装置的原理：采用连续进出水运行模式，低碳氮比的高氨氮废水通过外部泵经第一进水管进入一体化设备后，与第一反应单元回流水混合进入第一反应单元的厌氧段，在第一反应单元厌氧区中的厌氧氨氧化颗粒污泥与废水发生生物反应，同步将进水中的氨氮与回流水中的亚硝氮去除，将氮素转变为氮气去除。第一反应单元厌氧区出水进一步地进入第一反应单元好氧区，在微好氧条件下利用颗粒污泥或生物膜外表的亚硝化细菌，废水在第一反应单元好氧区停留一定时间发生反应，将氨氮转化为亚硝酸氮，随后废水中剩余的氨氮与转化而来的亚硝酸氮进入颗粒污泥或生物膜内部，作为内部厌氧氨氧化细菌的基质被利用，发生厌氧氨氧化反应，使得废水中的大部分氨氮与亚硝酸氮在第一反应单元中转化为氮气，实现氨氮与总氮的大幅去除；第一反应单元的反应后的出水通过第一出水堰流向第二进水管进入第二反应单元的厌氧区，由于废水在第一反应单元好氧区反应后含有一定量的氨氮与亚硝酸氮，在缺氧条件下，厌氧氨氧化颗粒污泥在一定的水力停留时间下进一步发生厌氧氨氧化反应，实现氨氮与总氮的进一步高效去除。第二反应单元的厌氧区出水再进入第二反应单元好氧区，与第一反应单元相同的作用实现氨氮与总氮的大幅度去除。第二反应单元处理出水经由出水管直接进入第三反应单元底部，此时出水含有较低的氨氮与亚硝氮以及硝氮，在第三反应单元，这部分较低浓度的氨氮亚硝氮进一步地进行厌氧氨氧化反应完成对氨氮和总氮的高效去除。氨氮废水经过本一体式分区厌氧氨氧化脱氮装置处理后，出水氨氮可以实现达标排放，出水亚硝氮几乎为零。

相对于现有技术，本实用新型的有益效果如下：

(1)本实用新型一体化设备集成了多个厌氧氨氧化反应单元(好氧)和厌氧氨氧化反应单元(缺氧)，利用厌氧氨氧化反应单元(好氧)的处理出水为厌氧氨氧化单元(缺氧)提供反应所需的亚硝酸氮，无需额外增设部分亚硝化预处理装置；废水经过多个厌氧，好氧厌氧氨氧化单元交替处理后，出水氨氮可以实现达标的目的。本实用新型一体化设备可有效降低厌氧氨氧化的设备投资、占地空间、工艺运行操控难度，保证低碳氮比高氨氮废水的氨氮与总氮高效去除。

(2)在本装置中的厌氧氨氧化反应分区(好氧)内部，通过控制微好氧条件实现亚硝化与厌氧氨氧化的同步协同反应，实现氨氮与总氮的去除。同时利用厌氧氨氧化反应分区(好氧)处理出水中的亚硝氮，在厌氧氨氧化反应分区(厌氧)下实现完全的厌氧氨氧化深度脱氮，不仅避免了整个厌氧氨氧化处理设备对部分亚硝化装置的需求，同时通过设置多个好氧区，厌氧区提高了废水的氨氮与总氮去除效率，降低了工艺运行难度。

(3)本实用新型的装置中的厌氧氨氧化反应分区(好氧)都设置于装置的上半部分，通过这样的设计减少了曝气风机的出口压力，节约了曝气能耗。

附图说明

图1为本实用新型的一体式分区厌氧氨氧化脱氮装置的主视图；

图2为本实用新型的一体式分区厌氧氨氧化脱氮装置的俯视图；

图3为本实用新型的一体式分区厌氧氨氧化脱氮装置的侧面图。

附图标记：其中1指第一反应单元，101为厌氧段一，102为好氧段一，103为曝气盘一， 104为附着微生物形成生物膜的填料一，105为进水管一，106为第一回流堰，107为第一出水堰，108为进水阀门，2为第二反应单元，201为厌氧段二，202为好氧段二，203为曝气盘二，204为附着微生物形成生物膜的填料二，205为进水管二，206为第二出水堰，3为第三反应单元，301为进水管三，302为厌氧段三，303为出水阀门，304为第三出水堰。

具体实施方式

为了让本领域技术人员更加清楚明白本实用新型所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本实用新型要求的保护范围不构成限制作用。

实施例

本实施例为一种一体式分区厌氧氨氧化脱氮装置，如图1、图2、图3所示，包括：

设于脱氮装置左侧的第一反应单元1，第一反应单元1分为厌氧段一101、好氧段一102，好氧段一102设有曝气盘一103、附着微生物形成生物膜的填料一104，第一反应单元1的出水管为第二反应单元2的进水管二205；

设于脱氮装置右侧前端的第二反应单元2，第二反应单元2分为厌氧段二201、好氧段二 202，好氧段二202设有曝气盘二203、附着微生物形成生物膜的填料二204，第二反应单元 2的出水管为第三反应单元3的进水管三301；

设于脱氮装置右侧后端的第三反应单元3，第三反应单元3整个为厌氧段三302。

上述第一反应单元1、第二反应单元2与第三反应单元3相互之间以隔板分隔。

上述附着微生物形成生物膜的填料一104、附着微生物形成生物膜的填料二204为尼龙网填料。上述厌氧段一101、厌氧段二201、厌氧段三302均设有颗粒污泥；颗粒污泥的粒径为0.2-3.0mm。

上述附着微生物形成生物膜的填料一104和附着微生物形成生物膜的填料二204中的生物膜的微生物为亚硝化细菌、厌氧氨氧化细菌或好氧氨氧化细菌。

上述第一反应单元1底部设有进水管一105，第一反应单元1顶部左边设有第一回流堰 106，顶部右边设有第一出水堰107；第一回流堰106通过第一回流堰106的回流口与第一反应单元1的进水管一105相连接，第一出水堰107通过第一出水堰107的出水口与第二反应单元2底部的进水管二205连接。

上述第二反应单元2顶部设有第二出水堰206，第二出水堰206通过第二出水堰206的出水口与第三反应单元3底部的进水管三301连接。

上述第三反应单元3顶部设有第三出水堰304、出水阀门303，第三出水堰304比第二出水堰206低0.3-0.5m，第二出水堰206比第一出水堰107低0.3-0.5m；第一出水堰106、第二出水堰206、第三出水堰304均为三角堰。

上述曝气盘一103、曝气盘二203为直径400mm的圆盘式微孔曝气头，圆盘式微孔曝气头与曝气风机连接。通过控制曝气强度调整出水亚硝氮在50-80mg/L。

上述进水管一105设有进水口一、进水阀门108、法兰口、穿孔布；进水口一卡接法兰口，法兰口连接着管体，管体套接穿孔布。

其中，所述第一反应单元1和第二反应单元2的好氧段中发生的反应为亚硝化反应和厌氧氨氧化反应；亚硝化反应是：通过曝气装置形成微好氧条件，在微好氧条件下利用颗粒污泥或生物膜外表的亚硝化细菌，废水在第一反应单元好氧段的填料表面停留一定时间发生亚硝化反应，将氨氮转化为亚硝酸氮；厌氧氨氧化反应是由硝化反应后的废水中剩余的氨氮与转化而来的亚硝酸氮进入颗粒污泥或生物膜内部，作为内部厌氧氨氧化细菌的基质被利用，发生厌氧氨氧化反应，使得废水中的大部分氨氮与亚硝酸氮在第一反应单元中转化为氮气，实现氨氮与总氮的大幅去除，从而获得更高的脱氮效率。

本实用新型一种一体式两级厌氧氨氧化脱氮装置的运行方法：采用连续进出水运行模式，低碳氮比的高氨氮废水(低碳氮比的高氨氮废水指碳氮比低于2，氨氮浓度大于200mg/L的废水)通过外部进水泵与第一反应单元1回流水混合进入厌氧段一101。好氧段一102出水含有亚硝氮，因此通过回流给厌氧段一101提供了进行厌氧氨氧化反应所需要的基质。进水与回流水混合后进入厌氧段一101后通过厌氧氨氧化颗粒污泥实现氨氮与亚硝氮的同步去除。厌氧段一101出水直接进入好氧段一102中进一步进行厌氧氨氧化反应，在好氧段一102通过控制曝气风机的频率的方式使得第一反应单元1内部溶解氧浓度处于2-4mg/L。此时，好氧段一102在微好氧条件下，内部的颗粒污泥或生物膜外表的亚硝化细菌与废水在好氧段一 102发生反应，将氨氮转化为亚硝酸氮。随后废水中剩余的氨氮与转化而来的亚硝酸氮进入颗粒污泥或生物膜内部，作为内部厌氧氨氧化细菌的基质被利用，发生厌氧氨氧化反应，使得废水中的大部分氨氮与亚硝酸氮在第一反应单元1中转化为氮气，实现氨氮与总氮的大幅去除(氨氮去除率70％-80％，总氮去除率60％-70％，出水氨氮200～250mg/L，出水亚硝氮 50～80mg/L)；第一反应单元1的第一回流口与进水管一105相连，作为第一反应单元1的内回流路线，起到稀释进水以及为厌氧段一101提供亚硝氮基质的目的。第一反应单元1的出水通过第一出水口及进水管二205流入厌氧段二201，由于废水在第一反应单元1反应后出水含有一定量的氨氮与亚硝氮(出水氨氮200～250mg/L，出水亚硝氮50～80mg/L)，在厌氧段一201的缺氧条件下，厌氧氨氧化颗粒污泥或生物膜直接利用这部分的氨氮与亚硝氮进行厌氧氨氧化反应。好氧段二202同好氧段一102在同一区域实现亚硝化与厌氧氨氧化作用，达到去除氨氮与总氮的目的，好氧段二202出水氨氮20～40mg/L，出水亚硝氮30～50mg/L。随后好氧段二202出水通过进水管三301进入第三反应单元3，在第三反应单元3再次进行厌氧氨氧化反应实现氨氮与亚硝氮的深度去除，处理出水经由第三出水堰304流出一体化设备，从而实现废水中氨氮与总氮的高效去除(氨氮去除率98％，总氮去除率86％)。

上述已经清晰地介绍了本实用新型的一种一体式两级厌氧氨氧化脱氮装置及其运行方法。上述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种一体式分区厌氧氨氧化脱氮装置，其特征在于，包括：

设于脱氮装置左侧的第一反应单元，所述第一反应单元分为厌氧段一、好氧段一，所述好氧段一设有曝气盘一、附着微生物形成生物膜的填料一，所述第一反应单元的出水管为第二反应单元的进水管二；

设于脱氮装置右侧前端的第二反应单元，所述第二反应单元分为厌氧段二、好氧段二，所述好氧段二设有曝气盘二、附着微生物形成生物膜的填料二，所述第二反应单元的出水管为第三反应单元的进水管三；

设于脱氮装置右侧后端的第三反应单元，所述第三反应单元整个为厌氧段三。

2.根据权利要求1所述的一种一体式分区厌氧氨氧化脱氮装置，其特征在于，所述第一反应单元、第二反应单元与第三反应单元相互之间以隔板分隔。

3.根据权利要求1所述的一种一体式分区厌氧氨氧化脱氮装置，其特征在于，所述附着微生物形成生物膜的填料一和附着微生物形成生物膜的填料二为尼龙网填料。

4.根据权利要求1所述的一种一体式分区厌氧氨氧化脱氮装置，其特征在于，所述厌氧段一、厌氧段二、厌氧段三均设有颗粒污泥；所述颗粒污泥的粒径为0.2-3.0mm。

5.根据权利要求1所述的一种一体式分区厌氧氨氧化脱氮装置，其特征在于，所述第一反应单元的底部设有进水管一，所述第一反应单元顶部左边设有第一回流堰，顶部右边设有第一出水堰；所述第一回流堰通过第一回流堰的回流口与第一反应单元的进水管一相连接，所述第一出水堰通过所述第一出水堰的出水口与第二反应单元底部的进水管二连接。

6.根据权利要求1所述的一种一体式分区厌氧氨氧化脱氮装置，其特征在于，所述第二反应单元顶部设有第二出水堰、第二出水口，所述第二出水堰通过所述第二出水堰的出水口与第三反应单元底部的进水管三连接。

7.根据权利要求6所述的一种一体式分区厌氧氨氧化脱氮装置，其特征在于，所述第三反应单元顶部设有第三出水堰、出水阀门，所述第三出水堰通过出水阀门排出所有废水；所述第三出水堰比所述第二出水堰低0.3-0.5m，第二出水堰比第一出水堰低0.3-0.5m；所述第一出水堰、第二出水堰、第三出水堰均为三角堰。

8.根据权利要求1所述的一种一体式分区厌氧氨氧化脱氮装置，其特征在于，所述附着微生物形成生物膜的填料一和附着微生物形成生物膜的填料二中生物膜的微生物为亚硝化细菌、厌氧氨氧化细菌或好氧氨氧化细菌。

9.根据权利要求1所述的一种一体式分区厌氧氨氧化脱氮装置，其特征在于，所述曝气盘一、曝气盘二为直径400-500mm的圆盘式微孔曝气头。

10.根据权利要求5所述的一种一体式分区厌氧氨氧化脱氮装置，其特征在于，所述进水管一设有进水阀门、法兰口、穿孔管；所述进水阀门卡接法兰口，所述法兰口连接着穿孔管。

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