CN215403354U - 一种餐厨垃圾厌氧沼液短程硝化反硝化处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种餐厨垃圾厌氧沼液短程硝化反硝化处理装置，包括短程硝化反硝化处理系统、冷却系统，所述短程硝化反硝化系统包括一级硝化反硝化单元、二级硝化反硝化单元，所述一级硝化反硝化单元与所述二级硝化反硝化单元串联，所述一级硝化反硝化单元连接所述冷却系统，所述冷却系统包括换热器和冷却塔；所述一级反硝化池、二级反硝化池均设有搅拌机和外加碳源机构，所述一级硝化池、二级硝化池均设有曝气机构，所述二级反硝化池设有投碱机构。本实用新型通过缩短生物脱氮途径，实现减少供氧量约25%，反硝化阶段节省碳源约40%，反应器的容积减少30%~40%，降低能耗，节约运行成本及土建成本。

Description

一种餐厨垃圾厌氧沼液短程硝化反硝化处理装置

技术领域

本实用新型涉及餐厨垃圾沼液处理技术领域，尤其涉及一种餐厨垃圾厌氧沼液短程硝化反硝化处理装置。

背景技术

餐厨垃圾是指家庭日常生活中丢弃的果蔬、瓜果皮及食物方面的下脚料、剩菜剩饭等易腐有机垃圾，和餐馆、食堂等的饮食剩余物，果蔬、肉、油脂、面点等加工废弃物以及过期食品等。受饮食习惯影响，我国餐厨垃圾除含水率高、有机质含量高外，多具有高盐分、高油脂的特点，其化学组分主要为蛋白质、脂肪、食物纤维、淀粉等有机物。目前，处理餐厨垃圾的主流工艺是“预处理+厌氧消化”，然而厌氧消化过程中会产生大量的沼液，即一种高有机物、高氨氮、高总氮的高难度处理污水。其中，餐厨垃圾厌氧沼液COD高达20000 mg/L以上，BOD₅高达15000 mg/L以上，总氮高达4000 mg/L以上，总氮存在形式以氨氮为主。由于餐厨垃圾厌氧沼液可生化性较好，其一般采用多级缺氧/好养（A/O）处理工艺，在好氧段，好氧微生物氧化分解沼液中BOD₅，同时进行硝化反应，有机氮和氨氮转化成硝化氮，然后硝化氮回流到缺氧段，其中化合态氮在反硝化细菌的作用下变成分子态氮，达到脱氮的效果。考虑到总氮较高，为使总氮达标排放，A/O生化池占地面积较大，且需要充足的供氧以将氨氮转换成硝酸根，同时，还要外加投入大量由于好氧分解大部分有机物而不足的碳源，因此，多级A/O处理工艺土建及运行成本相对较高。

所以，降低餐厨垃圾厌氧沼液生化池容，减少处理成本，是当下餐厨沼液处理发展的趋势，例如，授权号CN110092536A，公开日2019年8月6日的中国专利公开了一种餐厨厌氧消化沼液组合处理工艺，主要包括预处理系统、高效生物脱氮处理系统、MBR处理系统。此发明采用了MBR处理系统，其占地面积小，且能高效去除碳、氮等污染物，然而膜造价高，且易出现污染、堵塞，给操作管理带来不便，同时，MBR的能耗要比传统的生物处理工艺高。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种餐厨垃圾厌氧沼液短程硝化反硝化处理装置，通过短程硝化反硝化，即氨氮生成亚硝酸根后不再生产硝酸根，而是由亚硝酸根直接生成N₂，有效降低能耗、减少外加碳源和碱度的量。

本实用新型的具体技术方案为：一种餐厨垃圾厌氧沼液短程硝化反硝化处理系统，包括短程硝化反硝化处理系统、冷却系统；

所述短程硝化反硝化系统包括前后串联的一级硝化反硝化单元、二级硝化反硝化单元，所述一级硝化反硝化单元包括前后串联的一级反硝化池、一级硝化池，所述二级硝化反硝化单元包括前后串联的二级反硝化池、二级硝化池；

所述一级硝化池污泥出口与所述一级反硝化池内循环污泥回流口相连，所述一级硝化池污泥出口与所述一级反硝化池内循环污泥回流口的连接管路上设置有混合液回流泵；所述一级反硝化池、二级反硝化池均设有搅拌机和外加碳源机构，所述一级硝化池、二级硝化池均设有曝气机构，所述二级反硝化池设有投碱机构；

所述冷却系统包括换热器和冷却塔，所述换热器的热水出口与所述冷却塔的热水进口相连，所述冷却塔的冷水出口与所述换热器的冷水进口相连，所述换热器的热水出口与所述冷却塔的热水进口的连接管路上设置有冷却塔循环泵；

所述一级硝化池底部出水口与所述换热器进料口相连，所述换热器出料口与所述一级硝化池相连，所述一级硝化池底部出水口与所述换热器进料口的连接管路上设置有冷却循环泵。

作为优选，所述曝气机构包括鼓风机、射流曝气器及射流泵，所述鼓风机、射流泵连接所述射流曝气器。

鼓风机提供压缩空气，射流泵提供压力流体，二者经过射流曝气器混合、释放，形成微小气泡均匀扩散在水中，溶氧效率高。

作为优选，所述一级硝化池、二级硝化池均设有溶氧检测机构。

所述溶氧检测机构可以实时在线检测溶解氧量，与所述曝气机构形成联动以控制供氧量。

作为优选，所述一级硝化池、二级硝化池的溶解氧浓度为0.95~1.05 mg/L。

溶解氧浓度太高会使亚硝酸盐氧化，不利于亚硝酸盐的积累，太低会造成供氧不足，不利于亚硝酸盐的生成。亚硝化菌的氧饱和常数一般为0.2~0.4 mg/L，硝化菌为1.2~1.5 mg/L，低溶解氧量下不仅存在对硝化菌的淘汰还存在对硝化菌的活性的抑制，所以硝化池溶解氧浓度宜控制在0.95~1.05 mg/L范围之内。

作为优选，所述一级硝化池、二级硝化池池内pH值控制在7.5~8.5。

亚硝化菌的生长要求最适合的pH值在7.0~8.5，硝化菌为6.0~7.5，pH值升高到8.0以上，则出水HNO₂浓度升高，出现HNO₂积累。pH值的变化会引起游离氨浓度的变化，而游离氨浓度直接影响亚硝化菌的活性，所以硝化池池内pH控制在7.5~8.5。

作为优选，所述一级硝化池、二级硝化池池内温度控制在27~29℃。

通常情况下，15~30℃范围内硝化过程形成的亚硝酸可完全被氧化成硝酸，但在20~30℃的中温条件下，控制pH值和溶解氧浓度也可实现HNO₂的积累。将硝化池池内温度控制在27~29℃既避免了增加能耗创造低温或高温环境，又能达到积累HNO₂的目的。

作为优选，餐厨垃圾厌氧沼液短程硝化反硝化处理装置还包括泥水分离系统，所述泥水分离系统串联在所述短程硝化反硝化处理系统之后。

作为优选，所述泥水分离系统包括沉淀池、泥斗、刮泥机、出水堰、紊流桶和污泥回流泵，所述刮泥机置于所述沉淀池中心，所述紊流桶位于所述刮泥机中心竖架上部，所述泥斗置于所述沉淀池底部，所述沉淀池外边缘顶部设有所述出水堰，所述沉淀池底部排泥口与所述一级反硝化池外循环污泥回流口相连，所述沉淀池底部排泥口与所述一级反硝化池外循环污泥回流口的连接管路上设置有所述污泥回流泵。

作为优选，餐厨垃圾厌氧沼液短程硝化反硝化处理装置还包括污泥脱水系统，所述沉淀池底部排泥通过剩余污泥管一部分进入所述一级反硝化池，一部分进入所述污泥脱水系统。

与现有技术对比，本实用新型的有益效果是（1）减少供氧量约25%，降低能耗；（2）反硝化阶段可以节省碳源约40%，节省投碱量，节约运行成本；（3）反应器的容积减少30%~40%，减少土建投资。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图。

附图标记为：鼓风机1、一级反硝化池2、一级硝化池3、二级反硝化池4、二级硝化池5、搅拌机6、外加碳源机构7、溶氧检测机构8、投碱机构9、冷却塔10、冷却塔循环泵11、换热器12、混合液回流泵13、射流泵14、冷却循环泵15、沉淀池16、刮泥机17、出水堰18、紊流桶19、污泥回流泵20。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的描述。在本实用新型中所涉及的装置、连接结构和方法，若无特指，均为本领域公知的装置、连接结构和方法。

实施例1

如图1所示：一种餐厨垃圾厌氧沼液短程硝化反硝化处理装置，包括短程硝化反硝化处理系统、冷却系统，所述短程硝化反硝化包括前后串联的一级硝化反硝化单元、二级硝化反硝化单元。

所述一级硝化反硝化单元包括前后串联的一级反硝化池2、一级硝化池3，所述一级硝化池3污泥出口与所述一级反硝化池2内循环污泥回流口相连，所述一级硝化池3污泥出口与所述一级反硝化池2内循环污泥回流口的连接管路上设置有混合液回流泵13，沼液回流到所述一级反硝化池2，在所述一级反硝化池2内，反硝化细菌利用亚硝酸根和沼液中的有机碳进行反硝化反应脱氮，同时亚硝酸根也可以和沼液中的氨氮反应生成分子态氮脱氮，处理后的沼液流入所述一级硝化池3。

所述二级硝化反硝化单元包括前后串联的二级反硝化池4、二级硝化池5，经所述一级硝化池3处理后的沼液流入所述二级硝化反硝化单元再次进行生物脱氮，即流入所述二级反硝化池4进行反硝化反应，随后流入所述二级硝化池5进行硝化反应。

所述一级反硝化池2、二级反硝化池4均设有搅拌机6和外加碳源机构7，反硝化过程需要消耗有机物，沼液中的有机物被氧化分解而不足，需要外加碳源，短程硝化反硝化可节省碳源约40%；所述一级硝化池3、二级硝化池5均设有曝气机构和溶氧检测机构8，所述曝气机构包括鼓风机1、射流曝气器及射流泵14，鼓风机1提供压缩空气，射流泵14提供压力流体，二者经过射流曝气器混合、释放，形成微小气泡均匀扩散在水中，所述溶氧检测机构8为在线溶氧仪，与所述曝气机构联合控制供氧量；所述二级反硝化池4设有投碱机构9，硝化反应消耗碱度，需在其之后投加碱。本实施例中硝化池池内溶解氧浓度为1.0 mg/L，pH值为8.0，温度为28℃。

所述冷却系统包括换热器12和冷却塔10，所述换热器12的热水出口与所述冷却塔10的热水进口相连，所述换热器12的热水出口与所述冷却塔10的热水进口的连接管路上设置有冷却塔循环泵11，使所述换热器12流出的热水提升到冷却塔10冷却，所述冷却塔10的冷水出口与所述板式换热器12的冷水进口相连。

所述一级硝化池3底部出水口与所述换热器12进料口相连，所述一级硝化池3底部出水口与所述换热器12进料口的连接管路上设置有冷却循环泵15，所述换热器12出料口与所述一级硝化池3相连，使反应过后的温度升高的沼液在所述换热器12内冷却再回到所述一级硝化池3。

二级短程硝化反硝化生物脱氮后的沼液进入泥水分离系统，所述泥水分离系统包括沉淀池16、泥斗、刮泥机17、出水堰18、紊流桶19和污泥回流泵20，所述刮泥机17置于所述沉淀池16中心，所述紊流桶19位于所述刮泥机17中心竖架上部，所述泥斗设置在所述沉淀池16的底部，所述沉淀池16外边缘顶部设有所述出水堰18，清水经所述水堰18排出，污泥在刮泥机17的推动下缓慢流入所述泥斗，后经排泥管排出；所述沉淀池16底部排泥口与所述一级反硝化池2外循环污泥回流口相连，所述沉淀池16底部排泥口与所述一级反硝化池2外循环污泥回流口的连接管路上设置有污泥回流泵20，一部分剩余污泥回流到所述一级反硝化池2，一部分剩余污泥进入污泥脱水系统。

实施例2

本实施例中与实施例1中的区别仅在于：硝化池池内溶解氧浓度为0.95 mg/L。

实施例3

本实施例中与实施例1中的区别仅在于：硝化池池内溶解氧浓度为1.05 mg/L。

实施例4

本实施例中与实施例1中的区别仅在于：硝化池池内pH值为7.5。

实施例5

本实施例中与实施例1中的区别仅在于：硝化池池内pH值为8.5。

实施例6

本实施例中与实施例1中的区别仅在于：硝化池池内温度为27℃。

实施例7

本实施例中与实施例1中的区别仅在于：硝化池池内温度为29℃。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种餐厨垃圾厌氧沼液短程硝化反硝化处理装置，其特征在于：包括短程硝化反硝化处理系统、冷却系统；

所述短程硝化反硝化系统包括前后串联的一级硝化反硝化单元、二级硝化反硝化单元，所述一级硝化反硝化单元包括前后串联的一级反硝化池（2）、一级硝化池（3），所述二级硝化反硝化单元包括前后串联的二级反硝化池（4）、二级硝化池（5）；

所述一级硝化池（3）污泥出口与所述一级反硝化池（2）内循环污泥回流口相连，所述一级硝化池（3）污泥出口与所述一级反硝化池（2）内循环污泥回流口的连接管路上设置有混合液回流泵（13）；所述一级反硝化池（2）、二级反硝化池（4）均设有搅拌机（6）和外加碳源机构（7），所述一级硝化池（3）、二级硝化池（5）均设有曝气机构，所述二级反硝化池设有投碱机构（9）；

所述冷却系统包括换热器（12）和冷却塔（10），所述换热器（12）的热水出口与所述冷却塔（10）的热水进口相连，所述冷却塔（10）的冷水出口与所述换热器（12）的冷水进口相连，所述换热器（12）的热水出口与所述冷却塔（10）的热水进口的连接管路上设置有冷却塔循环泵（11）；

所述一级硝化池（3）底部出水口与所述换热器（12）进料口相连，所述换热器（12）出料口与所述一级硝化池（3）相连，所述一级硝化池（3）底部出水口与所述换热器（12）进料口的连接管路上设置有冷却循环泵（15）。

2.如权利要求1所述的一种餐厨垃圾厌氧沼液短程硝化反硝化处理装置，其特征在于，所述曝气机构包括鼓风机（1）、射流曝气器及射流泵（14），所述鼓风机（1）、射流泵（14）连接所述射流曝气器。

3.如权利要求1所述的一种餐厨垃圾厌氧沼液短程硝化反硝化处理装置，其特征在于，所述一级硝化池（3）、二级硝化池（5）均设有溶氧检测机构（8）。

4.如权利要求1所述的一种餐厨垃圾厌氧沼液短程硝化反硝化处理装置，其特征在于，还包括泥水分离系统，所述泥水分离系统串联在所述短程硝化反硝化处理系统之后。

5.如权利要求4所述的一种餐厨垃圾厌氧沼液短程硝化反硝化处理装置，其特征在于，所述泥水分离系统包括沉淀池（16）、泥斗、刮泥机（17）、出水堰（18）、紊流桶（19）和污泥回流泵（20）。

6.如权利要求5所述的一种餐厨垃圾厌氧沼液短程硝化反硝化处理装置，其特征在于，所述刮泥机（17）置于所述沉淀池（16）中心，所述紊流桶（19）位于所述刮泥机（17）中心竖架上部，所述泥斗置于所述沉淀池（16）底部，所述沉淀池（16）外边缘顶部设有所述出水堰（18），所述沉淀池（16）底部排泥口与所述一级反硝化池（3）外循环污泥回流口相连，所述沉淀池（16）底部排泥口与所述一级反硝化池（3）外循环污泥回流口的连接管路上设置有所述污泥回流泵（20）。

7.如权利要求6所述的一种餐厨垃圾厌氧沼液短程硝化反硝化处理装置，其特征在于，还包括污泥脱水系统，所述沉淀池（16）底部排泥通过剩余污泥管一部分进入所述一级反硝化池（3），一部分进入所述污泥脱水系统。

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