CN215712427U - 一种污水处理厂尾水深度脱氮除磷耦合消毒系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种污水处理厂尾水深度脱氮除磷耦合消毒系统，属于环境工程技术领域。本实用新型包括硫铁自养反硝化滤池和紫外‑TiO₂消毒池2个功能单元，污水处理厂尾水首先进入硫铁自养反硝化滤池，通过滤池的承托层、滤料层，实现尾水的同步深度氮磷去除。随后滤池出水进入紫外‑TiO₂消毒池，通过TiO₂紫外光催化实现尾水的有效消毒，同时进一步去除难降解污染物。本套系统具有脱氮除磷和消毒效果好，出水可稳定达标，同时反应时间短，占地面积小，无需外加碳源和除磷药剂，污泥产量小和运行成本低的优点，能够满足我国污水处理行业的发展需求，并实现尾水处理“节能减排”的目的，具有广阔的应用前景。

Description

一种污水处理厂尾水深度脱氮除磷耦合消毒系统

技术领域

本实用新型涉及污水处理厂尾水深度处理领域，具体涉及一种污水处理厂尾水深度脱氮除磷耦合消毒系统，属于环境工程技术领域。

背景技术

反硝化滤池作为污水深度处理工艺，具有对总氮去除能力强、占地面积小、无需曝气、运行水力负荷高、建设成本及运行费用低等优势。但由于二级生化出水中有机物浓度较低，且多数为难降解有机物，一般需额外投加碳源，以提高反硝化滤池对总氮的去除能力。该措施不仅增加了处理成本，而且导致出水COD超标，进而产生二次污染。目前常用的除磷方法主要是生物除磷法和化学沉淀法。生物除磷法工艺复杂，操作条件严格，因为进水碳源的匮乏而往往稳定性较差。化学沉淀法工艺简单，运行可靠，并能达到较高的出水总磷要求，但投加药剂成本较高，且会产生大量化学污泥，造成二次污染。紫外消毒是污水处理常用技术，但紫外线仅能破坏微生物的遗传物质，阻断其繁殖，并不能彻底杀死微生物。一旦停止紫外光照射，部分微生物可在修复酶的作用下恢复活性。目前，实现尾水的同步脱氮除磷和高效消毒还没有成熟的单个处理处置设备及技术。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种污水处理厂尾水深度脱氮除磷耦合消毒系统。其脱氮除磷和消毒效果好，出水可稳定达标，同时反应时间短，占地面积小，无需外加碳源和除磷药剂，运行成本低。

具体的，本实用新型的方案为：一种污水处理厂尾水深度脱氮除磷耦合消毒系统，包括硫铁自养反硝化滤池和紫外-TiO₂消毒池，其中，

所述硫铁自养反硝化滤池装置包括进水管、进水总渠、硫铁自养反硝化滤池和出水总渠，所述进水管与进水总渠连通，且所述进水总渠通过溢流堰与硫铁自养反硝化滤池相通，所述硫铁自养反硝化滤池分为左右对称的两部分，每部分自上而下包括滤料层、砂石层、承托层，且所述承托层上贯穿滤头；所述硫铁自养反硝化滤池还包括排水渠和气水分配渠且二者位于上述左右对称的两部分的中间，所述排水渠位于硫铁自养反硝化滤池的中上部且所述排水渠的进水端低于硫铁滤料层的最高点，所述气水分配渠位于排水渠的正下方且通过布气孔和配水孔与两侧承托层的下方连通，所述承托层下方为出水通道，通过溢流堰与出水总渠相连；

所述紫外-TiO₂消毒池包括进水管、进水井、进水孔、TiO₂-光催化模块、出水渠、出水井和出水管且依次相通，所述硫铁自养反硝化滤池的出水口与所述紫外-TiO₂消毒池的进水管相连；所述TiO₂-光催化模块包括紫外灯管、用于支撑所述紫外灯光的灯管支架以及位于紫外灯管下方的负载在载体上的TiO₂光催化剂。

在本实用新型的一种实施方式中，所述硫铁自养反硝化滤池还包括进水槽，所述进水槽位于滤料层上方，所述进水槽的数量有若干个，通过支撑钢筋固定。

在本实用新型的一种实施方式中，所述硫铁自养反硝化滤池的滤料层为硫铁滤料，包括硫磺及铁刨花，污水依靠铁刨花水解出的Fe²⁺、Fe³⁺以蓝铁矿的形式回收除磷，减少了除磷药剂的投加，同时维持系统pH稳定，不需额外添加碱度，保证反硝化脱氮的正常进行。通过控制硫铁滤料的滤床高度和粒径，还具备一定过滤功能。

在本实用新型的一种实施方式中，所述排水渠与水平呈一定角度，且进水端高于出水端。

在本实用新型的一种实施方式中，所述硫铁自养反硝化滤池还包括反冲洗气管和反冲洗水管，位于所述硫铁自养反硝化滤池的外部且与所述气水分配渠相通，用于清洗滤料层。

在本实用新型的一种实施方式中，所述TiO₂光催化剂负载在载体上，所述载体为氧化铝小球或泡沫陶瓷等；将TiO₂负载在Al₂O₃小球等载体上，使其与紫外灯组成一个整体组件，既能充分利用紫外光的能量，还能防止光催化剂的流失。

本实用新型的工作原理如下：污水首先进入硫铁自养反硝化滤池的进水总渠，通过溢流堰流入硫铁自养反硝化滤池的进水槽，接着由进水槽底部孔道进入过滤池，污水通过硫铁滤料层，硫自养反硝化是在片状硫磺上富集脱氮硫杆菌，以单质硫、硫化物以及还原性含硫化合物为电子供体，利用水中的CO₃ ^2-、HCO₃ ^-、CO₂等无机碳作为碳源，将硝态氮还原为氮气的过程。铁刨花的主要成分为纯铁和碳化铁，其中的碳化铁和杂质颗粒在水中能构成微电池回路，形成许多腐蚀微电池，从而产生Fe³⁺/Fe²⁺。同时铁还原硝酸盐也可产生Fe³⁺/Fe²⁺，从而去除磷酸盐，实现尾水的同步深度脱氮除磷，经过深度脱氮除磷的水然后通过承托层的布水孔流下并流至出水口，之后流经紫外-TiO₂消毒池的进水管进入紫外-TiO₂消毒池；然后流经进水井，从进水孔流入TiO₂-光催化模块中，TiO₂光催化剂在紫外光的照射下发生光催化反应，光催化过程中产生强氧化性的活性自由基，可破坏细胞壁和细胞膜，分解胞内物质，彻底杀死致病菌，抑制微生物复性，减少排入自然水体中的病原微生物数量，防止病原微生物对人畜健康及生态环境造成危害。除此之外，还能使难降解COD得到进一步去除。经过处理后的水依次流经出水渠、出水井、出水管，然后排出或另作他用。

另外，可以利用反冲洗水管与反冲洗气管定期对滤料层进行清洗，反冲洗水和反冲洗气进入气水分配渠，然后通过布气孔和配水孔以及承托层上的布水孔进入滤料层，反冲水和反冲气自下而上至滤料层的上层，然后流入排水渠排出即可。反冲洗能够延长滤料层中滤料的更换周期，延长寿命，降低成本。

本实用新型的有益效果：

污水处理厂尾水首先进入进水总渠，通过溢流堰流入滤池的进水槽，之后通过滤池的滤料层，实现尾水的同步深度脱氮除磷，最后由承托层的布水管流至出水口，随后滤池出水进入紫外-TiO₂消毒池，通过TiO₂紫外光催化实现尾水的有效消毒，同时进一步去除难降解污染物。本套系统能够满足我国污水处理行业的发展需求，并实现尾水处理“节能减排”的目的，脱氮除磷和消毒效果好，出水可稳定达标，同时反应时间短，占地面积小，无需外加碳源和除磷药剂，运行成本低，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型系统的硫铁自养反硝化滤池装置的一种实施方式的俯视图。

图2为本实用新型系统的硫铁自养反硝化滤池装置的一种实施方式的俯视图沿B-B和C-C的剖面图。

图3为本实用新型系统的紫外-TiO₂消毒池的一种实施方式的示意图。

图4为本实用新型系统的一种实施方式中的俯视图。

具体实施方式

为使得本实用新型实现上述目的、特征和优点且能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例1

图1和图2为本实用新型所述的污水处理厂尾水深度脱氮除磷耦合消毒系统的一种实施方式的结构示意图，结合图1和图2对本实用新型进行进一步的描述。

所述硫铁自养反硝化滤池装置包括进水管、进水总渠、硫铁自养反硝化滤池和出水总渠，所述进水管与进水总渠连通，且所述进水总渠通过溢流堰与硫铁自养反硝化滤池相通，所述硫铁自养反硝化滤池分为左右对称的两部分，每部分自上而下包括滤料层、砂石层、承托层，且所述承托层上贯穿滤头；所述硫铁自养反硝化滤池还包括排水渠和气水分配渠且二者位于上述左右对称的两部分的中间，所述排水渠位于硫铁自养反硝化滤池的中上部且所述排水渠的进水端低于硫铁滤料层的最高点，所述气水分配渠位于排水渠的正下方且通过布气孔和配水孔与两侧承托层的下方连通，所述承托层下方为出水通道，通过溢流堰与出水总渠相连；

所述紫外-TiO₂消毒池包括进水管、进水井、进水孔、TiO₂-光催化模块、出水渠、出水井和出水管且依次相通，所述硫铁自养反硝化滤池的出水口与所述紫外-TiO₂消毒池的进水管相连；所述TiO₂-光催化模块包括紫外灯管、用于支撑所述紫外灯光的灯管支架以及位于紫外灯管下方的负载在载体上的TiO₂光催化剂。

进一步的，所述硫铁自养反硝化滤池的滤料层为硫铁滤料，包括硫磺及铁刨花，污水依靠铁刨花水解出的Fe²⁺、Fe³⁺以蓝铁矿的形式回收除磷，减少了除磷药剂的投加，同时维持系统pH稳定，不需额外添加碱度，保证反硝化脱氮的正常进行。通过控制硫铁滤料的滤床高度和粒径，还具备一定过滤功能。

进一步的，所述硫铁自养反硝化滤池还包括进水槽，所述进水槽位于滤料层上方，所述进水槽的数量有若干个，通过支撑钢筋固定。

进一步的，所述排水渠与水平呈一定角度，且进水端高于出水端。

进一步的，所述硫铁自养反硝化滤池还包括反冲洗气管和反冲洗水管，位于所述硫铁自养反硝化滤池的外部且与所述气水分配渠相通，用于清洗滤料层。

进一步的，所述TiO₂光催化剂负载在载体上，所述载体为氧化铝小球或泡沫陶瓷等；将TiO₂负载在Al₂O₃小球等载体上，使其与紫外灯组成一个整体组件，既能充分利用紫外光的能量，还能防止光催化剂的流失。

本实用新型的工作原理如下：

污水首先进入硫铁自养反硝化滤池的进水总渠，通过溢流堰流入硫铁自养反硝化滤池的进水槽，接着由进水槽底部孔道进入过滤池，污水通过硫铁滤料层，硫自养反硝化是在片状硫磺上富集脱氮硫杆菌，以单质硫、硫化物以及还原性含硫化合物为电子供体，利用水中的CO₃ ^2-、HCO₃ ^-、CO₂等无机碳作为碳源，将硝态氮还原为氮气的过程。铁刨花的主要成分为纯铁和碳化铁，其中的碳化铁和杂质颗粒在水中能构成微电池回路，形成许多腐蚀微电池，从而产生Fe³⁺/Fe²⁺。同时铁还原硝酸盐也可产生Fe³⁺/Fe²⁺，从而去除磷酸盐，实现尾水的同步深度脱氮除磷，经过深度脱氮除磷的水然后通过承托层的布水孔流下并流至出水口，之后流经紫外-TiO₂消毒池的进水管进入紫外-TiO₂消毒池；然后流经进水井，从进水孔流入TiO₂-光催化模块中，TiO₂光催化剂在紫外光的照射下发生光催化反应，光催化过程中产生强氧化性的活性自由基，可破坏细胞壁和细胞膜，分解胞内物质，彻底杀死致病菌，抑制微生物复性，减少排入自然水体中的病原微生物数量，防止病原微生物对人畜健康及生态环境造成危害。除此之外，还能使难降解COD得到进一步去除。经过处理后的水依次流经出水渠、出水井、出水管，然后排出或另作他用。

另外，可以利用反冲洗水管与反冲洗气管定期对滤料层进行清洗，反冲洗水和反冲洗气进入气水分配渠，然后通过布气孔和配水孔以及承托层上的布水孔进入滤料层，反冲水和反冲气自下而上至滤料层的上层，然后流入排水渠排出即可。反冲洗能够延长滤料层中滤料的更换周期，延长寿命，降低成本。

本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡是在本实用新型构思的精神和原则之内，本领域的专业人员能够做出的任何修改、等同替换和改进等均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种污水处理厂尾水深度脱氮除磷耦合消毒系统，其特征在于，包括硫铁自养反硝化滤池和紫外-TiO₂消毒池，其中，

所述硫铁自养反硝化滤池装置包括进水管、进水总渠、硫铁自养反硝化滤池和出水总渠，所述进水管与进水总渠连通，且所述进水总渠通过溢流堰与硫铁自养反硝化滤池相通，所述硫铁自养反硝化滤池分为左右对称的两部分，每部分自上而下包括滤料层、砂石层、承托层，且所述承托层上贯穿滤头；所述硫铁自养反硝化滤池还包括排水渠和气水分配渠且二者位于上述左右对称的两部分的中间，所述排水渠位于硫铁自养反硝化滤池的中上部且所述排水渠的进水端低于硫铁滤料层的最高点，所述气水分配渠位于排水渠的正下方且通过布气孔和配水孔与两侧承托层的下方连通，所述承托层下方为出水通道，通过溢流堰与出水总渠相连；

所述紫外-TiO₂消毒池包括进水管、进水井、进水孔、TiO₂-光催化模块、出水渠、出水井和出水管且依次相通，所述硫铁自养反硝化滤池的出水口与所述紫外-TiO₂消毒池的进水管相连；所述TiO₂-光催化模块包括紫外灯管、用于支撑所述紫外灯管的灯管支架以及位于紫外灯管下方的负载在载体上的TiO₂光催化剂。

2.根据权利要求1所述的一种污水处理厂尾水深度脱氮除磷耦合消毒系统，其特征在于，所述硫铁自养反硝化滤池还包括进水槽，所述进水槽位于滤料层上方，所述进水槽的数量有若干个，通过支撑钢筋固定。

3.根据权利要求2所述的一种污水处理厂尾水深度脱氮除磷耦合消毒系统，其特征在于，所述硫铁自养反硝化滤池的滤料层为硫铁滤料。

4.根据权利要求1所述的一种污水处理厂尾水深度脱氮除磷耦合消毒系统，其特征在于，所述排水渠与水平呈一定角度，且进水端高于出水端。

5.根据权利要求4所述的一种污水处理厂尾水深度脱氮除磷耦合消毒系统，其特征在于，所述硫铁自养反硝化滤池还包括反冲洗气管和反冲洗水管，位于所述硫铁自养反硝化滤池的外部且与所述气水分配渠相通，用于清洗滤料层。

6.根据权利要求1所述的一种污水处理厂尾水深度脱氮除磷耦合消毒系统，其特征在于，所述TiO₂光催化剂负载在载体上，所述载体为氧化铝小球或泡沫陶瓷。

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