CN219079223U - 强化污水深度脱氮的一体化装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种强化污水深度脱氮的一体化装置，旨在解决目前污水处理深度脱氮高耗能、基建费用高昂、运行不稳定的技术问题。该装置包括所述一体化装置其内腔沿水流方向依次隔设有进水缓冲区、填料‑MFC复合脱氮区、出水汇集区、控制间。填料‑MFC复合脱氮区包括上下设置的MFC的阴极板、阳极板及位于该两极之间由挂载生物膜的复合填料填充而成的填料层。本实用新型可有效解决高耗能、基建费用高昂、运行不稳定问题，实现污水处理深度脱氮，节能环保。

Description

强化污水深度脱氮的一体化装置

技术领域

本申请涉及污水处理深度脱氮技术领域，具体涉及一种强化污水深度脱氮的一体化装置。

背景技术

随着近年来江河流域生态保护与高质量发展战略的推进，沿河流域制定实施了更加严格的江河流域水污染物排放标准，尤其是对总氮的要求。这就意味着城镇污水厂水污染物排放控制要求需要进一步提高，城镇污水处理厂深度脱氮成为亟待解决的问题。

目前，城镇污水处理厂常在曝气池后建设反硝化滤池或在缺氧池进水端加碳源，用于污水深度脱氮，在此过程中通常需要外加碳源以保证反硝化脱氮性能，但本申请发明人在实现本申请实施例中技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

投加碳源往往存在成本较高、投加量不易控制，投加过度还需曝气，导致运营成本居高不下，而且污水脱氮效果不佳，甚至还会造成二次污染等问题。

发明内容

发明人通过研究发现：提高污水处理厂总氮去除率，节约能耗，同时考虑设备的生物处理稳定、安装搭建难度等问题，需要设计一种可以对污水处理厂二级出水进行高效的深度处理且能降低运营成本（如无需额外投加碳源、曝气等）的一体化装置。

鉴于以上技术问题中的至少一项，本公开提供了一种强化污水深度脱氮的一体化装置，以解决目前污水处理深度脱氮高耗能、基建费用高昂、运行不稳定的问题。

为解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案：

设计一种强化污水深度脱氮的一体化装置，包括壳体，在所述壳体内沿水流方向依次隔设有进水缓冲区、填料-MFC复合脱氮区、出水汇集区；

所述填料-MFC复合脱氮区包括上下设置的MFC的阴极板、阳极板及位于该两极之间的填料层；

所述填料层是由挂载生物膜的复合填料填充而成。复合填料为微生物提供生长附着的场所，并且保护微生物免受环境冲击，提高微生物的生存能力；活性炭复合填料强度高，不宜遭受水力冲击的破坏，使用寿命长；导电性强，可以增加系统内电子传递效率。

该装置中的微生物燃料电池(MFC)集产电和污染物去除于一体，其利用微生物电化学活性菌作催化剂，将化学能转化为电能，同时，降解有机物及其它污染物质。在阳极（下部电极板）厌氧环境下，氨氮和有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子通过外电路（钛丝导线）传递到阴极形成电流，而质子传递到阴极，氧气和硝态氮在阴极（上部电极板）得到电子被还原。具体运作过程：污水由进水管进入进水缓冲区，通过进水缓冲区底部潜水泵将污水输入填料-MFC复合脱氮区，通过硝化、反硝化反应，去除污水中的氨氮、硝态氮。污水由下向上流动，从上部出水孔排出处理后的污水从出水汇集区由出水管排出。

在一体化装置中，下部电极板能够聚集导电菌，又称电化学活性菌(Geobacter)，其是一种具有胞外电子传递功能的微生物，这类微生物可在厌氧条件下将胞内氧化有机物产生的电子传递至胞外受体，或将胞外电子跨膜传递至胞内；其附着在电极板表面形成的，可与胞外载体直接进行电子交换的生物膜称为电活性生物膜；下部电极板即微生物燃料电池的阳极，阳极中的电化学活性菌在微生物燃料电池中作为催化剂，加快脱氮反应速率。

进一步的，所述阴极板、阳极板分别由对应的上下层PVC网夹持固定。

进一步的，所述阴极板、阳极板均为石墨电极板，且两者之间由钛丝电导通。

进一步的，所述复合填料是由PVA-SA复合凝胶包埋活性炭而构成的颗粒。

进一步的，所述进水缓冲区的进水管设于其对应壳体区域的侧上部，侧下部设有带阀门的放空管；在所述进水缓冲区的底部设有用以向所述填料-MFC复合脱氮区泵入水流的潜水泵。

进一步的，所述填料-MFC复合脱氮区的进水口设置于邻接所述进水缓冲区一侧的下部或底部，其出水口设置于邻接所述出水汇集区一侧的上部。

进一步的，在所述进水缓冲区、填料-MFC复合脱氮区或/和出水汇集区对应壳体的侧下部或底部设有对应的带阀门的放空管。

进一步的，在所述进水缓冲区、填料-MFC复合脱氮区或/和出水汇集区对应壳体的顶部设有对应的人孔。

进一步的，在所述填料-MFC复合脱氮区对应壳体的顶部设有对应的透气窗。

进一步的，在所述壳体内还设置有用以安装控制设备的控制间。

与现有技术相比，本申请的主要有益技术效果在于：

1. 采用进水缓冲区区别于传统的直接进水，作为调节池，避免突然的水力冲击对生物膜结构造成影响。

2. 采用填料-MFC复合脱氮区区别于传统的后置脱氮装置，提高了脱氮效果和工艺稳定性，降低了能耗。

3. 采用出水汇集区区别于传统的直接出水，便于检测出水水质，保证了水质的稳定性。

4. 将污水生物处理与MFC系统结合，提高了处理效率，不设置曝气器无需投加碳源和药剂，运营成本大为节约。

5. 本申请一体化装置结构简单，构思独特，易生产制造，使用方便，分区清晰，易于维修，基建成本低，使用寿命长，可有效解决高耗能、基建费用高昂、运行不稳定问题，实现污水处理深度脱氮，节能环保，是污水深度净化装置上的创新，经济和社会效益显著。

附图说明

图1为本申请一实施例中填料区立体结构示意图。

图2为本申请一实施例中填料区剖面结构示意图。

图3为本申请一实施例中一体化装置的结构示意图。

图4为本申请一实施例中PVC固定网示的结构意图。

以上各图中，1为进水缓冲区，2为填料-MFC复合脱氮区，3为出水汇集区，4为控制间，5为人孔，11为进水管，12、14、17、22、24、32、34为阀门，13、23、33为放空管，15为潜水泵，16为潜水管，21为出水孔，25为透气窗，26为透气窗开合支架，205、206为石墨电极板，207为活性炭复合填料，208为钛丝，201、202、203、204为PVC网，31为出水管，41为控制柜。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本申请的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本申请，并不以任何方式限制本申请的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。本申请所涉及“第一”、“第二”等是用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所涉及“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。

以下实施例中所涉及或依赖的程序均为本技术领域的常规程序或简单程序，本领域技术人员均能根据具体应用场景做出常规选择或者适应性调整。

以下实施例中所涉及的零部件、结构、机构或传感器等器件，如无特别说明，则均为常规市售产品。

为了更好的理解本申请技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例一

本例公开一种强化污水深度脱氮的一体化装置，参见图1-4，包括进水缓冲区1、填料-MFC复合脱氮区2、出水汇集区3、控制间4。

具体在本实施例中，进水缓冲区1的侧上部一侧装有进水管11，进水管11上装有阀门12，用于控制进水管11的启闭。在进水缓冲区1侧下部装有放空管13，放空管13上装有阀门14，在检查维修时，打开阀门14，平时处于关闭状态。在进水缓冲区的底部设有两台潜水泵，两台潜水泵均连有带阀门的潜水管，潜水泵15连有填料-MFC复合脱氮区潜水管16，潜水管16上装有阀门17，在运行过程中，阀门17处于开启状态。填料-MFC复合脱氮区上部设有两个相同的带阀门的出水孔，出水孔21装有阀门22，用于出水孔21的启闭，在正常运行时，阀门22开启。填料-MFC复合脱氮区底部装有放空管23，放空管23上装有阀门24，平时处于关闭状态。填料-MFC复合脱氮区顶部设置透气窗25，由两个透气窗开合支架26支撑，设备运行期间透气窗25保持开启，以满足生物处理所需氧气条件。填料-MFC复合脱氮区2内设有四层PVC网201、202、203、204，填料从上至下为石墨电极板205、挂有生物膜的活性炭复合填料207、石墨电极板206，四周用钛丝208作为导线连接两个电极板，起到电子传递的作用。

上述活性炭复合填料可采用现有的市售产品，其是通过聚乙烯醇（PVA）、海藻酸钠（SA）、活性炭粉末（PAC）、5%无水氯化钙饱和硼酸溶液制备的由聚乙烯醇-海藻酸钠（PVA-SA）作为填料的骨架结构，包埋活性炭粉末而形成的颗粒填料，该填料导电性、结构强度性能优良。可先将制作好的填料投入污水处理厂生物池挂膜，当填料生物膜的颜色和生物量连续两周不发生改变时，说明填料挂膜成功，此时即可装填使用。

出水汇集区侧下部设有出水管31，出水管上装有阀门32，用于控制出水管31的启闭，在平时处于开启状态。出水汇集区底部装有放空管33，放空管33上装有阀门34，平时处于关闭状态。控制间4内装有控制柜41，用于控制阀门的启闭与水泵的运行。进水缓冲区、填料-MFC复合脱氮区、出水汇集区对应壳体的顶部均设有对应的人孔，人孔5用于检查与维修，平时处于关闭状态。

该强化污水深度脱氮的一体化装置进行污水深度处理的操作步骤为：

通过控制柜41启动设备，阀门12开启，污水处理厂二沉池或高密沉淀池出水从进水管11流入进水缓冲区，通过潜水泵15向填料-MFC复合脱氮区输水，污水由下向上流动，从上部出水孔211、212排出，处理后的污水从出水汇集区由出水管31排出。

上面结合附图和实施例对本申请作了详细的说明；但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本申请发明构思的前提下，还可以对上述实施例中的相关部件及结构进行等同替代，从而形成多个具体的实施例，均为本申请的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (10)

1.一种强化污水深度脱氮的一体化装置，包括壳体，其特征在于，在所述壳体内沿水流方向依次隔设有进水缓冲区、填料-MFC复合脱氮区、出水汇集区；

所述填料-MFC复合脱氮区包括上下设置的MFC的阴极板、阳极板及位于该两极之间的填料层；

所述填料层是由挂载有生物膜的复合填料填充而成。

2.根据权利要求1所述的一体化装置，其特征在于，所述阴极板、阳极板分别由对应的上下层PVC网夹持固定。

3.根据权利要求1所述的一体化装置，其特征在于，所述阴极板、阳极板均为石墨电极板，且两者之间由钛丝电导通。

4.根据权利要求1所述的一体化装置，其特征在于，所述复合填料由PVA-SA复合凝胶包埋活性炭而构成的颗粒。

5.根据权利要求1所述的一体化装置，其特征在于，所述进水缓冲区的进水管设于其对应壳体区域的侧上部，侧下部设有带阀门的放空管；在所述进水缓冲区的底部设有用以向所述填料-MFC复合脱氮区泵入水流的潜水泵。

6.根据权利要求1所述的一体化装置，其特征在于，所述填料-MFC复合脱氮区的进水口设置于邻接所述进水缓冲区一侧的下部或底部，其出水口设置于邻接所述出水汇集区一侧的上部。

7.根据权利要求1所述的一体化装置，其特征在于，在所述进水缓冲区、填料-MFC复合脱氮区或/和出水汇集区对应壳体的侧下部或底部设有对应的带阀门的放空管。

8.根据权利要求1所述的一体化装置，其特征在于，在所述进水缓冲区、填料-MFC复合脱氮区或/和出水汇集区对应壳体的顶部设有对应的人孔，以供检修出入。

9.根据权利要求1所述的一体化装置，其特征在于，在所述填料-MFC复合脱氮区对应壳体的顶部设有对应的透气窗。

10.根据权利要求1所述的一体化装置，其特征在于，在所述壳体内还设置有用以安装控制设备的控制间。

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