CN223033217U - 一种竖流式短程硝化耦合厌氧氨氧化的生物脱氮系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种竖流式短程硝化耦合厌氧氨氧化的生物脱氮系统，包括罐体，罐体内置有套筒，罐体顶部安装有集气罩，套筒内部自下而上依次设有厌氧区和好氧区，套筒顶部设有分离区，套筒外壁与罐体内壁之间设有回流层；所述厌氧区由厌氧氨氧化颗粒污泥组成，厌氧区底部依次设有布水系统与曝气系统，曝气系统通过管路与集气罩相连接，厌氧区的顶部设有三相分离器A和排气管，排气管顶端的排气口位于集气罩内。本实用新型提供的生物脱氮系统，可以通过竖流式结构实现低耗高效的生物脱氮，出水澄清透明，无需后置沉淀池，通过定期排泥维持系统污泥浓度，无需进行污泥回流，具有节约占地面积与投资成本的优势。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种竖流式短程硝化耦合厌氧氨氧化的生物脱氮系统，属于污水处理技术领域。
背景技术
短程硝化/反硝化技术是近年来新兴起的生物脱氮技术，相较于传统AO生物脱氮，该技术将氨氮氧化在亚硝态氮阶段，并由反硝化将其转化为氨氮排出，省去了中间硝态氮的转化过程，能够在加快反应进程的同时，降低曝气与碳源的补给，有效减少运行费用；厌氧氨氧化技术是令一种新兴的生物脱氮工艺，该工艺相比传统工艺能够节约60%的曝气量，不需要额外添加碳源，具有水力停留时间短、处理效率高、占地面积小等优点，该工艺的前置条件是需要稳定的亚硝态氮供给，而短程硝化的产物正是亚硝态氮，因此也有大量学者将两种工艺耦合实现低耗高效的生物脱氮方式。
短程硝化耦合厌氧氨氧化技术具有节约运行能耗、无需有机碳源、适用高氨氮废水等优点，但实现该工艺的稳定运行也有比较严苛的外置条件，如较高的温度、低C/N、低溶解氧等，在北方或西部高寒地区往往因为保温而耗费大量的能源。
目前常用的反应形式为连续式反应池与序批式反应器两种形式，连续式反应池在运行过程中存在曝气难以精准调节、极易出现过度曝气的问题，容易出现亚硝酸盐产率的下降而影响到整个反应的处理效果；序批式反应器虽能够灵活控制曝气时间，但存在处理水量较小、处理效率低等问题，很难大规模有效的处理废水，无论是连续式还是序批式的反应形式，在实际运行中仍存在着多方的限制。
实用新型内容
本实用新型针对背景技术中的不足，提供一种竖流式短程硝化耦合厌氧氨氧化的生物脱氮系统，可以通过竖流式结构实现低耗高效的生物脱氮，出水澄清透明，无需后置沉淀池，通过定期排泥维持系统污泥浓度，无需进行污泥回流，具有节约占地面积与投资成本的优势。
为解决以上技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
一种竖流式短程硝化耦合厌氧氨氧化的生物脱氮系统，包括罐体，罐体内置有套筒，罐体顶部安装有集气罩；
所述套筒内部自下而上依次设有厌氧区和好氧区，套筒顶部设有分离区，套筒外壁与罐体内壁之间设有回流层；
所述厌氧区由厌氧氨氧化颗粒污泥组成，厌氧区底部依次设有布水系统与曝气系统，曝气系统通过管路与集气罩相连接；
所述厌氧区的顶部设有三相分离器A和排气管，排气管顶端的排气口位于集气罩内。
进一步的，所述好氧区由MABR膜曝气生物反应器组成，MABR膜曝气生物反应器通过管路与风机A相连接；好氧区底部设有布水系统，布水系统与碳源及碱度进口相连接。
进一步的，所述曝气系统与集气罩之间的连接管路上安装有风机B。
进一步的，所述布水系统的四周均设有进水口。
进一步的，所述套筒的顶部开口端处设有锯齿状结构的溢流堰。
进一步的，所述分离区内安装有三相分离器B。
进一步的，所述罐体的顶部一侧设有出水口，出水口位于三相分离器B的上方；所述罐体的底部一侧设有排泥口。
进一步的，所述集气罩顶部设有出气口。
进一步的，所述罐体外部设有保温层，保温层采用保温棉。
进一步的，所述罐体的高径比2:1-5:1，套筒和罐体的直径比2:3-4:5，厌氧区、好氧区、分离区容积比为2:1:1。
本实用新型采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：
本实用新型采用竖流式结构，内置多个三相分离器，出水澄清无需后置沉淀池，占地面积小，通过罐底排泥口定期排泥，无需额外污泥回流系统，节约建设成本与运行成本；
厌氧区与好氧区分区反应，保障菌种对环境的适应性，能够提高菌种活性与系统处理效率，通过回流层使短程硝化反应与厌氧氨氧化反应发生耦合，实现低耗高效的生物脱氮；
厌氧区底部设有曝气与布水系统，能够保证厌氧氨氧化颗粒污泥达到上升流速要求，避免污泥解絮，同时让罐底形成负压，实现了好氧出水往厌氧的回流。曝气所用气体来自系统顶端集气罩内，不含氧气，保证了厌氧区溶解氧的稳定；
好氧区采用MABR膜曝生物反应器，氧气利用率高，有效降低污泥产量，出水更加澄清，好氧区底部有布水系统，能够及时补充系统所需碳源、碱度，保障短程硝化反应的稳定进行；
本实用新型的主反应区在套筒内侧完成，能够降低外部温度变化对系统的干扰。
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是厌氧区底部布水系统的结构示意图。
图中，1-罐体，2-套筒，3-集气罩，4-厌氧区，5-好氧区，6-曝气系统，7-进水口，8-三相分离器A，9-排气管，10-碳源及碱度进口，11-溢流堰，12-三相分离器B，13-出水口，14-出气口，15-排泥口，16-风机A，17-风机B。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。
如图1和图2共同所示，本实用新型提供一种竖流式短程硝化耦合厌氧氨氧化的生物脱氮系统，包括罐体1，罐体1内置有套筒2，罐体1顶部安装有集气罩3。
所述套筒2内部自下而上依次设有厌氧区4和好氧区5，套筒2顶部设有分离区。所述套筒2外壁与罐体1内壁之间设有回流层。
所述厌氧区4由厌氧氨氧化颗粒污泥组成，厌氧区4底部依次设有布水系统与曝气系统6。
所述布水系统的四周均设有进水口7，待处理废水通过系统外部的分水包后从四周进水口7均匀进入布水系统。
所述曝气系统6通过管路与集气罩3相连接，管路上安装有风机B17。
所述厌氧区4的顶部设有三相分离器A8和排气管9，排气管9顶端的排气口位于集气罩3内。厌氧区4产生的氮气输送至顶部集气罩3内，避免产生的氮气对好氧区微生物的冲击。
所述布水系统与曝气系统6能够为颗粒污泥的形成提供适应的上升流速，避免颗粒污泥的解絮，为防止厌氧区4溶解氧过高，曝气系统6从集气罩3内抽气。
所述好氧区5由MABR膜曝气生物反应器组成，MABR膜曝气生物反应器通过管路与风机A16相连接。中空纤维膜外表面附着微生物生长的生物膜，空气通过中空纤维膜为生物膜供氧，实现高效微氧曝气，同时保证污泥处于悬浮状态，不会沉积于罐底。好氧区5底部设有布水系统，布水系统与碳源及碱度进口10相连接，布水系统可以将碳源、碱度均匀分布，能够保证短程硝化反应的稳定运行。
所述套筒2的顶部开口端处设有锯齿状结构的溢流堰11。
所述分离区内安装有三相分离器B12。
所述罐体1的顶部一侧设有出水口13，出水口13位于三相分离器B12的上方。
所述罐体1的底部一侧设有排泥口15。
所述集气罩3顶部设有出气口14。
所述罐体1外部设有保温层，保温层采用保温棉，冬季保温夏季隔热，减小温度变化对系统的影响。
本实用新型中罐体1的高径比2:1-5:1，套筒2和罐体1的直径比2:3-4:5，厌氧区4、好氧区5、分离区容积比为2:1:1，厌氧区4溶解氧＜0.5mg/L，好氧区5溶解氧0.5-1.2mg/L，系统温度25℃-30℃，通过罐底排泥口15定期排泥维持系统污泥浓度3000-4000mg/L。
本实用新型的具体工作原理：
本实用新型自下而上分为厌氧区、好氧区、分离区三部分，废水由罐底布水系统均匀进入反应器，经厌氧区将未完全转化的有机氮彻底转化为氨氮，再经过好氧区发生短程硝化反应，将氨氮转化为亚硝态氮，经过在池壁部分的回流系统再次回流至厌氧区，氨氮与亚硝态氮在此发生厌氧氨氧化反应，生成氮气排除，实现生物脱氮。
废水具体处理过程：待处理废水通过从系统四周均匀进入厌氧区底部，厌氧区底部设有微孔曝气系统，进气为系统集气罩内不含氧气体，目的是为回流提供负压力，保证回流层的稳定，同时为颗粒污泥提供上升流速。
废水向上流动，经过厌氧区，通过厌氧氨氧化颗粒污泥将氨氮与亚硝态氮转化为氨氮排出，实现生物脱氮，同时将进水中一部分有机氮氨化，提升脱氮效果。厌氧区顶部设有三相分离器，能够将厌氧颗粒污泥与水分隔，同时将产生的氮气输送至顶部集气罩内，避免产生的氮气对好氧区微生物的冲击。
废水继续向上流动，进入好氧区，与MABR膜曝生物反应器表面附着生长的生物膜反应，微生物将氨氮转化为亚硝态氮，为厌氧氨氧化反应提供原料。空气通过中空纤维膜由内向外渗透氧气，在提高氧气利用率的同时降低污泥产量。好氧区底部设有布水系统，当短程硝化反应不稳定时能够及时提供碳源与碱度，保证反应稳定。好氧区上部设有溢流堰，反应出水经溢流堰于回流层完成回流。
废水继续向上流动，在反应器上部还设有三相分离器，将泥、水、气分层，出水透明澄清，分离出来的气在顶部集气罩内短暂收集后通过出气口排出。
以上所述为本实用新型最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本实用新型的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本实用新型的技术启示而进行的等效变换，也在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种竖流式短程硝化耦合厌氧氨氧化的生物脱氮系统，其特征在于：包括罐体（1），罐体（1）内置有套筒（2），罐体（1）顶部安装有集气罩（3）；
所述套筒（2）内部自下而上依次设有厌氧区（4）和好氧区（5），套筒（2）顶部设有分离区，套筒（2）外壁与罐体（1）内壁之间设有回流层；
所述厌氧区（4）由厌氧氨氧化颗粒污泥组成，厌氧区（4）底部依次设有布水系统与曝气系统（6），曝气系统（6）通过管路与集气罩（3）相连接；
所述厌氧区（4）的顶部设有三相分离器A（8）和排气管（9），排气管（9）顶端的排气口位于集气罩（3）内。
2.如权利要求1所述的一种竖流式短程硝化耦合厌氧氨氧化的生物脱氮系统，其特征在于：所述好氧区（5）由MABR膜曝气生物反应器组成，MABR膜曝气生物反应器通过管路与风机A（16）相连接；好氧区（5）底部设有布水系统，布水系统与碳源及碱度进口（10）相连接。
3.如权利要求1所述的一种竖流式短程硝化耦合厌氧氨氧化的生物脱氮系统，其特征在于：所述曝气系统（6）与集气罩（3）之间的连接管路上安装有风机B（17）。
4.如权利要求1所述的一种竖流式短程硝化耦合厌氧氨氧化的生物脱氮系统，其特征在于：所述布水系统的四周均设有进水口（7）。
5.如权利要求1所述的一种竖流式短程硝化耦合厌氧氨氧化的生物脱氮系统，其特征在于：所述套筒（2）的顶部开口端处设有锯齿状结构的溢流堰（11）。
6.如权利要求1所述的一种竖流式短程硝化耦合厌氧氨氧化的生物脱氮系统，其特征在于：所述分离区内安装有三相分离器B（12）。
7.如权利要求6所述的一种竖流式短程硝化耦合厌氧氨氧化的生物脱氮系统，其特征在于：所述罐体（1）的顶部一侧设有出水口（13），出水口（13）位于三相分离器B（12）的上方；所述罐体（1）的底部一侧设有排泥口（15）。
8.如权利要求1所述的一种竖流式短程硝化耦合厌氧氨氧化的生物脱氮系统，其特征在于：所述集气罩（3）顶部设有出气口（14）。
9.如权利要求1所述的一种竖流式短程硝化耦合厌氧氨氧化的生物脱氮系统，其特征在于：所述罐体（1）外部设有保温层，保温层采用保温棉。
10.如权利要求1所述的一种竖流式短程硝化耦合厌氧氨氧化的生物脱氮系统，其特征在于：所述罐体（1）的高径比2:1-5:1，套筒（2）和罐体（1）的直径比2:3-4:5，厌氧区（4）、好氧区（5）、分离区容积比为2:1:1。
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