公布日：2022.05.10
申請(qǐng)日：2022.03.01
分類號(hào)：C02F9/14(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明提供的一種無(wú)機(jī)氨氮廢水嵌入式短程硝化耦合反硝化裝置，主要包括殼體、曝氣系統(tǒng)、硝化功能區(qū)、沉降區(qū)、反硝化功能區(qū)、碳源均布系統(tǒng)；硝化功能區(qū)接種有亞硝化細(xì)菌，同時(shí)還添加了一定數(shù)量的沸石顆粒；硝化功能區(qū)投加有沸石顆粒，即提供菌群數(shù)量又可迅速吸附水中的氨氮，降低硝化區(qū)氨氮濃度，增強(qiáng)系統(tǒng)抗氨氮沖擊能力還能在氨氮濃度下降時(shí)，沸石吸附的氨氮會(huì)向硝化區(qū)釋放，可保持系統(tǒng)較高的游離氨濃度，通過(guò)控制游離氨、DO、pH可實(shí)現(xiàn)短程硝化，減少硝化反應(yīng)曝氣量及反硝化反應(yīng)所需碳源量；硝化和反硝化過(guò)程在同一空間中完成且硝化和反硝化各自獨(dú)立、互不影響，反硝化功能區(qū)嵌入在硝化功能區(qū)中，設(shè)備緊湊、占地空間少。
權(quán)利要求書
1.一種無(wú)機(jī)氨氮廢水嵌入式短程硝化耦合反硝化裝置，其特征在于：主要包括殼體、曝氣系統(tǒng)、硝化功能區(qū)、沉降區(qū)、反硝化功能區(qū)、碳源均布系統(tǒng)；所述硝化功能區(qū)是由殼體側(cè)壁、底部溝槽、沉降槽及反硝化功能區(qū)合圍而成的，硝化功能區(qū)接種有亞硝化細(xì)菌，同時(shí)還添加了一定數(shù)量的沸石顆粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)機(jī)氨氮廢水嵌入式短程硝化耦合反硝化裝置，其特征在于：所述沉降區(qū)主要包括沉降槽、導(dǎo)流槽及圓錐形擋板；沉降槽置于硝化功能區(qū)中，導(dǎo)流槽置于沉降槽上方，導(dǎo)流槽與沉降槽圍成沉降區(qū)的進(jìn)水通道；圓錐形擋板安裝于沉降槽底部排泥口下方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)機(jī)氨氮廢水嵌入式短程硝化耦合反硝化裝置，其特征在于：所述殼體主要由殼體側(cè)壁、殼體底板及底部溝槽合圍而成；底部溝槽是由多個(gè)V型槽依次首尾連接而成，兩側(cè)的V型槽直接與殼體四周相連接，中間的V型槽通過(guò)一塊橫板相連接；所述底部溝槽由若干個(gè)V型槽連接而成，V型槽的角度在30°-60°之間，V型槽的角度在自身重力情況下沿著V型槽壁板下滑；所述曝氣系統(tǒng)的納米曝氣管安裝于底部溝槽V型槽的最低點(diǎn)位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)機(jī)氨氮廢水嵌入式短程硝化耦合反硝化裝置，其特征在于：所述曝氣系統(tǒng)主要包括進(jìn)氣管路和納米曝氣管；進(jìn)氣管路主要由進(jìn)氣主管、進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥及進(jìn)氣支管組成；納米曝氣管與兩側(cè)的進(jìn)氣支管首尾相連組成閉環(huán)氣路，納米曝氣管安裝于底部溝槽V型槽的最低點(diǎn)位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)機(jī)氨氮廢水嵌入式短程硝化耦合反硝化裝置，其特征在于：所述反硝化功能區(qū)主要包括反硝化填料柱外殼、反硝化功能填料、濾網(wǎng)、反硝化集水管、反硝化回流管及單向閥；反硝化功能填料置于反硝化填料柱外殼內(nèi)，濾網(wǎng)安放于反硝化填料柱外殼頂部進(jìn)水口，反硝化集水管連接于每一列反硝化填料柱外殼的底部，在反硝化集水管的兩側(cè)間隔布置反硝化回流管，反硝化回流管上安裝有單向閥，單向閥是鉸接于反硝化回流管頂?shù)膿醢�；所述碳源均布系統(tǒng)主要包括碳源主管和碳源支管；碳源主管一端連接碳源泵及碳源罐，另一端連接各碳源支管，碳源支管連接至每個(gè)反硝化填料柱。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)機(jī)氨氮廢水嵌入式短程硝化耦合反硝化裝置，其特征在于：所述硝化功能區(qū)添加了一定數(shù)量的沸石顆粒，沸石顆粒的粒徑為40-200目之間，沸石顆粒的體積占硝化功能區(qū)體積的10％-30％；沸石顆粒作為亞硝化菌的載體，亞硝化菌附著生長(zhǎng)于沸石顆粒。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種無(wú)機(jī)氨氮廢水嵌入式短程硝化耦合反硝化裝置，其特征在于：所述沉降槽和導(dǎo)流槽上開(kāi)有若干個(gè)孔，反硝化填料柱穿過(guò)沉降槽和導(dǎo)流槽上的開(kāi)孔與底部的反硝化集水管相連通；所述沉降槽和導(dǎo)流槽圍成的進(jìn)水通道延伸至沉降槽中部，沉降槽進(jìn)水流經(jīng)沉降槽中部，而后向上流動(dòng)進(jìn)入反硝化填料柱；所述反硝化填料柱的頂端略低于沉降槽的頂端，使得硝化功能區(qū)的混合液因曝氣抬升經(jīng)過(guò)沉降槽進(jìn)水通道，最后溢流流入反硝化填料柱；所述反硝化填料柱內(nèi)填充有反硝化功能填料，反硝化功能填料占反硝化填料柱體積的40％-60％，反硝化填料柱進(jìn)口端和反硝化集水管出口端設(shè)有濾網(wǎng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種無(wú)機(jī)氨氮廢水嵌入式短程硝化耦合反硝化裝置，其特征在于：反硝化集水管兩側(cè)間隔連接有反硝化回流管，每根反硝化回流管上安裝有單向閥；反硝化集水管的某一端通過(guò)連接接頭和出水管路連通起來(lái)，在出水管路的下游安裝有出水調(diào)節(jié)閥。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種無(wú)機(jī)氨氮廢水嵌入式短程硝化耦合反硝化裝置，其特征在于：所述出水管連接每根反硝化集水管的裝有濾網(wǎng)的一端，出水管出口處裝有閥門。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種無(wú)機(jī)氨氮廢水嵌入式短程硝化耦合反硝化裝置，其特征在于：每個(gè)反硝化功能區(qū)都有對(duì)應(yīng)的一根碳源補(bǔ)給支管。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)以上問(wèn)題，本發(fā)明旨在提出一種無(wú)機(jī)氨氮廢水嵌入式短程硝化耦合反硝化裝置，實(shí)現(xiàn)氨氮和總氮的高效去除。本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決：
一種無(wú)機(jī)氨氮廢水嵌入式短程硝化耦合反硝化裝置，主要包括殼體、曝氣系統(tǒng)、硝化功能區(qū)、沉降區(qū)、反硝化功能區(qū)、碳源均布系統(tǒng)；所述硝化功能區(qū)是由殼體側(cè)壁、底部溝槽、沉降槽及反硝化功能區(qū)合圍而成的，硝化功能區(qū)接種有亞硝化細(xì)菌，同時(shí)還添加了一定數(shù)量的沸石顆粒。
所述沉降區(qū)主要包括沉降槽、導(dǎo)流槽及圓錐形擋板；沉降槽置于硝化功能區(qū)中，導(dǎo)流槽置于沉降槽上方，導(dǎo)流槽與沉降槽圍成沉降區(qū)的進(jìn)水通道；圓錐形擋板安裝于沉降槽底部排泥口下方。
所述殼體主要由殼體側(cè)壁、殼體底板及底部溝槽合圍而成；底部溝槽是由多個(gè)V型槽依次首尾連接而成，兩側(cè)的V型槽直接與殼體四周相連接，中間的V型槽通過(guò)一塊橫板相連接。
所述曝氣系統(tǒng)主要包括進(jìn)氣管路和納米曝氣管；進(jìn)氣管路主要由進(jìn)氣主管、進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥及進(jìn)氣支管組成；納米曝氣管與兩側(cè)的進(jìn)氣支管首尾相連組成閉環(huán)氣路，納米曝氣管安裝于底部溝槽V型槽的最低點(diǎn)位置。
所述反硝化功能區(qū)主要包括反硝化填料柱外殼、反硝化功能填料、濾網(wǎng)、反硝化集水管、反硝化回流管及單向閥；反硝化功能填料置于反硝化填料柱外殼內(nèi)，濾網(wǎng)安放于反硝化填料柱外殼頂部進(jìn)水口，反硝化集水管連接于每一列反硝化填料柱外殼的底部，在反硝化集水管的兩側(cè)間隔布置反硝化回流管，反硝化回流管上安裝有單向閥，單向閥是鉸接于反硝化回流管頂?shù)膿醢濉?/span>
所述碳源均布系統(tǒng)主要包括碳源主管和碳源支管；碳源主管一端連接碳源泵及碳源罐，另一端連接各碳源支管，碳源支管連接至每個(gè)反硝化填料柱。
進(jìn)一步地，所述底部溝槽由若干個(gè)V型槽連接而成，V型槽的角度在30°-60°之間，可根據(jù)實(shí)際情況需要進(jìn)行設(shè)計(jì)選取。V型槽的角度應(yīng)能滿足使污泥可在自身重力情況下沿著V型槽壁板下滑。
進(jìn)一步地，所述曝氣系統(tǒng)的納米曝氣管安裝于底部溝槽V型槽的最低點(diǎn)位置，從納米曝氣管出來(lái)的空氣將底部溝槽沉積的污泥沖刷起來(lái)，在提供溶解氧的同時(shí)又起著氣力攪拌的作用，使整個(gè)硝化功能區(qū)的污泥混合液處于完全混合的狀態(tài)，使所有亞硝化細(xì)菌都能迅速接觸到污染物底物，降低污泥負(fù)荷，提高生化處理效率和抗沖擊能力。
進(jìn)一步地，所述硝化功能區(qū)添加了一定數(shù)量的沸石顆粒，沸石顆粒的粒徑為40-200目之間，沸石顆粒的體積占硝化功能區(qū)體積的10％-30％；沸石顆粒作為亞硝化菌的載體，亞硝化菌附著生長(zhǎng)于沸石顆粒上。
進(jìn)一步地，所述沉降槽和導(dǎo)流槽上開(kāi)有若干個(gè)孔，反硝化填料柱穿過(guò)沉降槽和導(dǎo)流槽上的開(kāi)孔與底部的反硝化集水管相連通。
進(jìn)一步地，所述沉降槽和導(dǎo)流槽圍成的進(jìn)水通道延伸至沉降槽中部，沉降槽進(jìn)水流經(jīng)沉降槽中部，而后向上流動(dòng)進(jìn)入反硝化填料柱。
進(jìn)一步地，所述反硝化填料柱的頂端略低于沉降槽的頂端，使得硝化功能區(qū)的混合液因曝氣抬升經(jīng)過(guò)沉降槽進(jìn)水通道，最后溢流流入反硝化填料柱。
進(jìn)一步地，所述反硝化填料柱內(nèi)填充有反硝化功能填料，反硝化功能填料占反硝化填料柱體積的40％-60％，反硝化填料柱進(jìn)口端和反硝化集水管出口端設(shè)有濾網(wǎng)，使反硝化功能填料不隨水流流走。
進(jìn)一步地，所述反硝化填料柱內(nèi)填充的反硝化功能填料可在一定范圍內(nèi)流動(dòng)，可對(duì)反硝化填料柱進(jìn)水有一定的水力自攪拌作用。
進(jìn)一步地，反硝化集水管兩側(cè)間隔連接有反硝化回流管，每根反硝化回流管上安裝有單向閥，控制反硝化處理出水只能流入硝化功能區(qū)而不能倒流。
進(jìn)一步地，反硝化集水管的某一端通過(guò)連接接頭和出水管路連通起來(lái)，在出水管路的下游安裝有出水調(diào)節(jié)閥；所述出水管連接每根反硝化集水管的裝有濾網(wǎng)的一端，出水管出口處裝有閥門，用來(lái)控制出水流量。
進(jìn)一步地，所述硝化功能區(qū)在曝氣作用下，混合液因攜帶小氣泡而使得自身密度減小，產(chǎn)生向上的浮力，從而使硝化功能區(qū)抬升并溢流至沉降槽，混合液在沉降槽中被進(jìn)一步消耗溶解氧和析出空氣，混合液密度增大，由于反硝化填料柱頂端低于沉降槽頂端，混合液經(jīng)自然沉降后上清液從沉降槽溢流進(jìn)入反硝化填料柱，因上清液的密度大于硝化功能區(qū)混合液且硝化功能區(qū)因曝氣產(chǎn)生了負(fù)壓區(qū)，所以經(jīng)反硝化功能區(qū)處理后的水可通過(guò)反硝化回流管回流至硝化功能區(qū)。
進(jìn)一步地，所述硝化功能區(qū)的混合液進(jìn)入沉降槽后，因混合液中投加有沸石顆粒，使污泥絮體體積和質(zhì)量，沉降速率更快。
進(jìn)一步地，每個(gè)反硝化功能區(qū)都有對(duì)應(yīng)的一根碳源補(bǔ)給支管。
相比于傳統(tǒng)的硝化反硝化和同步硝化反硝化處理方法，本發(fā)明具有如下特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)：
1.本發(fā)明硝化和反硝化過(guò)程在同一空間中完成且硝化和反硝化各自獨(dú)立、互不影響，反硝化功能區(qū)嵌入在硝化功能區(qū)中，設(shè)備緊湊、占地空間少。
2.本發(fā)明硝化功能區(qū)投加有沸石顆粒，一是可作為硝化菌的附著生長(zhǎng)場(chǎng)所、提供菌群數(shù)量；二是可迅速吸附水中的氨氮，降低硝化區(qū)氨氮濃度，增強(qiáng)系統(tǒng)抗氨氮沖擊能力；三是當(dāng)硝化區(qū)的氨氮濃度下降時(shí)，沸石吸附的氨氮會(huì)向硝化區(qū)釋放，可保持系統(tǒng)較高的游離氨濃度，通過(guò)控制游離氨、DO、pH可實(shí)現(xiàn)短程硝化，減少硝化反應(yīng)曝氣量及反硝化反應(yīng)所需碳源量。
3.本發(fā)明硝化功能區(qū)溶解氧控制在0.3-0.7mg/L，pH控制在8左右，游離氨控制在0.6mg/L以上，硝化階段節(jié)約供氧量25％，反硝化階段節(jié)約有機(jī)碳源40％，節(jié)省投堿量，反應(yīng)器的容積減少30％-40％，減少污泥產(chǎn)量約50％。
4.本發(fā)明沉降槽既可實(shí)現(xiàn)污泥沉降分離，又可作為二級(jí)好氧區(qū)進(jìn)一步消耗溶解氧，為反硝化創(chuàng)造更好的缺氧環(huán)境。
5.本發(fā)明將碳源直接投加到反硝化區(qū)，可為反硝化過(guò)程提供充足的碳源，提高總氮去除率；與直接將碳源投加到進(jìn)水處相比，可避免異養(yǎng)好養(yǎng)菌與硝化菌競(jìng)爭(zhēng)溶解氧，為硝化菌提供更好的生長(zhǎng)環(huán)境，可節(jié)約碳源、強(qiáng)化硝化反應(yīng)。
6.本發(fā)明反硝化功能區(qū)設(shè)有反硝化回流管，將反硝化出水回流至硝化區(qū)，補(bǔ)充硝化反應(yīng)所需一半堿度左右，減少硝化過(guò)程投加的堿度。
7.本發(fā)明沉降槽沉降分離下來(lái)的污泥全部回流至硝化區(qū)中部，硝化區(qū)中部始終保持較高的污泥濃度，而進(jìn)水首先進(jìn)入硝化區(qū)中部，所以具有稀釋進(jìn)水負(fù)荷、提高抗進(jìn)水負(fù)荷沖擊的效果。
8.本發(fā)明的曝氣系統(tǒng)的納米曝氣管安裝于底部溝槽V型槽的最低點(diǎn)位置，從納米曝氣管出來(lái)的空氣將底部溝槽沉積的污泥沖刷起來(lái)，在提供溶解氧的同時(shí)又起著氣力攪拌的作用，使整個(gè)硝化功能區(qū)的污泥混合液處于完全混合的狀態(tài)，使所有亞硝化細(xì)菌都能迅速接觸到污染物底物，降低污泥負(fù)荷，提高生化處理效率和抗沖擊能力。
9.本發(fā)明的硝化功能區(qū)在曝氣作用下，混合液因攜帶小氣泡而使得自身密度減小，產(chǎn)生向上的浮力，從而使硝化功能區(qū)抬升并溢流至沉降槽，混合液在沉降槽中被進(jìn)一步消耗溶解氧和析出空氣，混合液密度增大，由于反硝化填料柱頂端低于沉降槽頂端，混合液經(jīng)自然沉降后上清液從沉降槽溢流進(jìn)入反硝化填料柱，因上清液的密度大于硝化功能區(qū)混合液且硝化功能區(qū)因曝氣產(chǎn)生了負(fù)壓區(qū)，所以經(jīng)反硝化功能區(qū)處理后的水可通過(guò)反硝化回流管回流至硝化功能區(qū)。
10.本發(fā)明硝化區(qū)底部采用溝槽式設(shè)計(jì)，位于底部溝槽最低點(diǎn)處的納米曝氣管可將沉降的污泥充分?jǐn)嚢杵饋?lái)，底部不易沉積污泥，污泥處于完全混合狀態(tài)，進(jìn)水污染物可及時(shí)被微生物捕獲，污泥容積負(fù)荷更高，溶解氧更容易控制。
（發(fā)明人：徐傳骯;寧小飛;陳后興;邱根萍;吉康寧;董喬紅;肖建林）
