一种污水自动循环流动的同步脱氮装置及方法与流程

本发明涉及一种污水脱氮装置，更具体的说，尤其涉及一种曝气充氧与多种微生物（异养菌、硝化菌、亚硝化菌、厌氧氨氧化菌、反硝化菌）协同作用，并通过气体动力实现污水循环流动达到高效处理氨氮cod污水的脱氮装置及方法。

背景技术：

目前，含氮废水已经严重影响了水生环境的生态平衡。进入水体的氮会造成其富营养化，进而导致藻类大量繁殖，消耗水体中的溶解氧使水体缺氧，从而鱼虾大量死亡，使水质恶劣，并对周边生态环境产生不良影响。尤其是当前制药、化工行业产生的高氨氮高cod废水，处理难度更是加大，一旦处理不当，排放到外界水体中，将对河流湖泊等水环境造成难以挽回的伤害。针对此种难降解废水，现已有物理化学法和生物法。物理化学法成本高，药剂难回收，会二次污染，不是经济高效的处理技术；而生物法由于其处理潜力大、持久处理、维护成本低、不会造成二次污染等优点，成为处理高氨氮高cod废水的热门方法。

涉及转化去除氨氮和cod的微生物众多，针对制药废水、污泥消化液、炼油废水等高氨氮高cod废水，传统单一菌种的使用仍会造成氨氮cod去除的不完全甚至去除效率大打折扣，因此，需要对微生物进行合理的搭配和安排，并给其提供适宜的环境，才能实现氨氮和cod的高效去除。本文旨在发明一种组合多种微生物处理高氨氮高cod的废水并减少能耗的装置和方法。

技术实现要素：

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种污水自动循环流动的同步脱氮装置及方法。

本发明的污水自动循环流动的同步脱氮装置，包括曝气反应柱、厌氧反应柱、三相分离器、连接管、回流管和沉淀槽，曝气反应柱的下端设置有与其内部空腔相通的进水口，曝气反应柱内部空腔的底端设置有曝气头，曝气头与曝气装置相连接；其特征在于：三相分离器位于曝气反应柱的上端，曝气反应柱的上端与三相分离器的进口相通，三相分离器的气体出口与外界相通，液体出口经连接管与厌氧反应柱的底端相通；厌氧反应柱的上部经回流管与沉淀槽和曝气反应柱的底端相通；厌氧反应柱的上端设置有溢流口；

所述曝气反应柱中含有填料和接种有异养菌、亚硝化菌和硝化菌的污泥；所述厌氧反应柱的底部设置有承托层，承托层上开设有通孔，厌氧反应柱中含有接种有厌氧氨氧化菌和反硝化菌的污泥。

本发明的污水自动循环流动的同步脱氮装置，所述厌氧反应柱与回流管连通处的高度低于溢流口的高度，所述曝气反应柱与连接管连通处的高度不高于溢流口的高度；所述厌氧反应柱的上端与外界相通。

本发明的污水自动循环流动的同步脱氮装置，含氮污水经进水口由曝气反应柱底部进入，经过三相分离器，由连接管输送到厌氧反应柱底部，经过承托层形成均匀的布水，污水再由回流管经沉淀槽，从曝气反应柱底部返回，形成污水的循环。

本发明的污水自动循环流动的同步脱氮装置，含有氨氮和cod的污水由曝气反应柱底部进入进行充氧，附着在填料和游离在反应柱中的好氧污泥中含有异养菌、硝化菌和亚硝化菌，异养菌消耗氧气和cod，硝化菌和亚硝化菌利用氧气和cod将部分氨氮转化为硝氮和亚硝氮；随后污水流入厌氧反应柱，反应柱的污泥层中的厌氧氨氧化菌会将亚硝氮和剩余部分的氨氮转化为氮气，并生成硝氮；反硝化菌会利用cod将硝氮还原成氮气。

本发明的污水自动循环流动的同步脱氮装置的脱氮方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：

a).污水流入，从进水口中注入含有氨氮和cod的污水，污水在曝气反应柱中由下至上流动；b).曝气处理，曝气装置通过曝气头向曝气区中鼓入空气，使污水与空气中的氧气充分接触，以使污水中溶解一定量的氧气；c).好氧反应，污水在曝气反应柱中由下至上流动过程中，附着在填料和游离在反应柱中的好氧污泥中的异养菌消耗氧气和cod，硝化菌和亚硝化菌利用氧气和cod将部分氨氮转化为硝氮和亚硝氮；d).污水流通，好氧处理后的污水经连接管进入厌氧反应柱中，并在承托层的作用下实现均匀布水；e).厌氧反应，污水在厌氧反应柱中由下至上流动过程中，反应柱中污泥中的厌氧氨氧化菌会将亚硝氮和剩余的氨氮转化为氮气，并生成硝氮；反硝化菌会利用cod将硝氮还原成氮气；f).污水回流，由厌氧反应柱流出的污水经回流管流入沉淀槽，污水中携带的轻质污泥沉淀于沉淀槽的底部；然后污水由沉淀槽进入曝气反应柱的底部；g).循环处理，污水进入曝气反应柱再次进行曝气处理，并经连接管流入厌氧反应柱，再经回流管流经沉淀槽和流入曝气反应柱的底部，如此往复循环，实现污水的循环处理，达到了氨氮的高效转化。

本发明的有益效果是：本发明的脱氮装置，含氨氮和cod的污水在曝气反应柱中进行曝气，实现了污水与氧气的从分接触；污水在曝气反应柱的顶部经三相分离器的分离后污水，经连接管进入厌氧反应柱中，经厌氧反应后经回流管流经沉淀槽并进入曝气反应柱的底部，在曝气的作用下实现了污水的循环流动。污水在曝气反应柱中由下至上流动过程中，附着在填料和游离在反应柱中的好氧污泥中的异养菌消耗氧气和cod，硝化菌和亚硝化菌利用氧气和cod将部分氨氮转化为硝氮和亚硝氮；污水在厌氧反应柱中由下至上流动过程中，反应柱中污泥中的厌氧氨氧化菌会将亚硝氮和剩余的氨氮转化为氮气，并生成硝氮；反硝化菌会利用cod将硝氮还原成氮气，实现了污水中高浓度氨氮和cod的有效去除。

本发明的污水自动循环流动的同步脱氮装置和脱氮方法，提供了一种组合多种微生物处理高氨氮高cod的废水并减少能耗的装置和方法，利用搭配多种微生物，为其提供合适的生存的好氧和厌氧环境，并以气体为动力实现污水的自动循环流动，实现氨氮和cod的完全去除。

附图说明

图1为本发明的污水自动循环流动的同步脱氮装置的结构示意图。

图中：1出气口，2三相分离器，3曝气反应柱，4填料，5进水口，6曝气头，7连接管，8厌氧反应柱，9污泥层，10回流管，11承托层，12沉淀槽，13排泥口，14溢流口。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，给出了本发明的污水自动循环流动的同步脱氮装置的结构示意图，其由曝气反应柱3、厌氧反应柱8、沉淀槽12、三相分离器2、连接管7、回流管10组成，曝气反应柱3内部空腔的底部设置有曝气头6，曝气头6与曝气装置相连接，以实现对曝气反应柱3中污水的曝气作业。三相分离器2位于曝气反应柱3的上端，三相分离器2的进口与曝气反应柱2的上端相通，出气口1与外界相通，出水口经连接管7与厌氧反应柱8的底部相通。厌氧反应柱8的底部设置有承托层11，承托层11上均匀布设有通孔。厌氧反应柱8的顶部经回流管10与沉淀槽12和曝气反应柱3的底部相通，厌氧反应柱8的顶部设置有溢流口14，厌氧反应柱8的上端可与外界相通。

所示曝气反应柱3中设置有填料4和接种有异养菌、硝化菌、亚硝化菌的污泥，异养菌消耗氧气和cod，硝化菌和亚硝化菌利用氧气和cod将部分氨氮转化为硝氮和亚硝氮。厌氧反应柱8中含有接种有厌氧氨氧化菌和反硝化菌的污泥，形成污泥层9，厌氧氨氧化菌会将亚硝氮和剩余的氨氮转化为氮气，并生成硝氮；反硝化菌会利用cod将硝氮还原成氮气。

曝气头6在曝气反应柱3中对污水进行曝气充氧，气泡使该反应柱内气液的整体密度降低，使污水经连接管7流入厌氧反应柱8底部，在厌氧反应柱8中经过污泥层9，再从上方回流管10流入沉淀槽，经过沉淀槽时，污水中携带的轻质污泥以沉淀、截留的方式留在槽底，随后污水再从曝气反应柱3底部流入，形成污水的自循环流动。

三相分离器2可防止曝气反应柱3中好氧污泥的流失，有助于好氧污泥在填料4上挂膜，促进该反应柱中的污泥体系快速稳定。厌氧反应柱8中的承托层11承托住厌氧的颗粒污泥，维持厌氧反应柱8中污泥体系中的生物量。当有新的污水从曝气反应柱3底部进入装置时，由于曝气反应柱3与厌氧反应柱8之间的连通，会使厌氧反应柱8的液面上升。当液面上升至高于回流管10时，会从溢流口14流出。

含有氨氮和cod的污水由曝气反应柱3底部进入进行曝气充氧，附着在填料4和游离在反应柱中的好氧污泥中异养菌消耗氧气和cod，硝化菌和亚硝化菌利用氧气和cod将部分氨氮转化为硝氮和亚硝氮，且氧气会被消耗殆尽。随后污水流入厌氧反应柱8，厌氧反应柱8的污泥层9中的厌氧氨氧化菌会将亚硝氮和剩余部分的氨氮转化为氮气，并生成硝氮；反硝化菌会利用cod将之前生成的两部分硝氮还原成氮气。污水会带出少量轻质污泥由回流管10流出，经过沉淀槽12时，轻质污泥被沉淀、截留后排出，优化污泥体系，随后污水再从曝气反应柱3底部流回曝气反应柱。曝气提供气体动力使污水在装置中自动循环流动，使以上过程反复进行，实现对氨氮和cod的高效转化和去除。

本发明的污水自动循环流动的同步脱氮装置的脱氮方法，通过以下步骤来实现：

a).污水流入，从进水口中注入含有氨氮和cod的污水，污水在曝气反应柱中由下至上流动；

b).曝气处理，曝气装置通过曝气头向曝气区中鼓入空气，使污水与空气中的氧气充分接触，以使污水中溶解一定量的氧气；

c).好氧反应，污水在曝气反应柱中由下至上流动过程中，附着在填料和游离在反应柱中的好氧污泥中的异养菌消耗氧气和cod，硝化菌和亚硝化菌利用氧气和cod将部分氨氮转化为硝氮和亚硝氮；

d).污水流通，好氧处理后的污水经连接管进入厌氧反应柱中，并在承托层的作用下实现均匀布水；

e).厌氧反应，污水在厌氧反应柱中由下至上流动过程中，反应柱中污泥中的厌氧氨氧化菌会将亚硝氮和剩余的氨氮转化为氮气，并生成硝氮；反硝化菌会利用cod将硝氮还原成氮气；

f).污水回流，由厌氧反应柱流出的污水经回流管流入沉淀槽，污水中携带的轻质污泥沉淀于沉淀槽的底部；然后污水由沉淀槽进入曝气反应柱的底部；

g).循环处理，污水进入曝气反应柱再次进行曝气处理，并经连接管流入厌氧反应柱，再经回流管流经沉淀槽和流入曝气反应柱的底部，如此往复循环，实现污水的循环处理，达到了氨氮的高效转化。

含有氨氮和cod的污水在曝气反应柱3中得到充氧，并促使污水在整个装置中自动循环流动，使污水与污泥反复接触，达到氨氮与cod的高效去除。装置运行后期，随着污泥负荷的提升，好氧污泥的需氧量也增加，可增大曝气，使回流比增加，进一步增加单位时间内氨氮和cod的处理量，实现高浓度大水量的氨氮cod污水的处理。