一种污水脱氮除磷用生物处理系统及其应用的制作方法

本发明涉及一种生物处理系统，具体涉及一种污水脱氮除磷用生物处理系统，属于污水处理技术领域。

背景技术：

20世纪70年代以来，全球范围的水体富营养化已成为世人瞩目的水环境污染问题。水体富营养化现象发生的机理虽然复杂，但水体所含氮、磷等植物性营养物质过高是导致发生富营养化的直接诱因，控制氮、磷等营养性物质进入水体是解决水体富营养化问题的根本途径，污水脱氮除磷处理技术主要包括污水生物脱氮除磷与物理化学脱氮除磷两类方法，其中生物脱氮除磷由于具有较好的经济性与实用性成为主流技术而被广泛应用。

目前的污水生物脱氮除磷技术通常是直接在生物脱氮除磷系统的水体中投加一定量的碳酸钠或碳酸氢钠，由于硝化反应过程中每氧化1g氨氮需要消耗大量的碱，因此随着反应的进行，水体中的ph会迅速降低。为了维持生物脱氮除磷系统运行的稳定性，需要不断在水体中补加碳酸钠或碳酸氢钠，操作麻烦，且反应过程中ph的波动较大，除磷效率较低，此外，微生物对ph较为敏感，此种碱度投加方式不利于硝化反应的进行，脱氮效果也不够理想。

技术实现要素：

针对现有技术中的问题，本发明提供一种污水脱氮除磷用生物处理系统及其应用，以提高对污水的脱氮除磷效果。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：

一种污水脱氮除磷用生物处理系统，包括沉淀预处理模块、厌氧搅拌模块和碱度投加好氧曝气模块；所述沉淀预处理模块包括预沉淀室、格栅、沉淀收集槽和自动加药装置，所述预沉淀室的上方设有进水管，进水管上设有进水阀，预沉淀室的顶部设有若干层用于去除大型水面漂浮物的格栅，预沉淀室的底部设有用于收集絮凝后沉积的大颗粒絮体的沉淀收集槽，所述自动加药装置用于向预沉淀室内投加药剂，药剂为45wt.％～70wt.％的聚氯化铝和30wt.％～55wt.％的聚丙烯酰胺的混合药剂，自动加药装置与位于格栅和沉淀收集槽之间的预沉淀池侧壁相连通；所述厌氧搅拌模块用于发生反硝化反应，厌氧搅拌模块包括厌氧室和搅拌器，厌氧室通过位于厌氧室上部的第一流动口与预沉淀室相连通；所述碱度投加好氧曝气模块包括好氧室、回流管和ph在线检测仪；所述好氧室通过位于好氧室下部的第二流动口与厌氧室相连通，好氧室内设有碱度投加装置和曝气装置，碱度投加装置包括若干条纤维绳，纤维绳上间隔设有若干个填料球，各填料球内放置有改性贻贝填料，曝气装置位于好氧室底部；好氧室侧壁设有排水口，排水口位于回流管下方，好氧室底部设有排泥管，排泥管上设有排泥阀；所述回流管一端与好氧室侧壁相连通，另一端与厌氧室相连通；所述ph在线检测仪的探头位于好氧室的水体中，用于实时监测好氧室水体的ph。本发明结构简单，通过在填料球内放置改性贻贝填料作为生物膜的载体及硝化反应除磷反应的碱度来源，可以实现生物高效脱氮除磷，提高系统的脱氮除磷效果；通过设置回流管，可以使得在好氧室完成硝化作用后的水体回流到厌氧室进行反硝化去氮过程并再次进入好氧室循环，从而可以进一步提高系统的脱氮除磷效果。此外，通过设置沉淀预处理模块，还可以对水体中的杂质、悬浮物及少量磷元素进行预处理，减轻后续对水体的处理压力。

优选地，所述格栅设置为上下两层，且下层格栅的格栅间隔小于上层格栅的格栅间隔。通过设置双层格栅，可以增强对垃圾树叶等大型水面漂浮物的去除效果。

优选地，所述填料球为多孔旋转球形悬浮填料空心球。如此设置的填料球结构立体，比表面积大，孔隙率高、化学和生物稳定性能好，易挂膜，同时兼有截留悬浮物的作用。

优选地，所述曝气装置为曝气管，曝气管与空气压缩机鼓风机相连。

上述污水脱氮除磷用生物处理系统的应用，步骤如下：(1)预沉淀处理：污水经进水阀从进水管流入预沉淀池中，自动加药装置将45wt.％～70wt.％的聚氯化铝和30wt.％～55wt.％的聚丙烯酰胺的混合药剂投入至预沉淀中，经格栅过滤去除大型水面漂浮物的污水与混合药剂在预沉淀池内混合发生絮凝反应，使得污水中的悬浮物及少量磷元素形成絮体沉积于沉淀收集槽中，沉淀收集槽采用泥浆泵定期抽吸进行清淤；(2)反硝化处理：经过预沉淀处理后的污水通过第一流动口进入厌氧室，在厌氧室中定期投放乙酸钠作为反硝化作用的碳源，在搅拌器的均匀搅拌下，厌氧室内的反硝化细菌与污水中的亚硝氮和硝氮发生反硝化反应以去除水体中的n元素；(3)硝化及除磷处理：经过反硝化处理后的污水通过第二流动口进入好氧室，在曝气装置的持续曝气下，好氧室内的硝化细菌与污水中的氨氮发生硝化反应，污水中的磷元素与污水中的oh-发生反应生成ca5(po4)3oh沉积于水体底部，硝化反应和除磷反应过程中通过内放置有改性贻贝填料的填料球不断补充水体中消耗的碱度以使好氧室内的污水的ph相对稳定地维持在硝化微生物适宜的碱度范围内，反应过程中好氧室内污水水体的ph值通过ph在线检测仪实时在线观察；(4)经过硝化处理后的污水通过回流管回流至厌氧室进行反硝化去氮过程并再次进入好氧室循环，好氧室底部沉积的污泥通过排泥管定期进行排除。

优选地，所述改性贻贝填料通过将风干的新鲜贻贝壳粉碎后放置在马弗炉中进行高温煅制得到。

进一步优选地，所述各填料球在纤维绳上的间距为5～10cm，各填料球内均放置有5～8g改性贻贝填料。

进一步优选地，所述各纤维绳上填料球的个数或各纤维绳之间的稀疏程度根据好氧室内污水水体的酸碱度变化进行调节。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中的填料球的结构示意图；

附图标记：

具体实施方式

结合图1和图2，详细说明本发明的一个具体实施例，但不对本发明的权利要求做任何限定。

如图1和图2所示，一种污水脱氮除磷用生物处理系统，包括沉淀预处理模块、厌氧搅拌模块和碱度投加好氧曝气模块；

所述沉淀预处理模块包括预沉淀室210、格栅220、沉淀收集槽230和自动加药装置240，所述预沉淀室210的上方设有进水管100，进水管100上设有进水阀110，预沉淀室210的顶部设有两层用于去除垃圾树叶等大型水面漂浮物的格栅220，其中，下层格栅的格栅间隔小于上层格栅的格栅间隔，如下层格栅的格栅间隔可以为3mm，下层格栅的格栅间隔可以为10mm，预沉淀室210的底部设有用于收集絮凝后沉积的大颗粒絮体的沉淀收集槽230，沉淀收集槽230采用泥浆泵定期抽吸进行清淤，所述自动加药装置240与位于格栅220和沉淀收集槽230之间的预沉淀池侧壁相连通，自动加药装置240用于向预沉淀室210内投加药剂，其中，药剂可以为45wt.％～70wt.％的聚氯化铝(作混凝剂)和30wt.％～55wt.％的聚丙烯酰胺(作助凝剂)的混合，药剂的用量根据水质进行调整；

所述厌氧搅拌模块用于发生反硝化反应，厌氧搅拌模块包括厌氧室310和搅拌器320，厌氧室310通过位于厌氧室310上部的第一流动口311与预沉淀室210相连通；在厌氧室310中定期投放乙酸钠作为反硝化作用的碳源，在搅拌器320的均匀搅拌下，厌氧室310内的反硝化细菌与污水中的亚硝氮和硝氮发生反硝化反应以去除水体中的n元素；

所述碱度投加好氧曝气模块包括好氧室410、回流管420和ph在线检测仪(图中未示出)；所述好氧室410通过位于好氧室410下部的第二流动口411与厌氧室310相连通，好氧室410内设有碱度投加装置和曝气装置414，碱度投加装置包括若干条纤维绳412，纤维绳412上间隔设有若干个填料球413，各纤维绳412之间的稀疏程度或各纤维绳412上填料球413的个数根据好氧室内污水水体的酸碱度变化进行调节，各填料球413之间的间距为5～10cm，其中，填料球413为多孔旋转球形悬浮填料空心球，各填料球413内均放置有5～8g改性贻贝填料，改性贻贝填料通过将风干的新鲜贻贝壳粉碎后放置在马弗炉中进行高温煅制得到，改性贻贝填料的主要成分为氧化钙，氧化钙进入水体之后会生成氢氧化钙释放出oh-从而提升水体的碱度，曝气装置414位于好氧室410底部且与空气压缩机鼓风机相连，其中，曝气装置414可以为曝气管；好氧室410侧壁设有排水口415，排水口415位于回流管420下方，好氧室410底部设有排泥管416，排泥管416上设有排泥阀；所述回流管一端与好氧室侧壁相连通，另一端与厌氧室相连通；所述ph在线检测仪的探头位于好氧室的水体中，用于实时监测好氧室水体的ph。

上述污水脱氮除磷用生物处理系统的应用，步骤如下：(1)预沉淀处理：污水经进水阀从进水管流入预沉淀池中，自动加药装置将45wt.％～70wt.％的聚氯化铝和30wt.％～55wt.％的聚丙烯酰胺的混合药剂投入至预沉淀中，经格栅过滤去除大型水面漂浮物的污水与混合药剂在预沉淀池内混合发生絮凝反应，使得污水中的悬浮物及少量磷元素形成絮体沉积于沉淀收集槽中，沉淀收集槽采用泥浆泵定期抽吸进行清淤；(2)反硝化处理：经过预沉淀处理后的污水通过第一流动口进入厌氧室，在厌氧室中定期投放乙酸钠作为反硝化作用的碳源，在搅拌器的均匀搅拌下，厌氧室内的反硝化细菌与污水中的亚硝氮和硝氮发生反硝化反应以去除水体中的n元素；(3)硝化及除磷处理：经过反硝化处理后的污水通过第二流动口进入好氧室，在曝气装置的持续曝气下，好氧室内的硝化细菌与污水中的氨氮发生硝化反应，污水中的磷元素与污水中的oh^-发生反应生成ca5(po4)3oh沉积于水体底部，硝化反应和除磷反应过程中通过内放置有改性贻贝填料的填料球不断补充水体中消耗的碱度以使好氧室内的污水的ph相对稳定地维持在硝化微生物适宜的碱度范围内，反应过程中好氧室内污水水体的ph值通过ph在线检测仪实时在线观察；(4)经过硝化处理后的污水通过回流管回流至厌氧室进行反硝化去氮过程并再次进入好氧室循环，好氧室底部沉积的污泥通过排泥管定期进行排除。

综上所述，本发明具有以下优点：

1.本发明结构简单，通过在填料球内放置改性贻贝填料作为生物膜的载体及硝化反应的碱度来源，可以实现生物高效脱氮除磷，提高系统的脱氮除磷效果；其中，一方面填料球与贻贝填料可以通过巨大的比表面积实现微生物的挂膜，另一方面，改性贻贝填料的主要成分为氧化钙，氧化钙进入水体之后会生成微溶性的氢氧化钙缓慢释放出oh^-从而高效持久地提升水体的碱度，使水体的ph相对稳定地维持在硝化微生物适宜的碱度范围内，从而提高微生物的除氮效果；此外，水体中的磷元素有hpo4^2-、h2po^4-和po4^3-三种存在形式，通过改性贻贝填料提升碱度投加好氧曝气模块中的碱度有利于水体中的磷元素主要以po4^3-形式存在，并与oh^-发生反应生成ca5(po4)3oh沉淀，从而使磷元素脱离水体环境沉积于水底，从而提高对水体中p元素的去除效果。

2.本发明通过设置回流管，可以使得在好氧室完成硝化作用后的水体回流到厌氧室进行反硝化去氮过程并再次进入好氧室循环，从而可以进一步提高系统的脱氮除磷效果。

3.本发明通过设置ph在线检测仪可以对好氧室内水体的ph值进行实时在线观察，通过水体的酸碱度变化对每条纤维绳上填料球的个数或各纤维绳之间的稀疏程度进行调节从而可以实现对水体ph的精准调控。

4.本发明将填料球设置成多孔旋转球形悬浮填料空心球，可使得填料球结构立体，比表面积大，孔隙率高、化学和生物稳定性能好，易挂膜，同时兼有截留悬浮物的作用。

5.本发明通过设置沉淀预处理模块，还可以对水体中的杂质、悬浮物及少量磷元素进行预处理，减轻后续对水体的处理压力。通过将格栅设置成下层格栅的格栅间隔小于上层格栅的结构，可以增强沉淀预处理模块对垃圾树叶等大型水面漂浮物的去除效果，通过投加混凝剂与助凝剂配合使用的混合药剂，能够提高水体中污染物颗粒的絮凝效果，使得水体中难以沉淀的胶体颗粒易于相互聚合进而沉淀。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。