一种生活污水深度脱氮装置的制作方法

[0001]
本发明涉及生活污水处理技术领域，具体涉及一种生活污水深度脱氮装置。


背景技术：

[0002]
生物处理技术是现代污水处理应用最广泛的方法之一。氮污染是水污染的一个重要原因，生活污水中都含有一定的氮，因此在进行污水处理过程中，进行脱氮处理几乎是必备的处理步骤。
[0003]
常用的生物脱氮过程由硝化反应和反硝化反应组成。在硝化反应中，污水中的生物氮经过氨化反应生成氨氮，再经过化能自养菌的作用下，经亚硝氮转化为硝态氮；在反硝化反应中，在厌氧条件下，硝态氮作为电子受体，有机物作为电子供体，由反硝化的异养菌将硝态氮还原为氮气，排入大气，实现对污水中总氮的去除。
[0004]
传统的生物脱氮工艺如a2/o等主要依靠内回流的作用来进行脱氮，脱氮效率难以进一步提高，且动力成本较高，脱氮处理后出水质量难以达到出水总氮低于10mg/l。为了提高出水质量，现部分污水处理厂在传统生物脱氮工艺之后再连接二级出水脱氮设备，如反硝化生物滤池，进行反硝化工艺，以提高出水质量，达到出水总氮低于10mg/l。
[0005]
常用的反硝化工艺包括异养反硝化和自养反硝化，但异养反硝化用于二级出水脱氮工艺时，由于污水中碳源不足，需要额外投加有机物来提供碳源，且需要精确投加，避免有机物投加不足影响脱氮效果或者有机物投加过量造成浪费并影响出水水质。
[0006]
自养反硝化是依靠无机物作为电子供体，以无机碳化合物作为碳源的氧化还原反应释放能量来脱氮。其中硫自养反硝化工艺，以硫或者硫化物为电子工体，以硝酸盐为电子受体将硝氮还原为氮气，其硝氮去除效率高，无需外加碳源，降低药剂费用且出水中无过剩有机物存在的可能性，污泥产量也较低。
[0007]
其中，以单质硫作为电子供体，成本低，易于获得。但在硫自养反硝化的过程中会产生氢离子，随着反应的进行，ph值会降低，而脱氮硫杆菌最适ph为7.0~7.5。因此，过低的环境ph值不仅会影响反硝化效率，也会导致出水中的亚硝氮严重累积。为了改变上述情况，目前常用的硫自养反硝化工艺采用单质硫和石灰石作为反硝化过滤填料，以石灰石中和反应过程中产生的氢离子，同时为脱氮硫杆菌提供无机碳源。但石灰石的溶出速率较低，对于进水硝氮浓度较高时，石灰石的溶解速率就会成为一个限制因素。


技术实现要素：

[0008]
本发明针对现有技术，提供了一种生活污水深度脱氮装置，采用同轴设置的填料柱和填料筒去除经过硝化的污水中的硝化氮。
[0009]
本发明通过下述技术方案实现：所述一种生活污水深度脱氮装置，包括反应器主体和安装在反应器主体内的填料柱、至少一个填料筒；所述填料筒与填料柱同心设置；所述填料筒侧壁为镂空结构；所述填料柱的高度低于填料筒的高度；所述反应器主体上设置有进水口、溢流槽和多个水质检测口；所述进水口位于填料柱下方且与填料柱连通；所述溢流
槽沿反应器主体侧壁周向设置；所述填料柱内填充有黄铁矿颗粒；所述填料筒内填充有生物填料球；所述反应器主体上端面设置有多个排气口。
[0010]
上述技术方案中，经过格栅、过滤硝化的污水从填料柱下端的进水口进入挂膜成功的填料柱，脱氮硫杆菌以填料柱内的黄铁矿作为电子供体，污水中的硝氮或者亚硝氮作为电子受体，进行自养反硝化，将黄铁矿中的硫化物氧化的同时将污水中的硝酸根和亚硝酸根还原为氮气溢出，实现脱氮。同时，黄铁矿的主要成分硫化亚铁在脱氮过程中，生成氢氧化亚铁或者氢氧化铁，可以与污水中的磷反应生成沉淀，实现同步除磷。
[0011]
进一步地，所述生物填料球包括镂空的塑料壳体、填充在塑料壳体内的单质硫颗粒。
[0012]
在上述技术方案中，污水先经过填料柱除氮脱磷，再进入填料筒，进一步脱氮，其脱氮原理为：填料筒内的脱氮硫杆菌以填料柱内的单质硫作为电子供体，污水中的未反应完全的硝氮或者亚硝氮作为电子受体，进行自养反硝化。由于在填料柱中生成有氢氧化亚铁或氢氧化铁，其随着水流进入填料筒内，可以中和单质硫作为电子供体过程中生成的氢离子，使整个反应器中的ph值不会降低，影响脱氮硫杆菌的生长活性。
[0013]
进一步地，所述生物填料球中还填充有石灰石；所述单质硫颗粒与石灰石的质量比为3~4:1。填充的石灰石用于弥补氢氧化亚铁或氢氧化铁不足。
[0014]
进一步地，所述填料柱内的黄铁矿颗粒的粒径为10~15mm；所述生物填料球内单质硫颗粒的粒径为2~2.5mm。
[0015]
进一步地，所述填料筒和填料柱之间设置有环形的氮气逸散区，使生成的氮气逸散出去。
[0016]
进一步地，所述填料筒与反应器主体之间还设置有细砂过滤筒，所述细砂过滤筒与填料筒同圆心设置；所述细砂过滤筒内填充有至少两层细砂；每层细砂之间通过砾石承托；所述细砂的粒径不超过1.0mm；所述砾石的粒径不超过10mm。
[0017]
进一步地，所述细砂过滤筒与相邻的填料筒之间设置有导流板组，所述导流板组包括若干向细砂过滤筒方向倾斜向下且相互平行的导向板。
[0018]
进一步地，所述细砂过滤筒还配置有对其进行清洁的反冲洗装置。由于石灰石与氢离子反应生成的氢氧化钙为难溶解物质，非常容易堵塞并粘结在细砂过滤层上，因此为细砂过滤筒配置反冲洗装置，解决其容易阻塞问题，提高过滤效果和出水质量。
[0019]
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：（1）本发明所提供的一种生活污水深度脱氮装置，通过采用同轴设置的填料柱和填料筒去除经过硝化的污水中的硝化氮；其中填料柱和填料筒内均通过反硝化实现污水多级脱氮，使出水水质可达到出水总氮低于10mg/l。
[0020]
（2）本发明所提供的一种生活污水深度脱氮装置的填料柱内填充黄铁矿颗粒，通过硫自养反硝化反应去除污水中的硝化氮，无需额外添加碳源；同时黄铁矿在进行硫自养反硝化反应时生成的氢氧化铁或者氢氧化亚铁可以中和填料筒进行硫自养反硝化反应中单质硫作为电子受体时产生的氢离子，避免填料筒内的ph值下降，影响脱氮硫杆菌的活性和繁殖。
[0021]
（3）本发明所提供的一种生活污水深度脱氮装置中填料柱内进行硫自养反硝化反应生产的氢氧化铁或者氢氧化亚铁还可以吸附污水中的磷，实现污水除磷，达到良好的脱
氮除磷效果。
[0022]
（4）本发明所提供的一种生活污水深度脱氮装置在填料柱和填料筒之间设置有间隙，使污水中的污泥沉淀；氢氧化亚铁、氢氧化铁与污水中的磷生成的磷酸铁、磷酸亚铁等沉淀；同时便于氮气溢出，进而使出水水质更好。
[0023]
（5）本发明所提供的一种生活污水深度脱氮装置还在填料筒的外侧设置有细砂过滤筒，过滤经过反硝化的出水，通过多层细砂过滤，进一步提高出水质量，使其符合四川省水质标准。
附图说明
[0024]
图1为本发明的俯视结构示意图；图2为本发明的剖视图；其中：1—反应器主体，11—进水口，12—溢流槽，14—排气口，2—填料柱，21—黄铁矿颗粒，3—填料筒，31—生物填料球，4—氮气逸散区，5—细砂过滤筒，6—导流板组，61—导向板。
具体实施方式
[0025]
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0026]
如图1、图2所示，一种生活污水深度脱氮装置，包括反应器主体1和安装在反应器主体1内的填料柱2、至少一个填料筒3；所述填料筒3与填料柱2同心设置；所述填料筒3侧壁为镂空结构；所述填料柱2的高度低于填料筒3的高度；所述反应器主体1上设置有进水口11、溢流槽12和多个水质检测口；所述进水口11位于填料柱2下方且与填料柱2连通；所述溢流槽12沿反应器主体1侧壁周向设置；所述填料柱2内填充有黄铁矿颗粒21；所述填料筒3内填充有生物填料球31；所述反应器主体1上端面设置有多个排气口14。
[0027]
需要说明的是，本申请文件中污水生物脱氮装置的进水为经过硝化的污水，其中的氨氮已经被氧化为亚硝酸离子或者硝酸离子。本申请文件所公开的脱氮装置在投入使用之前先进行挂膜培养能正常运行。
[0028]
可选地，填料柱2的直径为0.5~1m，其高度为1.5~2.5m；所述填料筒3的内径为0.8m~1.2m，外径为1.1~1.5m，填料筒3的外径与内径之差为25~35cm；填料筒3的高度为1.7~2.7m；所述填料筒3内径与填料柱2的外径之差为18~22cm；反应器主体1的侧壁比填料筒3低15~20cm。
[0029]
在一些实施例中，填料筒3与反应器主体1的侧壁之间也设置有间歇，使填料筒3的出水通过反应器主体1与填料筒3之间的间隙溢出氮气、沉降后再从反应器主体1侧壁上端的溢流槽12溢流出水，使出水水质更佳。
[0030]
在一些实施例中，溢流槽12沿反应器主体1侧壁环形设置，溢流槽12设置有出水口，且溢流槽12的槽底向出水口略倾斜，使从反应器主体1上端溢出的水流进入溢流槽12内，然后向出水口流出。
[0031]
在一些实施例中，溢流槽12的槽底设置有若干呈阶梯状设置的滤板；滤板包括上下滤网和填充上下滤网中间的过滤填料；该过滤填料用细砂和活性炭按照9:1的质量比混合而成。
[0032]
在一些实施例中，反应器主体1上端设置有溢流口，溢流口与出水口沿反应器主体1轴线对称设置，使反应器溢流的水流充分进过溢流槽12槽底的滤板过滤后再排出，提高出水水质。
[0033]
在一些实施例中，所述生物填料球31包括镂空的塑料壳体、填充在塑料壳体内的单质硫颗粒。
[0034]
可选地，所述填料柱2内的黄铁矿颗粒21的粒径为10~15mm；所述生物填料球31内单质硫颗粒的粒径为2~2.5mm。
[0035]
在一些实施例中，所述填料筒3与反应器主体1之间还设置有细砂过滤筒5，所述细砂过滤筒5与填料筒3同圆心设置；所述细砂过滤筒5内填充有至少两层细砂；每层细砂之间通过砾石承托；所述细砂的粒径不超过1.0mm；所述砾石的粒径不超过10mm。
[0036]
在一些实施例中，所述细砂过滤筒5与相邻的填料筒3之间设置有导流板组6，所述导流板组6包括若干向细砂过滤筒5方向倾斜向下且相互平行的导向板61。
[0037]
可选地，导流板的倾斜角度为40~45
°
，相邻的导流板之间的距离为15~20cm。
[0038]
在一些实施例中，所述细砂过滤筒5还配置有对其进行清洁的反冲洗装置。由于石灰石与氢离子反应生成的氢氧化钙为难溶解物质，非常容易堵塞并粘结在细砂过滤层上，因此为细砂过滤筒配置反冲洗装置，解决其容易阻塞问题，使过滤效果更好，提高出水质量。
[0039]
在污水处理过程中，经过硝化处理的污水从反应器主体1下方的进水口11进入填料柱2，在脱氮硫杆菌的作用下，污水中的硝酸根和亚硝酸根与填料柱2内的fes
2 反应，硝酸根和亚硝酸根被还原成氮气逸散、而生成的亚铁离子或者铁离子则可与污水中的磷酸根生成磷酸亚铁盐或者磷酸铁盐沉淀，实现污水的脱氮除磷；污水从下往上流动，然后从填料柱2的上端溢流；由于填料柱2的圆柱形设置，溢流的水流从填料柱2四周向外溢流，便于氮气逸散和生成的磷酸亚铁或者磷酸铁盐逐渐沉淀；进过填料柱2和填料筒3之间的间隙后，水流通过填料筒3侧面的镂空孔进入填料筒3内，反应未完全的硝酸根或者亚硝酸根与单质硫在脱氮硫杆菌的反硝化作用下，硝酸根或亚硝酸根生成氮气从填料筒3的外侧壁逸散出来，完成污水的深度脱氮。
[0040]
填料筒3出水通过导流板导流，使水流倾斜向下流动，从细砂过滤筒5内侧壁的下方进入细砂过滤筒5内，然后从下向上流动，经过多层细砂过滤层，进行过滤，使反应器主体1的出水水质符合四川水质标准。
[0041]
以四川省资阳市雁江区生活污水处理为例，其生活污水经过硝化处理后，其污水中的硝酸根/亚硝酸根浓度为：70~95mg/l，cod浓度不高于0.5mg/l，总磷浓度为3~5mg/l。在低流量循环进出水以接种反硝化微生物20d后，连续进出水，调试反应器的稳定运行流量为3.2m3/h，在其稳定运行期间，检测出水的硝氮、总磷和ph值，反应器的出水硝氮浓度在0.9~3.8mg/l之间、总磷的浓度在0.1~0.3mg/l，ph值在6.7~7.1。因此，生活污水中的氨氮、硝氮脱除率可达到90%以上，使出水水质符合四川水质标准。
[0042]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。