一种自循环厌氧氨氧化生物滤池装置的制作方法

本发明属于废水生物处理领域，具体涉及一种应用厌氧氨氧化脱氮技术的污水处理设备，特别涉及一种自循环厌氧氨氧化生物滤池装置。

背景技术：

厌氧氨氧化技术是废水生物脱氮研究的新领域，厌氧氨氧化反应器影响厌氧氨氧化菌的富集及持留、厌氧氨氧化过程的启动、运行的稳定性和处理效果，已报道的厌氧氨氧化生物反应器几乎来源于传统反应器，包括固定床反应器和流化床反应器两种型式，其运用过程中主要存在以下问题：

(1)固定床反应器采用固定填料，虽然不易发生污泥流失，可使微生物在填料上实现分区，提高了生物滞留能力，但随着膜厚度的增加，容易发生填料结块，影响传质效果。

(2)固定床反应器中气体产物以大气泡的形式滞留在反应器泥层间中，导致基质流动受阻，分布不均匀，影响处理效果。

(3)相比固定床，流化床反应器内基质分布更加均匀，但当气体产物滞留在颗粒污泥中时，会使颗粒污泥上浮，容易导致生物流失，使生物持流量不合格，影响处理效率。

(4)为了使反应器固液的充分接触，会增设搅拌和其他动力系统来提高传质效率，但同时增加了额外的动能消耗，提高了运行成本。

浙江大学申请号为200510061694.0的“一种厌氧氨氧化反应器”专利申请及南昌大学申请号为201510354143.7的“一种厌氧氨氧化反应器装置”的专利申请说明书中公开的反应装置均使用增设的搅拌系统来实现固液的充分接触，提高传质效率，但使额外的动能消耗增大，设备运行成本提高。苏州市和源环保科技有限公司申请号为201320766463.x的“一种气动循环厌氧反应器”的专利申请说明中公开的反应器利用厌氧气和自动气阀完成反应器污泥回流功能。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种自循环厌氧氨氧化生物滤池装置，该装置适用于厌氧氨氧化生物滤池脱氮工艺，具有占地面积小、操作简单、能耗低、反应效果可控性强等优点。

本发明的目的通过以下技术方案得以实现：

本发明提供一种自循环厌氧氨氧化生物滤池装置，该自循环厌氧氨氧化生物滤池装置包括厌氧氨氧化生物滤池、生物活性填料滤层、滤板、长柄滤头、自循环管路系统、空气管和集水槽；

所述厌氧氨氧化生物滤池自下而上分为配水混合区、厌氧氨氧化主反应区和清水区，厌氧氨氧化反应主要在含有厌氧氨氧化菌的生物活性填料滤层内进行；

所述滤板设置在所述厌氧氨氧化生物滤池的底部，所述厌氧氨氧化主反应区和所述配水混合区通过所述滤板分隔；

所述滤板的板面上设置有多个贯穿所述滤板的所述长柄滤头；所述滤板上面填装有所述生物活性填料滤层；

所述自循环管路系统包括循环管和文丘里管；所述循环管的一端连通至所述清水区并通过一吸水口与所述集水槽相连通，所述循环管的另一端通过一渐缩锥管与所述文丘里管的喉管相连通；所述文丘里管的进水端与所述厌氧氨氧化生物滤池的外部供水泵的出口相连通；所述文丘里管的出水端与所述厌氧氨氧化生物滤池的下部的所述配水混合区相连通；

所述空气管连通至所述厌氧氨氧化生物滤池的下部配水混合区内部。

上述的自循环厌氧氨氧化生物滤池装置，优选地，所述循环管上还设置有阀门和电磁流量计；所述集水槽、所述吸水口、所述阀门、所述电磁流量计、所述渐缩管和所述文丘里管依次相连通。

上述的自循环厌氧氨氧化生物滤池装置，优选地，所述集水槽为柱体桶状，其上口设置有带弧形的翼板，并加装有钢丝网，且所述集水槽浸没于所述清水区中。

上述的自循环厌氧氨氧化生物滤池装置，优选地，所述集水槽柱体桶状的底面直径为200mm、高度为200mm；其弧形的翼板的上口直径为350mm、高度为50mm。

上述的自循环厌氧氨氧化生物滤池装置，优选地，所述厌氧氨氧化生物滤池上部池壁设置有出水堰，所述出水堰上设置有钢丝过滤网，所述厌氧氨氧化生物滤池上部池壁设置有出水堰的出水口。

上述的自循环厌氧氨氧化生物滤池装置，优选地，所述配水混合区还设置有一曝气头，所述曝气头与所述空气管相连通。

上述的自循环厌氧氨氧化生物滤池装置，优选地，所述生物活性填料滤层包括含有厌氧氨氧化菌的生物活性炭和/或含有厌氧氨氧化菌的聚氨酯生物填料。

上述的自循环厌氧氨氧化生物滤池装置，优选地，所述生物活性填料滤层的高度为1200mm-1400mm。

上述的自循环厌氧氨氧化生物滤池装置，优选地，所述生物活性炭为颗粒状，粒径为2mm-4mm。

上述的自循环厌氧氨氧化生物滤池装置，优选地，所述聚氨酯生物填料为边长100mm的六面体形状。

上述的自循环厌氧氨氧化生物滤池装置，优选地，所述厌氧氨氧化生物滤池的下部配水区还设置有排水口。

上述自循环厌氧氨氧化生物滤池装置进行运行时：首先，含有氨氮和亚硝酸盐氮的废水通过外部供水泵从文丘里管的进水端进入文丘里管，通过文丘里管进入厌氧氨氧化生物滤池中的下部配水混合区，废水通过滤板上的长柄滤头均匀进入生物活性填料滤层中完成厌氧氨氧化脱除总氮反应；在文丘里效应作用下，厌氧氨氧化生物滤池上部的清水通过循环管道经由文丘里管抽吸进入厌氧氨氧化生物滤池下部配水混合区，并与原废水混合经过反应后的清水通过滤池上部的出水堰及出水堰的出水口排出；从而利用滤池进水的动能和文丘里管的作用实现了无动力循环，提高了滤池的水力负荷，确保了活性炭等粒状填料处于流化状态，解决了填料结块板结问题。

上述自循环厌氧氨氧化生物滤池装置中，滤池底部的空气管设置的所述曝气头的曝气功能可在反冲洗阶段开启，下部配水区中经由所述空气管通入空气，通过所述曝气头进行曝气，同时通过所述长柄滤头切割成小气泡进入活性填料滤层，提高反冲洗效率；还可在生物挂膜阶段开启，提高生物挂膜效率。

上述自循环厌氧氨氧化生物滤池装置中，通过所述自循环管路系统，实现了无动力自循环，可以替代机械搅拌，降低了装置运行能耗，同时避免了反应器中的微生物遭受机械伤害。

本发明装置中的厌氧氨氧化菌为自己培养驯化获得的菌种，亦可市售购买该菌。

上述集水槽中，通过弧形翼板的导流作用，减少了循环吸水口对生物滤池水力条件的影响。

上述自循环厌氧氨氧化生物滤池装置中，自循环水流从滤池上部回流到底部，充分利用了滤池出水水头(出水口的液位)，提高了循环水量，延长了生物滤池的工作周期。

上述自循环厌氧氨氧化生物滤池装置中，通过自循环的阀门可适度调节循环流量，进而实现调整厌氧氨氧化生物滤池水力负荷功能。

本发明具有如下有益效果：

本发明的自循环厌氧氨氧化生物滤池装置利用滤池进水动能和文丘里管的作用，实现了由上至下的无动力自循环，在充分利用滤池出水水头的条件下，实现固液的充分接触，提高传质效率，同时，降低了微生物随出水外排的损失，避免了对微生物造成机械伤害，提高了循环水量及滤池的水力负荷。

本发明装置滤池底部的空气管(设有曝气头)的曝气功能及长柄滤头切割成小气泡的功能，不仅可在反冲洗阶段提高效率，还可以在微生物挂膜阶段开启，提高微生物挂膜效率。

本发明装置在不增加循环动力费用条件下，确保装置处理效果的同时又实现了减轻滤料堵塞和气体滞留的影响，延长了滤池的工作周期。

附图说明

图1为本发明实施例中自循环厌氧氨氧化生物滤池装置结构示意图；

图2为本发明实施例中自循环厌氧氨氧化生物滤池装置中的集水槽结构图；

图3为本发明实施例中自循环厌氧氨氧化生物滤池装置中文丘里管结构示意图；

图4为本发明实施例中开启/关闭文丘里管循环状态下流量变化情况实验数据图；

图5为本发明实施例中对比文丘里管循环开启/关闭状态下氮素去除率实验数据图；

附图符号说明：

1厌氧氨氧化生物滤池，2生物活性填料滤层，3滤板，4长柄滤头，5文丘里管，6空气管，7曝气头，8集水槽，9出水堰，10出水口，11电磁流量计，12阀门，13进水端，14排水口。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例

本实施例提供一种自循环厌氧氨氧化生物滤池装置，如图1所示，该自循环厌氧氨氧化生物滤池装置包括厌氧氨氧化生物滤池1、生物活性填料滤层2、滤板3、长柄滤头4、自循环管路系统、空气管6和集水槽8；厌氧氨氧化生物滤池1自下而上分为配水混合区、厌氧氨氧化主反应区和清水区，厌氧氨氧化反应主要在含有厌氧氨氧化菌的生物活性填料滤层2内进行；滤板3设置在厌氧氨氧化生物滤池1的底部，所述厌氧氨氧化主反应区和所述配水混合区通过滤板3分隔；滤板3的板面上设置7个贯穿滤板3的长柄滤头4；滤板3上面填装有生物活性填料滤层2；

所述自循环管路系统包括循环管、文丘里管5、阀门12和电磁流量计11；所述循环管的一端连通至所述清水区并通过一吸水口(图中未显示)与集水槽8相连通，所述循环管的另一端通过一渐缩锥管与文丘里管5的喉管相连通(如图3所示)；文丘里管5的进水端与厌氧氨氧化生物滤池1的外部供水泵(图中未显示)的出口相连通；文丘里管5的出水端与厌氧氨氧化生物滤池1的下部的所述配水混合区相连通；空气管6连通至厌氧氨氧化生物滤池1的下部配水混合区内部。集水槽8、所述吸水口、阀门12、电磁流量计11、所述渐缩管和文丘里管5依次相连通。集水槽8为柱体桶状，如图2所示，其上口设置有带弧形的翼板，并加装有钢丝网，且集水槽8浸没于所述清水区中。集水槽8柱体桶状的底面直径为200mm、高度为200mm；其弧形的翼板的上口直径为350mm、高度为50mm。厌氧氨氧化生物滤池1上部池壁设置有出水堰9，出水堰9上设置有钢丝过滤网，所述厌氧氨氧化生物滤池1上部池壁设置有出水堰的出水口10。所述配水混合区还设置有一曝气头7，曝气头7与空气管6相连通。生物活性填料滤层2包括含有厌氧氨氧化菌的生物活性炭和/或含有厌氧氨氧化菌的聚氨酯生物填料。生物活性填料滤层2的高度为1200mm-1400mm，其中，生物活性炭为颗粒状，粒径为2mm-4mm；聚氨酯生物填料为边长100mm的六面体形状。厌氧氨氧化生物滤池1的下部配水区还设置有排水口14。

文丘里管的原理是当充满管道的流体经管道内的文丘里管时，流体将在文丘里管的喉管形成局部收缩，从而使流速增加，静压力降低，于是在管内便产生了压力降，即压差，从而产生抽吸作用并导致流体的流动。介质流动的流量愈大，在文丘里管内产生的压差也就愈大。

本实施例自循环厌氧氨氧化生物滤池装置进行工作时：首先，含有氨氮和亚硝酸盐氮的废水通过外部供水泵从文丘里管的进水端13处进入文丘里管5，通过文丘里管5进入厌氧氨氧化生物滤池1中的下部配水混合区，废水通过滤板3上的长柄滤头4均匀进入生物活性填料滤层2中完成厌氧氨氧化脱除总氮反应；在文丘里管5的作用下，厌氧氨氧化生物滤池1上部的清水通过循环管道经由文丘里管5回吸进入厌氧氨氧化生物滤池1下部配水混合区，并与原废水混合，经过反应后的清水通过滤池上部的出水堰及出水堰的出水口10排出；从而利用滤池进水的动力和文丘里管的作用实现了无动力循环，提高了滤池的水力负荷，确保了活性炭等粒状填料处于流化状态，解决了填料结块板结问题。由于水流从滤池上部回流到底部，充分利用了滤池出水水头，从而降低了微生物随出水外排的损失，避免了对微生物造成机械伤害，提高了循环水量，提高传质效率，缓解了生物滤料的堵塞程度，延长了生物滤池的工作周期。

滤池底部的空气管设置的曝气头7的曝气功能可在反冲洗阶段开启，下部配水混合区中经由空气管6通入空气，通过曝气头7进行曝气，同时通过长柄滤头4切割成小气泡进入生物活性填料滤层，提高反冲洗效率；还可在生物挂膜阶段开启，提高生物挂膜效率。

以上述的自循环厌氧氨氧化生物滤池装置进行试验，生物滤料板结、堵塞，会造成流量衰减、水力负荷降低，当水力负荷低于原设定70％时，即需要进行反冲洗。对比进水泵参数不变条件下，开启/关闭文丘里管循环状态下流量变化情况如图4所示。

由图4实验数据可知：文丘里管关闭状态下运行9天，流量已衰减至初始流量的70％，需要进行反冲洗，文丘里管开启状态下运行15天，流量依然可以保持初始流量的85％以上，生物滤池工作周期预计可以延长2-3倍。

以nh3-n：no2^--n＝1:1.3配水为进水，在上述的运行条件下，对比文丘里管循环开启/关闭状态下氮素去除率，结果如图5所示。

由图5试验数据可知：随着运行时间延长，文丘里管循环关闭状态流速和去除率下降速度均比开启状态快，这证明此循环装置可以有效提高传质效率，增强滤池反应效果。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改或采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案都应该在本发明的保护范围之内。