一种微生物脱氮处理装置的制作方法

本发明属于污水处理的技术领域，具体涉及一种微生物脱氮处理装置。

背景技术：

近年来，随着工农业的发展，水体的污染问题日益突出，总氮、cod是引起水质超标的主要污染物，水体污染对环境的影响已经在全球范围内引起环保领域的高度重视。传统的脱氮工艺可分为物理化学脱氮法和生物脱氮法。其中，物理化学脱氮法有：折点氯化法、化学沉淀法、吸附法、离子交换法、吹脱法、气提法、液膜法、电渗析法和湿式催化氧化法等，但物理化学脱氮方法的处理成本高，操作条件不易控制且容易带来二次污染，而生物脱氮法则具有投资省、占地小、耐冲击、无二次污染、经济、高效和易操作等特点。

近年来，随着对生物脱氮理论研究的不断深入，在污水生物脱氮领域不断涌现出新的生物脱氮理论与技术，在这些理论与技术中，最具代表性的为同时硝化反硝化和短程硝化反硝化。传统的生物脱氮装置通常包含好氧区和厌氧区，且好氧区和厌氧区必须有效隔绝，实行完全不同的溶解氧、ph值等参数条件的控制，硝化和反硝化作用不能在一个反应器中同时进行，脱氮效率低。因此研制出了同时硝化反硝化的方法，提高了脱氮效率，具体的结构为：处理装置中的微生物载体表面附着大量的生物膜，生物膜外层以好氧硝化菌为主，进行硝化反应，将部分氨转化为亚硝酸根和硝酸根，缺氧的内层以反硝化菌为主，进行反硝化反应，将亚硝酸根和硝酸根转化为氮气。但是随着微生物的增长，生物膜逐渐增厚，过厚的生物膜内部极易形成厌氧区，破坏装置内脱氮转化反应的平衡，因而需要对微生物载体进行曝气，并适当调节曝气强度，从而使微生物载体的表面保持适中的生物膜厚度。

现有的曝气装置通常以固定的频率和固定的曝气强度进行曝气，需要人工测定箱体中的溶解氧量，并根据测定的数据实时调整曝气频率和曝气强度，工作量较大，且无法精准控制曝气量，曝气量过少会导致生物膜过厚，很大程度地影响污水处理质量，曝气量过多会造成能源的浪费。并且，现有的微生物载体为球状，难以固定且比表面积小，脱氮效率低，其内部的微生物也容易被污水冲走。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种微生物脱氮处理装置。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：本发明提供一种微生物脱氮处理装置，包括箱体、多个微生物载体、电磁流量计、溶解氧测定模块、曝气装置和控制器，所述箱体中具有多个上框架、多个下框架、导水管和排水口；位于同一水平面上的所述多个上框架均横向设置且靠近所述箱体的上端口，所述上框架的两端分别与所述箱体的左右两面固定连接，位于同一水平面上的所述多个下框架均横向设置且靠近所述箱体的底部，所述下框架的两端分别与所述箱体的左右两面固定连接；倒l形的所述导水管包括固定连接的水平管和竖直管，所述水平管和所述竖直管连通，所述水平管从所述箱体的左面向外穿出，且所述水平管靠近所述箱体的上端口，所述竖直管的底部低于所述多个下框架，所述排水口位于所述箱体的右面，且所述排水口与所述水平管等高；每个微生物载体均包括上固定杆、下固定杆和多根多孔丝，所述上固定杆和所述下固定杆均水平横向设置，且同一微生物载体内的上固定杆和下固定杆位于同一竖直面上，多孔丝的上端与同微生物载体的上固定杆连接，多孔丝的下端与同微生物载体的下固定杆连接；各微生物载体的上固定杆则分别安装在不同的上框架上，下固定杆分别安装在对应的下框架上，所述上框架的数量和所述下框架的数量均不小于所述微生物载体的数量，所述多孔丝的孔中布满微生物；所述电磁流量计安装于所述竖直管上，所述溶解氧测定模块安装于所述箱体的内壁上，所述曝气装置安装于所述下框架上，所述电磁流量计和所述溶解氧测定模块分别与所述控制器电性连接，所述控制器与所述曝气装置电性连接。

较佳地，所述曝气装置包括多个曝气管、连接管和鼓风机，曝气管与微生物载体安装在不同的下框架上，所述曝气管与所述微生物载体的数量之和不大于所述下框架的数量，每个曝气管上分布有朝上设置的多个曝气头，横向设置的所述多个曝气管分布于各微生物载体的下固定杆之间，曝气管的一端与纵向设置的所述连接管连通，所述连接管从所述箱体中穿出并与所述鼓风机连接。

较佳地，所述连接管上安装有电磁阀，所述控制器分别与所述电磁阀和所述鼓风机电性连接。

较佳地，所述曝气管和下固定杆交替设置。

较佳地，所述箱体还具有集泥区，所述集泥区位于所述多个下框架的下端，所述集泥区具有对称设置的两个斜板，所述两个斜板的外侧分别与所述箱体的左右两面固定连接，所述两个斜板的内侧分别与所述箱体的底面固定连接。

较佳地，所述上框架和所述下框架均为角钢，且所述上框架的开口均向下，所述下框架的开口均向上，所述上固定杆设置于所述上框架的开口中，所述下固定杆和所述曝气管均设置于所述下框架的开口中。

较佳地，所述上框架和所述下框架均为槽钢，且所述上框架的开口均向下，所述下框架的开口均向上，所述上固定杆设置于所述上框架的开口中，所述下固定杆和所述曝气管均设置于所述下框架的开口中。

较佳地，所述导水管具有用以破坏虹吸的穿孔，所述穿孔位于所述水平管和所述竖直管的交界处。

较佳地，所述多孔丝的总体积与所述箱体的总容积之比为50%-60%，此范围包括50%和60%。

较佳地，所述微生物脱氮处理装置的数量大于一，多个所述微生物脱氮处理装置自左向右依次连接，所述水平管插入前一个所述微生物脱氮处理装置的所述排水口中。

与现有技术相比，本发明的曝气装置与电磁流量计、溶解氧测定模块和控制器协同工作，可以根据污水中实时的氧溶解浓度调整曝气频率和曝气强度，实现精准曝气，智能化程度高，从而保持适中的生物膜厚度，避免过厚的生物膜内部形成厌氧，保持装置内脱氮转化反应的平衡，也实现了节能降耗。并且，本发明的微生物载体均为多孔的丝状，上下两个固定杆可以将多孔丝固定得更加牢固，其内部的微生物也不容易被污水冲走。微生物载体的填充率高，比表面积大，与污水中的溶解氧接触均匀，传质速度快，能够提高微生物的附着种类和生物量，从而提高污水中污染物的去除率，提高了脱氮效率。

附图说明

图1为本发明一实施例的微生物脱氮处理装置的整体示意图；

图2为本发明一实施例的曝气装置的示意图；

图3为本发明一实施例的系统示意图；

图4为本发明一实施例的三个微生物脱氮处理装置一起工作的示意图；

图中：1-箱体；11-上框架；12-下框架；13-导水管；131-水平管；132-竖直管；133-穿孔；14-排水口；15-集泥区；151-斜板；2-微生物载体；21-上固定杆；22-下固定杆；23-多孔丝；3-电磁流量计；4-溶解氧测定模块；5-曝气装置；51-曝气管；511-曝气头；52-连接管；521-电磁阀；53-鼓风机；6-控制器；101-第一微生物脱氮处理装置；102-第二微生物脱氮处理装置；103-第三微生物脱氮处理装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

实施例一：请结合参见图1和图3，图1为本发明一实施例的微生物脱氮处理装置的整体示意图，图3为本发明一实施例的系统示意图。本发明提出一种微生物脱氮处理装置，包括箱体1、多个微生物载体2、电磁流量计3、溶解氧测定模块4、曝气装置5和控制器6，箱体1中具有多个上框架11、多个下框架12、导水管13和排水口14。

位于同一水平面上的多个上框架11均横向设置且靠近箱体1的上端口，上框架11的两端分别与箱体1的左右两面固定连接，位于同一水平面上的多个下框架12均横向设置且靠近箱体1的底部，下框架12的两端分别与箱体1的左右两面固定连接。

倒l形的导水管13包括固定连接的水平管131和竖直管132，水平管131和竖直管132连通，水平管131从箱体1的左面向外穿出，且水平管131靠近箱体1的上端口，竖直管132的底部低于多个下框架12，排水口14位于箱体1的右面。为了便于在使用时将多个脱氮处理装置拼接起来，排水口14与水平管131等高，如此可以将后一个脱氮处理装置的水平管131插入前一个脱氮处理装置的排水口14中。污水从导水管13进入箱体1，经微生物的硝化细菌和反硝化细菌的硝化反硝化作用，污水中的氨氮、cod得到降解，再从排水口14排出。导水管13伸入箱体1底部，因此污水可以从箱体1的底部进水，从箱体1的上部出水，避免进水在水面表层流过后直接从排水口14排出，发生短流现象。导水管13的长度较大，可以充分增加污水在装置中的停留时间，保证处理效果。

每个微生物载体2均包括上固定杆21、下固定杆22和多根多孔丝23，上固定杆21和下固定杆22均水平横向设置，且同一微生物载体内的上固定杆21和下固定杆22位于同一竖直面上，多孔丝23的上端与同微生物载体的上固定杆21连接，多孔丝23的下端与同微生物载体的下固定杆22连接，各微生物载体2的上固定杆21则分别安装在不同的上框架11上，下固定杆22分别安装在对应的下框架12上。为了保证上框架11和下框架12有足够的安装位置，上框架11的数量和下框架12的数量均不小于微生物载体2的数量，多孔丝23的孔中布满微生物。优选地，为了承载较多的微生物，每根多孔丝23的直径可以为1mm-2mm，长度可以为2mm-5m。由于微生物载体2均为多孔的丝状而非球状，更加易于固定，上下两个固定杆可以将多孔丝23固定得更加牢固，其内部的微生物也不容易被污水冲走。微生物载体2的填充率高，比表面积大，与污水中的溶解氧接触均匀，传质速度快，能够提高微生物的附着种类和生物量，从而提高污水中污染物的去除率，提高了脱氮效率。

电磁流量计3安装于竖直管132上，溶解氧测定模块4安装于箱体1的内壁上，曝气装置5安装于下框架12上，电磁流量计3和溶解氧测定模块4分别与控制器6电性连接，控制器6与曝气装置5电性连接。电磁流量计3将污水的流量实时传送给控制器6，溶解氧测定模块4将污水中的氧溶解量实时传送给控制器6，控制器6计算出污水中的氧溶解浓度，并根据氧溶解浓度调节曝气装置5的曝气频率和曝气强度，实现精准曝气，从而保持适中的生物膜厚度，避免过厚的生物膜内部形成厌氧，保持装置内脱氮转化反应的平衡，也实现了节能降耗，节约的电耗约为8%-15%。精准曝气和高比表面的微生物载体2相结合，既节能又高效，而且，由于多孔丝23质软，随着水流晃动时可以增大与污水中污染物的接触面积，进一步提高脱氮效率。

请结合参见图2，图2为本发明一实施例的曝气装置的示意图。优选地，曝气装置5包括多个曝气管51、连接管52和鼓风机53，曝气管51与微生物载体2安装在不同的下框架12上，为了保证曝气管51和下固定杆22有足够的安装位置，曝气管51与微生物载体2的数量之和不大于下框架12的数量。每个曝气管51上分布有朝上设置的多个曝气头511，横向设置的多个曝气管51分布于各微生物载体的下固定杆22之间，多个曝气管51分别与多个下框架12固定连接，且曝气管51的一端与纵向设置的连接管52连通，连接管52从箱体1中穿出并与鼓风机53连接。连接管52上安装有电磁阀521，控制器6分别与电磁阀521和鼓风机53电性连接。鼓风机53通过连接管52将压力气体输送至各个曝气管51，并从各个曝气头511向外曝气。进一步地，曝气管51和下固定杆22可以交替设置，如此可以将曝气均匀分布于多孔丝23之间，使曝气更加均匀，微生物均能被曝气冲刷。在实际应用中，如果需要对曝气强度进行大调，控制器6可以根据需要调节鼓风机53的出风量，如果需要对曝气强度进行微调，控制器6可以根据需要调节电磁阀521的开度，使曝气强度的精确度最大化，控制器6还可以通过调节电磁阀521的开闭频率来调节曝气频率。

在一优选的实施例中，上框架11和下框架12均为角钢，且上框架11的开口均向下，下框架12的开口均向上，上固定杆21设置于上框架11的开口中，下固定杆22曝气管51均设置于下框架12的开口中。在另一优选的实施例中，上框架11和下框架12均为槽钢，且上框架11的开口均向下，下框架12的开口均向上，上固定杆21设置于上框架11的开口中，下固定杆22和曝气管51均设置于下框架12的开口中。角钢和槽钢均能防止上固定杆21、下固定杆22和曝气管51的前后移动。

实施例二：在实施例一的基础上，箱体1还具有集泥区15，集泥区15位于多个下框架12的下端，集泥区15具有对称设置的两个斜板151，两个斜板151的外侧分别与箱体1的左右两面固定连接，两个斜板151的内侧分别与箱体1的底面固定连接。经微生物载体2处理过的污水会留下污泥，污泥沉淀至集泥区15中，两个斜板151可以将污泥聚集起来，更加便于清理。集泥区15中可以设置排泥装置和反冲洗装置，既可通过排泥装置正向抽吸排泥，亦可通过反冲洗装置向集泥区15中反向冲水，对集泥区15进行水洗、气洗或气水联合冲洗，保证集泥区15的有效容积及装置的正常运行。

优选地，由于箱体1每日需要承载大量的污水，箱体1的材料可以选择玻璃钢等抗压性强的材质，如此可以延长箱体1的使用寿命。

实施例三：在实施例一或实施例二的基础上，导水管13具有穿孔133，穿孔133位于水平管131和竖直管132的交界处，污水从调节池进入箱体1，由于调节池的液面高度低于箱体1的液面高度，如果进入箱体1的污水量较少，污水就有可能会倒流进调节池中，而穿孔133可以破坏虹吸，有效避免虹吸现象发生，防止污水倒流。

优选地，多孔丝23的总体积与箱体1的总容积之比为50%-60%，即多孔丝23的填充率为50%-60%，此范围包括50%和60%。此填充率的多孔丝23运行成本较低，处理效果较优。

请结合参见图4，图4为本发明一实施例的三个微生物脱氮处理装置一起工作的示意图。优选地，微生物脱氮处理装置的数量大于一，多个微生物脱氮处理装置自左向右依次连接，水平管131插入前一个微生物脱氮处理装置的排水口14中。进一步地，可以将三个微生物脱氮处理装置连接起来，污水自左向右连续依次通过第一微生物脱氮处理装置101、第二微生物脱氮处理装置102和第三微生物脱氮处理装置103，可以快速进行三级高效脱氮，达标率高，节约了时间，提高了工作效率。

优选地，每个箱体1内的反应温度为15℃-35℃，此范围包括15℃和35℃，每个箱体1内的ph值的范围为6.7-9.0，此范围包括6.7和9.0，水力在第一微生物脱氮处理装置101、第二微生物脱氮处理装置102和第三微生物脱氮处理装置103中停留的总时间为4小时-6小时，此范围包括4小时和6小时。将温度和ph值控制在合理范围内可以保持微生物的活性，避免脱氮效率受到影响。

在实际应用中，三个脱氮处理装置中的微生物载体2的填充率均为60%，温度均为25℃，ph值均为7.6，水力在三个脱氮处理装置中停留的总时间为6小时，装置进水为一级b标准，调试完成后出水能达到ⅴ类水。在另一具体的实施例中，三个脱氮处理装置中的微生物载体2的填充率均为50%，温度均为25℃，ph值均为7.6，水力在三个脱氮处理装置中停留的总时间为4小时，装置进水为一级a标准，调试完成后出水能达到ⅴ类水。其中，一级a标准和一级b标准属于gb18918-2002标准，ⅴ类水属于gb3830-2002标准。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。