一种低碳氮比污水脱氮设备的制作方法

本实用新型涉及污水处理领域，尤其涉及低碳氮比污水脱氮设备。

背景技术：

水污染已成为我国发展进程中的一个重要问题。城乡生活污水和工业废水中的氮和磷含量高，直接排放，将导致江、河、湖、海的缓流水体及封闭的近岸水域富营养化，造成水生物的大量死亡。

现多采用除磷脱氮设备对污水进行处理，除磷脱氮设备需要额外投加碳源，且污水需要在污水处理设备内停留较长时间，设备体积大。

污水在现有的污水处理设备经过一系列处理后，会产生大量污泥，污泥内含有大量碳源，污泥直接排放，即浪费碳源，且排放的污泥含水量大，后续的污泥处理工作量大。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种低碳氮比污水脱氮设备，可充分利用处理产生的污泥内的碳源，减少后续污泥处理量，减轻污泥处理工作，经济性好。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型公开的低碳氮比污水脱氮设备，包括主箱体、电解箱、电破壁污泥减量装置、进水管、出水管、污泥回流管、排泥管、第一曝气装置、气提装置以及紫外消毒装置，所述主箱体内设置有多块隔板并将所述主箱体内腔分隔为反应区、沉淀区和设备区，所述进水管的出水端与电解箱的进水端连通，所述电解箱的出水端与所述反应区连通，隔断所述反应区和所述沉淀区的隔板的上部开有过水孔，所述反应区和所述沉淀区通过所述过水孔连通，隔断所述沉淀区和所述设备区的隔板的上部开有出水孔，所述出水管的进水端与隔断所述沉淀区和所述设备区的隔板在所述出水孔处连接，所述紫外消毒装置设置于所述出水管上，所述紫外消毒装置设置于所述设备区，所述第一曝气装置设置于所述反应区，所述气提装置的进泥端设置于所述沉淀区底部，所述污泥回流管在所述主箱体上方，所述气提装置的出泥端与所述电破壁污泥减量装置的进泥端连通，所述电破壁污泥减量装置的出泥端分别与所述排泥管和所述污泥回流管连通，所述污泥回流管的出泥端连通所述反应区。

本实用新型的有益效果是：污水通过进水管进入设备，先通过电解箱进行电解除磷，电解除磷后的污水进入反应区，反应区内投放有mbbr填料，污水在反应区内发生生化反应进行脱氮，在反应区脱氮的过程中，可通过控制第一曝气装置的供氧量使反应区在好氧和厌氧环境切换，经过反应区的污水进入沉淀区，在沉淀区将污泥沉淀后通过出水管经过紫外消毒后排出，沉淀区沉淀的污泥通过气提装置进入电破壁污泥减量装置，污泥进入电破壁污泥减量装置后，利用脉冲高压电场，将污泥的细胞壁击穿，使污泥细胞壁内含有的大量水和碳源流出，污泥含水量变低，体积减小，且细胞壁内束缚的大量碳源释放出来，经过电破壁污泥减量装置的污泥一部分经排泥管排出进入污泥池，另一部分经污泥回流管进入反应区，大量碳源回到反应区参与生化反应，无须额外向反应区投入碳源就可将反硝化进行彻底，特别是对于处理低碳氮比污水时，可节省大量碳源，降低了运行费用，且反硝化反应快，污水在在反应区停留短，相同进水流量下，可减小反应区容积，进而减小整个设备的体积。

进一步的，所述电破壁污泥减量装置包括破壁箱、电极板和第一电动阀，所述破壁箱相对的两侧分别具有进泥口和出泥口，所述进泥口在所述破壁箱的上部，所述出泥口在所述破壁箱的底部，所述进泥口作为所述电破壁污泥减量装置的进泥端，所述出泥口作为所述电破壁污泥减量装置的出泥端，所述电极板设置于所述破壁箱内，所述第一电动阀设置于所述出泥口处，所述气提装置具有控制其启停的控制机构；

所述电极板用于产生电场击穿污泥的细胞壁；

所述第一电动阀用于控制所述出泥口启闭。

采用上述进一步方案的有益效果是：在进行破壁时，关闭第一电动阀，通过气提装置将污泥抽吸进入破壁箱内，破壁箱内的污泥达到预设量后，控制机构使气体装置停止向破壁箱内供泥，电极板对破壁箱内的污泥进行破壁，充分破壁之后，再打开第一电动阀，将完成破壁的污泥排尽，然后再进行下一次的进泥和破壁工作，循环工作，电极板对在破壁箱内的污泥进行破壁时，污泥不会从出泥口流出，可保证污泥充分破壁，不会出现部分污泥未经破壁直接流出破壁箱或者部分污泥长期积压在破壁箱内被电击导致污泥破壁效果出现波动的情况，污泥电击破壁效果稳定，对污泥脱水效果好，碳源回收使用率高。

进一步的，还包括第二曝气装置，所述第二曝气装置设置于所述破壁箱内腔的底部，所述第二曝气装置具有用于调节其曝气量的调节机构。

采用上述进一步方案的有益效果是：使储存在破壁箱内的污泥产生流动，可推动污泥不断与电极板接触并被电极板电击破壁，且可防止破壁后的污泥沉淀，便于污泥从出泥口排出。

进一步的，所述破壁箱具有缓冲腔和破壁腔，所述缓冲腔具有所述进泥口，所述破壁腔具有所述出泥口，所述缓冲腔底部具有与所述破壁腔连通的污泥通道，所述电极板设置于所述破壁腔内。

采用上述进一步方案的有益效果是：从气提装置的出泥端排出的污泥具有一定的压力，直接冲刷电极板可能会对电极板造成损坏，且气提装置的出泥端直接喷出的污泥混有空气，混有空气的污泥直接粘附在电极板上影响污泥电击破壁的效果，污泥先进入缓冲腔内，可避免直接冲刷电极板，且在缓冲腔内沉积的过程中，污泥内混有的空气会上升排出。

进一步的，所述电极板包括正极主电极板、负极主电极板和分极板，所述破壁箱内具有多组平行设置的极板安装槽，所述正极主电极板、所述负极主电极板和所述分极板均可插拔的插接在所述极板安装槽内，所述正极主电极板、所述负极主电极板和所述分极板相互平行，所述分极板在所述正极主电极板和所述负极主电极板之间，所述正极主电极板与电源正极电连接，所述负极主电极板与电源负极电连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：正极主电极板和负极主电极板之间的距离越大，须要消耗的电能越多，可根据待处理污泥的量，确定分极板数量以及正极主电极板和负极主电极板之间的距离，避免浪费电能；击穿细胞壁主要与电流密度相关，设置分极板，可提高正极主电极板和负极主电极板之间的导电率，减小正极主电极板和负极主电极板之间的电阻，提升正极主电极板和负极主电极板之间的电流密度，利于细胞破壁，且可降低正极主电极板和负极主电极板之间的电压，更加节能，污泥与电极板接触处产生电击破壁反应，增设分极板，可增加电极板与污泥的接触面积，提高污泥细胞破壁的效率；正极主电极板、负极主电极板和分极板相互平行，产生平行电场，各处电场均匀，各处污泥破壁效果均匀、稳定。

进一步的，还包括盖板，所述破壁箱顶部敞口，所述盖板与所述破壁箱顶部敞口适配，所述盖板和所述破壁箱均为绝缘材质，所述盖板盖接在所述破壁箱顶部，所述电极板在所述盖板向下的投影内。

采用上述进一步方案的有益效果是：防止操作人员误触电极板发生触电事故。

进一步的，所述沉淀区内设置有多个沉淀斗，所述气提装置的进泥端设置于所述沉淀斗底部。

采用上述进一步方案的有益效果是：便于沉淀区内污泥沉淀，污泥沿沉淀斗斜面沉淀至斗底。

进一步的，所述沉淀区内还设置有导流板，所述导流板的两侧分别与所述主箱体的两侧内壁固定连接，所述导流板上端高于所述过水孔，所述导流板下端与所述沉淀斗上端之间留有间隙，所述沉淀区在所述导流板两边的腔室通过所述导流板与所述沉淀斗之间的间隙连通，所述导流板用于将从所述过水孔进入的水流导向所述导流板下端，所述水流从所述导流板与所述沉淀斗之间的间隙流向所述导流板的另一侧。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过过水孔进入沉淀区的水流在导流板的作用下先由上往下流动，经过导流板与沉淀斗之间的间隙后再在导流板的另一侧空间内上升，增长水流的路线，延长了同一股水流沉淀的时间，提高沉淀效果，防止水流从过水孔进入后直接经沉淀区上部流向出水管，从出水管排出。

进一步的，所述沉淀区内还设置有多块斜板，所有所述斜板相互平行，所述斜板设置于所述沉淀斗上方，所述斜板的两侧与所述主箱体的两侧内壁固定连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：沉淀区下方的水流在上升的过程中，沿斜板的方向上升，增加了水流上升的路径，延长了同一股水流沉淀的时间，提高沉淀效果。

进一步的，所述气提装置包括气提主管和导泥管，所述气提主管竖向设置，所述气提主管的下端作为所述气提装置的进泥端，所述导泥管倾斜设置，所述气提主管的上端与所述导泥管连通，所述导泥管的下端作为所述气提装置的出泥端，所述气提主管和所述导泥管连接处在所述气提装置出泥端的上方。

采用上述进一步方案的有益效果是：导泥管倾斜设置，增加导泥管内污泥的流动性，避免污泥堵塞。

附图说明

图1为本实用新型实施例的示意图之一；

图2为本实用新型实施例的示意图之二；

图3为气提装置的实施例的示意图；

图4为第一曝气装置的实施例的示意图；

图5为电破壁污泥减量装置的实施例的示意图之一；

图6为电破壁污泥减量装置的实施例的示意图之二；

图7为a-a面剖视图；

图中：1、主箱体；11、反应区；111、第一过滤网；12、沉淀区；121、斜板；122、导流板；123、沉淀斗；13、设备区；131、高压风机；2、电解箱；3、进水管；4、污泥回流管；5、排泥管；6、第一曝气装置；61、通气主管；62、通气支管；63、曝气支管；64、反洗管；65、第二调节阀；66、支脚；7、气提装置；71、气提主管；72、导泥管；73、缺口；74、单向瓣膜；8、出水管；81、紫外消毒装置；82、第二过滤网；9、电破壁污泥减量装置；91、破壁箱；911、进泥口；912、出泥口；913、第一电动阀；914、缓冲腔；915、破壁腔；916、污泥通道；917、溢流口；918、极板安装槽；921、正极主电极板；922、负极主电极板；923、分极板；924、连接孔；93、第二曝气装置；94、盖板；

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。

如图1-图7所示，本实用新型公开的低碳氮比污水脱氮设备的实施例，包括主箱体1、电解箱2、电破壁污泥减量装置9、进水管3、出水管8、污泥回流管4、排泥管5、第一曝气装置6、气提装置7以及紫外消毒装置81，主箱体1为长方体箱体，主箱体1内设置有多块竖直隔板并将主箱体1内腔分隔为反应区11、沉淀区12和设备区13，电解箱2设置在反应区11的上方，进水管3的进水端设置在主箱体1上，进水管3的出水端与电解箱2的进水端连通，电解箱2的出水端与反应区11连通，隔断反应区11和沉淀区12的隔板的上部开有过水孔，反应区11和沉淀区12通过过水孔连通，隔断沉淀区12和设备区13的隔板的上部开有出水孔，出水管8的进水端与隔断沉淀区12和设备区13的隔板在所述出水孔处连接，与隔断沉淀区12和设备区13的隔板还开有排渣孔，排渣孔处连接有排渣管，紫外消毒装置81设置于出水管8上，紫外消毒装置81设置于设备区13，反应区11内设置有mbbr填料，过水孔处设置有第一过滤网111，第一过滤网111与隔断反应区11和沉淀区12的隔板可拆卸连接，可采用卡接或者挂接的方式，第一曝气装置6设置于反应区11内，沉淀区12内设置有多个沉淀斗123，气提装置7的进泥端设置于沉淀斗123底部，污泥回流管4在主箱体1上方，气提装置7的出泥端与电破壁污泥减量装置9的进泥端连通，电破壁污泥减量装置9的出泥端分别与排泥管5和污泥回流管4连通，污泥回流管4的出泥端连通反应区11，出水孔处设置有第二过滤网82，第二过滤网82与隔断沉淀区12和设备区13的隔板可拆卸连接，可采用卡接或者挂接的方式。

污水通过进水管3进入设备，先通过电解箱2进行电解除磷，电解除磷后的污水进入反应区11，在反应区11内发生生化反应进行脱氮，在反应区11脱氮的过程中，可通过控制第一曝气装置6的供氧量使反应区11在好氧和厌氧环境切换，经过反应区11脱氮的污水进入沉淀区12，在沉淀区12将污泥沉淀后通过出水管8经过紫外消毒后排出，沉淀区12沉淀的污泥通过气提装置7进入电破壁污泥减量装置9，污泥进入电破壁污泥减量装置9后，利用脉冲高压电场，将污泥的细胞壁击穿，使污泥细胞壁内含有的大量水和碳源流出，污泥含水量变低，体积减小，可减轻后续污泥处理的脱水工作，后续处理污泥处理工作量大大减轻，且细胞壁内束缚的大量碳源释放出来，经过电破壁污泥减量装置9的污泥一部分经排泥管5排出进入污泥池，另一部分经污泥回流管4进入反应区11，无须额外向反应区11投入碳源就可将反硝化进行彻底，mbbr填料为反应区11内的微生物提供合适的生长环境，提高反应区11的处理能力，降低了运行费用，且反硝化反应快，污水在在反应区11停留短，相同进水流量下，可减小反应区11容积，进而减小整个设备的体积，第一过滤网111可防止mbbr填料以及大型的杂物进入沉淀区12，沉淀斗123便于沉淀区12内污泥沉淀，污泥沿沉淀斗123斜面沉淀至斗底，第二滤网可防止杂物进入出水管8，提高出水质量。

作为上述实施例的进一步方案，沉淀区12内还设置有导流板122，导流板122的两侧分别与主箱体1的两侧内壁固定连接，导流板122上端高于过水孔，导流板122下端与沉淀斗123上端之间留有间隙，沉淀区12在导流板122两边的腔室通过导流板122与沉淀斗123之间的间隙连通，导流板122用于将从过水孔进入的水流导向导流板122下端，水流从导流板122与沉淀斗123之间的间隙流向导流板122的另一侧。

通过过水孔进入沉淀区12的水流在导流板122的作用下先由上往下流动，经过导流板122与沉淀斗123之间的间隙后再在导流板122的另一侧空间内上升，增长水流的路线，延长了同一股水流沉淀的时间，提高沉淀效果，防止水流从过水孔进入后直接经沉淀区12上部流向出水管8，从出水管8排出。

沉淀区12内还设置有多块斜板121组成的斜板121组，所有斜板121相互平行，斜板121组设置于沉淀斗123上方，斜板121组的下端在导流板122下端的上方，导流板122在过水孔和斜板121组之间，各个斜板121的两侧与主箱体1的两侧内壁可拆卸连接，可在主箱体1内壁设置于斜板121侧面相适配的卡槽且卡槽上端开口，斜板121的两侧卡在卡槽内并可从卡槽端部滑出。沉淀区12下方的水流在上升的过程中，须沿斜板121的方向上升，增加了水流上升的路径，延长了同一股水流沉淀的时间，提高沉淀效果。

具体的，第一曝气装置6包括曝气支管63、通气主管61、通气支管62和反洗管64，通气支管62竖直设置，曝气支管63水平设置，曝气支管63的进气端与通气支管62的出气端连通，通气支管62上设置有第二调节阀65，第二调节阀优选为电磁阀，曝气支管63和通气支管62均有多个且一一对应，所有通气支管62的进气端均与通气主管61连通，曝气支管63设置于反应区11底部，反洗管64的出水端与通气主管61连通，反洗管64上设置有阀门，通气主管61的两端均封口，曝气支管63为的竖向投影为“日”字形，通气支管62的出气端与曝气支管63在“日”字形的中心处连接，曝气支管63上固定连接有用于支撑的支脚66，可采用管卡与曝气支管63套接，管卡的凸出部分充当支脚66，曝气支管63的下表面开有曝气孔，通气主管61由高压风机131进行供气，高压风机131设置于设备区13并通过管路与通气主管61连通。

具体的，气提装置7包括气提主管71和导泥管72，气提主管71竖向设置，气提主管71的下端作为气提装置7的进泥端，导泥管72倾斜设置，气提主管71的上端与导泥管72的连通，气提主管71的下端敞口且气提主管71的下端的侧壁具有多个缺口73，可增大进泥面积，导泥管72的下端作为气提装置7的出泥端，气提主管71与导泥管72连接处在气提装置7的出泥端的上方，各个沉淀斗123内均设置有气提主管71，所有气提主管71的上端均与导泥管72连通，气提主管71的下部与高压风机131连通，气提主管71与高压风机131连通的管道上具有第二电动阀，第二电动阀作为气提装置7的控制装置通孔控制气路的通断来控制气提装置7启停。

气提主管71与第二电动阀之间的管路上设置有单向瓣膜74，单向瓣膜74使加气管内的气体流向气提主管71且阻止气提主管71内的液体通过单向瓣膜74，通过向气提主管71内通气，带动沉淀斗123底部的污泥上提。

具体的，电破壁污泥减量装置9包括破壁箱91、电极板、第一电动阀913，破壁箱91相对的两侧分别具有进泥口911和出泥口912，进泥口911在破壁箱91的上部，出泥口912在破壁箱91的底部，出泥口912作为电破壁污泥减量装置9的出泥端，破壁箱91在出泥口912上方还具有溢流口917，溢流口917通过管路与反应区11连通，电极板设置于破壁箱91内，电极板优选为石墨烯极板，出泥口912作为电破壁污泥减量装置9的进泥端，第一电动阀913设置于出泥口912处，还包括控制器，控制器分别与电极板、第一电动阀913和第二电动阀电连接。

电极板用于产生电场击穿污泥的细胞壁。

第一电动阀913用于控制出泥口912启闭。

控制器用于控制第一电动阀913、第二电动阀和电极板动作，控制器可选用现有的plc或者单片机等设备，第二调节阀65也可与控制器电连接并由控制器控制第二调节阀65。

作为上述实施例的进一步方案，还包括第二曝气装置93，第二曝气装置93设置于破壁箱91的底部，第二曝气装置93与高压风机131的出气端连通，第二曝气装置93与高压风机131之间具有第一调节阀，第一调节阀与控制器电连接，第一调节阀作为第二曝气装置93的调节机构，第一调节阀用于控制第二曝气装置93的曝气量，第一电动阀913、第二电动阀和第一调节阀均可选用电磁阀。

作为上述实施例的进一步方案，还包括盖板94，破壁箱91顶部敞口，盖板94与破壁箱91顶部敞口适配，盖板94和破壁箱91均为绝缘材质，优选为pp材质，盖板94盖接在破壁箱91顶部，电极板在盖板94向下的投影内。

作为上述实施例的进一步方案，电极板下沿与破壁箱91内腔的底面具有间隙。

作为上述实施例的进一步方案，破壁箱91具有缓冲腔914和破壁腔915，缓冲腔914具有上述进泥口911，破壁腔915具有上述出泥口912，缓冲腔914底部具有与破壁腔915连通的污泥通道916，电极板设置于破壁腔915内。

具体的，电极板包括正极主电极板921、负极主电极板922和分极板923，破壁箱91内具有多组平行设置的极板安装槽918，正极主电极板921、负极主电极板922和分极板923均可插拔的插接在极板安装槽918内，正极主电极板921、负极主电极板922和分极板923均竖向设置且相互平行，分极板923在正极主电极板921和负极主电极板922之间，正极主电极板921和负极主电极板922前后正对，正极主电极板921和负极主电极板922形状的大小相同，正极主电极板921和负极主电极板922的上沿和下沿均齐平，正极主电极板921与电源正极电连接，负极主电极板922与电源负极电连接，正极主电极板921、负极主电极板922和分极板923的下沿均与污泥通道916的上沿齐平。

正极主电极板921和负极主电极板922的上部均具有连接孔924，正极主电极板921和负极主电极板922均通过连接孔924与电源线可拆卸连接。

具体的，破壁箱91为顶部敞口的长方体状，破壁箱91内固定有与破壁箱91左侧面平行的隔板，隔板将破壁箱91内腔分隔为缓冲腔914和破壁腔915，隔板下沿与破壁箱91内腔底部具有间隔，隔板下沿与破壁箱91内腔底部之间的间隔为污泥通道916，缓冲腔914顶部的敞口为进泥口911，盖板94盖接在破壁腔915上方，隔板的右侧面和破壁箱91右侧内壁上具有极板安装槽918，正极主电极板921、负极主电极板922和分极板923均平行于破壁箱91前侧面设置，正极主电极板921、负极主电极板922和分极板923的两侧边均分别插接在隔板右侧面和破壁箱91右侧内壁的极板安装槽918内。

在对污泥进行减量处理时，主要采用以下步骤：

进泥：关闭第一电动阀913，使出泥口912封闭，开启第二电动阀，启动高压风机131，沉淀区12内的污泥通过气提装置7进入破壁箱91内并储存；

破壁：进泥步骤完成后，关闭第二电动阀，向电极板通电，电极板产生电场击穿储存在破壁箱91内的污泥的细胞壁，使细胞壁内的水份和碳源释放；

出泥：破壁步骤完成后，开启第一电动阀913，将破壁箱91内的污泥排出。

气动搅拌：在进泥、出泥和破壁步骤中，通过第二曝气装置93不断对破壁箱91内的污泥进行搅拌。

连接电极板：在进泥步骤之间，根据待处理污泥的理化性质确定两侧的正极主电极板921和负极主电极板922之间的间距，根据破壁箱91内处理污泥的量确定分极板923的数量，并将正极主电极板921、负极主电极板922和分极板923插接在破壁箱91内，使正极主电极板921和负极主电极板922与电源连接。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。