一种适用于养殖污水的厌氧氨氧化脱氮装置的制作方法

1.本发明提供了一种适用于养殖污水的厌氧氨氧化脱氮装置，涉及废水处理设备技术领域。


背景技术：

2.近年来，随着我国农业结构的调整和产业化推进，畜禽养殖业规模化、集约化程度越来越高，与此同时，畜禽养殖粪污成为我国农村污染的主要来源。养殖污水中有机物和氨氮浓度高、水质波动大，含有致病菌并伴随恶臭，如不经过处理就排放于环境或直接农用，将会造成当地生态环境严重污染和农田的营养过剩。
3.畜禽养殖污水中的脱氮一般是通过传统的硝化-反硝化工艺实现的，然而，硝化-反硝化工艺存在外源碳投加量大、高曝气、高耗能、温室气体（no和n2o）排放和污泥产量高等不足。而近几年新兴的厌氧氨氧化工艺可以通过将nh
4+-n和no
2-‑
n转化为n2的完成脱氮，具有节省爆气和有机碳源的优点。但厌氧氨氧化工艺不能去除进水中的no
3-‑
n和厌氧氨氧化过程中产生的no
3-‑
n,最终造成出水tn浓度高。为了解决这些问题，本研究采用厌氧氨氧化耦合反硝化的工艺，并在反硝化耦合厌氧氨氧化反应器中添加碳纤维人工水草来有效的处理养殖分水中的tn。《碳纤维填料处理生活污水的研究》研究表明碳纤维人工水草能够富集更多的微生物，其内部的微生物同样具有较高的活性，污水中的营养物质能够进入碳纤维填料内部，从而满足微生物的生长需要，达到更好的水处理效果。厌氧氨氧化耦合反硝化的工艺主要包括厌氧氨氧化和反硝化，反硝化菌能够利用硝化产生的no
3-‑
n作为电子受体，利用原水中的cod作为电子供体，将no
3-‑
n转化为no
2-‑
n，为厌氧氨氧化菌提供no
2-‑
n。满足厌氧氨氧化对所需基质的需求，提高系统脱氮能力。
4.与传统的硝化-反硝化工艺相比，厌氧氨氧化耦合反硝化工艺可以减少45%的曝气能耗和80%的碳源需求，此外，厌氧氨氧化耦合反硝化过程还可以降低污泥产量、减少温室气体（no和n2o）的排放，在畜禽养殖污水处理中有着十分广阔的应用前景。


技术实现要素：

5.本发明目的在于针对现有技术中的不足之处，将厌氧消化、短程硝化、厌氧氨氧化耦合反硝化技术相结合，提供一种适用于养殖污水的厌氧氨氧化脱氮装置，可稳定、高效的去除养殖污水中的有机物质和nh
4+-n，以达到农田灌溉用水的要求。
6.本发明是通过以下技术方案实现的：一种适用于养殖污水的厌氧氨氧化脱氮装置，其包括预处理组合池、高浓度腐质污水精细分离机、调配池、厌氧反应器、短程硝化池、厌氧氨氧化反硝化耦合池和二沉池。
7.所述预处理组合池包括沉淀池和调节池,沉淀池和调节池之间设有溢流孔洞。沉淀池用于沉淀析出比重大的固体颗粒；所述调节池内设有第一水泵、液位控制器和第一潜水搅拌机，第一水泵启停可以单独控制，也可通过液位控制器控制；所述调节池设有调节池出水口，调节池出水口通过管道与分离机进水口相连。
8.所述高浓度腐质污水精细分离机用于去除比重小、可生物降解的有机溶解物和胶体物质。高浓度腐质污水精细分离机设有分离机进水口、分离机出渣口、分离机出水口。分离机出渣口排除的泥渣可直接用于好氧堆肥处理；所述分离机出水口通过管道连接至调配池进水口。废水经所述高浓度腐质污水精细分离机处理后通过管路自流至调配池。
9.所述调配池设有调配池进水口、调配池出水口，调配池内设有第二水泵、第二潜水搅拌机。所述调配池出水口通过管道接至厌氧反应器的反应器进水口。废水由第二水泵通过管道输送至厌氧反应器。所述调配池主要用于均衡水质、水量。
10.所述厌氧反应器设有反应器进水口、反应器出水口、反应器排泥口、三相分离器、沼气收集装置。所述三相分离器设于厌氧反应器的内部，所述沼气收集装置设于厌氧反应器的顶部。通过三相分离器将气相、液相、固相三相分离，产出的沼气通过沼气收集装置收集后，可用作沼气发电、生活燃料或焚烧排空等；沼渣依靠罐内外压差经排泥口排至罐外；沼液通过反应器出水口经管道自流至短程硝化池。
11.所述短程硝化池与厌氧氨氧化反硝化耦合池为组合一体池。中间由隔墙隔开，隔墙上部均匀布设五个导流管，通过导流管将短程硝化池的沼液导流至厌氧氨氧化反硝化耦合池的底部，有效控制沼液流向。
12.所述短程硝化池设有短程硝化进水口、沼液回流口、导流墙、阀门、do测定仪、第一亚硝酸盐监测仪、第一氨氮监测仪、ph调节装置、微曝气系统。短程硝化进水口与反应器出水口相连；沼液回流口处设有阀门，阀门通过管道与二沉池第三水泵相连；所述短程硝化池内设导流墙，可促使回流沼液与原厌氧沼液混合的更充分；所述do测定仪、第一亚硝酸盐监测仪、第一氨氮监测仪、ph调节装置均设于短程硝化池的侧壁上。当进水nh
4+-n的浓度高于短程硝化池内氨氧化菌的耐受范围时，沼液回流口的阀门打开，二沉池第三水泵自动启动，沼液自二沉池回流至短程硝化池，nh
4+-n浓度得以稀释，从而将进水nh
4+-n的浓度控制在氨氧化菌的适应范围内；通过do测定仪进行实时监测短程硝化池内的溶解氧浓度，且将其控制在0.5mg/l左右，通过控制溶解氧的浓度或停留时间抑制硝化细菌的生长，从而使短程硝化池内的反应控制在短程硝化阶段；根据池内溶解氧浓度通过do测定仪控制曝气风机的启停；通过第一亚硝酸盐监测仪、第一氨氮监测仪监测池内no
2-‑
n和nh
4+-n的浓度比，使其控制在1.3-1.5：1；所述阀门、第三水泵启停通过第一氨氮监测仪控制。所述ph调节装置包含ph调节剂、计量泵，计量泵通过管道将ph调节剂输送至短程硝化池内，通过所述计量泵的精密调控，使池内ph值控制在6.7-8.3的最佳范围，为氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化菌提供适宜的生长环境。根据池内nh
4+-n的浓度情况控制阀门的启闭，所述二沉池第三水泵与阀门联动。所述微曝气系统包括曝气风机、微曝气装置，曝气风机设于短程硝化池外一侧，所述微曝气装置设于短程硝化池的底部。
13.所述厌氧氨氧化反硝化耦合池设有溢流出水口、碳纤维人工水草、支撑框架、恒温装置、ph/温度仪、第一亚硝酸盐监测仪、第二氨氮监测仪、硝酸盐在线检测仪、超声波泥位计、集泥管以及第一污泥泵。所述溢流出水口通过管道与二沉池进水口相连；所述支撑框架为角钢组焊件，表面经过防腐处理。所述碳纤维人工水草悬挂于支撑框架内，所述支撑框架设于池内液面以下；所述恒温装置设置于厌氧氨氧化反硝化耦合池周边内池壁上；所述ph/温度仪、第一亚硝酸盐监测仪、第二氨氮监测仪、硝酸盐在线检测仪均设于厌氧氨氧化反硝化耦合池侧池壁上，通过第一亚硝酸盐监测仪、第二氨氮监测仪、硝酸盐在线检测仪控制tn
的浓度，并使出水tn保持在30 mg/l以内；所述超声波泥位计监测设于支撑框架以外、液面以下5-10mm处，用于监测池底污泥的液位情况，所述集泥管均设于厌氧氨氧化反硝化耦合池的池底，所述第一污泥泵设于厌氧氨氧化反硝化耦合池池外一侧，当池内厌氧氨氧化菌繁殖量过剩、污泥量多时，通过超声波泥位计报警提醒，开启第一污泥泵，由第一污泥泵通过集泥管将其输送至池外。
14.所述二沉池设有二沉池进水口、第一出口、第二出口、第三出口、第三水泵、第四水泵、第二污泥泵以及阀门。第三水泵、第四水泵、第二污泥泵均设于二沉池外。所述第一出口与第三水泵连接，第三水泵与短程硝化池沼液回流口连接；所述第二出口与第四水泵连接，通过第四水泵可将沼液输送至灌溉管网或排放；所述第三出口与第二污泥泵连接，所述第二污泥泵用于清理池中积存的污泥。
15.优选的，沉淀池用于沉淀析出比重大的固体颗粒，高浓度腐质污水精细分离机用于去除悬浮物、大分子有机物和胶体物质。
16.优选的，通过短程硝化池中的第一亚硝酸盐监测仪和第一氨氮监测仪使亚硝酸浓度与氨氮的浓度比例控制在1.3-1.5：1，从而使厌氧氨氧化反硝化耦合池中tn的去除更稳定、高效。
17.优选的，所述厌氧氨氧化反硝化耦合池，nh
4+-n和no
2-‑
n在厌氧氨氧化菌的作用下转化为n2，转化过程中厌氧氨氧化菌会产生的少量no
3-‑
n，在反硝化的作用下no
3-‑
n重新转化为no
2-‑
n，转化后的no
2-‑
n可以供厌氧氨氧化菌重新利用，从而提高脱氮效率。
18.优选的，所述短程硝化池与厌氧氨氧化反硝化耦合池为组合一体池，隔墙上部均匀布设五个导流管，通过导流管将短程硝化池的沼液导流至厌氧氨氧化反硝化耦合池底部，有效控制沼液路径。
19.优选的，所述厌氧氨氧化反硝化耦合池设有设有碳纤维人工水草，其具有比表面积大、吸附性强﹑微生物亲和性高等特点,不仅可以效吸附水体中的有机物为微生物提供更多的养料,还可以为水体中的微生物提供强力的附着位点,有助于厌氧氨氧化菌更好的富集和生长，能够有效的提高厌氧氨氧化菌的丰度和避免厌氧氨氧化菌的流失。
20.优选的，碳纤维人工水草较目前用的比较多的软性﹑半软性﹑弹性立体等悬挂式填料相比，碳纤维人工水草在使用过程中还具有微生物挂膜快、稳定性高、机械强度大，抗酸碱、耐老化、耐生物降解、环保无污染、经济实惠、使用寿命长、安装维修方便等优点。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本发明设备安装示意图。
23.图2 是本发明厌氧氨氧化反硝化耦合池放大图。
24.图3 是本发明碳纤维人工水草放大图。
25.图中：1-沉淀池，2-调节池，2.1-第一水泵，2.2-液位控制器，2.3-调节池出水口，2.4-第一潜水搅拌机，3-高浓度腐质污水精细分离机，3.1-分离机进水口，3.2-分离机出渣口，3.3-分离机出水口，4-调配池，4.1-调配池进水口，4.2-调配池出水口，4.3-第二水泵，
4.4-第二潜水搅拌机，5-厌氧反应器，5.1-反应器进水口，5.2-反应器出水口，5.3-反应器排泥口，5.4-三相分离器，5.5-沼气收集装置，6-短程硝化池，6.1-短程硝化进水口，6.2-沼液回流口，6.3-导流墙，6.4-阀门，6.5-do测定仪，6.6-第一亚硝酸盐监测仪，6.7-第一氨氮监测仪，6.8-ph调节装置，6.81-ph调节剂，6.82-计量泵，6.91-曝气风机，6.92-微曝气装置，8-隔墙，8.1-导流管，9-厌氧氨氧化反硝化耦合池，9.1-溢流出水口，9.2-碳纤维人工水草，9.3-支撑框架，9.4-恒温装置，9.5-ph/温度仪，9.6-第一亚硝酸盐监测仪，9.7-第二氨氮监测仪，9.8-硝酸盐在线检测仪，9.9-超声波泥位计监测，9.10-集泥管，9.11-第一污泥泵，10-二沉池，10.1-二沉池进水口，10.2-第一出口，10.3第二出口，10.4第三出口，10.5-第四水泵，10.6-第三水泵，10.7-第二污泥泵。
具体实施方式
26.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
27.如图1-图3所示，本实施例中提供一种适用于养殖污水的厌氧氨氧化脱氮装置，其包括预处理组合池、高浓度腐质污水精细分离机3、调配池4、厌氧反应器5、短程硝化池6、厌氧氨氧化反硝化耦合池9和二沉池10。
28.所述预处理组合池包括沉淀池1和调节池2，沉淀池1和调节池2之间设有溢流孔洞.所述调节池内设有第一水泵2.1、液位控制器2.2和第一潜水搅拌机2.4，第一水泵2.1的启停可以单独控制，也可通过液位控制器2.2控制。所述调节池设有调节池出水口2.3。调节池出水口2.3通过管道与分离机进水口3.1相连。
29.所述高浓度腐质污水精细分离机3设有分离机进水口3.1、分离机出渣口3.2、分离机出水口3.3。分离机出渣口3.2排除的固体物质可直接用于好氧堆肥处理；所述分离机出水口3.3通过管道与调配池进水口4.1相连。
30.所述调配池4设有调配池进水口4.1、调配池出水口4.2。所述调配池内设有第二水泵4.3、第二潜水搅拌机4.4。所述调配池出水口4.2通过管道与厌氧反应器进水口5.1相连。
31.所述厌氧反应器5设有反应器进水口5.1、反应器出水口5.2、反应器排泥口5.3、三相分离器5.4及沼气收集装置5.5。三相分离器5.4设于厌氧反应器的内部，所述沼气收集装置5.5设于厌氧反应器5的顶部。通过三相分离器5.4将气相、液相、固相三相分离，产出的沼气通过沼气收集装置5.5收集；沼渣依靠罐内外压差经反应器排泥口5.3压至罐外；所述反应器出水口5.2通过管道与短程硝化池进水口6.1相连。
32.所述短程硝化池6与厌氧氨氧化反硝化耦合池9为组合一体池。中间有隔墙8隔开，隔墙8上部均匀布设五个导流管8.1，导流管8.1将短程硝化池6内的沼液导流至厌氧氨氧化反硝化耦合池9的底部。
33.所述短程硝化池6设有短程硝化进水口6.1、沼液回流口6.2、导流墙6.3、阀门6.4、do测定仪6.5、第一亚硝酸盐监测仪6.6、第一氨氮监测仪6.7、ph调节装置6.8、微曝气系统。所述沼液回流口6.2处设有阀门6.4，阀门6.4通过管道与二沉池第三水泵10.6相连；所述do
测定仪6.5、第一亚硝酸盐监测仪6.6、第一氨氮监测仪6.7、ph调节装置6.8均设于短程硝化池6的侧壁上。ph调节装置6.8包含ph调节剂6.81、计量泵6.82，计量泵6.82通过管道将ph调节剂6.81输送至短程硝化池6内，通过所述计量泵6.82的精密调控，使池内ph值控制在6.7-8.3的最佳范围，为氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化菌提供适宜的生长环境。根据池内nh
4+-n的浓度情况控制阀门6.4的启闭，所述二沉池第三水泵10.6与阀门6.4联动。所述微曝气系统包括曝气风机6.91、微曝气装置6.92，曝气风机6.91设于短程硝化池6外一侧，所述微曝气装置6.92设于短程硝化池6的底部。
34.所述厌氧氨氧化反硝化耦合池9设有溢流出水口9.1、碳纤维人工水草9.2、支撑框架9.3、恒温装置9.4、ph/温度仪9.5、第一亚硝酸盐监测仪9.6、第二氨氮监测仪9.7、硝酸盐在线检测仪9.8、超声波泥位计9.9、集泥管9.10以及第一污泥泵9.11。溢流出水口9.1通过管道与二沉池进水口10.1相连；所述碳纤维人工水草9.2设于支撑框架9.3内，所述支撑框架9.3设于池内液面以下；所述恒温装置9.4设置于厌氧氨氧化反硝化耦合池9周边内池壁上；所述ph/温度仪、第一亚硝酸盐监测仪、第二氨氮监测仪、硝酸盐在线检测仪均设于厌氧氨氧化反硝化耦合池的侧池壁上。所述超声波泥位计9.9设于液面以下5-10mm处;所述集泥管9.10设于厌氧氨氧化反硝化耦合池9的池底，所述第一污泥泵9.11设于厌氧氨氧化反硝化耦合池9池外一侧。
35.所述二沉池10设有二沉池进水口10.1、第一出口10.2、第二出口10.3、第三出口10.4、第四水泵10.5、第三水泵10.6和第二污泥泵10.7。所述第三水泵10.6、第四水泵10.5、第二污泥泵10.7均设于二沉池外；所述第一出口10.2与第三水泵10.6连接，第三水泵10.6与阀门6.4相连，最后阀门6.4接至沼液回流口6.2；所述第二出口10.3与第四水泵10.5连接，通过第四水泵10.5将沼液输送至灌溉管网或排放；所述第三出口10.4与第二污泥泵10.7连接。
36.本发明工作原理如下：本装置主要用于养殖污水的处理，废水自养殖圈舍排出后，经格栅处理输送至本装置，先由沉淀池沉淀析出比重大的固体颗粒物，再经过高浓度腐质污水精细分离机主要去除比重小的悬浮物、大分子有机物和胶体物质，经两次处理后，由调配池第二水泵输送至厌氧反应器进行厌氧发酵产沼气；通过厌氧反应器高效厌氧进行气液固三相分离。产出沼气通过沼气收集装置收集备用；沼液通过管道自流至短程硝化池；污泥可直接好氧堆肥处理或销售。沼液进入短程硝化池后，沼液中部分nh
4+-n在微曝气作用下转化为no
2-‑
n，通过亚硝酸盐监测仪和氨氮监测仪将no
2-‑
n和nh
4+-n的浓度比控制在1.3-1.5：1，从而使厌氧氨氧化反硝化耦合池中tn的去除更稳定、高效；通过ph/温度仪、恒温装置、第一亚硝酸盐监测仪、第二氨氮监测仪、硝酸盐在线检测仪对池内ph、温度、no
2-‑
n、nh
4+-n、n0
3-‑
n进行检/监测并予以控制，从而为微生物菌群提供适宜的生长环境。厌氧氨氧化反硝化耦合池内设碳纤维人工水草，为微生物提供更多的附着位点，且有助于厌氧氨氧化菌更好的富集和生长，能够有效避免厌氧氨氧化菌的流失。当污泥过多时，经超声波泥位计监测由第四水泵将污泥输送至池外。经厌氧氨氧化反硝化耦合池处理后，沼液自流至二沉池沉淀、储备，最终使养殖污水中有机物和nh
4+-n出水浓度达到农田灌溉用水的要求。
37.尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本说明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因
此本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。