一种高效脱氮设备的制作方法

本技术涉及一种污水处理装置结构领域，更具体地说，涉及一种高效脱氮设备。

背景技术：

1、废水厌氧水解酸化生物技术由于其巨大的处理能力和潜在的应用前景，一直是水处理技术研究的热点。从传统的厌氧接触工艺发展到现今广泛流行的厌氧生物工艺，废水厌氧处理技术已日趋成熟。随着生产发展与资源，能耗，占地等因素间矛盾的进一步突出，现有的厌氧工艺又面临严峻的挑战，尤其是如何处理生产发展带来的大量高浓度有机废物，使得研发技术经济更优化的厌氧工艺非常必要。内循环厌氧处理技术就是在这一背景下产生的高效处理技术。

2、目前已成功应用于养殖业、土豆加工、啤酒、食品和柠檬酸等废水处理中。实践证明，该技术去除有机物的能力远远超过普通的厌氧水解处理技术。而且高效脱氮设备容积小，投资少，占地省，运行稳定，是一种值得推广的高效的厌氧处理技术。

3、高效脱氮设备的上部设置气、固、液三相分离器，中部设置填料及曝气装置，下部为污泥悬浮层区和污泥床区。污水从底部流入，向上升流至顶部流出，混合液在沉淀区进行固液分离，污泥可自行回流到污泥床区，使污泥床区保持很高的污泥浓度。从构造和功能上划分，高效脱氮设备主要由进水配水系统、反应区污泥床区和污泥悬浮层区、沉淀区、填料及曝气装置、三相分离器、集气排气系统、排泥系统及出水系统组成。高效脱氮设备其工作的基本原理为：在厌氧状态下，微生物分解有机物产生的沼气在上升过程中产生强烈的搅动，有利于颗粒污泥的形成和维持。废水均匀地进入反应器的底部，污水向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床，在与污泥颗粒的接触过程中发生厌氧反应。混合液上升至填料层，微生物附着在填料上形成生物膜。

4、去除有机物的原理:大量的微生物附着在载体表面，对有机物进行吸附、生物氧化，最终将有机物分解，或转化成为微生物组分，从而去除水体中的bod。去除ss的原理:悬浮物与生物载体的碰撞促使其充分沉降;表面的微生物絮凝作用，使县浮物被吸附最终随生物膜脱落降至水底。去除氮、磷的原理:溶解氧梯度构成的a/o环境及材料孔隙结构，为脱氮除磷菌创造适宜条件。

5、经过反应的混合液上升流动进入三相分离器。沼气泡和附着沼气泡的污泥颗粒向反应器顶部上升，上升到气体反射板的底面，沼气泡与污泥絮体脱离。沼气泡则被收集到反应器顶部的集气室，脱气后的污泥颗粒沉降到污泥床，继续参与进水有机物的分解反应。在一定的水力负荷下，绝大部分污泥颗粒能保留在反应区内，使反应区具有足够的污泥量。

6、高效脱氮设备反应机理：

7、厌氧水解酸化反应过程是对复杂物质 指高分子有机物以悬浮物和胶体形式存在于水中生物降解的复杂的生态系统。其反应过程可分为四个阶段：

8、水解阶段——被细菌胞外酶分解成小分子。例如：纤维素被纤维酶水解为纤维二糖和葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解为麦牙糖和葡萄糖，蛋白质被蛋白酶水解为短肽和氨基酸等，这些小分子的水解产物能被溶解于水，并透过细胞为细胞所利用。

9、发酵阶段——小分子的化合物在发酵菌即酸化菌的细胞内转化为更为简单的化合物，并分泌到细胞外。这一阶段主要产物为挥发性脂肪酸vfa醇类、乳酸、co2、氢、氨、硫化氢等。

10、产酸阶段——上一阶段产物被进一步转化为乙酸、氢、碳酸以及新的细胞物质。

11、产甲烷阶段——在这一阶段乙酸、氢、碳酸、甲酸和甲醇等被转化为甲烷、二氧化碳和新细胞物质。

12、水解阶段——含有蛋白质水解、碳水化合物水解和脂类水解。

13、发酵酸化阶段——包括氨基酸和糖类的厌氧氧化，以 及较高级脂肪酸与醇类的厌氧氧化。

14、产乙酸阶段——含有从中间产物中形成乙酸和氧气，以 及氢气和二氧化碳形成乙酸。

15、产甲烷阶段——包括从乙酸形成甲烷，以及从氧、二氧化碳形成甲烷。废水中有硫酸盐时，还会有硫酸盐还原过程。

16、反应所需条件及启动要点：

17、温度：控制厌氧反应器内温度在34-38℃之间，通过调节进水温度使24h内温差变化不得超过2℃。温度对厌氧反应尤为重要，当温度低于。最优下限温度时，每下降 1℃，效率下降 11%。在上述范围，温度在1-3℃的微小波动，对厌氧反应影响不明显，但温度变化过大急速变化，则会使污泥活力下降，度产生酸积累等问题。

18、ph：厌氧水解酸化工艺，对 ph 要求范围较松，即产酸菌的 ph应控制 4-7℃范围内；完全厌氧反应则应严格控制 ph，即产甲烷反应控制范围6.5-8.0,最佳范围为6.8-7.2,ph 低于6.3 或高于7.8,甲烷化速降低。

19、氧化还原电位：水解阶段氧化还原电位为-100～+100mv，产甲烷阶段的最优氧化还原电位为-150～-400mv。因此,应控制进水带入的氧的含量，不能因以对厌氧反应器造成不利影响。

20、营养物：厌氧反应池营养物比例为 c:n:p=(350-500):5:1。

21、有毒有害物：抑制和影响厌氧反应的有害物有三种：

22、无机物:有氨、无机硫化物、盐类、重金属等，特别硫酸盐和硫化物抑制作用最为严重；

23、有机化合物:非极性有机化合物，含挥发性脂肪酸(vfa)、非极性酚化合物、单 宁类化合物、芬 香族氨基酸、焦 糖化合物等五类。

24、生物异型化合物,含氯化烃、甲醛、氰化物、洗涤剂、抗菌素等。

25、高效脱氮设备的启动运行有两种方式，即：

26、直接启动：用颗粒污泥接种，所需时间较短，负荷上升较快；

27、间接启动：用絮状污泥启动，首先需要培养颗粒污泥。颗粒污泥的培养对于反应器的稳定高效运行十分关键，一般需要按以下步骤进行：①投加接种污泥：厌氧消化污泥，或剩余活性污泥等；接种量10~20kgvss/m3；②启动初期的污泥负荷应低于0.1~0.2kgcod/kgss.d，容积负荷应小于0.5kgcod/m3.d； ③保证一定的水力上升流速，一般要求大于1m3/m2.d，当其大于0.25 m3/m2.h时，就会产生水力分级作用；④ 进水浓度过高时，可回流或稀释等措施；⑤一般要求溶解性cod的去除率大于80%左右时，应及时提高负荷；⑥出水vfa浓度一般应控制在1000mg/l以下。

28、运行管理指标：

29、废水厌氧水解酸化生物处理的运行管理指标主要有：cod去除率、有机容积负荷、有机污泥荷、水力停留时间、剩余污泥产量、产气量等。

30、水质管理指标：

31、水质管理指标又称为监测项目，即通过水质监测，对高效脱氮设备进行管理，使其达到运行要求；主要有：进水量、进出水水质cod、bod、ss、ph、vfa等、污泥浓度、温度、产气量、气体成分等。

32、高效脱氮设备启动：

33、接种污泥:有颗粒污泥时,接种污泥数量大小 10-15%.当没有现成的污泥时,应用最多的是污水处理厂污泥池的消化污泥. 稠的消化污泥有利于颗粒污泥形成。没有消化污泥和颗粒污泥时，化粪池污泥、新鲜牛粪、猪粪及其它家畜粪便都可利用作菌种,也可用腐败污泥和鱼塘底泥作接种污泥，但启动周期较长。污泥接种浓度至少不低 10kg·vss/m 3反应器容积，但接种污泥填充量不大于反应器容积 60%。污泥接种中应防止无机污泥、砂以及不可消化的其它物进入高效脱氮设备内。

34、目前，中国专利网上公开了一种农业污水处理环保装置，公开号cn210150828u，包括外壳，所述外壳内由上至下依次开设有进水口、过滤室和储液室，所述外壳的右下角固接且互为连通有出水管，所述出水管内固接有球阀，所述外壳的下表面四角均固接有支腿。该农业污水处理环保装置，通过滤网、套环和套筒的配合，使农业污水经过滤网时，农业污水内的大颗粒杂物被滤网过滤，且农业污水在滤网上与净水物质混合进入过滤室内，通过第一挡板、第一连接轴和第一把手的配合，使外壳的右上角能够打开，从而使滤层露出，进而实现滤层的清理更换及过滤室内的清理，通过上述装置，以实现农业污水的过滤，减少污染，保护环境，使用方法简单，实用性强，便于推广。

35、上述专利中的一种农业污水处理环保装置，虽然具有减少污染、保护环境和使用方法简单等优点，但是该农业污水处理环保装置仅通过物力过滤的技术方案来对农业污水进行处理，该方式对农业污水的处理能力有限，污水处理能力较低。

技术实现思路

1、本实用新型为了克服现有技术中存在的传统的污水处理装置的污水处理能力较弱的问题，现提供具有对污水处理能力较强优点的一种高效脱氮设备。

2、本实用新型的一种高效脱氮设备，包括罐体，所述的罐体内底部设有用于对输入罐体内的废水进行沉淀处理的沉淀区，位于沉淀区上方的罐体内设有用于吸附废水中的有机物的填料区，所述的罐体内顶部设有用于对废水进行三相分离处理的三相分离区，所述的沉淀区内设有用于向罐体内注入废水的布水系统，所述的填料区内设有用于对废水进行硝化处理的pva多相聚合物生物填料，所述的三相分离区内设有用于隔离废水中污泥的气水分离罩，所述的罐体顶部设有用于与气水分离罩配合使用来排放分离出的气体的水封罐。

3、作为优选，所述的沉淀区左端设有用于排放废水沉淀后产生的污泥的污泥排放阀，所述的布水系统包括位于罐体右侧且用于向罐体内输送废水的废水输送管，所述的废水输送管右端分别设有若干均布且与废水输送管配合使用的分流管道，每根分流管道的输出口分别位于沉淀区底部。

4、作为优选，所述的输出口绕着沉淀区底部呈环状分布，每根分流管道的输入口位于管体右侧，所述的分流管道与罐体间通过设置密封法兰相连接。

5、作为优选，位于填料区上端和下端的罐体内壁上分别嵌装有用于对废水进行过滤的过滤网，两层过滤网间悬挂有若干均布且用于对废水进行硝化处理的pva多相聚合物生物填料，位于pva多相聚合物生物填料下方的罐体左右两侧内壁上插接有与pva多相聚合物生物填料配合使用的曝气管道。

6、作为优选，所述的曝气管道与罐体间通过设置密封法兰相连接，所述的曝气管道上端安装有若干均布且用于为pva多相聚合物生物填料提供氧气的微孔曝气器。

7、所述的微孔曝气器可采用的型号为：hjc盘式微孔曝气器。所述的曝气管道的输入端与位于罐体外部的曝气机的输出端相连接。填料区内安装微孔曝气器可保证氧气的供应，以及有利于生物膜的脱落和更新。

8、作为优选，所述的三相分离区内铺设有若干层呈上下分布的钢丝网，每层钢丝网上端分别安装有若干均布且用于隔离废水中污泥的气水分离罩，位于气水分离罩上方的三相分离区顶部设有用于收集由气水分离罩分离后的气体的集气室。

9、作为优选，所述的气水分离罩的纵截面呈倒v型，所述的气水分离罩的前后两端分别开设有用于输出污水中的沼气和上清液的方孔，所述的气水分离罩下端与钢丝网上端面相焊接。

10、作为优选，所述的集气室前后两端分别开设有若干均布且用于输入沼气和上清液的进气口，所述的集气室底部左侧插接有用于输出上清液的出水总管，所述的出水总管的输出端位于罐体左侧，所述的出水总管与罐体间通过设置密封法兰相连接。

11、作为优选，所述的水封罐前后两端分别安装有与集气室配合使用的沼气管道，所述的集气室上端左右两侧分别开设有用于排出沼气的排气口，两根沼气管道的输入端分别插接于两个排气口中，所述的水封罐内设有用于对沼气进行清洗的清洗液，所述的水封罐上端安装有用于排放经过清洗液清洗后的气体的排放管道。

12、作为优选，所述的水封罐底部左右两端分别焊接有用于对水封罐进行支撑的支撑脚，所述的支撑脚底部与罐体顶部相焊接，所述的水封罐底部设有用于排放和更换的清洗液的换洗阀。

13、工作时，废水从废水输送管输入并通过分流管道流入罐体底部。废水不断输入过程中其液面上升至填料层，此时pva多相聚合物生物填料会快速吸附污水中的有机物，实现脱氮功能；再上升至三相分离区内对污水进行气、固、液分离三相分离；钢丝网和气水分离罩会阻隔大部分污水中的污泥；而污水中的沼气在气水分离罩处可通过方孔进入集气室，由沼气管进入水封罐中进行清洗。清洗后气体从水封罐顶部的排放管道排出。

14、位于三相分离区内的污水经过静止后，污水上端会生成上清液，沼气和上清液进入集气室中后，位于上清液上方的沼气会通过沼气管道进入水封罐中，而留于集气室中的上清液则可通过出水总管集中排放，被阻隔的污泥自行下沉到沉淀区，之后打开污泥排放阀，经过沉淀的污水由污泥排放阀引出，从而达到了水质处理的目的。

15、利用环状的布水系统，可让污水分布更均匀，提高污水处理效率。

16、填料区的pva多相聚合物生物填料的立体结构，使污水较方便地进入填料内部孔，进行生物接触氧化反应，同时也使得正常脱落的生物膜较为容易地从填料中随水流出，减少了填料堵塞的出现概率，同时由于增加了曝气装置，罐体内流体强烈扰动，生物膜表面的代谢物质流动和更新速度快，反应浓度梯度大，传质效率高，因而生物膜能保持较高的生化反应速率，从而实现反硝化反应，生产氮气释放。

17、在罐体顶部设有水封罐，可通过设置清洗液对沼气进行洗涤，净化气体。

18、本实用新型具有以下有益效果：污水处理能力强，容积大，占地小，结构简单。