公布日：2022.05.10
申請日：2022.03.01
分類號：C02F9/14(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發明提供的一種無機氨氮廢水嵌入式短程硝化耦合反硝化裝置，主要包括殼體、曝氣系統、硝化功能區、沉降區、反硝化功能區、碳源均布系統；硝化功能區接種有亞硝化細菌，同時還添加了一定數量的沸石顆粒；硝化功能區投加有沸石顆粒，即提供菌群數量又可迅速吸附水中的氨氮，降低硝化區氨氮濃度，增強系統抗氨氮沖擊能力還能在氨氮濃度下降時，沸石吸附的氨氮會向硝化區釋放，可保持系統較高的游離氨濃度，通過控制游離氨、DO、pH可實現短程硝化，減少硝化反應曝氣量及反硝化反應所需碳源量；硝化和反硝化過程在同一空間中完成且硝化和反硝化各自獨立、互不影響，反硝化功能區嵌入在硝化功能區中，設備緊湊、占地空間少。
權利要求書
1.一種無機氨氮廢水嵌入式短程硝化耦合反硝化裝置，其特征在于：主要包括殼體、曝氣系統、硝化功能區、沉降區、反硝化功能區、碳源均布系統；所述硝化功能區是由殼體側壁、底部溝槽、沉降槽及反硝化功能區合圍而成的，硝化功能區接種有亞硝化細菌，同時還添加了一定數量的沸石顆粒。
2.根據權利要求1所述的一種無機氨氮廢水嵌入式短程硝化耦合反硝化裝置，其特征在于：所述沉降區主要包括沉降槽、導流槽及圓錐形擋板；沉降槽置于硝化功能區中，導流槽置于沉降槽上方，導流槽與沉降槽圍成沉降區的進水通道；圓錐形擋板安裝于沉降槽底部排泥口下方。
3.根據權利要求1所述的一種無機氨氮廢水嵌入式短程硝化耦合反硝化裝置，其特征在于：所述殼體主要由殼體側壁、殼體底板及底部溝槽合圍而成；底部溝槽是由多個V型槽依次首尾連接而成，兩側的V型槽直接與殼體四周相連接，中間的V型槽通過一塊橫板相連接；所述底部溝槽由若干個V型槽連接而成，V型槽的角度在30°-60°之間，V型槽的角度在自身重力情況下沿著V型槽壁板下滑；所述曝氣系統的納米曝氣管安裝于底部溝槽V型槽的最低點位置。
4.根據權利要求1所述的一種無機氨氮廢水嵌入式短程硝化耦合反硝化裝置，其特征在于：所述曝氣系統主要包括進氣管路和納米曝氣管；進氣管路主要由進氣主管、進氣調節閥及進氣支管組成；納米曝氣管與兩側的進氣支管首尾相連組成閉環氣路，納米曝氣管安裝于底部溝槽V型槽的最低點位置。
5.根據權利要求1所述的一種無機氨氮廢水嵌入式短程硝化耦合反硝化裝置，其特征在于：所述反硝化功能區主要包括反硝化填料柱外殼、反硝化功能填料、濾網、反硝化集水管、反硝化回流管及單向閥；反硝化功能填料置于反硝化填料柱外殼內，濾網安放于反硝化填料柱外殼頂部進水口，反硝化集水管連接于每一列反硝化填料柱外殼的底部，在反硝化集水管的兩側間隔布置反硝化回流管，反硝化回流管上安裝有單向閥，單向閥是鉸接于反硝化回流管頂的擋板；所述碳源均布系統主要包括碳源主管和碳源支管；碳源主管一端連接碳源泵及碳源罐，另一端連接各碳源支管，碳源支管連接至每個反硝化填料柱。
6.根據權利要求1所述的一種無機氨氮廢水嵌入式短程硝化耦合反硝化裝置，其特征在于：所述硝化功能區添加了一定數量的沸石顆粒，沸石顆粒的粒徑為40-200目之間，沸石顆粒的體積占硝化功能區體積的10％-30％；沸石顆粒作為亞硝化菌的載體，亞硝化菌附著生長于沸石顆粒。
7.根據權利要求2所述的一種無機氨氮廢水嵌入式短程硝化耦合反硝化裝置，其特征在于：所述沉降槽和導流槽上開有若干個孔，反硝化填料柱穿過沉降槽和導流槽上的開孔與底部的反硝化集水管相連通；所述沉降槽和導流槽圍成的進水通道延伸至沉降槽中部，沉降槽進水流經沉降槽中部，而后向上流動進入反硝化填料柱；所述反硝化填料柱的頂端略低于沉降槽的頂端，使得硝化功能區的混合液因曝氣抬升經過沉降槽進水通道，最后溢流流入反硝化填料柱；所述反硝化填料柱內填充有反硝化功能填料，反硝化功能填料占反硝化填料柱體積的40％-60％，反硝化填料柱進口端和反硝化集水管出口端設有濾網。
8.根據權利要求5所述的一種無機氨氮廢水嵌入式短程硝化耦合反硝化裝置，其特征在于：反硝化集水管兩側間隔連接有反硝化回流管，每根反硝化回流管上安裝有單向閥；反硝化集水管的某一端通過連接接頭和出水管路連通起來，在出水管路的下游安裝有出水調節閥。
9.根據權利要求8所述的一種無機氨氮廢水嵌入式短程硝化耦合反硝化裝置，其特征在于：所述出水管連接每根反硝化集水管的裝有濾網的一端，出水管出口處裝有閥門。
10.根據權利要求5所述的一種無機氨氮廢水嵌入式短程硝化耦合反硝化裝置，其特征在于：每個反硝化功能區都有對應的一根碳源補給支管。
發明內容
針對以上問題，本發明旨在提出一種無機氨氮廢水嵌入式短程硝化耦合反硝化裝置，實現氨氮和總氮的高效去除。本發明通過下述技術方案得以解決：
一種無機氨氮廢水嵌入式短程硝化耦合反硝化裝置，主要包括殼體、曝氣系統、硝化功能區、沉降區、反硝化功能區、碳源均布系統；所述硝化功能區是由殼體側壁、底部溝槽、沉降槽及反硝化功能區合圍而成的，硝化功能區接種有亞硝化細菌，同時還添加了一定數量的沸石顆粒。
所述沉降區主要包括沉降槽、導流槽及圓錐形擋板；沉降槽置于硝化功能區中，導流槽置于沉降槽上方，導流槽與沉降槽圍成沉降區的進水通道；圓錐形擋板安裝于沉降槽底部排泥口下方。
所述殼體主要由殼體側壁、殼體底板及底部溝槽合圍而成；底部溝槽是由多個V型槽依次首尾連接而成，兩側的V型槽直接與殼體四周相連接，中間的V型槽通過一塊橫板相連接。
所述曝氣系統主要包括進氣管路和納米曝氣管；進氣管路主要由進氣主管、進氣調節閥及進氣支管組成；納米曝氣管與兩側的進氣支管首尾相連組成閉環氣路，納米曝氣管安裝于底部溝槽V型槽的最低點位置。
所述反硝化功能區主要包括反硝化填料柱外殼、反硝化功能填料、濾網、反硝化集水管、反硝化回流管及單向閥；反硝化功能填料置于反硝化填料柱外殼內，濾網安放于反硝化填料柱外殼頂部進水口，反硝化集水管連接于每一列反硝化填料柱外殼的底部，在反硝化集水管的兩側間隔布置反硝化回流管，反硝化回流管上安裝有單向閥，單向閥是鉸接于反硝化回流管頂的擋板。
所述碳源均布系統主要包括碳源主管和碳源支管；碳源主管一端連接碳源泵及碳源罐，另一端連接各碳源支管，碳源支管連接至每個反硝化填料柱。
進一步地，所述底部溝槽由若干個V型槽連接而成，V型槽的角度在30°-60°之間，可根據實際情況需要進行設計選取。V型槽的角度應能滿足使污泥可在自身重力情況下沿著V型槽壁板下滑。
進一步地，所述曝氣系統的納米曝氣管安裝于底部溝槽V型槽的最低點位置，從納米曝氣管出來的空氣將底部溝槽沉積的污泥沖刷起來，在提供溶解氧的同時又起著氣力攪拌的作用，使整個硝化功能區的污泥混合液處于完全混合的狀態，使所有亞硝化細菌都能迅速接觸到污染物底物，降低污泥負荷，提高生化處理效率和抗沖擊能力。
進一步地，所述硝化功能區添加了一定數量的沸石顆粒，沸石顆粒的粒徑為40-200目之間，沸石顆粒的體積占硝化功能區體積的10％-30％；沸石顆粒作為亞硝化菌的載體，亞硝化菌附著生長于沸石顆粒上。
進一步地，所述沉降槽和導流槽上開有若干個孔，反硝化填料柱穿過沉降槽和導流槽上的開孔與底部的反硝化集水管相連通。
進一步地，所述沉降槽和導流槽圍成的進水通道延伸至沉降槽中部，沉降槽進水流經沉降槽中部，而后向上流動進入反硝化填料柱。
進一步地，所述反硝化填料柱的頂端略低于沉降槽的頂端，使得硝化功能區的混合液因曝氣抬升經過沉降槽進水通道，最后溢流流入反硝化填料柱。
進一步地，所述反硝化填料柱內填充有反硝化功能填料，反硝化功能填料占反硝化填料柱體積的40％-60％，反硝化填料柱進口端和反硝化集水管出口端設有濾網，使反硝化功能填料不隨水流流走。
進一步地，所述反硝化填料柱內填充的反硝化功能填料可在一定范圍內流動，可對反硝化填料柱進水有一定的水力自攪拌作用。
進一步地，反硝化集水管兩側間隔連接有反硝化回流管，每根反硝化回流管上安裝有單向閥，控制反硝化處理出水只能流入硝化功能區而不能倒流。
進一步地，反硝化集水管的某一端通過連接接頭和出水管路連通起來，在出水管路的下游安裝有出水調節閥；所述出水管連接每根反硝化集水管的裝有濾網的一端，出水管出口處裝有閥門，用來控制出水流量。
進一步地，所述硝化功能區在曝氣作用下，混合液因攜帶小氣泡而使得自身密度減小，產生向上的浮力，從而使硝化功能區抬升并溢流至沉降槽，混合液在沉降槽中被進一步消耗溶解氧和析出空氣，混合液密度增大，由于反硝化填料柱頂端低于沉降槽頂端，混合液經自然沉降后上清液從沉降槽溢流進入反硝化填料柱，因上清液的密度大于硝化功能區混合液且硝化功能區因曝氣產生了負壓區，所以經反硝化功能區處理后的水可通過反硝化回流管回流至硝化功能區。
進一步地，所述硝化功能區的混合液進入沉降槽后，因混合液中投加有沸石顆粒，使污泥絮體體積和質量，沉降速率更快。
進一步地，每個反硝化功能區都有對應的一根碳源補給支管。
相比于傳統的硝化反硝化和同步硝化反硝化處理方法，本發明具有如下特點及優點：
1.本發明硝化和反硝化過程在同一空間中完成且硝化和反硝化各自獨立、互不影響，反硝化功能區嵌入在硝化功能區中，設備緊湊、占地空間少。
2.本發明硝化功能區投加有沸石顆粒，一是可作為硝化菌的附著生長場所、提供菌群數量；二是可迅速吸附水中的氨氮，降低硝化區氨氮濃度，增強系統抗氨氮沖擊能力；三是當硝化區的氨氮濃度下降時，沸石吸附的氨氮會向硝化區釋放，可保持系統較高的游離氨濃度，通過控制游離氨、DO、pH可實現短程硝化，減少硝化反應曝氣量及反硝化反應所需碳源量。
3.本發明硝化功能區溶解氧控制在0.3-0.7mg/L，pH控制在8左右，游離氨控制在0.6mg/L以上，硝化階段節約供氧量25％，反硝化階段節約有機碳源40％，節省投堿量，反應器的容積減少30％-40％，減少污泥產量約50％。
4.本發明沉降槽既可實現污泥沉降分離，又可作為二級好氧區進一步消耗溶解氧，為反硝化創造更好的缺氧環境。
5.本發明將碳源直接投加到反硝化區，可為反硝化過程提供充足的碳源，提高總氮去除率；與直接將碳源投加到進水處相比，可避免異養好養菌與硝化菌競爭溶解氧，為硝化菌提供更好的生長環境，可節約碳源、強化硝化反應。
6.本發明反硝化功能區設有反硝化回流管，將反硝化出水回流至硝化區，補充硝化反應所需一半堿度左右，減少硝化過程投加的堿度。
7.本發明沉降槽沉降分離下來的污泥全部回流至硝化區中部，硝化區中部始終保持較高的污泥濃度，而進水首先進入硝化區中部，所以具有稀釋進水負荷、提高抗進水負荷沖擊的效果。
8.本發明的曝氣系統的納米曝氣管安裝于底部溝槽V型槽的最低點位置，從納米曝氣管出來的空氣將底部溝槽沉積的污泥沖刷起來，在提供溶解氧的同時又起著氣力攪拌的作用，使整個硝化功能區的污泥混合液處于完全混合的狀態，使所有亞硝化細菌都能迅速接觸到污染物底物，降低污泥負荷，提高生化處理效率和抗沖擊能力。
9.本發明的硝化功能區在曝氣作用下，混合液因攜帶小氣泡而使得自身密度減小，產生向上的浮力，從而使硝化功能區抬升并溢流至沉降槽，混合液在沉降槽中被進一步消耗溶解氧和析出空氣，混合液密度增大，由于反硝化填料柱頂端低于沉降槽頂端，混合液經自然沉降后上清液從沉降槽溢流進入反硝化填料柱，因上清液的密度大于硝化功能區混合液且硝化功能區因曝氣產生了負壓區，所以經反硝化功能區處理后的水可通過反硝化回流管回流至硝化功能區。
10.本發明硝化區底部采用溝槽式設計，位于底部溝槽最低點處的納米曝氣管可將沉降的污泥充分攪拌起來，底部不易沉積污泥，污泥處于完全混合狀態，進水污染物可及時被微生物捕獲，污泥容積負荷更高，溶解氧更容易控制。
（發明人：徐傳骯;寧小飛;陳后興;邱根萍;吉康寧;董喬紅;肖建林）
