一种废水反硝化脱氮处理装置和处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种废水反硝化脱氮处理装置及方法。废水反硝化脱氮处理主要包括缺氧膨胀床、进料泵、循环泵、进料罐、浮气罐、加热泵、加热器和控制数据柜。通过调控循环水流流量实现缺氧膨胀床以膨胀态运行，避免水流短路，提高有机物和硝酸根去除负荷。其中所述的缺氧膨胀床高径比大，占地面积小，污水处理效率高，抗冲击能力强，停留时间短，操作简便，经济效益高，应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种废水反硝化脱氮处理装置和处理方法
本专利技术属于化工及环保
，具体涉及一种用于废水处理的缺氧膨胀床装置及方法。
技术介绍
近年来，水处理领域中氮的污染已成为社会热点之一。随着中国水体富营养化问题的日趋严重，以及污水排放标准的提升，水中氮的去除成为水处理领域关注的重点问题之一。如何经济、高效、安全地从水中去除硝酸盐氮，研发高效稳定的污水强化脱氮技术，已成为污水处理领域急需解决的技术问题。当今污水处理面临高标准排放要求，如美国、加拿大等国家出水标准为TN(总氮)小于3mg/L。目前针对水中硝酸盐去除的主要方法包括：化学还原、反渗透、电渗析、离子交换、生物反硝化(包括自养和异养反硝化)等方法。化学还原法主要是利用还原剂将硝酸盐氮还原，根据采用的不同还原剂可以分为活泼金属还原法和催化还原法；前者是以铁、铝、锌等金属单质为还原剂，处理效果较差，且会有亚硝酸盐生成；后者以氢气以及甲酸、甲醇等为还原剂，一般都必须有催化剂存在才能使反应进行，成本较高，且氢气的应用过程中存在保障危险。反渗透、电渗析、离子交换等方法虽然可以有效去除水中的硝酸盐，但成本较高，同时会产生大量废水，因此在实际工程中应用较少。生物反硝化法以其处理成本低受到广泛关注，反硝化过程以有机碳源等作为电子供体，以硝态氮作为电子受体，反硝化硝态氮为氮气，达到去除污水中氮的目的。目前常用于污水反硝化脱氮的工艺包括活性污泥法、悬浮填料生物膜法和传统砂滤反硝化脱氮工艺等。活性污泥法污泥浓度低，不能处理高负荷污水，且污泥易膨胀、占地面积大、需要大规模沉淀设备、剩余污泥量大。悬浮填料生物膜法是向反应器中投加一定量密度接近于水的填料，为微生物的生长提供栖息地，将会提高反应器中生物量和生物种类，进而提高反应器的处理效率。悬浮填料生物膜法具有处理效率高、脱氮效果好、操作简单等特点。但仅仅采用悬浮填料进行反硝化，出水含有较高浓度的颗粒物质和悬浮物质，造成较高的浊度。传统砂滤反硝化脱氮工艺中因为砂石等填料密度较大，所以相对填充率较低，对反应器有效利用率也相应降低，同时工艺运行过程中易造成堵塞，不利于工艺运行。因此，针对目前水处理中硝酸盐的去除技术状况，亟需研发一种新型的强化生物反硝化装置，实现经济、高效、安全地去除污水中硝酸盐及降低总氮的目的。
技术实现思路
为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一种缺氧膨胀床，所述缺氧膨胀床3自下而上依次为反应区、连接段和出水区20，反应区和出水区20通过连接段连接；所述出水区20的横截面积大于反应区的横截面积；所述反应区的底部设有进水口17；所述进水口17上方设有承托层18，承托层18内填装级配砾石颗粒；所述承托层18上方设有填料区19，填料区19内填装直径为1-3mm的小粒径填料；所述出水区20顶部周边设置集水槽27，集水槽27上方的侧壁设置溢流堰21；所述出水区20的侧壁上部还设置与集水槽27联通的出水口26；所述出水区20的中心位置居中设置三相分离器23；所述出水区20内设置循环水进口管22。所述反应区的外部设有夹套，夹套的下部设有加热水进口29，夹套的上部设有加热水出口30。所述连接段的侧壁设有排泥口28。所述连接段与出水区20的连接部分呈喇叭形。所述三相分离器23包括中心管23-a，中心管23-a下端口连接上部罩体23-b，上部罩体23-b与下部罩体23-c通过连接件23-d连接，并构成过流通道；上部罩体23-b及下部罩体23-c呈喇叭状，且扩口端向下。填料区19的厚度与填料区19的横截面直径之比≥2。一种废水反硝化脱氮处理装置，应用上述的缺氧膨胀床3，还包括进料泵12，通过管路连接缺氧膨胀床3的进水口17，循环泵13，通过管路分别连接缺氧膨胀床3的进水口17和循环水进口管22，进料罐10，连接进料泵12，进料罐10设有低液位报警装置11，浮气罐2，通过管路连接中心管23-a的上端口，在线气体计量仪6，与浮气罐2连接，浮气罐2与在线气体计量仪6之间设有电磁控制阀1，加热泵14，与缺氧膨胀床3的加热水进口29连接，加热器15，一端与加热泵14连接，一端与加热水出口30连接，加热器15设有温度过热传感器7，数显温度传感器4，其温度探头25设置在缺氧膨胀床3的出水区20内，数显pH传感器5，其pH探头24设置在缺氧膨胀床3的出水区20内。所述废水反硝化脱氮处理装置还包括控制数据柜8，通过电脑数据线16和终端控制器9连接，所述数显温度传感器4、数显pH传感器5、在线气体计量仪6、温度过热传感器7、电磁控制阀1、浮气罐2、低液位报警装置11、进料泵12、循环泵13和加热泵14的显示和/或操作控制均通过控制数据柜8来运作。所述加热器15、加热泵14和缺氧膨胀床3的加热水进口29、加热水出口30组成加热水循环管路，加热水通过夹套对反应区加热。所述的缺氧膨胀床3可由钢板、玻璃或其他材料制成。缺氧膨胀床的主要特点包括：(1)填料区以膨胀态运行，避免水流短路，提高有机物和硝酸根去除负荷；(2)采用细小的颗粒填料，填料的比表面积更大，附着的生物膜量大；(3)大大增加了填料区厚度，填料区厚度与填料区横截面直径之比不小于2，减少废水反硝化脱氮处理装置的占地面积。一种应用废水反硝化脱氮处理装置的废水处理方法，包括以下步骤：1)废水经过进料泵12后，进料泵12的出水和循环泵13的出水进行混合，形成混合水；2)混合水通过进水口17进入缺氧膨胀床3的反应区进行处理；3)反应区出水通过连接段进入出水区20，然后通过循环水进口管22进入循环泵13；4)出水区20上部出水通过出水口26排出。在上述方案的基础上，步骤2)中混合水通过进水口17进入缺氧膨胀床3，然后经过承托层18内填装的级配砾石颗粒进行配水后，进入填料区19。在上述方案的基础上，所述填料区19内的填料颗粒随循环水流浮动，使填料区19内的填料颗粒处于膨胀状态。在上述方案的基础上，控制循环水流流量，使填料区19的膨胀率在50％以下。在上述方案的基础上，步骤3)中所述出水区20内的三相分离器23可以使细小的填料颗粒自行沉降，并收集产生的气体。在上述方案的基础上，所述气体进入浮气罐2，并通过电磁控制阀1和在线气体计量仪6进行气体体积计量后排出系统。在上述方案的基础上，所述的温度和pH值，加热水液位和产气量均由计算机系统自动控制和监测。本专利技术所述的废水反硝化脱氮处理装置有如下的有益效果：填料区19采用细颗粒填料，比表面积大，可有效提高单位体积填料内的微生物量，进而提高反应器的容积负荷；填料区19正常运行时处于膨胀状态，避免固定床可能产生的水流短路问题，固、液两相的流态有利于微生物与废水的接触和传质，提高生物反应效率；采用强制水流循环，提高生物反应过程的稳定性和抗冲击性；缺氧膨胀床3可采用较大的设备高度，提高缺氧膨胀床3的填料层厚度，进而减少反应器占地面积；废水反硝化脱氮处理装置内的温度、pH值、加热水液位、产气量均由计算机系统自动控制监测，自动化程度很高，大大降低了人工劳动强度。附图说明本专利技术有如下附图：图1本专利技术废水反硝化脱氮装置构成示意图图2本专利技术缺氧膨胀床的主视图图3本专利技术三相分离器的主视图图4本专利技术三相分离器的俯视图附图标记说明：1、电磁控制阀，2、浮气罐，3、缺氧膨胀床，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种缺氧膨胀床，其特征在于：所述缺氧膨胀床(3)自下而上依次为反应区、连接段和出水区(20)，反应区和出水区(20)通过连接段连接；所述出水区(20)的横截面积大于反应区的横截面积；所述反应区的底部设有进水口(17)；所述进水口(17)上方设有承托层(18)，承托层(18)内填装级配砾石颗粒；所述承托层(18)上方设有填料区(19)，填料区(19)内填装直径为1‑3mm的小粒径填料；所述出水区(20)顶部周边设置集水槽(27)，集水槽(27)上方的侧壁设置溢流堰(21)；所述出水区(20)的侧壁上部还设置与集水槽(27)联通的出水口26；所述出水区(20)的中心位置居中设置三相分离器(23)；所述出水区(20)内设置循环水进口管(22)。

【技术特征摘要】
1.一种缺氧膨胀床，其特征在于：所述缺氧膨胀床(3)自下而上依次为反应区、连接段和出水区(20)，反应区和出水区(20)通过连接段连接；所述出水区(20)的横截面积大于反应区的横截面积；所述反应区的底部设有进水口(17)；所述进水口(17)上方设有承托层(18)，承托层(18)内填装级配砾石颗粒；所述承托层(18)上方设有填料区(19)，填料区(19)内填装直径为1-3mm的小粒径填料；所述出水区(20)顶部周边设置集水槽(27)，集水槽(27)上方的侧壁设置溢流堰(21)；所述出水区(20)的侧壁上部还设置与集水槽(27)联通的出水口26；所述出水区(20)的中心位置居中设置三相分离器(23)；所述出水区(20)内设置循环水进口管(22)。2.如权利要求1所述的缺氧膨胀床，其特征在于：所述反应区的外部设有夹套，夹套的下部设有加热水进口(29)，夹套的上部设有加热水出口(30)。3.如权利要求1所述的缺氧膨胀床，其特征在于：所述连接段的侧壁设有排泥口(28)。4.如权利要求1所述的缺氧膨胀床，其特征在于：连接段与出水区(20)的连接部分呈喇叭形。5.如权利要求1所述的缺氧膨胀床，其特征在于：所述三相分离器(23)包括中心管(23-a)，中心管(23-a)下端口连接上部罩体(23-b)，上部罩体(23-b)与下部罩体(23-c)通过连接件(23-d)连接，并构成过流通道；上部罩体(23-b)及下部罩体(23-c)呈喇叭状，且扩口端向下。6.如权利要求1所述的缺氧膨胀床，其特征在于：填料区(19)的厚度与填料区(19)的横截面直径之比≥2。7.如权利要求1所述的缺氧膨胀床，其特征在于：所述的缺氧膨胀床(3)可由钢板、玻璃或其他材料制成。8.一种废水反硝化脱氮处理装置，其特征在于，应用权利要求1-7任一权利要求所述的缺氧膨胀床(3)，还包括：进料泵(12)，通过管路连接缺氧膨胀床(3)的进水口(17)，循环泵(13)，通过管路分别连接缺氧膨胀床(3)的进水口(17)和循环水进口管(22)，进料罐(10)，连接进料泵(12)，进料罐(10)设有低液位报警装置(11)，浮气罐(2)，通过管路连接中心管(23-a)上端口，在线气体计量仪(6)，与浮气罐(2)连接，浮气罐(2)与在线气体计量仪(6)之间设有电磁控制阀(1)，加热泵(14)，与缺氧膨胀床(3)的加热水进口(29)连接，加热器(15)，一端与加热泵(14)连接，一端与加热水出口(30)连接，加...

【专利技术属性】
技术研发人员：王珺，程学文，张宾，莫馗，李海龙，高凤霞，万国晖，侯秀华，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11