一种厌氧消化生物质碳源组合生物过滤器脱氮装置制造方法及图纸

一种厌氧消化生物质碳源组合生物过滤器脱氮装置，由发酵罐与生物过滤器串联组成，该组合装置可以深度处理污水处理厂的尾水，提高尾水中的脱氮效果，同时增加生物过滤器的产电性能；生物质在发酵罐内厌氧消化，其消化液可生化性好，可作为反硝化脱氮的外加碳源，能提高脱氮效果；阳极室内放置湿地植物碳源模拟植物凋落，能提供更多有机物的同时丰富阳极室内的微生物种类，从而提高脱氮效果的同时产生更多电子，从而提高产电性能。

【技术实现步骤摘要】
一种厌氧消化生物质碳源组合生物过滤器脱氮装置
本技术属于污水处理
，尤其适用于城市污水处理厂尾水的深度处理，涉及一种生物过滤器装置，具体是一种厌氧消化生物质碳源组合生物过滤器强化脱氮装置。
技术介绍
近年来，能源短缺以及水污染日益严重成为两大难题。因此水处理技术与处理过程中产能的有机结合受到研究者们的关注。而人工湿地复合生物燃料电池符合这一理论，它能在高效水处理的同时产生电能，也因此成为当今炙手可热的研究话题。然而，尾水中的氮素因缺乏有效碳源而难以去除，而传统碳源成本高且可能会产生水体的二次污染，因此，在处理工艺中外加生物质碳源成为一种发展趋势。尾水中往往存在难去除的氮元素，若氮超标的尾水流入水体中，将会造成水体富营养化等问题，严重影响水环境健康。然而，氮元素的去除需要外加大量可生化性较好的碳源，这不仅增加了运行费用，还可能导致水体的二次污染。中国为农业大国，会产生大量农作物秸秆或其他类植物秸秆，依靠还田作用需要较长的时间。将这些废弃秸秆有效利用，并进行预处理，作为反硝化的外加碳源，最终实现资源化利用。人工湿地复合生物燃料电池被大量研究，但用其处理尾水的研究较少。例如中国申请专利号为201810206055.6利用该组合系统处理进水COD为300mg/L、600mg/L、1200mg/L，该装置能取得较好的COD去除率，并提高了系统产电性能。但由于该装置的进水COD较高，不会对反硝化造成限制作用，若用于去除低COD的尾水的效果是未知的，因此需要进一步的研究；再例如中国申请专利号为201810031739.7，通过将人工湿地-微生物燃料电池与水解池进行耦合，能够提高溶解氧梯度，并有效提高了最大电压及最大功率密度，但其对原水中COD(70.30％)、NH4+-N(42.11％)、TN(37.05％)的平均去除率较低。因此，现有的人工湿地-微生物燃料电池存在较多产电效率低、脱氮效果不佳等缺陷，且难以将两者有效平衡，实现高效脱氮的同时提高产电性能。
技术实现思路
技术问题：本技术的目的解决目前生物过滤器水处理工艺中的不足，提供一种厌氧消化生物质碳源组合生物过滤器的装置，从而强化生物过滤器尾水中的脱氮效率，以及提高产电效能。技术方案：本技术的目的是提供一种生物过滤器，其结构与人工湿地-微生物燃料电池相同。垂直流人工湿地下层溶解氧较低，为缺氧甚至厌氧，上层溶解氧丰富，为好氧区，且这种溶解氧分布与空气阴极型微生物燃料电池一致，阳极室为厌氧区，有利于厌氧微生物降解有机物，是电子的来源；阴极室为好氧区，是电子的汇集区，同时利用O2作为电子受体，达到去除污染物的同时产生回路。为了提高反硝化效果，在阳极室内放置生物质模拟湿地植物凋落，湿地植物可以作为外加碳源，产生更为丰富的电子，提高产电量，将废弃的秸秆类资源化利用。另外，生物过滤器串联一个发酵罐。发酵罐内放置预处理后的湿地植物秸秆，在厌氧消化下将难降解有机物分解为可利用的碳源，如乙酸，进一步提高装置反硝化效果。一种厌氧消化生物质碳源组合生物过滤器强化脱氮装置，包括：厌氧发酵罐、配水箱及生物过滤器串联连接组成；其特征是厌氧发酵罐外接出水口、配水箱出水口与生物过滤通过一个三通相连，厌氧消化液与配水箱内的污水混合均匀后通过蠕动泵流入生物过滤器底部，自下而上流经厌氧区、阳极区、阴极区，最后出水流入溢流堰并稳定出水。发酵罐内接种厌氧活性污泥经培养7天后运行。管内设置转轴，转轴装有金属搅拌叶，使生物质碳源与厌氧污泥充分搅拌；转轴与电机相连，在发酵罐运行过程中连续不断的缓慢搅拌；进水口通过潜水泵控制一定流量缓慢流入发酵罐内，保证一定的进水负荷从而确定停留时间，停留时间最少为6-7h；内设直径与罐体相同的钛丝网，防止生物质碳源随水流进入出水口；消化液通过上部出水口缓慢流出，重力流与污水混合。混合均匀后的污水通过蠕动泵调节控制一定的流速，确定水力负荷和停留时间，停留时间最少为24h；污水经过生物过滤器进水口在一定压力下经过底部填料，该填料为直径为5-12mm的砾石，填料高度约为150-200mm；随后流入阳极室，该区的填料为直径为0.5-2mm的砂子，填料高度约为150-250mm；最后流入阴极室内，该区的填料为直径为5-12mm的砾石，填料高度约为100-250mm。阳极室内放置一个钛丝框，以固定湿地植物碳源，其长宽高约为250mm*200mm*50mm。阳极放置于该钛丝框中，以便充分接触碳源，阴极放置于填料表面，接近水气交接处，以提高溶解氧。阴、阳两极均为石墨板制成，其大小为200mm*100*8mm，阴阳两极间距约为180mm，用微型钻孔机以一定的顺序对石墨板钻孔，以提高微生物的附着。阴阳两极外接导线，用防水胶布缠绕导线夹防止腐蚀，外电路连接电阻箱，调节电阻为1000Ω，并联一个电压实时记录仪，以便实时记录该装置的电压。水生植物选择漂浮植物如水葫芦、浮萍等，其根不着生在填料中，且体内具有发达的通气组织，能够增加阴极室内的溶解氧，从而提高该装置的氧化还原电位。有益效果：本技术具有下述特点：(1)厌氧发酵罐将生物质碳源进行消化，产生更易被微生物所利用的碳源，提高了污水的可生化性，因此能够提高生物过滤的反硝化效果。(2)生物过滤器阳极室内放置的湿地植物碳源有利于提高阳极产生电子，添加碳源的同时能够产生丰富的电子，提高产电性能，同时将废弃的湿地植物资源化利用。(3)发酵罐内投加废弃的生物质，可去除COD较低的尾水，运行成本较低，“变废为宝”，具有一定的经济效益。附图说明下面结合附图对本技术进行进一步说明。图1是本技术厌氧消化生物质碳源组合生物过滤器强化脱氮装置示意图。其中有：配水箱1，三通2，蠕动泵3，电动机4，转轴5，钛丝网6，金属搅拌叶7，加料仓8，生物质碳源混合液9，消化液出水口10，排气口11，放空管12，发酵罐13，生物过滤器进水口14，厌氧区15，阳极区16，湿地植物碳源区17，钛丝框18，阳极石墨板19，阴极区20，阴极石墨板21，湿地植物22，溢流堰23，生物过滤器出水口24，检测口25，生物过滤器26，可调式电阻箱27，电压实时记录仪28。具体实施方式本技术的厌氧消化生物质碳源组合生物过滤器强化脱氮装置由配水箱1，发酵罐13，生物过滤器26组成；预处理后的生物质碳源通过加料仓8加入，通过由电动机4带动的转轴5下不断搅拌，金属搅拌叶7与转轴5相连，将生物质碳源与厌氧污泥充分混合，钛丝网6阻隔生物质碳源进入出水口，经过一定停留时间后的消化液从消化液出水口10流出，残渣废水从放空管12排出，产生的气体从排气口11排出。消化液从消化液出水口10流出后，与配水箱1中的尾水混合均匀由三通2连接之后由蠕动泵3进入生物过滤器进水口14，水流经过厌氧区15进行氨化、反硝化，之后流入阳极区16，利用钛丝框18将废弃的湿地植物与阳极石墨板19固定在阳极区，湿地植物碳源区17可以提供额外碳源进行进一步氨化、反硝化，随后流入阴极区20，充足的氧气促进硝化作用，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种厌氧消化生物质碳源组合生物过滤器脱氮装置，其特征在于：设置发酵罐(13)并接种厌氧污泥，从加料仓(8)投加生物质混合液进入罐内，在经过转轴(5)不断搅拌下产生消化液，其消化液与尾水混合均匀后由蠕动泵(3)进入人工湿地微生物燃料电池(26)，尾水自下而上流入厌氧区(15)、阳极区(16)、湿地植物碳源区(17)、阴极区(20)和湿地植物(22)，最后流入溢流堰(23)及人工湿地微生物燃料电池出水口(24)。/n

【技术特征摘要】
1.一种厌氧消化生物质碳源组合生物过滤器脱氮装置，其特征在于：设置发酵罐(13)并接种厌氧污泥，从加料仓(8)投加生物质混合液进入罐内，在经过转轴(5)不断搅拌下产生消化液，其消化液与尾水混合均匀后由蠕动泵(3)进入人工湿地微生物燃料电池(26)，尾水自下而上流入厌氧区(15)、阳极区(16)、湿地植物碳源区(17)、阴极区(20)和湿地植物(22)，最后流入溢流堰(23)及人工湿地微生物燃料电池出水口(24)。


2.如权利要求书1所述的一种厌氧消...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶梦妮，荆肇乾，管凛，左思敏，陶正凯，王玥，王印，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32