本发明专利技术公开了一种污水处理的高效生物脱氮装置。该装置主要由恒温水浴层、外筒、筒形导流器、内腔、三角导流器、流化填料、固定床填料和加药系统构成；根据装置结构和功能的特点划分为中心上向流区、外侧下向流区、底部进水曝气区、周边出水区和固定床填充区；在外筒的内壁和内腔外壁安放固定床填料，在装置内部投加流化填料。本发明专利技术特殊的结构设计优化了反应器的流场，实现了自动循环和分区控制；流化填料和固定床填料的联用改善了反应器内部微生态环境、促进了功能菌群的富集、提高了装置内的生物量，实现了低氨氮浓度中部分亚硝化‑厌氧氨氧化工艺的高效稳定运行；加药系统在装置运行性能降低时启动，投加化学药剂提高脱氮效果。本发明专利技术具有结构紧凑、操作简单、流程简短、流场优化、节能高效且运行稳定的特点。
【技术实现步骤摘要】
一种污水处理的高效生物脱氮装置
本专利技术属于污水处理
，具体涉及一种污水处理的高效生物脱氮装置。
技术介绍
随着我国经济的高速发展和城镇化进程的不断推进，水环境问题也日益突出。污水处理厂的排放标准从原先的一级B到一级A，再到现在的地表准四类，对污水处理理论和技术提出了更高的要求，而出水氮浓度不达标成为普遍需要解决的问题。A2/O和氧化沟等以硝化-反硝化原理为核心的传统生物脱氮工艺运行费用高、脱氮效率难以进一步再提高。相比之下，厌氧氨氧化脱氮技术因其低碳节能、流程简短、脱氮高效和污泥量少而受到广泛关注。部分亚硝化-厌氧氨氧化技术利用氨氧化菌和厌氧氨氧化菌的协同作用实现亚硝化和厌氧氨氧化，从而达到脱氮目的。对于氨氮含量较低的市政污水，部分亚硝化过程较难控制，中间产物亚硝酸盐极不稳定，很容易继续被氧化成硝酸盐，对下一阶段的厌氧氨氧化过程也造成影响。所以，如何在低浓度氨氮的环境中稳定部分亚硝化作用、强化厌氧氨氧化作用、实现主流部分亚硝化-厌氧氨氧化技术的高效低耗的脱氮优势，成为该技术工程化广泛应用的关键问题。生物填料具有高强度、轻质、比表面积大和孔隙率高等特点，能够为微生物的生长繁殖提供一个附着场所，是提高反应器中微生物量、强化工艺流程中某一阶段生物作用的常用改良方法。在低氨氮废水的处理中，选取具有吸附氨氮性能的流化填料，通过填料对氨氮的吸附作用形成局部高浓度的环境条件，优化了微生态环境，从而有利于氨氧化菌的生长积累和亚硝酸盐氧化菌的抑制，稳定部分亚硝化过程。通过设置固定纤维模块填料，既可以吸附剩余的氨氮，为厌氧氨氧化反应提供充足的基质，同时能够为厌氧氨氧化菌提供一个附着场所，提高微生物量，进一步强化厌氧氨氧化过程。综上所述，基于高效低耗的部分亚硝化-厌氧氨氧化技术处理低氨氮废水存在过程控制难、运行性能不稳定的问题。选取对氨氮具有吸附作用且能有利于微生物附着的流化填料和固定纤维模块，可以有效的稳定亚硝化、强化厌氧氨氧化过程，实现低氨氮废水生物脱氮的低耗稳定运行。因此基于上述思路，本专利技术提供了一种污水处理的高效生物脱氮装置，在装置中实现了部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺的高效稳定运行，具有结构紧凑、流场优化、占地小、操作简单、低耗高效的特点。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题在于：针对以硝化-反硝化为核心的传统生物脱氮工艺能耗大、流程长、效率低，基于厌氧氨氧化技术的生物脱氮工艺控制难、运行性能不稳定的问题，本专利技术提供了一种结构简单紧凑、流场优化、操作方便、易于控制、能耗低且长期运行性能稳定的低氨氮废水生物脱氮装置。为解决上述技术问题，本专利技术提出的解决方案为：一种污水处理的高效生物脱氮装置，其特征在于：所述装置由恒温水浴层、外筒、筒形导流器、内腔、三角导流器、流化填料、固定床填料和加药系统构成；所述装置划分为底部进水曝气区、中心上向流区、外侧下向流区、周边出水区和固定填料区。所述恒温水浴层厚度为2~5cm，其上设有恒温层进水口和恒温层出水口。所述外筒由上部圆筒和下部倒圆台连接而成；所述上部圆筒高径比为1.2~2，内壁设有固定支座、出水口、加药口、固定纤维填料I和环形开孔加药管；所述下部倒圆台上底面与上部圆筒相接，直径相同，下底面直径为上部圆筒直径的0.2~0.5倍，高为下底面直径的1.2~2倍，下底面设置进水口、进气口、排泥口；所述固定支座设有3组，分别用于固定筒形导流器、内腔和三角导流器，每组数量为2~4个；所述固定纤维填料I采用活性炭纤维，从出水口下方沿内壁开始安放，安放高度为上部圆筒高度的0.5~0.85倍，厚度为0.2~5cm，比表面积为BET800~1200m2/g，干重为80~150g/m2；所述加药系统中环形开孔加药管沿上部圆筒内壁安放，与加药口相连接，管径为5~10mm，开孔孔径为1~2mm，固定高度位于固定纤维填料I的1/10~1/2处，与加药口相水平；所述装置脱氮效果下降至总氮去除率低于50%时，启动加药系统投加药剂；所述药剂为羟胺、高氯酸、次氯酸、次溴酸或亚硝酸；所述进气口位于倒圆台下底面正中心；所述进水口位于进气口左侧0.5~2cm处，且伸入三角导流器内部，通过直角弯头使进水与进气混合；所述排泥口位于进气口右侧0.5~2cm处。所述筒形导流器由中空圆筒I和固定支架I组成；所述中空圆筒I直径为上部圆筒直径的0.4~0.6倍；所述固定支架I设于筒形导流器外壁，数量为2~4个。所述内腔由中空圆筒II、固定纤维填料II和固定支架II组成；所述中空圆筒II高径比为2~8，高度为上部圆筒的0.5~0.85；所述固定纤维填料II采用活性炭纤维，设于中空圆筒II外壁，厚度为0.2~5cm，比表面积为BET800~1200m2/g，干重为80~150g/m2；所述固定支架II设于内腔外壁，数量为2~4个。所述三角导流器由中空导流筒和固定支架III组成；所述中空导流筒由上端柱体和下端台体相连而成，上端伸入内腔与内腔底端相平，上端面直径为内腔圆筒直径的0.4~0.6倍，下端面直径为上端面的2~4倍，高为上端面直径的1.5~3倍；所述固定支架III设于上端柱体外壁，数量为2~4个。所述流化填料选用粉碎过30~200目标准筛的沸石，比表面积为50~500m2/g，吸附容量为7.00~20.00mg/g，孔容为0.08~0.20cm3/g，孔径为0.5~2.0nm，按照5~15g/L的剂量投加。与现有生物脱氮装置相比，本专利技术具有明显优势：（1）本专利技术利用沸石流化吸附剂联合活性炭纤维固定床，可实现部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺在低氨氮废水生物处理中稳定运行；通过投加沸石吸附剂，利用沸石对氨氮的吸附作用，在低氨氮废水的环境中形成局部较高的氨氮浓度，促进氨氧化菌的生长与富集，抑制亚硝酸盐氧化菌，实现了部分亚硝化过程的稳定运行；通过设计活性炭纤维固定床，可吸附大量剩余部分氨氮，为厌氧氨氧化过程提供充足的基质，活性炭纤维具有表面积大、亲和性高的特点，可以为厌氧氨氧化菌的生长繁殖提供着生附着或穴居条件，形成具有强净化活性功能的生物膜，能强化厌氧氨氧化脱氮作用；（2）本专利技术基于部分亚硝化-厌氧氨氧化生物脱氮技术，无需外加碳源、曝气量小、能耗低，污泥不易流失，可维持较高的污泥浓度；（3）本专利技术利用装置下端进水曝气及独特的圆筒形内部设计结构，实现了反应器流场的优化、内部自动循环；（4）本专利技术在装置中特别设置了投药点，针对实际应用中厌氧氨氧化工艺运行一段时间后性能自主下降的工艺特征，在出水效果变差时，可投加适量的化学药剂，抑制亚硝酸盐氧化菌和异养菌的生长；（5）本专利技术为部分亚硝化-厌氧氨氧化技术的一体式反应器，两个阶段反应均在一个反应器中同步完成，具有占地小、流程短、操作简单、控制方便的特点。综上所述，本专利技术利用沸石流化吸附剂和活性炭纤维固定床对氨氮的吸附作用和对微生物的附着作用，优化微生态环境、提高微生物量；独特的设计结构优化了装置内部流场，实现自动循环；加药点的设计能够在性能降低的情况下及时调整运行状态；能够实现部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺的高效稳定运行，具有结构紧凑、能耗本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种污水处理的高效生物脱氮装置，其特征在于所述装置由恒温水浴层(1)、外筒(2)、筒形导流器(3)、内腔(4)、三角导流器(5)、流化填料(6)、固定床填料(7)和加药系统(8)构成；所述装置划分为底部进水曝气区(9)、中心上向流区(10)、外侧下向流区(11)、周边出水区(12)和固定填料区(13)；所述恒温水浴层(1)设有恒温层进水口(1-1)和恒温层出水口(1-2)；所述外筒(2)由上部圆筒(2-9)和下部倒圆台(2-10)连接而成，所述上部圆筒(2-9)设有出水口(2-1)、加药口(2-5)、固定纤维填料I(2-8)、环形开孔加药管(2-7)和固定支座(2-6)，所述下部倒圆台(2-10)下底面设有进水口(2-2)、进气口(2-3)和排泥口(2-4)，所述进气口(2-3)位于底面正中心，进水口(2-2)位于其一侧并伸入三角导流器(5)内部，通过直角弯头与进气混合；所述筒形导流器(3)由中空圆筒I(3-1)和外壁的固定支架I(3-2)构成；所述内腔(4)由固定支架II(4-1)、固定纤维填料II(4-2)和中空圆筒II(4-3)构成；所述三角导流器(5)由固定支架III(5-1)和中空导流筒(5-2)构成。/n...
【技术特征摘要】
1.一种污水处理的高效生物脱氮装置，其特征在于所述装置由恒温水浴层(1)、外筒(2)、筒形导流器(3)、内腔(4)、三角导流器(5)、流化填料(6)、固定床填料(7)和加药系统(8)构成；所述装置划分为底部进水曝气区(9)、中心上向流区(10)、外侧下向流区(11)、周边出水区(12)和固定填料区(13)；所述恒温水浴层(1)设有恒温层进水口(1-1)和恒温层出水口(1-2)；所述外筒(2)由上部圆筒(2-9)和下部倒圆台(2-10)连接而成，所述上部圆筒(2-9)设有出水口(2-1)、加药口(2-5)、固定纤维填料I(2-8)、环形开孔加药管(2-7)和固定支座(2-6)，所述下部倒圆台(2-10)下底面设有进水口(2-2)、进气口(2-3)和排泥口(2-4)，所述进气口(2-3)位于底面正中心，进水口(2-2)位于其一侧并伸入三角导流器(5)内部，通过直角弯头与进气混合；所述筒形导流器(3)由中空圆筒I(3-1)和外壁的固定支架I(3-2)构成；所述内腔(4)由固定支架II(4-1)、固定纤维填料II(4-2)和中空圆筒II(4-3)构成；所述三角导流器(5)由固定支架III(5-1)和中空导流筒(5-2)构成。
2.根据权利要求1所述的一种污水处理的高效生物脱氮装置，其特征在于所述上部圆筒(2-9)高径比为1.2~2；所述中空圆筒II(4-3)高径...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈宏，王泓，余关龙，谢敏，杜春艳，龚丽玲，宫春杰，黄蓉，曾经，谭诗杨，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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