雙層複合生物脫氮裝置及方法

2023-06-09 04:23:06

專利名稱：雙層複合生物脫氮裝置及方法
技術領域：
本發明是環境工程和市政工程中的汙水處理工程技術，適用於城市汙水、生活汙 水和高汙染水體的脫氮處理，屬於環境保護的技術領域。
背景技術：
由於我國現有汙水處理技術難以有效除磷脫氮，點源汙染排放的氮磷汙染沒有從 根本上控制住，湖(庫)富營養化問題日趨嚴重，7大水系也存在氮類汙染物超標的問題。水 體中氮磷汙染主要來源於生活汙水和農業面源汙染，其中生活汙水則是許多水體的主要汙 染源。我國《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》(GB18918 — 2002)對排放汙水中氮磷指標 做了嚴格限定，並於2003年7月正式實施。但是由於我國的城市汙水處理中多數存在C/ N較低的問題，目前應用的城市汙水處理工藝均難以有效解決低C/N條件下的脫氮問題，目 前多數城市汙水處理廠存在總氮難以穩定達標的問題。另外隨著城市規模的擴張和人口數量的增加，汙水排放量日益擴大，造成部分城 市水體汙染日趨嚴重。該類汙染水體含有機物、氮磷等營養鹽濃度較高，C/N—般低於生活 汙水和城市汙水。與微汙染水體相比，由於汙染物濃度較高，COD在幾十到一百mg/L左右， 一般的生態修復技術難以取得明顯效果。而該類水體COD等汙染物的濃度又難以滿足活性 汙泥法等工藝汙泥生長的要求。因此，開發適應汙水低C/N值、運行穩定、具有節能效應的一體化處理工藝，提高 脫氮效率，對促進汙水處理和城市高汙染水體的治理，提高水環境質量具有重大意義。

發明內容
技術問題本發明的目的是提供一種既滿足汙水達標處理，又能滿足城市高汙染 水體治理的雙層複合生物脫氮裝置及方法。技術方案本發明的雙層複合生物脫氮裝置，其特徵在於該裝置包括提升泵、 進水管、平衡水箱、配水箱、配水管、上層填料區、上層孔板、通風區、下層填料區、下層
孔板、汙泥區、出水管、排泥管、通風孔；其中該裝置自上至下順序設置為平衡水箱、配水 箱、配水管、上層填料區、上層孔板、通風區、下層填料區、下層孔板、汙泥區，進水管的下端 連接提升泵，進水管的上端連接平衡水箱，出水管設置在下層填料區處，排泥管設置在汙泥 區處，通風孔設置在通風區處。在上層填料區和下層填料區內置有具有較高空隙率和比表 面積的填料，填料上附著生物膜。本發明的雙層複合生物脫氮裝置的複合生物脫氮方法在於，提升泵將汙水提升由 進水管進入平衡水箱後跌落進入配水箱，然後汙水通過配水管濺射滴落進入上層填料區， 再通過上層孔板和通風區後滴落進入下層填料區，汙水通過下層孔板由出水管排出；上層 填料區和下層填料區產生汙泥跌落進入汙泥區，由排泥管排出；空氣由通風孔通過上層孔板後進入上層填料區。通風孔供給上層填料區所需氧氣，上層填料區附著生物膜通過生物代謝作用降解 有機物並對汙水中的氨氮進行氧化形成硝酸鹽氮；下層填料區由出水管從該區上部出水， 保證該區處於淹沒缺氧狀態，下層填料區附著生物膜可以利用汙水中的有機物和脫落生物 膜內源代謝產物對上層填料區中形成的硝酸鹽氮進行反硝化。通過上層填料區和下層填料 區的上下分層設置，不僅能較好的去除汙水中的有機物、懸浮物，還能有效地實現硝化和反 硝化交替，保證良好的脫氮效果。本發明是在生物過濾系統中通過自然充氧生物過濾與淹沒式生物過濾兩種方式 的有效組合，在上層生物過濾單元中實現硝化過程，在下層生物過濾單元中利用汙水中的 有機物和脫落生物膜內源代謝產物對上層生物過濾單元生成的硝酸鹽氮進行反硝化。在解 決傳統的生物過濾系統不能有效的脫氮問題的同時，對低C/N的汙水處理，特別是汙水處 理廠出水、城市高汙染水體的深度脫氮處理提供了有效的方法和技術。有益效果本發明具有下述特點
(1) 該方法能在一體化的處理系統中實現好氧生物過濾與缺氧生物過濾的結合，實 現硝化與反硝化的交替。(2) 該方法中好氧生物過濾與缺氧生物過濾分上下兩層布置，不需要硝化液回 流就可以實現有效脫氮。(3) 上層填料脫落的生物膜重力落入下層填料，在豐富下層填料生物膜生物相 的同時，對生物膜汙泥進行有效的減量化處理。(4) 該方法中反硝化過程利用汙水原有有機物及生物膜內源代謝產物作為碳 源，尤其適合低C/N的汙水處理。


下面結合附圖對本發明進行進一步說明。圖1是本發明的總體結構示意圖。其中有提升泵1，進水管2，平衡水箱3，配水箱4，配水管5，上層填料區6，上層孔 板7，通風區8，下層填料區9，下層孔板10，汙泥區11，出水管12，排泥管13，通風孔14。
具體實施例方式本發明的雙層複合生物脫氮裝置包括提升泵1、進水管2、平衡水箱3、配水箱 4、配水管5、上層填料區6、上層孔板7、通風區8、下層填料區9、下層孔板10、汙泥區11、出 水管12、排泥管13、通風孔14 ；其中該裝置自上至下順序設置為平衡水箱3、配水箱4、配 水管5、上層填料區6、上層孔板7、通風區8、下層填料區9、下層孔板10、汙泥區11，進水管 2的下端連接提升泵1，進水管2的上端連接平衡水箱3，出水管12設置在下層填料區9處， 排泥管13設置在汙泥區11處，通風孔14設置在通風區8處。在上層填料區6和下層填料 區9內置有具有較高空隙率和比表面積的填料，填料上附著生物膜。雙層複合生物脫氮裝置的複合生物脫氮方法為，提升泵1將汙水提升由進水管2進入平衡水箱3後跌落進入配水箱4，平衡水箱3內水位保持恆定，保證汙水均勻進入配水 箱4內，配水箱4內設有虹吸裝置，每隔10-20分鐘通過配水管5上面均勻分布的孔口配水 一次，汙水滴落進入上層填料區6，再通過上層孔板7和通風區8後滴落進入下層填料區9， 汙水通過下層孔板10由出水管12排出；上層填料區6和下層填料區9產生汙泥跌落進入 汙泥區11，由排泥管13排出；空氣由通風孔14通過上層孔板7後進入上層填料區6，通風 孔14沿通風區8周邊均勻布置，通風孔14的開孔面積為上層填料區6表面積的2%-10%，可 以根據處理水質要求及實際通風效果進行靈活調整。 通風孔14通過自然通風作用給上層填料區6供氧，上層填料區6附著生物膜通過 生物代謝作用降解有機物並對汙水中的氨氮進行氧化形成硝酸鹽氮；下層填料區9由出水 管12從該區上部出水，保證該區處於淹沒缺氧狀態，下層填料區9附著生物膜可以利用汙 水中的有機物和脫落生物膜內源代謝產物對上層填料區6中形成的硝酸鹽氮進行反硝化。 通過上層填料區6和下層填料區9的上下分層設置，不僅能較好的去除汙水中的有機物、懸 浮物，還能有效地實現硝化和反硝化交替，保證良好的脫氮效果。
權利要求
1.一種雙層複合生物脫氮裝置，其特徵在於該裝置包括提升泵(1)、進水管(2)、平衡 水箱(3)、配水箱(4)、配水管(5)、上層填料區(6)、上層孔板(7)、通風區(8)、下層填料區 (9)、下層孔板(10)、汙泥區(11)、出水管(12)、排泥管(13)、通風孔(14);其中該裝置自上 至下順序設置為平衡水箱(3)、配水箱(4)、配水管(5)、上層填料區(6)、上層孔板(7)、通 風區(8)、下層填料區(9)、下層孔板(10)、汙泥區(11)，進水管(2)的下端連接提升泵(1)， 進水管(2)的上端連接平衡水箱(3)，出水管(12)設置在下層填料區(9)處，排泥管(13)設 置在汙泥區(11)處，通風孔(14)設置在通風區(8)處。
2.根據權利要求1所述的雙層複合生物脫氮裝置，其特徵在於在上層填料區(6)和下 層填料區(9)內置有具有較高空隙率和比表面積的填料，填料上附著生物膜。
3.—種如權利要求1所述的雙層複合生物脫氮裝置的複合生物脫氮方法，其特徵在於 提升泵(1)將汙水提升由進水管(2)進入平衡水箱(3)後跌落進入配水箱(4)，然後汙水通 過配水管(5 )濺射滴落進入上層填料區(6 )，再通過上層孔板(7 )和通風區(8 )後滴落進入 下層填料區(9)，汙水通過下層孔板(10)由出水管(12)排出；上層填料區(6)和下層填料 區(9)產生汙泥跌落進入汙泥區(11)，由排泥管(13)排出；空氣由通風孔(14)通過上層孔 板(7)後進入上層填料區(6)。
4.根據權利要求3所述的雙層複合生物脫氮裝置的複合生物脫氮方法，其特徵在於通 風孔(14)供給上層填料區(6)所需氧氣，上層填料區(6)附著生物膜通過生物代謝作用降 解有機物並對汙水中的氨氮進行氧化形成硝酸鹽氮；下層填料區(9)由出水管(12)從該 區上部出水，保證該區處於淹沒缺氧狀態，下層填料區(9)附著生物膜可以利用汙水中的有 機物和脫落生物膜內源代謝產物對上層填料區(6)中形成的硝酸鹽氮進行反硝化；通過上 層填料區(6)和下層填料區(9)的上下分層設置，不僅能較好的去除汙水中的有機物、懸浮 物，還能有效地實現硝化和反硝化交替，保證良好的脫氮效果。
全文摘要
雙層複合生物脫氮裝置及方法是環境工程中的汙水處理技術，該裝置自上至下順序設置為平衡水箱(3)、配水箱(4)、配水管(5)、上層填料區(6)、上層孔板(7)、通風區(8)、下層填料區(9)、下層孔板(10)、汙泥區(11)，進水管的下端連接提升泵，進水管的上端連接平衡水箱，出水管設置在下層填料區處，排泥管設置在汙泥區處，通風孔設置在通風區處。提升泵將汙水提升由進水管進入平衡水箱後跌落進入配水箱，然後汙水通過配水管濺射進入上層填料區，再通過上層孔板和通風區後滴落進入下層填料區，汙水通過下層孔板由出水管排出；上層填料區和下層填料區產生汙泥跌落進入汙泥區，空氣由通風孔通過上層孔板後進入上層填料區。
文檔編號C02F3/30GK102070281SQ20101056693
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月1日 優先權日2010年12月1日
發明者曹世瑋, 林少華, 熊順華, 王鄭, 管凜, 荊肇乾, 薛紅琴, 黃新 申請人:南京林業大學