微動力深度脫氮除磷組合處理系統的裝置及其方法

2023-05-28 07:07:11

專利名稱：微動力深度脫氮除磷組合處理系統的裝置及其方法
技術領域：
本發明屬於汙水處理領域，具體地說是微動力深度脫氮除磷組合處理系統的裝置及 其方法。
背景技術：
傳統的汙水處理技術基建與運行費用高，氮磷去除效率低，無法解決諸如水體富營 養化等環境問題。因此，尋求低成本、高效率、新型村鎮生活汙水微動力深度脫氮除磷 新方法， 一直是我國水處理領域關注的熱點。
現有的生物脫氮除磷的技術雖然各有優勢，但總體上還不是很成熟，很多汙水僅僅 依靠一種技術很難達到預期目標，需要幾種技術的聯合使用，如同步硝化反硝化和生物 一生態聯合工藝。同步硝化反硝化，耗氧量大大降低、反應時間短、反應效率高，其能 耗低、效率高的特性決定了它會成為未來生物脫氮技術發展的一個重要方向。而生物一 生態集成工藝，因其可實現優勢互補，並能夠在微動力條件下運行等優點，也更符合節 能減排的要求。因此，開發經濟高效、微動力運行、能夠深度脫氮除磷的新方法，在村 鎮地區具有廣闊的市場需求和社會需要。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術中存在的不足之處，而提供了一種效果較好的微動 力深度脫氮除磷組合處理系統的裝置及其方法。
本發明的技術方案如下微動力深度脫氮除磷組合處理系統的裝置該裝置由一 體化生物反應器、多介質滲濾床和水平流人工溼地床依次連接組成；
一體化生物反應器由l一3個厭氧單元，l一3個好氧單元依次連接組成，厭氧單元 設有三相分離器，好氧單元填充立體網狀浮動床填料，厭氧單元和好氧單元通過折流管 依次連接，好氧單元採用曝氣機間歇曝氣；
多介質滲濾床由2 — 4個多介質快速過濾槽和1個沉澱配水槽組成；多介質快速過 濾槽由20—30cm粒徑大於5cm水洗鋼渣層、20—30cm粒徑小於5cm水洗鋼渣層、20 一50cm粒徑0.5-1.5cm球形多介質功能陶粒濾料層和IO — 15cm厚孔徑3-8mm散水濾網 組成；散水濾網上部設有配水管，所述水洗鋼渣層設有集水管；多介質功能噴粒濾料層 填充的多介質功能陶粒由配比為粉煤灰生物質材料陶土鐵粉，按70-卯5-15:
45-15: l-6的重量配比混合造粒，經800—1200。C高溫燒結而成。
水平流人工溼地床由布水槽、淨水槽和集水槽依次連接組成；水平流人工溼地床用 土工布防滲；所述布水槽位於水平流人工溼地床前端，長0.5-5m;所述布水槽設有布水 管；淨水槽通過布水折流板與布水槽連接，長3 — 30m;所述集水槽通過集水折流板與 淨水槽連接，長0.5-5m;集水槽設有出水管；水平流人工溼地床自底部依次填充20 — 30cm粒徑大於5cm水洗鋼渣層、50—70cm粒徑小於5cm礫石層、20 — 30cm粒徑大於 5cm灰渣層和20—30cm粒徑小於2cm礫石層組成；所述水平流人工溼地表面種植盧葦、 美人蕉和鳶尾等溼地植物。
汙水進入一體化生物反應器的厭氧單元，在氨化菌、反硝化菌、產酸菌和產甲垸菌 的共同作用下，有機氮得以氨化，硝態氮得以反硝化，有機物得以酸化降解，並經三相 分離器實現固液氣分離後，經折流管導入好氧單元，在好氧單元中實現同步硝化反硝化 脫氮，聚磷菌脫磷和有機物氧化降解；經好氧單元淨化的汙水，通過配水管導入多介質 滲濾床的多介質快速過濾槽，汙水依次流經散水濾網、多介質功能陶粒濾料層、由20 一30cm粒徑大於5cm水洗鋼渣層和20—30cm粒徑小於5cm水洗鋼渣層的過程中得以 進一步淨化，並經設於水洗鋼渣層中的集水管收集後，流入沉澱配水槽；配水槽通過布 水管為人工溼地床布水，汙水依次流經人工溼地床的布水槽、淨水槽和集水槽的過程中， 在微生物、基質和植物的共同作用，使有機物和氮磷得以進一步脫出，並經設於集水槽 的出水管外排。
汙水微動力深度脫氮除磷組合系統由一體化厭氧、好氧生物反應器，多介質滲濾床 和水平流人工溼地床串聯組成。生物反應器的厭氧單元設有防止厭氧汙泥流失的三相分 離器，好氧單元填充能夠高效固定化脫氮微生物的立體網狀浮動床填料，在微動力情況 下間歇運行，泥水均無需回流，既節省運行成本，又能夠實現同步硝化反硝化脫氮；多 介質快速滲濾床填充的球形多介質功能陶粒濾料，能夠截留懸浮物和總磷，進一步淨化 汙水的同時，有效防止水平流人工溼地床的堵塞；水平流人工溼地基質的良好吸附性能， 植物的高效吸收作用，以及微生物的氧化還原作用，能夠實現總氮、總磷和有機物的深 度去除。從而在微動力情況下，實現村鎮生活汙水深度除磷脫氮。
本發明與現有技術相比具有如下優點
微動力深度脫氮除磷組合系統的厭氧單元在氨化菌、反硝化菌、產酸菌和產甲烷菌 的共同作用下，使有機氮得以氨化，硝態氮得以反硝化，有機物得以初步降解，並經三 相分離器實現固液氣分離。好氧單元填充的立體網狀浮動床填料，以及間歇曝氣的運行 方式，使得好氧單元能夠固定化高效微生物，在一個反應單元內實現同步硝化反硝化脫 氮，並大量富集聚磷菌，從而大量脫出氨氮、有機物和磷；多介質滲濾床的引入，不僅
5解決了溼地單元長期運行易於堵塞的問題，同時也起到去除懸浮物和磷的作用。而人工 溼地床中微生物、基質和植物的協同作用能夠實現有機物、總氮、總磷和懸浮物的深度 脫出。這樣，厭氧、好氧生物處理、多介質滲濾和人工溼地生態處理技術可實現優化集 成，優勢互補，在微動力曝氣、無泥水回流、不投加藥劑的情況下，即可實現深度脫氮 除磷降解有機物。適用於10—20000噸規模的村鎮生活汙水深度脫氮除磷及資源化利用。


圖1為本發明的結構示意圖。
圖中數字說明 一體化生物反應器l、多介質滲濾床2、水平流人工溼地床3、由l
一3個厭氧單元4、 l一3個好氧單元5、三相分離器6、折流管7、由2—4個多介質快 速過濾槽8、沉澱配水槽9、 20—30cm粒徑大於5cm水洗鋼渣層10、 20 — 30cm粒徑小 於5cm水洗鋼渣層11、球形多介質功能陶粒濾料層12、散水濾網13、配水管14、集水 管15、布水槽16、淨水槽17、集水槽18、布水管19、布水折流板20、集水折流板21、 出水管22、 20—30cm粒徑小於2cm礫石層23、灰渣層24、 50—70cm粒徑小於5cm礫 石層25和水洗鋼渣層26 。
具體實施例方式
下面列舉3個實施例，並結合附圖對本發明加以進一步說明，但本發明不只限於這 些實施例。 實施例1
微動力深度脫氮除磷組合處理系統的裝置由一體化生物反應器l、多介質滲濾床
2和水平流人工溼地床3依次連接組成； 一體化生物反應器1由l一3個厭氧單元4、 1 一3個好氧單元5依次連接組成，好氧單元5填充立體網狀浮動床填料，厭氧單元4設 有三相分離器6，厭氧單元4和好氧單元5通過折流管7依次連接好氧單元5採用曝氣 機間歇曝氣；
多介質滲濾床2由2—4個多介質快速過濾槽8和1個沉澱配水槽9組成；多介質 快速過濾槽8由20 — 30cm粒徑大於5cm水洗鋼渣層10、 20 — 30cm粒徑小於5cm水洗 鋼渣層11、 20 — 50cm粒徑0.5-1.5cm球形多介質功能陶粒濾料層12和10—15cm厚孔 徑3-8mm散水濾網13組成；所述水洗鋼渣層10設有集水管15;多介質功能陶粒濾料
層12充的多介質功能陶粒由配比為粉煤灰生物質材料陶土鐵粉，按75: 10: 10:
5的重量配比混合造粒，經800—120(TC高溫燒結而成；散水濾網13上部設有配水管14。 水平流人工溼地床3由布水槽16，淨水槽17和集水槽18依次連接組成；水平流人
6說明書第4/5頁
工溼地床3用土工布防滲；布水槽16位於水平流人工溼地床3前端，長0.5-5m;布水 槽16設有布水管19;淨水槽17通過布水折流板20與布水槽16連接，長3 — 30m;集 水槽18通過集水折流板21與淨水槽17連接，長0.5-5m;集水槽18設有出水管22; 水平流人工溼地床3自底部依次填充20—30cm粒徑大於5cm水洗鋼渣層26、50—70cm 粒徑小於5cm礫石層25、20 — 30cm粒徑大於5cm灰渣層24和20—30cm粒徑小於2cm 礫石層23組成；水平流人工溼地表面種植盧華、美人蕉和鳶尾等溼地植物。 實施例2
汙水進入一體化生物反應器l的厭氧單元4，在氨化菌、反硝化菌、產酸菌和產甲 垸菌的共同作用下，有機氮得以氨化，硝態氮得以反硝化，有機物得以酸化降解，並經 三相分離器6實現固液氣分離後，經折流管7導入好氧單元5，在好氧單元5中實現同 步硝化反硝化脫氮，聚磷菌脫磷和有機物氧化降解；經好氧單元5淨化的汙水，通過配 水管14導入多介質滲濾床2的多介質快速過濾槽8，汙水依次流經散水濾網13、多介 質功能陶粒濾料層12、由20—30cm粒徑大於5cm水洗鋼渣層10和20—30cm粒徑小 於5cm水洗鋼渣層11的過程中得以進一步淨化，並經設於水洗鋼渣層10中的集水管 15收集後，流入沉澱配水槽9;配水槽9通過布水管20為人工溼地床3布水，汙水依 次流經人工溼地床3的布水槽16、淨水槽17和集水槽18的過程中，在微生物、基質和 植物的共同作用，使有機物和氮磷得以進一歩脫出，並經設於集水槽18的出水管22外 排。
微動力深度脫氮除磷組合系統及方法，由一體化生物反應器，多介質滲濾床和水平 流人工溼地床依次連接組成。 一體化生物反應器的厭氧單元為1格室，其上部設有三相 分離器，好氧單元為2格室，立體網狀浮動床填料填充率為50%。多介質滲濾床的多介 質快速過濾槽由3個格室組成，填充30cm厚粒徑大於5cm水洗鋼渣層，25cm厚粒徑 小於5cm水洗鋼渣層，50cm厚粒徑0.5-1.5cm球形多介質功能陶粒濾料層和15cm厚孔 徑3-8mm散水濾網。水平流人工溼地床分為3個格式，填充20cm厚粒徑大於5cm水 洗鋼渣，50cm厚粒徑小於5cm水洗鋼渣，20cm厚粒徑大於5cm水洗鋼渣層，30cm厚 粒徑小於2cm的礫石填料。在氣水比為3:1，日處理水量20噸的情況下，進水COD 500mg/L， NH3-N 70mg/L， TN 100mg/L， TP 15mg/L時，出水COD 41mg/L， NH3-N 3mg/L， TN10mg/L， TP0.3mg/L，達到《城鎮生活汙水汙染物排放標準》的一級A標準。 實施例3
微動力深度脫氮除磷組合系統及方法，由一體化生物反應器，多介質滲濾床^n水平 流人工溼地床依次連接組成。 一體化生物反應器的厭氧單元為1格室，其上部設有三相 分離器，好氧單元為2格室，立體網狀浮動床填料填充率為50%。多介質滲濾床的多介
7質滲濾槽由3個格室組成，依次填充30cm厚粒徑大於5cm水洗鋼渣層，25cm厚粒徑 小於5cm水洗鋼渣層，50cm厚粒徑0.8cm球形多介質功能陶粒濾料層和15cm厚孔徑 3-8mm散水濾網。水平流人工溼地床分為3個格式，填充20cm厚粒徑大於5cm水洗鋼 渣，50cm厚粒徑小於5cm水洗鋼渣，20cm厚粒徑大於5cm水洗鋼渣層，30cm厚粒徑 小於2cm的礫石填料。在氣水比為4:1，日處理水量80噸的情況下，進水COD 500mg/L， NH3-N70mg/L， TN 100mg/L， TP15mg/L時，出水COD46mg/L, NH3-N4mg/L， TNI2 mg/L， TP0.4mg/L，達到《城鎮生活汙水汙染物排放標準》的一級A標準。
權利要求
1. 微動力深度脫氮除磷組合處理系統的裝置，其特徵在於裝置由一體化生物反應器(1)、多介質滲濾床(2)和水平流人工溼地床(3)依次連接組成；一體化生物反應器(1)由1—3個厭氧單元(4)、1—3個好氧單元(5)依次連接組成，厭氧單元(4)設有三相分離器(6)，好氧單元(5)填充立體網狀浮動床填料，厭氧單元(4)和好氧單元(5)通過折流管(7)依次連接好氧單元(5)採用曝氣機間歇曝氣；多介質滲濾床(2)由2—4個多介質快速過濾槽(8)和1個沉澱配水槽(9)組成；多介質快速過濾槽(8)由20—30cm粒徑大於5cm水洗鋼渣層(10)、20—30cm粒徑小於5cm水洗鋼渣層(11)、20—50cm粒徑0.5-1.5cm球形多介質功能陶粒濾料層(12)和10—15cm厚孔徑3-8mm散水濾網(13)組成；散水濾網(13)上部設有配水管(14)，所述水洗鋼渣層(10)設有集水管(15)；多介質功能陶粒濾料層(12)填充的多介質功能陶粒由配比為粉煤灰生物質材料陶土鐵粉，按70-90∶5-15∶5-15∶1-6的重量配比混合造粒，經800—1200℃高溫燒結而成；水平流人工溼地床(3)由布水槽(16)、淨水槽(17)和集水槽(18)依次連接組成；水平流人工溼地床(3)用土工布防滲；所述布水槽(16)位於水平流人工溼地床(3)前端，長0.5-5m；所述布水槽(16)設有布水管(19)；淨水槽(17)通過布水折流板(20)與布水槽(16)連接，長3—30m；所述集水槽(18)通過集水折流板(21)與淨水槽(17)連接，長0.5-5m；集水槽(18)設有出水管(22)；水平流人工溼地床(3)自底部依次填充20—30cm粒徑大於5cm水洗鋼渣層(26)、50—70cm粒徑小於5cm礫石層(25)、20—30cm粒徑大於5cm灰渣層(24)和20—30cm粒徑小於2cm礫石層(23)組成；所述水平流人工溼地表面種植蘆葦、美人蕉和鳶尾溼地植物。
2. 由權利要求1所述的微動力深度脫氮除磷組合處理系統的方法，其特徵在於汙水進入一體化生物反應器(1)的厭氧單元(4)，在氨化菌、反硝化菌、產酸菌和產甲烷菌的共同作用下，有機氮得以氨化，硝態氮得以反硝化，有機物得以酸化降解，並經三相分離器(6)實現固液氣分離後，經折流管(7)導入好氧單元(5)，在好氧單元(5) 中實現同步硝化反硝化脫氮，聚磷菌脫磷和有機物氧化降解；經好氧單元(5)淨化的 汙水，通過配水管(14)導入多介質滲濾床(2)的多介質滲濾槽(8)，汙水依次流經 散水濾網(13)、多介質功能陶粒濾料層(12)、由20—30cm粒徑大於5cm水洗鋼渣層 (10)和20—30cm粒徑小於5cm水洗鋼渣層(11)的過程中得以進一步淨化，並經設 於水洗鋼渣層(10)中的集水管(15)收集後，流入沉澱配水槽(9);配水槽(9)通過布水管(20)為人工溼地床(3)布水，汙水依次流經人工溼地床(3)的布水槽(16)、 淨水槽(17)和集水槽(18)的過程中，在微生物、基質和植物的共同作用，使有機物 和氮磷得以進一步脫出，並經設於集水槽(18)的出水管(22)外排。
全文摘要
本發明涉及微動力深度脫氮除磷組合處理系統的裝置及其方法。該裝置由一體化生物反應器、多介質滲濾床和水平流人工溼地床組合而成。詳細結構及方法見說明書。本發明優點是一體化生物反應器的厭氧單元設有三相分離器，好氧單元填充能夠高效固定化微生物的立體網狀浮動床填料；在微動力運行情況下，泥水均不需回流，既節省運行成本，又能夠實現同步硝化反硝化脫氮；多介質滲濾床填充的多介質功能陶粒，能夠截留懸浮物和總磷，進一步淨化汙水的同時，有效防止水平流人工溼地床的堵塞；水平流人工溼地基質的吸附作用，植物的吸收作用，以及微生物的氧化還原作用，能夠實現氮磷和有機物的深度去除；從而在微動力情況下，實現汙水深度脫氮除磷。
文檔編號C02F9/14GK101456652SQ20091007602
公開日2009年6月17日 申請日期2009年1月5日 優先權日2009年1月5日
發明者籍國東 申請人:北京大學