一種接觸氧化慢滲濾脫氮除磷裝置和方法
2023-04-29 11:30:46
一種接觸氧化慢滲濾脫氮除磷裝置和方法
【專利摘要】一種接觸氧化慢滲濾脫氮除磷裝置：由兩級格柵機通過出水管置於無動力生物轉盤-生物濾池一體化裝置的上方形成高位進水管，底鋪有流動型分子篩填料，上方設置有多個生物轉盤，生物轉盤之間用牆體將生物轉盤分為A、B兩個區，B區的出水通往M型人工溼地中；M型人工溼地內部由牆體分為兩個區並填充有砂石和弗羅裡硅藻土混合物；M型人工溼地的出水進入表層湍流篩濾裝置；旋流除砂裝置底部開設有排泥口，頂部設置有由電機帶動的攪拌機，攪拌機葉輪向上傾斜，旋轉時將使池中汙水作螺旋運動。本發明還公開了利用上述裝置進行接觸氧化慢滲濾脫氮除磷的方法。
【專利說明】一種接觸氧化慢滲濾脫氮除磷裝置和方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種接觸氧化慢滲濾脫氮除磷裝置，具體地涉及一種生態法降低汙水 生物毒性，降解汙水中汙染物質的裝置。
[0002] 本發明還涉及一種利用上述裝置降低汙水生物毒性，降解汙水中汙染物質的方 法。
【背景技術】
[0003] 氮、磷是生物的重要營養源，隨著化肥、洗滌劑和農藥等的普遍使用，天然水體中 的氮磷含量急劇增加。城市汙水是氮、磷汙染物的主要來源之一，當這些生物營養物未經去 除直接排入受納水體後，會導致受納水體中藻類和其他水生植物的異常生長，消耗水中的 氧，使水變黑、變臭，引發水體富營養化，嚴重影響水體的經濟價值和社會價值。隨著城市人 口的集中和工農業的發展，由氮、磷過量排放引起的水體富營養化問題已成為當前世界各 國最為關注的環境問題之一。控制水體富營養化，防止水體汙染的最根本途徑就是對汙染 源進行治理，控制汙染物的排放量，因此汙水處理廠出水中的氮、磷含量必須達到一定的標 準。為此，以控制富營養化為目的的氮、磷脫除已成為世界各國水汙染治理的主要奮鬥目 標。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在於提供一種接觸氧化慢滲濾脫氮除磷裝置。
[0005] 本發明的又一目的在於提供一種上述裝置降低汙水生物毒性，降解汙水中汙染物 質的方法。
[0006] 為實現上述目的，本發明提供的接觸氧化慢滲濾脫氮除磷裝置，其主要包括：
[0007] 由粗格柵機和細格柵機組成兩級格柵機，細格柵機的出水管置於無動力生物轉 盤-生物濾池一體化裝置的上方，形成無動力生物轉盤-生物濾池一體化裝置的高位進水 管；
[0008] 無動力生物轉盤-生物濾池一體化裝置的池底鋪有流動型分子篩填料，位於流動 型分子篩填料的上方設置有多個生物轉盤，生物轉盤周邊設有水槽；多個生物轉盤之間利 用牆體將生物轉盤分為A、B兩個區，高位進水管的出水口對應於A區的生物轉盤周邊的水 槽，利用高位進水衝擊水槽，使生物轉盤逆時針旋轉，B區的生物轉盤與A區的生物轉盤的 鋼軸採用齒輪相連，在間接動力下轉動，B區的出水通往Μ型人工溼地中；
[0009] Μ型人工溼地為混凝土牆體，內部由牆體分為兩個區，每個區內各由隔板分成C區 和D區，以及Ε區和F區；C區和F區內填充鵝卵石，D區和F區內填充有砂石和弗羅裡硅藻 土混合物，且C、D區填充鵝卵石和混合填料的高度高於F區內填充鵝卵石和混合填料的高 度；
[0010] 牆體與Μ型人工溼地的底部於D區和Ε區的兩側分別各設置一根鑽孔管，兩根鑽 孔管與牆體形成的空間以及兩根鑽孔管內部均填充有沸石填料用於過水，形成D區和Ε區 的過水管；
[0011] Μ型人工溼地的出水進入表層湍流篩濾裝置；
[0012] 旋流除砂裝置底部開設有排泥口，頂部設置有由電機帶動的攪拌機，攪拌機葉輪 向上傾斜，旋轉時將使池中汙水作螺旋運動。
[0013] 所述的接觸氧化慢滲濾脫氮除磷裝置中，粗格柵機的過濾精度為21mm，細格柵機 的過濾精度為8mm。
[0014] 所述的接觸氧化慢滲濾脫氮除磷裝置中，Μ型人工溼地中D區和F區內填充的砂 石和弗羅裡硅藻土按體積比為1:2-5:1。
[0015] 所述的接觸氧化慢滲濾脫氮除磷裝置中，生物轉盤為餅狀中空鐵籠，鐵籠內部填 充滿聚乙烯球，聚乙烯球內部填充有輕質粉煤灰分子篩填料，聚乙烯球體表面布滿方形孔。
[0016] 所述的接觸氧化慢滲濾脫氮除磷裝置中，Μ型人工溼地的C、D區栽種用於淺水的 香蒲，E、F區栽種挺水植物蘆葦。
[0017] 所述的接觸氧化慢滲濾脫氮除磷裝置中，Μ型人工溼地中的分子篩填料為粉煤灰 製備的分子篩。
[0018] 本發明提供的利用上述裝置進行接觸氧化慢滲濾脫氮除磷方法，其過程為：
[0019] 由粗格柵機和細格柵機組成的兩級格柵機分兩個過濾精度對汙水中的不同粒徑 大小的固體進行有效攔截，初步實現固液分離，阻隔汙水中的大型固體，減少汙水中的含固 量，防止懸浮物對汙水的後續處理造成影響，格柵機的出水管進入無動力生物轉盤-生物 濾池一體化裝置的上方，利用進水重力勢能轉化為生物轉盤轉動的動能，使生物轉盤隨水 量大小旋轉，進水不間斷，轉盤隨即旋轉；進水停止，轉盤停止轉動；
[0020] 汙水在生物轉盤的槽中流過時，生物轉盤轉動浸入汙水的一部分，生物轉盤中分 子篩的表面生物膜吸附汙水中的有機物，使微生物獲得營養；生物轉盤轉出水面時，生物膜 及其帶動的水膜又從大氣中直接吸收氧氣，如此循環反覆，汙水中的有機物在需氧微生物 的作用下得到氧化分解；生物轉盤中分子篩上的生物膜也會因老化不斷地自行脫落，在生 物濾池中沉澱下來；通過生物轉盤裝置達到去除有機汙染物、並對廢火進行硝化、脫氮與除 憐；
[0021] 汙水進入Μ型人工溼地中，由上至下形成好氧、缺氧、厭氧狀態，在植物根系與微 生物的協同作用下去除汙水中的汙染物質；
[0022] 由Μ型人工溼地處理的汙水經旋流除砂裝置離心，分離出汙水中砂粒，達標的清 水排出。，Μ型人工溼地的部分出水回流至無動力生物轉盤-生物濾池一體化裝置進水，調 節水質並刺激微生物生長過程分泌次生物質。
[0023] 本發明通過生物轉盤內部填充的具有巨大的比表面積以及強吸附性的分子篩填 料，有效提高轉盤的比表面積，強化微生物附著度，增加微生物量，同時吸附汙水中的氨氮 等汙染物質。汙水經過生物轉盤及生物濾池內分子篩填料的吸附，氨氮濃度可低於40mg/ L，更適宜生物轉盤處理過程中微生物的生長，對汙水中氨氮等汙染物質進行降解，隨後在 濃差作用下散逸出來不斷降解，使反應過程中氨氮等汙染物質濃度保持在適宜微生物存活 的濃度狀態；生物轉盤工作時，轉盤上方與空氣接觸，其內部分子篩內氨氮氧化為硝氮溶 出，轉動入汙水內部，再次吸附氨氮，並在反硝化過程中消耗汙水內有機物，周而復始處理 汙水。同時採用進水重力勢能轉化動能推進生物轉盤轉動，無需額外動力生物轉盤自行轉 動，降低人工操作強度，使用機械原理擴展了汙水處理自動化的技術方法。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024] 圖1是本發明的裝置示意圖。
[0025] 附圖中主要組件符號說明：
[0026] 1粗格柵機；2細格柵機；3高位進水管；4無動力生物轉盤-生物濾池一體化裝置； 5A區生物轉盤；6牆體；7B區生物轉盤；8水槽；9生物轉盤；10香蒲；11鵝卵石；12隔板； 13混合填料；14 "M"型人工溼地；15蘆葦；16電機；17旋流除砂裝置；18葉輪；19過水管； 20分子篩填料；21缺氧生物濾池。
【具體實施方式】
[0027] 本發明提供的接觸氧化慢滲濾脫氮除磷裝置，可以高效去除汙水中汙染物質 (如：有機物、微生物、無機物等化學雜質）。
[0028] 請參閱圖1，本發明的接觸氧化慢滲濾脫氮除磷裝置，其主要結構包括：
[0029] 由粗格柵機1和細格柵機2組成的兩級格柵機分兩個過濾精度對汙水中的不同粒 徑大小的固體進行有效攔截，初步實現固液分離，阻隔汙水中的大型固體，減少汙水中的含 固量，防止懸浮物對汙水的後續處理造成影響，粗格柵機1和細格柵機2的過濾精度分別為 21mm及8_。細格柵機2的出水管置於無動力生物轉盤-生物濾池一體化裝置4的上方， 形成無動力生物轉盤-生物濾池一體化裝置4的高位進水管3。
[0030] 無動力生物轉盤-生物濾池一體化裝置4的池底鋪有流動型分子篩填料，形成缺 氧生物濾池21，缺氧生物濾池21的上方設置有多個生物轉盤9,生物轉盤周邊設有水槽8。 多個生物轉盤之間利用牆體6將生物轉盤分為A、B兩個區，高位進水管3的出水口對應於 A區的生物轉盤5周邊的水槽，利用高位進水衝擊水槽，使生物轉盤逆時針旋轉，B區的生物 轉盤7與A區的生物轉盤5的鋼軸採用齒輪相連，在間接動力下轉動，B區的出水通往Μ型 人工溼地14中。
[0031] 無動力生物轉盤-生物濾池一體化裝置4利用進水重力勢能轉化為生物轉盤轉動 的動能，使生物轉盤隨水量大小旋轉，進水不間斷，生物轉盤隨即旋轉，進水停止，轉盤停止 轉動。汙水在水槽中流過時，生物轉盤緩慢轉動。生物轉盤浸入汙水的一部分，其表面生物 膜吸附汙水中的有機物，使微生物獲得營養。當轉出水面時，生物膜及其帶動的水膜又從大 氣中直接吸收氧氣。如此循環反覆，汙水中的有機物在需氧微生物的作用下得到氧化分解。 生物轉盤中分子篩上的生物膜也會因老化不斷地自行脫落，在生物濾池中沉澱下來。生物 轉盤裝置除有效去除有機汙染物外，運行時可具有硝化、脫氮與除磷的功能。
[0032] Μ型人工溼地14採用混凝土構築牆體，做防滲處理，Μ型人工溼地14中也由牆體 分為兩個區，每個區內各由隔板12分成C區和D區，以及Ε區和F區。C區和F區內填充 鵝卵石，D區和F區內填充有砂石和弗羅裡硅藻土混合比例為1:2-5:1的混合物，且C、D區 填充鵝卵石和混合填料的高度高於F區內填充鵝卵石和混合填料的高度。牆體與Μ型人工 溼地14的底部之間的兩側（D區和Ε區）分別各設置一根鑽孔PVC管，兩根鑽孔PVC管與 牆體形成的空間以及兩根鑽孔PVC管內部均填充有分子篩填料（如選用粉煤灰製備的分子 篩）用於過水，形成D區和Ε區的過水管19。
[0033] Μ型人工溼地14中的C區為上流式，內部填充鵝卵石，對進水中雜質進行隔離； D區為下流式，內部填充混合填料，填料表面形成生物膜，由上至下形成好氧、缺氧、厭氧狀 態，在植物根系與微生物的協同作用下去除汙水中的汙染物質，E區為上流式，內部填充混 合填料，F區為下流式，內部填充鵝卵石，大空隙便於出水的導出，導出的出水在增壓泵的作 用下噴入表層湍流篩濾裝置17。Μ型人工溼地中的C、D區部分栽種用於淺水的香蒲，E、F 區部分栽種挺水植物蘆葦。
[0034] 旋流除砂裝置17底部開設有排泥口，頂部設置有由電機16帶動的攪拌機，攪拌機 葉輪18向上傾斜，旋轉時將使池中汙水作螺旋運動。汙水中的砂粒由於所受離心力不同， 相對密度較大的砂粒被甩向池壁，在重力作用下沉入砂鬥。
[0035] 本發明的接觸氧化慢滲濾脫氮除磷裝置在進行接觸氧化慢滲濾脫氮除磷時，由粗 格柵機和細格柵機組成的兩級格柵機分兩個過濾精度對汙水中的不同粒徑大小的固體進 行有效攔截，初步實現固液分離，阻隔汙水中的大型固體，減少汙水中的含固量，防止懸浮 物對汙水的後續處理造成影響，格柵機的出水管進入無動力生物轉盤-生物濾池一體化裝 置的上方，利用進水重力勢能轉化為生物轉盤轉動的動能，使生物轉盤隨水量大小旋轉，進 水不間斷，轉盤隨即旋轉；進水停止，轉盤停止轉動；
[0036] 汙水在生物轉盤的槽中流過時，生物轉盤轉動浸入汙水的一部分，生物轉盤中分 子篩的表面生物膜吸附汙水中的有機物，使微生物獲得營養；生物轉盤轉出水面時，生物膜 及其帶動的水膜又從大氣中直接吸收氧氣，如此循環反覆，汙水中的有機物在需氧微生物 的作用下得到氧化分解；生物轉盤中分子篩上的生物膜也會因老化不斷地自行脫落，在生 物濾池中沉澱下來；通過生物轉盤裝置達到去除有機汙染物、並對廢火進行硝化、脫氮與除 憐；
[0037] 汙水進入Μ型人工溼地中，由上至下形成好氧、缺氧、厭氧狀態，在植物根系與微 生物的協同作用下去除汙水中的汙染物質；
[0038] 由Μ型人工溼地處理的汙水經旋流除砂裝置離心，分離出汙水中砂粒，達標的清 水排出。
[0039] 本發明的生物轉盤部分採用由固定在一橫軸上的若干餅狀中空鐵籠組成，餅狀中 空鐵籠是由圓形鐵板焊接六條鐵片作為骨架，骨架一側焊接一圓形網板，兩片骨架平行布 置，之間依靠網板彎曲成圓形連接。橫軸與鐵籠採用六邊形固定，以強化其連接剛度。鐵籠 內部填充滿聚乙烯球，聚乙烯球內部中空，球體表面布滿方形孔，這一結構在氧氣的傳質過 程中有重要意義，且有利於生物膜內層微生物直接從液相中得到基質，聚乙烯球內部填充 一種輕質粉煤灰分子篩填料，填充度適量，以保證生物轉盤轉動過程中，其內部聚乙烯球的 流動性，以及聚乙烯球內部分子篩不規則碰撞，使分子篩填料表面生物膜在撞擊摩擦作用 下脫落。
[0040] 本發明的生物轉盤內填充有分子篩填料，分子篩填料有巨大的比表面積以及強吸 附性，有效提高轉盤的比表面積，強化微生物附著度，增加微生物量，同時吸附汙水中的氨 氮等汙染物質。
[0041] 本發明更適宜生物轉盤處理過程中微生物的生長，對汙水中氨氮等汙染物質進行 降解，隨後在濃差作用下散逸出來不斷降解，使反應過程中氨氮等汙染物質濃度保持在適 宜微生物存活的濃度狀態；生物轉盤工作時，轉盤上方與空氣接觸，其內部分子篩內氨氮氧 化為硝氮溶出，轉動入汙水內部，再次吸附氨氮，並在反硝化過程中消耗汙水內有機物，周 而復始處理汙水。同時採用進水重力勢能轉化動能推進生物轉盤轉動，無需額外動力生物 轉盤自行轉動，降低人工操作強度，使用機械原理擴展了汙水處理自動化的技術方法。
[0042] 在本發明的一個實施例中，處理前的生活汙水中氨氮濃度約為500_800mg/L，經過 生物轉盤及生物濾池內分子篩填料的吸附，氨氮濃度可低於40mg/L。
【權利要求】
1. 一種接觸氧化慢滲濾脫氮除磷裝置，其主要包括： 由粗格柵機和細格柵機組成兩級格柵機，細格柵機的出水管置於無動力生物轉盤-生 物濾池一體化裝置的上方，形成無動力生物轉盤-生物濾池一體化裝置的高位進水管； 無動力生物轉盤-生物濾池一體化裝置的池底鋪有流動型分子篩填料，形成缺氧生物 濾池，缺氧生物濾池的上方設置有多個生物轉盤，生物轉盤周邊設有水槽；多個生物轉盤之 間利用牆體將生物轉盤分為A、B兩個區，高位進水管的出水口對應於A區的生物轉盤周邊 的水槽，利用高位進水衝擊水槽，使生物轉盤逆時針旋轉，B區的生物轉盤與A區的生物轉 盤的鋼軸採用齒輪相連，在間接動力下轉動，B區的出水通往Μ型人工溼地中； Μ型人工溼地為混凝土牆體，內部由牆體分為兩個區，每個區內各由隔板分成C區和D 區，以及Ε區和F區；C區和F區內填充鵝卵石，D區和F區內填充有砂石和弗羅裡硅藻土混 合物，且C、D區填充鵝卵石和混合填料的高度高於F區內填充鵝卵石和混合填料的高度； 牆體與Μ型人工溼地的底部於D區和Ε區的兩側分別各設置一根鑽孔管，兩根鑽孔管 與牆體形成的空間以及兩根鑽孔管內部均填充有沸石填料用於過水，形成D區和Ε區的過 水管； Μ型人工溼地的出水進入表層湍流篩濾裝置； 旋流除砂裝置底部開設有排泥口，頂部設置有由電機帶動的攪拌機，攪拌機葉輪向上 傾斜，旋轉時將使池中汙水作螺旋運動。
2. 根據權利要求1所述的接觸氧化慢滲濾脫氮除磷裝置，其中，粗格柵機的過濾精度 為21mm，細格柵機的過濾精度為8mm。
3. 根據權利要求1所述的接觸氧化慢滲濾脫氮除磷裝置，其中，Μ型人工溼地中D區和 F區內填充的砂石和弗羅裡硅藻土按體積比為1:2-5:1。
4. 根據權利要求1所述的接觸氧化慢滲濾脫氮除磷裝置，其中，生物轉盤為餅狀中空 鐵籠，鐵籠內部填充滿聚乙烯球，聚乙烯球內部填充有輕質粉煤灰分子篩填料，聚乙烯球體 表面布滿方形孔。
5. 根據權利要求1所述的接觸氧化慢滲濾脫氮除磷裝置，其中，Μ型人工溼地的C、D區 栽種用於淺水的香蒲，E、F區栽種挺水植物蘆葦。
6. 根據權利要求1所述的接觸氧化慢滲濾脫氮除磷裝置，其中，Μ型人工溼地中的分子 篩填料為粉煤灰製備的分子篩。
7. -種接觸氧化慢滲濾脫氮除磷方法，其過程為： 由粗格柵機和細格柵機組成的兩級格柵機分兩個過濾精度對汙水中的不同粒徑大小 的固體進行有效攔截，初步實現固液分離，阻隔汙水中的大型固體，減少汙水中的含固量， 防止懸浮物對汙水的後續處理造成影響，格柵機的出水管進入無動力生物轉盤-生物濾池 一體化裝置的上方，利用進水重力勢能轉化為生物轉盤轉動的動能，使生物轉盤隨水量大 小旋轉，進水不間斷，轉盤隨即旋轉；進水停止，轉盤停止轉動； 汙水在生物轉盤的槽中流過時，生物轉盤轉動浸入汙水的一部分，生物轉盤中分子篩 的表面生物膜吸附汙水中的有機物，使微生物獲得營養；生物轉盤轉出水面時，生物膜及其 帶動的水膜又從大氣中直接吸收氧氣，如此循環反覆，汙水中的有機物在需氧微生物的作 用下得到氧化分解；生物轉盤中分子篩上的生物膜也會因老化不斷地自行脫落，在生物濾 池中沉澱下來；通過生物轉盤裝置達到去除有機汙染物、並對廢火進行硝化、脫氮與除磷； 汙水進入Μ型人工溼地中，由上至下形成好氧、缺氧、厭氧狀態，在植物根系與微生物 的協同作用下去除汙水中的汙染物質； 由Μ型人工溼地處理的汙水經旋流除砂裝置離心，分離出汙水中砂粒，達標的清水排 出。
8.根據權利要求7所述的接觸氧化慢滲濾脫氮除磷方法，其中，Μ型人工溼地的部分出 水回流至無動力生物轉盤-生物濾池一體化裝置進水，調節水質並刺激微生物生長過程分 泌次生物質。
【文檔編號】C02F9/14GK104193087SQ201410361412
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月25日 優先權日:2014年7月25日
【發明者】張列宇, 王雷, 席北鬥, 蘇靖, 李曹樂, 呂晶晶, 葉宇兵 申請人:浩藍環保股份有限公司