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一種城市汙水脫氮除磷設備的製作方法

2023-05-19 00:30:56 1

本實用新型涉及一種城市汙水脫氮除磷設備,屬於城市汙水處理技術領域。



背景技術:

水資源、能源短缺以及水環境質量日益惡化,已經成為社會經濟發展的瓶頸,提高汙水處理率和處理程度、提高汙水處理廠的脫氮除磷效能、降低汙水處理的能耗已成為當務之急。近年來汙水處理排放標準日益嚴格,而隨著處理要求的提高,汙水處理過程的能耗也隨之提高。在傳統的汙水處理技術中,由於脫氮除磷工藝中脫氮與除磷在反應基質(碳源)和反應空間上存在競爭和矛盾,很難取得良好的N、P同時去除的效果,往往需要耗費大量外加能源才能獲得較滿意的效果。

本實用新型開發了一種城市汙水脫氮除磷設備,採用高效累積NO2ˉ-N的短程硝化反應器,引入短程硝化段和厭氧氨氧化段多點進水機制,合理分配進入短程硝化反應器和厭氧氨氧化反應器的進水比例,來達到高效穩定的自養脫氮效率,並將厭氧氨氧化反應器的出水回流至前段的反硝化除磷反應器,在厭氧/缺氧交替運行條件下,利用回流的NO3ˉ和NO2ˉ作為電子受體,將反硝化過程和除磷過程集為一體,達到同步除磷脫氮目的。



技術實現要素:

本實用新型的目的在於提供一種城市汙水脫氮除磷設備。

本實用新型所採取的技術方案是:

一種城市汙水脫氮除磷設備,包括通過主管路依次連接的反硝化除磷反應器、中沉池、分流器、短程硝化反應器和厭氧氨氧化反應器;所述反硝化除磷反應器與中沉池之間設有可將中沉池內汙泥導入反硝化除磷反應器的汙泥回流管;所述反硝化除磷反應器與厭氧氨氧化反應器之間設有可將厭氧氨氧化反應器的出水導入反硝化除磷反應器的汙水回流管;所述分流器與厭氧氨氧化反應器之間設有可將分流器的出水導入厭氧氨氧化反應器的管路;所述短程硝化反應器與厭氧氨氧化反應器之間設有可將厭氧氨氧化反應器的出水導入短程硝化反應器的汙水回流管;所述厭氧氨氧化反應器上設有水質在線測定儀和流量控制器,且所述流量控制器與分流器相連接。

進一步的,所述反硝化除磷反應器設置有進水管、汙泥回流管、汙水回流管、出水管、放空管、曝氣設施和攪拌設施。

進一步的,所述反硝化除磷反應器由厭氧區和兼氧區組成,進水管和汙泥回流管設置在厭氧區,汙水回流管、出水管、放空管、曝氣設施和攪拌設施設置在兼氧區。

進一步的,所述中沉池設置有進水管、出水管和汙泥回流管。

進一步的,所述短程硝化反應器設置有進水管、出水管、汙泥回流管、汙水回流管、放空管、溫度控制儀、DO測定儀和曝氣設施。

進一步的,所述厭氧氨氧化反應器設置有進水管、出水管、放空管、反衝洗管、溫度控制儀。

本實用新型的有益效果是:

1)本實用新型的城市汙水脫氮除磷設備中的反硝化除磷反應器劃分為厭氧區和兼氧區,可以根據厭氧氨氧化反應器回流液中氮氧化物是否滿足除磷對電子受體的需求,來判斷採用缺氧或者好氧條件,不僅可以實現對有機物的高效利用和保證除磷效果,同時還可以對厭氧氨氧化反應器出水中的氮氧化物進行深度處理;

2)本實用新型的城市汙水脫氮除磷設備的短程硝化反應器僅需控制反應溫度和曝氣量來達到最大程度的亞氮累積,通過中沉池上清液的分流,控制進入短程硝化反應器和厭氧氨氧化反應器中的汙水比例,從而實現高效的自養脫氮進程,與現有的半短程硝化反應器相比,本實用新型中的短程硝化反應器和厭氧氨氧化反應器的控制條件更為簡便與穩定;

3)本實用新型的城市汙水脫氮除磷設備可對厭氧氨氧化反應器出水中的氮素組成和含量進行實時監測,根據出水中的氮素含量控制中沉池上清液進入短程硝化反應器和厭氧氨氧化反應器的比例,並實現厭氧氨氧化反應器回流量的靈活控制,從而獲得高效的汙染物去除效果。

附圖說明

圖1為本實用新型的城市汙水脫氮除磷設備的結構示意圖。

附圖標識說明:1、反硝化除磷反應器;11、進水管;12、曝氣設施;13、攪拌設施;14、氣體流量計;15、風機;16、放空管;2、中沉池;21、管路;22、汙泥回流管;23、放空管;3、分流器;31、管路;32、管路;33、管路;34、流量控制器;35、水質在線測定儀;4、短程硝化反應器;41、溫度控制儀;42、DO測定儀;43、氣體流量計;44、風機;45、曝氣設施;46、汙泥回流管;47、放空管;5、厭氧氨氧化反應器;51、管路;52、反衝洗管;53、溫度控制儀;54、放空管;55、出水管;56、汙水回流管;57、汙水回流管。

具體實施方式

下面結合具體實施例和附圖對本實用新型作進一步的解釋和說明。

實施例:

如圖1所示,本實用新型的城市汙水脫氮除磷設備,包括通過主管路依次連接的反硝化除磷反應器1、中沉池2、分流器3、短程硝化反應器4和厭氧氨氧化反應器5;所述反硝化除磷反應器1與中沉池2通過管路21連接;所述中沉池2與分流器3通過管路31連接;所述分流器3與短程硝化反應器4通過管路32連接;所述短程硝化反應器4與厭氧氨氧化反應器5通過管路51連接;所述反硝化除磷反應器1與中沉池2之間設有可將中沉池2內汙泥導入反硝化除磷反應器1的汙泥回流管22;所述反硝化除磷反應器1與厭氧氨氧化反應器5之間設有可將厭氧氨氧化反應器5的出水導入反硝化除磷反應器1的汙水回流管57;所述分流器3與厭氧氨氧化反應器5之間設有可將分流器3的出水導入厭氧氨氧化反應器5的管路33;所述短程硝化反應器4與厭氧氨氧化反應器5之間設有可將厭氧氨氧化反應器5的出水導入短程硝化反應器4的汙水回流管56;所述厭氧氨氧化反應器5上設有水質在線測定儀35和流量控制器34,且流量控制器34與分流器3相連。

優選的,所述反硝化除磷反應器1採用懸浮生長活性汙泥池型,池內劃分為厭氧區和兼氧區,進水管11和汙泥回流管22設置在厭氧區,汙水回流管57、曝氣設施12、攪拌設施13和放空管16設置在兼氧區,曝氣設施12還連接有氣體流量計14和風機15。

優選的,所述中沉池2設置有汙泥回流管22,汙泥回流管22上設置有放空管23。

優選的,所述短程硝化反應器4採用懸浮生長活性汙泥池型,池體內嵌泥水分離區,反應器中設置有溫度控制儀41、DO測定儀42、曝氣設置45、汙泥回流管46和放空管47,曝氣設施45還連接有氣體流量計43和風機44。

優選的,所述厭氧氨氧化反應器5採用生物膜反應器,設置有反衝洗管52、溫度控制儀53、放空管54和出水管55。

本實用新型的城市汙水脫氮除磷設備按以下方式運行:將預處理後的城市汙水經進水管11導入反硝化除磷反應器1,反硝化除磷反應器1由厭氧區和兼氧區組成,厭氧區通過汙泥回流管22接收中沉池2中的回流汙泥,兼氧區通過汙水回流管57接收厭氧氨氧化反應器5的回流液。當厭氧氨氧化反應器5的回流液中氮氧化物較多,能滿足反硝化除磷所需的電子受體時,停止反硝化除磷反應器1的兼氧區的曝氣設施12,開啟攪拌設施13,此時反硝化除磷反應器1中富集的反硝化除磷菌以回流液中的氮氧化物為電子受體,此時採用厭氧/缺氧工況運行,實現氮、磷的同時去除;當厭氧氨氧化反應器5的回流液中氮氧化物較少,不足以滿足除磷所需的電子受體時,關閉攪拌設施13,開啟曝氣設施12,此時採用厭氧/好氧工況運行,實現磷的去除;反硝化除磷反應器1中的混合液經管路21進入中沉池2,在中沉池2中進行泥水分離,其中汙泥經汙泥回流管22部分回流至反硝化除磷反應器1的厭氧區,上清液經管路31進入分流器3,經分流器3分流,一部分汙水由管路32進入短程硝化反應器4,一部分汙水由管路33進入厭氧氨氧化反應器5;管路32與管路33的流量分配比例由流量控制器34根據水質在線測定儀35檢測的厭氧氨氧化反應器5的NH4+-N含量來確定;經管路32進入短程硝化反應器4的汙水在此進行短程硝化反應,使汙水中的NH4+-N轉化為NO2ˉ-N,短程硝化反應器4中好氧區與沉澱區之間設有可將沉澱區汙泥回流至好氧區的汙泥回流管路46,短程硝化反應器4中的汙水經管路51進入厭氧氨氧化反應器5,在厭氧氨氧化反應器5中經管路51和管路33進入的汙水得到混勻和貯存,在厭氧氨氧化反應器5中富集的厭氧氨氧化菌的作用下,進水中的NH4+-N和NO2ˉ-N得以去除,同時會產生少量的NO3ˉ-N,厭氧氨氧化反應器5的出水一部分經出水管55排出,另一部分經汙水回流管57回流至反硝化除磷反應器1,為反硝化除磷菌提供電子受體,並除去回流液中的硝酸鹽。

使用本實用新型的設備進行城市汙水脫氮除磷處理包括以下步驟:

1)反硝化除磷:城市汙水(汙水總量記為Q)經去渣預處理後由進水管11進入反硝化除磷反應器1,再接種城市汙水廠取得的具有脫氮除磷功能的活性汙泥(SRT為6d,HRT為5h),接種後汙泥濃度MLSS為3000~4000mg/L,當厭氧氨氧化反應器5的回流液中氮氧化物較多、滿足反硝化除磷所需的電子受體時,停止兼氧區的曝氣設施,同時開啟攪拌設施,此時反硝化除磷反應器1在厭氧/缺氧工況下運行,反硝化除磷反應器1中富集的反硝化除磷菌以回流液中的氮氧化物作為電子受體,實現氮、磷的同時去除;當厭氧氨氧化反應器5的回流液中氮氧化物較少,不足以滿足除磷所需的電子受體時,停止攪拌、開啟曝氣,此時該單元採用厭氧/好氧工況運行,實現磷的去除;

2)中沉池:城市汙水經反硝化除磷反應器1後,去除了大部分的有機物和含磷物質,部分氮也在此處得以去除;而後,混合液進入中沉池2進行泥水分離;中沉池2的部分汙泥(汙泥量記為r,r=20%~50%Q)回流至反硝化除磷反應器1的厭氧區,其餘汙泥外排;上清液按一定比例分別進入短程硝化反應器4和厭氧氨氧化反應器5;

3)分流器:將中沉池2的出水引入分流器3,在分流器3中將其分為兩部分,第一部分出水(汙水量記為q1,q1=50%~70%Q)進入短程硝化反應器,第二部分出水(汙水量記為q2,q2=30%~50%Q)進入厭氧氨氧化反應器,通過厭氧氨氧化反應器5上的水質在線測定儀對厭氧氨氧化反應器5出水中的氮素組成和含量進行實時監控,並將結果輸出給流量控制器控制汙水進入短程硝化反應器4和厭氧氨氧化反應器5的比例;當出水中NH4+-N含量較高時,降低進入厭氧氨氧化反應器5的汙水量,當出水中NO2ˉ-N含量較高時,提高進入厭氧氨氧化反應器5的汙水量;當出水中NO3ˉ-N含量較高時,提高厭氧氨氧化反應器5回流至反硝化除磷反應器1的汙水量(汙水量記為R1,R1=50%~100%Q);

4)短程硝化:短程硝化反應器4採用連續流反應裝置,投入城市汙水廠取得的硝化汙泥,接種後汙泥濃度MLSS為3000~6000mg/L,通過10天、DO大於1.5mg/L的過曝預處理消耗掉汙泥中雜菌,然後控制溫度為30℃、DO為0.5mg/L、SRT為8d、HRT為4h的條件下實現短程硝化的高效運行;短程硝化單元富含NO2ˉ-N的出水與中沉池的另一部分上清液進入厭氧氨氧化反應器5;短程硝化反應器4在上述運行中,通過曝氣設施45實現連續曝氣,通過DO測定儀42實時監控短程硝化反應器4中的DO變化,通過風機44及氣體流量計43控制曝氣量,通過溫度控制儀41實時監控並控制汙水溫度為30℃;通過汙泥回流管46實現短程硝化反應器4沉澱區與曝氣區的汙泥混勻;通過放空管47實現短程硝化反應器4的定期排泥和運行維護;

5)厭氧氨氧化:厭氧氨氧化反應器5採用生物膜反應器,設有火山巖濾料,填充率為50%,上向流運行模式,濾速為1.8m/h,並控制其反應溫度為25~35℃;在該單元中富集的厭氧氨氧化菌的作用下,進水中的NH4+-N和NO2ˉ-N得以去除,同時會產生少量的NO3ˉ-N的部分出水回流至反硝化除磷反應器,為反硝化除磷菌提供電子受體,同時亦可對出水中殘留的氮氧化物進一步處理,提高系統的整體脫氮效能。此外,厭氧氨氧化反應器的出水部分回流至短程硝化反應器(汙水量記為R2,R2=50%~100%Q)。

本實施例中,進水水質主要指標如下:COD:200~300mg/L、NH4+-N:15~30mg/L、TN:25~40mg/L、TP:2~4mg/L、SS:130~320mg/L、pH值:6.9~7.1。按照上述具體實施方式的步驟,經過3個月的馴化和培養後,該套裝置的出水水質如下:COD:<25.0mg/L、NH4+-N:<1.0mg/L、TN:<7.0mg/L、TP:<0.5mg/L,出水水質遠遠優於《汙水綜合排放標準(GB8978-1996)》一級A標準要求。試驗中所採用的分析方法均按照《水和廢水監測分析方法(第四版)》中的標準方法。

SRT:汙泥齡;HRT:水力停留時間;MLSS:混合液懸浮固體濃度。

上述實施例為本實用新型較佳的實施方式,但本實用新型的實施方式並不受上述實施例的限制,其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化,均應為等效的置換方式,都包含在本實用新型的保護範圍之內。

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