公布日：2023.03.14
申請日：2022.12.02
分類號：C02F3/30(2023.01)I;C02F3/08(2023.01)I;C02F3/28(2023.01)I
摘要
本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低碳氮比污水處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括生化處理單元和尾水提升單元，所述生化處理單元的2段缺氧區(qū)內(nèi)部設(shè)有多條支撐桿，懸浮外殼成串垂直懸掛于2段缺氧區(qū)的支撐桿上，懸浮外殼內(nèi)裝填第一自養(yǎng)反硝化填料和載體；所述尾水提升單元包括配水區(qū)、尾水提升區(qū)和出水區(qū)；所述尾水提升區(qū)內(nèi)部填充有第二自養(yǎng)反硝化填料和石灰石。利用本發(fā)明污水處理系統(tǒng)處理低碳氮比污水，能顯著提高脫氮效率和污水的脫氮性能，且運(yùn)行成本低、效果穩(wěn)定。
權(quán)利要求書
1.一種低碳氮比污水處理系統(tǒng)，其特征在于，包括：生化處理單元(1)，生化處理單元(1)包括順次連接的厭氧區(qū)(11)、1段缺氧區(qū)(12)、1段好氧區(qū)(13)、2段缺氧區(qū)(14)、2段好氧區(qū)(15)和沉淀出水區(qū)(16)；2段缺氧區(qū)(14)內(nèi)部設(shè)有多條支撐桿(19)，懸浮外殼(144)成串垂直懸掛于2段缺氧區(qū)(14)的支撐桿(19)上，懸浮外殼(144)內(nèi)裝填有第一自養(yǎng)反硝化填料(141)和載體；尾水提升單元(2)，包括順次連接的配水區(qū)(21)、尾水提升區(qū)(22)和出水區(qū)(23)；所述尾水提升區(qū)(22)內(nèi)部自下而上設(shè)有第二自養(yǎng)反硝化填料層(224)和石灰石層(225)；生化處理單元(1)的沉淀出水區(qū)(16)通過出水管連接尾水提升單元(2)配水區(qū)(21)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低碳氮比污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述相鄰支撐桿(19)之間間距為5-10cm，所述鄰近的懸浮外殼(144)之間中心間距為5-15cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低碳氮比污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述載體為生物載體(142)或緩釋碳源(143)中的任意一種或多種組合；所述第一自養(yǎng)反硝化填料(141)和第二自養(yǎng)反硝化填料層(224)的填料自養(yǎng)反硝化有效成分包括硫單質(zhì)、硫化物、硫-鐵硫化物、硫代硫酸鹽中的任意一種或一種以上的組合，第一自養(yǎng)反硝化填料(141)當(dāng)量直徑為3-10mm；第二自養(yǎng)反硝化填料層(224)的填料當(dāng)量直徑為2-10cm，石灰石的當(dāng)量直徑為5-15cm；所述第一自養(yǎng)反硝化填料(141)和載體體積比為5:1-1:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低碳氮比污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述1段缺氧區(qū)(12)和2段缺氧區(qū)(14)底部設(shè)置有曝氣裝置(17)，曝氣方式采用間歇曝氣；所述1段缺氧區(qū)(12)和2段缺氧區(qū)(14)水力停留時間分別為1-3h、0.5-2.5h，反硝化容積負(fù)荷為0.6-1kgNO3-N/(m3填料·d)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低碳氮比污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述1段好氧區(qū)(13)和2段好氧區(qū)(15)內(nèi)部設(shè)有辮帶式生物填料(18)，底部設(shè)置有曝氣裝置(17)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低碳氮比污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述尾水提升區(qū)(22)包括順次連接的提升1區(qū)(221)、提升2區(qū)(222)、提升3區(qū)(223)，所述尾水提升區(qū)(22)內(nèi)部填充的第二自養(yǎng)反硝化填料層(224)中的填料和石灰石層(225)中的石灰石體積比為15:1-5:1，填充率為50％-80％，填充高度為0.5-1.6m，水力停留時間為0.5d-3d，表面水力負(fù)荷為0.5-1.5m3/(m2·d)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的低碳氮比污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述配水區(qū)(21)與尾水提升區(qū)(22)連接一側(cè)壁上開孔，并連通若干根配水管(211)，所述提升1區(qū)(221)與提升2區(qū)(222)連接一側(cè)下方壁上開孔，連接有若干根集水管(212)，所述提升2區(qū)(222)與提升3區(qū)(223)連接一側(cè)壁上開孔，連接有若干根配水管(211)，所述提升3區(qū)(223)與出水區(qū)(23)連接一側(cè)下方壁上開孔，連接有若干根集水管(212)，出水區(qū)(23)連接有可伸縮出水管(231)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的低碳氮比污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述配水管(211)管壁開有若干孔洞，開孔方式為向上45°交錯對側(cè)開孔，孔間距為30-50cm，孔徑為10mm-50mm，孔徑隨水流徑向依次增大。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的低碳氮比污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述集水管(212)管壁開有若干孔洞，開孔方式為向下45°對側(cè)開孔，孔間距為30-50cm，孔徑為10mm-50mm，孔徑大小一致。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低碳氮比污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述沉淀出水區(qū)(16)內(nèi)部設(shè)置有斜管填料層(161)。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種低碳氮比污水處理系統(tǒng)，采用硫自養(yǎng)反硝化技術(shù)為核心，不僅處理效率高效，而且出水穩(wěn)定，不存在二次污染問題，運(yùn)營費(fèi)用低。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
一種低碳氮比污水處理系統(tǒng)，包括生化處理單元，生化處理單元包括順次連接的厭氧區(qū)、1段缺氧區(qū)、1段好氧區(qū)、2段缺氧區(qū)、2段好氧區(qū)和沉淀出水區(qū)；其中，所述2段缺氧區(qū)內(nèi)部設(shè)有多條支撐桿，內(nèi)部裝填有第一自養(yǎng)反硝化填料和載體的懸浮外殼成串垂直懸掛于2段缺氧區(qū)(14)的支撐桿上；支撐桿焊接于設(shè)備內(nèi)壁上的角鐵上，或者直接焊接于設(shè)備內(nèi)壁。
尾水提升單元，包括順次連接的配水區(qū)、尾水提升區(qū)和出水區(qū)；所述尾水提升區(qū)內(nèi)部自下而上設(shè)有第二自養(yǎng)反硝化填料層和石灰石層；
生化處理單元的沉淀出水區(qū)通過出水管連接尾水提升單元配水區(qū)；
優(yōu)選地，所述相鄰支撐桿之間間距為5-10cm，所述鄰近的懸浮外殼之間中心間距為5-15cm。
優(yōu)選地，所述第一自養(yǎng)反硝化填料和載體體積比為5:1-1:1。
優(yōu)選地，所述載體為生物載體或緩釋碳源中的任意一種或多種組合；所述第一自養(yǎng)反硝化填料和第二自養(yǎng)反硝化填料層的填料自養(yǎng)反硝化有效成分包括硫單質(zhì)、硫化物、硫-鐵硫化物、硫代硫酸鹽中的任意一種或一種以上的組合，第一自養(yǎng)反硝化填料當(dāng)量直徑為3-10mm。第二自養(yǎng)反硝化填料層的填料當(dāng)量直徑為2-10cm，石灰石層中的石灰石當(dāng)量直徑為5-15cm。生物載體包括MBBR填料、聚氨酯海綿填料、火山石填料等；緩釋碳源包括天然緩釋碳源和人工合成及改性緩釋碳源。天然緩釋碳源如玉米芯緩釋碳源、農(nóng)作物秸稈緩釋碳源、木屑緩釋碳源等；人工合成及改性緩釋碳源如酸堿改性農(nóng)作物緩釋碳源、聚己內(nèi)酯(PCL)/淀粉共混物緩釋碳源、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)/聚乳酸(PLA)共混物緩釋碳源等。
優(yōu)選地，所述1段缺氧區(qū)和2段缺氧區(qū)底部設(shè)置有曝氣裝置，曝氣方式采用間歇曝氣。
優(yōu)選地，所述1段缺氧區(qū)和2段缺氧區(qū)水力停留時間分別為1-3h、0.5-2.5h，反硝化容積負(fù)荷為0.6-1kgNO3-N/(m3填料·d)；
優(yōu)選地，所述1段好氧區(qū)和2段好氧區(qū)底部設(shè)置有曝氣裝置，內(nèi)部設(shè)有辮帶式生物填料，辮帶式生物填料懸掛填充于1段好氧區(qū)和2段好氧區(qū)的內(nèi)部，所述曝氣裝置曝氣方式采用連續(xù)曝氣。
優(yōu)選地，所述尾水提升區(qū)包括順次連接的提升1區(qū)、提升2區(qū)、提升3區(qū)。
石灰石為硫自養(yǎng)反硝化反應(yīng)提供堿度，由于其粒徑較大，其相應(yīng)體積也較大，同時為保證第二自養(yǎng)反硝化填料中的有效成分能夠被充分利用，發(fā)生硫自養(yǎng)反硝化作用，優(yōu)選第二自養(yǎng)反硝化填料和石灰石體積比為15:1-5:1，填充率為50％-80％，填充高度為0.5-1.6m。
優(yōu)選第二自養(yǎng)反硝化填料層填料中的有效成分為易溶解物質(zhì)如硫化物、硫代硫酸鹽時水力停留時間可縮短，當(dāng)有效成分為難溶解物質(zhì)如硫單質(zhì)、硫-鐵硫化物等時為了保證反硝化作用徹底，可適當(dāng)延長水力停留時間，優(yōu)選水力停留時間為0.5d-3d；由于尾水提升區(qū)水流方式為下行-上行垂直流，水力負(fù)荷較高，同時填充有填料，因此對于水力和污染物消減負(fù)荷增加，優(yōu)選表面水力負(fù)荷為0.5-1.5m3/(m2·d)。
優(yōu)選地，所述配水區(qū)與尾水提升區(qū)連接一側(cè)壁上開孔，連接有若干根配水管，所述提升1區(qū)與提升2區(qū)連接一側(cè)下方壁上開孔，連接有若干根集水管，所述提升2區(qū)與提升3區(qū)連接一側(cè)壁上開孔，連接有若干根配水管，所述提升3區(qū)與出水區(qū)連接一側(cè)下方壁上開孔，連接有若干根集水管，出水區(qū)連接有可伸縮出水管；順次連接的提升1區(qū)、提升2區(qū)、提升3區(qū)、出水區(qū)的水流方式為下行垂直流、上行垂直流、水平流、下行垂直流，水流通過側(cè)壁孔洞流通；
出水區(qū)連接有可伸縮出水管，通過出水管的伸長可調(diào)高尾水提升區(qū)的整體水位高度，可以一定程度延長水力停留時間，通過縮短出水管則可以降低水位高度，水力停留時間也相應(yīng)縮短。
優(yōu)選地，所述配水管管壁開有若干孔洞，開孔方式為向上45°交錯對側(cè)開孔，孔間距為30-50cm，孔徑為10mm-50mm，孔徑隨水流徑向依次增大。配水管開孔為向上45°交錯對側(cè)開孔，可以防止水中較大的雜質(zhì)向下堵住開孔，向上開孔，雜質(zhì)隨水流往后流動，即使堵住最后的開孔，也對配水均勻度影響較��；由于水力損失，配水管孔徑一致可能會導(dǎo)致前段配水較多，后段配水較少的情況，因此設(shè)置配水管孔徑隨水流方向依次增大，減少配水的不均勻程度。
優(yōu)選地，所述集水管管壁開有若干孔洞，開孔方式為向下45°對側(cè)開孔，孔間距為30-50cm，孔徑為10mm-50mm，孔徑大小一致。集水管位于填料下方，若向上開孔，較為細(xì)小的填料會堵塞集水孔，導(dǎo)致提升2區(qū)和提升3區(qū)過水不暢，向下開孔則減少了細(xì)小填料堵塞的可能，由于集水管是淹沒出流，所以孔徑一致可以使得集水均勻度一致。
優(yōu)選地，所述沉淀出水區(qū)設(shè)置有斜管填料層。斜管填料包括聚丙烯、乙丙共聚、聚氯乙烯等材質(zhì)六角蜂窩填料，填充于沉淀出水區(qū)。
本發(fā)明的技術(shù)方案中，通過在缺氧區(qū)中設(shè)置自養(yǎng)反硝化填料和載體，極大的增加微生物負(fù)載量，形成大量硫自養(yǎng)反硝化微環(huán)境，可以穩(wěn)定高效地去除污水中的氮素；并且通過懸掛懸浮球的方式設(shè)置反硝化脫氮填料，與傳統(tǒng)堆積形式完全不同，在運(yùn)行過程中，無需進(jìn)行反洗，大大減少了運(yùn)行成本和運(yùn)維難度。尾水提升單元利用自養(yǎng)反硝化填料進(jìn)一步強(qiáng)化自養(yǎng)反硝化作用，以廉價的石灰石提供反應(yīng)所需的堿度；尾水提升單元的配水管開孔方式減少了配水的不均勻程度，有效防止了進(jìn)水堵塞問題。整個尾水提升單元常年無需運(yùn)維，極大程度減少了運(yùn)維成本，且總氮去除效率高。
本技術(shù)方案實現(xiàn)了自養(yǎng)反硝化作用，無需投加碳源可去除污水中的氮素，對于低碳氮比污水的治理效果顯著。
（發(fā)明人：鄧幫武;李廣宏;鄧捷;陳秀娟;李東;張江靈;周凱;潘軍）
