申请日2018.08.10
公开(公告)日2018.12.14
IPC分类号C02F9/14; C02F11/04; C02F101/16
摘要
本发明公开了一种基于甲烷氧化的污水厂尾水深度脱氮装置，主要包括污泥消化池、贮液池、曝气生物滤池、塔式生物滤池和沉淀池，所述污泥消化池与供应污水厂剩余污泥的第一管道连通，污泥消化池的上部与贮液池的上部连通，贮液池的上部与污水厂的尾水供应管道连通;贮液池的底部与曝气生物滤池的上部连通，曝气生物滤池的底部与塔式生物滤池的上部连通，塔式生物滤池的底部与沉淀池的底部连通，沉淀池的出水口与后续处理管道连通。本发明的有益效果为：污泥消化池中污水厂剩余污泥厌氧消化产生的甲烷流入塔式生物滤池，为塔式生物滤池提供反硝化碳源，解决了当前污水厂尾水深度脱氮需要外加碳源增加运营成本及剩余污泥处置问题，也减少了厂区温室气体排放。
权利要求书
1.一种基于甲烷氧化的污水厂尾水深度脱氮装置，其特征在于，主要包括污泥消化池、贮液池、曝气生物滤池、塔式生物滤池和沉淀池，所述污泥消化池与供应污水厂剩余污泥的第一管道连通，污泥消化池的上部与贮液池的上部连通，贮液池的上部与污水厂的尾水供应管道连通;贮液池的底部与曝气生物滤池的上部连通，曝气生物滤池的底部与塔式生物滤池的上部连通，塔式生物滤池的底部与沉淀池的底部连通，沉淀池的出水口与后续处理管道连通;所述污泥消化池和塔式生物滤池均为密闭式结构。
2.如权利要求1所述的基于甲烷氧化的污水厂尾水深度脱氮装置，其特征在于，所述深度脱氮装置还包括储气罐和气体分离器，污泥消化池的顶部与储气罐的入口相连，储气罐的出口与塔式生物滤池的底部相连;所述塔式生物滤池的顶部与气体分离器的入口连通，分离器的出口与储气罐相连。
3.如权利要求2所述的基于甲烷氧化的污水厂尾水深度脱氮装置，其特征在于，所述深度脱氮装置还包括回流池，回流池为密闭式结构，回流池的底部与塔式生物滤池底部相连，回流池的内部与沉淀池的入水口相连，回流池的上部与塔式生物滤池的上部连通。
4.如权利要求3所述的基于甲烷氧化的污水厂尾水深度脱氮装置，其特征在于，回流池的顶部与气体分离器的入口连通。
5.如权利要求3所述的基于甲烷氧化的污水厂尾水深度脱氮装置，其特征在于，所述塔式生物滤池包括依次首尾相连的上锥段B、圆柱段B和下锥段B，所述上锥段B与回流池连通;圆柱段B的上端安装有布水管，布水管下方垫有滤砖，布水管与回流管相连;在圆柱段B内沿高度方向均匀间隔安装有折流板，相邻两个折流板之间填充轻质多孔填料;轻质多孔填料下方安装有承托层;在承托层下面铺设纳米微孔曝气管，纳米微孔曝气管与储气罐连通;下锥段B的底端与回流池的底部连通。
6.如权利要求1所述的基于甲烷氧化的污水厂尾水深度脱氮装置，其特征在于，所述污泥消化池主要包括依次首尾相连的上锥段A、圆柱段A和下锥段A，上锥段A的顶部与储气罐7相连;圆柱段A与供应污水的管道连通，圆柱段A与供应污水的管道连通的连通处安设有挡流板;圆柱段A与贮液池连通，圆柱段A与贮液池连通处增设滤网;所述圆柱段A与沉淀池的底部连通。
7.如权利要求4所述的基于甲烷氧化的污水厂尾水深度脱氮装置，其特征在于，所述污泥消化池和回流池均分别包括依次首尾相连的上锥段、圆柱段和下锥段。
8.如权利要求1所述的基于甲烷氧化的污水厂尾水深度脱氮装置，其特征在于，所述贮液池内安装有上液位检测器和下液位检测器。
9.如权利要求1所述的基于甲烷氧化的污水厂尾水深度脱氮装置，其特征在于，所述塔式生物滤池内增设有折流板。
说明书
一种基于甲烷氧化的污水厂尾水深度脱氮装置
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种基于甲烷氧化的污水厂尾水深度脱氮装置。
背景技术
随着全国城镇化进程的快速发展，城市污水排放量持续增长，导致水环境日益恶化，水资源污染日趋严重。近年来我国加快了污水治理设施的建设步伐，污水厂数量逐年增加。然而，由于很多早期建成的污水处理厂工艺落后，脱氮除磷效率低，出水不达标。目前国内不少污水处理厂面临升级改造，以使出水水质达到GB18918—2002的一级A标准。
污水厂升级改造中氮的去除尤为重要，其难度最大且投资比重最大。在污水厂升级改造工程中，对于总氮的去除通常有两种模式：第一，非工程措施，即加强源头控制、改变运行模式、优化运行技术等;第二，工程措施，一般采取强化生物处理及深度处理等工程措施。实际上很多早期建设的污水厂很难采取非工程措施使总氮达标，因此只能采取工程措施。
目前好氧和厌氧(缺氧)处理相结合工艺是我国城镇污水处理常用的技术。然而该工艺因为脱氮除磷的各自需求不同，仍然存在碳源不足问题。一般以生活污水为主的典型城市污水硝化效率较高，但由于原水中有机物在好氧段易被快速降解，进而导致缺氧/厌氧段反硝化碳源不足，从而导致出水总氮超标。
作为生物膜反应器的经典形式之一，生物滤池在城市污水处理方面常用于污水深度脱氮，一般是强化硝化-反硝化，对应的构筑物有曝气生物滤池、反硝化滤池等。曝气生物滤池用于进一步去除氨氮;反硝化滤池用于进一步去除NO3-/NO2-，通常需要外加碳源。但是，外加碳源又会增加运营成本。又污水中COD最终被微生物降解转化成CO2，减少外部碳源的使用量也是节能减排的需求。
甲烷是一种对全球变暖作用仅次于二氧化碳的重要温室气体。城市污水厂中污水(泥)经过厌氧处理或直接排入自然环境中均会造成大量的甲烷排放。2005年我国温室气体清单中约8.6%的甲烷排放来源于城市废弃物处理，其中，污水处理甲烷排放占42%，是第二大排放源。
甲烷氧化菌是一类能以甲烷为唯一碳源和能源的微生物。在氮素丰富的生境中，甲烷氧化往往伴随着硝态氮和亚硝态氮的还原。实现甲烷氧化与反硝化脱氮反应的耦合，不仅能够显著降低污水处理过程中甲烷的排放，而且大大降低了反硝化处理工艺中因投入外加碳源带来的成本，尤其对低碳氮比废水的反硝化脱氮过程具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种基于甲烷氧化的污水厂尾水深度脱氮装置，解决现有技术中因硝化反应不充分或反硝化碳源不足而导致的排放尾水总氮超标问题以及相关的外加碳源增加运营成本、减少污水厂温室气体排放、剩余污泥处置等问题。
本发明采用的技术方案为：一种基于甲烷氧化的污水厂尾水深度脱氮装置，主要包括污泥消化池、贮液池、曝气生物滤池、塔式生物滤池和沉淀池，所述污泥消化池与供应污水厂剩余污泥的第一管道连通，污泥消化池的上部与贮液池的上部连通，贮液池的上部与污水厂的尾水供应管道连通;贮液池的底部与曝气生物滤池的上部连通，曝气生物滤池的底部与塔式生物滤池的上部连通，塔式生物滤池的底部与沉淀池的底部连通，沉淀池的出水口与后续处理管道连通;所述污泥消化池和塔式生物滤池均为密闭式结构。
按上述方案，所述深度脱氮装置还包括储气罐和气体分离器，污泥消化池的顶部与储气罐的入口相连，储气罐的出口与塔式生物滤池的底部相连;所述塔式生物滤池的顶部与气体分离器的入口连通，分离器的出口与储气罐相连。
按上述方案，所述深度脱氮装置还包括回流池，回流池为密闭式结构，回流池的底部与塔式生物滤池相连，回流池的内部与沉淀池的入水口相连，回流池的上部与塔式生物滤池的上部连通。
按上述方案，回流池的顶部与气体分离器的入口连通。
按上述方案，所述塔式生物滤池包括依次首尾相连的上锥段B、圆柱段B和下锥段B，所述上锥段B与回流池连通;圆柱段B的上端安装有布水管，布水管下方垫有滤砖，布水管与回流管相连;在圆柱段B内沿高度方向均匀间隔安装有折流板，相邻两个折流板之间填充轻质多孔填料;轻质多孔填料下方安装有承托层;在承托层下面铺设纳米微孔曝气管，纳米微孔曝气管与储气罐连通;下锥段B的底端与回流池的底部连通。
按上述方案，所述污泥消化池主要包括依次首尾相连的上锥段A、圆柱段A和下锥段A，上锥段A的顶部与储气罐相连;圆柱段A与供应污水的管道连通，圆柱段A与供应污水的管道连通的连通处安设有挡流板;圆柱段A与贮液池连通，圆柱段A与贮液池连通处增设滤网;所述圆柱段A与沉淀池的底部连通。
按上述方案，所述污泥消化池和回流池均分别包括依次首尾相连的上锥段、圆柱段和下锥段。
按上述方案，所述贮液池内安装有上液位检测器和下液位检测器。
按上述方案，所述塔式生物滤池内增设有折流板。
本发明的有益效果为：
1、本发明中的污泥消化池与塔式生物滤池相连，污泥消化池中污水厂剩余污泥厌氧消化产生的甲烷流入塔式生物滤池，为塔式生物滤池提供反硝化碳源，解决了当前污水厂尾水深度脱氮需要外加碳源增加运营成本及剩余污泥处置问题，也减少了厂区温室气体排放;
2、本发明中的曝气生物滤池与塔式生物滤池连通，将曝气生物滤池的强硝化与塔式生物滤池的反硝化功能有机耦合，可以高效去除污水厂排放尾水中残余的氨氮、硝氮及亚硝氮，解决了现有水厂中氨氮、硝氮难以高效同步去除的难题，实现水厂末端出水总氮的达标排放;
3、本发明设计储气罐和气体分离器，将污泥消化池产生的混合气体进行分离得到为塔式生物滤池提供碳源的甲烷，有利于提高塔式生物滤池反硝化速率，同时减少剩余甲烷排放，提高甲烷利用率;
4、本发明增设回流池，将塔式生物滤池内的污水经回流池再次回流至塔式生物滤池内，一方面增加了污水在生物滤池内的停留时间，提高了净化效果;另一方面，塔式生物滤池顶部的回流污水与自塔式生物滤池底部进入的气体在塔内对流，增加甲烷的传质效果及反应物间碰撞几率，提高了反硝化脱氮效率;
5、本发明在曝气生物滤池和塔式生物滤池的底部均分别安设有曝气管，促进了气液固相的混合，提高了曝气生物滤池和塔式生物滤池的反应效率;
6、本发明在贮液池内布置上液位检测器和下液位检测器，可实时监测贮液池内的液位变化，保证整个装置的正常运行;
7、本发明中塔式生物滤池内部设置了折流板，并增设水-气回流装置，通过塔式生物滤池内的水-气对流，增加甲烷的传质效果及反应物间碰撞几率，提高反硝化脱氮效率;
8、本发明设计合理，可行性好，可靠性高。