申请日20200611
公开(公告)日20200811
IPC分类号C02F9/14; C02F101/16
摘要
本发明的塔式铁碳微电解‑硝化污泥脱氮装置，包括塔身、进水设备、碱度投加装置、曝气装置、出水口和出气口，塔身的内部空腔中设置有多层污水处理层;每层污水处理层由从下至上依次设置的支座、承托层和颗粒污泥层组成。本发明的污水处理方法，包括：a).进水和布水;b).硝化反应;c).硝氮还原反应;d).pH调节;e).气体的逸出;f).污水后续处理。本发明的塔式铁碳微电解‑硝化污泥脱氮装置，为塔状结构，占地面积较小、抗冲击负荷，不需要搅拌装置节省了电能，还克服了传统塔式生物滤池只能进行好氧反应的弊端，而且微电解的原理反应，速率较一般生物化学反应速率快。
权利要求书
1.一种塔式铁碳微电解-硝化污泥脱氮装置，包括塔身(10)、进水设备(1)、碱度投加装置(4)、曝气装置(5)、出水口(7)和出气口(8)，塔身的内部为空腔，塔身的内部空腔中由下至上设置有多层污水处理层;进水设备用于将待处理的污水通入至塔身内部空腔的底部，碱度投加装置用于向塔身中添加碱液;其特征在于：每层污水处理层由从下至上依次设置的支座(9)、承托层(2)和颗粒污泥层(3)组成，支座实现对承托层的支撑，承托层由细砾石构成，颗粒污泥层由若干污泥颗粒堆积而成，污泥颗粒的内部为铁碳合金材质的合金核心(11)，合金核心的外围包裹有硝化污泥外层(12);颗粒污泥层(3)中均匀分布有多个布气装置(6)，布气装置经管路与曝气装置(5)相连通，出水口(7)与塔身(10)内部空腔的顶端相通，出气口(8)的高度高于塔身顶端的高度，出气口经管路与每层颗粒污泥层上方的空余空间均相连通。
2.根据权利要求1所述的塔式铁碳微电解-硝化污泥脱氮装置，其特征在于：所述支座(9)为网状钢铁材料，承托层(2)中细砾石的粒径范围为2～4mm，支座上的网状孔径小于承托层中细砾石的粒径;污泥颗粒的合金核心(11)的直径大小为1～2mm。
3.根据权利要求1或2所述的塔式铁碳微电解-硝化污泥脱氮装置，其特征在于：所述布气装置(6)由干管、支管和布气孔组成，干管上均匀设置有与其相通的多个支管，支管上均匀开设布气孔，干管经管路与曝气装置(5)相连通，曝气装置通入的氧气依次经干管、支管和布气孔进入到颗粒污泥层(3)中使其处于好氧环境。
4.根据权利要求1或2所述的塔式铁碳微电解-硝化污泥脱氮装置，其特征在于：进水设备(1)由进水池、进水管和水泵组成，进水池中的污水经水泵抽至塔身的底部，碱度投加装置(4)投加的碱液为碳酸氢钠。
5.一种基于权利要求1所述的塔式铁碳微电解-硝化污泥脱氮装置的污水处理方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：
a).进水和布水，进水设备将待处理污水抽至塔身内部空腔的最底部，污水由下向上流动，首先经过最底部的污水处理层，在污水流经承托层的过程中，承托层中的细砾石实现均匀布水，使污水在塔身内腔横截面上均匀分布;
b).硝化反应，曝气装置鼓入的氧气经布气装置的布气孔逸出，使颗粒污泥层中的污泥颗粒表面处于好氧环境，污泥颗粒表面的硝化污泥将污水中的氨氮转化为硝态氮;
c).硝氮还原反应，污泥颗粒表面产生的硝态氮经传质作用进入颗粒污泥的内部，颗粒污泥内部的铁碳电极将硝化反应生成的硝态氮还原为氮气，同时合金核心中的铁被氧化，发生原电池反应;
d). pH调节，污泥颗粒中的合金核心在硝氮还原过程中，铁转化为亚铁离子，亚铁离子在有氧条件下转化为三价铁离子，形成氢氧化铁胶体，消耗水中的氢氧根离子，使水中的pH值降低，通过碱度投加装置投加氢氧化钠溶液，使污水中的pH维持在7.5～8.5之间;
e).气体的逸出，硝氮还原反应生成的氮气以及曝气装置通入的多余的氧气，均进入颗粒污泥层上方的管路，最终从出气口排出;
f).污水后续处理，污水经最下方的污水处理层处理后，由下至上再依次通过剩余的污水处理层，经过每个污水处理层时进行步骤b)至步骤e)相同的处理过程，且从下到上负荷逐渐降低，处理后的污水最终经出水口排出。
说明书
一种塔式铁碳微电解-硝化污泥脱氮装置及方法
技术领域
本发明涉及一种污泥脱氮装置及方法，更具体的说，尤其涉及一种塔式铁碳微电解-硝化污泥脱氮装置及方法。
背景技术
传统的污水生物处理方法反应池较多、且占地面积较大，为了让污泥与污水充分接触往往需要设置搅拌装置，需要消耗不少电能。塔式生物滤池作为普通生物滤池的改进，以多层填料层的方式减少了传统反应池的占地面积，增加了负荷，是典型的高负荷好氧处理装置。发明的装置利用塔式生物滤池的结构，结合颗粒污泥的结构，利用以合金为核心，外部包裹颗粒污泥的结构进行脱氮，在一个反应装置内可同时实现好氧处理和厌氧处理，完成脱氮，利用合金为核心以原电池的原理脱氮还大大加快了反应速率，提高了污水处理负荷。
发明内容
本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种塔式铁碳微电解-硝化污泥脱氮装置及方法。
本发明的塔式铁碳微电解-硝化污泥脱氮装置，包括塔身、进水设备、碱度投加装置、曝气装置、出水口和出气口，塔身的内部为空腔，塔身的内部空腔中由下至上设置有多层污水处理层;进水设备用于将待处理的污水通入至塔身内部空腔的底部，碱度投加装置用于向塔身中添加碱液;其特征在于：每层污水处理层由从下至上依次设置的支座、承托层和颗粒污泥层组成，支座实现对承托层的支撑，承托层由细砾石构成，颗粒污泥层由若干污泥颗粒堆积而成，污泥颗粒的内部为铁碳合金材质的合金核心，合金核心的外围包裹有硝化污泥外层;颗粒污泥层中均匀分布有多个布气装置，布气装置经管路与曝气装置相连通，出水口与塔身内部空腔的顶端相通，出气口的高度高于塔身顶端的高度，出气口经管路与每层颗粒污泥层上方的空余空间均相连通。
本发明的塔式铁碳微电解-硝化污泥脱氮装置，所述支座为网状钢铁材料，承托层中细砾石的粒径范围为2～4mm，支座上的网状孔径小于承托层中细砾石的粒径;污泥颗粒的合金核心的直径大小为1～2mm。
本发明的塔式铁碳微电解-硝化污泥脱氮装置，所述布气装置由干管、支管和布气孔组成，干管上均匀设置有与其相通的多个支管，支管上均匀开设布气孔，干管经管路与曝气装置相连通，曝气装置通入的氧气依次经干管、支管和布气孔进入到颗粒污泥层中使其处于好氧环境。
本发明的塔式铁碳微电解-硝化污泥脱氮装置，进水设备由进水池、进水管和水泵组成，进水池中的污水经水泵抽至塔身的底部，碱度投加装置投加的碱液为碳酸氢钠。
本发明的塔式铁碳微电解-硝化污泥脱氮装置的污水处理方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：
a).进水和布水，进水设备将待处理污水抽至塔身内部空腔的最底部，污水由下向上流动，首先经过最底部的污水处理层，在污水流经承托层的过程中，承托层中的细砾石实现均匀布水，使污水在塔身内腔横截面上均匀分布;
b).硝化反应，曝气装置鼓入的氧气经布气装置的布气孔逸出，使颗粒污泥层中的污泥颗粒表面处于好氧环境，污泥颗粒表面的硝化污泥将污水中的氨氮转化为硝态氮;
c).硝氮还原反应，污泥颗粒表面产生的硝态氮经传质作用进入颗粒污泥的内部，颗粒污泥内部的铁碳电极将硝化反应生成的硝态氮还原为氮气，同时合金核心中的铁被氧化，发生原电池反应;
d). pH调节，污泥颗粒中的合金核心在硝氮还原过程中，铁转化为亚铁离子，亚铁离子在有氧条件下转化为三价铁离子，形成氢氧化铁胶体，消耗水中的氢氧根离子，使水中的pH值降低，通过碱度投加装置投加氢氧化钠溶液，使污水中的pH维持在7.5～8.5之间;
e).气体的逸出，硝氮还原反应生成的氮气以及曝气装置通入的多余的氧气，均进入颗粒污泥层上方的管路，最终从出气口排出;
f).污水后续处理，污水经最下方的污水处理层处理后，由下至上再依次通过剩余的污水处理层，经过每个污水处理层时进行步骤b)至步骤e)相同的处理过程，且从下到上负荷逐渐降低，处理后的污水最终经出水口排出。
本发明的有益效果是：本发明的塔式铁碳微电解-硝化污泥脱氮装置及方法，污水以下进上出的形式进行，进水设备位于池的底端，通过承托层将水均匀分布在颗粒污泥层，碱度投加装置用于给反应装置补充碱度，曝气装置通过布气装置将氧气均匀的分布在颗粒污泥层;污泥颗粒核心为铁碳合金，外部为硝化污泥，污水接触颗粒污泥外部的硝化污泥将污水中的氨氮转化为硝态氮，通过传质作用进入内部的合金，合金将硝氮还原为氮气从而去除污水中的氮;反应完的出水通过装置上部的出水口排出，产生的气体以及曝气多余的气体从出气口排出。该装置为塔状结构，占地面积较小、抗冲击负荷，不需要搅拌装置节省了电能，还克服了传统塔式生物滤池只能进行好氧反应的弊端，而且微电解的原理反应，速率较一般生物化学反应速率快。（发明人戚伟康;刘丽芳;施棋;苏新伟）