申请日2021.05.26
公开（公告）日2021.09.17
IPC分类号C02F3/30
摘要
本发明公开一种污水脱氮处理装置及其工艺方法，属于污水处理技术领域，包括污水池、海绵填料和搅拌机构，搅拌机构外侧设有搅拌叶片；搅拌机构竖立设置于污水池内；海绵填料悬浮设置于污水池的水面上。竖立浸没于污水内的搅拌机构进行超低转速驱动，搅拌叶片对污水形成稳定的层流状态，避免海绵填料聚集，增强传氧、传质效率；提高生物系统的稳定性、耐冲击性；海绵填料形成微反应器，并实现微氧环境分布，含氮污水进入污水池后，可将短程硝化反硝化、同步硝化反硝化以及厌氧氨氧化等应用于脱氮过程，能够有效降低需氧量，节省能耗、成本；竖立的搅拌机构与海绵填料的组合可解决传统填料混合流态问题。
权利要求书
1.一种污水脱氮处理装置，其特征在于，包括污水池(7)、海绵填料(11)和搅拌机构(1)，所述搅拌机构(1)呈筒形结构，其圆周外侧间隔设有搅拌叶片(3)；所述搅拌机构(1)竖立设置于所述污水池(7)内；所述海绵填料(11)悬浮设置于所述污水池(7)的水面上。
2.根据权利要求1所述的污水脱氮处理装置，其特征在于，所述海绵填料(11)为亲水性聚氨酯材料，其上设有若干孔洞。
3.根据权利要求2所述的污水脱氮处理装置，其特征在于，所述海绵填料(11)的孔洞表面分布有刺丝。
4.根据权利要求2所述的污水脱氮处理装置，其特征在于，所述海绵填料(11)呈1.5～2.5cm的立方体结构，密度为15～20kg/m3，比表面积为0.38～0.5×106m2/m3。
5.根据权利要求1所述的污水脱氮处理装置，其特征在于，所述搅拌机构(1)呈顺水流、全浸没设置于所述污水池(7)的水面内。
6.根据权利要求1所述的污水脱氮处理装置，其特征在于，所述污水池(7)呈长方形，其拐角处通过圆角平滑过渡；所述搅拌机构(1)设置于所述污水池(7)中线的前后两端，两搅拌机构(1)间设有隔板(10)。
7.根据权利要求6所述的污水脱氮处理装置，其特征在于，所述污水池(7)内设有进水管(8)，所述进水管(8)进水方向朝向所述搅拌叶片(3)推动水流方向。
8.根据权利要求6所述的污水脱氮处理装置，其特征在于，所述污水池(7)内设有出水口(9)，所述出水口(9)设有拦网装置。
9.一种污水脱氮处理工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：污水池选择为污水生物处理工段的厌氧池、缺氧池或好氧池；
S2：海绵填料散布于污水池的污水水面上；
S3：搅拌机构顺水流驱动转动，转速为10～30r/min；
S4：搅拌机构对污水水流形成稳定层流状态，海绵填料随水流分散漂浮；
S5：孔洞结构的海绵填料在厌氧池或缺氧池内加强菌群结构完整性，提高抗冲击能力；孔洞结构的海绵填料在好氧池内形成微反应系统，创造微氧环境与空间，提高氮素降解效率。
说明书
一种污水脱氮处理装置及其工艺方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体地说是一种污水脱氮处理装置及其工艺方法。
背景技术
同步硝化反硝化、短程硝化反硝化等高效脱氮技术的关键是形成溶氧微环境，颗粒污泥是首选，但工程实施和运行控制难度较大，投加填料提高处理能力是公认成熟的，而悬浮填料效果优于悬挂填料，颗粒状的海绵填料可取得良好的溶氧微环境效果。
海绵填料具有较大的比表面积，为微生物提供更大的附着空间且表面粗糙易于挂膜，单个海绵颗粒可形成一个微反应器，不仅完成硝化反硝化，还具有污泥水解减量作用。但海绵填料易相互堆积的混合流态问题，致使水流剪切力不够，老化生物膜易产生积累，生物膜长期不脱落，新的生物膜无法取代旧生物膜时，会造成系统生物活性低；而其原因主要是采用的搅拌机或者曝气机构均会形成池内水流速度差，惯性作用会导致海绵填料在流速低的地方聚集，不利于填料膜内传氧、传质，进而影响氮素去除效果。
发明内容
为解决现今的池内水流速度差的惯性作用导致海绵填料在流速低的地方聚集、堵塞，会造成系统生物活性低，不利于填料膜内传氧、传质，进而影响氮素去除效果的问题，本发明提供一种污水脱氮处理装置及其工艺方法。
本发明是通过下述技术方案来实现的。
一种污水脱氮处理装置，包括污水池、海绵填料和搅拌机构，所述搅拌机构呈筒形结构，其圆周外侧间隔设有搅拌叶片；所述搅拌机构竖立设置于所述污水池内；所述海绵填料悬浮设置于所述污水池的水面上。通过驱动机构对竖立浸没于污水内的搅拌机构进行超低转速驱动，搅拌叶片对污水形成稳定的层流状态，有效避免海绵填料聚集的问题，有效增强传氧、传质效率；提高生物系统的稳定性、耐冲击性，避免生物膜机械破碎；单个海绵填料在污水池内可形成独立的微反应器，并实现微氧环境分布，含氮污水进入污水池后，可将短程硝化反硝化、同步硝化反硝化以及厌氧氨氧化等应用于脱氮过程，相较于传统硝化反硝化脱氮工艺，能够有效降低需氧量，无需投加外碳源，节省能耗，降低处理费用；是一种低能耗、低成本的生物反应方法；同时，竖立的搅拌机构与海绵填料的组合可解决传统填料混合流态问题。
本发明的进一步改进还有，所述海绵填料为亲水性聚氨酯材料，其上设有若干孔洞。海绵填料具有较高的孔隙率、良好的机械强度以及低廉的成本；海绵填料表面及内部孔洞为生物膜的快速形成提供较大的表面积和稳定的环境。
本发明的进一步改进还有，所述海绵填料的孔洞表面分布有刺丝。刺丝可以增加海绵填料孔洞表面粗糙度，为微生物生长和富集提供良好的条件。
本发明的进一步改进还有，所述海绵填料呈1.5～2.5cm的立方体结构，密度为15～20kg/m3，比表面积为0.38～0.5×106m2/m3。海绵填料在污水水面处于悬浮状态，能够将基质中的气泡进一步切割，提高填料上生物膜对氧气的利用率，而且还有利于基质向生物膜以及生物膜内部之间的传氧、传质，提高脱氮反应效率。
本发明的进一步改进还有，所述搅拌机构呈顺水流、全浸没设置于所述污水池的水面内。搅拌机构通过驱动机构顺水流驱动，搅拌机构的顺水流方向设置与搅拌机构自身驱动相结合，有效降低驱动机构的驱动能耗，节省能源，可以提高污水与活性污泥的混合速率和污水处理效率。
本发明的进一步改进还有，所述污水池呈长方形，其拐角处通过圆角平滑过渡；所述搅拌机构设置于所述污水池中线的前后两端，两搅拌机构间设有隔板。通过隔板把两侧的海绵填料分隔开，防止形成旋涡聚集，保证海绵填料均匀散布在污水水面上，保证水流方向的单一性和水流的平稳性。
本发明的进一步改进还有，所述污水池内设有进水管，所述进水管进水方向朝向所述搅拌叶片推动水流方向。进水管的进水对搅拌叶片起到助推作用，节省自身驱动能耗。
本发明的进一步改进还有，所述污水池内设有出水口，所述出水口设有拦网装置。通过拦网装置可防止海绵填料随水流进入下一工段或堵塞出水口，保证海绵填料良好的反应效果。
一种污水脱氮处理工艺方法，包括以下步骤：
S1：污水池选择为污水生物处理工段的厌氧池、缺氧池或好氧池；
S2：海绵填料散布于污水池的污水水面上；
S3：搅拌机构顺水流驱动转动，转速为10～30r/min；
S4：搅拌机构对污水水流形成稳定层流状态，海绵填料随水流分散漂浮；
S5：孔洞结构的海绵填料在厌氧池或缺氧池内加强菌群结构完整性，提高抗冲击能力；孔洞结构的海绵填料在好氧池内形成微反应系统，创造微氧环境与空间，提高氮素降解效率。
从以上技术方案可以看出，本发明的有益效果是：通过驱动机构对竖立浸没于污水内的搅拌机构进行超低转速驱动，搅拌叶片对污水形成稳定的层流状态，有效避免海绵填料聚集的问题，有效增强传氧、传质效率；提高生物系统的稳定性、耐冲击性，避免生物膜机械破碎；单个海绵填料在污水池内可形成独立的微反应器，并实现微氧环境分布，含氮污水进入污水池后，可将短程硝化反硝化、同步硝化反硝化以及厌氧氨氧化等应用于脱氮过程，相较于传统硝化反硝化脱氮工艺，能够有效降低需氧量，无需投加外碳源，节省能耗，降低处理费用；是一种低能耗、低成本的生物反应方法；同时，竖立的搅拌机构与海绵填料的组合可解决传统填料混合流态问题。
（发明人：张玉生;孟繁芹;江玉强;单东;王艳红;程磊;姚俊;谢海涛;邹丽）