公布日：2024.05.14
申请日：2024.04.11
分类号：C02F3/30(2023.01)I;C02F3/08(2023.01)I;C02F3/12(2023.01)I
摘要
本发明涉及污水处理技术领域，尤其是涉及一种硝化与厌氧氨氧化耦合的城市污水处理装置，包括基体、进液管、出液管和污泥回流管，所述基体内设置有硝化池和厌氧氨氧化池，污泥回流管的输入端位于悬浮填料模块下方，污泥回流管的输出端设于硝化池的进液端，污泥回流管的输出端、进液管位于悬浮填料模块上方。本发明通过将硝化与厌氧氨氧化耦合集成到一体，增大硝化池与空气的接触面积，以此减少曝气量，提升能效，同时还能实现精确调控单个悬浮载体周围环境的氧含量，以此配合污泥回流、悬浮填料协同增强污泥活性，提升硝化效果，在相同调控手段下，对污泥活性提升增量和硝化效果提升增量远超于现有技术，有效提高能效和城市污水处理效果。
权利要求书
1.一种硝化与厌氧氨氧化耦合的城市污水处理装置，其特征在于，包括基体、进液管、出液管和污泥回流管，所述基体内设置有硝化池和厌氧氨氧化池，所述厌氧氨氧化池环绕硝化池，沿重力方向，厌氧氨氧化池的截面逐渐增大，硝化池的截面逐渐减小，基体内设置有隔板，硝化池、厌氧氨氧化池分别被隔板分隔为U型，硝化池的进液端、出液端分别位于硝化池U型结构的两端，所述进液管设于硝化池的进液端，硝化池内设置有悬浮填料模块，厌氧氨氧化池的进液端、出液端分别位于厌氧氨氧化池U型结构的两端，硝化池的出液端通过连通通道和厌氧氨氧化池的进液端连通，所述出液管与厌氧氨氧化池的出液端连通，所述污泥回流管的输入端设于硝化池的出液端，污泥回流管的输入端位于悬浮填料模块下方，污泥回流管的输出端设于硝化池的进液端，污泥回流管的输出端、进液管位于悬浮填料模块上方；所述悬浮填料模块包括多层悬浮曝气组件，所述悬浮曝气组件包括悬浮载体、进气管、出气管、传动机构和传动仓，所述进气管、出气管分别与传动仓连通，所述传动仓内设置有风轮，所述风轮位于进气管、出气管之间，风轮通过传动机构与悬浮载体连接，对于上下相邻的两个悬浮曝气组件，在下悬浮曝气组件的出气管与在上悬浮曝气组件的悬浮载体对应。
2.如权利要求1所述的城市污水处理装置，其特征在于，所述传动机构包括减速单元，所述减速单元用于降低悬浮载体和风轮之间的转速比。
3.如权利要求2所述的城市污水处理装置，其特征在于，所述减速单元包括第一传动齿轮、第二传动齿轮、第三传动齿轮和第四传动齿轮，所述传动机构包括减速仓、第一传动轴和第二传动轴，所述第一传动轴的输入端穿过减速仓、传动仓，并与风轮连接，第一传动齿轮设置在第一传动轴的输出端，第二传动齿轮和第三传动齿轮同轴转动连接，第二传动齿轮与第一传动齿轮啮合，第三传动齿轮与设置在第二传动轴的输入端的第四传动齿轮啮合，第二传动轴的输出端穿过减速仓，并与悬浮载体连接，第一传动齿轮的直径小于第二传动齿轮的直径，第三传动齿轮的直径小于第四传动齿轮的直径。
4.如权利要求1~3任意一项所述的城市污水处理装置，其特征在于，所述进气管包括位于进气管输出端的管径调节单元，所述管径调节单元用于调节进气管输出端的管径，改变流体流出速度，以实现风轮转动速度调节。
5.如权利要求4所述的城市污水处理装置，其特征在于，所述管径调节单元包括变径仓、阀芯和驱动组件，所述阀芯与变径仓的内壁滑动连接，阀芯上设置有至少两个沿轴向设置的流体通道，流体通道之间管径不同，流体通道用于实现进气管和传动仓之间连通，所述驱动组件用于驱动阀芯在变径仓内移动，以实现流体通道连通状态的控制。
6.如权利要求5所述的城市污水处理装置，其特征在于，所述驱动组件为位移驱动装置，所述位移驱动装置的输出端与阀芯连接；或，所述阀芯上设置有两个沿轴向设置的流体通道，驱动组件包括第一驱动气管和第二驱动气管，第一驱动气管、第二驱动气管分别与变径仓连通，阀芯位于第一驱动气管、第二驱动气管之间，第一驱动气管用于实现驱动阀芯处于第一位置，第二驱动气管用于实现驱动阀芯处于第二位置，在第一位置，阀芯处于变径仓内的滑动行程上限，第一个流体通道将进气管和传动仓连通，在第二位置，阀芯处于变径仓内的滑动行程下限，第二个流体通道将进气管和传动仓连通。
7.如权利要求5所述的城市污水处理装置，其特征在于，所述流体通道包括变径段和均气段，沿流体流动方向，变径段的内径逐渐减小，变径段的输入端内径和进气管的内径相同，均气段的内径与变径段的输出端内径相同，在流体通道与变径仓连通时，均气段的输出端与风轮的扇叶对应。
8.如权利要求1~3任意一项所述的城市污水处理装置，其特征在于，所述悬浮曝气组件还包括刮板，所述刮板用于对悬浮载体表面的污泥进行刮除。
9.如权利要求8所述的城市污水处理装置，其特征在于，所述刮板位于悬浮载体转动轴线的下方，刮板和悬浮载体转动轴线所在水平面之间的夹角为15°~75°；和/或，所述刮板与传动仓相对固定连接。
发明内容
本申请的目的是提供一种硝化与厌氧氨氧化耦合的城市污水处理装置，来解决现有技术中存在的上述技术问题，主要包括以下主要内容：
本申请提供了一种硝化与厌氧氨氧化耦合的城市污水处理装置，包括基体、进液管、出液管和污泥回流管，所述基体内设置有硝化池和厌氧氨氧化池，所述厌氧氨氧化池环绕硝化池，沿重力方向，厌氧氨氧化池的截面逐渐增大，硝化池的截面逐渐减小，基体内设置有隔板，硝化池、厌氧氨氧化池分别被隔板分隔为U型，硝化池的进液端、出液端分别位于硝化池U型结构的两端，所述进液管设于硝化池的进液端，硝化池内设置有悬浮填料模块，厌氧氨氧化池的进液端、出液端分别位于厌氧氨氧化池U型结构的两端，硝化池的出液端通过连通通道和厌氧氨氧化池的进液端连通，所述出液管与厌氧氨氧化池的出液端连通，所述污泥回流管的输入端设于硝化池的出液端，污泥回流管的输入端位于悬浮填料模块下方，污泥回流管的输出端设于硝化池的进液端，污泥回流管的输出端、进液管位于悬浮填料模块上方。
进一步地，所述悬浮填料模块包括多层悬浮曝气组件，所述悬浮曝气组件包括悬浮载体、进气管、出气管、传动机构和传动仓，所述进气管、出气管分别与传动仓连通，所述传动仓内设置有风轮，所述风轮位于进气管、出气管之间，风轮通过传动机构与悬浮载体连接，对于上下相邻的两个悬浮曝气组件，在下悬浮曝气组件的出气管与在上悬浮曝气组件的悬浮载体对应。
进一步地，所述传动机构包括减速单元，所述减速单元用于降低悬浮载体和风轮之间的转速比。
进一步地，所述减速单元包括第一传动齿轮、第二传动齿轮、第三传动齿轮和第四传动齿轮，所述传动机构包括减速仓、第一传动轴和第二传动轴，所述第一传动轴的输入端穿过减速仓、传动仓，并与风轮连接，第一传动齿轮设置在第一传动轴的输出端，第二传动齿轮和第三传动齿轮同轴转动连接，第二传动齿轮与第一传动齿轮啮合，第三传动齿轮与设置在第二传动轴的输入端的第四传动齿轮啮合，第二传动轴的输出端穿过减速仓，并与悬浮载体连接，第一传动齿轮的直径小于第二传动齿轮的直径，第三传动齿轮的直径小于第四传动齿轮的直径。
进一步地，所述进气管包括位于进气管输出端的管径调节单元，所述管径调节单元用于调节进气管输出端的管径，改变流体流出速度，以实现风轮转动速度调节。
进一步地，所述管径调节单元包括变径仓、阀芯和驱动组件，所述阀芯与变径仓的内壁滑动连接，阀芯上设置有至少两个沿轴向设置的流体通道，流体通道之间管径不同，流体通道用于实现进气管和传动仓之间连通，所述驱动组件用于驱动阀芯在变径仓内移动，以实现流体通道连通状态的控制。
进一步地，所述驱动组件为位移驱动装置，所述位移驱动装置的输出端与阀芯连接；
或，所述阀芯上设置有两个沿轴向设置的流体通道，驱动组件包括第一驱动气管和第二驱动气管，第一驱动气管、第二驱动气管分别与变径仓连通，阀芯位于第一驱动气管、第二驱动气管之间，第一驱动气管用于实现驱动阀芯处于第一位置，第二驱动气管用于实现驱动阀芯处于第二位置，在第一位置，阀芯处于变径仓内的滑动行程上限，第一个流体通道将进气管和传动仓连通，在第二位置，阀芯处于变径仓内的滑动行程下限，第二个流体通道将进气管和传动仓连通。
进一步地，所述流体通道包括变径段和均气段，沿流体流动方向，变径段的内径逐渐减小，变径段的输入端内径和进气管的内径相同，均气段的内径与变径段的输出端内径相同，在流体通道与变径仓连通时，均气段的输出端与风轮的扇叶对应。
进一步地，所述悬浮曝气组件还包括刮板，所述刮板用于对悬浮载体表面的污泥进行刮除。
进一步地，所述刮板位于悬浮载体转动轴线的下方，刮板和悬浮载体转动轴线所在水平面之间的夹角为15°~75°；
和/或，所述刮板与传动仓相对固定连接。
本发明相对于现有技术至少具有如下技术效果：
本发明通过将硝化与厌氧氨氧化耦合集成到一体，增大硝化池与空气的接触面积，以此减少曝气量，提升能效，同时还能实现精确调控单个悬浮载体周围环境的氧含量，以此配合污泥回流、悬浮填料协同增强污泥活性，提升硝化效果，且悬浮载体的转动能量来源于曝气工艺，不需要额外增设驱动结构，降低了成本，在相同调控手段下，对污泥活性提升增量和硝化效果提升增量远超于现有技术，有效提高能效和城市污水处理效果。
（发明人：屈凌飞;胡颖铭;陈婷婷;黄家森;沈智超）