公布日：2024.02.06
申请日：2023.12.07
分类号：C02F3/28(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本发明提供了一种污水脱氮系统及脱氮方法，涉及污水处理技术领域。污水脱氮系统包括箱体，箱体内上下设置有均为孔板的载体上、下挡板，进水装置及清洗装置，载体上挡板以上为清水区，清水区侧部的箱体上设有出水口，载体上、下挡板之间为脱氮反应区，脱氮反应区内填充有多个脱氮载体，载体下挡板以下为与进水装置连通的进水区，清洗装置包括与进水区连通的曝气机构及反洗排放管，反洗排放管上设有反洗排放阀。脱氮方法包括：废水由下至上进入箱体内脱氮；通过反洗排放管使清水区的水下流并冲洗脱氮载体；减缓水流下降速度并打开曝气机构使气体进入箱体内对脱氮载体清洗。本发明无需设置反洗泵、反洗水储池等设施，降低了驱氮频率。
权利要求书
1.一种污水脱氮系统，其特征在于，包括：箱体；载体上挡板及载体下挡板，均为孔板且上下设置于箱体内；进水装置，向箱体内输送待处理废水；清洗装置，对箱体及脱氮载体进行清洗；其中，所述载体上挡板以上的箱体区域为清水区，所述清水区侧部的箱体上设有出水口；所述载体上挡板和载体下挡板之间的箱体区域为脱氮反应区，所述脱氮反应区内填充有多个脱氮载体；所述载体下挡板以下的箱体区域为进水区，所述进水装置与进水区连通，所述清洗装置包括与进水区连通的曝气机构及反洗排放管，所述反洗排放管上设有反洗排放阀。
2.根据权利要求1所述的污水脱氮系统，其特征在于，所述进水装置包括进水池以及设于进水区的布水器，所述进水池与布水器通过管路连通，该管路上按照水流方向顺次设有进水泵和进水阀。
3.根据权利要求1所述的污水脱氮系统，其特征在于，所述清洗装置还包括设于进水区的布气器，所述曝气机构与所述布气器之间连通有反洗进气管，所述反洗进气管上设有反洗进气阀。
4.根据权利要求1所述的污水脱氮系统，其特征在于，所述脱氮反应区内填充有多个载体球，所述载体球包括球状的框架，所述脱氮载体填充于所述框架内。
5.根据权利要求4所述的污水脱氮系统，其特征在于，所述框架的材质为PP、PE、PVC、ABS中的一种，所述框架表面均匀分布有多个形状规则的布水口，所述布水口尺寸小于脱氮载体的尺寸。
6.根据权利要求4所述的污水脱氮系统，其特征在于，所述载体球在脱氮反应区的装填量为脱氮反应区体积的50%~90%。
7.一种如权利要求1~6任意一项所述的污水脱氮系统的脱氮方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.将待处理的废水储存在进水装置中，废水输入进水区并向上流动；S2.废水向上流动进入脱氮反应区时，废水中NO3-被附着生长于脱氮载体上的微生物还原为N2，从而完成生物脱氮；S3.废水经过脱氮反应区后继续向上进入清水区，最终经出水口排出；S4.进行清洗作业时，首先打开反洗排放阀，通过控制反洗排放阀的开度控制箱体内液位的下降速度，清水区内的处理后的废水在重力作用下，向下冲刷脱氮反应区及载体球，同时将进水区内沉积的污染物一并冲洗通过反洗排放管排出；S5.当箱体内液位降低至载体上挡板处时，控制并调整反洗排放阀开度，使得液位降低速度变缓，同时开启曝气机构向箱体内曝气，上升的气体会对脱氮反应区内的脱氮载体进行擦洗，清洗附着的污染物以及老化的生物膜，同时废水上部与大气接触的液面受曝气气体的影响剧烈抖动，随着液面的不断下降，液面经过脱氮反应区时，对脱氮反应区内的脱氮载体进行自上而下的进一步强化清洗；S6.当箱体内液位降低至载体下挡板处时，关闭曝气机构，控制反洗排放阀使得其开度调整至最大，箱体中剩余的清洗废水快速通过反洗排放管排出，箱体排空后关闭反洗排放阀，可开始新一周期的污水脱氮作业；其中，所述步骤S1~S3中废水在脱氮反应区内的反应时间为15~60min。
8.根据权利要求7所述的污水脱氮系统的脱氮方法，其特征在于，所述步骤S1~S3中废水在箱体内向上流动的上升流速为2~10m/h。
9.根据权利要求7所述的污水脱氮系统的脱氮方法，其特征在于，所述步骤S4中箱体内液位降低速度控制在10~50mm/s。
10.根据权利要求7所述的污水脱氮系统的脱氮方法，其特征在于，所述步骤S5中箱体内液位降低速度控制在5~20mm/s，曝气机构的曝气强度控制在10~25L/（m2·s），曝气时间为50~400s。
发明内容
本发明的目的是开发一种无需设置反洗泵、反洗水储池等设施，降低驱氮频率的污水脱氮系统及脱氮方法。
本发明通过如下的技术方案实现：一种污水脱氮系统，包括：箱体；载体上挡板及载体下挡板，均为孔板且上下设置于箱体内；进水装置，向箱体内输送待处理废水；清洗装置，对箱体及脱氮载体进行清洗；其中，所述载体上挡板以上的箱体区域为清水区，所述清水区侧部的箱体上设有出水口；所述载体上挡板和载体下挡板之间的箱体区域为脱氮反应区，所述脱氮反应区内填充有多个脱氮载体；所述载体下挡板以下的箱体区域为进水区，所述进水装置与进水区连通，所述清洗装置包括与进水区连通的曝气机构及反洗排放管，所述反洗排放管上设有反洗排放阀。
可选的，所述进水装置包括进水池以及设于进水区的布水器，所述进水池与布水器通过管路连通，该管路上按照水流方向顺次设有进水泵和进水阀。
可选的，所述清洗装置还包括设于进水区的布气器，所述曝气机构与所述布气器之间连通有反洗进气管，所述反洗进气管上设有反洗进气阀。
可选的，所述脱氮反应区内填充有多个载体球，所述载体球包括球状的框架，所述脱氮载体填充于所述框架内。
可选的，所述框架的材质为PP、PE、PVC、ABS中的一种，所述框架表面均匀分布有多个形状规则的布水口，所述布水口尺寸小于脱氮载体的尺寸。
可选的，所述载体球在脱氮反应区的装填量为脱氮反应区体积的50%~90%。
一种污水脱氮系统的脱氮方法，包括如下步骤：S1.将待处理的废水储存在进水装置中，废水输入进水区并向上流动；S2.废水向上流动进入脱氮反应区时，废水中NO3-被附着生长于脱氮载体上的微生物还原为N2，从而完成生物脱氮；S3.废水经过脱氮反应区后继续向上进入清水区，最终经出水口排出；S4.进行清洗作业时，首先打开反洗排放阀，通过控制反洗排放阀的开度控制箱体内液位的下降速度，清水区内的处理后的废水在重力作用下，向下冲刷脱氮反应区及载体球，同时将进水区内沉积的污染物一并冲洗通过反洗排放管排出；S5.当箱体内液位降低至载体上挡板处时，控制并调整反洗排放阀开度，使得液位降低速度变缓，同时开启曝气机构向箱体内曝气，上升的气体会对脱氮反应区内的脱氮载体进行擦洗，清洗附着的污染物以及老化的生物膜，同时废水上部与大气接触的液面受曝气气体的影响剧烈抖动，随着液面的不断下降，液面经过脱氮反应区时，对脱氮反应区内的脱氮载体进行自上而下的进一步强化清洗；S6.当箱体内液位降低至载体下挡板处时，关闭曝气机构，控制反洗排放阀使得其开度调整至最大，箱体中剩余的清洗废水快速通过反洗排放管排出，箱体排空后关闭反洗排放阀，可开始新一周期的污水脱氮作业；其中，所述步骤S1~S3中废水在脱氮反应区内的反应时间为15~60min。
可选的，所述步骤S1~S3中废水在箱体内向上流动的上升流速为2~10m/h。
可选的，所述步骤S4中箱体内液位降低速度控制在10~50mm/s。
可选的，所述步骤S5中箱体内液位降低速度控制在5~20mm/s，曝气机构的曝气强度控制在10~25L/（m2·s），曝气时间为50~400s。
本发明的有益效果是：采用球状框架装填载体材料，形成一个个微型的反应单元，并将这些单元装填在脱氮反应区中，使得脱氮载体在脱氮反应区内呈松散分布，相较于传统以石英砂、陶粒或球型硫自养填料更不容易发生堵塞；采用向上进水，可以使得脱氮载体表面附着的大部分气泡随水流冲出系统，降低系统驱氮频率；无需设置反洗泵、反洗水储池等设施，可利用清水区的存水及其重力进行清洗，简化清洗维护工艺，节约了清洗用水，在气洗的过程中，配合液位控制，利用液面气体的剧烈扰动，强化脱氮载体的清洗效果，随着液位气液界面的不断降低，自上而下地逐层清洗，可提升脱氮系统载体清洗效果，提升清洗效率。
（发明人：佟庆远;张鹤清;孙磊;田彩星;于金旗;杨童;张文强;薛松;张勤）