CN220098736U - 一种异养与自养协同一体化的反硝化脱氮装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种异养与自养协同一体化的反硝化脱氮装置。该装置包括本体、出水井(2)、进水管(11)、导流槽(12)、底部水管(13)、第一开槽管道(14)、回流装置(15)、提升管(16)、布水管(17)、第二开槽管道(18)；其中，所述本体包括缺氧区(1)和富氧区(3)，所述富氧区(3)位于所述缺氧区(1)的上部；所述缺氧区(1)设有硝化层(21)；所述富氧区(3)设有砾石贝壳复合层(22)；所述出水井(2)的底部设有所述回流装置(15)，所述回流装置(15)通过所述提升管(16)与所述布水管(17)连接。采用该装置能够降低反硝化过程中污泥的产量及自养反硝化过程中硫酸根的产量。
Description
技术领域
本实用新型属于污水处理技术领域，具体涉及一种异养与自养协同一体化的反硝化脱氮装置。
背景技术
水环境中的硝酸盐污染已经成为污染问题，高硝酸盐污染的环境将会产生严重的后果：地表水中过量的氮化合物加速了富营养化的过程中的藻类生长，藻类生长使得湖泊河流中氧耗尽，并直接或间接的对健康造成不良后果。
去除水中硝酸盐的方法主要有物理、化学和生物法，例如吸附、离子交换、反渗透、AAO、SBR等。相比物理和化学脱氮法，生物脱氮是一种更经济有效的方法。目前，生物反硝化已广泛应用于城市、工业和农业废水以及硝酸盐污染地下水的处理。在生物反硝化过程中，硝态氮作为电子受体，经微生物作用被转化为无害的氮气。反硝化菌需要电子供体来提供电子和能量，因此电子供体的选择对反硝化过程具有重要意义。
根据电子供体的类型，反硝化可分为异养反硝化和自养反硝化。异养反硝化是利用有机化合物，包括低分子量有机物(如乙酸、甲醇、葡萄糖、苯、甲烷等)和高分子量有机物(如纤维素、聚乳酸、聚己内酯等)作为电子供体，来进行反硝化作用；而自养反硝化则使用无机化合物，包括氢、还原硫化合物(例如硫化物、元素硫和硫代硫酸盐)、亚铁、硫化铁、亚砷酸盐和锰作为电子供体；通常，由于异养细菌的生长速度更快，异养反硝化比自养反硝化的硝酸盐去除率更高。但是，外加碳源的成本高昂，并且会增加二次污染的风险。此外，异养反硝化产生的剩余污泥也需要进行妥善的后续处理。因此，自养反硝化被认为是一种替代工艺，具有降低有机污染风险和减少污泥产量的优点。
很多水体中有机碳不足以为完全反硝化作用提供足够的电子供体。因此，在低碳水处理过程中需要额外投加有机物，为完成反硝化过程提供充足的碳源。常用的液相碳源有甲醇、乙酸钠、葡萄糖和蔗糖等。由于投加液体碳源，不仅成本高，而且在进水水质波动的情况下易造成投加量不足或过量，影响出水水质。
自养反硝化工艺是指利用无机物作为硝酸盐还原的电子供体，从而完成反硝化过程。比较常见的是硫自养反硝化。虽然硫自养反硝化技术具有产泥量少、无需外加有机基质等优势，但是其反硝化速率低，产生的无机物(例如硫酸盐)不容易被微生物利用，无机物会改变饮用水的感官特性。并且绝对的自养技术不存在，微生物的可溶性产物和细胞裂解产物等内源有机碳是不可避免的。
实用新型内容
针对目前日益严重的硝酸盐污染问题以及异养反硝化和硫自养反硝化过程中存在的成本高、副产物多的问题，本实用新型的目的在于提供一种异养与自养协同一体化的反硝化脱氮装置，采用该装置能够降低反硝化过程中污泥的产量及自养反硝化过程中硫酸根的产量。
为了达到上述目的，本实用新型提供了一种异养与自养协同一体化的反硝化脱氮装置，其中，该异养与自养协同一体化的反硝化脱氮装置包括本体、出水井、进水管、导流槽、底部水管、第一开槽管道、回流装置、提升管、布水管、第二开槽管道；
其中，所述本体包括缺氧区和富氧区，所述富氧区位于所述缺氧区的上部；所述缺氧区设有硝化层；所述富氧区设有砾石贝壳复合层；
所述进水管与所述导流槽的入口连接，所述导流槽的出口与所述底部水管连接，所述底部水管设于所述缺氧区的底部且管壁上设有若干开孔；
所述第一开槽管道设于所述缺氧区的中上部且管壁上设有若干开孔；所述第一开槽管道的一端延伸至所述出水井内部；
所述出水井的底部设有所述回流装置，所述回流装置通过所述提升管与所述布水管连接；
所述布水管位于所述富氧区的顶部且管壁上设有若干开孔；
所述富氧区的底部设有所述第二开槽管道，所述第二开槽管道的管壁设有若干开孔；
所述第二开槽管道的一端与所述进水管连接。
根据本实用新型的具体实施方案，优选地，所述进水管的末端分为连接管和放空管，所述连接管与所述导流槽连接，所述放空管延伸至所述本体外部。
根据本实用新型的具体实施方案，优选地，所述第二开槽管道的一端与所述连接管连接。
根据本实用新型的具体实施方案，优选地，所述出水井的侧壁上设有一出口。
根据本实用新型的具体实施方案，优选地，所述布水管未与所述提升管连接的一端延伸至所述本体的外部。
根据本实用新型的具体实施方案，优选地，所述硝化层为黄铁矿稻壳组合材质。该黄铁矿稻壳组合材质为黄铁矿与稻壳的混合物。
根据本实用新型的具体实施方案，优选地，所述砾石贝壳复合层为砾石贝壳组合材质。砾石贝壳组合材质为砾石与贝壳的混合物。
根据本实用新型的具体实施方案，优选地，所述富氧区还包括位于所述砾石贝壳复合层底部的石英砂层，所述第二开槽管道位于所述石英砂层内部。
根据本实用新型的具体实施方案，优选地，所述富氧区还包括位于所述砾石贝壳复合层顶部的砾石层，所述布水管位于所述砾石层内部。
根据本实用新型的具体实施方案，优选地，所述回流装置(15)设有提升泵。
本实用新型提供的反硝化脱氮装置是一种低成本、低不良影响、且不局限于使用场合的一体化硝酸盐去除设备，实现异养与硫自养联合反硝化(协同反硝化)，适用于非点源的硝酸盐污染水体的处理，其具有以下有益效果：
(1)硫自养反硝化产生的酸和异养反硝化产生的碱实现酸碱互补；
(2)可降低反硝化过程中污泥的产量；
(3)可降低自养反硝化过程中硫酸根的产量。
附图说明
图1为异养与自养协同一体化的反硝化脱氮装置结构示意图。
主要附图标号说明：
厌氧区1、出水井2、富氧区3；
进水管11、连接管111、放空管112、导流槽12、底部水管13、第一开槽管道14、回流装置15、提升管16、布水管17、第二开槽管路18；
硝化层21、砾石贝壳复合层22、石英砂层23、砾石层24。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本实用新型的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本实用新型的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种异养与自养协同一体化的反硝化脱氮装置，其结构如图1所示。
该异养与自养协同一体化的反硝化脱氮装置包括本体、出水井2、进水管11、导流槽12、底部水管13、第一开槽管道14、回流装置15、提升管16、布水管17、第二开槽管道18；
其中，所述本体包括缺氧区1和富氧区3，所述富氧区3位于所述缺氧区1的上部；
所述缺氧区1设有硝化层21，所述硝化层21为黄铁矿稻壳组合材质；
所述富氧区3设有砾石贝壳复合层22、位于所述砾石贝壳复合层22底部的石英砂层23以及位于所述砾石贝壳复合层22顶部的砾石层24，所述砾石贝壳复合层22为砾石贝壳组合材质，所述石英砂层23由石英砂填充形成，所述第二开槽管道18位于所述石英砂层23内部，所述布水管17位于所述砾石层24内部；
所述进水管11的末端分为连接管111和放空管112，所述连接管111与所述导流槽12连接，所述放空管112延伸至所述本体外部；
所述导流槽12的出口与所述底部水管13连接，所述底部水管13设于所述缺氧区1的底部且管壁上设有若干开孔；
所述第一开槽管道14设于所述缺氧区1的中上部且管壁上设有若干开孔；所述第一开槽管道14的一端延伸至所述出水井2内部；
所述出水井2的底部设有所述回流装置15，侧壁上设有一出口，所述回流装置15设有提升泵，通过所述提升管16与所述布水管17连接；
所述布水管17位于所述富氧区3的顶部且管壁上设有若干开孔；所述布水管17未与所述提升管16连接的一端延伸至所述本体的外部；
所述富氧区3的底部设有所述第二开槽管道18，所述第二开槽管道18的管壁设有若干开孔；
所述第二开槽管道18的一端与所述进水管11的连接管111连接。
采用本实用新型的异养与自养协同一体化的反硝化脱氮装置进行水处理时按照以下方式进行：
含硝酸盐污水经过进水管11进入，并通过连接管111进入导流槽12进行混合后，进入缺氧区1底部的底部水管13，含硝酸盐污水通过开孔进入缺氧区1中的硝化层21与黄铁矿、稻壳接触，黄铁矿中的FeS2、稻壳中的纤维素为反硝化菌提供电子从而进行反硝化作用，将硝酸盐转化为氮气，污水向上流向进第一开槽管道14，然后进入出水井2；
当出水井2内部的水位上升到一定高度时，回流装置15中的泵启动，将污水通过提升管16提升至布水管17，通过布水管17和砾石层24布水后，污水被均匀分布至中间的砾石贝壳复合层22，该砾石贝壳复合层22区域内贝壳含有大量的碳酸钙，能提供富氧区3内的硝化细菌生长所需的碱度来源，而同时，贝壳(例如牡蛎壳)也能够缓解缺氧区1内因黄铁矿(FeS2)参与反硝化导致pH降低的情况；
富氧区3的出水通过第二开槽管道18进入连接管111，最后进入导流槽12内与来水混合后继续进入缺氧区1进行处理。
采用该装置处理污水，能够降低反硝化过程中污泥的产量及自养反硝化过程中硫酸根的产量。
Claims (8)
1.一种异养与自养协同一体化的反硝化脱氮装置，其特征在于，该异养与自养协同一体化的反硝化脱氮装置包括本体、出水井(2)、进水管(11)、导流槽(12)、底部水管(13)、第一开槽管道(14)、回流装置(15)、提升管(16)、布水管(17)、第二开槽管道(18)；
其中，所述本体包括缺氧区(1)和富氧区(3)，所述富氧区(3)位于所述缺氧区(1)的上部；所述缺氧区(1)设有硝化层(21)；所述富氧区(3)设有砾石贝壳复合层(22)；
所述进水管(11)与所述导流槽(12)的入口连接，所述导流槽(12)的出口与所述底部水管(13)连接，所述底部水管(13)设于所述缺氧区(1)的底部且管壁上设有若干开孔；
所述第一开槽管道(14)设于所述缺氧区(1)的中上部且管壁上设有若干开孔；所述第一开槽管道(14)的一端延伸至所述出水井(2)内部；
所述出水井(2)的底部设有所述回流装置(15)，所述回流装置(15)通过所述提升管(16)与所述布水管(17)连接；
所述布水管(17)位于所述富氧区(3)的顶部且管壁上设有若干开孔；
所述富氧区(3)的底部设有所述第二开槽管道(18)，所述第二开槽管道(18)的管壁设有若干开孔；
所述第二开槽管道(18)的一端与所述进水管(11)连接。
2.根据权利要求1所述的异养与自养协同一体化的反硝化脱氮装置，其特征在于，所述进水管(11)的末端分为连接管(111)和放空管(112)，所述连接管(111)与所述导流槽(12)连接，所述放空管(112)延伸至所述本体外部。
3.根据权利要求2所述的异养与自养协同一体化的反硝化脱氮装置，其特征在于，所述第二开槽管道(18)的一端与所述连接管(111)连接。
4.根据权利要求1所述的异养与自养协同一体化的反硝化脱氮装置，其特征在于，所述出水井(2)的侧壁上设有一出口。
5.根据权利要求1所述的异养与自养协同一体化的反硝化脱氮装置，其特征在于，所述布水管(17)未与所述提升管(16)连接的一端延伸至所述本体的外部。
6.根据权利要求1所述的异养与自养协同一体化的反硝化脱氮装置，其特征在于，所述富氧区(3)还包括位于所述砾石贝壳复合层(22)底部的石英砂层(23)，所述第二开槽管道(18)位于所述石英砂层(23)内部。
7.根据权利要求1所述的异养与自养协同一体化的反硝化脱氮装置，其特征在于，所述富氧区(3)还包括位于所述砾石贝壳复合层(22)顶部的砾石层(24)，所述布水管(17)位于所述砾石层(24)内部。
8.根据权利要求1所述的异养与自养协同一体化的反硝化脱氮装置，其特征在于，所述回流装置(15)设有提升泵。
Priority Applications (1)
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| CN202223537179.3U CN220098736U (zh) | 2022-12-29 | 2022-12-29 | 一种异养与自养协同一体化的反硝化脱氮装置 |
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