CN112390365A - 一种三氧微生物脱氮除磷过滤器以及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三氧微生物脱氮除磷过滤器以及其方法。过滤器包括箱体，所述箱体的下部和上部分别设有三氧发生器进水口和第一出水口；箱体的内腔由下往上依次设有反硝化处理区和硝化处理区；反硝化处理区内设有厌氧、缺氧微生物；硝化处理区内设有好氧微生物。方法为将循环废水通入同时具有厌氧、缺氧微生物和好氧微生物的处理容器中，通过厌氧、缺氧微生物对循环废水中的磷进行反硝化反应，通过好氧微生物对循环废水中的氨氮、亚硝酸盐进行硝化反应。本发明提供的三氧微生物脱氮除磷过滤器以及其方法，对废水中的氨氮、亚硝酸盐、磷等物质处理完全，处理后水体能重新作为养殖水使用，节省水资源。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理领域，尤其涉及一种三氧微生物脱氮除磷过滤器以及其方法。
背景技术
改革开放以来，我国养殖业进入了快速发展时期。随之而来的是大量的养殖废弃物，如畜禽和水产养殖过程中产生的废水。水产养殖废水主要为自体废水，这些废水中包含了大量的氨氮、细菌、溶解性有机物、未消化的饲料等，且排放量巨大。有些养殖户为了提升经济效益，导致养殖废水随意排放，对环境造成严重的影响，同时也危害水产品。目前，水产养殖废水绝大部分直接排放到环境中，缺乏高效低成本的净化技术。
传统的养殖废水净化***包括沉淀池、微生物法处理的曝气池和依赖植物、滤食性鱼类的生物净化池。水体净化池的占地面积大，处理效率较低。废水经过物理法去除水中大悬浮物质，或残饵、粪便等大颗粒污物后，水体中大小颗粒物无法通过物理方法去除。此外，水体中还含有大量氨氮、亚硝酸盐、磷等可溶性物质。进入下一级曝气池后，传统养殖废水的净化处理一般只在处理池内投放好氧菌、同时向处理池内打入氧气进行硝化作用。因此，处理池中大部分为好氧微生物，微生物多样性严重缺乏。然而，废水的脱氮工艺必须依赖于硝化与反硝化两个过程，好氧微生物只能进行硝化反应，故无法实现脱氮功能，对养殖废水中氨氮、亚硝酸盐等物质的处理不完全，处理后的水体氮元素含量下降不明显，水体无法循环再用。
发明内容
本发明的目的是提供一种三氧微生物脱氮除磷过滤器以及其方法，对废水中的氨氮、亚硝酸盐、磷等物质处理完全，处理后水体能重新作为养殖水使用，节省水资源。
为实现上述目的，本发明提供一种三氧微生物脱氮除磷过滤器，包括箱体，所述箱体的下部和上部分别设有三氧发生器进水口和第一出水口；箱体的内腔由下往上依次设有反硝化处理区和硝化处理区；反硝化处理区内设有厌氧、缺氧微生物，还设有与三氧发生器进水口连接的三氧发生器；硝化处理区内设有好氧微生物。
作为本发明的进一步改进，所述箱体外设有与第一出水口连接的紫外消毒器；所述紫外消毒器包括内部装有紫外线灯的消毒罐体；消毒罐体的下部设有紫外消毒器进水口和排空口，消毒罐体的上部设有第二出水口；所述箱体的第一出水口与消毒罐体的紫外消毒器进水口连通。
作为本发明的更进一步改进，所述箱体的反硝化处理区内设有三氧发生器；所述三氧发生器包括与箱体转动连接的分水器；分水器与所述三氧发生器进水口连通，分水器上设有搅动管；各搅动管的同一侧设有喷水口；喷水口向下倾斜，其与水平面的夹角在10-60°之间；分水器还连接有排料口；排料口伸出至箱体外。
作为本发明的更进一步改进，所述反硝化处理区内设有至少两条上下间隔排列的三氧沉淀物检测管；各三氧沉淀物检测管水平布置；每条三氧沉淀物检测管上均沿其长度方向排列有至少两个检测孔；三氧沉淀物检测管的输出端伸出至箱体外。
作为本发明的更进一步改进，所述硝化处理区包括均设有镂空孔的下隔板和上隔板；下隔板和上隔板的边缘与箱体内壁连接；下隔板和上隔板之间装有生物填料。
作为本发明的更进一步改进，所述硝化处理区还包括填料隔板；填料隔板将下隔板和上隔板之间区域分成至少两个容腔，每个容腔内放置至少一种生物填料。
作为本发明的更进一步改进，所述硝化处理区内设有曝气管；曝气管位于硝化处理区的下部。
作为本发明的更进一步改进，所述硝化处理区的上方设有环形均衡出水器；环形均衡出水器包括环形水槽；环形水槽的内边缘连接有往上延伸的环形溢水板，溢水板中部与硝化处理区上部连通；溢水板的顶部边缘设有多个过水缺口；所述第一出水口设置在环形水槽的外壁上。
作为本发明的更进一步改进，所述箱体的下部设有穿入其内腔的循环进水管；循环进水管上设有布水孔；循环进水管位于反硝化处理区和硝化处理区之间；布水孔向下倾斜，其与水平面的夹角在0-45°之间。
为实现上述目的，本发明还提供一种三氧微生物脱氮除磷方法，将循环废水通入同时具有厌氧、缺氧微生物和好氧微生物的处理容器中，通过厌氧、缺氧微生物对循环废水中的磷进行反硝化反应，通过好氧微生物对循环废水中的氨氮、亚硝酸盐进行硝化反应。
作为本发明的更进一步改进，处理容器的下层为反硝化处理区，上层为硝化处理区；使浓缩废水以一定压力射入至处理容器的反硝化处理区中，此时浓缩废水中含有氧气，可维持厌氧、缺氧、好氧微生物的生长与相互之间的转化；向反硝化处理区注入循环废水，通过反硝化处理区内的厌氧、缺氧微生物对废水中的磷进行反硝化反应，反硝化反应分解的物质作为硝化反应的碳源；进行反硝化反应时，搅拌反硝化处理区底部沉淀物；然后通过硝化处理区内的好氧微生物对循环废水中的氨氮、亚硝酸盐进行硝化反应；硝化处理区中通过设置多种生物填料培养好氧微生物的多样性；经反硝化反应和硝化反应处理后的循环废水再通过紫外线进行消毒。
有益效果
与现有技术相比，本发明的三氧微生物脱氮除磷过滤器以及其方法的优点为：
1、废水进入箱体后，先经厌氧、缺氧微生物进行反硝化处理除去废水中的磷，然后再经好氧微生物进行硝化处理，亚硝化菌将NH3转化为亚硝酸盐，硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐。通过同时设置厌氧、缺氧微生物和好氧微生物，增加废水处理区域内微生物的多样性，形成小范围的微生物生态闭环，从而提高对废水中有害物质的处理效率和处理效果，处理后的水体有害物质残留量极少，可重新作为养殖水使用，既节省水资源，也减少了污水排放量，达到环保的目的。
2、经反硝化反应和硝化反应处理后的水体再通过紫外线进行消毒，可基本除去残留在水体中的细菌病毒，进一步提高水体的洁净程度。
3、反硝化处理区内设有三氧发生器，通过搅拌让厌氧、缺氧微生物与废水接触更充分，提高反硝化效率。而三氧发生器采用相连接的搅动管的分水器，通过分水器将废水分配至各搅动管中并从喷水口喷出，可利用喷水的反作用力推动分水器和搅动管转动起到搅拌效果，无需额外动力，降低了能耗。喷水口斜向下，射出的水流能与箱体1底部作用，辅助推动分水器和搅动管旋转，加强搅拌效果。排料口可定期将反硝化处理区内的废水排出，有利于让反硝化处理区重新生成新的厌氧、缺氧微生物，确保反应效率。
4、硝化处理区通过隔板分成至少两个容腔，并放置不同种类的生物填料。由于不同好氧微生物能适应的环境有所不同，通过设置不同种类的生物填料，可增加环境的多样性，利于不同环境中不同种类好氧微生物的生长，进一步提高微生物的多样性，利用微生物的多样性提高对废水中有害物质的处理能力，有效除去废水中的有害物质。
5、环形均衡出水器能让经过硝化处理区处理后的水体溢流至环形均衡出水器的环形水槽内，环形水槽内水体扰动小，则水体可均匀地从第一出水口流出。
6、设有布水孔的循环进水管能向箱体内加入氧气，提高硝化处理区的处理效率。此外，布水孔向下倾斜，可以下压反硝化处理区废水中的悬浮物和半悬浮物，避免其过早进入上部硝化处理区，延长其在反硝化处理区的逗留时间，从而可在反硝化处理区中与厌氧、缺氧微生物充分反应。
7、反硝化处理区内设有至少两条上下间隔排列的三氧沉淀物检测管。由上往下依次从不同三氧沉淀物检测管中放出小部分液体和沉淀物样本，有利于判断反硝化处理区内厌氧、缺氧微生物的生长情况。相比于在箱体1底部设置透明窗，采用三氧沉淀物检测管的加工成本低，而且不容易出现泄漏问题。此外，如果实用透明窗结构，使用一段时间后透明窗上生长的藻类会阻挡视线，无法清楚观测内部实际情况。因此采用三氧沉淀物检测管来检测反硝化处理区的情况更准确。通过设置多条三氧沉淀物检测管，还能实现底部沉淀物的定量多级排放，选定所需沉淀物高度后，打开对应高度的三氧沉淀物检测管排出内部液体和沉淀物，直至排出的是清水即可。设置多条三氧沉淀物检测管还可以方便检测内部沉淀物多久能提升一固定高度，有利于数据收集。
通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为三氧微生物脱氮除磷过滤器的结构示意图；
图2为三氧微生物脱氮除磷过滤器的俯视图。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例。
实施例
本发明的具体实施方式如图1至图2所示，一种三氧微生物脱氮除磷方法，将循环废水通入同时具有厌氧、缺氧微生物和好氧微生物的处理容器中，通过厌氧、缺氧微生物对循环废水中的磷进行反硝化反应，通过好氧微生物对循环废水中的氨氮、亚硝酸盐进行硝化反应。
但为了提高反应效率，本实施例将处理容器的下层设为反硝化处理区4，上层设为硝化处理区5。使浓缩废水以一定压力射入至处理容器的反硝化处理区4中，此时浓缩废水中含有氧气，可维持厌氧、缺氧、好氧微生物的生长与相互之间的转化。向反硝化处理区4注入循环废水，通过反硝化处理区4内的厌氧、缺氧微生物对废水中的磷进行反硝化反应，反硝化反应分解的物质作为硝化反应的碳源。进行反硝化反应时，搅拌反硝化处理区4底部沉淀物。然后通过硝化处理区5内的好氧微生物对循环废水中的氨氮、亚硝酸盐进行硝化反应。硝化处理区5中通过设置多种生物填料培养好氧微生物的多样性。经反硝化反应和硝化反应处理后的循环废水再通过紫外线进行消毒。
为实现上述方法，本实施例采用一种三氧微生物脱氮除磷过滤器，包括作为处理容器的箱体1，箱体1的下部和上部分别设有三氧发生器进水口2和第一出水口3。箱体1的内腔由下往上依次设有反硝化处理区4和硝化处理区5。箱体1的反硝化处理区4内设有厌氧、缺氧微生物，还设有与三氧发生器进水口2连接的三氧发生器6。硝化处理区5内设有好氧微生物。
箱体1外设有与第一出水口3连接的紫外消毒器9。紫外消毒器9包括内部装有紫外线灯92的消毒罐体91。消毒罐体91的下部设有紫外消毒器进水口93和排空口95，消毒罐体91的上部设有第二出水口94。箱体1的第一出水口3与消毒罐体91的紫外消毒器进水口93连通。消毒罐体91和紫外线灯92均竖直布置。
箱体1的反硝化处理区4内设有三氧发生器6，可用于搅拌厌氧、缺氧微生物，提高反应效率。本实施例中，三氧发生器6包括与箱体1转动连接的分水器61。分水器61位于箱体1底部中央。分水器61上部与三氧发生器进水口2通过连接管连通，分水器61与连接管之间为旋转连接。分水器61侧壁上设有多条径向布置的搅动管62。本实施例中，搅动管62为6条，则分水器61和搅动管62每转动60°，就能将箱体1底部都扫过，布水均匀。各搅动管62的同一侧设有多个喷水口63。喷水口63向下倾斜，其与水平面的夹角在10-60°之间。分水器61还连接有排料口10。排料口10伸出至箱体1外。本实施例中，三氧发生器进水口2、分水器61和排料口10之间通过三通管连接。三氧发生器进水口2和排料口10上均设有阀门。通过分水器61将废水分配至各搅动管62中并从喷水口63喷出，可利用喷水的反作用力推动分水器和搅动管转动起到搅拌效果，无需额外动力，降低了能耗。以一定压力射出的废水中含有一定量的氧气，可维持反硝化处理区4中厌氧、缺氧、好氧微生物的生长与相互之间的转化。因此，三氧发生器6可间歇式供水。此外，三氧发生器6也可以采用与电机联动的搅拌结构。
反硝化处理区4内设有至少两条上下间隔排列的三氧沉淀物检测管11。各三氧沉淀物检测管11水平布置。每条三氧沉淀物检测管11上均沿其长度方向排列有至少两个检测孔。采用多个检测孔可提高检测的准确性。三氧沉淀物检测管11的输出端伸出至箱体1外。各三氧沉淀物检测管11的输出端均设有阀门。本实施例中，三氧沉淀物检测管11采用5条。
硝化处理区5内设有曝气管12。曝气管12位于硝化处理区5的下部。曝气管12与高压风机连接。将曝气管设置在硝化处理区5中，可避免气泡上升时对反硝化处理区4中沉淀物的扰动。
硝化处理区5包括均设有镂空孔的下隔板51和上隔板52，镂空孔用于过水。下隔板51和上隔板52的边缘与箱体1内壁连接。下隔板51和上隔板52之间装有生物填料。生物填料可以为纤维束、纳米片、PP环、陶瓷环、活性炭等。硝化处理区5还包括填料隔板53。填料隔板53将下隔板51和上隔板52之间区域分成至少两个容腔，每个容腔内放置至少一种生物填料。本实施例中，如图2所示，硝化处理区5被分成5个容腔，包括一个中间容腔和四个围绕中间容腔的周边容腔，5个容腔分别放置5种不同种类的生物填料，分别为纤维球填料、套环填料、活性炭填料、PP管填料、纳米片填料。
在硝化处理区5的上隔板52上方设有环形均衡出水器8。环形均衡出水器8包括环形水槽82。环形水槽82的内边缘连接有往上延伸的环形溢水板81，溢水板81中部与硝化处理区5上部连通。溢水板81的顶部边缘设有多个绕其中心均布的过水缺口83。第一出水口3设置在环形水槽82的外壁上。
箱体1的下部设有穿入其内腔的循环进水管7。循环进水管7上设有布水孔71。循环进水管7位于反硝化处理区4和硝化处理区5之间。布水孔71向下倾斜，其与水平面的夹角在0-45°之间。本实施例中，循环进水管7为支管且沿箱体1横截面的中心线布置。图1中。循环进水管7左段上的布水孔71朝前，右段上的布水孔71朝后。布水孔71向下倾斜，可以下压反硝化处理区4废水中的悬浮物和半悬浮物，避免其过早进入上部硝化处理区5，延长其在反硝化处理区4的逗留时间，从而可在反硝化处理区4中与厌氧、缺氧微生物充分反应。
循环废水经循环进水管7进入箱体1后，先经厌氧、缺氧微生物进行反硝化处理除去废水中的磷。然后废水再经好氧微生物进行硝化处理，亚硝化菌将NH3转化为亚硝酸盐，硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐。通过同时设置厌氧、缺氧微生物和好氧微生物，增加废水处理区域内微生物的多样性，形成小范围的微生物生态闭环，从而提高对废水中有害物质的处理效率和处理效果，处理后的水体有害物质残留量极少，可重新作为养殖水使用，既节省水资源，也减少了污水排放量，达到环保的目的。经反硝化反应和硝化反应处理后的水体再通过紫外线进行消毒，可基本除去残留在水体中的细菌病毒，进一步提高水体的洁净程度。
以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。
Claims (10)
1.一种三氧微生物脱氮除磷过滤器，包括箱体(1)，其特征在于，所述箱体(1)的下部和上部分别设有三氧发生器进水口(2)和第一出水口(3)；箱体(1)的内腔由下往上依次设有反硝化处理区(4)和硝化处理区(5)；反硝化处理区(4)内设有厌氧、缺氧微生物，还设有与三氧发生器进水口(2)连接的三氧发生器(6)；硝化处理区(5)内设有好氧微生物；箱体(1)上设有穿入其内腔的循环进水管(7)；循环进水管(7)位于反硝化处理区(4)和硝化处理区(5)之间。
2.根据权利要求1所述的一种三氧微生物脱氮除磷过滤器，其特征在于，所述箱体(1)外设有与第一出水口(3)连接的紫外消毒器(9)；所述紫外消毒器(9)包括内部装有紫外线灯(92)的消毒罐体(91)；消毒罐体(91)的下部设有紫外消毒器进水口(93)和排空口(95)，消毒罐体(91)的上部设有第二出水口(94)；所述箱体(1)的第一出水口(3)与消毒罐体(91)的紫外消毒器进水口(93)连通。
3.根据权利要求1所述的一种三氧微生物脱氮除磷过滤器，其特征在于，所述三氧发生器(6)包括与箱体(1)转动连接的分水器(61)；分水器(61)与所述三氧发生器进水口(2)连通，分水器(61)上设有搅动管(62)；各搅动管(62)的同一侧设有喷水口(63)；喷水口(63)向下倾斜，其与水平面的夹角在10-60°之间；分水器(61)还连接有排料口(10)；排料口(10)伸出至箱体(1)外。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种三氧微生物脱氮除磷过滤器，其特征在于，所述反硝化处理区(4)内设有至少两条上下间隔排列的三氧沉淀物检测管(11)；各三氧沉淀物检测管(11)水平布置；每条三氧沉淀物检测管(11)上均沿其长度方向排列有至少两个检测孔；三氧沉淀物检测管(11)的输出端伸出至箱体(1)外。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种三氧微生物脱氮除磷过滤器，其特征在于，所述硝化处理区(5)包括均设有镂空孔的下隔板(51)和上隔板(52)；下隔板(51)和上隔板(52)的边缘与箱体(1)内壁连接；下隔板(51)和上隔板(52)之间装有生物填料；硝化处理区(5)还包括填料隔板(53)；填料隔板(53)将下隔板(51)和上隔板(52)之间区域分成至少两个容腔，每个容腔内放置至少一种生物填料。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种三氧微生物脱氮除磷过滤器，其特征在于，所述硝化处理区(5)内设有曝气管(12)；曝气管(12)位于硝化处理区(5)的下部。
7.根据权利要求1或2或3所述的一种三氧微生物脱氮除磷过滤器，其特征在于，所述硝化处理区(5)的上方设有环形均衡出水器(8)；环形均衡出水器(8)包括环形水槽(82)；环形水槽(82)的内边缘连接有往上延伸的环形溢水板(81)，溢水板(81)中部与硝化处理区(5)上部连通；溢水板(81)的顶部边缘设有多个过水缺口(83)；所述第一出水口(3)设置在环形水槽(82)的外壁上。
8.根据权利要求1或2或3所述的一种三氧微生物脱氮除磷过滤器，其特征在于，所述循环进水管(7)上设有布水孔(71)；布水孔(71)向下倾斜，其与水平面的夹角在0-45°之间。
9.一种三氧微生物脱氮除磷方法，其特征在于，将循环废水通入同时具有厌氧、缺氧微生物和好氧微生物的处理容器中，通过厌氧、缺氧微生物对循环废水中的磷进行反硝化反应，通过好氧微生物对循环废水中的氨氮、亚硝酸盐进行硝化反应。
10.根据权利要求9所述的一种三氧微生物脱氮除磷方法，其特征在于，处理容器的下层为反硝化处理区(4)，上层为硝化处理区(5)；使浓缩废水以一定压力射入至处理容器的反硝化处理区(4)中，此时浓缩废水中含有氧气，可维持厌氧、缺氧、好氧微生物的生长与相互之间的转化；向反硝化处理区(4)注入循环废水，通过反硝化处理区(4)内的厌氧、缺氧微生物对废水中的磷进行反硝化反应，反硝化反应分解的物质作为硝化反应的碳源；进行反硝化反应时，搅拌反硝化处理区(4)底部沉淀物；然后通过硝化处理区(5)内的好氧微生物对循环废水中的氨氮、亚硝酸盐进行硝化反应；硝化处理区(5)中通过设置多种生物填料培养好氧微生物的多样性；经反硝化反应和硝化反应处理后的循环废水再通过紫外线进行消毒。
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