CN212269815U - 一种污水脱氮装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种污水脱氮装置，涉及污水处理技术领域，包括筒体，筒体内设置有隔板和隔板框，隔板将筒体的内腔分隔成反应区和过滤区，隔板框设置于反应区内，隔板框与隔板之间形成有好氧反应区，隔板框与筒体的内壁之间形成有缺氧反应区，隔板框的高度低于隔板的高度；还包括曝气装置，曝气装置用于仅对好氧反应区一个区域曝气，曝气装置同时用于带动缺氧反应区下方的污水从缺氧反应区的下部流向好氧反应区。该装置的污水处理效果好，同时占地面积小，运行能耗低，可以对小规模生活污水进行高效处理，还可以应用于常规污水处理装置出水的深度处理工艺，以实现现有污水处理厂（站）的提标升级。

Description

一种污水脱氮装置

技术领域

本实用新型涉及污水处理技术领域，具体为一种污水脱氮装置。

背景技术

水资源问题已经成为制约我国经济发展的重要因素之一。随着经济的不断发展，人们生活水平的不断提高，生活污水直接排入河流、湖泊中将造成水体严重污染。为此，我国建立了常态化的水污染防治督察机制，要求生活污水处理后排放水水质指标按现行国家标准（GB18918-2012），基本控制项目最高允许排放浓度（日平均）为：COD 50mg/L、BOD₅10mg/L、SS 10mg/L、TN 15mg/L、NH₃-N 5（8）mg/L、TP 0.5mg/L、PH值6~9等。特别是有些省市还颁布了更严格的地方标准，例如四川省的DB51/ 2311—2016，其主要污染物排放指标更是达到了地表水IV类的标准。

现有的污水处理工艺以生化处理为主，其方法主要包括：氧化沟法、SBR法、CASS法、活性污泥法等。因工艺过程的局限性和操作难度，其难以实现排放水指标的全面达标，其中TP、TN指标常出现超标风险，即便加用物化法除磷后，也仅能在一定程度上降低TP超标的风险，并不能解决TN超标的问题。就目前的污水厂运行情况来看，制约污水厂污染物排放达标的限制性因素就是TN，因此出现了深床反硝化滤池、人工湿地等专用于污水厂生化出水深度处理的工艺。其中，深床反硝化滤池需要人为补充碳源，对操作运行要求十分严格，不仅大大增加了污水厂的处理成本，还带来了碳源投加过多而导致的COD超标的风险；而人工湿地虽然是较好的深度处理工艺，但其依然存在占地面积大，容易堵塞、冬季运行效果差等问题。

另外，现有的大规模污水处理设备价格昂贵、结构复杂、占地面积大，对操作维护人员的技术要求高，并不适用于农村生活污水等小规模污水的处理使用。尤其是在我国广大的乡镇地区，并没有条件建设大规模污水处理设施，乡镇污水的排放仍以直接排放为主，或仅在排放前经过简单的净化处理，排放的污水对水资源污染严重。因此，急需开发一种能对小规模生活污水进行高效处理或对原有污水处理***出水进行进一步深度处理，降低TN的工艺设备。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种污水脱氮装置，其污水处理效果好，同时占地面积小，运行成本低，可以对小规模生活污水进行高效处理，还可以应用于常规污水处理装置出水的深度处理工艺，以实现现有污水处理厂（站）的提标升级。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种污水脱氮装置，包括筒体，所述筒体内设置有隔板和隔板框，所述隔板将所述筒体的内腔分隔成反应区和过滤区，所述隔板框设置于所述反应区内，所述隔板框与所述隔板之间形成有好氧反应区，所述隔板框与所述筒体的内壁之间形成有缺氧反应区，所述隔板框的高度低于所述隔板的高度；

还包括曝气装置，所述曝气装置用于仅对所述好氧反应区一个区域曝气，所述曝气装置同时用于带动所述缺氧反应区下方的污水从所述缺氧反应区的下部流向所述好氧反应区。

进一步的，当待处理污水中COD与TN的数值比大于等于10且小于20时，所述好氧反应区体积与缺氧反应区体积的比值大于等于3且小于4；当待处理污水中COD与TN的数值比大于等于5且小于10时，所述好氧反应区体积与缺氧反应区体积的比值大于等于2且小于3；当待处理污水中COD与TN的数值比小于5时，所述好氧反应区体积与缺氧反应区体积的比值大于等于1且小于2。

进一步的，还包括污水进水管，所述污水进水管的一端伸入所述筒体内并位于所述缺氧反应区的上方，所述污水进水管用于将污水引向所述缺氧反应区。

进一步的，还包括碳源补充***，所述碳源补充***包括TN在线监测仪、控制器、碳源补充装置和进碳源管，所述TN在线监测仪用于检测进入所述污水进水管内污水的总氮值，所述碳源补充装置通过所述进碳源管与所述污水进水管连通，所述控制器分别与所述TN在线监测仪和碳源补充装置电联。

进一步的，所述曝气装置包括曝气管和曝气盘，所述曝气盘设置于所述好氧反应区的正下方，所述曝气盘正对所述好氧反应区的方向开设有若干曝气孔，所述曝气管的一端与所述曝气盘连通。

进一步的，所述曝气管上设置有控制阀，所述控制阀用于控制所述曝气管内气流的大小，还包括控制器和溶解氧探头，所述溶解氧探头用于检测所述好氧反应区的中上部和所述缺氧反应区的中下部的溶解氧含量，所述控制器分别与所述溶解氧探头和控制阀电联。

进一步的，所述过滤区内设置有若干过滤装置，所述过滤装置包括弧形的框体和滤布，所述滤布包覆设置于所述框体外使所述过滤装置呈封闭的空心结构；

还包括出水管，所述出水管用于使若干所述过滤装置的内腔与所述筒体的外界连通。

进一步的，所述过滤装置上设置有反冲管道，所述反冲管道的一端与所述过滤装置的内腔连通，所述反冲管道的另一端连通设置有阀门，所述阀门的另一端与所述曝气管连通。

进一步的，还包括锥形结构的集泥舱，所述集泥舱设置于所述筒体的下方，所述集泥舱的大直径端与所述筒体的底端密封连接。

进一步的，所述缺氧反应区内填充有若干缺氧微生物填料，所述好氧反应区内填充有若干好氧微生物填料，所述好氧微生物填料选用绳状填料，若干所述好氧微生物填料沿所述好氧反应区的轴线方向平行均布，所述缺氧微生物填料选用帘状填料，若干所述缺氧微生物填料呈发散状均布于所述好氧反应区外。

本实用新型的有益效果是：

该生物膜法污水脱氮装置包括筒体和曝气装置，筒体内设置有过滤区、好氧反应区和缺氧反应区，在使用时好氧反应区内填充有好氧微生物填料，缺氧反应区内填充有缺氧微生物填料，并在筒体底部设置集泥仓使筒体底部封闭。曝气装置一方面可对好氧反应区曝气，给好氧微生物填料提供足够的养分，增强其分解效率；另一方面可通过曝气气流带动缺氧反应区下方的污水从缺氧反应区的下部流向好氧反应区，使污水在装置内的好氧反应区和缺氧反应区之间形成内循环流动，可以有效减少设备体积，节约占地面积，提高污水处理的效果。

根据进水的COD与TN比值来定制好氧反应区与缺氧反应区具体的体积比，使得污水在设备内的好氧反应过程与缺氧反应过程得到更为合理的分配，有效提高污水处理效果，并且有效利用了设备内空间，保持设备体积小、占地少的特点。同时，不同规格（体积比）的设备对应不同的具体污水环境，亦使得设备本身更贴近于实际应用场景，具备较高的现实产业价值。

在好氧反应区内沿其轴线方向平行均布绳状的好氧微生物填料，在好氧反应区外呈发散状均布帘状的缺氧微生物填料，一方面可以使污水与好氧微生物或缺氧微生物充分接触，另一方面还使得上述污水内循环流动时有更好的流态，有效的保证了污水处理的效果。

设置控制器和溶解氧探头，曝气装置上设置控制阀，溶解氧探头可以实时探测好氧反应区和缺氧反应区的溶解氧浓度，继而自动控制曝气装置气流大小，始终保证好氧微生物处于合适的氧含量环境，保证更好的污水处理效果。

设置过滤装置对排出的污水进行过滤处理，可有效清除污水中的杂质，确保排水水质。该过滤装置选用由框体裹覆滤布的空心过滤箱体结构，并通过反冲管道直接与曝气装置的曝气管连通，在过滤装置发生堵塞时，监测过滤压力，当压力超过设定值时，自动打开电磁阀，直接利用曝气管道的气流进行反冲，可以有效保证过滤效率。

筒体底部的集泥仓选用倒锥结构，一方面可以将沉淀的污泥等杂质引导至集泥仓的小直径端底部，方便由排泥阀门排出；另一方面，集泥仓的内锥面对缺氧反应区底部形成一定的引导和挡流作用，从缺氧反应区流下的污水在该内锥面的引导作用下向中心位置的曝气装置流动，方便曝气装置的气流将其带起，更好的实现前述的内循环污水处理过程。

设置污水进水管将污水均匀引向缺氧反应区，并设置碳源补充***与污水进水管连通，通过实时检测进水或出水的COD和TN的含量，自动对污水进水管补充碳源，使得***达到最优的碳氮比，有利于兼性微生物更好地进行反硝化，同时生物膜内发生同步硝化反硝化，达到最优的TN去除效果，实现污水达标排放。

另外，该生物膜法污水脱氮装置整体结构简单，制作方便，可实现设备化生产且运输方便，整体成本较低，且溶解氧利用率高，无需硝化液回流泵和污泥回流泵，运行费用低。该装置既可独立使用，也可多台并联应用，满足不同水质、不同处理要求的污水处理需求，适用范围广。该装置还可以应用于常规污水处理装置出水的深度处理工艺，以实现现有污水处理厂（站）的提标升级。

附图说明

图1为本实用新型一种污水脱氮装置的外部结构示意图；

图2为本实用新型一种污水脱氮装置的剖切结构示意图；

图3为本实用新型一种污水脱氮装置中筒体的结构示意图；

图4为本实用新型一种污水脱氮装置主视方向的剖面结构示意图；

图5为本实用新型一种污水脱氮装置侧视方向的剖面结构示意图；

图6为本实用新型一种污水脱氮装置俯视方向的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

如图1至图3所示，一种污水脱氮装置包括筒体100和曝气装置。在筒体100内设置有隔板110和隔板框120。隔板110将筒体100的内腔分隔成反应区和过滤区。

隔板框120由多块板依次合围连接，其设置于反应区内，隔板框120与隔板110固定连接，两者之间形成有好氧反应区；隔板框120与筒体100的内壁之间形成有缺氧反应区。

上述曝气装置用于对好氧反应区曝气，并同时用于带动缺氧反应区下方的污水从缺氧反应区的下部流向好氧反应区。同时上述设置中隔板框120的高度低于隔板110的高度，在使用时可实现污水的内循环处理，提高污水处理效率。

在实施时，如图4至图6所示，好氧反应区内填充有好氧微生物填料121，缺氧反应区内填充有缺氧微生物填料122，筒体100的底部设置有集泥仓500将筒体100的底部封闭，过滤区内设置有过滤装置400。

在工作时，待处理的污水由缺氧反应区的上方加入该装置，曝气装置处于曝气状态以给好氧反应区内的好氧微生物填料121提供足够的氧分，增强其分解效率。曝气装置在曝气时，在曝气气流的带动下，缺氧反应区下方的污水由好氧反应区的下方向上流入该好氧反应区，污水流经好氧反应区内的好氧微生物填料121时被其分解处理，其后污水在曝气气流和好氧反应区水流的推动下越过隔板框120的顶部并从缺氧反应区的顶部进入缺氧反应区中，被缺氧微生物填料122分解处理。由此，曝气装置除了对好氧反应区充分曝气外，还通过曝气气流提供动力，使污水在装置内的好氧反应区和缺氧反应区之间形成内循环流动，可以有效减少设备体积，提高污水处理的效果。在上述设置中，因隔板框120的高度低于隔板110的高度，在隔板110的阻挡下污水不会从顶部流入过滤区，保证污水内循环处理的过程的顺利进行。

具体实施时，上述好氧微生物填料121选用绳状填料，缺氧微生物填料122选用帘状填料。在好氧反应区内，若干好氧微生物填料121沿该好氧反应区的轴线方向平行均布；在缺氧反应区内，若干所述缺氧微生物填料122呈发散状均布于所述好氧反应区外。该设置下，可以使污水与好氧微生物或缺氧微生物充分接触，同时污水内循环流动时有更好的流态，可有效保证污水处理的效果。

如图2、图4、图5所示，上述曝气装置包括曝气管320和曝气盘310。曝气盘310设置于好氧反应区的正下方，曝气盘310正对好氧反应区的方向开设有若干曝气孔，曝气管320的一端与曝气盘310连通。该曝气盘320可以选用顶面开设若干曝气孔的空心盘状结构，本实施例中因好氧反应区的截面为矩形，故可简单的设置多根平行的曝气支管予以代替。需要说明的是，该曝气盘320不限定形状，在实施时其形状、大小以及安装位置根据具体情况而定，以确保外界气流经曝气管320流入，从曝气盘310上的曝气孔流出时刚好对好氧反应区一个区域曝气，并同时能带动缺氧反应区下方的污水从缺氧反应区的下部流向好氧反应区。

具体实施时，在曝气管320上设置有控制阀（图示未画出），该控制阀用于控制曝气管320内气流的大小。该生物膜法污水脱氮装置还包括控制器和溶解氧探头，溶解氧探头用于实时检测好氧反应区的中上部和缺氧反应区中部的溶解氧含量，根据进水的COD和TN浓度，实现溶解氧的优化控制，为微生物提供最佳的生存条件，实现高效的硝化反硝化及同步硝化反硝化，达到稳定达标的出水效果。具体的，控制器分别与溶解氧探头和控制阀电联，当溶解氧探头检测到溶解氧浓度低于所需值时，在控制器的作用下，控制阀调大曝气管320内的气流；反之，当溶解氧探头检测到的溶解氧浓度过高时，控制器又自动控制控制阀减小曝气管320内的气流，以此实现溶解氧与微生物需氧量的最佳匹配。该设置可以通过自动调整曝气管320内的气流，始终保证好氧微生物处于合适的氧含量环境，保证更好的污水处理效果。

在过滤区内设置有若干过滤装置400，筒体100上设置有出水管410，出水管410使过滤装置400与筒体100的外界连通。如图2、图5所示，过滤区的下部与反应区的下部连通，污水经内循环反应后，反应区下部的一部分污水由过滤区下部漫入过滤区内，经过滤装置400过滤后由出水管410排出。具体实施时，该过滤装置400包括框体和滤布。该筒体100呈圆柱形，框体呈圆弧形，与筒体100同心设置于过滤区内，提高筒体100内空间的利用率，减小设备的体积；滤布包覆设置于框体外使过滤装置400呈封闭的空心结构；该出水管410穿过过滤装置400，出水管410位于过滤装置400的空心内腔的部分开设有若干排水口，使若干过滤装置400的内腔与筒体100的外界均连通。漫入过滤区内的污水淹没过滤装置400，在滤布的清滤作用下，杂质被留存在过滤装置400外并最终沉降到集泥仓500的底部，经过滤布过滤处理后的水流入过滤装置400的内腔后经出水管410排出。

进一步的，在该过滤装置400上还设置有反冲管道420，反冲管道420的一端与过滤装置400的内腔连通，反冲管道420的另一端连通设置有阀门430，阀门430的另一端与曝气管320连通。该过滤装置400经过一段时间的使用后，其滤布上会沾附部分杂质，堵塞滤布的滤孔而影响过滤效率，或可导致污水从筒体100顶部溢出的情况。此时可以开启阀门430，通过曝气管320和反冲管道420向过滤装置400内吹入气体，进而反吹滤布外侧的污泥等杂质，以清理堵塞的滤孔，保证过滤效率。具体实施时，该阀门430可以选用电控阀门，通过定时控制其开闭实现自动反吹疏通滤孔的功能。也可以设置压差计和控制器，压差计用于检测出水管410出水压力和过滤区内某一测点水压的差值，当压差大于设定值时由控制器控制阀门430自动开启，实现上述反吹疏通滤孔的自动控制。

在具体实施时，上述集泥仓500选用锥形结构，集泥仓500设置于筒体100的正下方，集泥仓500的大直径端与筒体100的底端密封连接，集泥仓500的小直径端设置有排泥阀门（图示未画出）。集泥仓500设置呈锥形结构，一方面可以将沉淀的杂质引导至集泥仓500的小直径端底部，方便由排泥阀门排出；另一方面，集泥仓500的内锥面对缺氧反应区底部形成一定的引导和挡流作用，从缺氧反应区流下的污水在该内锥面的引导作用下向中心位置的曝气装置流动，方便曝气装置的气流将其带起，更好的实现前述的内循环污水处理过程。

如图1、图2、图4所示，在筒体100的上部设置有污水进水管200，污水进水管200的一端伸入筒体100内并位于缺氧反应区的上方，污水进水管200用于将污水引向缺氧反应区。具体实施时，污水进水管200伸入筒体100的一端连通设置有半环状的分布管201，分布管201设置于缺氧反应区的正上方，其上均匀设置有若干进水口（具体是在分布管201的下侧设置有向下的孔，孔径和孔数量根据进水流量设定，保持出水孔的流速为0.8-1.2m/s），经污水进水管200引入的污水可以在分布管201的作用下均匀的引导至缺氧反应区内。

进一步的，该污水脱氮装置，还包括碳源补充***。该碳源补充***包括TN在线监测仪、控制器、碳源补充装置和进碳源管210。碳源补充装置通过进碳源管210与污水进水管200连通，控制器分别与TN在线监测仪和碳源补充装置电联。TN在线监测仪用于检测进水或出水的TN浓度，从而在控制器的作用下控制碳源补充装置调节碳源补充量，以达到微生物生长所需的最优碳氮比，使生物膜处于最佳的活性状态，从而达到污水处理效果最优的目的。上述碳源补充装置可以是简易的碳源溶剂桶和流量控制阀，碳源溶剂桶设置于高处，其底端通过流量控制阀与进碳源管210连通，在控制器调节流量控制阀后，碳源溶剂桶内的溶剂在自重下自动流入污水进水管200，与进水充分混合后流入筒体100内。当然，为了进一步准确的控制碳源补充的流量和压力，还可以增设泵作为动力源对碳源溶剂进行输送，此处不做赘述。

进一步的，好氧反应区与缺氧反应区的体积比根据待处理污水中COD与TN的比值确定，具体为：

在COD：TN=10-20时，好氧反应区体积：缺氧反应区体积=4:1-3:1；

在COD：TN=5-10时，好氧反应区体积：缺氧反应区体积=3:1-2:1；

在COD：TN＜5时，好氧反应区体积：缺氧反应区体积=2:1-1:1。

在实施时，好氧反应区与缺氧反应区根据上述要求进行合理的规划设置，可以使得污水在设备内的好氧反应过程与缺氧反应过程得到更为合理的分配，有效提高污水处理效果，并且有效利用了筒体100的内空间，保持设备体积小、占地少的特点。在具体实施时，因该装置的整体结构特点，仅需对隔板框120所围成的截面面积进行调整即可实现好氧反应区与缺氧反应区体积比的合理定制，实现方式极为简单方便。特别是在乡镇污水处理项目或现有污水厂的升级改造等现实应用中，各个地区污水组分不同，通过实地取样获取待处理污水中的COD和TN的比值，根据该比值按照上述设置方式匹配好氧反应区和缺氧反应区的体积，可使得该装置更贴近于实际应用场景，获得更佳的污水处理效果。

总体而言，上述曝气装置既对好氧反应区进行曝气，又为污水的内循环处理提供动力，还对过滤装置的防堵塞提供反冲气源；集泥仓500选用锥形结构，一方面方便排泥，另一方面又辅助更好的实现前述的内循环污水处理过程；体现了设备的高度集成性。通过曝气管320上控制阀的自动控制，碳源补充的自动控制以及反冲管道420上阀门430的自动控制实现了设备的自动化。同时，该生物膜法污水脱氮装置的整体结构相对简单，制作较为方便，可实现设备化生产且运输方便，整体成本较低。该装置即可独立使用，也可多台并联应用（在并联时仅需要将其中一台的出水管410与另一台的进水管200连通即可），满足不同水质、不同处理要求的污水处理需求，适用范围广，具有极高的推广意义。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种污水脱氮装置，其特征在于，

包括筒体（100），所述筒体（100）内设置有隔板（110）和隔板框（120），所述隔板（110）将所述筒体（100）的内腔分隔成反应区和过滤区，所述隔板框（120）设置于所述反应区内，所述隔板框（120）与所述隔板（110）之间形成有好氧反应区，所述隔板框（120）与所述筒体（100）的内壁之间形成有缺氧反应区，所述隔板框（120）的高度低于所述隔板（110）的高度；

还包括曝气装置，所述曝气装置用于仅对所述好氧反应区一个区域曝气，所述曝气装置同时用于带动所述缺氧反应区下方的污水从所述缺氧反应区的下部流向所述好氧反应区。

2.根据权利要求1所述的一种污水脱氮装置，其特征在于，还包括污水进水管（200），所述污水进水管（200）的一端伸入所述筒体（100）内并位于所述缺氧反应区的上方，所述污水进水管（200）用于将污水引向所述缺氧反应区。

3.根据权利要求2所述的一种污水脱氮装置，其特征在于，还包括碳源补充***，所述碳源补充***包括TN在线监测仪、控制器、碳源补充装置和进碳源管（210），所述TN在线监测仪用于检测进入所述污水进水管（200）内污水的总氮值，所述碳源补充装置通过所述进碳源管（210）与所述污水进水管（200）连通，所述控制器分别与所述TN在线监测仪和碳源补充装置电联。

4.根据权利要求1所述的一种污水脱氮装置，其特征在于，所述曝气装置包括曝气管（320）和曝气盘（310），所述曝气盘（310）设置于所述好氧反应区的正下方，所述曝气盘（310）正对所述好氧反应区的方向开设有若干曝气孔，所述曝气管（320）的一端与所述曝气盘（310）连通。

5.根据权利要求4所述的一种污水脱氮装置，其特征在于，所述曝气管（320）上设置有控制阀，所述控制阀用于控制所述曝气管（320）内气流的大小，还包括控制器和溶解氧探头，所述溶解氧探头用于检测所述好氧反应区的中上部和所述缺氧反应区的中下部的溶解氧含量，所述控制器分别与所述溶解氧探头和控制阀电联。

6.根据权利要求4所述的一种污水脱氮装置，其特征在于，所述过滤区内设置有若干过滤装置（400），所述过滤装置（400）包括弧形的框体和滤布，所述滤布包覆设置于所述框体外使所述过滤装置（400）呈封闭的空心结构；

还包括出水管（410），所述出水管（410）用于使若干所述过滤装置（400）的内腔与所述筒体（100）的外界连通。

7.根据权利要求6所述的一种污水脱氮装置，其特征在于，所述过滤装置（400）上设置有反冲管道（420），所述反冲管道（420）的一端与所述过滤装置（400）的内腔连通，所述反冲管道（420）的另一端连通设置有阀门（430），所述阀门（430）的另一端与所述曝气管（320）连通。

8.根据权利要求1所述的一种污水脱氮装置，其特征在于，还包括锥形结构的集泥舱（500），所述集泥舱（500）设置于所述筒体（100）的下方，所述集泥舱（500）的大直径端与所述筒体（100）的底端密封连接。

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