本发明专利技术公开了一种自强化固态碳源释放的高效脱氮装置及方法，装置包括由下至上依次连通的布水排泥装置、反应装置和三相分离装置；反应装置内部由下至上依次设有厌氧氨氧化区，内三相分离区、内布水区和短程反硝化区。废水经过厌氧氨氧化区去除氨氮和亚硝氮，随后在内三相分离区分离，气体经集气装置积累后在短程反硝化区脉冲释气，液体通过内布水区进入短程反硝化区；短程反硝化区设有固态碳源，脉冲释气产生的动力可促进流态扰动和固态碳源释放；废水通过短程反硝化区将硝氮转化为亚硝氮并回流至厌氧氨氧化区。本发明专利技术充分利用各反应特性，采用自产气扰动强化固态碳源释放效率，提高短程反硝化和厌氧氨氧化工艺功能协同，实现高效经济生物脱氮。高效经济生物脱氮。高效经济生物脱氮。
【技术实现步骤摘要】
一种自强化固态碳源释放的高效脱氮装置及方法
[0001]本专利技术属于污水处理领域，具体涉及一种自强化固态碳源释放的高效脱氮装置及方法。
技术介绍
[0002]厌氧氨氧化是一种新型脱氮工艺，指在厌氧条件下以氨为电子供体将亚硝酸盐还原成氮气的自养生物过程。相较于传统硝化
‑
反硝化工艺，基于厌氧氨氧化的新型脱氮工艺可显著降低由于曝气而消耗的能耗，节省有机碳源，削减剩余污泥产量，降低温室气体排放，具有绿色高效、节能降耗的优点，是废水生物脱氮的升级技术。厌氧氨氧化过程需要亚硝酸盐作为反应基质，而含氮废水中氮素通常以氨氮和硝氮的形式存在，因此如何提供稳定的亚硝酸盐成为厌氧氨氧化过程亟需突破的关键问题。
[0003]短程反硝化是反硝化过程的第一步反应，是硝酸盐在电子受体(通常为有机物)作用下还原成亚硝酸盐的生物过程。短程反硝化可为厌氧氨氧化提供反应所需的亚硝酸盐，同时厌氧氨氧化中产生的硝酸盐又可以作为短程反硝化的反应物，实现协同脱氮。短程反硝化过程所需的有机碳源，通常以液体形式提供，但液态碳源存在成本高、碳源投加调控难等问题，如若投加量少，硝酸盐无法完全还原为亚硝酸盐；若投加量多，发生全程反硝化，且出水有机物浓度超标。
[0004]固态碳源是一类具有大分子结构、有机物释放速率较缓慢的固体类碳源，通常需要在在水相中解聚后才能为微生物所利用。利用固态碳源的缓释性，为短程反硝化过程提供有机物作为电子供体的同时可控制水体中有机物含量。常见的固态碳源有PHB、PCL、PLA等人工合成高聚物和玉米芯、稻杆、稻壳等天然物质，若使用农业废弃物作为固态碳源，碳源成本几乎为零，实现以废治废。但固态碳源在利用过程中存在碳源释放效率偏低的问题，因此，本专利技术拟采用厌氧氨氧化过程产生的氮气，通过结构设计使其收集并脉冲式释放，产生扰动流态，强化固态碳源释放效率，提高短程反硝化反应效率和亚硝酸盐积累率，从而有望增强短程反硝化
‑
厌氧氨氧化耦合工艺的总体脱氮效率，实现经济高效生物脱氮，具有广阔的应用前景。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种自强化固态碳源释放的高效脱氮装置及方法。
[0006]本专利技术所采用的具体技术方案如下：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种自强化固态碳源释放的高效脱氮装置，包括由下至上依次连通的布水排泥装置、反应装置和三相分离装置；
[0008]所述布水排泥装置为下部逐渐缩小且具有内腔的结构，底部开设排泥口，内腔中设有用于均匀分布污水的第一布水器，第一布水器通过进水管与外部连通；
[0009]所述反应装置内部包括由下至上依次连通的厌氧氨氧化区、内三相分离区、内布
水区和短程反硝化区；所述厌氧氨氧化区用于接种厌氧氨氧化污泥，底部与布水排泥装置连通；所述内三相分离区中设有三相分离器，三相分离器上方依次设有分离挡板和喇叭状的第一集气罩，分离挡板和第一集气罩均用于阻挡厌氧氨氧化污泥；第一集气罩顶部连接有漏斗状的内排气板，两者内腔连接处形成第一排气口，第一排气口处设有能向上移动的重力球；初始状态下，重力球能封堵第一排气口；厌氧氨氧化区产生的气体能向上顶开重力球，并仅能通过第一排气口进入内布水区；所述内布水区中设有第二布水器，第二布水器上方设有承托层，承托层能将所在处反应装置的内腔横截面完全覆盖；所述承托层具有若干空隙，在用于阻挡短程反硝化区中的短程反硝化污泥向下移动的同时，能对短程反硝化区均匀布水；所述短程反硝化区用于接种短程反硝化污泥，内部设有可拆卸更换的固态碳源装置；固态碳源装置为网状结构，内部装有用于为短程反硝化污泥提供碳源的固态碳源，内腔顶部由下至上逐渐缩小；
[0010]所述三相分离装置与短程反硝化区相连通，内部设有竖向的气体收集管，气体收集管顶部设有能与外界连通的第二排气口；三相分离装置上部侧壁开设排水口，底部通过回流管与进水管相连通，用于将分离的液体部分回流。
[0011]作为优选，沿水流方向，所述反应装置侧壁开设有若干取水口。
[0012]作为优选，所述分离挡板位于第一集气罩下方，为固定于反应装置内壁的环形结构；第一集气罩位于反应装置的1/3～2/5高度处，为由下至上内径逐渐缩小的喇叭状结构，沿水平方向的倾斜角度为50～60
°
；内排气板为由下至上内径逐渐增大的漏斗状结构，沿水平方向的倾斜角度为70～80
°
；第一集气罩、内排气板与反应装置均同轴设置。
[0013]作为优选，位于所述短程反硝化区的反应装置内壁固定有碳源固定环，碳源固定环用于放置固定固态碳源装置。
[0014]作为优选，所述固态碳源装置为上部长于下部的梭形结构，上部与下部的高度比为(3～2)：1，最大直径为短程反硝化区直径的1/2～2/3，高度为短程反硝化区高度的3/5～2/3；固态碳源装置设于短程反硝化区至上部1/6～1/5高度至下部4/5～5/6高度之间，且位于第一排气口正上方。
[0015]作为优选，所述气体收集管与三相分离装置同轴设置，底部设有第二集气罩，第二集气罩为内径由下至上逐渐缩小的喇叭状结构。
[0016]作为优选，所述厌氧氨氧化区、内三相分离区、内布水区和短程反硝化区的体积之比为10:(5～10):(1～2):10。
[0017]作为优选，所述第二布水器位于整个反应装置2/3～3/5高度处，回流管与三相分离装置的连通处位于三相分离装置底部的1/5～1/4处。
[0018]作为优选，所述承托层包括底板和无机颗粒物；底板固定于反应装置内腔中，其上均匀布设有若干无机颗粒物，共同构成多孔隙结构。
[0019]第二方面，本专利技术提供了一种根据第一方面任一所述自强化固态碳源释放的高效脱氮装置的污水处理方法，具体如下：
[0020]在厌氧氨氧化区和短程反硝化区中分别接种厌氧氨氧化污泥和短程反硝化污泥；将含有氨氮和硝氮的污水通过进水管进入布水排泥装置，经第一布水器均匀布水后向上进入反应装置；在反应装置中，污水首先进入厌氧氨氧化区，微生物通过厌氧氨氧化反应将污水中的氨氮和短程反硝化区产生并回流的亚硝氮转化成氮气；经厌氧氨氧化反应后的固液
气混合物进入内三相分离区；厌氧氨氧化产生的氮气在喇叭状的第一集气罩内积累，第一集气罩中的气压逐渐增大，当气压产生的推力大于第一内排气口处重力球的重力时，气体脉冲释放至短程反硝化区；释气结束后，由于重力作用，重力球回落并重新封堵第一排气口；重力球在气体的作用下上下循环往复移动，以实现自动脉冲释气；固液混合物通过分离挡板和第一集气罩的阻挡作用，在重力作用下静置沉降实现固液分离，厌氧氨氧化污泥重新回落至厌氧氨氧化区；经厌氧氨氧化反应后的污水通过第二布水器的均匀布水作用，经承托层进入短程反硝化区；固态碳源装置能够缓释有机物，为微生物提供碳源；第一集气罩内的气体经第一内排气口进入短程反硝化区，脉冲气体产生的动力可强化流体对固态碳源装置中固态碳源的搅动，提高有机物释放效率性能；通过固态碳源装置顶部内腔的特殊结构，可本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种自强化固态碳源释放的高效脱氮装置，其特征在于，包括由下至上依次连通的布水排泥装置(I)、反应装置(II)和三相分离装置(III)；所述布水排泥装置(I)为下部逐渐缩小且具有内腔的结构，底部开设排泥口(1)，内腔中设有用于均匀分布污水的第一布水器(3)，第一布水器(3)通过进水管(2)与外部连通；所述反应装置(II)内部包括由下至上依次连通的厌氧氨氧化区、内三相分离区、内布水区和短程反硝化区；所述厌氧氨氧化区用于接种厌氧氨氧化污泥，底部与布水排泥装置(I)连通；所述内三相分离区中设有三相分离器，三相分离器上方依次设有分离挡板(5)和喇叭状的第一集气罩(6)，分离挡板(5)和第一集气罩(6)均用于阻挡厌氧氨氧化污泥；第一集气罩(6)顶部连接有漏斗状的内排气板(9)，两者内腔连接处形成第一排气口(7)，第一排气口(7)处设有能向上移动的重力球(8)；初始状态下，重力球(8)能封堵第一排气口(7)；厌氧氨氧化区产生的气体能向上顶开重力球(8)，并仅能通过第一排气口(7)进入内布水区；所述内布水区中设有第二布水器(10)，第二布水器(10)上方设有承托层(11)，承托层(11)能将所在处反应装置(II)的内腔横截面完全覆盖；所述承托层(11)具有若干空隙，在用于阻挡短程反硝化区中的短程反硝化污泥向下移动的同时，能对短程反硝化区均匀布水；所述短程反硝化区用于接种短程反硝化污泥，内部设有可拆卸更换的固态碳源装置(13)；固态碳源装置(13)为网状结构，内部装有用于为短程反硝化污泥提供碳源的固态碳源，内腔顶部由下至上逐渐缩小；所述三相分离装置(III)与短程反硝化区相连通，内部设有竖向的气体收集管(16)，气体收集管(16)顶部设有能与外界连通的第二排气口(19)；三相分离装置(III)上部侧壁开设排水口(18)，底部通过回流管(14)与进水管(2)相连通，用于将分离的液体部分回流。2.根据权利要求1所述的自强化固态碳源释放的高效脱氮装置，其特征在于，所述分离挡板(5)位于第一集气罩(6)下方，为固定于反应装置(II)内壁的环形结构；第一集气罩(6)位于反应装置(II)的1/3～2/5高度处，为由下至上内径逐渐缩小的喇叭状结构，沿水平方向的倾斜角度为50～60
°
；内排气板(9)为由下至上内径逐渐增大的漏斗状结构，沿水平方向的倾斜角度为70～80
°
；第一集气罩(6)、内排气板(9)与反应装置(II)均同轴设置。3.根据权利要求1所述的自强化固态碳源释放的高效脱氮装置，其特征在于，位于所述短程反硝化区的反应装置(II)内壁固定有碳源固定环(12)，碳源固定环(12)用于放置固定固态碳源装置(13)。4.根据权利要求1所述的自强化固态碳源释放的高效脱氮装置，其特征在于，所述固态碳源装置(13)为上部长于下部的梭形结构，上部与下部的高度比为(3～2)：1，最大直径为短程反硝化区直径的1/2～2/3，高度为短程反硝化区高度的3/5～2/3；固态碳源装置(13)设于短程反硝化区至上部1/6～1/5高度至下部...
【专利技术属性】
技术研发人员：张萌，孙盼，胡勤海，郑平，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。