一种多点进水耦合固定膜强化深度脱氮装置制造方法
【专利摘要】一种多点进水耦合固定膜强化深度脱氮装置，它涉及一种脱氮装置。本发明为了解决现有的分段进水A/O工艺结构限制导致总氮去除率受限；流程复杂，占地大，基建投资高；深度脱氮控制要求高、控制结构复杂的问题。本发明的流量调节池、第一段主体构筑物和第二段构筑物由左至右依次设置，第一段机械搅拌装置和第二段机械搅拌装置分别设置在第一缺氧区和第二缺氧区内，第一段好氧区曝气管和第二段好氧区曝气管分别设置在第一好氧区和第二好氧区内，第三段主体构筑物和后置缺氧池由左至右依次设置，第三机械搅拌装置设置在第三缺氧区内，后置缺氧区机械搅拌装置设置在后置缺氧池内。本发明用于中、小型城镇生活污水及含氮工业废水的深度脱氮。
【专利说明】一种多点进水耦合固定膜强化深度脱氮装置
【技术领域】
[0001]本发明及一种脱氮装置，具体涉及一种含氮废水的多点进水耦合固定膜强化深度脱氮装置，属于污水深度处理领域，尤其适用于中、小型城镇生活污水及含氮工业废水的深度脱氮。
【背景技术】
[0002]富营养化问题是当今世界各国面临的最主要的水污染问题之一，近年来尽管我国城市污水的处理率不断提高，但是由氮、磷污染引起的水体富营养化问题没有得到根本的解决，甚至有日益严重的趋势。我国的大型淡水湖泊和近岸海域均达中度或重度的富营养污染。我国在2002年新颁布的《城镇污水处理厂污染物排放标准》中增加了总氮、总磷最高允许排放浓度，同时也对出水氨氮提出了更严格的要求，可见污水处理的主要矛盾已逐渐由有机污染物的去除转变为氮磷污染物的去除。污水中的磷通常可以通过投加混凝剂去除，但由于氮化合物(如NH4+及N03-)的分子量比较小，无法通过投加药剂去除，氮的去除是污水深度处理的难点和重点，只有利用生物脱氮技术才能彻底去除。
[0003]多点进水A/0工艺是基于A/0工艺发展起来的一种脱氮新工艺。该工艺通常由2-5段缺氧/好氧顺序组成，原水分别从各段的缺氧区进入反应器，为反硝化提供碳源。但是，由于最后一段的污水只进行硝化反应没有反硝化条件，出水必然含有一定的硝酸盐氮。提高分段进水A/0工艺脱氮效率的一个方法是提高系统污泥回流比，但污泥回流比必需有一定的限制，加大回流会对系统的水力停留时间造成影响，增加二沉池的水力负荷和固体负荷，还会将最后一段好 氧区的溶解氧携带到第一缺氧区，给缺氧反硝化造成不利影响。此外，对于低C/N比生活污水，需大量的外投加碳源来提高总氮去除率。碳源通常投加在系统最后一段的缺氧区，后面再接曝气区以去除剩余碳源，以保证出水COD满足排放标准。这样，一方面不能保证碳源投加量最少，另一方面，增加了曝气运行费用。以四段进水A/0为例，事实上相当于三段运行，使多点进水的意义大打折扣，且不能从根本上提高去除效果，运行费用也比较高。此外，由于多点进水导致各段污泥浓度呈梯度分布，最后一段的污泥浓度通常较低，为保证较好的污泥浓缩沉淀效果，二沉池容积通常较大。
[0004]综上所述，现有的脱氮装置存在分段进水A/0工艺结构限制导致总氮去除率受限；流程复杂，占地大，基建投资高；深度脱氮控制要求高、控制结构复杂的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了解决现有的分段进水A/0工艺结构限制导致总氮去除率受限；流程复杂，占地大，基建投资高；深度脱氮控制要求高、控制结构复杂的问题。进而提供一种多点进水耦合固定膜强化深度脱氮装置。
[0006]本发明的技术方案是:一种多点进水耦合固定膜强化深度脱氮装置，它包括流量调节池、第一段进水流量泵、第二段进水流量泵、第一段主体构筑物、第二段构筑物、第一段机械搅拌装置、第二段机械搅拌装置、第一段好氧区曝气管、第二段好氧区曝气管、第一段好氧区供气装置、第二段好氧区供气装置和第一段出水管，流量调节池、第一段主体构筑物和第二段构筑物由左至右依次设置，第一段主体构筑物内通过隔板分成第一缺氧区和第一好氧区，且第一缺氧区和第一好氧区的下部连通，第二段构筑物内通过隔板分成第二缺氧区和第二好氧区，且第二缺氧区和第二好氧区的下部连通，第一段机械搅拌装置和第二段机械搅拌装置分别设置在第一缺氧区和第二缺氧区内，第一段好氧区曝气管和第二段好氧区曝气管分别设置在第一好氧区和第二好氧区内，第一段好氧区供气装置与第一段好氧区曝气管连接，第二段好氧区供气装置与第二段好氧区曝气管连接，流量调节池与第一段主体构筑物的第一缺氧区之间设有第一段进水流量泵，流量调节池与第二段构筑物的第二缺氧区之间设有第二段进水流量泵，第一段进水流量泵与第二段进水流量泵之间通过第一段出水管连接，所述脱氮装置还包括第二段出水管、第三段主体构筑物、后置缺氧池、第三段进水流量泵、第三机械搅拌装置、后置缺氧区机械搅拌装置、第三段好氧区曝气管、第三段好氧区供气装置、固定膜、出水泵、第三出泥管、污泥内循环泵、污泥回流泵和外碳源投加泵，第三段主体构筑物和后置缺氧池由左至右依次通过第二段出水管和第三出泥管连接，第三段主体构筑物内通过隔板分成第三缺氧区和第三好氧膜生物反应区，且第三缺氧区和第三好氧膜生物反应区的下部连通，第三机械搅拌装置设置在第三缺氧区内，后置缺氧区机械搅拌装置设置在后置缺氧池内，固定膜设置在第三好氧膜生物反应区内，经第三好氧膜生物反应区处理后的水经出水泵排出，第三段好氧区曝气管设置在第三好氧膜生物反应区内，第三段好氧区供气装置与第三段好氧区曝气管连接，流量调节池与第三缺氧区之间设有第三段进水流量泵，外碳源投加泵与后置缺氧池连接，第三段主体构筑物和后置缺氧池之间设有污泥内循环泵，第一段主体构筑物和后置缺氧池之间设有污泥回流泵。
[0007]本发明与现有技术相比具有以下效果:
[0008]1.本发明对传统多点进水A/0工艺结构改进，通过增设好氧膜生物反应器和后置缺氧区兼脱氧区，深度脱氮同时能够实现良好的泥水分离，省去二次沉淀池和污泥浓缩池，简化工艺，节省占地，且降低系统运行费用。
[0009]2.本发明在系统末端设置后置缺氧区兼脱氧区，能够针对系统前面产生的硝酸盐氮进行碳源投加，降低出水硝酸盐氮浓度，提高TN去除率。且能够有效的避免大量的溶解氧随回流污泥回流到系统第一缺氧区，给缺氧反硝化造成不利影响。
[0010]3.本发明在后置缺氧区增设硝酸盐氮内循环设施，能够将部分硝酸盐氮回流到系统第三缺氧区，能够充分利用第三段的反硝化容量，强化脱氮效果，降低运行费用，运行费用节约了 30-50%。
[0011]4.本发明在后置缺氧区设置碳源投加设施，能够根据前面各段产生的硝酸盐氮进行碳源投加，实现氮的完全去除。此外，由于后置缺氧区硝酸盐氮的浓度非常低，污泥回流到系统第一缺氧区，容易在第一缺氧区形成厌氧环境，促使磷的过量释放，进而实现磷的部分去除。
[0012]5.本发明设置第三好氧膜生物反应器，出水氨氮浓度可低至5mg/L以下，悬浮物浓度低至2mg/L，出水效果可满足国家一级A排放标准。膜生物反应器排出的污泥浓度高、产量低，污泥浓度高达10000mg/L以上，易于实现泥水分离，能够省去后续的二次沉淀池和污泥浓缩池，有效的减小所需的占地面积并降低基建投资，占地面积减小了三分之一。
[0013]6.本发明第三段好氧区设置固定膜、出水端设置后置缺氧反应区代替传统工艺中的二次沉淀池，设置回流和内循环方式，尤其适用于中小城镇城市污水、工业废水的深度脱氮处理。
【专利附图】
【附图说明】[0014]图1是本发明的整体结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]【具体实施方式】一:结合图1说明本实施方式，本实施方式包括流量调节池1、第一段进水流量泵13、第二段进水流量泵14、第一段主体构筑物2、第二段构筑物3、第一段机械搅拌装置9、第二段机械搅拌装置10、第一段好氧区曝气管19、第二段好氧区曝气管20、第一段好氧区供气装置16、第二段好氧区供气装置17和第一段出水管6，流量调节池1、第一段主体构筑物2和第二段构筑物3由左至右依次设置，第一段主体构筑物2内通过隔板分成第一缺氧区A和第一好氧区B，且第一缺氧区A和第一好氧区B的下部连通，第二段构筑物3内通过隔板分成第二缺氧区C和第二好氧区D，且第二缺氧区C和第二好氧区D的下部连通，第一段机械搅拌装置9和第二段机械搅拌装置10分别设置在第一缺氧区A和第二缺氧区C内，第一段好氧区曝气管19和第二段好氧区曝气管20分别设置在第一好氧区B和第二好氧区D内，第一段好氧区供气装置16与第一段好氧区曝气管19连接，第二段好氧区供气装置17与第二段好氧区曝气管20连接，流量调节池I与第一段主体构筑物2的第一缺氧区A之间设有第一段进水流量泵13，流量调节池I与第二段构筑物3的第二缺氧区C之间设有第二段进水流量泵14，第一段进水流量泵13与第二段进水流量泵14之间通过第一段出水管6连接，所述脱氮装置还包括第二段出水管7、第三段主体构筑物4、后置缺氧池
5、第三段进水流量泵15、第三机械搅拌装置11、后置缺氧区机械搅拌装置12、第三段好氧区曝气管21、第三段好氧区供气装置18、固定膜24、出水泵25、第三出泥管8、污泥内循环泵22、污泥回流泵23和外碳源投加泵26，第三段主体构筑物4和后置缺氧池5由左至右依次通过第二段出水管7和第三出泥管8连接，第三段主体构筑物4内通过隔板分成第三缺氧区E和第三好氧膜生物反应区F，且第三缺氧区E和第三好氧膜生物反应区F的下部连通，第三机械搅拌装置11设置在第三缺氧区E内，后置缺氧区机械搅拌装置12设置在后置缺氧池5内，固定膜24设置在第三好氧膜生物反应区F内，经第三好氧膜生物反应区F处理后的水经出水泵25排出，第三段好氧区曝气管21设置在第三好氧膜生物反应区F内，第三段好氧区供气装置18与第三段好氧区曝气管21连接，流量调节池I与第三缺氧区E之间设有第三段进水流量泵15，外碳源投加泵26与后置缺氧池5连接，第三段主体构筑物4和后置缺氧池5之间设有污泥内循环泵22，第一段主体构筑物2和后置缺氧池5之间设有污泥回流泵23。
[0016]本实施方式除采用多点进水的方式外，在第三好氧区采用固定膜的膜生物反应器，泥水经过膜过滤，出水悬浮物(SS)浓度非常低，低温下氨氮的去除率也可达到98%以上。膜生物反应器排出的较高浓度的污泥进入后置缺氧池。膜生物反应器和后置缺氧池的设置，有效地实现了泥水分离，因而省去了传统的二次沉淀池，减少占地面积，降低投资。此外，膜生物反应器和后缺氧池较高的污泥浓度，也使得污泥固体停留时间增长，降低污泥产率，省去污泥浓缩装置，也降低污泥处理的成本。后缺氧池可以投加少量碳源(如甲醇)，可大大降低出水总氮浓度。对于一般城市污水，通常出水总氮浓度可达到5mg/L以下。
[0017]【具体实施方式】二:结合图1说明本实施方式，本实施方式的第一段机械搅拌装置
9、第二段机械搅拌装置10、第三机械搅拌装置11、后置缺氧区机械搅拌装置12均包括电机27、搅拌轴28和搅拌桨29，电机27、搅拌轴28和搅拌桨29由上至下依次连接。如此设置，结构简单，搅拌效果好。其它组成和连接关系与【具体实施方式】一相同。
[0018]【具体实施方式】三:结合图1说明本实施方式，本实施方式的第一段主体构筑物2、第二段构筑物3和第三段主体构筑物4内的隔墙底端面设置过水口，过水口为正方形，面积大小的确定按照每日最大最小进水流量，保证流速为0.8m/s~2.5m/s。如此设置，使得污染物与活性污泥的混合更加充分，并利于推流模式的形成。其它组成和连接关系与【具体实施方式】一相同。
[0019]【具体实施方式】四:结合图1说明本实施方式，本实施方式的第一段好氧区曝气管19、第二段好氧区曝气管20和第三段好氧区曝气管21分别设置在第一段主体构筑物2、第二段构筑物3和第三段主体构筑物4内的池底部，所述第一段好氧区曝气管19、第二段好氧区曝气管20和第三段好氧区曝气管21距池底的距离均为IOcm~30cm。如此设置，曝气效果好。其它组成和连接关系与【具体实施方式】一相同。
[0020]【具体实施方式】五:结合图1说明本实施方式，本实施方式的第三段主体构筑物4内的固定膜24的下边缘与第三段主体构筑物4内的第三段好氧区曝气管21之间的距离为20cm~40cm。如此设置，曝气效果好。其它组成和连接关系与【具体实施方式】一相同。
[0021]本发明的多点进水耦合固定膜强化深度脱氮装置，将传统多点进水A/0工艺的末段的好氧区采用膜生物反应器，增设后置缺氧区，后置缺氧区与第三段缺氧区之间设置内循环管路，将含有硝酸盐氮的泥水混合液回流至第三段缺氧区，对硝酸盐氮进行反硝化；后置缺氧区和第一段缺氧区之间设`置污泥回流管路，将高浓度污泥回流至第一段缺氧区，保证系统较高的污泥浓度。具体原理如下:
[0022]本发明的多点进水耦合固定膜强化深度脱氮装置，原污水分三点分别在缺氧区进入反应器，第一段缺氧区进水可为反硝化提供碳源，混合污水进入第一段好氧区进行硝化反应，将污水中的氨氮氧化成硝酸盐氮，混合污水进入第二段缺氧区，第二段缺氧区进水为硝酸盐氮的反硝化提供碳源，将硝酸盐氮还原成氮气从系统中逸出，第二段进水氨氮在第二段好氧区进行硝化反应，被氧化成硝酸盐氮，混合液再进入第三段缺氧区，第三段缺氧区进水为硝酸盐氮还原成氮气提供碳源，生成的氮气从系统中逸出，混合污水进入第三段好氧区的膜生物反应器，混合污水在氧气作用下，并经过膜过滤，能够去除98%以上的氨氮，100%的悬浮物(SS)也得以去除。第三段好氧区膜生物反应器产生的处理水经泵抽吸，排出系统外，剩余的较高浓度的泥水混合物，进入单独设置后置缺氧区，只进行搅拌，不进行曝气，后置缺氧区不进污水，只投加碳源。在后置缺氧区设置硝酸盐氮内回流设施，将后置缺氧区剩余的硝酸盐氮一部分回流到第三段缺氧区，一方面可以充分利用第三段缺氧区进水的碳源进行反硝化，另一方面可以减少后缺氧区的碳源投加量，降低运行费用。此外后置缺氧区还设置污泥回流设施，将一部分污泥回流到第一段缺氧区，以保证系统污泥量稳定。
[0023]以上结构上的改进，可以省去二次沉淀池和污泥浓缩池，并保证系统在较低的运行费用下，达到深度脱氮的目的。
[0024]以某实际生活污水作为实验对象(C0D=180-260mg/L，TN=34_46mg/L)。所采用的多点进水耦合固定膜强化深度脱氮装置200L，第一段主体构筑物、第二段主体构筑物、第三段主体构筑物容积均为60L，后置缺氧反应区容积20L。在第三段好氧膜生物反应器内设置一组由某公司生产的PVDF中空纤维超滤膜，膜孔径为0.04y m，膜面积1.2m2。在后置缺氧反应区设置硝酸盐氮内循环设施，将泥水混合液回流至第三段主体构筑物的首端。系统设置3台空压机，最大出风量为8m3/h，最小出风量为O。系统设置3台进水泵，设置I台出水泵。反应器启动后首先进行污泥接种，并进行为期40天的培养驯化，驯化结束后各段的污泥浓度为:第一段缺氧区A和好氧区B为5-6.2g/L,第二段缺氧区C和好氧区D为4.2-4.8g/L,第三段缺氧区E为2.8-3.2g/L，第三段好氧区F的出泥浓度为9.8-11.2g/L，后置缺氧区G为 8.0-10.4g/L。
[0025]现根据生活污水的实际情况提供实施例一:
[0026]反应器日处理水量600L，各段进水量均为200L/d，反应温度为20°C。系统稳定后，将空压机的出口曝气量调整为2m3/h，内循环流量为300L/d，污泥回流量为300L/d，出水泵流量恒定为480L/d，不投加外碳源。
[0027]多点进水耦合固定膜强化深度脱氮装置后，最终出水氨氮为0.8-2.4mg/L，总氮5.6-9.7mg/L，远低于国家一级排放标准所要求的氨氮浓度(< 5mg/L)和总氮浓度(^ 15mg/L)。
[0028]现根据生活污水的实际情况提供实施例一:
[0029]反应器日处理水量600L，第一段进水量均为160L/d，第二段200L/d，第三段进水量240L/d，反应温度为20°C。系统稳定后，将第一段空压机的出口曝气量调整为1.8m3/h,第二段空压机的曝气量调整为2.2m3/h，第三段空压机的曝气量调整为3.0m3/h,内循环流量为270L/d，污泥回流量为270L/d，出水泵流量恒定为480L/d，向系统投加外碳源甲醇，投加量为80g/d。
[0030]多点进水耦合固定膜强化深度脱氮装置后，最终出水氨氮为0.3-3.2mg/L,总氮1.2-4.7mg/L，远低于国家一级排放标准所要求的氨氮浓度(<5mg/L)和总氮浓度((15mg/L),达到深度脱氮。
[0031]以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本所属【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
【权利要求】
1.一种多点进水耦合固定膜强化深度脱氮装置，它包括流量调节池(I)、第一段进水流量泵(13)、第二段进水流量泵(14)、第一段主体构筑物(2)、第二段构筑物(3)、第一段机械搅拌装置(9)、第二段机械搅拌装置(10)、第一段好氧区曝气管(19)、第二段好氧区曝气管(20)、第一段好氧区供气装置(16)、第二段好氧区供气装置(17)和第一段出水管(6)，流量调节池(I)、第一段主体构筑物(2)和第二段构筑物(3)由左至右依次设置，第一段主体构筑物(2)内通过隔板分成第一缺氧区(A)和第一好氧区(B)，且第一缺氧区(A)和第一好氧区(B)的下部连通，第二段构筑物(3)内通过隔板分成第二缺氧区(C)和第二好氧区(D)，且第二缺氧区(C)和第二好氧区(D)的下部连通，第一段机械搅拌装置(9)和第二段机械搅拌装置(10)分别设置在第一缺氧区(A)和第二缺氧区(C)内，第一段好氧区曝气管(19)和第二段好氧区曝气管(20)分别设置在第一好氧区(B)和第二好氧区(D)内，第一段好氧区供气装置(16)与第一段好氧区曝气管(19)连接，第二段好氧区供气装置(17)与第二段好氧区曝气管(20)连接，流量调节池(I)与第一段主体构筑物(2)的第一缺氧区(A)之间设有第一段进水流量泵(13)，流量调节池(I)与第二段构筑物(3)的第二缺氧区(C)之间设有第二段进水流量泵(14)，第一段进水流量泵(13)与第二段进水流量泵(14)之间通过第一段出水管(6)连接，其特征在于:所述脱氮装置还包括第二段出水管(7)、第三段主体构筑物(4)、后置缺氧池(5)、第三段进水流量泵(15)、第三机械搅拌装置(11)、后置缺氧区机械搅拌装置(12)、第三段好氧区曝气管(21)、第三段好氧区供气装置(18)、固定膜(24)、出水泵(25)、第三出泥管(8)、污泥内循环泵(22)、污泥回流泵(23)和外碳源投加泵(26)，第三段主体构筑物(4)和后置缺氧池(5)由左至右依次通过第二段出水管(7)和第三出泥管(8)连接，第三段主体构筑物(4)内通过隔板分成第三缺氧区(E)和第三好氧膜生物反应区(F)，且第三缺氧区(E)和第三好氧膜生物反应区(F)的下部连通，第三机械搅拌装置(11)设置在第三缺氧区(E)内，后置缺氧区机械搅拌装置(12)设置在后置缺氧池(5)内，固定膜(24)设置在第三好氧膜生物反应区(F)内，经第三好氧膜生物反应区(F)处理后的水经出水泵(25)排出，第三段 好氧区曝气管(21)设置在第三好氧膜生物反应区(F)内，第三段好氧区供气装置(18)与第三段好氧区曝气管(21)连接，流量调节池(I)与第三缺氧区(E)之间设有第三段进水流量泵(15)，外碳源投加泵(26)与后置缺氧池(5)连接，第三段主体构筑物(4)和后置缺氧池(5)之间设有污泥内循环泵(22)，第一段主体构筑物(2)和后置缺氧池(5 )之间设有污泥回流泵(23 )。
2.根据权利要求1所述的一种多点进水耦合固定膜强化深度脱氮装置，其特征在于:所述第一段机械搅拌装置(9)、第二段机械搅拌装置(10)、第三机械搅拌装置(11 )、后置缺氧区机械搅拌装置(12)均包括电机(27)、搅拌轴(28)和搅拌桨(29)，电机(27)、搅拌轴(28)和搅拌桨(29)由上至下依次连接。
3.根据权利要求2所述的一种多点进水耦合固定膜强化深度脱氮装置，其特征在于:所述第一段主体构筑物(2)、第二段构筑物(3)和第三段主体构筑物(4)内的隔墙底端面设置过水口，过水口为正方形，所述过水口能够保证流速为0.8m/s~2.5m/s的水通过。
4.根据权利要求3所述的一种多点进水耦合固定膜强化深度脱氮装置，其特征在于:所述第一段好氧区曝气管(19)、第二段好氧区曝气管(20)和第三段好氧区曝气管(21)分别设置在第一段主体构筑物(2)、第二段构筑物(3)和第三段主体构筑物(4)内的池底部，所述第一段好氧区曝气管(19)、第二段好氧区曝气管(20)和第三段好氧区曝气管(21)距池底的距离均为IOcm~30cm。
5.根据权利要求4所述的一种多点进水耦合固定膜强化深度脱氮装置，其特征在于:所述第三段主体构筑物(4)内的固定膜(24)的下边缘与第三段主体构筑物(4)内的第三段好氧区曝气管(21)之间的距离为20cm~40cm。
【文档编号】C02F3/30GK103641242SQ201310737724
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月29日 优先权日:2013年12月29日
【发明者】王伟, 邵纯红, 张鑫, 刘丽娜 申请人:黑龙江工程学院