一种反硝化脱氮除磷塔式设备

1.本发明涉及一种塔式设备，尤其涉及一种反硝化脱氮除磷塔式设备。


背景技术：

2.对于生物脱氮除磷来说，最经济有效的方法就是利用微生物。随着城市生活污水中氮磷排入水体，造成水体富营养化现象日益严重，我国自2002年颁布的《城镇污水厂污染物排放标准》(gb18918
‑
2002)中规定排入收纳水体中的出水tp小于0.5mg/l，tn小于15mg/l(一级a排放标准)，这对氮、磷排放标准限制的更加严格。传统的一些生物脱氮除磷设备作为主流设备至今还是被广泛运用，但在实际运行过程中存在着诸多不足，因为亚硝酸盐氧化菌与硝酸盐菌的底物竞争以及一些硝化菌的作用而使得硝酸盐氮有所积累，反硝化细菌和聚磷菌对有机碳源的竞争以及两者在设备中活性污泥泥龄存在极大的矛盾等，利用电化学处理将no3‑
转化为no2‑
，常用的电子供体包括污水中的小分子含碳有机物等，但是在转化过程中需要严格调控有机物还有溶解氧的含量，控制不当则氨氧化反应效率下降，整个转化运行失稳。利用反硝化聚磷菌是近年来许多学者对于传统的脱氮除磷工艺实践中出现的一些问题所进行的改进，通过厌氧/缺氧交替的环境在去除磷的同时也在进行脱氮，对有机碳源的需求量少，无需额外投加有机物，有效减弱对底物的竞争。


技术实现要素：

3.发明目的：本发明目的是提供一种反硝化脱氮除磷塔式设备，通过氨氧化电极作用将氨氮以及部分硝酸盐氮均转化为亚硝酸盐，为后续反硝化聚磷菌提供电子受体以此实现同步脱氮除磷，同时解决了亚硝酸盐菌和反硝化聚磷菌与其他菌种底物竞争的问题。
4.技术方案：本发明包括容器，所述的容器内设有多个反应器，所述的反应器包括第一反应器，所述的第一反应器包括中心流道，所述中心流道的外围依次设有阴极室和阳极室，其中，阳极室底部分布有污泥，所述的阴极室与阳极室之间设有离子交换膜；第一反应器底部设有第二反应器，所述的第二反应器包括多个管道，位于顶部的管道与中心流道连通，每个管道内均设有监测仪和多组生物膜载体；所述第二反应器的下方设有膜组件反应器，所述的膜组件反应器包括膜组件，膜组件的顶部设有出水口，膜组件反应器的上部设有管路，该管路分别与第二反应器内的管道连通。
5.所述的阳极室由底部进水，并由围绕内圈壁面上的孔道出水进入阴极室，所述阴极室由围绕内圈壁面上的孔道出水进入中心流道。
6.所述的管道采用文丘里管道，位于顶部的文丘里管道与中心流道连通，所述的文丘里管道由顶部来水，下部出水后从外围管道以溢流的方式从上部出水口流至文丘里管道与容器之间的旁侧通道，旁侧通道内的液体流入下方的文丘里管道，并以上述方式出水，进入膜组件底部。
7.所述膜组件的底部设有曝气头，所述的曝气头与鼓风机连接，其连接管路上设有流量计。
8.所述膜组件反应器上部的管路上设有循环泵，所述的管路与文丘里管道的连接处分别设有阀门。
9.所述的生物膜载体包括相互啮合的载体，由水的冲击给予动能使载体转动起来，实现着均匀接触以及老化生物膜的及时脱落。
10.所述的阳极室和阴极室内分别布设有至少一根电极。
11.所述的阳极室底部分布有经过驯化的亚硝酸盐菌颗粒污泥。
12.所述的阴极室内设有搅拌装置，保证底物在反应器内的均匀分布。
13.所述的监测仪为溶解氧监测仪，来调控阀门实现两个容器内厌氧/缺氧交替。
14.有益效果：本发明利用反硝化脱氮除磷技术，对有机碳源需求量少，节省了有机物和曝气量，相应的减少了剩余污泥量；解决了传统脱氮除磷工艺中反硝化细菌和聚磷菌对底物竞争的问题，同时脱氮除磷，有着“一碳两用”的优势；采用文丘里管，利用流速的突然增大实现对生物膜载体的冲击使其特有的扇形结构转动，一定程度上实现了生物膜及时脱落更新，从而加大传质效果；厌氧/缺氧交替组合工艺，以同步实现缺氧反硝化脱氮、厌氧释磷以及反硝化聚磷菌的部分吸磷等过程；通过调整回流比和回流实现厌氧/缺氧交替，为反硝化聚磷菌提供处理环境。
附图说明
15.图1是本发明的整体结构示意图；
16.图2为本发明的液体内部流向图。
具体实施方式
17.下面结合附图对本发明作进一步说明。
18.如图1和图2所示，本发明包括塔式容器，塔式容器内从上至下依次设有三个反应器，位于塔顶的第一反应器包括中心流道，中心流道外围依次设有阴极室4和阳极室3，其中，阳极室3包裹在阴极室4外侧，阳极室3与阴极室4之间设有离子交换膜进行离子传递。阳极室3底部分布经过驯化的亚硝酸盐菌颗粒污泥，阳极室3内设有阳极电极2，阴极室4内设有阴极电极1，阴极电极1与阳极电极2通过外加电路连通。蓄水槽内的水经布水器进入阳极室3，由阳极室3上部围绕内圈壁面上的孔道进入阴极室4，通过电极的转化作用后再经阴极室4上部围绕内圈壁面上的孔道进入中心流道。其中，阴极室4内设置有搅拌装置，保证底物在反应器内的均匀分布。
19.第一反应器底部固定有两个相互连通的文丘里管道7，每个文丘里管道7内均设有溶解氧监测仪5和两组生物膜载体6，设置两组接触更加均匀处理效果更好。每组生物膜载体6包括一对相互啮合的方形扇叶载体，由水的冲击给予动能使载体转动起来，实现均匀接触以及老化生物膜的及时脱落。位于顶部的文丘里管道7与中心流道连通，该文丘里管道7由顶部来水，下部出水后从外围管道以溢流的方式从上部出水口流至文丘里管道7与塔式容器之间的旁侧通道，旁侧通道内的液体流入下方的文丘里管道7，下方的文丘里管道7同样以上述方式溢流出水，最后从塔底部进入膜组件反应器，通过膜组件11处理后从膜组件11顶部出水。塔中部的两组文丘里管根据溶解氧监测仪5来调控阀门8实现两个容器内厌氧/缺氧交替。
20.位于下方的文丘里管道7底部设有膜组件反应器，膜组件反应器顶部密封且与文丘里管道7底部接触，膜组件反应器包括膜组件11，膜组件11顶部设有出水口，底部设有曝气头9，曝气头9与鼓风机13连接，连接管路上设有流量计12。膜组件反应器上部设有管路，管路上连接有循环泵10，该管路与每个文丘里管道7的连接处均设有阀门8。
21.按照厌氧/缺氧交替，具体是因为do(溶解氧)被认为是缺氧、厌氧过程的重要指标和控制参数，回流液回流至第一组文丘里管时，因回流液中含有一定的溶解氧使得第一组文丘里管的溶解氧有略微升高的现象，但一直处于缺氧环境(ρ(do)<0.5mg/l)；在此阶段，第二组文丘里管溶解氧很快被消耗，由缺氧环境进入厌氧环境(ρ(do)<0.2mg/l)。回流进入第二组文丘里管，第一组文丘里管溶解氧迅速下降，很快由缺氧变为厌氧环境；第二组文丘里管由厌氧转为缺氧环境，其do升高的也是由于回流引起的。通过考察do在两组文丘里管内的变化规律可知，由于混合液回流位置的不同，使系统交替实现了厌氧/缺氧环境。
22.本发明的工作原理为：
23.塔顶部阳极室3里的有机物在阳极电极2上发生氧化反应产生电子和h
+
，通过外加电路将电子传递至阴极电极1，h
+
以及其他离子通过离子交换膜传递至阴极室4，处理的污水经过阳极室3底部的亚硝酸盐菌发生氨氧化反应生成no2‑
,从上壁开孔出水进入阴极室4，阴极室4内接受阳极室3传递来的氢离子，在阴极电极1材料的表面转化为还原氢，具有比较强的还原性，并且通过电极材料的吸附作用将水中的硝酸根吸附到电极表面，与上述还原氢发生反应仅生成亚硝酸根，阴极室4出水(其中主要含有亚硝酸根)从阴极室4上壁的出水管道进入塔的中部；中部包含上下两个构造类似的文丘里管，分别布设一个溶解氧监测仪5，通过控制容器外部管道上的阀门8开关以实现厌氧/缺氧交替的调控，为文丘里管内的方形扇叶生物膜载体上所生长的反硝化聚磷菌提供处理条件，文丘里管运用其文丘里效应把流体由粗变细，使流体在文丘里管的喉管出口处水流流速突然增大，从而冲击载体使其转动，并且带动齿轮式载体转动，使反硝化聚磷菌以上部来水中的亚硝酸盐氮以及未转化的残余硝酸盐氮为电子受体进行均匀的反硝化厌氧吸磷与缺氧释磷，上下方的文丘里管底均要定期进行排泥。塔中部上方从文丘里管下部出水，再从外围管道以溢流的方式从上部出水进入旁侧通道，根据重力流入下方文丘里管，并以同样的形式出水，最终水流从旁侧通道进入膜组件底部，设置膜组件伴随着曝气装置，从而与塔中部构成厌氧/缺氧—好氧的mbr(膜生物反应器)工艺。