本實(shí)用新型涉及水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種去除總氮的水處理裝置。
背景技術(shù)：
在水資源日漸短缺的今天，污水處理指標(biāo)的排放標(biāo)準(zhǔn)在不斷的提高，這也意味著，污水處理的成本將越來(lái)越高，企業(yè)負(fù)擔(dān)將加重。其中總氮處理是相對(duì)于污水的其它指標(biāo)如COD、BOD和總磷等最難處理的一項(xiàng)，目前，總氮處理方法中，應(yīng)用最廣泛的是傳統(tǒng)的生化方法A2O，但是A2O并不是一項(xiàng)針對(duì)性的技術(shù)，可控性較差，常常處理結(jié)果是COD和BOD達(dá)標(biāo)了，但總氮并不達(dá)標(biāo)，而且水力停留時(shí)間長(zhǎng)，池體占地面積大，運(yùn)行不穩(wěn)定等。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠簡(jiǎn)單有效地去除總氮的水處理裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：
一種去除總氮的水處理裝置，包括設(shè)備主體、位于所述設(shè)備主體內(nèi)上部的脫氮生物膜反應(yīng)區(qū)和位于所述設(shè)備主體內(nèi)下部的循環(huán)水區(qū)，所述脫氮生物膜反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)置有多個(gè)填料膜片，所述填料膜片具有膜層和由所述膜層形成的底端封閉的填料腔，所述膜層為具有多個(gè)微孔的多孔膜，所述填料腔內(nèi)設(shè)置有填料，所述填料膜片的上方設(shè)置有進(jìn)水布水器，所述進(jìn)水布水器的入水口連接原水管道和循環(huán)水管道，所述進(jìn)水布水器上形成有多個(gè)出水口，各出水口分別一一對(duì)應(yīng)地連接所述填料膜片，所述脫氮生物膜反應(yīng)區(qū)內(nèi)提供氧氣源至所述填料膜片，所述填料膜片供微生物附著生長(zhǎng)以形成脫氮生物膜，水流通過(guò)所述脫氮生物膜脫氮后得到的處理水進(jìn)入所述循環(huán)水區(qū)，并能通過(guò)連接所述循環(huán)水區(qū)的循環(huán)泵和所述循環(huán)水管道返送到所述脫氮生物膜反應(yīng)區(qū)。
進(jìn)一步地：
所述填料膜片為具有相對(duì)設(shè)置的雙膜層的板式填料膜片，在所述雙膜層之間形成所述填料腔。
所述填料膜片由位于其上方和下方的承托層固定。
所述設(shè)備主體在對(duì)應(yīng)于所述脫氮生物膜反應(yīng)區(qū)的壁上開(kāi)設(shè)有多個(gè)氣窗，從所述進(jìn)水布水器流出的水流經(jīng)過(guò)所述填料膜片時(shí)所產(chǎn)生的負(fù)壓促使空氣從所述氣窗流向所述填料膜片。
所述進(jìn)水布水器為在主管上形成有多個(gè)支管的樹(shù)形結(jié)構(gòu)，所述多個(gè)支管的出水口分別一一對(duì)應(yīng)地連接所述填料膜片，所述多個(gè)填料膜片和所述多個(gè)支管沿水平方向均勻分布。
水處理裝置還包括出水布水器，所述脫氮生物膜反應(yīng)區(qū)具有將所述脫氮生物膜反應(yīng)區(qū)與所述循環(huán)水區(qū)隔離的底部，所述出水布水器貫穿所述底部而設(shè)置，所述出水布水器的入水口高于所述底部設(shè)定距離，所述出水布水器的出水口位于所述循環(huán)水區(qū)。
所述底部設(shè)置有排泥管。
所述循環(huán)水區(qū)具有循環(huán)水箱，所述循環(huán)水箱上部設(shè)置有將水排出至指定位置的出水管。
水處理裝置還包括用于檢測(cè)液位以控制所述循環(huán)泵的啟動(dòng)的液位計(jì)。
所述填料膜片的膜層為具有設(shè)定的可透過(guò)性的多孔膜。
本實(shí)用新型的有益效果：
本實(shí)用新型中，進(jìn)水布水器上形成有多個(gè)出水口，各出水口分別一一對(duì)應(yīng)地連接多個(gè)填料膜片，填料膜片具有膜層和由膜層形成的底端封閉的填料腔，膜層為具有多個(gè)微孔的多孔膜，填料腔內(nèi)設(shè)置有填料，這些填料膜片上至下延伸，從進(jìn)水布水器流入填料膜片的待處理水通過(guò)膜層的微孔向外透出，從而填料膜片的表面可供微生物附著生長(zhǎng)以形成脫氮生物膜，通過(guò)脫氮生物膜脫氮后得到的處理水進(jìn)入循環(huán)水區(qū)，并能通過(guò)連接循環(huán)水區(qū)的循環(huán)泵和循環(huán)水管道返送到脫氮生物膜反應(yīng)區(qū)。本實(shí)用新型的水處理裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于脫除總氮的效果好，效率高，控制簡(jiǎn)便，而且設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。
本實(shí)用新型處理對(duì)象(原水)可以為一級(jí)物化出水，經(jīng)本實(shí)用新型的設(shè)備處理后，出水總氮可以確保達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。本實(shí)用新型設(shè)備停留時(shí)間只需30分鐘，脫除總氮的效果就可達(dá)到傳統(tǒng)生化模式停留時(shí)間24小時(shí)的效果，且設(shè)備體積小，安裝簡(jiǎn)便，容易維護(hù)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守自動(dòng)運(yùn)行。
優(yōu)選的方案還能獲得更多的優(yōu)點(diǎn)。例如，所述設(shè)備主體在對(duì)應(yīng)于所述脫氮生物膜反應(yīng)區(qū)的壁上開(kāi)設(shè)有氣窗，更優(yōu)選的所述氣窗為在所述設(shè)備主體的兩側(cè)壁對(duì)稱(chēng)開(kāi)設(shè)的多個(gè)氣窗，從所述進(jìn)水布水器流出的水流經(jīng)過(guò)所述填料膜片時(shí)所產(chǎn)生的負(fù)壓促使空氣微流從所述氣窗流向所述填料膜片。通過(guò)這種氧氣源設(shè)計(jì)，氣窗能夠自動(dòng)供應(yīng)微生物快速生長(zhǎng)和繁殖的氧氣源，不需要鼓風(fēng)機(jī)或其他動(dòng)力供氧，設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)一步簡(jiǎn)化，并降低成本。又如，所述進(jìn)水布水器為在主管上形成有多個(gè)支管的樹(shù)形結(jié)構(gòu)，所述多個(gè)支管的出水口分別一一對(duì)應(yīng)地連接所述填料膜片，所述多個(gè)填料膜片和所述多個(gè)支管沿水平方向均勻分布，這種結(jié)構(gòu)配置讓水流均勻分散穿過(guò)各個(gè)填料膜片，與流至膜片的氣流充分混合，并且膜片摩擦阻力對(duì)水流影響更大，能夠進(jìn)一步提升脫除總氮的處理效果。又如，水處理裝置還包括出水布水器，脫氮生物膜反應(yīng)區(qū)具有將所述脫氮生物膜反應(yīng)區(qū)與所述循環(huán)水區(qū)隔離的底部，所述出水布水器貫穿所述底部而設(shè)置，所述出水布水器的入水口高于所述底部設(shè)定距離，所述出水布水器的出水口位于所述循環(huán)水區(qū)，透過(guò)所述脫氮生物膜后的水經(jīng)所述出水布水器進(jìn)入所述循環(huán)水區(qū)，所述底部更優(yōu)選地設(shè)置有排泥管。通過(guò)這種設(shè)計(jì)，污泥成分和老化脫落的脫氮生物膜將在生物膜反應(yīng)區(qū)底部沉積而不會(huì)進(jìn)入到循環(huán)水區(qū)，而且可定期由排泥管排到指定處，而上清液則經(jīng)由出水布水器排至下部的循環(huán)水區(qū)。
附圖說(shuō)明
圖1為本實(shí)用新型一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式作詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說(shuō)明僅僅是示例性的，而不是為了限制本實(shí)用新型的范圍及其應(yīng)用。
參閱圖1，在一種實(shí)施例中，一種去除總氮的水處理裝置，包括設(shè)備主體1、位于所述設(shè)備主體內(nèi)上部的脫氮生物膜反應(yīng)區(qū)3和位于所述設(shè)備主體內(nèi)下部的循環(huán)水區(qū)5，所述脫氮生物膜反應(yīng)區(qū)3內(nèi)設(shè)置有多個(gè)填料膜片7，所述填料膜片7具有膜層和由所述膜層形成的底端封閉的填料腔，所述膜層為具有多個(gè)微孔的多孔膜，所述填料腔內(nèi)設(shè)置有填料，所述填料膜片7的上方設(shè)置有進(jìn)水布水器8，所述進(jìn)水布水器8的入水口連接原水管道9和循環(huán)水管道10，所述進(jìn)水布水器8上形成有多個(gè)出水口，各出水口分別一一對(duì)應(yīng)地連接所述填料膜片7，所述填料膜片7上至下延伸，優(yōu)選延伸至靠近所述循環(huán)水區(qū)5的位置，所述脫氮生物膜反應(yīng)區(qū)3內(nèi)提供氧氣源至所述填料膜片7，所述填料膜片7供微生物附著生長(zhǎng)而形成脫氮生物膜13，通過(guò)所述脫氮生物膜13脫氮后得到的處理水進(jìn)入所述循環(huán)水區(qū)5，并能通過(guò)與所述循環(huán)水區(qū)5相連的循環(huán)泵18和所述循環(huán)水管道10返送到所述脫氮生物膜反應(yīng)區(qū)3。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述填料膜片7為具有相對(duì)設(shè)置的雙膜層的板式填料膜片，在所述雙膜層之間形成所述填料腔。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述填料膜片7由位于其上方和下方的承托層固定。較佳地，所述承托層為格柵形式。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述設(shè)備主體在對(duì)應(yīng)于所述脫氮生物膜反應(yīng)區(qū)3的壁上開(kāi)設(shè)有氣窗6，優(yōu)選的所述氣窗6為在所述設(shè)備主體的兩側(cè)壁對(duì)稱(chēng)開(kāi)設(shè)的多個(gè)氣窗6，從所述進(jìn)水布水器8流出的水流經(jīng)過(guò)所述填料膜片7時(shí)所產(chǎn)生的負(fù)壓促使空氣微流由所述氣窗6流向所述填料膜片7。在較佳實(shí)施例中，氣窗可制成百葉窗的形式，防止水流飛濺出設(shè)備外。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述進(jìn)水布水器8為在主管上形成有多個(gè)支管11的樹(shù)形結(jié)構(gòu)，所述多個(gè)支管11的出水口分別一一對(duì)應(yīng)地連接所述填料膜片7，所述多個(gè)填料膜片7和所述多個(gè)支管11沿水平方向均勻分布。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，水處理裝置還包括出水布水器14，所述脫氮生物膜反應(yīng)區(qū)3具有將所述脫氮生物膜反應(yīng)區(qū)3與所述循環(huán)水區(qū)5隔離的底部15，從而所述脫氮生物膜反應(yīng)區(qū)3在底部15形成容器式結(jié)構(gòu)，所述出水布水器14貫穿所述底部15而設(shè)置，所述出水布水器14的入水口高于所述底部15設(shè)定距離，所述出水布水器14的出水口位于所述循環(huán)水區(qū)5。
更優(yōu)選地，所述底部15設(shè)置有排泥管16。
較佳地，所述出水布水器14包括在所述循環(huán)水區(qū)5向下延伸的出水主管，所述出水主管上沿長(zhǎng)度方向分布有多個(gè)出水口，更佳為均勻間隔分布。
所述循環(huán)水區(qū)具有循環(huán)水箱，所述循環(huán)水箱上部設(shè)置有將水排出至指定位置的出水管19。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，還包括用于檢測(cè)液位以控制所述循環(huán)泵18的啟動(dòng)的液位計(jì)17。
所述填料膜片7中的填料為多孔的海綿填料。
所述設(shè)備主體和所述承托層可以采用PVC材料。循環(huán)水箱可以采用PP材料。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本實(shí)用新型的具體實(shí)施例的特征和原理。
利用生物膜降解有機(jī)物及硝化反硝化去除總氮的原理，實(shí)用新型提供一種新型節(jié)能的水處理裝置。裝置結(jié)構(gòu)示意圖由圖1所示，設(shè)備可為矩形塔式形式，單臺(tái)設(shè)備處理量1～5m3，視總氮負(fù)荷而定，設(shè)備主體1由優(yōu)質(zhì)輕量化的PVC材料制作，設(shè)備頂部中間是檢修口2，設(shè)頂蓋，設(shè)備內(nèi)部分上下兩大部分，上部為脫氮生物膜反應(yīng)區(qū)3，由上、下承托層4固定，承托層可由PVC材料制成格柵形式，下部為循環(huán)水區(qū)5，可采用由PP板制成的循環(huán)水箱。脫氮生物膜反應(yīng)區(qū)的外殼兩側(cè)壁設(shè)置有對(duì)稱(chēng)的四個(gè)氣窗6，可提供微生物快速生長(zhǎng)和繁殖的空氣源，不需要鼓風(fēng)機(jī)或其他動(dòng)力供氧。生物膜反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)置等距離間隔的多個(gè)填料膜片7，填料膜片7可由環(huán)保材料的無(wú)紡布制成，填料膜片7上部的承托層上方設(shè)置進(jìn)水布水器8，其進(jìn)水端設(shè)置成三通形式，一端接入原水9，一端入接循環(huán)水10。進(jìn)水布水器8具有均勻分布的支管11，與填料膜片7一一對(duì)應(yīng)的支管11使水流均勻分散地通過(guò)每一片填料膜片7，并從填料膜片7的微孔向外透出。每一片填料膜片7內(nèi)部裝填有多孔徑的海綿填料12，海綿填料12的比表面積很大，在填料膜片內(nèi)無(wú)氧環(huán)境下，經(jīng)過(guò)培養(yǎng)手段，厭氧微生物在里面大量繁殖。而在填料膜片外部，兼性好氧環(huán)境下，經(jīng)過(guò)培養(yǎng)手段，膜片外表面會(huì)逐漸生成脫氮生物膜13，污水充分的與厭氧微生物接觸后再透過(guò)脫氮生物膜，完成了脫氮的過(guò)程。脫氮后的處理水流入到生物膜反應(yīng)區(qū)的底部，底部沉積的污泥15由排泥管16外排至指定處。上清液則經(jīng)出水布水器14到循環(huán)水區(qū)5。循環(huán)水箱設(shè)液位計(jì)17，底部出水設(shè)循環(huán)泵18，循環(huán)泵18將出水循環(huán)至生物膜反應(yīng)區(qū)，循環(huán)水箱上部接出水管19即將水可排至指定處。
水處理設(shè)備去除總氮的處理工藝流程和原理：
處理對(duì)象為污水處理工藝的一級(jí)物化后的高總氮污水，一級(jí)物化可以采用格柵，也可以是混凝沉淀或氣浮，首先，由進(jìn)水泵將需處理的原水輸入本實(shí)用新型的裝置，進(jìn)水管與進(jìn)水布水器的主管道相連，主管沿水平方向等距離設(shè)置有多個(gè)細(xì)小支管，該距離與其下方兩個(gè)填料膜片中心的距離相等。每個(gè)支管在豎直方向與其對(duì)應(yīng)的填料膜片一一連接，使進(jìn)水均勻的進(jìn)入到填料內(nèi)。然后，水流穿過(guò)填料膜片時(shí)在氣窗周?chē)鷷?huì)形成一定的負(fù)壓，負(fù)壓產(chǎn)生一些空氣微流從兩端對(duì)稱(chēng)的氣窗進(jìn)入。這些空氣微流足以使填料膜片外表面形成提供脫氮微生物生長(zhǎng)的兼性好氧環(huán)境。多股細(xì)小的水流從支管均勻的流入，與填料膜片內(nèi)部的多孔徑海綿填料充分接觸，在厭氧環(huán)境下，多孔的海綿填料通過(guò)特殊手段培養(yǎng)馴化后，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生大量的厭氧微生物，這種厭氧微生物能將污水中的大分子有機(jī)物水解成小分子有機(jī)物，總氮中的有機(jī)氮會(huì)被轉(zhuǎn)化成氨氮，產(chǎn)生氨化反應(yīng)。而填料膜片采用親水性差且多微孔的材料，摩擦阻力較大，吸附能力強(qiáng)，污水中的小顆粒有機(jī)懸浮物會(huì)不斷的附著在膜片上，在兼性好氧的環(huán)境下，微生物會(huì)快速的繁殖，通過(guò)培養(yǎng)后，膜片上會(huì)逐漸附著一層脫氮生物膜，這種脫氮生物膜只需10～15天從低負(fù)荷到高負(fù)荷的啟動(dòng)時(shí)間即可生成，成熟的生物膜主要包括由里至外附著的厭氧菌、缺氧菌和好氧菌，生物膜厚度可達(dá)3MM。經(jīng)厭氧反應(yīng)后的污水從填料膜片由里至外的透過(guò)生物膜，污水通過(guò)厭氧菌的氨化反應(yīng)后，再經(jīng)過(guò)脫氮生物膜的缺氧、好氧反應(yīng)。在循環(huán)水區(qū)循環(huán)水的作用下，形成整個(gè)硝化反硝化的反應(yīng)循環(huán)，利用污水中自身碳源提供能量，總氮將被快速的消解，轉(zhuǎn)化成N2、N2O和NO，且伴隨著碳源的消耗，COD也會(huì)大幅下降，經(jīng)脫氮生物膜處理后的污水自由下落到生物膜反應(yīng)區(qū)的底部，脫氮生物膜會(huì)隨著處理程度的進(jìn)行更新代謝，老化后的會(huì)脫落，在生物膜反應(yīng)區(qū)底部沉積，定期由排泥管排到指定處，上清液由出水布水器排至下部的循環(huán)水區(qū)，循環(huán)水區(qū)下方設(shè)出水管，根據(jù)液位計(jì)的信號(hào)提供給循環(huán)泵，循環(huán)至設(shè)備頂部進(jìn)水布水器的主管路，循環(huán)水量400％。最后，處理水在循環(huán)水區(qū)上部的水管排至下級(jí)處理單元。
本實(shí)用新型實(shí)施例的設(shè)備停留時(shí)間只需30分鐘，脫除總氮的效果就可達(dá)到傳統(tǒng)生化模式停留時(shí)間24小時(shí)的效果，且設(shè)備體積小，安裝簡(jiǎn)便，容易維護(hù)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守自動(dòng)運(yùn)行。
實(shí)例
原水直接從河中取水，處理量200t/d，根據(jù)運(yùn)行一個(gè)月的數(shù)據(jù)，原水主要指標(biāo)：COD 192～264mg/L，NH3-N 26.4～29.1TN 38.7～44m.2g/L。
處理工藝為：
進(jìn)水——格柵——調(diào)節(jié)池——總氮處理設(shè)備——好氧池——達(dá)標(biāo)排放。
總氮處理設(shè)備使用本實(shí)用新型的去除總氮的水處理裝置，單臺(tái)整體尺寸1.2m×1.2m×3m，單臺(tái)處理量100t/d，兩臺(tái)設(shè)備并聯(lián)運(yùn)行，單臺(tái)設(shè)備生物膜反應(yīng)區(qū)3m3，循環(huán)水區(qū)1.2m3。設(shè)備頂端是600mm的方形檢查口，設(shè)蓋板。進(jìn)水由最上端的布水器均勻分布到下方脫氮膜片內(nèi)，共60片脫氮膜片，膜片下方是循環(huán)水區(qū)，設(shè)有液位開(kāi)關(guān)，自動(dòng)控制循環(huán)泵的啟動(dòng)，循環(huán)水量20m3/h，循環(huán)水區(qū)上部設(shè)溢流口接至好氧池處理單元。
經(jīng)過(guò)半個(gè)月的脫氮微生物培養(yǎng)馴化，高效的脫氮生物膜會(huì)逐漸形成，污水透過(guò)這種脫氮生物膜，達(dá)到降解有機(jī)污染物和總氮的目的。
處理后出水COD 70～120，NH3-N 2.1～4.4，TN 4.3～4.7mg/L，TN指標(biāo)達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)A標(biāo)以下。TN去除率達(dá)到88.9％，且COD去除率也達(dá)到63.5％，為下一工藝單元減輕負(fù)荷，保證各個(gè)指標(biāo)都達(dá)標(biāo)排放。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體/優(yōu)選的實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，其還可以對(duì)這些已描述的實(shí)施方式做出若干替代或變型，而這些替代或變型方式都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。