一種工業廢水反硝化脫氮裝置與工藝的制作方法

本發明屬于化工及環保技術領域，更進一步說，具體涉及一種工業廢水反硝化脫氮裝置與工藝。

背景技術：

脫氮是水污染治理的重要目標，是控制水體富營養化的關鍵所在。隨著中國水體富營養化問題的日趨嚴重，以及未來污水排放標準的提升，水中氮的去除成為水處理領域關注的重點問題之一。如何經濟、高效、安全地從水中去除硝酸鹽氮，研發高效穩定的污水強化脫氮技術，已成為污水處理領域急需的技術需求。

當今污水處理面臨高標準排放要求，如美國、加拿大等國家出水標準tn小于3mg/l而tp小于0.18mg/l。目前常用于污水反硝化脫氮的工藝包括活性污泥法、懸浮填料生物膜法和生物濾池等。活性污泥法污泥濃度低，不能處理高負荷污水，且污泥易膨脹、占地面積大、需要大規模沉淀設備、剩余污泥量大。懸浮填料生物膜工藝是向反應器中投加一定量密度接近于水的填料，為微生物的生長提供棲息地，將會提高反應器中生物量和生物種類，進而提高反應器的處理效率。懸浮填料生物膜反硝化脫氮工藝具有處理效率高、脫氮效果好和操作簡單等特點。該方法是讓反硝化菌以生物膜的形式附著在反應器內的填料介質上。缺氧流化床中填料介質在污水中不斷運動，與污水混合均勻，效率遠比固定床要高，是目前有機物負荷最高的缺氧反應器。填料介質顆粒越小，其表面積越大，反應器效率越高；填料密度越小，流態化所需的升流速度越小，運行成本越低，因此眾多學者大都傾向于小而輕質的物質作為缺氧流化床的填料。目前下向流反應器進水壓力較大，不僅運行成本大幅增加，而且不利于運行維護；常規缺氧反硝化流化床處理裝置的布水系統需要經常清洗，保持暢通，尤其當反應器超負荷運行時，極易發生濾料堵塞的現象，對進水分布及廢水處理效果都會產生不良影響；缺氧流化床需要定期進行反洗操作，以去除附著在填料表面較厚的生物膜，在氣水聯合反洗過程中會有大量小而輕質的填料流入循環管路，造成管道堵塞甚至損壞泵頭，嚴重影響反應器的長期穩定運行。

技術實現要素：

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種工業廢水反硝化脫氮裝置與工藝，第一、可以有效避免在正常運行或反洗過程中填料的流失；第二、為了解決部分生物填料混入循環管路，造成管道堵塞甚至損壞泵頭，因此在循環泵前安裝有自清洗過濾器攔截生物填料，用于固液分離，使循環水管路與生物填料完全隔離，再利用人工方式將長時間排出的生物填料重新裝回反應器內部，實現系統長期穩定的半自動化運行模式。

為達到以上目的，本發明采取的技術方案是：

一種工業廢水反硝化脫氮裝置，包括：缺氧流化床、氮氣源/空氣源2、廢水池3、進料泵4、循環泵7、缺氧出水罐14、出水池17、自清洗過濾器18和儲渣池19；

所述缺氧流化床自下而上分別為水流分布器8、缺氧流化床主體1、連接段和出水區，缺氧流化床主體1與出水區通過連接段連接，所述出水區的橫截面積大于缺氧流化床主體1的橫截面積，出水區的中心位置設有三相分離器10，缺氧流化床主體1的左側下端設有進氣口，連接段的側壁設有排泥口13，出水區的上部側壁設有缺氧流化床出水口11，出水區的頂部設有溢流堰12；

所述缺氧出水罐14包括：缺氧出水罐進水口15、缺氧出水罐出水口16和缺氧出水罐底部出水口，

所述自清洗過濾器18包括：過濾器殼體，過濾器殼體的頂端設有頂蓋20，頂蓋20上設有減速機25，過濾器殼體的內部中心設有中軸26，中軸26的頂端穿過頂蓋20與減速機25連接，中軸26通過水平固定桿與毛刷固定桿27連接，毛刷固定桿27上設有毛刷28，過濾器殼體的內部設有過濾網29，過濾網29與過濾器殼體保持一定距離，毛刷28用于清洗過濾網29，過濾器殼體的底端內部設有沉降槽30，沉降槽30的底部設有電磁開關32，電磁開關32上設有排渣口31，過濾器殼體的上部設有進水口21，中部設有壓力控制器22，下部設有出水口23，底部設有固定座24；

氮氣源/空氣源2連接缺氧流化床的進氣口，廢水池3連接進料泵4的進口，進料泵4的出口與缺氧流化床的下端右側進水口連接，缺氧流化床出水口11與缺氧出水罐進水口15連接，缺氧出水罐出水口16與出水池17連接，缺氧出水罐底部出水口與自清洗過濾器18的進水口21連接，自清洗過濾器18的出水口23與循環泵7的進口連接，循環泵7的出口與缺氧流化床的下端右側進水口連接，自清洗過濾器18的排渣口31與儲渣池19連接。

在上述方案的基礎，所述缺氧流化床的側壁下端設有人孔5，人孔5位于水流分布器8的下方，缺氧流化床主體1上設有視窗9，所述視窗9用于觀察缺氧流化床主體1內部的填料高度、填料掛膜及污泥積累情況。

在上述方案的基礎上，所述廢水池3與進料泵4的進口之間設有止回閥，進料泵4的出口與缺氧流化床的下端右側進水口之間設有流量計6，循環泵7的出口與缺氧流化床的下端右側進水口之間設有止回閥。

在上述方案的基礎上，所述缺氧流化床可由混凝土、鋼材或其他材料制成。

在上述方案的基礎上，所述過濾器殼體的形狀為圓桶狀；所述過濾網29的材質為金屬材質，網孔為圓形，網孔孔徑為1mm～2mm；所述毛刷28由致密金屬絲橫向平行排列組成，金屬絲的材質為不銹鋼材質。

一種工業廢水反硝化脫氮工藝，應用上述的工業廢水反硝化脫氮裝置，包括以下步驟：

步驟1、廢水經過進料泵4后，進料泵4的出水與循環泵7的出水進行混合，形成混合水；

步驟2、混合水通過缺氧流化床的下端右側進水口進入缺氧流化床，首先經過水流分布器8，然后進入缺氧流化床主體1；

步驟3、缺氧流化床主體1的出水通過連接段進入出水區，進入出水區的水流通過三相分離器10進行三相分離，三相分離器10的出水經溢流堰12后，通過缺氧流化床出水口11進入缺氧出水罐14進行處理，缺氧出水罐14的出水通過缺氧出水罐出水口16排至出水池17；

步驟4、缺氧出水罐14的剩余廢水通過自清洗過濾器18的進水口21進入自清洗過濾器18進行過濾，自清洗過濾器18的出水通過循環泵7進入缺氧流化床組成循環回路。

在上述方案的基礎上，步驟3中，三相分離器10進行三相分離后形成的氣體通過三相分離器10的上端口排出，形成的污泥通過排泥口13排出。

在上述方案的基礎上，步驟4中，自清洗過濾器18進行過濾后形成的濾渣通過排渣口31排至儲渣池19。

在上述方案的基礎上，通過壓力變化、間隔時間控制或人工操作三種運行模式來調控電磁開關32，控制排渣口31的閉合，實現自清洗過濾器18的排渣操作。

在上述方案的基礎上，所述缺氧流化床主體1內的生物填料為細顆粒填料，填料直徑為2.5mm～3mm，填料在進入缺氧流化床之前要進行拋光和脫脂處理。

在上述方案的基礎上，當缺氧流化床需要進行反清洗操作時，氮氣源或空氣源2通過缺氧流化床的進氣口進入缺氧流化床，根據實際需要調整氣量、氣洗時間及氣洗頻次。

在上述方案的基礎上，當自清洗過濾器18的過濾網29需要清洗時，通過減速機25帶動中軸26，中軸26帶動毛刷固定桿27做圓周運動，通過旋轉毛刷28使金屬絲末端與過濾網29形成相對運動，使過濾網29各網眼保持暢通，以達到清洗過濾網29的目的。

在上述方案的基礎上，通過設定自清洗過濾器18的電源中控臺參數控制毛刷28的運行時間及運行周期。

本發明的缺氧流化床裝置有如下的有益效果：

(1)填料床采用細顆粒填料(填料直徑為2.5mm～3mm)，比表面積大，可有效提高單位體積填料內的微生物量，進而提高反應器的容積負荷；

(2)填料床正常運行時處于流化狀態，避免固定床可能產生的水流短路，固、液兩相的流態有利于微生物與污水的接觸和傳質，提高生物反應效率；

(3)大大減少生物填料進入循環系統造成循環泵損壞以及堵塞循環管線的可能性；

(4)該系統可以確保反應器長期穩定運轉，且幾乎不會損失生物填料，大大減少因長期運轉填料損失過大導致后期另行購買生物填料的運營成本。

附圖說明

本發明有如下附圖：

圖1廢水反硝化脫氮裝置的示意圖；

圖2自清洗過濾器的剖面圖；

圖3自清洗過濾器內部過濾網的截面圖。

附圖標記說明：

1、缺氧流化床主體，2、氮氣源或空氣源，3、廢水池，4、進料泵，5、人孔，6、流量計，7、循環泵，8、水流分布器，9、視窗，10、三相分離器，11、缺氧流化床出水口，12、溢流堰，13、排泥口，14、缺氧出水罐，15、缺氧出水罐進水口，16、缺氧出水罐出水口，17、出水池，18、自清洗過濾器，19、儲渣池，20、頂蓋，21、進水口，22、壓力控制器23、出水口，24、固定座，25、減速機，26、中軸，27、毛刷固定桿，28、毛刷，29、過濾網，30、沉降槽，31、排渣口，32、電磁開關。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明作進一步詳細說明。

如圖1-3所示，本發明提供了一種工業廢水反硝化脫氮裝置，包括：缺氧流化床、氮氣源/空氣源2、廢水池3、進料泵4、循環泵7、缺氧出水罐14、出水池17、自清洗過濾器18和儲渣池19；

所述缺氧流化床自下而上分別為水流分布器8、缺氧流化床主體1、連接段和出水區，缺氧流化床主體1與出水區通過連接段連接，所述出水區的橫截面積大于缺氧流化床主體1的橫截面積，出水區的中心位置設有三相分離器10，缺氧流化床主體1的左側下端設有進氣口，連接段的側壁設有排泥口13，出水區的上部側壁設有缺氧流化床出水口11，出水區的頂部設有溢流堰12；

所述缺氧出水罐14包括：缺氧出水罐進水口15、缺氧出水罐出水口16和缺氧出水罐底部出水口，

所述自清洗過濾器18包括：過濾器殼體，過濾器殼體的頂端設有頂蓋20，頂蓋20上設有減速機25，過濾器殼體的內部中心設有中軸26，中軸26的頂端穿過頂蓋20與減速機25連接，中軸26通過水平固定桿與毛刷固定桿27連接，毛刷固定桿27上設有毛刷28，過濾器殼體的內部設有過濾網29，過濾網29與過濾器殼體保持一定距離，毛刷28用于清洗過濾網29，過濾器殼體的底端內部設有沉降槽30，沉降槽30的底部設有電磁開關32，電磁開關32上設有排渣口31，過濾器殼體的上部設有進水口21，中部設有壓力控制器22，下部設有出水口23，底部設有固定座24；

氮氣源/空氣源2連接缺氧流化床的進氣口，廢水池3連接進料泵4的進口，進料泵4的出口與缺氧流化床的下端右側進水口連接，缺氧流化床出水口11與缺氧出水罐進水口15連接，缺氧出水罐出水口16與出水池17連接，缺氧出水罐底部出水口與自清洗過濾器18的進水口21連接，自清洗過濾器18的出水口23與循環泵7的進口連接，循環泵7的出口與缺氧流化床的下端右側進水口連接，自清洗過濾器18的排渣口31與儲渣池19連接。

在上述方案的基礎，所述缺氧流化床的側壁下端設有人孔5，人孔5位于水流分布器8的下方，缺氧流化床主體1上設有視窗9，所述視窗9用于觀察缺氧流化床主體1內部的填料高度、填料掛膜及污泥積累情況。

在上述方案的基礎上，所述廢水池3與進料泵4的進口之間設有止回閥，進料泵4的出口與缺氧流化床的下端右側進水口之間設有流量計6，循環泵7的出口與缺氧流化床的下端右側進水口之間設有止回閥。

在上述方案的基礎上，所述缺氧流化床可由混凝土、鋼材或其他材料制成。

在上述方案的基礎上，所述過濾器殼體的形狀為圓桶狀；所述過濾網29的材質為金屬材質，網孔為圓形，網孔孔徑為1mm～2mm；所述毛刷28由致密金屬絲橫向平行排列組成，金屬絲的材質為不銹鋼材質。

一種工業廢水反硝化脫氮工藝，應用上述的工業廢水反硝化脫氮裝置，包括以下步驟：

步驟1、廢水經過進料泵4后，進料泵4的出水與循環泵7的出水進行混合，形成混合水；

步驟2、混合水通過缺氧流化床的下端右側進水口進入缺氧流化床，首先經過水流分布器8，然后進入缺氧流化床主體1；

步驟3、缺氧流化床主體1的出水通過連接段進入出水區，進入出水區的水流通過三相分離器10進行三相分離，三相分離器10的出水經溢流堰12后，通過缺氧流化床出水口11進入缺氧出水罐14進行處理，缺氧出水罐14的出水通過缺氧出水罐出水口16排至出水池17；

步驟4、缺氧出水罐14的剩余廢水通過自清洗過濾器18的進水口21進入自清洗過濾器18進行過濾，自清洗過濾器18的出水通過循環泵7進入缺氧流化床組成循環回路。

在上述方案的基礎上，步驟3中，三相分離器10進行三相分離后形成的氣體通過三相分離器10的上端口排出，形成的污泥通過排泥口13排出。

在上述方案的基礎上，步驟4中，自清洗過濾器18進行過濾后形成的濾渣通過排渣口31排至儲渣池19。

在上述方案的基礎上，通過壓力變化、間隔時間控制或人工操作三種運行模式來調控電磁開關32，控制排渣口31的閉合，實現自清洗過濾器18的排渣操作。

在上述方案的基礎上，所述缺氧流化床主體1內的生物填料為細顆粒填料，填料直徑為2.5mm～3mm，填料在進入缺氧流化床之前要進行拋光和脫脂處理。

在上述方案的基礎上，當缺氧流化床需要進行反清洗操作時，氮氣源或空氣源2通過缺氧流化床的進氣口進入缺氧流化床，根據實際需要調整氣量、氣洗時間及氣洗頻次。

在上述方案的基礎上，當自清洗過濾器18的過濾網29需要清洗時，通過減速機25帶動中軸26，中軸26帶動毛刷固定桿27做圓周運動，通過旋轉毛刷28使金屬絲末端與過濾網29形成相對運動，使過濾網29各網眼保持暢通，以達到清洗過濾網29的目的。

在上述方案的基礎上，通過設定自清洗過濾器18的電源中控臺參數控制毛刷28的運行時間及運行周期。

本發明的廢水處理裝置是由缺氧流化床和自清洗過濾器組成的半自動高效有機廢水處理裝置，

廢水池3中的廢水通過進料泵4與循環泵7出水相混合，混合后通過管路連接從底部進入缺氧流化床，經過缺氧流化床底部安裝的水流分布器8進入到缺氧流化床主體1，缺氧流化床主體1的外部設置視窗9，通過視窗9可以看到缺氧流化床內部的填料高度、填料掛膜情況及污泥積累情況；通過三相分離器10可以實現氣液固三相分離，所產氣體由三相分離器10上端口排出缺氧流化床。積累污泥視工藝情況可從排泥口13排走。位于缺氧流化床頂部的廢水經溢流堰12后，通過出水口11流入缺氧出水罐14；缺氧出水罐進水口15的位置略低于缺氧出水罐出水口16的位置高度，避免疊水曝氣充氧對反應裝置的影響，出水經缺氧出水罐出水口16排至出水池17，其它剩余廢水再由循環泵7從缺氧出水罐14底部重新打入缺氧流化床的底部組成循環回路。當缺氧流化床需要進行反洗操作時，氮氣源或空氣源2可根據實際需要進入缺氧流化床。

在裝置運行過程中，生物填料表面附著的生物膜越來越厚，需要經常反洗脫膜，此時氮氣源或空氣源2從進氣口進入缺氧流化床，根據實際需要調整氣量、氣洗時間及氣洗頻次。在反洗過程中會有少量生物填料在氣泡的攪動下從缺氧流化床內部逐漸漂浮至缺氧流化床頂部，期間還會有大量脫膜污泥被洗出，這些漂浮填料及洗出污泥從缺氧流出床頂部流至溢流堰12，經過缺氧出水罐14流至自清洗過濾器18，填料及洗出污泥會慢慢將自清洗過濾器18內部的過濾網29的表面覆蓋，網孔被污泥堵住，導致過濾網29內部的水流無法流出網外，影響裝置的正常運行。自清洗過濾器18位于缺氧出水罐14的后端，外圍呈圓桶狀，中軸26與減速機25連接，帶動毛刷固定桿27作圓周運動，毛刷固定桿27上安裝有毛刷28，毛刷28由致密的金屬絲組成(橫向平行排列)，通過旋轉使金屬絲末端與過濾網29形成相對運動，使得過濾網29各網眼保持暢通，以達到清洗過濾網29的目的，保證循環裝置的正常運轉。截留下來的生物填料逐漸沉積在沉降槽30內，可根據實際需要，通過調整自清洗過濾器18的電源中控臺參數設定毛刷28的運行時間及運行周期，同時也可以通過壓力變化、間隔時間控制或人工操作三種運行模式來調控電磁開關32，控制排渣口31的閉合，實現自清洗過濾器18的排渣操作，以達到自動清洗過濾網29的目的，保證裝置整體的正常運轉。排出裝置外部的生物填料存放于儲渣池19內，定期利用人工方式將儲渣池19內的生物填料重新填裝回缺氧流化床內，有效減少缺氧流化床內生物填料的流失率。

缺氧流化床的主要特點包括：

(1)填料床以流化態運行，避免水流短路，提高有機物和硝酸根去除負荷；

(2)采用更細小的顆粒填料，比表面積更大，附著的生物膜量更多；

(3)大大提高填料床厚度，減少反應器的占地面積。

需要說明的是：

(1)過濾網29為金屬材質，網孔為圓形，網孔孔徑為1mm～2mm；

(2)毛刷28上的金屬絲為不銹鋼材質，長度以略穿過過濾網網孔1～2mm為宜；

(3)自清洗過濾器的轉刷系統和排渣系統是分別獨立的兩套控制系統，可不必同時開啟或停止，可根據實際情況單獨加以控制；

(4)生物填料直徑為2.5mm～3mm，在進入反應器之前需要進行拋光和脫脂等前期處理；

(5)圖2僅有指示標識作用，兩邊毛刷28的位置既可以平行排列，也可以呈上下交錯排列等多種形式。

本說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業技術人員公知的現有技術。