本實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越高，企業(yè)負(fù)擔(dān)將加重。其中總氮處理是相對于污水的其它指標(biāo)如COD、BOD和總磷等最難處理的一項，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并不是一項針對性的技術(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)，而且水力停留時間長，池體占地面積大，運行不穩(wěn)定等。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠簡單有效地去除總氮的水處理裝置。
為實現(xiàn)上述目的，本實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)置有進水布水器，所述進水布水器的入水口連接原水管道和循環(huán)水管道，所述進水布水器上形成有多個出水口，各出水口分別一一對應(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以形成脫氮生物膜，水流通過所述脫氮生物膜脫氮后得到的處理水進入所述循環(huán)水區(qū)，并能通過連接所述循環(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)。
進一步地：
所述填料膜片為具有相對設(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)備主體在對應(yīng)于所述脫氮生物膜反應(yīng)區(qū)的壁上開設(shè)有多個氣窗，從所述進水布水器流出的水流經(jīng)過所述填料膜片時所產(chǎn)生的負(fù)壓促使空氣從所述氣窗流向所述填料膜片。
所述進水布水器為在主管上形成有多個支管的樹形結(jié)構(gòu)，所述多個支管的出水口分別一一對應(yīng)地連接所述填料膜片，所述多個填料膜片和所述多個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液位以控制所述循環(huán)泵的啟動的液位計。
所述填料膜片的膜層為具有設(shè)定的可透過性的多孔膜。
本實用新型的有益效果：
本實用新型中，進水布水器上形成有多個出水口，各出水口分別一一對應(yīng)地連接多個填料膜片，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，從進水布水器流入填料膜片的待處理水通過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以形成脫氮生物膜，通過脫氮生物膜脫氮后得到的處理水進入循環(huán)水區(qū)，并能通過連接循環(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)。本實用新型的水處理裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計對于脫除總氮的效果好，效率高，控制簡便，而且設(shè)備結(jié)構(gòu)簡化。
本實用新型處理對象(原水)可以為一級物化出水，經(jīng)本實用新型的設(shè)備處理后，出水總氮可以確保達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。本實用新型設(shè)備停留時間只需30分鐘，脫除總氮的效果就可達(dá)到傳統(tǒng)生化模式停留時間24小時的效果，且設(shè)備體積小，安裝簡便，容易維護，可實現(xiàn)無人值守自動運行。
優(yōu)選的方案還能獲得更多的優(yōu)點。例如，所述設(shè)備主體在對應(yīng)于所述脫氮生物膜反應(yīng)區(qū)的壁上開設(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)壁對稱開設(shè)的多個氣窗，從所述進水布水器流出的水流經(jīng)過所述填料膜片時所產(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。通過這種氧氣源設(shè)計，氣窗能夠自動供應(yīng)微生物快速生長和繁殖的氧氣源，不需要鼓風(fēng)機或其他動力供氧，設(shè)備結(jié)構(gòu)進一步簡化，并降低成本。又如，所述進水布水器為在主管上形成有多個支管的樹形結(jié)構(gòu)，所述多個支管的出水口分別一一對應(yīng)地連接所述填料膜片，所述多個填料膜片和所述多個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各個填料膜片，與流至膜片的氣流充分混合，并且膜片摩擦阻力對水流影響更大，能夠進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)，透過所述脫氮生物膜后的水經(jīng)所述出水布水器進入所述循環(huán)水區(qū)，所述底部更優(yōu)選地設(shè)置有排泥管。通過這種設(shè)計，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)底部沉積而不會進入到循環(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)。
附圖說明
圖1為本實用新型一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下對本實用新型的實施方式作詳細(xì)說明。應(yīng)該強調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本實用新型的范圍及其應(yīng)用。
參閱圖1，在一種實施例中，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)置有進水布水器8，所述進水布水器8的入水口連接原水管道9和循環(huán)水管道10，所述進水布水器8上形成有多個出水口，各出水口分別一一對應(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供微生物附著生長而形成脫氮生物膜13，通過所述脫氮生物膜13脫氮后得到的處理水進入所述循環(huán)水區(qū)5，并能通過與所述循環(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)選的實施例中，所述填料膜片7為具有相對設(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)選的實施例中，所述設(shè)備主體在對應(yīng)于所述脫氮生物膜反應(yīng)區(qū)3的壁上開設(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)壁對稱開設(shè)的多個氣窗6，從所述進水布水器8流出的水流經(jīng)過所述填料膜片7時所產(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)選的實施例中，所述進水布水器8為在主管上形成有多個支管11的樹形結(jié)構(gòu)，所述多個支管11的出水口分別一一對應(yīng)地連接所述填料膜片7，所述多個填料膜片7和所述多個支管11沿水平方向均勻分布。
在優(yōu)選的實施例中，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度方向分布有多個出水口，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)選的實施例中，還包括用于檢測液位以控制所述循環(huán)泵18的啟動的液位計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)合附圖進一步描述本實用新型的具體實施例的特征和原理。
利用生物膜降解有機物及硝化反硝化去除總氮的原理，實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)置有對稱的四個氣窗6，可提供微生物快速生長和繁殖的空氣源，不需要鼓風(fēng)機或其他動力供氧。生物膜反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)置等距離間隔的多個填料膜片7，填料膜片7可由環(huán)保材料的無紡布制成，填料膜片7上部的承托層上方設(shè)置進水布水器8，其進水端設(shè)置成三通形式，一端接入原水9，一端入接循環(huán)水10。進水布水器8具有均勻分布的支管11，與填料膜片7一一對應(yīng)的支管11使水流均勻分散地通過每一片填料膜片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)無氧環(huán)境下，經(jīng)過培養(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)過培養(yǎng)手段，膜片外表面會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脫氮生物膜，完成了脫氮的過程。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：
處理對象為污水處理工藝的一級物化后的高總氮污水，一級物化可以采用格柵，也可以是混凝沉淀或氣浮，首先，由進水泵將需處理的原水輸入本實用新型的裝置，進水管與進水布水器的主管道相連，主管沿水平方向等距離設(shè)置有多個細(xì)小支管，該距離與其下方兩個填料膜片中心的距離相等。每個支管在豎直方向與其對應(yīng)的填料膜片一一連接，使進水均勻的進入到填料內(nèi)。然后，水流穿過填料膜片時在氣窗周圍會形成一定的負(fù)壓，負(fù)壓產(chǎn)生一些空氣微流從兩端對稱的氣窗進入。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特殊手段培養(yǎng)馴化后，其內(nèi)部會產(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物水解成小分子有機物，總氮中的有機氮會被轉(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，污水中的小顆粒有機懸浮物會不斷的附著在膜片上，在兼性好氧的環(huán)境下，微生物會快速的繁殖，通過培養(yǎng)后，膜片上會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)荷的啟動時間即可生成，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生物膜，污水通過厭氧菌的氨化反應(yīng)后，再經(jīng)過脫氮生物膜的缺氧、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，脫氮生物膜會隨著處理程度的進行更新代謝，老化后的會脫落，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)液位計的信號提供給循環(huán)泵，循環(huán)至設(shè)備頂部進水布水器的主管路，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處理單元。
本實用新型實施例的設(shè)備停留時間只需30分鐘，脫除總氮的效果就可達(dá)到傳統(tǒng)生化模式停留時間24小時的效果，且設(shè)備體積小，安裝簡便，容易維護，可實現(xiàn)無人值守自動運行。
實例
原水直接從河中取水，處理量200t/d，根據(jù)運行一個月的數(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)備使用本實用新型的去除總氮的水處理裝置，單臺整體尺寸1.2m×1.2m×3m，單臺處理量100t/d，兩臺設(shè)備并聯(lián)運行，單臺設(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)有液位開關(guān)，自動控制循環(huán)泵的啟動，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)過半個月的脫氮微生物培養(yǎng)馴化，高效的脫氮生物膜會逐漸形成，污水透過這種脫氮生物膜，達(dá)到降解有機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)選的實施方式對本實用新型所作的進一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，其還可以對這些已描述的實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)視為屬于本實用新型的保護范圍。