一种基于硫-铁自养反硝化深度脱氮除磷装置

1.本实用新型属于废水处理领域，具体涉及一种基于硫-铁自养反硝化深度脱氮除磷装置。


背景技术：

2.随着我国国民经济的快速发展和城市化进程的加快，大量氮磷等营养元素通过污水、化肥及畜禽养殖等农业面源进入水体，导致水体富营养化。为了控制水污染，国家提出污水处理厂二级生化出水深度脱氮除磷的要求。许多地方相继出台了更为严格的污水排放标准，《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》(db32/1072-2018)规定总氮和总磷的排放限值分别为10mg/l和0.3mg/l，《北京市水污染物综合排放标准》(db11/307-2013)规定总氮和总磷的a排放限值分别为10mg/l和0.2mg/l，《大清河流域水污染物排放标准》(db13/2795-2018)规定核心控制区总氮和总磷的排放限值分别为10mg/l和0.2mg/l，对污水脱氮除磷技术提出了更高要求。
3.目前，污水处理领域最常用的脱氮除磷工艺为异养反硝化 投加药剂除磷，异养反硝化是以有机质作为营养源通过代谢作用将硝酸盐彻底还原为氮气，不适合低碳/氮比废水反硝化，使用该工艺时经常需要向水中投加甲醇、乙酸钠或葡萄糖等作为异养反硝化菌的有机碳源，导致运行成本高，给污水处理带来巨大压力。通常情况下，由于外加碳源而增加的污水处理成本约为0.1～0.5元/m3，约占污水处理成本的30％以上。投加药剂除磷效果的好坏直接影响水处理过程，太少混凝效果不好，水中胶体未完全脱稳，太多发生再稳现象，污泥产生量大，不仅水质效果变差，而且浪费药剂。为了使出水总磷达标排放通常需要投加大量药剂，药剂成本高并且产生大量沉淀污泥。因此，探索简单、经济、高效的废水深度脱氮除磷既是目前国家的重大科技需求，也是国内外水体富营养化控制学术界亟需解决的科学问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是克服现有技术的缺点，提供一种基于硫-铁自养反硝化深度脱氮除磷装置。
5.本实用新型采用如下技术方案：
6.一种基于硫-铁自养反硝化深度脱氮除磷装置，用于脱除废水中的氮磷，包括废水储容器、脱氮除磷反应器、菌种储容器、菌种投放系统和反冲洗系统；
7.废水储容器，用于存储含氮磷废水；
8.脱氮除磷反应器，与废水储容器连接，对进入的含氮磷废水进行处理，包括与废水储容器连接的处理单元和设置在处理单元底部的出水段，处理单元包括依次连接的多个处理段，处理段包括处理段柱体、填充在处理段柱体内部的脱氮除磷填料和设置在处理段柱体上的菌种投放口；
9.菌种储容器，用于存储经过驯化培养的自养反硝化细菌；
10.菌种投放系统，设置在菌种储容器与脱氮除磷反应器之间，包括与菌种储容器连接的污泥提升泵、一端与污泥提升泵连接另一端与多个处理段菌种投放口分别连接的污泥输送管、设置在污泥输送管上的污泥流量计和设置在菌种投放口的污泥控制阀；
11.反冲洗系统，与出水段连接，对脱氮除磷反应器中的脱氮除磷填料进行冲洗。
12.进一步的，所述反冲洗系统包括反冲洗水储容器、一端与反冲洗水储容器连接另一端与出水段连接的反冲洗管、设置在反冲洗管上的反冲洗泵、与出水段连接的风机和设置在位于顶部的处理段上的排气口。
13.进一步的，所述出水段包括出水段柱体、设置在出水段柱体上与反冲洗管连接的进水阀和设置在出水段柱体上与所述风机连接的进风口。
14.进一步的，还包括反冲洗水收集系统，反冲洗水收集系统包括设置在位于上端的处理段侧边的反冲洗出水阀、用于收集反冲洗水的收集槽和连接在反冲洗出水阀与收集槽之间的收集管。
15.进一步的，所述反冲洗管上的反冲洗水流量计。
16.进一步的，还包括设置在处理单元与废水储容器之间的进水系统，进水系统包括设置在位于上端的处理段顶部的废水进水阀、一端与废水进水阀连接另一端与废水储容器连接的废水输送管、设置在废水输送管上的废水输送泵和设置在废水输送管上的废水流量计。
17.进一步的，所述污泥输送管包括污泥输送主管和多个污泥输送分管，污泥输送主管与污泥提升泵连接，所述污泥流量计设置在污泥输送主管上；多个污泥输送分管分别与多个处理段一一对应，一端与污泥输送主管连接另一端与相对的菌种投放口连接。
18.进一步的，还包括用于调整菌种投放量的监测系统，监测系统包括多个出水口、总氮总磷在线检测仪和出水池，多个出水口分别与多个菌种投放口相对，设置在下一相邻处理段或出水段上，以排出上一处理段处理后的废水；总氮总磷在线检测仪分别与多个出水口连接，以监测经出水口排出的废水的氮磷含量；出水池与总氮总磷在线检测仪连接，以收集废水。
19.进一步的，所述监测系统还包括设置在出水口处的出水调节阀。
20.由上述对本实用新型的描述可知，与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：第一，本技术利用经过驯化培养的自养反硝化细菌投加到脱氮除磷反应器，能够快速启动反应器体系，自养反硝化细菌利用无机碳作为碳源，以硫作为硝酸盐氮还原的电子供体完成微生物新陈代谢，将缺少有机碳源的硝酸盐氮污染的水中的no
3-n还原为n2，同时自养反硝化过程中产生h

促进填料中铁的溶出，产生铁离子，铁离子与磷酸盐结合形成沉淀将磷酸盐去除；
21.第二，设置反冲洗系统，由反冲洗泵与风机配合，采用气水联合反冲形式将脱氮除磷填料表面附着的沉淀物和气泡排出，促使填料中硫铁矿不断腐蚀产生铁离子，实现同时深度脱氮除磷；
22.第三，通过设置监测系统与菌种投放系统配合，经总氮总磷在线检测仪检测上一处理段处理后的废水的氮磷总量，并根据监测结果调整上一处理段的菌种投放量，从而保证处理完成后的废水达到排放标准；
23.第四，相对于传统的反硝化滤池脱氮 投加药剂除磷工艺，本技术使反硝化脱氮和
除磷过程在一个反应装置中集成，结构紧凑、占地面积小、运行操作简单，易于实现自动化控制；无需投加碳源和除磷药剂，具有启动速度快、条件温和、高效率并且污泥产生量少、能耗低、运行费用低，易于推广应用，将在低碳氮比废水氮磷污染深度治理中发挥重要作用。
附图说明
24.图1为本实用新型的流程示意图；
25.图中，1-废水储容器、2-脱氮除磷反应器、3-进水系统、4-菌种储容器、5-菌种投放系统、6-反冲洗系统、7-反冲洗水收集系统、8-监测系统、21-处理段、211-处理段柱体、212-脱氮除磷填料、213-菌种投放口、22-出水段、221-出水段柱体、222-进水阀、223-进风口、31-废水进水阀、32-废水输送管、33-废水输送泵、34-废水流量计、51-污泥提升泵、52-污泥输送管、521-污泥输送主管、522-污泥输送分管、53-污泥流量计、54-污泥控制阀、61-反冲洗水储容器、62-反冲洗管、63-反冲洗泵、64-反冲洗水流量计、65-风机、66-排气口、71-反冲洗出水阀、72-收集槽、73-收集管、81-出水口、82-总氮总磷在线检测仪、83-出水池、84-出水调节阀。
具体实施方式
26.以下通过具体实施方式对本实用新型作进一步的描述。
27.参照图1所示，一种基于硫-铁自养反硝化深度脱氮除磷装置，用于脱除废水中的氮磷，包括废水储容器1、脱氮除磷反应器2、进水系统3、菌种储容器4、菌种投放系统5、反冲洗系统6、反冲洗水收集系统7和监测系统8。
28.废水储容器1，用于存储含氮磷废水。
29.脱氮除磷反应器2，与废水储容器1连接，对进入的含氮磷废水进行处理，包括与废水储容器1连接的处理单元和设置在处理单元底部的出水段22；具体的，处理单元包括依次连接的多个处理段21，处理段21包括处理段柱体211、填充在处理段柱体211内部的脱氮除磷填料212和设置在处理段柱体211上的菌种投放口213；进一步的，脱氮除磷填料212可以根据使用需要选择火山岩、硫磺、硫铁矿和石灰石比例不同的脱氮除磷填料，火山岩、硫磺、硫铁矿和石灰石的体积配比为4-6:2-3:1-2:1，且脱氮除磷填料212的粒径范围为3-8mm。
30.进水系统3设置在处理单元与废水储容器1之间，以将废水储容器1中的废水引入脱氮除磷反应器2中，包括设置在位于上端的处理段21顶部的废水进水阀31、一端与废水进水阀31连接另一端与废水储容器1连接的废水输送管32、设置在废水输送管32上的废水输送泵33和设置在废水输送管32上的废水流量计34，通过废水输送泵33与废水流量计34配合以控制进入脱氮除磷反应器2中的废水量。
31.菌种储容器4用于存储经过驯化培养的自养反硝化细菌。
32.菌种投放系统5，设置在菌种储容器4与脱氮除磷反应器2之间，包括与菌种储容器4连接的污泥提升泵51、一端与污泥提升泵51连接另一端与多个处理段菌种投放口213分别连接的污泥输送管52、设置在污泥输送管52上的污泥流量计53和设置在菌种投放口213的污泥控制阀54，通过污泥提升泵51与污泥流量计53、污泥控制阀54配合，以分别控制进入处理段21的菌种量；具体的，污泥输送管52包括污泥输送主管521和多个污泥输送分管522，污泥输送主管521与污泥提升泵51连接，污泥流量计53设置在污泥输送主管521上；多个污泥
输送分管522分别与多个处理段21一一对应，一端与污泥输送主管521连接另一端与相对的污泥控制阀54连接。
33.反冲洗系统6，与出水段22连接，对脱氮除磷反应器2中的脱氮除磷填料212进行冲洗，包括反冲洗水储容器61、一端与反冲洗水储容器61连接另一端与出水段22连接的反冲洗管62、设置在反冲洗管62上的反冲洗泵63、设置在反冲洗管62上的反冲洗水流量计64、与出水段22连接的风机65和设置在位于顶部的处理段21上的排气口66；相应的，出水段22包括出水段柱体221、设置在出水段柱体221上与反冲洗管62连接的进水阀222和设置在出水段柱体221上与风机65连接的进风口223；通过风机65与反冲洗泵63配合，采用气水联合反冲形式将脱氮除磷填料212表面附着的沉淀物和气泡排出，促使脱氮除磷填料212中硫铁矿不断腐蚀产生铁离子，实现深度除磷脱氮。
34.反冲洗水收集系统7，与脱氮除磷反应器2连接，以回收使用后的反冲洗水，包括设置在位于上端的处理段21侧边的反冲洗出水阀71、用于收集反冲洗水的收集槽72和连接在反冲洗水出水阀71与收集槽72之间的收集管73。
35.监测系统8，与脱氮除磷反应器2连接，用于调整菌种投放量；包括多个出水口81、总氮总磷在线检测仪82、出水池83和出水调节阀84，多个出水口81分别与多个菌种投放口213相对，设置在下一相邻处理段21或出水段22上，以排出上一处理段21处理后的废水；总氮总磷在线检测仪82分别与多个出水口81连接，以监测经出水口81排出的废水的氮磷含量；出水池83与总氮总磷在线检测仪82连接，以收集废水；出水调节阀84设置在出水口81处以控制废水的排出量；通过设置监测系统8与菌种投放系统5配合，经总氮总磷在线检测仪82检测上一处理段21处理后的废水的氮磷总量，并根据监测结果调整上一处理段21的菌种投放量，从而保证处理完成后的废水达到排放标准。
36.本技术利用经过驯化培养的自养反硝化细菌投加到脱氮除磷反应器2，能够快速启动反应器体系，自养反硝化细菌利用无机碳作为碳源，以硫作为硝酸盐氮还原的电子供体完成微生物新陈代谢，将缺少有机碳源的硝酸盐氮污染的水中的no
3-n还原为n2，同时自养反硝化过程中产生h

促进填料中铁的溶出，产生铁离子，铁离子与磷酸盐结合形成沉淀将磷酸盐去除；由反冲洗泵63与风机65配合，采用气水联合反冲形式将脱氮除磷填料212表面附着的沉淀物和气泡排出，促使填料中硫铁矿不断腐蚀产生铁离子，实现同时深度脱氮除磷；相对于传统的反硝化滤池脱氮 投加药剂除磷工艺，本技术使反硝化脱氮和除磷过程在一个反应装置中集成，结构紧凑、占地面积小、运行操作简单，易于实现自动化控制；无需投加碳源和除磷药剂，具有启动速度快、条件温和、高效率并且污泥产生量少、能耗低、运行费用低，易于推广应用，将在低碳氮比废水氮磷污染深度治理中发挥重要作用。
37.以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，故不能以此限定本实用新型实施的范围，即依本实用新型申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型专利涵盖的范围内。