一種自生高鐵化學(xué)除磷-厭氧鐵氧化生物脫氮一體化裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自生高鐵化學(xué)除磷-厭氧鐵氧化生物脫氮一體化裝置。裝置從下到上設(shè)有化學(xué)絮凝沉淀區(qū)、亞鐵鹽補(bǔ)充區(qū)、脫氮除磷區(qū)和三相分離區(qū)?；瘜W(xué)絮凝沉淀區(qū)設(shè)有固液分離除磷區(qū)和慢速絮凝除磷區(qū)，亞鐵鹽補(bǔ)充區(qū)設(shè)有零價鐵填充區(qū)，脫氮除磷區(qū)由內(nèi)向外設(shè)有快速沉淀除磷區(qū)和鐵氧化生物脫氮區(qū)，三相分離區(qū)設(shè)有釋氣區(qū)和沉淀區(qū)，沉淀區(qū)設(shè)有生物污泥排放口、回流口、溢流堰和出水口。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)除磷過程和脫氮過程的基質(zhì)循環(huán)利用，利用生物脫氮自生高鐵鹽化學(xué)除磷劑，降低除磷成本；利用酸性高鐵鹽除磷反應(yīng)液溶解廉價的鐵渣/鐵屑等零價鐵，為生物脫氮提供亞鐵鹽基質(zhì)，以廢治廢；利用自養(yǎng)生物脫氮，有效解決廢水生物脫氮過程中碳源不足的問題。
【專利說明】一種自生高鐵化學(xué)除磷-厭氧鐵氧化生物脫氮一體化裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及脫氮除磷裝置，尤其涉及一種自生高鐵化學(xué)除磷-厭氧鐵氧化生物脫
氮一體化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]水體富營養(yǎng)化是我國面臨的一個重要環(huán)境問題。根據(jù)我國《全國環(huán)境統(tǒng)計公報》和《中國環(huán)境狀況公報》，2012年在62個國控重點(diǎn)湖泊(水庫)中，富營養(yǎng)狀態(tài)水體占86.7%，引起水體富營養(yǎng)化的主要污染指標(biāo)是總氮和總磷。因此，廢水脫氮除磷成了防治水體富營養(yǎng)化的重要途徑。
[0003]廢水生物處理技術(shù)是常用的廢水處理技術(shù)。廢水經(jīng)過生物處理(二級處理)，COD濃度基本達(dá)標(biāo)，但氮磷濃度超標(biāo)依然嚴(yán)重。對于這類低C:N:P比廢水處理，傳統(tǒng)廢水生物脫氮(硝化-反硝化)工藝和生物除磷(好氧吸磷-厭氧釋磷)工藝已顯乏力，這是因?yàn)檫@些生物過程需要電子供體，通常由有機(jī)物提供。因此，新型脫氮除磷工藝開發(fā)迫在眉睫。
[0004]化學(xué)沉淀法是一種重要的廢水除磷技術(shù)。高鐵鹽因其除磷效率高，穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。然而，實(shí)用發(fā)現(xiàn)，高鐵鹽除磷技術(shù)也面臨藥劑成本高、消耗量大等缺點(diǎn)。因此，經(jīng)濟(jì)廉價的高鐵鹽來源拓展十分必要。
[0005]硝酸鹽型厭氧鐵氧化(Nitrate-dependentAnaerobic Ferrous Oxidation,NAFO)是環(huán)境領(lǐng)域和微生物領(lǐng)域的重大發(fā)現(xiàn)，即在厭氧條件下，一些微生物能夠以亞鐵鹽為電子供體，將硝酸鹽或亞硝酸鹽還原為N2,同時將亞鐵鹽氧化為高鐵鹽(式I)。由于NAFO為自養(yǎng)生物反應(yīng)過程，利用該反應(yīng)進(jìn)行廢水脫氮，可有效緩解廢水生物脫氮中碳源不足的問題。另一方面，NAFO脫氮過程產(chǎn)生的Fe3+可為廢水化學(xué)除磷提供高鐵鹽來源。
[0006]1OFeCO3 + 2N0-3 + 24H20 — 1OFe (OH)3 + N2 + lOHCO-3 + 8H+ (1)
高鐵鹽除磷反應(yīng)后溶液呈酸性，可將廉價的鐵屑/鐵渣等零價鐵(常見工業(yè)廢棄物)溶解產(chǎn)生Fe2+，為NAFO脫氮過程提供基質(zhì)(電子供體)。最終實(shí)現(xiàn)自生高鐵鹽化學(xué)除磷過程與厭氧鐵氧化生物脫氮過程一體化。
[0007]由上述自生高鐵鹽化學(xué)除磷-厭氧鐵氧化生物脫氮化一體化工藝原理可知，該工藝可實(shí)現(xiàn)除磷過程和脫氮過程的基質(zhì)循環(huán)利用。通過回流NAFO反應(yīng)產(chǎn)物，為化學(xué)除磷提供高鐵鹽沉淀劑，降低除磷成本；通過高鐵鹽除磷后的酸性反應(yīng)液溶解廉價的鐵屑/鐵渣等零價鐵，為生物脫氮提供亞鐵鹽基質(zhì)，實(shí)現(xiàn)以廢治廢；通過采用NAFO自養(yǎng)生物脫氮，有效解決廢水生物脫氮除磷過程中碳源不足的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種自生高鐵化學(xué)除磷-厭氧鐵氧化生物脫氮一體化裝置。
[0009]自生高鐵化學(xué)除磷-厭氧鐵氧化生物脫氮一體化裝置從下到上依次設(shè)有化學(xué)絮凝沉淀區(qū)、亞鐵鹽補(bǔ)充區(qū)、脫氮除磷區(qū)和三相分離區(qū)；化學(xué)絮凝沉淀區(qū)自下到上設(shè)有固液分離除磷區(qū)和慢速絮凝除磷區(qū)，固液分離除磷區(qū)底部中心設(shè)有化學(xué)污泥排放口，固液分離除磷區(qū)和慢速絮凝除磷區(qū)直接貫通，慢速絮凝除磷區(qū)上部中心處設(shè)有喇叭口 ；化學(xué)絮凝沉淀區(qū)頂部通過承托板與亞鐵鹽補(bǔ)充區(qū)相連并貫通，亞鐵鹽補(bǔ)充區(qū)內(nèi)部設(shè)有零價鐵填充區(qū)；亞鐵鹽補(bǔ)充區(qū)頂部通過柱盤式升流布水器與脫氮除磷區(qū)相連，脫氮除磷區(qū)由內(nèi)向外依次設(shè)有快速沉淀除磷區(qū)中段和鐵氧化生物脫氮區(qū)，快速沉淀除磷區(qū)下段位于化學(xué)絮凝沉淀區(qū)內(nèi)，快速沉淀除磷區(qū)下段端部設(shè)有喇叭口，喇叭口下方設(shè)有反射板，快速沉淀除磷區(qū)中段上部自下而上依次設(shè)有進(jìn)藥布水器和錐形進(jìn)水口，進(jìn)藥布水器與進(jìn)藥管相連，錐形進(jìn)水口)與進(jìn)水管相連；脫氮除磷區(qū)通過鐵氧化生物脫氮區(qū)頂部與三相分離區(qū)貫通，三相分離區(qū)由內(nèi)向外依次設(shè)有快速沉淀除磷區(qū)上段、釋氣區(qū)和沉淀區(qū)，釋氣區(qū)和沉淀區(qū)通過擋泥板分隔，三相分離區(qū)下部設(shè)有生物污泥排放口，三相分離區(qū)上部設(shè)有回流口、溢流堰和出水口。
[0010]所述的喇叭口位于慢速絮凝除磷區(qū)上部1/4-1/3處。所述的進(jìn)藥布水器位于快速沉淀除磷區(qū)中段上部1/4-1/3處，錐形進(jìn)水口位于快速沉淀除磷區(qū)中段上部1/5~1/4處。所述的快速沉淀除磷區(qū)中段與鐵氧化生物脫氮區(qū)截面積比例為1:20-40。所述的慢速絮凝除磷區(qū)與鐵氧化生物脫氮區(qū)高度比例為1:5~10。所述的回流口位于沉淀區(qū)上部1/3~1/2處，回流口回流液流量與錐形進(jìn)水口進(jìn)水流量比例為0.1-3.0。所述的化學(xué)絮凝沉淀區(qū)底部傾角α為55°，反射板錐角β為17°，三相分離區(qū)底部傾角Y為50°，快速沉淀除磷區(qū)中段上端部傾角δ均為145°，擋泥板下端部傾角ε為140°。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是:1)反應(yīng)器由化學(xué)絮凝沉淀區(qū)、亞鐵鹽補(bǔ)充區(qū)、脫氮除磷區(qū)和三相分離區(qū)四個單元組成，相鄰單元功能互補(bǔ)，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小；2)通過結(jié)構(gòu)巧妙設(shè)計，實(shí)現(xiàn)化學(xué)除磷過程和生物脫氮過程基質(zhì)的循環(huán)利用，減少外加藥劑量；3)通過回流厭氧鐵氧化反應(yīng)產(chǎn)物，為化學(xué)除磷提供高鐵鹽沉淀劑，降低除磷成本；4)通過高鐵鹽除磷后的酸性反應(yīng)液溶解廉價的鐵屑/鐵渣等零價鐵，為生物脫氮提供亞鐵鹽基質(zhì)，以廢治廢；5)聯(lián)合自養(yǎng)型生物脫氮工藝與化學(xué)除磷工藝于一體，有效解決廢水生物脫氮除磷過程中的碳源不足問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是自生高鐵化學(xué)除磷-厭氧鐵氧化生物脫氮一體化裝置結(jié)構(gòu)剖面圖；
圖2是自生高鐵化學(xué)除磷-厭氧鐵氧化生物脫氮一體化裝置結(jié)構(gòu)A-A截面圖；
圖中:化學(xué)絮凝沉淀區(qū)1、亞鐵鹽補(bǔ)充區(qū)I1、脫氮除磷反應(yīng)區(qū)II1、三相分離區(qū)IV ;化學(xué)污泥排放口 1、固液分離除磷區(qū)2、反射板3、喇叭口 4、慢速絮凝除磷區(qū)5、承托板6、零價鐵填充區(qū)7、柱盤式升流布水器8、快速沉淀除磷區(qū)9、鐵氧化生物脫氮區(qū)10、進(jìn)藥管11、進(jìn)藥布水器12、進(jìn)水管13、錐形進(jìn)水口 14、擋泥板15、釋氣區(qū)16、沉淀區(qū)17、溢流堰18、出水口 19、回流口 20、生物污泥排放口 21。
【具體實(shí)施方式】
[0013]如圖1、2所示，自生高鐵化學(xué)除磷-厭氧鐵氧化生物脫氮一體化裝置從下到上依次設(shè)有化學(xué)絮凝沉淀區(qū)1、亞鐵鹽補(bǔ)充區(qū)I1、脫氮除磷區(qū)III和三相分離區(qū)IV;化學(xué)絮凝沉淀區(qū)I自下到上設(shè)有固液分離除磷區(qū)2和慢速絮凝除磷區(qū)5，固液分離除磷區(qū)2底部中心設(shè)有化學(xué)污泥排放口 1，固液分離除磷區(qū)2和慢速絮凝除磷區(qū)5直接貫通，慢速絮凝除磷區(qū)5上部中心處設(shè)有喇叭口 4 ;化學(xué)絮凝沉淀區(qū)I頂部通過承托板6與亞鐵鹽補(bǔ)充區(qū)II相連并貫通，亞鐵鹽補(bǔ)充區(qū)II內(nèi)部設(shè)有零價鐵填充區(qū)7 ;亞鐵鹽補(bǔ)充區(qū)II頂部通過柱盤式升流布水器8與脫氮除磷區(qū)III相連，脫氮除磷區(qū)III由內(nèi)向外依次設(shè)有快速沉淀除磷區(qū)9中段和鐵氧化生物脫氮區(qū)10，快速沉淀除磷區(qū)9下段位于化學(xué)絮凝沉淀區(qū)I內(nèi)，快速沉淀除磷區(qū)9下段端部設(shè)有喇叭口 4，喇叭口 4下方設(shè)有反射板3，快速沉淀除磷區(qū)9中段上部自下而上依次設(shè)有進(jìn)藥布水器12和錐形進(jìn)水口 14，進(jìn)藥布水器12與進(jìn)藥管11相連，錐形進(jìn)水口 14與進(jìn)水管13相連；脫氮除磷區(qū)III通過鐵氧化生物脫氮區(qū)10頂部與三相分離區(qū)IV貫通，三相分離區(qū)IV由內(nèi)向外依次設(shè)有快速沉淀除磷區(qū)9上段、釋氣區(qū)16和沉淀區(qū)17，釋氣區(qū)16和沉淀區(qū)17通過擋泥板15分隔，三相分離區(qū)IV下部設(shè)有生物污泥排放口 21，三相分離區(qū)IV上部設(shè)有回流口 20、溢流堰18和出水口 19。
[0014]所述 的喇叭口 4位于慢速絮凝除磷區(qū)5上部1/4~1/3處。所述的進(jìn)藥布水器12位于快速沉淀除磷區(qū)9中 段上部1/4~1/3處，錐形進(jìn)水口 14位于快速沉淀除磷區(qū)9中段上部1/5~1/4處。所述的快速沉淀除磷區(qū)9中段與鐵氧化生物脫氮區(qū)10截面積比例為1:20-40。所述的慢速絮凝除磷區(qū)5與鐵氧化生物脫氮區(qū)10高度比例為1:5~10。所述的回流口 20位于沉淀區(qū)17上部1/3~1/2處，回流口 20回流液流量與錐形進(jìn)水口 14進(jìn)水流量比例為0.1~3.0。所述的化學(xué)絮凝沉淀區(qū)I底部傾角α為55°，反射板3錐角β為17°，三相分離區(qū)IV底部傾角Y為50°，快速沉淀除磷區(qū)9中段上端部傾角δ均為145°，擋泥板18下端部傾角ε為140°。
[0015]自生高鐵化學(xué)除磷-厭氧鐵氧化生物脫氮一體化裝置可用PVC板和鋼板制作，其工作過程如下:含硝氮/亞硝氮和磷的廢水，以及由沉淀區(qū)17經(jīng)回流口 20回流的富含高鐵鹽溶液一起由進(jìn)水管13進(jìn)入裝置快速沉淀除磷區(qū)9，混合液經(jīng)錐形進(jìn)水口 14后流速得到提高，向下與經(jīng)進(jìn)藥管11和進(jìn)藥布水器12進(jìn)入裝置的部分外加藥劑充分混合，進(jìn)行快速化學(xué)除磷過程；經(jīng)快速化學(xué)除磷后的固液混合物向下流動，由與快速沉淀除磷區(qū)9下部相連的喇叭口 4進(jìn)入慢速絮凝除磷區(qū)5，在該區(qū)域進(jìn)行慢速化學(xué)絮凝除磷過程，反應(yīng)后的固體向下進(jìn)入固液分離除磷區(qū)2進(jìn)行固液分離，固體物質(zhì)由化學(xué)污泥排放口 I排出，反應(yīng)后的液體(呈酸性)向上經(jīng)承托板6進(jìn)入亞鐵鹽補(bǔ)充區(qū)II的零價鐵填充區(qū)7，將內(nèi)部填充的鐵屑/鐵渣等零價鐵材料溶解為二價鐵；含二價鐵的廢水經(jīng)柱盤式升流布水器8進(jìn)入鐵氧化生物脫氮區(qū)10進(jìn)行生物脫氮；反應(yīng)后的固液氣混合物經(jīng)生物脫氮區(qū)10上部進(jìn)入三相分離區(qū)IV，其中，氣體經(jīng)釋氣區(qū)16排入大氣，固液混合物經(jīng)沉淀區(qū)17進(jìn)行固液分離，液體由溢流堰18和出水口 19排出反應(yīng)器，固體由上部生物污泥排放口 21排出反應(yīng)器，沉淀區(qū)17中澄清溶液部分經(jīng)回流口 20進(jìn)行回流。
【權(quán)利要求】
1.一種自生高鐵化學(xué)除磷-厭氧鐵氧化生物脫氮一體化裝置，其特征在于:裝置從下到上依次設(shè)有化學(xué)絮凝沉淀區(qū)(I)、亞鐵鹽補(bǔ)充區(qū)(II)、脫氮除磷區(qū)(III)和三相分離區(qū)(IV);化學(xué)絮凝沉淀區(qū)(I)自下到上設(shè)有固液分離除磷區(qū)(2)和慢速絮凝除磷區(qū)(5)，固液分離除磷區(qū)(2)底部中心設(shè)有化學(xué)污泥排放口( 1)，固液分離除磷區(qū)(2)和慢速絮凝除磷區(qū)(5)直接貫通，慢速絮凝除磷區(qū)(5)上部中心處設(shè)有喇叭口(4);化學(xué)絮凝沉淀區(qū)(I)頂部通過承托板(6)與亞鐵鹽補(bǔ)充區(qū)(II)相連并貫通，亞鐵鹽補(bǔ)充區(qū)(II)內(nèi)部設(shè)有零價鐵填充區(qū)(7);亞鐵鹽補(bǔ)充區(qū)(II)頂部通過柱盤式升流布水器(8)與脫氮除磷區(qū)(III)相連，脫氮除磷區(qū)(III)由內(nèi)向外依次設(shè)有快速沉淀除磷區(qū)(9)中段和鐵氧化生物脫氮區(qū)(10)，快速沉淀除磷區(qū)(9)下段位于化學(xué)絮凝沉淀區(qū)(I)內(nèi)，快速沉淀除磷區(qū)(9)下段端部設(shè)有喇叭口(4)，喇叭口(4)下方設(shè)有反射板(3)，快速沉淀除磷區(qū)(9)中段上部自下而上依次設(shè)有進(jìn)藥布水器(12)和錐形進(jìn)水口( 14)，進(jìn)藥布水器(12)與進(jìn)藥管(11)相連，錐形進(jìn)水口( 14)與進(jìn)水管(13)相連；脫氮除磷區(qū)(III)通過鐵氧化生物脫氮區(qū)(10)頂部與三相分離區(qū)(IV)貫通，三相分離區(qū)(IV)由內(nèi)向外依次設(shè)有快速沉淀除磷區(qū)(9)上段、釋氣區(qū)(16)和沉淀區(qū)(17)，釋氣區(qū)(16)和沉淀區(qū)(17)通過擋泥板(15)分隔，三相分離區(qū)(IV)下部設(shè)有生物污泥排放口(21)，三相分離區(qū)(IV)上部設(shè)有回流口(20)、溢流堰(18)和出水口( 19)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自生高鐵化學(xué)除磷-厭氧鐵氧化生物脫氮一體化裝置，其特征在于:所述的喇叭口(4)位于慢速絮凝除磷區(qū)(5)上部1/1~1/3處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自生高鐵化學(xué)除磷-厭氧鐵氧化生物脫氮一體化裝置，其特征在于:所述的進(jìn)藥布水器(12)位于快速沉淀除磷區(qū)(9)中段上部1/1~1/3處，錐形進(jìn)水口( 14)位于快速沉淀除磷區(qū)(9)中段上部1/5~1/4處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自生高鐵化學(xué)除磷-厭氧鐵氧化生物脫氮一體化裝置，其特征在于:所述的快速沉淀除磷區(qū)(9)中段與鐵氧化生物脫氮區(qū)(10)截面積比例為1:20~40。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自生高鐵化學(xué)除磷-厭氧鐵氧化生物脫氮一體化裝置，其特征在于:所述的慢速絮凝除磷區(qū)(5)與鐵氧化生物脫氮區(qū)(10)高度比例為1:5~10。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自生高鐵化學(xué)除磷-厭氧鐵氧化生物脫氮一體化裝置，其特征在于:所述的回流口(20)位于沉淀區(qū)(17)上部1/3~1/2處，回流口(20)回流液流量與錐形進(jìn)水口(14)進(jìn)水流量比例為0.1~3.0。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自生高鐵化學(xué)除磷-厭氧鐵氧化生物脫氮一體化裝置，其特征在于:所述的化學(xué)絮凝沉淀區(qū)(I)底部傾角α為55°，反射板(3)錐角β為17°，三相分離區(qū)(IV)底部傾角Y為50°，快速沉淀除磷區(qū)(9)中段上端部傾角δ均為145°，擋泥板(18)下端部傾角ε為140°。
【文檔編號】C02F1/52GK103693806SQ201310650276
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】鄭平, 張萌, 王茹, 沈小晶, 張宗和, 詹恩超, 張吉強(qiáng), 王振希 申請人:浙江大學(xué)