本發(fā)明涉及污水脫氮，尤其涉及一種旋流流化深度脫氮裝置及其工藝。

背景技術(shù)：

1、隨著人類社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展，水環(huán)境污染問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)重，過(guò)量的氮經(jīng)過(guò)人們生產(chǎn)生活用水排入水體，會(huì)引發(fā)水體富營(yíng)養(yǎng)化等各類水體污染問(wèn)題，因此污水深度脫氮在各類污水的處理中都是一個(gè)重點(diǎn)。隨著對(duì)城市水環(huán)境質(zhì)量的要求越來(lái)越高，對(duì)總氮排放要求的日趨嚴(yán)格，對(duì)污水脫氮技術(shù)的高效性與穩(wěn)定性也有了更高的要求。

2、硫自養(yǎng)反硝化于20世紀(jì)70年代被提出并展開研究。自養(yǎng)反硝化細(xì)菌尤其是脫氮硫桿菌的發(fā)現(xiàn)引起了廣泛關(guān)注。硫自養(yǎng)反硝化技術(shù)是指使用活性硫單質(zhì)以及還原態(tài)的硫化合物作為電子供體，利用其中硫元素的還原性，催化自養(yǎng)反硝化菌脫氮，無(wú)需外加碳源，不會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)。硫自養(yǎng)反硝化反應(yīng)同步脫氮的核心是其功能菌群，即反硝化脫硫細(xì)菌，因此在應(yīng)用硫自養(yǎng)反硝化脫氮技術(shù)時(shí)，要充分考慮保證高效率高活性的功能菌群對(duì)硫自養(yǎng)反硝化脫氮技術(shù)的發(fā)展具有重要的作用。

3、近年來(lái)，硫自養(yǎng)反硝化除氮因其經(jīng)濟(jì)性與安全性得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)硫自養(yǎng)反硝化的研究主要是從反應(yīng)機(jī)理、反應(yīng)裝置設(shè)計(jì)、運(yùn)行條件及最佳運(yùn)行控制方式等方面，?研究表明，一定程度上以還原性金屬硫化物為電子供體的硫自養(yǎng)反硝化過(guò)程具有更好的脫氮效果。此外反應(yīng)裝置形式也會(huì)對(duì)反應(yīng)效率產(chǎn)生較大的影響，比如上向流進(jìn)水方式使得反硝化反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的氣體容易逸出，且有助于厭氧環(huán)境的形成，有利于反硝化反應(yīng)的進(jìn)行；反應(yīng)裝置內(nèi)部填料構(gòu)建的生物反應(yīng)的微環(huán)境也會(huì)影響硫自養(yǎng)反硝化反應(yīng)的效果。

4、硫自養(yǎng)脫氮裝置的自養(yǎng)反硝化過(guò)程，由裝置底部進(jìn)水，先后通過(guò)裝置內(nèi)布置的粗砂層、脫氧層、脫氮層，利用還原態(tài)硫?yàn)殡娮庸w，通過(guò)氧化還原態(tài)硫提供能量，同時(shí)以硝酸鹽為電子受體，將硝酸鹽還原成氮?dú)?。硫自養(yǎng)脫氮裝置的傳統(tǒng)固定床填料含硫但存在一些不足：

5、1、硫自養(yǎng)脫氮裝置固定床填料間空隙小，會(huì)導(dǎo)致裝置出現(xiàn)堵塞的情況，若不及時(shí)清理，易引起板結(jié)，導(dǎo)致裝置失效；

6、2、固定床的填料與污水之間接觸不充分，因此通常需要更長(zhǎng)時(shí)間的停留時(shí)間，不僅會(huì)增大占地面積，還降低了硫自養(yǎng)脫氮的效率；

7、3、固定床因其易堵塞的問(wèn)題，對(duì)進(jìn)水要求高，往往需要控制進(jìn)水懸浮物濃度，進(jìn)水水質(zhì)需要達(dá)到ss<10mg/l；

8、4、固定床需要定期氣洗反洗，但空氣的進(jìn)入，會(huì)對(duì)缺氧狀態(tài)的裝置內(nèi)部菌群生活環(huán)境進(jìn)行破壞，進(jìn)而影響硫自養(yǎng)反硝化細(xì)菌群的活性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種旋流流化深度脫氮裝置及其工藝，以解決現(xiàn)有技術(shù)中固定床易堵塞、脫氮效率低等技術(shù)問(wèn)題。

2、為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供的一種旋流流化深度脫氮裝置采用如下技術(shù)方案：

3、一種旋流流化深度脫氮裝置包括主反應(yīng)圓桶、第一進(jìn)水管、第二進(jìn)水管和三相分離結(jié)構(gòu)；主反應(yīng)圓桶內(nèi)設(shè)有硫自養(yǎng)填料；第一進(jìn)水管和第二進(jìn)水管設(shè)于主反應(yīng)圓桶下端且用于將主反應(yīng)圓桶內(nèi)外連通，第一進(jìn)水管和第二進(jìn)水管沿主反應(yīng)圓桶圓周方向間隔布置且第一進(jìn)水管和第二進(jìn)水管的軸線平行布置，第一進(jìn)水管遠(yuǎn)離主反應(yīng)圓桶的一端連接有污水箱，第二進(jìn)水管用于向主反應(yīng)圓桶內(nèi)輸入清水，第一進(jìn)水管和第二進(jìn)水管向主反應(yīng)圓桶內(nèi)輸入的水流流速相同且均沿切向方向進(jìn)水；三相分離結(jié)構(gòu)設(shè)置在主反應(yīng)圓桶內(nèi)，用于將硫自養(yǎng)填料、水、氣分離。

4、有益效果是：本發(fā)明的一種旋流流化深度脫氮裝置在使用時(shí)，通過(guò)控制第一進(jìn)水管和第二進(jìn)水管沿同一圓弧方向切向進(jìn)水且向主反應(yīng)圓桶內(nèi)輸入的水流流速相同，從而在主反應(yīng)圓桶內(nèi)流化區(qū)形成并維持旋流，形成流化床，在缺氧的環(huán)境中，自養(yǎng)反硝化細(xì)菌以還原態(tài)硫?yàn)殡娮庸w，以還原污水中的硝酸鹽為電子受體，通過(guò)反硝化反應(yīng)生成氮?dú)?，完成污水脫氮過(guò)程后，經(jīng)過(guò)三相分離器將硫自養(yǎng)填料、處理后的污水以及氮?dú)夥蛛x，實(shí)現(xiàn)高效脫氮。本發(fā)明的一種旋流流化深度脫氮裝置在使用時(shí)，旋流不僅可以使主反應(yīng)圓桶內(nèi)硫自養(yǎng)填料與污水充分的混合，還可以提供向上的水力，使硫自養(yǎng)填料間隙變大，直至硫自養(yǎng)填料可以在流化區(qū)自由運(yùn)動(dòng)且不互相接觸，以使主反應(yīng)圓桶內(nèi)不容易發(fā)生堵塞，極大避免了板結(jié)乃至失效的情況；同時(shí)也促進(jìn)了污水與硫自養(yǎng)填料的混合，使硫自養(yǎng)填料表面的自養(yǎng)反硝化細(xì)菌與污水接觸面積更廣，以此提高脫氮效率、降低反應(yīng)停留的時(shí)間，減小了裝置的占地面積；增大硫自養(yǎng)填料與污水的接觸面積，實(shí)現(xiàn)高效脫氮；硫自養(yǎng)填料上更大的比表面積，給自養(yǎng)反硝化細(xì)菌的生存空間更大，反硝化細(xì)菌單位濃度更高，使脫氮裝置具有更高的耐沖擊負(fù)荷能力，運(yùn)行穩(wěn)定性更高。

5、進(jìn)一步的，三相分離結(jié)構(gòu)包括第一擋板、第二擋板、集氣罩，第一擋板為環(huán)形板且設(shè)于主反應(yīng)圓桶的內(nèi)側(cè)壁上，第一擋板上具有呈v形布置的引導(dǎo)面，v形的引導(dǎo)面的尖端朝主反應(yīng)圓桶的軸線方向設(shè)置以引導(dǎo)水并阻擋硫自養(yǎng)填料，集氣罩設(shè)于第一擋板上方且集氣罩中間連接有排氣管，排氣管用于將氮?dú)馀懦鲋鞣磻?yīng)圓桶，第二擋板為環(huán)形板且設(shè)于主反應(yīng)圓桶內(nèi)壁上，第二擋板沿主反應(yīng)圓桶的徑向自外向內(nèi)且朝下傾斜布置。

6、有益效果：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于安裝和維護(hù)。

7、進(jìn)一步的，第一擋板的截面為等邊三角形，所述等邊三角形的其中一條邊與主反應(yīng)圓桶的內(nèi)壁重合。

8、有益效果：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制作。

9、進(jìn)一步的，第二擋板的最內(nèi)側(cè)的一端處于集氣罩的最外側(cè)的一端的內(nèi)側(cè)，且第二擋板的最下端處于集氣罩的最下端的上方。

10、進(jìn)一步的，三相分離結(jié)構(gòu)還包括出水堰，出水堰為設(shè)于主反應(yīng)圓桶內(nèi)的環(huán)形槽且槽口朝上，出水堰處于集氣罩上方，出水堰與主反應(yīng)圓桶對(duì)應(yīng)的側(cè)壁處開設(shè)有出水口以將出水堰中的水排出。

11、有益效果：便于穩(wěn)定勻速將出水堰中的水排出，保證主反應(yīng)圓桶的穩(wěn)定性。

12、進(jìn)一步的，主反應(yīng)圓桶上還設(shè)有出水管，出水管與第二進(jìn)水管連通以將主反應(yīng)圓桶內(nèi)經(jīng)三相分離結(jié)構(gòu)分離后的水循環(huán)輸送回主反應(yīng)圓桶內(nèi)。

13、有益效果：循環(huán)利用清水，提高水資源利用率，保護(hù)水資源，綠化環(huán)境，降低成本資金。

14、進(jìn)一步的，第一進(jìn)水管和第二進(jìn)水管上均設(shè)有用于控制流速的驅(qū)動(dòng)泵。

15、有益效果：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便控制。

16、為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供的一種旋流流化深度脫氮工藝采用如下技術(shù)方案：

17、一種旋流流化深度脫氮工藝使用上述的一種旋流流化深度脫氮裝置，包括以下步驟：

18、s1、首先在主反應(yīng)圓桶內(nèi)放置設(shè)定量的硫自養(yǎng)填料和清水；

19、s2、污水沿第一進(jìn)水管進(jìn)入主反應(yīng)圓桶、清水沿第二進(jìn)水管進(jìn)入主反應(yīng)圓桶，污水和清水的流速相同且沿切向方向進(jìn)水以在主反應(yīng)圓桶內(nèi)生成旋流，旋流使得污水與裝置內(nèi)的硫自養(yǎng)填料充分接觸，并形成流化床；

20、s3、在脫氮完成后，通過(guò)主反應(yīng)圓桶頂部設(shè)置的三相分離結(jié)構(gòu)完成硫自養(yǎng)填料、氮?dú)庖约懊摰笪鬯姆蛛x。

21、有益效果：本發(fā)明的一種旋流流化深度脫氮工藝在使用時(shí)，旋流不僅可以使主反應(yīng)圓桶內(nèi)硫自養(yǎng)填料與污水充分的混合，還可以提供向上的水力，使硫自養(yǎng)填料間隙變大，直至硫自養(yǎng)填料可以在流化區(qū)自由運(yùn)動(dòng)且不互相接觸，以使主反應(yīng)圓桶內(nèi)不容易發(fā)生堵塞，極大避免了板結(jié)乃至失效的情況；同時(shí)也促進(jìn)了污水與硫自養(yǎng)填料的混合，使硫自養(yǎng)填料表面的自養(yǎng)反硝化細(xì)菌與污水接觸面積更廣，以此提高脫氮效率、降低反應(yīng)停留的時(shí)間，減小了裝置的占地面積；增大硫自養(yǎng)填料與污水的接觸面積，實(shí)現(xiàn)高效脫氮；硫自養(yǎng)填料上更大的比表面積，給自養(yǎng)反硝化細(xì)菌的生存空間更大，反硝化細(xì)菌單位濃度更高，使脫氮裝置具有更高的耐沖擊負(fù)荷能力，運(yùn)行穩(wěn)定性更高。

22、進(jìn)一步的，旋流使得流化床為主反應(yīng)圓桶內(nèi)向上的水流速度增大到硫自養(yǎng)填料在床體內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)且互不接觸的狀態(tài)。

23、有益效果：使主反應(yīng)圓桶內(nèi)不容易發(fā)生堵塞，極大避免了板結(jié)乃至失效的情況。

24、進(jìn)一步的，污水和清水的流速均不低于2m/h。

25、有益效果：保證脫氮效率。