一种自动循环流动的污水脱氮组合工艺及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种自动循环流动的污水脱氮组合工艺及装置，更具体的说，尤其涉及一种通过曝气充氧、亚硝化-厌氧氨氧化脱氮、电化学还原反应的工艺组合，并具有水体自动循环功能的实现对污水中氮元素完全脱除的工艺及装置。
【背景技术】
[0002]水体中的氮源污染物是水环境污染的主要原因之一，它们主要以氨、硝酸盐形式存在。因而，污水中氮类物质历来为环保工作者的重点去除对象。直至今日，传统方法为反硝化，新兴的工艺为厌氧氨氧化方法。传统的去除方法，需要极大的能耗和化学品的输入，不但工艺复杂，而且费用高昂，更不适用于在经济能力有限的地区。而一般的厌氧氨氧化法，对氮元素的理论最高去除率只有85%左右，依然无法将氮元素完全去除。残留在水体中以硝酸盐的形式存在依然会引起水体的富营养化。
[0003]面对小水量高浓度的含氮废水或污水时，例如市政污水厂的污泥消化液、焦化造气废水、乡镇小流量污水等，以上的两种方法的缺点更加显著。一方面，由于消化液量小、浓度大，流程复杂脱氮设施极为不经济，同时无法达到完全脱氮的目的。针对以上现状，本发明旨在发明一种机械设备少、流程简单、能耗小，并且能将氮类元素完全脱除的工艺或方法。
【发明内容】
[0004]本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种自动循环流动的污水脱氮组合工艺及装置。
[0005]本发明的自动循环流动的污水脱氮组合工艺，其特别之处在于，通过以下步骤来实现:
a).污水的曝气，向待净化的污水中通入空气，实现对污水的曝气，以使污水中溶解饱和的氧气；
b).污水的通入，将溶解氧气后的污水通入反应柱的底部，反应柱中由下至上分布有污泥层和填料层，污泥层中由下至上依次设置有异养菌菌落、亚硝化菌菌落、厌氧氨氧化菌菌落，填料层由还原铁肩组成；
c).有机物的消耗，含氧污水首先经过异养菌菌落，通过异养菌分解污水中的多种有机物，实现污水中有机物的去除；
d).亚硝化反应，污水流经亚硝化菌菌落的过程中，污水中的氨氮以溶解氧为电子受体，通过亚硝化菌的亚硝化过程将污水中的部分氨氮转化为亚硝氮，并消耗掉溶解氧；
e).厌氧氨氧化反应，污水流经厌氧氨氧化菌落时，污水中的大部分溶解氧已被消耗，通过厌氧氨氧化菌的厌氧氨氧化过程将剩余氨氮和亚硝氮同时转化为氮气和部分硝氮；
f).电化学还原反应，污水最后流经填料层，在填料层中还原铁的作用下，污水中剩余的硝氮又被还原为氨氮或者亚硝氮，以便在下一循环净化过程中去除； g).重新充氧和循环，对由反应柱顶部流出的水体进行重新充氧，重新充氧后的水体与首次进入的污水混合后通入反应柱中，实现污水的循环净化，以使污水中的氮元素去除率满足要求。
[0006]本发明的用于自动循环流动的污水脱氮组合工艺的装置，包括曝气柱、反应柱、入流管、回流管以及曝气头，曝气柱和反应柱的内部均为空腔，曝气柱的上部设置有进水口，用于注入待净化的污水;曝气头设置于曝气柱内部空腔的底部，用于通入空气，以使待净化污水中溶解饱和的氧气;其特别之处在于:入流管的两端分别与曝气柱的顶部、反应柱的底部相通，以使曝气柱中的污水从反应柱的底部进入;反应柱中由下至上依次设置有污泥层、填料层，污泥层中由下至上分布有异养菌菌落、亚硝化菌菌落、厌氧氨氧化菌菌落，以分别进行消耗有机物、亚硝化、厌氧氨氧化反应，填料层由还原铁肩组成，以将硝氮还原为氨氮或者亚硝氮，实现污水中氨氮的去除；回流管的两端分别与反应柱的顶部、曝气柱的底部相通，以实现污水的循环曝气和净化。
[0007]本发明的用于自动循环流动的污水脱氮组合工艺的装置，所述反应柱中污泥层的下方设置有承托层，承托层实现对污泥层的承载并将由入流管进入的污水均匀分布到反应柱的横断面上;所述填料层的下方设置有对其进行承载的分隔层。
[0008]本发明的用于自动循环流动的污水脱氮组合工艺的装置，所述曝气柱和反应柱的顶端均开口，以使污水可溶解空气中的氧气，减少曝气量。
[0009]本发明的用于自动循环流动的污水脱氮组合工艺的装置，所述曝气柱的底部开设有用于将净化完毕的污水排出的出水口。
[0010]本发明的用于自动循环流动的污水脱氮组合工艺的装置，在曝气柱底部的曝气头的曝气作用下，使得曝气柱中水体的密度小于反应柱中水体的密度，进而使得反应柱中的水体通过回流管自动流入曝气柱中；反应柱中的液位下降后，曝气柱中的水体也自动流入反应柱中，进而实现了水流的自动循环流动。
[0011 ]本发明的有益效果是:本发明的自动循环流动的污水脱氮组合工艺及装置，待脱氮处理的污水曝气后，通入依次设置有异养菌菌落、亚硝化菌菌落、厌氧氨氧化菌落、铁肩的反应柱，使得异养菌可去除污水中的有机物，亚硝化菌通过亚硝化过程将污水中的部分氨氮转化为亚硝氮，厌氧氨氧化通过厌氧氨氧化过程将剩余氨氮和亚硝氮转化为氮气和硝氮;进一步地，通过铁肩的还原反应又将硝氮转化为氨氮或亚硝氮，以便在下一循环净化过程中去除，经过多次循环，几乎实现了污水中氮元素的完全脱除。
[0012]同时，通过曝气头在曝气柱中的曝气作用，使得曝气柱中污水的密度小于反应柱中污水的密度，因此反应柱中的污水可通过回流管自动流入曝气柱中；随着反应柱中液面高度的下降，曝气柱中的污水又可自动流入反应柱中，进而实现了水体的自动循环流动，无需增设其他驱动装置。通过将曝气柱和反应柱均设置为上端开口的形式，使得污水可溶解空气中的氧气，有利于减少曝气量。本发明的工艺及装置，具有械设备少、流程简单、能耗小、有益效果显著的优点，适于应用推广。
【附图说明】
[0013]图1为本发明的用于自动循环流动的污水脱氮组合工艺及装置的结构原理图。
[0014]图中:1进水口，2曝气柱，3曝气头，4供气管，5出水口，6入流管，7反应柱，8承托层，9污泥层，10分隔层，11填料层，12回流管。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0016]如图1所示，给出了本发明的用于自动循环流动的污水脱氮组合工艺及装置的结构原理图，其由曝气柱2、反应柱7、入流管6、回流管12、曝气头3和供气管4组成，曝气柱2和反应柱7的内部均为空腔，曝气柱2的上端开设有进水口 1，待净化的污水通过进水口 1进入曝气柱2中。曝气头3设置于曝气柱2内部空腔的底部，曝气头3与供气管4相连通，用于向曝气柱2中鼓入空气，对污水进行曝气，使污水中溶解饱和的氧气。入流管6的上端与曝气柱2的顶端相通，入流管6的下端与反应柱7的底端相通。曝气柱2中溶解了氧气后的污水通过入流管注入反应柱7的底部。
[0017]反应柱7内部空腔中，由下至上依次设置有承托层8、污泥层9、分隔层10和填料层11，承托层8位于污泥层9的下方，承托层8用于承载污泥层9，避免污泥层9下漏，并具有布水作用，承托层8可将由入流管6进入的污水均匀分布于反应柱7的横断面上。污泥层9中由下至上依次分布有异养菌菌落、亚硝化菌菌落、厌氧氨氧化菌菌落，分隔层10位于污泥层9的上方，其上部为填料层11，填料层11由还原性铁肩构成;分隔层10实现对污泥层9的承载作用，其在允许污水通过的情况下，可避免调料层11