[发明专利]一种自强化固态碳源释放的高效脱氮装置及方法

权利要求书

1.一种根据自强化固态碳源释放的高效脱氮装置的污水处理方法，其特征在于，所述自强化固态碳源释放的高效脱氮装置包括由下至上依次连通的布水排泥装置（I）、反应装置（II）和三相分离装置（III）；所述布水排泥装置（I）为下部逐渐缩小且具有内腔的结构，底部开设排泥口（1），内腔中设有用于均匀分布污水的第一布水器（3），第一布水器（3）通过进水管（2）与外部连通；所述反应装置（II）内部包括由下至上依次连通的厌氧氨氧化区、内三相分离区、内布水区和短程反硝化区；所述厌氧氨氧化区用于接种厌氧氨氧化污泥，底部与布水排泥装置（I）连通；所述内三相分离区中设有三相分离器，三相分离器上方依次设有分离挡板（5）和喇叭状的第一集气罩（6），分离挡板（5）和第一集气罩（6）均用于阻挡厌氧氨氧化污泥；第一集气罩（6）顶部连接有漏斗状的内排气板（9），两者内腔连接处形成第一排气口（7），第一排气口（7）处设有能向上移动的重力球（8）；初始状态下，重力球（8）能封堵第一排气口（7）；厌氧氨氧化区产生的气体能向上顶开重力球（8），并仅能通过第一排气口（7）进入内布水区；所述内布水区中设有第二布水器（10），第二布水器（10）上方设有承托层（11），承托层（11）能将所在处反应装置（II）的内腔横截面完全覆盖；所述承托层（11）具有若干空隙，在用于阻挡短程反硝化区中的短程反硝化污泥向下移动的同时，能对短程反硝化区均匀布水；所述短程反硝化区用于接种短程反硝化污泥，内部设有可拆卸更换的固态碳源装置（13）；固态碳源装置（13）为网状结构，内部装有用于为短程反硝化污泥提供碳源的固态碳源，内腔顶部由下至上逐渐缩小；所述三相分离装置（III）与短程反硝化区相连通，内部设有竖向的气体收集管（16），气体收集管（16）顶部设有能与外界连通的第二排气口（19）；三相分离装置（III）上部侧壁开设排水口（18），底部通过回流管（14）与进水管（2）相连通，用于将分离的液体部分回流；

所述污水处理方法具体如下：

在厌氧氨氧化区和短程反硝化区中分别接种厌氧氨氧化污泥和短程反硝化污泥；将含有氨氮和硝氮的污水通过进水管（2）进入布水排泥装置（I），经第一布水器（3）均匀布水后向上进入反应装置（II）；在反应装置（II）中，污水首先进入厌氧氨氧化区，微生物通过厌氧氨氧化反应将污水中的氨氮和短程反硝化区产生并回流的亚硝氮转化成氮气；经厌氧氨氧化反应后的固液气混合物进入内三相分离区；厌氧氨氧化产生的氮气在喇叭状的第一集气罩（6）内积累，第一集气罩（6）中的气压逐渐增大，当气压产生的推力大于第一内排气口（7）处重力球（8）的重力时，气体脉冲释放至短程反硝化区；释气结束后，由于重力作用，重力球（8）回落并重新封堵第一排气口（7）；重力球（8）在气体的作用下上下循环往复移动，以实现自动脉冲释气；固液混合物通过分离挡板（5）和第一集气罩（6）的阻挡作用，在重力作用下静置沉降实现固液分离，厌氧氨氧化污泥重新回落至厌氧氨氧化区；经厌氧氨氧化反应后的污水通过第二布水器（10）的均匀布水作用，经承托层（11）进入短程反硝化区；固态碳源装置（13）能够缓释有机物，为微生物提供碳源；第一集气罩（6）内的气体经第一内排气口（7）进入短程反硝化区，脉冲气体产生的动力可强化流体对固态碳源装置（13）中固态碳源的搅动，提高有机物释放效率性能；通过固态碳源装置（13）顶部内腔的特殊结构，可实现在污水流动方向上有机物释放效率由高到低，既可满足短程反硝化微生物有机物需求，又可降低出水有机物浓度防止超标；微生物通过短程反硝化反应将污水中的硝氮转换成亚硝氮；

经短程反硝化区处理后的产物进入三相分离装置（III），气体由气体收集管（16）收集后经第二排气口（19）排出；固液混合物经沉降后实现固液分离，固体污泥重新回落至反应装置（II）中，液体一部分通过回流管（14）进入进水管（2）实现污水回流，另一部分经过排水口（18）排出。

2.根据权利要求1所述的一种根据自强化固态碳源释放的高效脱氮装置的污水处理方法，其特征在于，所述分离挡板（5）位于第一集气罩（6）下方，为固定于反应装置（II）内壁的环形结构；第一集气罩（6）位于反应装置（II）的1/3~2/5高度处，为由下至上内径逐渐缩小的喇叭状结构，沿水平方向的倾斜角度为50~60°；内排气板（9）为由下至上内径逐渐增大的漏斗状结构，沿水平方向的倾斜角度为70~80°；第一集气罩（6）、内排气板（9）与反应装置（II）均同轴设置。