一种竖管脱氮填料装置.pdf

本发明一种竖管脱氮填料装置，包括主管道框架、闭路框架支管道、竖向曝气管、进气管、供风机、排气管、排气阀、进气阀，竖向曝气管表面设有曝气孔；在竖向曝气管的外周编织脱氮填料，脱氮填料的外径为30~100mm，脱氮填料为纤维材质且完全覆盖曝气管表面。本发明将脱氮填料直接设置在竖向曝气管四周且将闭路框架支管道作为空气的循环支路，氧利用率高；具有完整曝气功能模块单元，便于检修安装，性能稳定可靠、可连续或间续运行；竖向曝气管强度高、耐腐蚀、寿命长，曝气孔在水压力下实现自闭功能，可在线清洗，防堵塞，减低开机能耗；脱氮填料可以实现污泥减量化，对比传统活性污泥法，剩余活性污泥量的减量化可以达到50%以上。

1.  一种竖管脱氮填料装置，其特征在于：包括主管道框架、与所述主管道框架连通的闭路框架支管道、与所述闭路框架支管道连通的竖向曝气管、与所述主管道框架连通的进气管、与所述进气管连通的供风机、与所述主管道框架连通的排气管、设置在所述排气管上的排气阀、设置在所述进气管上的进气阀；所述主管道框架由PVC管或玻璃钢管插接成，所述竖向曝气管表面设有曝气孔，所述竖向曝气管为TPU或EMDP材质的管道；在竖向曝气管的外周编织脱氮填料，脱氮填料的外径为30~100mm，所述脱氮填料为纤维材质且完全覆盖曝气管表面。

2.  根据权利要求1所述的一种竖管脱氮填料装置，其特征是：所述脱氮填料采用由维纶、锦纶、涤纶、丙纶、腈纶、聚乙烯、聚氯乙烯中的至少一种或上述材料经过杂化后的单质或上述材料经过杂化后的混合物组成。

3.  根据权利要求1所述的一种竖管脱氮填料装置，其特征是：所述脱氮填料为条状且呈螺旋状紧密缠绕被于竖向曝气管四周。

4.  根据权利要求1所述的一种竖管脱氮填料装置，其特征是：所述脱氮填料由尼龙网及一端缠绕在所述尼龙网上的纤维组成，所述脱氮填料以层叠式方式包扎在竖向曝气管四周。

5.  根据权利要求4所述的一种竖管脱氮填料装置，其特征是：所述尼龙网的尼龙纤维直径0.1-3mm。

6.  根据权利要求4所述的一种竖管脱氮填料装置，其特征是：所述尼龙网的网眼直径大于纤维长度。

7.  根据权利要求1所述的一种竖管脱氮填料装置，其特征是：所述脱氮填料由尼龙中间绳和一端与所述尼龙中间绳连接的纤维组成，所述脱氮填料螺旋缠绕在竖向曝气管四周，相邻两个脱氮填料之间具有间隙，脱氮填料缠绕密度与其距离曝气管的距离正相关。

8.   根据权利要求1所述的一种竖管脱氮填料装置，其特征是：所述脱氮填料包括塑料网、多层缠绕在所述塑料网四周的纤维。

9.  根据权利要求1所述的一种竖管脱氮填料装置，其特征是：所述曝气孔分布在竖向微孔曝气器四周，所述曝气孔分布密度与所述曝气孔深度成正比。

一种竖管脱氮填料装置
技术领域
    本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种竖管脱氮填料装置。
背景技术
水是人类赖以生存的宝贵资源。随着经济的快速发展，由于含氮有机物、含氮无机化肥和含氮杂环农药的广泛使用，会使大量复杂的各种含氮污染物进入水体，使含富营养化物质的排放量猛增。水体的富营养化污染对人类生存的环境造成了巨大危害，水体生态环境日趋恶化，不仅影响了人类正常生活，还制约着经济发展，而且给人们造成巨大的直接和间接经济损失。因此，受富营养化污染水体的修复和高效的脱TKN和TN废水装置和工艺的研究工作迫在眉睫。
脱氮填料、曝气装置和他们的应用方法是废水处理的十分重要的核心技术，随着水源水污染日趋严峻，各种脱氮填料和曝气装置越来越多地应用于自然水体修复和废水处理中。脱氮填料、曝气装置的性能也对自然水体修复和废水处理过程的效率、能耗、稳定性及可靠性均有直接影响，因此脱氮填料、曝气装置在自然水体修复和废水处理中一直受到高度重视。
目前国内外先进的脱氮填料为《用于废水脱氮填料的功能材料及其制备方法（ZL 201010582576.5）》和《一种密集支撑型填料（ZL 201010576284.0）》等填料。高效脱氮填料是有机与无机杂化填料，材质是完全不同于软性填料与半软性填料的废水处理填料，它是在研究脱氮机理的基础上发展而成的，它兼有软性填料与半软性填料的优点。通过深入研究高分子填料组成、孔结构、表面官能团与微生物的相容性和高效脱氮过程机理、以及工程化问题的基础上，研究有机填料聚合合成、特定纳米孔引入和表面改性的制备新方法，完成纳米孔功能化填料的实验室研制，实现对生物脱氮菌物理相似吸附与底质离子结合的双重作用固定化，初步设计和确定填料制备的工艺流程，并进一步建立有机填料的物性与质量控制指标。研制的填料应用后，使气、水与生物膜得到充分接触，生物膜量太大，生物膜具有一定的厚度，溶解氧梯度明显，在底部曝气器的外部曝气下，形成外部为好氧层、中部为缺氧层、内部为厌氧层，厌氧层使水中有机污染物水解酸化形成小分子，使有机氮氨化，在好氧层氨氮氧化成硝态氮，同时在缺氧层发生反硝化作用，硝态氮变成氮气，使水中的氨氮、总氮和有机物得到高效的同时处理。
目前国内外使用的曝气装置基本上分两大类，一大类为圆形的曝气头类，再细分为大、中、小、微孔四个气泡级别的曝气器；另一大类为管形的曝气头类，也可再细分为大、中、小、微孔四个气泡级别的曝气器。现曝气装置均在池底横向布置，存在安装和更换困难、实际服务面积小、曝气管容易破裂和氧利用率低等弊病，开发具有自主知识产权的高效脱氮填料竖管曝气装置具有很重要的意义。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明提供一种竖管脱氮填料装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种竖管脱氮填料装置，包括主管道框架、与所述主管道框架连通的闭路框架支管道、与所述闭路框架支管道连通的竖向曝气管、与所述主管道框架连通的进气管、与所述进气管连通的供风机、与所述主管道框架连通的排气管、设置在所述排气管上的排气阀、设置在所述进气管上的进气阀；所述主管道框架由PVC管或玻璃钢管插接成，所述竖向曝气管表面设有曝气孔，所述竖向曝气管为TPU或EMDP材质的管道；在竖向曝气管的外周编织脱氮填料，脱氮填料的外径为30~100mm，所述脱氮填料为纤维材质且完全覆盖曝气管表面。
上述设计中将脱氮填料直接设置在竖向曝气管四周且将闭路框架支管道作为空气的循环支路，将氧直接作用在脱氮填料上使得氧利用率高；曝气管实现竖向布置且和主管道框架构成具有完整曝气功能模块单元，便于检修安装，性能稳定可靠、可连续或间续运行；竖向曝气管采用TPU或EDMP材料制造，强度高、耐腐蚀、寿命长，曝气孔在水压力下实现自闭功能，可在线清洗，防堵塞，减低开机能耗；脱氮填料可以实现污泥减量化，对比传统活性污泥法，剩余活性污泥量的减量化可以达到50%以上。
优选地，所述脱氮填料采用由维纶、锦纶、涤纶、丙纶、腈纶、聚乙烯、聚氯乙烯中的至少一种或上述材料经过杂化后的单质或上述材料经过杂化后的混合物组成。脱氮填料材质耐酸碱性较强，能够适用多种水质，耐低水温6~12℃，使用寿命长达5年以上。
优选地，所述脱氮填料为条状且呈螺旋状紧密缠绕被于竖向曝气管四周，安装简单，便于拆卸更换。
优选地，所述脱氮填料由尼龙网及一端缠绕在所述尼龙网上的纤维组成，所述脱氮填料以层叠式方式包扎在竖向曝气管四周，使用寿命长，安装简单。
优选地，所述尼龙网的尼龙纤维直径0.1-3mm。
优选地，所述尼龙网的网眼直径大于纤维长度，便于形成良好的缺氧层和厌氧层。
优选地，所述脱氮填料由尼龙中间绳和一端与所述尼龙中间绳连接的纤维组成，所述脱氮填料螺旋缠绕在竖向曝气管四周，相邻两个脱氮填料之间具有间隙，脱氮填料缠绕密度与其距离曝气管的距离正相关，使得好氧层、缺氧层和厌氧层平滑过渡，脱氮效果更好，阻力损失低。
优选地，所述脱氮填料包括塑料网、多层缠绕在所述塑料网四周的纤维，安装方便。
优选地，所述曝气孔分布在竖向微孔曝气器四周，所述曝气孔分布密度与所述曝气孔深度成正比，有利于提高氧利用率，提高深水区脱氮效果。
本发明的有益效果是：本发明将脱氮填料直接设置在竖向曝气管四周且将闭路框架支管道作为空气的循环支路，将氧直接作用在脱氮填料上使得氧利用率高；曝气管实现竖向布置且和主管道框架构成具有完整曝气功能模块单元，便于检修安装，性能稳定可靠、可连续或间续运行；竖向曝气管采用TPU或EDMP材料制造，强度高、耐腐蚀、寿命长，曝气孔在水压力下实现自闭功能，可在线清洗，防堵塞，减低开机能耗；脱氮填料可以实现污泥减量化，对比传统活性污泥法，剩余活性污泥量的减量化可以达到50%以上。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
 图1是本发明的整体结构示意图。
  图2是本发明的竖向曝气管结构示意图。
 图3是本发明第一个优选方案结构示意图。
 图4是本发明第二个优选方案结构示意图。
图5是本发明第三个优选方案结构示意图。
图6是本发明第四个优选方案结构示意图。
 其中：1.主管道框架，2.排气管，3.排气阀，4.闭路框架支管道，5.进气阀，6.进气管，7.竖向曝气管，8.供风机，9.曝气孔，10.尼龙网，11.纤维，12.脱氮填料，13.尼龙中间绳，14.塑料网，15.间隙。
具体实施方式
     下面结合附图叙述一个实施例，对本发明作进一步说明。
实施例1：在图中，所述一种竖管脱氮填料装置，包括主管道框架1、与所述主管道框架1连通的闭路框架支管道4、与所述闭路框架支管道4连通的竖向曝气管7、与所述主管道框架1连通的进气管6、与所述进气管6连通的供风机8、与所述主管道框架1连通的排气管2、设置在所述排气管2上的排气阀3、设置在所述进气管6上的进气阀5；所述主管道框架1由PVC管或玻璃钢管插接成，所述竖向曝气管7表面设有曝气孔9，所述竖向曝气管7为TPU或EMDP材质的管道；在竖向曝气管7的外周编织脱氮填料12，脱氮填料12的外径为30~100mm，所述脱氮填料12为纤维材质且完全覆盖曝气管表面。
上述设计中将脱氮填料12直接设置在竖向曝气管7四周且将闭路框架支管道4作为空气的循环支路，将氧直接作用在脱氮填料12上使得氧利用率高；曝气管实现竖向布置且和主管道框架1构成具有完整曝气功能模块单元，便于检修安装，性能稳定可靠、可连续或间续运行；竖向曝气管7采用TPU或EDMP材料制造，强度高、耐腐蚀、寿命长，曝气孔9在水压力下实现自闭功能，可在线清洗，防堵塞，减低开机能耗；脱氮填料12可以实现污泥减量化，对比传统活性污泥法，剩余活性污泥量的减量化可以达到50%以上。
优选地，所述脱氮填料12采用由维纶、锦纶、涤纶、丙纶、腈纶、聚乙烯、聚氯乙烯中的至少一种或上述材料经过杂化后的单质或上述材料经过杂化后的混合物组成。脱氮填料12材质耐酸碱性较强，能够适用多种水质，耐低水温6~12℃，使用寿命长达5年以上。
优选地，所述曝气孔9分布在竖向微孔曝气器四周，所述曝气孔9分布密度与所述曝气孔9深度成正比，有利于提高氧利用率，提高深水区脱氮效果。所述脱氮填料12为条状且呈螺旋状紧密缠绕被于竖向曝气管7四周，安装简单，便于拆卸更换。
本设计的竖管脱氮填料装置以下两种水域实验结果如下：
在河流的一侧和适当的高度，结合低成本高效的新型废水处理的竖管高效脱氮填料曝气装置和应用技术，同时有针对性地根据具体河流的水动力特性，布置一排和适当长度的竖管曝气装置，利用浅层曝气原理，促进水体上下层循环和横向循环，提高氧利用率，增加水体溶解氧到0.3~10mg/L，有效降解水体污染，其主要污染指标：COD 20-500 mg/L，BOD = 10-250 mg/L ，NH3-N = 2.0-100.0 mg/L，TN = 4.0-120.0 mg/L，TP = 0.5-5.0 mg/L。在DO = 0.3-9.0 mg/L的条件下，经过一周原位处理后，出水COD = 0.5-10.0 mg/L，BOD = 1.0-6.0 mg/L，NH3-N = 0.1-1.0 mg/L， TN = 2.0-6.0 mg/L，TP = 0.1-0.5 mg/L，出水达到：CODMn≤10mg/L，BOD≤6mg/L，氨氮≤1.5mg/L，硝态氮≤6mg/L，达到了GB3838-88地面水环境质量标准IV类水体标准和GB12941-91景观娱乐用水水质B类标准。使水体从劣V类，恢复到IV类以上，加速微生物生长，有效降低运行费用。可以部分区域修复河流的污染水体，恢复其自净能力后，再移动竖管曝气装置，逐步地修复河流的污染水体，最终全部改善流域的生态环境。
在一个分散污水处理装置中，按照分散污水处理装置的尺寸和适当的高度，标准组合，结合低成本高效的新型废水处理的竖管高效脱氮填料曝气装置和应用技术，同时有针对性地根据污水特性，布置一组和适当长度的竖管曝气装置，利用A/O工艺原理，促进水体上下层循环，提高氧利用率，增加水体溶解氧到0.3~10mg/L，有效降解水体污染，效果达到：在DO = 0.3-9.0 mg/L的条件下，经过HRT33hA/O工艺处理氨纶废水后，进水COD 3330mg/L，BOD 1680mg/L ，NH3-N 330 mg/L，TN 400mg/L，TP 8 mg/L。出水COD 20 mg/L，BOD 5mg/L ，NH3-N0.5 mg/L，TN 15 mg/L，TP 0.1 mg/L，（1）COD去除率大于98%，BOD大于99%，氨氮大于99%，总氮大于95%，出水指标达到GB18918-2002一级A标准。（2）使废水的运行费用小于3元/t。
实施例2：本实施例与实施例1的不同点在于所述脱氮填料12由尼龙网10及一端缠绕在所述尼龙网10上的纤维11组成，所述脱氮填料12以层叠式方式包扎在竖向曝气管7四周，使用寿命长，安装简单。
优选地，所述尼龙网10的尼龙纤维11直径0.1-3mm。
优选地，所述尼龙网10的网眼直径大于纤维11长度，便于形成良好的缺氧层和厌氧层。
实施例3：本实施例与实施例1的不同点在于所述脱氮填料12由尼龙中间绳13和一端与所述尼龙中间绳13连接的纤维11组成，所述脱氮填料12螺旋缠绕在竖向曝气管7四周，相邻两个脱氮填料12之间具有间隙15，脱氮填料12缠绕密度与其距离曝气管的距离正相关，使得好氧层、缺氧层和厌氧层平滑过渡，脱氮效果更好，阻力损失低。
实施例4：本实施例与实施例1的不同点在于所述脱氮填料12包括塑料网14、多层缠绕在所述塑料网14四周的纤维11，安装方便。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。