一种黑臭水体治理装置及治理方法与流程
本发明涉及污水处理，尤其涉及一种黑臭水体治理装置及治理方法。
背景技术：
1、黑臭水体通常由于富含有机污染物、氨氮、重金属离子等多种污染物而形成，其中氮的过量排放是导致水体富营养化、黑臭现象加剧的主要原因之一。此外，铁离子、锰离子和硫酸根离子等无机离子的存在，也在一定程度上加剧了水体的黑臭程度和治理难度。
2、目前，针对黑臭水体的治理技术主要包括物理、化学和生物方法。物理方法如沉淀、过滤等，虽然可以去除部分悬浮物，但对溶解性污染物的去除效果有限。化学方法如絮凝、氧化等，虽然能够快速降低污染物浓度，但可能产生二次污染，且成本较高。生物方法主要利用微生物的生物降解作用去除污染物，具有环境友好和成本低廉的优点，但在处理效率和适应性方面存在局限。
3、近年来的研究表明，在适当浓度范围内的，铁离子、锰离子和硫酸根离子对脱氮的处理具有积极影响。现有技术对特定污染物的去除效果较好，但对于复合污染的水体，尤其是含有铁离子、锰离子和硫酸根离子的黑臭水体脱氮，缺乏有效的处理装置和治理方法。
4、因此，有必要针对现有技术中的不足进行改进，以解决上述问题。
技术实现思路
1、本发明克服了现有技术的不足，提供一种黑臭水体治理装置及治理方法。为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种黑臭水体治理装置，包括：相互连通的沉淀池、树脂交换器、调蓄池和脱氮池；
2、所述沉淀池用于调节水体中铁离子和锰离子的浓度，所述树脂交换器用于调节水体中硫酸根离子的浓度，所述脱氮池用于对水体进行脱氮处理，所述脱氮池依次包括：氨化区、硝化区和反硝化区；所述硝化区内设置有若干增氧机构；
3、所述增氧机构包括：设置在所述硝化区内部的碟形框，固定在所述蝶形框内侧底部的集液框，以及固定在所述蝶形框侧面的若干混合管；所述集液框的侧面固定有若干喷射管，所述碟形框的底部固定有进液筒，顶部固定有进气筒。
4、本发明一个较佳实施例中，所述混合管和所述喷射管的截面形状均为锥型，所述混合管直径较大的一端与所述蝶形框的侧面固定，所述喷射管直径较大的一端与所述集液框的侧面固定，所述进液筒的内部与所述集液框的内部贯通，所述进气筒的内部与所述蝶形框的内部贯通。
5、本发明一个较佳实施例中，所述混合管和所述喷射管均呈倾斜设置，且倾斜方向一致；所述混合管和所述喷射管位于同一轴线上。
6、本发明一个较佳实施例中，所述进液筒的内侧设置有进液管，所述进气筒的内侧设置有进气管，所述进液筒和所述进气筒的内侧均设置有转动连接组件，位于所述进气筒内的所述转动连接组件包括：由上到下依次固定在所述进气管侧面的上轴承、限位块和下轴承；所述上轴承和所述下轴承的侧面均与所述进气筒的内侧固定，所述限位块的侧面与所述进气筒的内侧接触，所述限位块与所述进气筒的连接处设置有若干密封圈。
7、本发明一个较佳实施例中，所述混合管靠近一端的顶部倾斜固定有破裂叶片，所述破裂叶片的一侧设置有锯齿结构。
8、本发明一个较佳实施例中，所述树脂交换器中的树脂床层为强碱性阴离子交换树脂。
9、本发明一个较佳实施例中，还包括：设置在所述沉淀池上的加药机构，以及设置在所述沉淀池和所述调蓄池上的多参数水质检测仪；所述加药机构用于对添加的药剂进行预混合反应，所述多参数水质检测仪用于检测水体中金属离子和阴离子的浓度。
10、本发明一个较佳实施例中，所述沉淀池的一侧安装有进水管，所述沉淀池与所述树脂交换器之间、所述树脂交换器与所述调蓄池之间、所述调蓄池与脱氮池之间均安装有连接管，所述脱氮池的一侧安装有排水管，所述进水管、所述连接管和所述排水管上均安装有水泵。
11、本发明一个较佳实施例中，所述树脂交换器与所述调蓄池之间的所述连接管上安装有三通阀，所述三通阀位于所述沉淀池与所述连接管上的所述水泵之间，所述三通阀的一端安装有回流管，所述回流管的一端与所述调蓄池的底部固定。
12、本发明提供一种黑臭水体治理装置的治理方法，包括以下步骤：
13、s1、将待治理的黑臭水体通入沉淀池内，向沉淀池中添加氧化剂，使fe2+和mn2+氧化位为fe3+和mno2，再添加碱性物质调节水体ph值在3.5-9，将fe2+和mn2+形成不溶性的氢氧化物沉淀，使水体中fe2+和mn2+的浓度降至3mg/l以下；
14、s2、将沉淀池中处理后的水体，经树脂交换器选择性去除s042-，并将处理后的水体通入调蓄池，使水体中s042-浓度降至100mg/l以下；
15、s3、将调蓄池中处理后的水体，先通入脱氮池中的氨化区中，在水体中添加氨化功能菌，使含氮有机物在氨化功能菌的作用下被分解转化为nh4+；
16、s4、将氨化反应后的水体，由氨化区通入硝化区，通过若干增氧机构提供足够的溶解氧，在水体中添加亚硝化菌，使nh4+在亚硝化菌的作用下，转化为no2-，再添加硝化菌，使no2-在硝化菌的作用下，转化为no3-；
17、s5、将硝化反应后的水体，由硝化区通入反硝化区，在水体中添加反硝化菌，使no3-和no2-在反硝化菌的作用下，还原成气态n2，从而完成黑臭水体的脱氮治理。
18、本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：
19、(1)本发明提供了一种黑臭水体治理装置及治理方法，通过沉淀池和树脂交换器的配合，将水体中fe2+、mn2+和s042-降低至一定的浓度，避免了高浓度下对后续的生物处理过程产生不利影响，不仅改善水体的基础水质条件，还为后续的脱氮治理提供了较好的基础，并在脱氮池的配合下，依次完成氨化反应、硝化反应和反硝化反应，且通过增氧机构在硝化反应中提供充足的溶解氧，进而将水体中的氨氮、硝态氮等含氮化合物转化为氮气实现水体脱氮的目的，该装置运行稳定可靠，处理后的水体总氮去除效率≥80％，从而实现黑臭水体的高效脱氮治理。
20、(2)本发明中，通过在硝化区内设置增氧机构，当水体位于脱氮池内的硝化区中进行硝化反应时，通过碟形框、集液框、混合管、喷射管、进液筒和进气筒的配合，能够使氧气和水流在混合管的内部混合，以较高的速度通过混合管的一端喷射至硝化区的水体中，使其在水体中形成微纳米气泡，由于气泡直径小比表面积大，能够有效地将氧气溶解于水中，使其快速提高水体溶解氧的浓度，且气泡在破裂时可以产生自由基等强氧化性物质，有助于保持硝化反应过程中硝化菌的活性，从而能够提高水体脱氮中的效率以及治理效果。
21、(3)本发明中，通过在进液筒和进气筒的内侧设置转动连接组件，当混合流体通过混合管的一端喷射至水体中，由于混合管和喷射管均呈倾斜设置，且倾斜方向一致，能够对蝶形框形成与倾斜方向相反的力，进气管和进液管分别在与转动连接组件的配合下，可以在蝶形框受力实现旋转的情况下，也能够保证持续供气和供液的效果，使其实现旋转喷射混合流体，可以在水体中形成旋转的水流场，能够在水体中形成涡流和湍流，使产生的微纳米气泡在上升过程中受到不同方向的水流阻力，有助于减缓的气泡的上升速度，降低气泡在水体中逃逸的现象，从而能够为硝化反应保持充足的溶解氧含量，有助于提高反应的稳定性。
22、(4)本发明中，通过在混合管的顶部设置破裂叶片，当蝶形框受力带动混合管旋转时，能够带动混合管顶部的破裂叶片同步旋转，使其在水体中产生的涡流和湍流不仅延长气泡的停留时间，还增加了气泡之间的碰撞和摩擦机会，进而使气泡的表面张力受到破坏，同时在破裂叶片一侧锯齿结构的配合下，能够有效的将气泡破碎成更小的气泡或直接在水体中破裂，有助于提高气液之间的接触面积和接触时间，从而提高增氧的效率，进一步的提高黑臭水体的脱氮治理效率。
技术特征：
1.一种黑臭水体治理装置，其特征在于，包括：相互连通的沉淀池、树脂交换器、调蓄池和脱氮池；
2.根据权利要求1所述的一种黑臭水体治理装置，其特征在于：所述混合管和所述喷射管的截面形状均为锥型，所述混合管直径较大的一端与所述蝶形框的侧面固定，所述喷射管直径较大的一端与所述集液框的侧面固定，所述进液筒的内部与所述集液框的内部贯通，所述进气筒的内部与所述蝶形框的内部贯通。
3.根据权利要求1所述的一种黑臭水体治理装置，其特征在于：所述混合管和所述喷射管均呈倾斜设置，且倾斜方向一致；所述混合管和所述喷射管位于同一轴线上。
4.根据权利要求1所述的一种黑臭水体治理装置，其特征在于：所述进液筒的内侧设置有进液管，所述进气筒的内侧设置有进气管，所述进液筒和所述进气筒的内侧均设置有转动连接组件，位于所述进气筒内的所述转动连接组件包括：由上到下依次固定在所述进气管侧面的上轴承、限位块和下轴承；所述上轴承和所述下轴承的侧面均与所述进气筒的内侧固定，所述限位块的侧面与所述进气筒的内侧接触，所述限位块与所述进气筒的连接处设置有若干密封圈。
5.根据权利要求1所述的一种黑臭水体治理装置，其特征在于：所述混合管靠近一端的顶部倾斜固定有破裂叶片，所述破裂叶片的一侧设置有锯齿结构。
6.根据权利要求1所述的一种黑臭水体治理装置，其特征在于：所述树脂交换器中的树脂床层为强碱性阴离子交换树脂。
7.根据权利要求1所述的一种黑臭水体治理装置，其特征在于：还包括：设置在所述沉淀池上的加药机构，以及设置在所述沉淀池和所述调蓄池上的多参数水质检测仪；所述加药机构用于对添加的药剂进行预混合反应，所述多参数水质检测仪用于检测水体中金属离子和阴离子的浓度。
8.根据权利要求1所述的一种黑臭水体治理装置，其特征在于：所述沉淀池的一侧安装有进水管，所述沉淀池与所述树脂交换器之间、所述树脂交换器与所述调蓄池之间、所述调蓄池与脱氮池之间均安装有连接管，所述脱氮池的一侧安装有排水管，所述进水管、所述连接管和所述排水管上均安装有水泵。
9.根据权利要求8所述的一种黑臭水体治理装置，其特征在于：所述树脂交换器与所述调蓄池之间的所述连接管上安装有三通阀，所述三通阀位于所述沉淀池与所述连接管上的所述水泵之间，所述三通阀的一端安装有回流管，所述回流管的一端与所述调蓄池的底部固定。
10.基于权利要求1-9中任一项所述的一种黑臭水体治理装置的治理方法，其特征在于，包括以下步骤：
技术总结
本发明公开了一种黑臭水体治理装置及治理方法，所述治理装置，包括：相互连通的沉淀池、树脂交换器、调蓄池和脱氮池；所述脱氮池依次包括：氨化区、硝化区和反硝化区；所述硝化区内设置有若干增氧机构；将水体中Fe<supgt;2+</supgt;、Mn<supgt;2+</supgt;和S0<subgt;4</subgt;<supgt;2‑</supgt;降低至一定的浓度，避免了高浓度下对后续的生物处理过程产生不利影响，不仅改善水体的基础水质条件，还为后续的脱氮治理提供了较好的基础，并在脱氮池的配合下，依次完成氨化反应、硝化反应和反硝化反应，且通过增氧机构在硝化反应中提供充足的溶解氧，进而将水体中的氨氮、硝态氮等含氮化合物转化为氮气实现水体脱氮的目的，该装置运行稳定可靠，处理后的水体总氮去除效率≥80％，从而实现黑臭水体的高效脱氮治理。
技术研发人员：戴雷,王思宇
受保护的技术使用者：安徽科冶环境科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5