本發(fā)明涉及污水處理裝置，尤其涉及一種用于氨氮污染水體處理的兩段式全程自養(yǎng)微生物脫氮裝置。

背景技術(shù)：

1、我國(guó)部分地區(qū)河湖水環(huán)境仍然存在污染嚴(yán)重的現(xiàn)象，水體污染時(shí)間屢見(jiàn)不鮮，近年來(lái)環(huán)保督察發(fā)現(xiàn)，部分地區(qū)存在工業(yè)廢水、生活污水由于管道混接、錯(cuò)接或偷排問(wèn)題，造成附近水體水質(zhì)嚴(yán)重惡化。部分工業(yè)企業(yè)排放的氨氮廢水造成水體內(nèi)氨氮濃度嚴(yán)重超標(biāo)，以2021年4月，中央第三生態(tài)環(huán)境保護(hù)督察組在安徽固鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，水體采樣監(jiān)測(cè)顯示，化學(xué)需氧量濃度達(dá)9940毫克/升，氨氮濃度為448毫克/升，分別超地表水ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)496倍、447倍。同時(shí)，2023年長(zhǎng)江警示片曾披露，上海雨水調(diào)蓄設(shè)施不足，泵站放江污染突出。徐匯區(qū)、虹口區(qū)、楊浦區(qū)、寶山區(qū)等地多個(gè)泵站存在大量污水放江污染現(xiàn)象。取樣監(jiān)測(cè)顯示，放江污水cod、氨氮、總磷濃度超出地表水環(huán)境質(zhì)量iii類標(biāo)準(zhǔn)16.1倍、58.4倍和12倍。對(duì)城市水環(huán)境健康產(chǎn)生較大影響。然而，上述污染水體直接就地高效脫氮和凈化的有效和低碳技術(shù)手段仍然處于空白。

2、相關(guān)研究表明，短程硝化和厭氧氨氧化過(guò)程等全程自養(yǎng)脫氮技術(shù)是當(dāng)今污水生物脫氮領(lǐng)域最具競(jìng)爭(zhēng)力和最有發(fā)展前景的技術(shù)之一。具體來(lái)看，廢水生物脫氮，一般由硝化和反硝化兩個(gè)過(guò)程完成，而硝化過(guò)程分為氨氧化階段和亞硝態(tài)氮氧化階段。這兩個(gè)階段分別由氨氧化菌(aob)和亞硝態(tài)氮氧化菌(nob)獨(dú)立催化完成。第一階段是在aob的作用下，將氨氮nh4+-n氧化為亞硝態(tài)氮no2--n，而第二階段是在nob的作用下，將亞硝態(tài)氮no2--n氧化為硝態(tài)氮no3--n。

3、短程硝化的原理是：由于硝化反應(yīng)是由兩類生理特性完全不同的細(xì)菌獨(dú)立催化完成的不同反應(yīng)，所以通過(guò)適當(dāng)控制條件，可以將硝化反應(yīng)控制在no2--n；階段，阻止no2--n；的進(jìn)一步氧化，實(shí)現(xiàn)短程硝化。厭氧氨氧化的原理是：在厭氧或缺氧條件下，anammox菌直接以nh4+-n為電子供體，以no2--n為電子受體，將nh4+-n、no2--n轉(zhuǎn)變成n2。在這個(gè)過(guò)程中，nh4+-n的氧化無(wú)需分子態(tài)氧的參與，而no2--n的還原也無(wú)需有機(jī)物參與。

4、與此同時(shí)，微生物固定化(包埋)技術(shù)是將微生物固定于載體上，使微生物細(xì)胞保持與外界水體的良好傳質(zhì)條件并保持良好的生物活性。利用固定化技術(shù)對(duì)生物量及活性酶的有效保存，能夠強(qiáng)化微生物乃至整個(gè)處理工藝的功能。

5、在當(dāng)前的水環(huán)境河道污染水體處理領(lǐng)域，尚未存在將短程硝化、厭氧氨氧化和微生物固定化等多種技術(shù)整合為一體的綜合處理方案。當(dāng)放江污染事件發(fā)生后，很難將污染水體或河道的水收集后送往污水處理廠處理。為實(shí)現(xiàn)水環(huán)境河道污染水體的就地快捷處理，本發(fā)明擬將短程硝化、厭氧氨氧化、微生物固定化等技術(shù)融于一體，開(kāi)發(fā)一種能夠有效應(yīng)對(duì)污染水體中上氨氮污染的新型技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種用于水環(huán)境中氨氮污染水體處理的兩段式全程自養(yǎng)微生物脫氮裝置，以解決上述背景技術(shù)中提出的國(guó)內(nèi)外尚無(wú)能夠?qū)ι鲜鐾话l(fā)性水環(huán)境污染事件下快速進(jìn)行脫氮和凈化的有效技術(shù)手段的問(wèn)題。本方案的集成技術(shù)能夠有效降低污泥處置過(guò)程中產(chǎn)生的氮污染物，從而減少對(duì)環(huán)境的不良影響，提升污泥處理的整體效能和環(huán)境友好性。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種用于氨氮污染水體處理的脫氮裝置，包括浮體，所述浮體底側(cè)固定安裝有網(wǎng)罩箱體，網(wǎng)罩箱體頂側(cè)固定安裝有第一儲(chǔ)罐和第二儲(chǔ)罐，所述第一儲(chǔ)罐和第二儲(chǔ)罐底部分別開(kāi)設(shè)有第一檢修口和第二檢修口；所述網(wǎng)罩箱體內(nèi)壁上固定安裝有兩個(gè)鉸鏈，兩個(gè)鉸鏈之間活動(dòng)安裝有同一個(gè)開(kāi)孔隔板，開(kāi)孔隔板的兩側(cè)填充有短程硝化固定化生物凝膠顆粒和厭氧氨氧化固定化生物凝膠顆粒，第二檢修口的底部安裝有活動(dòng)管道，活動(dòng)管道的另一端與厭氧氨氧化固定化生物凝膠顆粒相適配，所述網(wǎng)罩箱體的兩側(cè)分別固定安裝有推進(jìn)器和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，所述浮體的頂側(cè)固定安裝有太陽(yáng)能發(fā)電組件和中央處理器。

4、進(jìn)一步的，所述第一檢修口和第二檢修口內(nèi)均安裝有下料結(jié)構(gòu)，下料機(jī)構(gòu)包括下料板、下料孔、下料電機(jī)、下料軸、下料活動(dòng)板，下料板固定安裝在第一檢修口的內(nèi)壁上，四個(gè)下料孔開(kāi)設(shè)與下料板上，下料電機(jī)固定安裝在下料板的底側(cè)，下料軸貫穿下料板，下料軸的一端連接下料電機(jī)的輸出端，下料活動(dòng)板固定安裝在下料軸的另一端，下料活動(dòng)板與下料孔相適配。

5、進(jìn)一步的，所述鉸鏈包括固定塊和翻轉(zhuǎn)連接框，固定塊固定安裝在網(wǎng)罩箱體的內(nèi)壁上，翻轉(zhuǎn)連接框轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在固定塊上，翻轉(zhuǎn)連接框內(nèi)部嵌入開(kāi)孔隔板，二者尺寸相適配。

6、進(jìn)一步的，所述固定塊內(nèi)固定安裝有雙頭電機(jī)，雙頭電機(jī)的兩個(gè)輸出端均固定安裝在翻轉(zhuǎn)連接框上，翻轉(zhuǎn)連接框上固定安裝有雙頭電子閥，開(kāi)孔隔板上開(kāi)設(shè)有兩個(gè)插槽，雙頭電子閥的兩個(gè)輸出端分別插接在插槽內(nèi)。

7、進(jìn)一步的，所述推進(jìn)器包括安裝架、防護(hù)罩、推進(jìn)螺旋槳，安裝架固定安裝在網(wǎng)罩箱體上，防護(hù)罩固定安裝在安裝架上，推進(jìn)螺旋槳固定安裝在防護(hù)罩內(nèi)，通過(guò)所述推進(jìn)螺旋槳產(chǎn)生的推動(dòng)力使得整個(gè)裝置在污染水體的液面水平移動(dòng)，且裝置行駛速度小于0.1m/s。

8、進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向板安裝架、轉(zhuǎn)向電機(jī)、轉(zhuǎn)向板，轉(zhuǎn)向板安裝架固定安裝在網(wǎng)罩箱體上，轉(zhuǎn)向電機(jī)固定安裝在轉(zhuǎn)向板安裝架上，轉(zhuǎn)向板固定安裝在轉(zhuǎn)向板安裝架的輸出端，轉(zhuǎn)向板上固定安裝有障礙探測(cè)器和水質(zhì)探測(cè)器。當(dāng)所述障礙探測(cè)器探測(cè)到裝置前方有障礙物或堤岸時(shí)，即將信號(hào)傳輸給所述中央處理器，繼而所述中央處理器控制所述轉(zhuǎn)向電機(jī)將轉(zhuǎn)向板轉(zhuǎn)動(dòng)適宜角度，從而避免整個(gè)裝置碰撞障礙物或堤岸；所述水質(zhì)探測(cè)器用于實(shí)時(shí)檢測(cè)水體的氨氮、亞硝態(tài)氮、總氮濃度，并將檢測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)傳輸給所述中央處理器，一旦氨氮和亞硝態(tài)氮的濃度相差20％以上，所述中央處理器就會(huì)調(diào)控所述開(kāi)孔隔板的位置。

9、進(jìn)一步的，當(dāng)所述轉(zhuǎn)向板上的水質(zhì)檢測(cè)器檢測(cè)到水中的氨氮濃度高于亞硝態(tài)氮濃度20％以上時(shí)，所述中央處理器將控制所述開(kāi)孔隔板的一邊與所述網(wǎng)罩箱體底部的鉸鏈卡合，同時(shí)另一邊與所述網(wǎng)罩箱體頂部的分離，并向下轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使得所述網(wǎng)罩箱體分隔成上半部分容積大于下半部分容積的兩部分，此時(shí)所述第一儲(chǔ)罐中的所述短程硝化固定化生物凝膠顆粒將通過(guò)所述第一檢修口補(bǔ)充裝填至所述罩的上半部分，同時(shí)所述網(wǎng)罩箱體下半部分多余的所述厭氧氨氧化固定化生物凝膠顆粒將通過(guò)所述第二檢修口運(yùn)送至所述第二儲(chǔ)罐內(nèi)，以此強(qiáng)化短程硝化作用，從而更高效地將水中過(guò)高的氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮。

10、進(jìn)一步的，當(dāng)所述轉(zhuǎn)向板上的水質(zhì)檢測(cè)器檢測(cè)到水中的氨氮濃度低于亞硝態(tài)氮濃度20％以上時(shí)，所述中央處理器將控制所述開(kāi)孔隔板的一邊與所述網(wǎng)罩箱體頂部的鉸鏈卡合，同時(shí)另一邊與所述網(wǎng)罩箱體底部的鉸鏈分離，并向上轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使得所述網(wǎng)罩箱體分隔成上半部分容積小于下半部分容積的兩部分，此時(shí)所述網(wǎng)罩箱體上半部分多余的所述短程硝化固定化生物凝膠顆粒將通過(guò)所述第一檢修口運(yùn)送至所述第一儲(chǔ)罐內(nèi)；所述第二儲(chǔ)罐中的所述厭氧氨氧化固定化生物凝膠顆粒將通過(guò)所述第二檢修口補(bǔ)充裝填至所述網(wǎng)罩箱體的下半部分，以此強(qiáng)化厭氧氨氧化作用，從而更高效地將水中過(guò)高的亞硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)狻?/p>

11、進(jìn)一步的，所述太陽(yáng)能發(fā)電組件包括底座、轉(zhuǎn)動(dòng)座、支撐桿、圓關(guān)節(jié)、太陽(yáng)能光伏板，底座固定安裝在浮體的頂側(cè)，轉(zhuǎn)動(dòng)座轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在底座的頂側(cè)，支撐桿固定安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)座的頂端，圓關(guān)節(jié)活動(dòng)安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)座的圓頂端，太陽(yáng)能光伏板固定安裝在圓關(guān)節(jié)上，太陽(yáng)能光伏板的底側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有兩個(gè)調(diào)節(jié)支撐桿，兩個(gè)調(diào)節(jié)支撐桿的底端均轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有活動(dòng)塊，兩個(gè)活動(dòng)塊分別滑動(dòng)安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)座的兩側(cè)。

12、進(jìn)一步的，所述調(diào)節(jié)支撐桿的兩端均開(kāi)設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)孔，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)孔內(nèi)均轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有轉(zhuǎn)動(dòng)軸，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸分別固定安裝在太陽(yáng)能光伏板和活動(dòng)塊上。

13、進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)動(dòng)座的側(cè)面開(kāi)設(shè)有限位滑槽，限位滑槽內(nèi)滑動(dòng)安裝有限位滑塊，限位滑塊固定安裝在活動(dòng)塊上，限位滑槽的內(nèi)壁上轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有驅(qū)動(dòng)絲桿，驅(qū)動(dòng)絲桿螺紋貫穿限位滑塊，轉(zhuǎn)動(dòng)座上固定安裝有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端與驅(qū)動(dòng)絲桿相連接。

14、進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)動(dòng)座上固定安裝有轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)的輸出端固定安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)座的頂側(cè)，轉(zhuǎn)動(dòng)座的頂側(cè)環(huán)形卡斯和有限位環(huán)槽，限位環(huán)槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有限位環(huán)，限位環(huán)固定安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)座的底側(cè)，底座內(nèi)固定安裝有蓄電池。

15、本發(fā)明具有以下有益效果：

16、本發(fā)明的整合浮體、網(wǎng)罩箱體和儲(chǔ)罐等組成部分，使得處理系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上更為緊湊和高效。這種設(shè)計(jì)不僅節(jié)省了空間，還能夠提升系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性和可靠性，適應(yīng)不同規(guī)模和工藝要求的污水處理場(chǎng)景。特別是開(kāi)孔隔板的設(shè)計(jì)，允許根據(jù)污水中氨氮和亞硝態(tài)氮的比例進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過(guò)調(diào)整隔板的設(shè)計(jì)和布置方式，可以在處理過(guò)程中靈活控制短程硝化和厭氧氨氧化的比例。這種靈活性能夠根據(jù)不同的污水質(zhì)量和處理需求，優(yōu)化處理效率和質(zhì)量。

17、裝置結(jié)合了短程硝化和厭氧氨氧化兩種脫氮技術(shù)，通過(guò)物理和生物過(guò)程相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)高效脫氮。能夠在較短的時(shí)間內(nèi)有效地去除污水中的氮化物。短程硝化技術(shù)可以將亞硝態(tài)氮迅速氧化成硝態(tài)氮，而厭氧氨氧化則利用厭氧條件下的微生物將氨氮氧化為氮?dú)饣虻趸?，從而有效降低污水中的氮濃度。這種兩段式耦合技術(shù)在保證脫氮效果的同時(shí)，還能適應(yīng)不同水質(zhì)條件，特別適合處理氨氮污染水體。并且這種技術(shù)能夠減少對(duì)化學(xué)藥劑的依賴和使用量。通過(guò)生物過(guò)程進(jìn)行氮素去除，不僅減少了化學(xué)藥劑的成本，還降低了處理過(guò)程中的能耗和廢物處理成本，從而降低了整體運(yùn)營(yíng)成本。

18、本發(fā)明裝置使用太陽(yáng)能發(fā)電組件，減少了對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴，提高了能源利用效率，有利于環(huán)境保護(hù)。此外，裝置設(shè)計(jì)避免了外加碳源和排泥的需要，外加碳源通常用于生物處理過(guò)程中促進(jìn)污水中的脫氮過(guò)程，而排泥則用于處理生物反應(yīng)器中的污泥產(chǎn)物。免除這些需求不僅簡(jiǎn)化了裝置的運(yùn)行和維護(hù)，還減少了額外的能源消耗和處理成本，進(jìn)一步減少了對(duì)環(huán)境的影響。

19、裝置的中央處理器可以根據(jù)水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果自動(dòng)調(diào)節(jié)處理過(guò)程，提高了操作便利性和自動(dòng)化水平。這種智能化管理不僅提高了處理效率，也減輕了人工操作的負(fù)擔(dān)。

20、由于裝置具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，不僅適用于城市富營(yíng)養(yǎng)化水體、黑臭河道等多種水體環(huán)境也同時(shí)適用于污染水體等高濃度氨氮水體中。這一特點(diǎn)使得裝置具有更廣泛的應(yīng)用前景。