CN101597120A - 微曝气生物滤池 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有机废水处理技术，具体地说是一种微曝气生物滤池。按照本发明提供的技术方案，所述微曝气生物滤池，包括第一滤池与第二滤池，其特征是：在第一滤池上设置污水进口管，在第一滤池内设置过滤室，所述过滤室内竖向布置若干根相互平行的竹筒，每根竹筒的底端与第一滤池的下部连通，每根竹筒的顶端与位于第一滤池上面的溢水槽连通；在第二滤池内设置能够移出或移入的生化床，所述生化床内放置块状的滤料，在生化床下方的第二滤池内设置曝气头，在生化床上方的第二滤池内设置排水管；在第二滤池内设置用于将污水引导至生化床的底部的导流腔，所述导流腔与所述溢水槽连通。以缩短生化反应时间，降低设备投资，简化操作工艺。

Description

微曝气生物滤池

技术领域

本发明涉及一种有机废水处理技术，具体地说是一种微曝气生物滤池。

背景技术

微曝气生物滤池技术处理流程示意图：废水槽→水泵→微曝气生物滤池→微曝气→生物降解→反洗水泵→出水回用或排放。

微曝气生物滤池的水解工艺机理：污水处理工艺中的生化处理方法是处理有机废水的主要方法，水解工艺是其中一种新开发的工艺过程，它是指在水解酶参与下，把复杂的有机物分解为简单化合物的反应。其中酶的催化反应效率要比无酶反应高106～1013倍，上述反应是在缺氧条件下进行的。水解工艺与厌氧工艺的区别：厌氧反应分四个阶段：水解、酸化、酸化衰退和甲烷化。在水解阶段，固体物质转化为溶解性物质，大分子物质降解为小分子物质，不易生物降解的物质转化为容易生物降解的物质。在酸化阶段，有机物降解为各种有机酸，水解和产酸进行得较快，难把它们分开，起作用的主要微生物是水解菌和酸菌。

所谓水解工艺，就是利用厌氧工艺的前两段，即把反应控制在第二阶段之前，不进入第三阶段。为区别于厌氧工艺，定名为水解工艺。在水解反应器中，实际上需要完成“水解”和“酸化”两个过程。简称为“水解”。水解工艺系统中微生物主要是兼容性微生物，它们在自然界中数量较多，繁殖速度快，而厌氧中产甲烷细菌则是严格的专性厌氧菌，它们对于环境的变化，如pH值、碱度、重金属离子，洗涤剂，氨，硫化物和温度等的变化，比水解菌和酸菌要敏感得多，并且生长期极为缓慢。

曝气生物滤池是上世纪90年代初兴起的污水处理新工艺，已在欧美和日本等发达国家广为流行。该工艺具有去除SS、COD、BOD、硝化、脱氮、除磷、去除AOX(有害物质)的作用，其特点是集生物氧化和截留悬浮固体与一体，节省了后续沉淀池(二沉池)，其容积负荷、水力负荷大，水力停留时间短，所需基建投资少，出水水质好，运行能耗低，运行费用省。

BAF是曝气生物滤池的缩写，属第三代生物膜反应器，不仅具有生物膜工艺技术的优势，同时也起着有效的空间过滤作用，通过使用特殊的滤料和正确的配气设计，BAF具有以下工艺特点：1、采用气水平行上向流，使得气水进行极好均分，防止了气泡在滤料层中凝结核气堵现象，氧的利用率高，能耗低；2、与下向流过滤相反，上向流过滤维持在整个滤池高度上提供正压条件，可以更好的避免形成沟流或短流，从而避免通过形成沟流来影响过滤工艺而形成的气阱；3、上向流形成了对工艺有好处的半柱推条件，即使采用高过滤速度和负荷，仍能保证BAF工艺的持久稳定性和有效性；4、采用气水平行上向流，使空间过滤能被更好的运用，空气能将固体物质带入滤床深处，在滤池中能得到高负荷、均匀的固体物质，从而延长了反冲洗周期，减少清洗时间和清洗时用的气水量；5、滤料层对气泡的切割作用事使气泡在滤池中的停留时间延长，提高了氧的利用率；6、由于滤池极好的截污能力，使得BAF后面不需再设二次沉淀池。

上述处理大多下述问题：生化反应的时间长，设备投资比较大，占地面积大，操作工艺相当复杂，运行成本比较高。

发明内容

本发明的目的在于设计一种微曝气生物滤池，以缩短生化反应时间，降低设备投资，简化操作工艺。

按照本发明提供的技术方案，所述微曝气生物滤池，包括第一滤池与第二滤池，其特征是：在第一滤池上设置污水进口管，在第一滤池内设置过滤室，所述过滤室内竖向布置若干根相互平行的竹筒，每根竹筒的底端与第一滤池的下部连通，每根竹筒的顶端与位于第一滤池上面的溢水槽连通；在第二滤池内设置能够移出或移入的生化床，所述生化床内放置块状的滤料，在生化床下方的第二滤池内设置曝气头，在生化床上方的第二滤池内设置排水管；在第二滤池内设置用于将污水引导至生化床的底部的导流腔，所述导流腔与所述溢水槽连通。

所述曝气头利用管道与气泵连接。在第一滤池内设置侧板与底板及带有若干个通孔的顶板，所述过滤室形成于侧板、底板及顶板与第一滤池的侧壁围成的空间内，所述溢流槽位于顶板与竹筒的顶端之间。在第一滤池内的上部、过滤室的外面设置第一放油口；在过滤室内、顶板的上面形成放油室，在放油室内设置第二放油口；在第一滤池的底部设置排渣管。

在过滤室的侧板与第一滤池的左侧壁之间，以及过滤室的底板与第一滤池的底部之间形成将污水引入竹筒的底端的流道。所述块状的滤料包括比重小于的毛竹、木材、果壳、硅藻土、活性炭及塑料球中的一种或几种物质的组合。在生化床的上下两端均设置用于避免滤料逃逸的网格。在第二滤池的底部设置排污口。在生化床的上面形成放水室，在放水室内设置排水管。在生化床与导流腔之间设置密封板。

微曝气生物滤池按照本发明是替代传统的厌氧、好氧、硝化等传统生化水处理技术，有结合传统水处理工艺的一些优秀特点，由于装置的特殊结构，将厌氧、好氧、硝化等优点集中在微曝气生物滤池内，同时突出本发明的特点：完成“水解”和“酸化”两个过程。整个微曝气生物滤池装置的发明是将多种水处理独立功能有机组合在一起，达到有机废水的处理目的。

在设计发明的微曝气生物滤池装置特点是，废水从进水口进入该装置是从上向下自由落差，进水管的下面安装有隔栅，粗物质不能进入装置内，而通过第一个腔上部的排渣口外排；自由落差的废水由低向上沿着安装在第一个腔内的毛竹管向上移动，毛竹管内外皮人为去除，根据流变原理，废水中的共同颗粒迅速产生凝聚增粗，而沉淀到第一个腔的底部，从排渣口外排；而废水中的小颗粒油，由于比水轻，沿毛竹管运动增粗而上浮到第一个腔的上部第二个排渣口外排，由于毛竹管内外粗糙，纤维结构特别适宜微生物生长，这样进入第一个腔的废水获得第一次生物降解，经过第一次生物降解后的水，还是存在一定的固体小颗粒和少量的油，随着水流进入第二个腔，继续进行微曝气生物滤池降解，第二个腔的废水流动方向同第一个的流动方向一样，液体从上向下，然后由下向上移动，穿过微曝气生物滤池，微曝气生物滤池上下安装了金属网，他是防止在微曝气生物滤池内安放的小块木料、毛竹、果壳，同时微曝气生物滤池底部安装有一到如果个微曝气头，微曝气头采用2-3个大气压，对微曝气生物滤池内安放的小块木料、毛竹、果壳供气，也使这许多小块木料、毛竹、果壳，上下翻滚，由于小块木料、毛竹、果壳为纤维结构，表面和内部存在大量微孔，而微生物细菌就牢固的居住在里面，不断对废水在的有机物进行降解，同样木质纤维产生的微孔又起到过滤作用，所有产生的生物污泥，随着小块木料、毛竹、果壳，上下翻滚相互撞击而脱落，沉淀到第二个腔的底部排渣口外排。

本发明的“淹没式固定生物膜曝气滤池”，是一种经过改良的新一代上向流曝气生物滤池。它既可以用于污水的二级处理，也可以用于处理出水需要回用等其它要求的污水深度处理，并且能够达到很高的排放水质标准。

本发明的成套装置可以采用玻璃钢、不锈钢、碳钢、工程塑料、水泥制造成机器装置外壳，内部结构全部采用有机物。本发明的特点是：第一滤池内过滤室全部以毛竹管(去皮去节)作为斜管用(原理是进入废水一次性放大后分散多级进入毛竹管)，达到固体和液体的分离，同时可以去除液体中的浮油，而第二滤池内生化床内采用木、竹、果壳，成为小块状作为生物细菌载体，兼容性微生物在毛竹管和木、竹、果壳的纤维空间大，细菌可以大量牢固居住在内，废水中的有机物通过叠料生物层被兼容性微生物快速降解。

本发明的主要优点：由于微曝气生物滤池工艺将滤池和生化反应器结合起来，因此不再需要沉淀池；占地面积小，是常规工艺的1/4～1/5，节省大量征地和地基处理费用；池容小，土建工程量比其它工艺少20％～40％；全部模块化结构，改扩建容易，工期短；上部出水为清水，滤头不易堵塞，检修和更换容易。无需放空滤池中滤料；可对厂区进行全封闭，无臭味污染，视觉和景观效果好；不需要单独的反冲冼水和反冲洗水泵，降低了设备投资和运行费用；穿孔管曝气，节省设备投资和维护费，效率高。而膜式曝气头通常在运行两年后开始丧失其效率；自动化程度高，操作人员少；低温运行稳定，受温度影响很小；由于其具有连续的物理过滤能力，一旦生物反应发生问题，滤池仍可去除绝大部分的悬浮物；而且仅需要几天即可恢复生物处理能力，而活性污泥法需要几个星期才能恢复；工艺操作灵活，同一滤池内可同时完成硝化的反硝化的功能。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图所示：微曝气生物滤池，包括第一滤池20与第二滤池21，其特征是：在第一滤池20上设置污水进口管1，在第一滤池20内设置过滤室18，所述过滤室18内竖向布置若干根相互平行的竹筒11，每根竹筒11的底端与第一滤池20的下部连通，每根竹筒11的顶端与位于第一滤池20上面的溢水槽3连通；在第二滤池21内设置能够移出或移入的生化床10，所述生化床10内放置块状的滤料，在生化床10下方的第二滤池21内设置曝气头9，在生化床10上方的第二滤池21内设置排水管6；在第二滤池21内设置用于将污水引导至生化床10的底部的导流腔5，所述导流腔5与所述溢水槽3连通。

所述曝气头9利用管道25与气泵7连接。在第一滤池20内设置侧板19与底板17及带有若干个通孔的顶板13，所述过滤室18形成于侧板19、底板17及顶板13与第一滤池的侧壁围成的空间内，所述溢流槽3位于顶板13与竹筒11的顶端之间。

在第一滤池20内的上部、过滤室18的外面设置第一放油口2；在过滤室18内、顶板13的上面形成放油室22，在放油室22内设置第二放油口4；在第一滤池20的底部设置排渣管12。在过滤室18的侧板19与第一滤池20的左侧壁之间，以及过滤室18的底板17与第一滤池20的底部之间形成将污水引入竹筒11的底端的流道24。

所述块状的滤料包括比重小于1的毛竹、木材、果壳、硅藻土、活性炭及塑料球中的一种或几种物质的组合。在生化床10的上下两端均设置用于避免滤料逃逸的网格14、16。在第二滤池21的底部设置排污口8。在生化床10的上面形成放水室23，在放水室23内设置排水管6。在生化床10与导流腔5之间设置密封板15。

本发明是一种淹没式上向流生物滤池，其中生化床10内的滤料为比重小于1的块状的毛竹、木材、果壳(也可以是硅藻土、活性炭、塑料球形颗粒)等，漂浮在水中。位于第一滤池20内的流道24同时可用于反冲洗水的排除。

进气管为一条多用，采用分支原理结构布置，一条用于工艺曝气，一条用于气反冲洗。根据处理量大小，滤料层的厚度可以是0.5～3.5米，滤料表面和内部附着大量的微生物。在生化床10的顶部有金属网14，以防止滤料的流失。

本发明的工艺原理是：

具有硝化和反硝化功能的生物滤池，其曝气头9位于第二滤池21中的底部，将需要进一步处理的废水，推向微曝气生物滤池，滤池实际是一个整体，由于接触空气的不均匀，内部存在完成“水解”和“酸化”两个过程；同时产生厌氧区和好氧区，它可以去除所有可降解的污染物，含碳污染物(COD和BOD)，悬浮物(SS)，氨氮和硝酸盐(即总氮)，反冲洗气管位于滤池底部。

对于通常的仅需要进行硝化反应(对氨氮有要求)的污水，在曝气和气反冲洗时共用一根位于第二滤池21底部的穿孔的管道25，从而使整个生化床10处于好氧状态，它可以去除大部分可降解的污染物，含碳污染物(COD和BOD)，悬浮物(SS)和氨氮。

配水和进水：第一滤池20与第二滤池21都有竹筒11，打通竹筒11里面的节，同时竹筒11表面进行车加工，以剥离表面的竹青，使微生物能在竹筒11的微孔里面生存，同时竹筒11起到重力沉淀的作用，可以将废水里面的固体颗粒沉淀到第一滤池20的底部，达到固体和液体的分离，分离出来的水通过溢流槽3均匀地分配到第二滤池21的导流腔5中，然后在重力作用下流入第二滤池21的底部，在污水进水管1或导流腔5上安装有自动阀门，用于某些情况下的停止进水(比如在反冲洗的过程中)，污水通过第二滤池21底部进入到生化床10，这些设计保证了第一滤池20与第二滤池21在整个截面上的均匀配水。同下向流滤池(如滤料的比重大于1)不同，本发明的第一滤池20与第二滤池21的水头保证了进水配水的均匀，因此第一滤池20的底部不再需要滤头(那样很容易堵塞)或者配水管网，并且在处理前不需要筛网。

滤料：滤料是一种粒径小、形状一致的块状滤料(如毛竹、木材、果壳、硅藻土、活性炭、塑料球形颗粒等并漂浮在水中)其比重小于1，具有很大的比表面积，这使它具有如下特性：滤料比表面积大，具有较高的净化能力，处理负荷高；机械性能和物理化学性能好，不易磨损；滤料的原材料来自于国内的有机木质物质，可就地生产加工，成本低廉；滤料损失极小，几乎不用更换。

由滤料作为微生物的载体，其巨大的表面积上附着了大量的微生物，在底部曝气头9所提供的氧的作用下完成了完成“水解”和“酸化”两个过程，污水中的含碳污染物(COD和BOD)被降解，氨氮则被氧化成硝基氮。

微曝气生物化反应机理也受进水水温的影响很大，因此低进水水温将明显影响生化反应的池容。但是，微曝气生物滤池具有足够的停留时间(1～2小时)，同时还有8～30℃的工艺空气的连续鼓入，因此生化反应受外界气候条件影响极小；同时，由于在滤池中的微生物是固定在载体上，而不像活性污泥法悬浮在水中，因此其单位体积内的生物量极大，提高了处理效率。由于以上两个原因，较低的进水水温对其生化反应影响较小，微曝气生物滤池可以在8～30℃的范围内正常运行。

最后，污水流经过第二个腔的滤床的方向是压缩滤料的方向，而不是扩展滤料的方向，由此也加强了对悬浮物质的截留作用，从而不再需要沉淀池。

第二滤池21的处理出水：漂浮的滤料通过金属网14阻挡在生化床10中，盖板是采用的金属网上下固定，可使处理后的出水流出，由于金属网的孔只同处理后的水接触，因此避免了堵塞；同时，由于这些金属网的孔上面没有滤料，故而很容易进行维护。

第二滤池21的反冲洗：随着悬浮物质的截留和生物膜的不断生长，生化床10需要定期进行反冲洗，即重力反冲洗和气反冲，反冲洗后的水由第二滤池21上部的出水管进行反洗。反冲冼水同生物污泥一起从第二个腔在底部排出装置外。

清水层在第二组滤池上部出后，可以储存在一个0.5立方的小水箱内，用以反洗。同时微曝气生物滤池是个独立体，可以用起重工具取出单独清洗。

定期的逆向流反冲洗可以去除过剩的生物膜和所截留的悬浮物，而不需要使它通过整个生化床10。向下的水的冲洗可以在最短路线内把截留物冲出生化床10，并且是截留物重力落下的方向，节约能耗且效率高。

反冲洗过程如下：

关闭第一滤池20的污水进水管1上进水阀，打开第二滤池21底部的排渣阀；然后辅以压缩空气反冲，进行气-水联合反冲第二滤池21的上部；然后再仅用空气冲洗和仅用水冲洗交替进行；最后再仅用水冲洗。

反冲洗的控制程序分两种：即时间控制(正常情况下是24小时反冲洗一次)和压差控制(即通过滤料层上下的压力差进行自动起动运行)。

滤池的曝气：每个滤池的曝气空气和反冲洗空气由同一台鼓风机堤供，鼓风机是不停止工作的。只不过在用气时分支进入每个滤池中，它们的布气管网是分开的，并且由阀门进行切换；而在单一曝气工作中，曝气空气和反冲洗空气是同一布气管网，两种方式的供气在由第二滤池入口处的调节阀调节。

由于滤料上附着的巨大而丰富的生物膜，微曝气生物滤池的处理能力大大高于活性污泥法。

Claims (10)

1、微曝气生物滤池，包括第一滤池(20)与第二滤池(21)，其特征是：在第一滤池(20)上设置污水进口管(1)，在第一滤池(20)内设置过滤室(18)，所述过滤室(18)内竖向布置若干根相互平行的竹筒(11)，每根竹筒(11)的底端与第一滤池(20)的下部连通，每根竹筒(11)的顶端与位于第一滤池(20)上面的溢水槽(3)连通；在第二滤池(21)内设置能够移出或移入的生化床(10)，所述生化床(10)内放置块状的滤料，在生化床(10)下方的第二滤池(21)内设置曝气头(9)，在生化床(10)上方的第二滤池(21)内设置排水管(6)；在第二滤池(21)内设置用于将污水引导至生化床(10)的底部的导流腔(5)，所述导流腔(5)与所述溢水槽(3)连通。

2、如权利要求1所述的微曝气生物滤池，其特征是：所述曝气头(9)利用管道与气泵(7)连接。

3、如权利要求1所述的微曝气生物滤池，其特征是：在第一滤池(20)内设置侧板(19)与底板(17)及带有若干个通孔的顶板(13)，所述过滤室(18)形成于侧板(19)、底板(17)及顶板(13)与第一滤池的侧壁围成的空间内，所述溢流槽(3)位于顶板(13)与竹筒(11)的顶端之间。

4、如权利要求1所述的微曝气生物滤池，其特征是：在第一滤池(20)内的上部、过滤室(18)的外面设置第一放油口(2)；在过滤室(18)内、顶板(13)的上面形成放油室(22)，在放油室(22)内设置第二放油口(4)；在第一滤池(20)的底部设置排渣管(12)。

5、如权利要求3所述的微曝气生物滤池，其特征是：在过滤室(18)的侧板(19)与第一滤池(20)的左侧壁之间，以及过滤室(18)的底板(17)与第一滤池(20)的底部之间形成将污水引入竹筒(11)的底端的流道(24)。

6、如权利要求1所述的微曝气生物滤池，其特征是：所述块状的滤料包括比重小于1的毛竹、木材、果壳、硅藻土、活性炭及塑料球中的一种或几种物质的组合。

7、如权利要求1所述的微曝气生物滤池，其特征是：在生化床(10)的上下两端均设置用于避免滤料逃逸的网格(14、16)。

8、如权利要求1所述的微曝气生物滤池，其特征是：在第二滤池(21)的底部设置排污口(8)。

9、如权利要求1所述的微曝气生物滤池，其特征是：在生化床(10)的上面形成放水室(23)，在放水室(23)内设置排水管(6)。

10、如权利要求1所述的微曝气生物滤池，其特征是：在生化床(10)与导流腔(5)之间设置密封板(15)。