CN102092849A

CN102092849A - 一种生物滤池新型反硝化和反冲洗工艺方法

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Publication number: CN102092849A
Application number: CN2011100020162A
Authority: CN
Inventors: 汤苏云
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2011-01-07
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2031-01-07
Also published as: CN102092849B

Abstract

本发明公开了一种生物滤池新型反硝化和反冲洗工艺方法，所述工艺方法步骤包括：在滤池过滤运行周期内，在滤料出现板结之前，向滤池进行预先气冲洗，用气冲洗产生的气泡将滤料之间的微生物连接体打碎，在滤池的污泥高浓度区（5）设置有排水装置，当过滤至水头损失达到设计最大允许水头损失时滤池停止运行，污泥中浓度区（4）和污泥低浓度区（2）中的水通过排水装置排出，水头损失达到设计最大允许水头损失时，分别对污泥高浓度区进行预先反冲洗；先对污泥高浓度区（5）进行预先反冲洗，而后再对整个滤池进行集中反冲洗。滤池过滤周期是原来的3倍，提高了水处理负荷和过滤效率。既减少了反冲洗的强度和时间，降低反冲洗耗水量，又显著减少了反冲洗对滤池出水水质的影响。

Description

一种生物滤池新型反硝化和反冲洗工艺方法

技术领域

本发明属于生物滤池废污水处理及再生回用工艺方法，尤其是涉及一种生物滤池新型反硝化和反冲洗工艺方法。

技术领域

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背景技术

目前，废污水脱氮处理已成为废污水处理的重要内容。在已有的废污水脱氮技术中，以生物法脱氮应用最多。反硝化生物滤池作为一种新型生物法脱氮技术，近年来得到了长足发展，其主要机理是：在滤池中装填滤料（如陶粒滤料等），当含有硝酸盐氮（或亚硝酸盐氮）的废污水流经滤料，在有碳源（可以是污水中的有机物，也可以是外加碳源）且在缺氧的环境下，滤料表面的硝酸菌以废污水中的硝酸盐氮（或亚硝酸盐氮）和碳源为营养物，将废污水中的硝酸盐氮（或亚硝酸盐氮）还原为氮气，同时硝酸菌自身得到繁殖，从而达到了生物脱氮的作用。虽然反硝化生物滤池脱氮技术具有处理处理负荷高、处理出水水质好、占地面积小等诸多优点。但该脱氮技术还存在有以下问题和缺点：

1、反硝化生物滤池存在较为严重的滤料板结与堵塞问题，滤池过滤周期短。

反硝化滤池运行时，滤料颗粒表面的生物膜不断繁殖、逐渐增厚；废污水中的悬浮物不断被截留在滤料之间，滤料之间的孔隙不断减小。滤料表面生物膜和滤料颗粒之间的截留悬浮物使滤料颗粒之间相互粘接。当运行达到一定时间后，滤料颗粒之间的相互粘接发展为滤料板结，并进一步发展为滤池堵塞。其后果：一是废水无法通过板结的滤料，降低了滤料的利用率，且产生勾流和短流，严重降低了滤池的处理效率，滤池运行一段时间后处理负荷下降或者出水水质变差；二是滤池水头损失增长速度快，过滤周期短。为缓解以上问题，很多工艺设计放大了滤料粒径；但其缺点是显著降低了滤料的可用比表面积，降低了滤池内部的微生物量，进而降低了滤池的处理负荷；为满足处理出水水质，还需要扩大滤池过滤面积、增加基建投资和滤池的占地面积。

2、现有反硝化生物滤池反冲洗方式存在明显弊端，导致反冲洗强度高、反冲洗时间长、需要的反冲洗水量大，且对滤池的处理效果影响大。

现有生物滤池反冲洗的主要方式是：第一步：对整个滤池进行气冲洗；第二步：对整个滤池进行气--水联合反冲洗；第三步：对整个滤池进行水冲洗。

此种方式的反冲洗导致反冲洗强度很大：其中第一步气冲洗强度为50-90 m³/m²·h；第二步气水联合反冲洗气冲洗强度为50-90 m³/m²·h、水冲洗强度为20-30 m³/m²·h；第三步水冲洗强度为20-30 m³/m²·h。反冲洗时间太长，完成整个反冲洗过程需要25-40分钟。反冲洗需水量很大，约为过滤产水量的8-12%。

反冲洗后滤池出水水质明显变差（峰值硝酸盐氮高于正常情况2倍以上），需要很长一段时间（30分钟至3小时内）才能恢复到正常出水水质。造成以上问题的主要原因是：一是现有反硝化滤池一般采取上向流的过滤方式（从滤池底部进水，从下至上经过滤料后，从滤池上部出水），经分析测定，整个滤料层按污泥浓度的不同，可分为3个区域：从滤料底部（进水端）往上至滤料高度1/3的区域为污泥高浓度区，该区因紧靠进水端、营养物质丰富、生物膜大量繁殖且截流了污水中绝大部分的悬浮物，其污泥量约为整个滤池污泥量的70%左右，产生的水头损失占整个滤池水头损失约80%左右，是滤料板结、滤池堵塞的主要发生区；从滤料高度1/3到2/3的区域为污泥中浓度区，其污泥量约为整个滤池污泥量的20%左右，产生的水头损失占整个滤池水头损失约15%左右；从滤料高度2/3到滤料最上端的区域为污泥低浓度区，其污泥量约为整个滤池污泥量的10%左右，产生的水头损失占整个滤池水头损失约5%左右。

从以上分析测定可见，滤池反冲洗的重点应当是污泥高浓度区。但是，现有滤池的反冲洗方式是对整个滤池的冲洗，通过气、水的作用，将污泥高浓度区截留的悬浮物和产生的生物膜运输到滤池的污泥中浓度区、再运输到滤池污泥低浓度区，最后再冲洗到池外，这是现有反冲洗方式冲洗时间很长、要求冲洗强度大的缺陷根源所在。此外，当滤池达到最大允许水头损失时，污泥中浓度区和污泥低浓度区内的生物膜并未过度繁殖和老化，产生的水头损失也仅为滤池整个水头损失的20%左右，不需要进行长时间高强度地冲洗。但是，现有的反冲洗方式是对整个滤池的冲洗，在冲洗污泥高浓度区的同时，却因过长的冲洗时间和过大的冲洗强度伤害了污泥中浓度区和污泥低浓度区的生物膜。这是反冲洗后滤池处理出水质明显变差的主要原因所在。为缓解这个问题，很多工艺设计降低了反冲洗强度和反冲洗时间，但随之带来滤池冲洗不彻底、滤池堵塞问题更加突出等新的问题。

背景技术

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发明内容

一、针对现有生物滤池中反硝化存在的滤料容易板结和滤池堵塞的问题，本发明提供了一种可防止滤料板结和滤池堵塞、提高滤池运行周期的生物滤池新型反硝化工艺方法。

本发明所述生物滤池新型反硝化工艺方法，其特征在于：所述工艺方法步骤包括：在滤池过滤运行周期内，在滤料出现板结之前，向滤池进行预先气冲洗，用气冲洗产生的气泡将滤料之间的微生物连接体打碎，破坏滤料颗粒之间的相互粘接，对滤料进行疏通、防止滤池滤料板结和滤池堵塞。

在滤料出现板结之前，向滤池进行预先气冲洗，是指滤池过滤至水头损失达到设计最大水头损失1/2-2/3时，暂停滤池过滤运行，启动反冲洗的气冲洗控制装置，对滤池进行预先气冲洗，预先气冲洗完成后恢复滤池过滤运行。

所述预先气冲洗时间为1-2分钟，预先气冲洗强度为40-50m³/m²·h

二、针对现有生物滤池中反冲洗存在的反冲洗时间长、反冲洗强度大，导致损害滤池污泥中浓度区和污泥低浓区的生物膜，造成反冲洗后出水质量明显下降的问题，本发明提供了一种不仅反冲洗时间短、反冲洗强度低，且可确保出水水质的生物滤池新型反冲洗工艺方法。

本发明所述生物滤池新型反冲洗工艺方法包括预先反冲洗和集中反冲洗，其特征在于：所述预先反冲洗包括预先气冲洗和预先气水联合冲洗，在滤池的污泥高浓度区设置有排水装置，当过滤至水头损失达到设计最大允许水头损失时滤池停止运行，打开排水装置先将污泥中浓度区和污泥低浓度区中的水通过排水装置排出，前两次每次水头损失达到设计最大允许水头损失时，分别对污泥高浓度区进行预先反冲洗；当过滤至水头损失第三次达到设计最大允许水头损失时滤池停止运行，先对污泥高浓度区进行预先反冲洗，而后再对整个滤池进行集中反冲洗。

所述预先气冲洗时间为1-2分钟,预先气冲洗强度为30-50m³/m²·h；所述预先气水联合冲洗时间为2-3分钟,其中气冲洗强度30-50 m³/m²·h，水冲洗强度为10-15m³/m²·h。

所述集中反冲洗为气冲洗、气水联合冲洗和水冲洗，所述气冲洗时间为1-2分钟,气冲洗强度为30-50m³/m²·h，所述气水联合冲洗时间为2-4分钟,其中水冲洗强度为10-15m³/m²·h，所述水冲洗时间为2-5分钟,其中水冲洗强度为10-15m³/m²·h。

所述排水装置用一端相连后伸出至滤池外，另一端封闭并位于滤料中的多排排水管组成，所述排水管上设置有间隔分布的排水孔。

本发明所述生物滤池新型反硝化和反冲洗工艺方法与现有技术相比：

1、在生物滤池反硝化过滤周期内、当滤料尚未出现板结时，用预先气冲洗产生的气泡将滤料之间的微生物连接体打碎，破坏滤料颗粒之间的相互粘接，对滤料进行疏通、防止滤池滤料的板结和滤池堵塞，可以有效地防止滤料板结和滤池堵塞，从而可以延长滤池的过滤周期，其过滤周期可比原来提高了两倍，即滤池过滤周期是原来的3倍，提高了水处理负荷和过滤效率。

2、新型反冲洗方式显著降低了滤池的反冲洗时间和反冲洗耗水量。反冲洗时间由现有技术的25-40分钟缩短为10-19分钟,反冲洗强度下降了50%；反冲洗耗水量下降了2/3。

3、新型反冲洗方式显著减小了对滤池过滤出水水质的影响，第一次和第二次预先反冲洗后滤池过滤出水水质没有任何影响；第三次预先反冲洗对滤池过滤出水水质没有明显影响，既减少了反冲洗的强度和时间，降低反冲洗耗水量，又显著减少了反冲洗对滤池出水水质的影响。

发明内容

在此处键入技术领域描述段落。

附图说明

图1是本发明所述新型反硝化反冲洗工艺的生物滤池结构示意图，

图2是图1的A-A剖视结构示意图。

在图中，1、反硝化生物滤池 2、污泥低浓度区 3、排水管 4、污泥中浓度区 5、污泥高浓度区 6、阀门A 7、阀门C 8、阀门B 9、阀门F 10、阀门E 11、阀门D 。

具体实施方式

实施例1，在图1表示的是新型反硝化工艺流程及其生物滤池结构。含有硝酸盐氮和碳源的污水经过进水阀门A6，从反硝化生物滤池1底部进入，经过滤池处理，出水经过阀门D11流出，此时阀门A、D开启，阀门B8、阀门C7、阀门E10关闭。在滤池运行到水头损失达到设计最大水头损失1/3-2/3时，关闭阀门A、D，打开阀门B、E，暂停滤池运行，启动反冲洗的气冲洗控制装置，对滤池进行第一次预先气冲洗（预先气冲洗强度40-50m³/m²·h，时间为1-2分钟）。目的用预先气冲洗气泡将滤料之间的微生物连接体打碎，破坏滤料颗粒之间的相互粘接，对滤料进行疏通，预防滤料板结和滤池堵塞。之后关闭打开阀门B、E，关闭气冲洗控制装置，打开阀门A、D，恢复滤池的正常运行。此操作可以将滤池的运行周期延长为原来的约两倍。如果滤池过滤水头损失再次达到设计最大允许水头损失1/3-2/3时间时，再次关闭阀门A、D，打开阀门B、E，暂停滤池运行，启动气反冲洗控制装置，对滤池进行第二次预先气冲洗（预先气冲洗强度为40-50 m³/m²·h，时间为1-2分钟）。之后关闭打开阀门B、E，关闭气反冲洗控制装置，打开阀门A、D，恢复滤池的正常运行，通过两次预先气冲洗，可以将滤池的运行周期延长为原来的约3倍。

实施例2，在图1表示的是新型反冲洗工艺流程及其生物滤池结构，所述新型反冲洗工艺方法包括预先反冲洗和集中反冲洗，所述预先反冲洗包括预先气冲洗和预先气水联合冲洗，其预先反冲洗步骤：

（1）先在紧靠滤池污泥高浓度区安装一排平行的污泥高浓度区的排水管3，排水管管径为5-10厘米，各排水管之间的间距为0.2-0.3米，总数量的确定以其总截面面积约为滤池过滤面积的2/3-3/3；排水管在滤池内部的一端封闭，在滤池之外的一端连接成为总排管且设置阀门F9；在滤池内部的每个排水管的管壁上开很多排水小孔，每个小孔的孔径为2-4毫米（小于滤料颗粒尺寸），小孔总数量的确定以其总面积不小于排水管的截面积，排水管需采用防腐材质或经防腐处理后的材质，如不锈钢、UPVC等，以防止腐蚀生锈堵塞排水小孔。

（2）当滤池运行到水头损失达到最大允许水头损失时，对污泥高浓度区进行预先反冲洗时，其操作步骤是：

第一步：关闭滤池的进水阀门A和出水阀门D，然后打开阀门F9，排水管位置以上部分的水通过阀门F自流出滤池外；

第二步：启动滤池的反冲洗系统，首先打开阀门B对污泥高浓度区5进行预先气冲洗，（冲洗强度30-50 m³/m²·h ，持续时间1-2分钟左右），然后打开阀门C，进行预先气水联合冲洗（气冲洗强度30-50 m³/m²·h ，水冲洗强度10-15 m³/m²·h ，持续时间2-3分钟），此时预先反冲洗产生的废水全部经过阀门F排出池外，而不经过排水管位置以上的污泥中浓度区4和污泥低浓度区2，缩短了废水排出距离，降低了排水时间；

第三步：关闭滤池反冲洗系统，关闭阀门B和C，然后再关闭阀门F；

第四步：打开滤池的进水阀门A和出水阀门D，恢复正常过滤。

通过以上四个步骤即可在很短的时间内（3-5分钟内）将污泥高浓度区冲洗完毕，此时整个滤池的水头损失可以降低70%左右。

（3）当滤池运行到第二次水头损失达到最大允许水头损失时，按照上述四个操作步骤再次对污泥高浓度进行预先反冲洗。

（4）当滤池运行到第三次水头损失达到最大允许水头损失时，先按上述四个操作步骤再次对污泥高浓度区进行预先反冲洗，预先反冲洗完成后，对整个滤池进行集中反冲洗，集中反冲洗完成后，恢复正常过滤。

所述集中反冲洗即依次进行气冲洗（气冲洗强度30-50 m³/m²·h ，持续时间1-3分钟左右）、气水联合冲洗（气冲洗强度30-40 m³/m²·h ，水冲洗强度10-15 m³/m²·h ，持续时间2-5分钟）和水冲洗（强度10-15 m³/m²·h ，持续时间2-5分钟），完成对整个滤池的冲洗之后，滤池即可进入过滤操作。

Claims

1.生物滤池新型反硝化工艺方法，其特征在于：所述工艺方法步骤包括：在滤池过滤运行周期内，在滤料出现板结之前，向滤池进行预先气冲洗，用气冲洗产生的气泡将滤料之间的微生物连接体打碎，破坏滤料颗粒之间的相互粘接，对滤料进行疏通、防止滤池滤料板结和滤池堵塞。

2.根据权利要求1所述的生物滤池新型反硝化工艺方法，其特征在于：在滤料出现板结之前，向滤池进行预先气冲洗，是指滤池过滤至水头损失达到设计最大水头损失1/2-2/3时，暂停滤池过滤运行，启动反冲洗的气冲洗控制装置，对滤池进行预先气冲洗，预先气冲洗完成后恢复滤池过滤运行。

3.根据权利要求1或2所述的生物滤池新型反硝化工艺方法，其特征在于：所述预先气冲洗时间为1-2分钟，预先气冲洗强度为40-50m³/m²·h。

4.生物滤池新型反冲洗工艺方法，它包括预先反冲洗和集中反冲洗，其特征在于：所述预先反冲洗包括预先气冲洗和预先气水联合冲洗，在滤池的污泥高浓度区（5）设置有排水装置，当过滤至水头损失达到设计最大允许水头损失时滤池停止运行，打开排水装置先将污泥中浓度区（4）和污泥低浓度区（2）中的水通过排水装置排出，前两次每次水头损失达到设计最大允许水头损失时，分别对污泥高浓度区进行预先反冲洗；当过滤至水头损失第三次达到设计最大允许水头损失时滤池停止运行，先对污泥高浓度区（5）进行预先反冲洗，而后再对整个滤池进行集中反冲洗。

5.根据权利要求4所述的生物滤池新型反冲洗工艺方法，其特征在于：所述预先气冲洗时间为1-2分钟,预先气冲洗强度为30-50m³/m²·h；所述预先气水联合冲洗时间为2-3分钟,其中气冲洗强度30-40 m³/m²·h，水冲洗强度为10-15m³/m²·h；所述集中反冲洗为气冲洗、气水联合冲洗和水冲洗，所述气冲洗时间为1-2分钟,气冲洗强度为30-40m³/m²·h，所述气水联合冲洗时间为2-4分钟,其中水冲洗强度为10-15m³/m²·h，所述水冲洗时间为2-5分钟,其中水冲洗强度为10-15m³/m²·h。