CN103964606B - 一体化絮凝过滤器 - Google Patents

Abstract

本发明属于环境工程、给水排水工程及市政工程的污水处理设备技术领域，具体公开了一种一体化絮凝过滤器。包括罐体，罐体顶部敞开，罐体底部设有封头，封头侧面设有取样口，封头底部侧边位置设有支撑底座，封头底部中心位置设有出水干管，罐体内上部设有进水布水系统、下部设有滤床。本发明集絮凝过滤为一体，对水中的磷、SS具有较好的去除效果，同时对于降低COD和色度也有一定的效果，与传统的絮凝沉淀—过滤工艺相比，节约了药剂，降低了运行费用，简化了管理，同时节约了投资和减少了占地面积。

Description

一体化絮凝过滤器

技术领域

本发明属于环境工程、给水排水工程及市政工程的污水处理设备技术领域，具体涉及一种一体化絮凝过滤器。

背景技术

污水处理中，磷是重要的监测指标，对于内陆水体，磷是水体富营养化的主要限制因素，《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）确定的城镇污水处理厂出水标准，对总磷排放要求的标准为：一级A标准为0.5mg/l（以P计，下同），一级B标准为1.0mg/l，二级标准为3.0mg/l。近两年来，国家对环境治理的力度加大，污水处理工艺也朝着注重生化处理、物化处理、生态处理相结合，注重水回用方面发展。

对于现有的一般城市污染水质，按现在普遍采用的生物除磷工艺，实际很难稳定达到GB18918-2002中对于总磷排放的一级A标准要求。因此，需要对生物法处理后的二级出水进一步深度处理，以进一步降低水中的含磷量，而深度处理中对于磷的去除主要采用化学除磷的方法，通过投加无机金属盐药剂，如FeCl₃，与磷酸盐结合生成颗粒状非溶解的物质，再通过化学絮凝反应聚积形成较大的絮凝体、最终通过过滤去除。

目前，化学除磷方法在深度处理中对磷的去除率能达到99%以上，且稳定可靠，因而得到了越来越多的广泛应用。

但是，目前的化学除磷方法仍存在以下几点不足，一是运行管理较生物处理复杂，由于化学除磷方法中需要加药、絮凝沉淀、过滤等多个步骤分别进行，在絮凝过程控制加药量、控制流速以及控制一定的反应时间，在过滤过程控制反冲洗间隔、控制反冲洗时间等；二是工艺较复杂，需分别建设加药装置、絮凝沉淀装置以及过滤装置，投资、运行费用以及占地面积较大。

发明内容

本发明针对现有污水深度处理中除磷工艺复杂、管理困难、占地面积较大等不足，提供了一种一体化絮凝过滤器，主要用于除磷、降低SS，同时具有一定的降低COD及色度的功能。

本发明采用以下技术方案：

一体化絮凝过滤器，包括罐体，罐体顶部敞开，罐体底部设有封头，封头侧面设有取样口，封头底部侧边位置设有支撑底座，封头底部中心位置设有出水干管，罐体内上部设有进水布水系统、下部设有滤床。

较好地，所述进水布水系统包括设置在罐体顶部侧面的进水干管，进水干管上设有管道混合器，管道混合器上连接有加药管，进水干管通到罐体内中心位置处沿水平相反方向垂直自身分设两根第一进水支管，再在该两根第一进水支管出水端沿水平相反方向垂直自身分设两根第二进水支管，该两根第二进水支管的出水端连接有90度弯头，弯头开口朝下。

较好地，所述滤床由滤板及设在其上的滤料层组成，所述滤板上均匀分布有滤孔，所述滤料层由自下而上分层设置的粒径为4-6mm的活性砂颗粒滤层、粒径为2-4mm的活性砂颗粒滤层、粒径为1-2mm的活性砂颗粒滤层和活性炭滤层组成。

进一步，滤料层总高度不超过罐体高度的一半，其中粒径为4-6mm的活性砂颗粒滤层的高度占滤料层总高度的17%，粒径为2-4mm的活性砂颗粒滤层的高度占滤料层总高度的17%，粒径为1-2mm的活性砂颗粒滤层的高度占滤料层总高度的25%，活性炭滤层的高度占滤料层总高度的41%。

进一步，当过滤进行一段时间后，由于滤料对污物的截留作用，使得滤料间的间隙变小，水头损失增大，从而导致滤速降低，进水量大于出水量，一方面，为方便滤料的更换，滤板上方罐体侧面设有卸料口，同时另一方面，为将多余的进水溢出，进水干管上方的罐体顶部侧面设有溢流口。

较好地，罐体呈圆柱状，封头为椭圆形封头。所述的椭圆形封头的形状和参数参照椭圆形标准封头(JB1154-73)中对于封头的参数的要求。

进一步，当滤料滤速降低一定程度后，为方便对滤料层进行恢复，封头底部设有气水联合反冲洗管道系统，罐体内中部设有反冲洗收水装置。

较好地，出水干管的端头设有端盖，端盖连接有出水支管；所述气水联合反冲洗管道系统由反冲洗进气管和反冲洗进水管组成，反冲洗进气管直接通过端盖与出水干管连接，反冲洗进水管与出水支管合并通过端盖与出水干管连接；所述反冲洗收水装置包括水平设置在罐体内中上部中心位置的反冲洗收水盘，反冲洗收水盘底部通过90度弯头连接有反冲洗出水管形成水平管道穿过罐体侧壁伸出罐体外部，反冲洗收水盘外沿与反冲洗出水管外壁之间的反冲洗收水盘侧壁上均匀分布有过水孔。

较好地，反冲洗收水盘呈碗状结构。

本发明运行时，絮凝剂和原水通过管道混合器混合后，通过进水布水系统均匀分布，进入罐体，混合后的污水在罐体内上部部分充分混合反应，其中投加的絮凝剂（除磷剂，是一种以铁离子为核心的复合阳离子型无机高分子絮凝剂）对带负电荷的磷酸根产生强烈络合作用，结合生成颗粒状非溶解的物质，再通过化学絮凝反应聚积形成较大的絮凝体。之后污水进入下部滤料层，在通过滤料层的过程中，一方面由于絮凝剂的投加，对过滤过程有着一定的助滤作用，从而更好地降低水中的含磷量和去除悬浮物颗粒，另一方面，由于滤料层对铁离子晶体的截留作用，使絮凝剂更好地得以利用，从而提高了絮凝剂的絮凝效果，节省了絮凝剂的投加量，减少了沉淀物的产生量并降低了运行的费用。当运行一段时间后，出水流量减少明显时，需对反应器罐体内滤料进行反冲洗，反冲洗过程采用气水联合反冲洗的方式，分为气冲过程、气水同时反洗过程、水洗过程，使滤料层内的污物能有效地被剥离和冲洗，最终通过反冲洗收水盘排出罐体，从而对水中所含的磷以及悬浮物杂质进行了去除并保证了后续的正常过滤效果。

本发明集絮凝过滤为一体，对水中的磷、SS具有较好的去除效果，同时对于降低COD和色度也有一定的效果，与传统的絮凝沉淀—过滤工艺相比，节约了药剂，降低了运行费用，简化了管理，同时节约了投资和减少了占地面积。

附图说明

图1：一体化絮凝过滤器的总体结构示意图；

图2：进水布水系统的局部俯视图；

图3：反冲洗收水盘的俯视放大图；

图4：滤板的俯视放大图；

其中：1、溢流口；2、第一进水支管；3、罐体；4、管道混合器；5、进水干管；6、加药管；7、反冲洗收水盘；8、反冲洗出水管；9、卸料口；10、取样口；11、滤板；12、封头；13、支撑底座；14、反冲洗进气管；15、反冲洗进水管；16、出水支管；17、出水干管；18、过水孔；19、滤孔；20、活性炭滤层；21、粒径1-2mm石英砂颗粒滤层；22、粒径2-4mm石英砂颗粒滤层；23、粒径4-6mm石英砂颗粒滤层；24、第二进水支管。

具体实施方式

如图1-4所示，一体化絮凝过滤器，包括圆柱状罐体3，罐体3顶部敞开，在距离罐体3顶部70mm处罐体3侧面设置溢流口1，罐体3底部设有椭圆形标准封头12，封头12侧面设有取样口10，封头12底部侧边位置设有支撑底座13，封头12底部中心位置设有出水干管17和气水联合反冲洗管道系统，出水干管17的端头设有端盖，端盖连接有出水支管16，罐体3内上部设有进水布水系统、中部设有反冲洗收水装置、下部设有滤床。其中，所述进水布水系统包括设置在距罐体3顶部150mm处侧面位置的进水干管5，进水干管5上设有管道混合器4，管道混合器4上连接有加药管6，进水干管5通到罐体3内中心位置处沿水平相反方向垂直自身分设两根第一进水支管2，该两根第一进水支管2分别伸长至距罐体3内壁四分之一直径长度位置处，再在该两根第一进水支管2出水端沿水平相反方向垂直自身分设两根第二进水支管24，第二进水支管24长度占罐体3直径的四分之一，该两根第二进水支管24的出水端连接有90度弯头，弯头开口朝下；所述气水联合反冲洗管道系统由反冲洗进气管14和反冲洗进水管15组成，反冲洗进气管14直接通过端盖与出水干管17连接，反冲洗进水管15与出水支管16合并通过端盖与出水干管17连接；所述反冲洗收水装置包括水平设置在罐体3内距离罐体3顶部四分之一罐体3高度处中心位置的碗状反冲洗收水盘7，反冲洗收水盘7底部通过90度弯头连接有反冲洗出水管8形成水平管道穿过罐体3侧壁伸出罐体3外部，反冲洗收水盘7外沿与反冲洗出水管8外壁之间的反冲洗收水盘7侧壁上均匀分布有过水孔18；所述滤床由滤板11及设在其上的滤料层组成，所述滤板11上均匀分布有孔径3mm的圆形滤孔19，所述滤料层由自下而上分层设置的粒径为4-6mm的活性砂颗粒滤层23、粒径为2-4mm的活性砂颗粒滤层22、粒径为1-2mm的活性砂颗粒滤层21和活性炭滤层20组成；滤料层总高度不超过罐体高度的一半，其中粒径为4-6mm的活性砂颗粒滤层23的高度占滤料层总高度的17%，粒径为2-4mm的活性砂颗粒滤层22的高度占滤料层总高度的17%，粒径为1-2mm的活性砂颗粒滤层21的高度占滤料层总高度的25%，活性炭滤层20的高度占滤料层总高度的41%；在紧邻滤板11上方罐体3侧面位置设有卸料口9。

运行时，反冲洗进水管15和反冲洗出水管8关闭，进水经进水干管5进入，通过管道混合器4与经过加药管6投加的絮凝剂充分混合反应后，通过第一进水支管2、第二进水支管24均匀进入罐体3中，在罐体3上部进行沉析、絮凝反应，其中投加的絮凝剂（除磷剂，一种以铁离子为核心的复合阳离子型无机高分子絮凝剂）对带负电荷的磷酸根产生强烈络合作用，结合生成颗粒状非溶解的物质，再通过化学絮凝反应聚积形成较大的絮凝体。含絮凝体的混合液下降流依次通过滤床上的活性炭滤层20、粒径1-2mm石英砂颗粒滤层21、粒径2-4mm石英砂颗粒滤层22、粒径4-6mm石英砂颗粒滤层23，滤速为10-15m/h，经过过滤的水通过滤板11上滤孔19进入罐体3底部，经过滤去除磷以及SS的进水经由罐体3底部的出水干管17、出水支管16排出罐体。滤料由罐体3顶部加入，罐体3中滤板11上方位置设置的卸料口9，用于滤料的更换。罐体3底部封头12设置的取样口10，以用于对处理后污水的取样、监测和观察。

当过滤进行一段时间后，由于滤料对污物的截留作用，使得滤料间的间隙变小，水头损失增大，从而导致滤速降低，进水量大于出水量，多余的进水将由溢流口1溢出。

当滤料滤速降低一定程度后，需要通过反冲洗对滤料层进行恢复，反冲洗是通过以下过程进行的：采用气水联合反冲洗的方式，分为气冲过程、气水同时反洗过程、水洗过程，首先，停止进水干管5进水，延迟一段时间后，关闭出水支管16、打开反冲洗出水管8并由反冲洗进气管14把气体通入罐体3，以达到松动滤料层的作用，2-3min后进行气水联合反冲洗过程，反冲洗进气管14和反冲洗进水管15同时进气和进水，使滤料膨胀度保持在50%左右，此时由于反冲洗收水盘7侧壁过水孔18的作用，大部分反冲洗水携带污物从过水孔18进入反冲洗出水管15后排出罐体3，而滤料被留在罐体3内，少部分反冲洗水携带表面漂流物从反冲洗收水盘7上部排入反冲洗出水管8，从而排出罐体3，6-8min后关闭反冲洗进气管14，只打开开反冲洗进水管15，进一步清洗滤料，2-3min后停止反冲洗，关闭反冲洗进水管15和反冲洗出水管8，打开出水支管16，重新开始进水。反冲洗过程使滤料层内的污物能有效地被剥离和冲洗排出滤池，从而对水中所含的磷及悬浮物杂质进行了去除并保证后续的正常过滤周期和效果。

本发明不局限于除磷絮凝过滤的应用，其他类反应及过滤也在该保护范围内。

Claims (5)

1.一体化絮凝过滤器，其特征在于：包括罐体，罐体顶部敞开，罐体底部设有封头，封头侧面设有取样口，封头底部侧边位置设有支撑底座，封头底部中心位置设有出水干管，罐体内上部设有进水布水系统、下部设有滤床；所述滤床由滤板及设在其上的滤料层组成，所述滤板上均匀分布有滤孔，所述滤料层由自下而上分层设置的粒径为4-6mm的活性砂颗粒滤层、粒径为2-4mm的活性砂颗粒滤层、粒径为1-2mm的活性砂颗粒滤层和活性炭滤层组成；滤料层总高度不超过罐体高度的一半，其中粒径为4-6mm的活性砂颗粒滤层的高度占滤料层总高度的17%，粒径为2-4mm的活性砂颗粒滤层的高度占滤料层总高度的17%，粒径为1-2mm的活性砂颗粒滤层的高度占滤料层总高度的25%，活性炭滤层的高度占滤料层总高度的41%；封头底部设有气水联合反冲洗管道系统，罐体内中部设有反冲洗收水装置；出水干管的端头设有端盖，端盖连接有出水支管；所述气水联合反冲洗管道系统由反冲洗进气管和反冲洗进水管组成，反冲洗进气管直接通过端盖与出水干管连接，反冲洗进水管与出水支管合并通过端盖与出水干管连接；所述反冲洗收水装置包括水平设置在罐体内中上部中心位置的反冲洗收水盘，反冲洗收水盘底部通过90度弯头连接有反冲洗出水管形成水平管道穿过罐体侧壁伸出罐体外部，反冲洗收水盘外沿与反冲洗出水管外壁之间的反冲洗收水盘侧壁上均匀分布有过水孔。

2.如权利要求1所述的一体化絮凝过滤器，其特征在于：所述进水布水系统包括设置在罐体顶部侧面的进水干管，进水干管上设有管道混合器，管道混合器上连接有加药管，进水干管通到罐体内中心位置处沿水平相反方向垂直自身分设两根第一进水支管，再在该两根第一进水支管出水端沿水平相反方向垂直自身分设两根第二进水支管，该两根第二进水支管的出水端连接有90度弯头，弯头开口朝下。

3.如权利要求1所述的一体化絮凝过滤器，其特征在于：滤板上方罐体侧面设有卸料口，进水干管上方的罐体顶部侧面设有溢流口。

4.如权利要求3所述的一体化絮凝过滤器，其特征在于：罐体呈圆柱状，封头为椭圆形封头。

5.如权利要求1所述的一体化絮凝过滤器，其特征在于：反冲洗收水盘呈碗状结构。