CN104528932B - 一种污水深度处理反硝化生物滤池装置系统及处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种污水深度处理反硝化生物滤池装置系统及处理工艺，生物滤池的顶部敞口，内部由上至下依次设置溢流室、悬浮填料层、滤料层以及配水配气室；在悬浮填料层内设抽吸式布水器；在滤料层内设集体系统；集气系统与抽吸式布水器相连通；滤料层内反硝化过程产生的氮气通过集气系统收集后经抽吸式布水器进入悬浮填料层，起到驱除生物滤池中氮气的作用，同时借助氮气的强烈水力搅拌作用以及悬浮填料层内填料充分悬浮流动的特点可进一步加速降低污水中的富余氧含量，维持系统的反硝化作用条件；从而能够实现自吸驱氮除氧，并有效实现二级生化后的脱氮处理，有效保证污水的脱氮效果。

Description

一种污水深度处理反硝化生物滤池装置系统及处理工艺
技术领域
本发明涉及一种污水深度处理反硝化生物滤池装置系统及处理工艺，属于污水处理领域。
背景技术
从国内外污染治理的发展历程看，污水处理最初关注主要为COD消解，但随着人们对环境质量要求的提升，污水排放对氮、磷等的去除要求也在逐步严格起来。相比而言，磷可以利用化学沉淀方法脱除，而氮的降解则主要依靠生物处理法，这就要求污水处理工艺单元需加强考虑脱氮问题。
2002年以前我国城镇污水厂出水标准为二级排放标准，其中只有氨氮(NH3-N)指标要求，没有总氮指标要求，这种情况下，曝气生物处理过程可将NH3-N氧化为硝态氮，实现达标排放。但随着人们对水体水质要求的日益严格，对于城镇处理厂处理后的污水部分地方(城市重点流域)已经要求直接作为景观补充水，在各项水质指标中，尤以CODCr、氮(TN)等排放指标更为苛刻。
表1各级排放指标对应表
控制项目 CODCr BOD5 SS 动植物油 石油类 总氮 氨氮
单位 mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L
二级标准 100 30 30 5 5 — 25(30)
一级B 60 20 20 3 3 20 8(15)
一级A 50 10 10 1 1 15 5(8)
地表水环境质量标准IV类 30 6 0.5 1.5 1.5
目前，对于污水中TN的去除国内外城镇污水处理厂通常采用在常规二级处理后进行深度反硝化提标改造，本技术旨在重点突破城镇污水处理厂等的深度反硝化提标技术，实施重点工程的提标改造，完成废水资源化利用程度。
关于反硝化脱氮：利用反硝化细菌将水中硝酸盐氮还原成氨氮并进而将其去除的废水脱氮处理过程。反硝化细菌大量存在于污水中，反应在缺氧条件下进行，水中溶解氧应小 于0.5mg/L。要求污水中存在一定数量的有机物质(可补充投加二次沉淀污泥、甲醇、醋酸等)。
关于生物滤池：生物滤池之一—移动床生物膜反应器(MBBR)，通过向反应器中投加一定数量的悬浮填料，污水连续经过反应器时，比表面积较大的填料因搅拌(好氧反应器为空气搅拌)在水中自由运动，并逐渐在其表面生长出生物膜，生物膜中的异氧和自养微生物利用水中的营养物质进行新陈代谢，进而达到去除污水中污染物、净化水的目的。因填料、水都是运动的，故气、水、固相之间的传质较好，填料上生物膜的活性较高，较传统生物膜法耐冲击负荷、缓冲能力强。
生物滤池之二—曝气生物滤池(BAF)，充分借鉴污水处理接触氧化法和给水快滤池的设计思路，将生物降解与吸附过滤两种处理过程合并在同一单元反应器中。以滤池中填装的粒状填料(如陶粒、焦炭、石英砂、活性炭等)为载体，在滤池内部进行曝气，使滤料表面生长着大量生物膜，当污水流经时，利用滤料上所附生物膜中高浓度的活性微生物强氧化分解作用以及滤料粒径较小的特点，充分发挥微生物的生物代谢、生物絮凝、生物膜和填料的物理吸附和截留以及反应器内沿水流方向食物链的分级捕食作用,实现污染物的高效清除，同时利用反应器内好氧、缺氧区域的存在，实现脱氮除磷的功能。该工艺有机物容积负荷高、出水水质稳定，且具有占地面积小、投资少等特点。
关于通氮除氧：利用氮气防止空气中的氧或者其他物质对反硝化反应造成干扰，并可对反应溶液中的氧进行吹脱，尽量保证反应过程的缺氧化进程。
充分结合MBBR和BAF两种工艺优势(MBBR的耐冲击负荷、缓冲能力强和BAF有机物负荷高、出水水质稳定、占地面积小等优势)，对城镇污水处理厂的二级生化处理出水进行深度反硝化生物处理，以达到较优的出水水质。
利用反硝化过程中产生的氮气对原水中进行除氧，保证污水在整个生物滤池反应过程中高效地实现脱氮处理，并利用生物填料对有机物、总磷的吸附降解作用，同时实现污水的深度去碳除磷作用。
发明内容
本发明的目的在于针对现有城镇污水处理厂对TN指标要求的提升，以及针对变水位反硝化滤池进水溶解氧变化及驱氮问题，提供一种污水深度处理反硝化生物滤池处理工艺，能够实现自吸驱氮除氧，并有效实现二级生化后的脱氮处理，有效保证污水的脱氮效果。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种污水深度处理反硝化生物滤池装置系统，包括一生物滤池，所述生物滤池的顶部敞口，内部由上至下依次设有溢流室、悬浮填料层、滤料层以及配水配气室；所述悬浮填料层的底部设有抽吸式布水器；所述滤料层内设集气系统；所述悬浮填料层和滤料层之间设有悬浮填料支撑板，所述悬浮填料支撑板上设有滤孔；所述滤料层和所述配水配气室之间设有滤料支撑板，所述滤料支撑板上设有长柄滤头；
所述抽吸式布水器设有进液口和抽吸气进口；所述集气系统与所述抽吸式布水器的抽吸气进口经管线连接；
所述溢流室的池壁上设有溢流出口；所述配水配气室的池壁上设有液体进出口和反冲气进口Ⅰ；所述集气总管上设有反冲气进口Ⅱ和集气调节阀；
所述配水配气室池壁上的液体进出口与新鲜水原料管道经管线连接，且在连接管线上设有反冲水调节阀；所述液体进出口还与计量装置经管线连接，且在连接管线上设有出水调节阀；
所述生物滤池外设有污水储箱、提升泵、碳源投加器、混合器以及空气压缩机；
所述污水储箱设有污水出口；所述提升泵设有进口和出口；所述碳源投加器设有碳源出口；所述混合器设有进口Ⅰ、进口Ⅱ和出口；所述污水储箱的污水出口与所述提升泵的进口经管线连接，且在连接管线上设有泵前控制阀；所述提升泵的出口与所述混合器的进口Ⅰ经管线连接；所述碳源投加器的碳源出口与所述混合器的进口Ⅱ经管线连接；所述混合器的出口与所述抽吸式布水器的进液口经管线连接；
所述空气压缩机设有压缩气出口；所述空气压缩机的压缩气出口与所述反冲气进口Ⅰ经管线连接，且在连接管线上设有反冲气调节阀Ⅰ；所述空气压缩机的压缩气出口还与所述反冲气进口Ⅱ经管线连接，且连接管线上设有反冲气调节阀Ⅱ。
一种生物滤池污水反硝化深度处理工艺，所述生物滤池的顶部敞口，内部由上至下依次设置溢流室、悬浮填料层、滤料层以及配水配气室；在悬浮填料层的底部设抽吸式布水器；在滤料层内设集体系统；所述集气系统与所述抽吸式布水器相连通；所述悬浮填料层和滤料层之间设有悬浮填料支撑板；所述悬浮填料支撑板上设有滤孔；所述滤料层和所述配水配气室之间设有滤料支撑板；所述滤料支撑板上设有长柄滤头；所述处理工艺包括以下步骤：
(4)启动提升泵，将污水储箱中的污水经抽吸式布水器分布后进入悬浮填料层，污水在 悬浮填料层中发生脱氮除氧及匀质作用；然后通过悬浮填料支撑板进入滤料层进行反硝化过滤；处理后的污水再通过滤料支撑板进入配水配气室，待生物滤池内的液位达到溢流室池壁上的溢流出口进行溢流时，再开启设于配水配气室池壁上的出水调节阀，出水经计量装置计量后外排；并通过调节设于提升泵前的泵前调节阀和所述出水调节阀使生物滤池的液位稳定；
(5)正常运行后，开启碳源投加器，碳源与污水通过混合器快速混合形成混合液一起经抽吸式布水器分布后进入悬浮填料层；与此同时，在所述抽吸式布水器的抽吸作用下，滤料层内反硝化过程产生的氮气则通过集气系统被抽吸至抽吸式布水器，经抽吸式布水器分布后进入悬浮填料层，起到驱除生物滤池中氮气的作用；同时氮气进入悬浮填料层后，借助氮气的强烈水力搅拌作用以及悬浮填料层内填料充分悬浮流动的特点可进一步加速降低污水中的富余氧含量，维持系统的反硝化作用条件；
(6)运行一段时间后，对生物滤池进行反冲洗，以去除生物滤池内截留的污染物：利用新鲜水作为反冲水，以及采用空气压缩机提供反冲气；首先关闭提升泵、碳源投加器、出水调节阀以及集气系统上的集气调节阀，然后分阶段开启空气压缩机、反冲气调节阀以及反冲水调节阀，依次对生物滤池进行气冲、水气冲和水冲三个阶段的反冲洗以及对所述集气系统的反吹扫；反冲气分两路，分别从生物滤池的配水配气室以及集气系统进入，最后经过悬浮填料层后从生物滤池顶部排出；反冲水则从生物滤池的配水配气室进入，从溢流室池壁上的溢流出口排出。
其中，
优选的，所述悬浮填料层填充优质多孔球形聚丙烯悬浮填料，粒径为25mm，堆积比重83kg/m3、比表面积237m2/m3。可市场购得。
优选的，所述滤料层内填充优质活性炭，粒径2～3mm、密度0.45～0.55g/cm3、比表面积800±50m2/g、碘吸附值800～850mg/g。
优选的，所述生物滤池的高度为3.8～5.8m，悬浮填料层的高度为1～3m，滤料层的高度为1～3m。
优选的，所述悬浮填料支撑板沿中心对称设有多个滤孔，滤孔直径为20±0.1mm；所述滤孔总面积和悬浮填料支撑板的总面积之比为0.01-0.025：1。
优选的，所述滤料支撑板上沿中心对称分布有多个开孔，所述开孔上安装长柄滤头；所述长柄滤头包括滤帽和滤柄；滤帽和滤柄均为中空结构；所述滤帽位于所述滤料层内，滤 帽顶部密封，侧面分布有多个滤缝，底部与所述滤柄相连通；所述滤柄的底端开口，并插入所述配水配气室内。
滤料层的污水从滤料支撑板上的长柄滤头上的滤缝进入配水配气室；而配水配气室内的反冲水或反冲气则从所述长柄滤头的缝隙进入滤料层。
优选的，所述滤帽的横截面为圆形，纵截面为梯形，高25-40mm；滤缝宽度2±0.1mm；所述滤柄的长度为225-350mm。
优选的，所述滤料支撑板上的滤缝总面积和滤料支撑板的总面积之比为0.01-0.025：1。
优选的，所述抽吸式布水器包括一条水平布置的螺旋状布水管，所述布水管上开设有布水孔；所述螺旋状布水管一端密封，一端设有抽吸接口；所述抽吸接口连接有进液口和抽吸气进口；所述进液口与所述混合器的出口经管线连接；所述抽吸气进口与所述集气系统经管线连接。
优选的，所述布水管的管径为25-100mm(根据流量大小可组合)；所述布水孔的孔径为3-4mm；所述布水孔在所述布水管的两侧斜向上45°的管壁上交错布置。
优选的，所述集气系统包括集气总管和与所述集气总管相连通的多根集气支管；所述集气总管位于所述生物滤池外，其上设有集气调节阀；所述集气支管位于所述滤料层内，其上设有集气孔；所述集气总管与所述抽吸式布水器的抽吸气进口经管线连接。
优选的，所述集气支管在所述滤料层内水平布置并呈圆环状；所述集气支管的管径为25～32mm；所述集气孔的孔径为2±0.1mm；所述集气孔设于所述集气支管的圆环外侧斜向下45°的管壁上。
优选的，所述混合器为管式混合器。
优选的，所述滤料层的池壁上由上至下设有多个取样口；所述取样口上连接有取样阀。
优选的，所述配水配气室的池壁上还设有放空口；所述放空口上连接有放空阀。
优选的，所述空气压缩机与所述配水配气室的连接管线上设有反冲气调节阀Ⅰ。
优选的，所述空气压缩机与所述集气系统的集气总管经管线连接，连接管线上设反冲气调节阀Ⅱ。
优选的，所述污水储箱设有污水进口；所述污水进口与污水管道经管线连接；所述污水储箱的顶部还设有溢流口，用于控制污水储箱中的水位。
优选的，所述溢流室的溢流出口上连接有溢流调节阀。在系统正常运行时，可以保证生物滤池内液位的恒定，在反冲洗时，则作为反冲水的排出口。
优选的，所述计量装置为转子流量计或电磁流量计。
优选的，所述污水储箱内设有水质监测仪；所述水质监测仪和所述碳源投加器通过PLC控制系统控制连接。
水质监测仪的监测数据反馈到PLC控制系统，然后PLC控制系统可依此控制调节碳源投加器的碳源投加量。
优选的，所述生物滤池的水力停留时间为0.2～0.5h。
优选的，所述生物滤池的容积负荷2～4kgNO3-N/m3.d，水力负荷6～8m3/m2.h。其中NO3-N指硝态氮。
优选的，所述碳源选自甲醇、乙酸钠等。
优选的，所述碳源选自甲醇或乙酸钠；甲醇投加量与污水中总氮的质量之比小于2.9；乙酸钠投加量与污水中总氮的质量之比小于5。
优选的，所述反冲水强度为4.0-8.0L/s.m2。
优选的，所述反冲气强度为10.0-14.0L/s.m2。
优选的，所述气冲持续时间5-10分钟；所述气水冲持续时间为5-10分钟；所述水冲持续时间为5-10分钟。气水中即同时开启反冲水和反冲气进行冲洗。
本发明的技术效果及优点在于：
(1)本发明的滤池充分结合了移动床生物反应器和曝气生物滤池等两种工艺优势，具有耐冲击负荷、有机物负荷高、出水水质稳定等多重特性。
(2)本发明的滤池设有悬浮填料层和抽吸式布水器，能加速回流氮气对原水中的残余氧驱除作用，增强生物滤池反硝化脱氮效果，保证系统运行的稳定性；
(3)本发明的滤池设有悬浮填料层和抽吸式布水器，能减少氮气反冲洗泵或气提管的能耗(滤池驱氮运行无需外加额外能耗)，管理维护也更为简便；
(4)本发明的滤池内周边设置集气系统，可协同抽吸式布水器及时加速对反硝化过程中氮气的消散作用，减少滤池内部的气阻及水头损失，以稳定滤池系统的流通量和反冲洗周期。
(5)本发明的滤池中利用活性炭的增强吸附作用，增加对进水的负荷冲击，同时加速对废水中有机物的反硝化作用，相比常规深床反硝化滤池，容积负荷可增加0.5～1kgNO3-N/m3.d，占地面积小(至少节省20％)，投资较低(可节约10～25％)。
(6)本发明的滤池填料支撑板可有效防止滤料的流失和损失，无需多余的添加或更换。
(7)本发明的滤池反冲洗周期时间可达2～3d。
附图说明
图1一种污水深度处理生物滤池装置系统示意图
图2抽吸式布水器平面示意图；
图3抽吸式布水器的布水管截面示意图
图4集气系统的集气支管平面示意图
图5集气支管截面示意图
图6滤料支撑板平面示意图
图7悬浮填料支撑板平面示意图
附图标记：
1，生物滤池；2，溢流室；3，悬浮填料层；4，滤料层；5，配水配气室；6；泵前控制阀；7，长柄滤头；8，集气支管；9，集气总管；10，抽吸式布水器；11，污水储箱；12，碳源投加器；13，提升泵；14，混合器；15，空气压缩机；16，计量装置；17，出水调节阀；18，反冲气调节阀Ⅰ；19，反冲气调节阀Ⅱ；20，集气调节阀；21，反冲水调节阀；22，放空阀；23，溢流调节阀；24，取样阀；25，布水管；26，进液口；27，抽吸气进口；28，布水孔；29，集气孔；30，滤料支撑板；31，开孔；32，固定法兰螺孔；33，悬浮填料支撑板；34，滤孔。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的技术方案。应理解，本发明提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤；还应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变 更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明提供一种污水深度处理反硝化生物滤池装置系统，如图1所示，包括一生物滤池1，所述生物滤池1的顶部敞口，内部由上至下依次设有溢流室2、悬浮填料层3、滤料层4以及配水配气室5；所述悬浮填料层3的底部设有抽吸式布水器10；所述滤料层4内设集气系统；所述悬浮填料层3和滤料层4之间设有悬浮填料支撑板，所述悬浮填料支撑板(33)上设有滤孔(34)；所述滤料层(4)和所述配水配气室(5)之间设有滤料支撑板(30)，所述滤料支撑板(30)上设有长柄滤头(7)；
所述抽吸式布水器10设有进液口26和抽吸气进口27；所述集气系统与所述抽吸式布水器10的抽吸气进口27经管线连接；
所述溢流室2的池壁上设有溢流出口；所述配水配气室5的池壁上设有液体进出口和反冲气进口Ⅰ；所述集气总管9上设有反冲气进口Ⅱ和集气调节阀20；
所述配水配气室5池壁上的液体进出口与新鲜水原料管道，且在连接管线上设有反冲水调节阀21；所述液体进出口还与计量装置16经管线连接，且在连接管线上设有出水调节阀17；
所述生物滤池1外设有污水储箱11、提升泵13、碳源投加器12、混合器14以及空气压缩机15；
所述污水储箱11设有污水出口；所述提升泵13设有进口和出口；所述碳源投加器12设有碳源出口；所述混合器14设有进口Ⅰ、进口Ⅱ和出口；所述污水储箱11的污水出口与所述提升泵13的进口经管线连接，且在连接管线上设有泵前控制阀6；所述提升泵13的出口与所述混合器14的进口Ⅰ经管线连接；所述碳源投加器12的碳源出口与所述混合器14的进口Ⅱ经管线连接；所述混合器14的出口与所述抽吸式布水器10的进液口26经管线连接；
所述空气压缩机15设有压缩气出口；所述空气压缩机15的压缩气出口与所述反冲气进口Ⅰ经管线连接，且在连接管线上设有反冲气调节阀Ⅰ18；所述空气压缩机15的压缩气出口还与所述反冲气进口Ⅱ经管线连接，且连接管线上设有反冲气调节阀Ⅱ19；
作为优选的实施情况：所述悬所述悬浮填料层3内填充优质多孔球形聚丙烯悬浮填料，粒径为25mm；堆积比重83kg/m3、比表面积237m2/m3；该悬浮填料可购得。
作为优选的实施情况：所述滤料层内填充优质活性炭，粒径2～3mm、密度0.45～0.55g/cm3、比表面积800±50m2/g、碘吸附值800～850mg/g。
作为优选的实施情况：所述生物滤池1的高度为3.8～5.8m，悬浮填料层3的高度为1-3m，滤料层4的高度为1-3m。
作为优选的实施情况：所述悬浮填料支撑板33沿中心对称设有多个滤孔34，滤孔34直径为20±0.1mm；所述滤孔34总面积和悬浮填料支撑板33的面积之比为0.01-0.025：1。
作为优选的实施情况：所述滤料支撑板30上沿中心对称分布有多个开孔31，所述开孔31上安装有长柄滤头7；所述长柄滤头7包括滤帽和滤柄；滤帽和滤柄均为中空结构；所述滤帽位于所述滤料层4内，滤帽顶部密封，侧面分布有多个滤缝，底部与所述滤柄相连通；所述滤柄的底端开口，并插入所述配水配气室5内；
作为进一步的优选实施情况：所述滤料支撑板30上的滤缝总面积和滤料支撑板30的总面积之比为0.01-0.025：1；
作为进一步的优选实施情况：所述滤帽的横截面为圆形，纵截面为梯形，高25-40mm；滤缝宽度2±0.1mm；所述滤柄的长度为225-350mm。
作为优选的实施情况：所述滤料层4的池壁上由上至下设有多个取样口；所述取样口上连接有取样阀24；
作为优选的实施情况：所述配水配气室5的池壁上还设有放空口；所述放空口上连接有放空阀22；
作为优选的实施情况：所述污水储箱11设有污水进口；所述污水进口与污水管道经管线连接；所述污水储箱11的顶部还设有溢流口；
作为优选的实施情况：所述溢流室2的溢流出口上连接有溢流调节阀23；
作为优选的实施情况：所述混合器14为管式混合器14；
作为优选的实施情况：所述计量装置16为转子流量计或电磁流量计；
作为优选的实施情况：所述污水储箱11设有水质监测仪；所述水质监测仪和所述碳源投加器12通过PLC控制系统控制连接；
作为优选的实施情况：所述抽吸式布水器10包括一条水平布置的螺旋状布水管25，所述布水管25上开设有布水孔28；所述螺旋状布水管25一端密封，一端设有抽吸接口；所述抽吸接口连接有所述的进液口26和抽吸气进口27，见图2。
作为进一步的优选实施情况：所述布水管25的管径为25-100mm(根据流量大小可组合)；所述布水孔28的孔径为3-4mm；所述布水孔28在所述布水管25的两侧斜向上45°的管壁上交错布置，见图3。
作为优选的实施情况：所述集气系统包括集气总管9和与所述集气总管9相连通的多根集气支管8；所述集气总管9位于所述生物滤池1外，其上设有所述的集气调节阀20；所述集气支管8位于所述滤料层4内，其上设有集气孔29；所述集气总管9与所述抽吸式布水器10的抽吸气进口27经管线连接；
作为进一步的优选实施情况：所述集气支管8在所述滤料层4内水平布置并呈圆环状；所述集气支管8的管径为25～32mm；所述集气孔29的孔径为2±0.1mm；所述集气孔29设于所述集气支管8的圆环外侧斜向下45℃的管壁上；见图4和图5；
与所述装置系统相配套的处理工艺，包括以下步骤：
(1)启动提升泵13，将污水储箱11中的污水经抽吸式布水器10分布后进入悬浮填料层3，污水在悬浮填料层3中发生脱氮除氧及匀质作用；然后通过悬浮填料支撑板33进入滤料层4进行反硝化过滤；处理后的污水再通过滤料支撑板30进入配水配气室5，待生物滤池1内的液位达到溢流室2池壁上的溢流出口进行溢流时，再开启设于配水配气室5池壁上的出水调节阀17，出水经计量装置16计量后外排；并通过调节设于提升泵13前的泵前调节阀和所述出水调节阀17使生物滤池1的液位稳定；
(2)正常运行后，开启碳源投加器12，碳源与污水通过混合器14快速混合形成混合液一起经抽吸式布水器10分布后进入悬浮填料层3；与此同时，在所述抽吸式布水器10的抽吸作用下，滤料层4内反硝化过程产生的氮气则通过集气系统被抽吸至抽吸式布水器10，经抽吸式布水器10分布后进入悬浮填料层3，起到驱除生物滤池1中氮气的作用，同时氮气进入悬浮填料层3后，借助氮气的强烈水力搅拌作用以及悬浮填料层3内填料充分悬浮流动的特点可进一步加速降低污水中的富余氧含量，维持系统的反硝化作用条件；
(3)运行一段时间后，对生物滤池1进行反冲洗，以去除生物滤池1内截留的污染物：利用新鲜水作为反冲水，以及采用空气压缩机15提供反冲气；首先关闭提升泵13、碳源投加器12、出水调节阀17以及集气系统上的集气调节阀20，然后分阶段开启空气压缩机15、反冲气调节阀以及反冲水调节阀21，依次对生物滤池1进行气冲、水气冲和水冲三个阶段的反冲洗以及对所述集气系统的反吹扫；反冲气分两路，分别从生物滤池1的配水配气室5以及集气系统进入，最后经过悬浮填料层3后从生物滤池顶部排出；反冲水则从生物滤池的配水配气室5进入，从所述溢流室2池壁上溢流出口排出；
以下为利用本发明的装置系统进行污水深度处理的具体实施例：
参照图1-7所示装置系统进行生物滤池污水反硝化深度处理，其中：
生物滤池：圆筒形，直径0.5米，高3.8m，顶部溢流室2高0.45m；悬浮填料层3高1m，滤料层4高2m；
悬浮填料层3内填充优质多孔球形聚丙烯悬浮填料，粒径为25mm，堆积密度83kg/m3、比表面积237m2/m3；
滤料层4内填充优质活性炭，粒径2～3mm、密度0.45～0.55g/cm3、比表面积800±50m2/g、碘吸附值800～850mg/g；
悬浮填料支撑板，如图7所示，于中心及沿中心呈环状对称设有13个滤孔，滤孔直径为20mm；
滤料支撑板30，如图6所示，于中心以及沿中心呈环状对称开设共7个直径32mm的开孔31，所述开孔31上安装长柄滤头7；所述长柄滤头7包括滤帽和滤柄；滤帽和滤柄均为中空结构；所述滤帽位于所述滤料层4内，滤帽顶部密封，侧面分布有多个滤缝，底部与所述滤柄相连通；所述滤柄的底端开口，并插入所述配水配气室5内；所述滤帽的横截面为圆形，纵截面为梯形，高25mm；滤缝宽度2±0.1mm；所述滤柄的长度为225mm；所述滤料支撑板30上的滤缝总面积和滤料支撑板30的总面积之比为0.02：1。
抽吸式布水器10，如图2和3所示，布水管25的管径为32mm；所述布水孔28的孔径为3mm；所述布水孔28在所述布水管25的两侧斜向上45°的管壁上交错布置；
集气系统，如图1、图4和图5所示，集气支管8的管径为25mm；所述集气孔29的孔径为2±0.1mm；所述集气孔29设于所述集气支管8的圆环外侧斜向下45°的管壁上；
混合器14为管式混合器14，计量装置16为转子流量计；
利用上述装置系统进行反硝化深度处理具体步骤如下：
A)关闭取样阀24、放空阀22、反冲气调节阀Ⅰ18、反冲气调节阀Ⅱ19、反冲水调节阀21、出水调节阀17；
B)向污水储箱11中加入待处理的污水；
C)启动提升泵13，污水通过抽吸式布水器10分布后进入悬浮滤料层4，继而通过悬浮填料支撑板进入滤料层4进行反硝化过滤；
D)充分混合后的污水再通过滤料支撑板30进入配水配气室5；
E)至生物滤池4中的液位通过溢流出口溢流后再开启并出水调节阀17，出水经过计量装置16计量后外排，并通过调节出水调节阀17和泵前控制阀6使生物滤池液位稳定；
F)正常运行后，开启碳源投加器12，碳源与污水通过混合器14快速混合形成混合液一起进入悬浮填料层3；与此同时，在所述抽吸式布水器10的抽吸作用下，滤料层4内反硝化过程产生的氮气则通过集气系统被抽吸至抽吸式布水器10，经抽吸式布水器10分布后进入悬浮填料层3，起到驱除生物滤池中氮气的作用，同时氮气进入悬浮填料层3后，借助氮气的强烈水力搅拌作用以及悬浮填料层3内填料充分悬浮流动的特点可进一步加速降低污水中的富余氧含量，维持系统的反硝化作用条件；
G)运行3天后，对生物滤池进行反冲洗，以去除生物滤池内截留的污染物：利用就近的新鲜水作为反冲水，以及采用空气压缩机15提供反冲气；分为气冲、水气冲和水冲三个阶段的反冲洗以及对所述集气系统的反吹扫，各阶段反洗时间均为5min；首先关闭提升泵13、碳源投加器12、出水调节阀17以及集气系统上的集气调节阀20，然后分阶段开启空气压缩机15、反冲气调节阀Ⅰ18、反冲气调节阀Ⅱ19以及反冲水调节阀21；反冲气分两路，分别从生物滤池1的配水配气室5以及集气系统进入，最后经过悬浮填料层3后从生物滤池1顶部排出；反冲水则从生物滤池1的配水配气室5进入，从所述溢流出口排出；反冲气冲洗强度为14.0L/s.m2时，反冲水冲洗强度为4.0L/s.m2。
H)装置系统水力停留时间约0.2～0.5h，容积负荷2～4kgNO3-N/m3.d，水力负荷6～8m3/m2.h；碳源为甲醇，投加量与污水总氮质量之比<2.9；
I)城镇污水处理厂废水经二级生化处理后外加混凝沉淀后仅能部分指标达到一级A标准，经本实施例生物滤池处理后可达至一级A标准以下，见表2：
表2 生物滤池污水处理效果
项目 CODCr BOD5 TN NH3-N SS TP
处理前 60 20 21 0.8 19 0.94
处理后 28 5 1.2 0.2 7 0.27
以上所述的仅为本发明较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种污水深度处理反硝化生物滤池装置系统，包括一生物滤池，所述生物滤池的顶部敞口，内部由上至下依次设有溢流室、悬浮填料层、滤料层以及配水配气室；所述悬浮填料层的底部设有抽吸式布水器；所述滤料层内设集气系统；所述悬浮填料层和滤料层之间设有悬浮填料支撑板，所述悬浮填料支撑板上设有滤孔；所述滤料层和所述配水配气室之间设有滤料支撑板，所述滤料支撑板上设有长柄滤头；
所述抽吸式布水器设有进液口和抽吸气进口；所述集气系统与所述抽吸式布水器的抽吸气进口经管线连接；
所述溢流室的池壁上设有溢流出口；所述配水配气室的池壁上设有液体进出口和反冲气进口Ⅰ；所述集气系统包括集气总管和与所述集气总管相连通的多根集气支管；所述集气总管位于所述生物滤池外；所述集气支管位于所述滤料层内，其上设有集气孔；所述集气总管与所述抽吸式布水器的抽吸气进口相连通；所述集气总管上设有反冲气进口Ⅱ和集气调节阀；
所述配水配气室池壁上的液体进出口与新鲜水原料管道经管线连接，且在连接管线上设有反冲水调节阀；所述液体进出口还与计量装置经管线连接，且在连接管线上设有出水调节阀；
所述生物滤池外设有污水储箱、提升泵、碳源投加器、混合器以及空气压缩机；
所述污水储箱设有污水出口；所述提升泵设有进口和出口；所述碳源投加器设有碳源出口；所述混合器设有进口Ⅰ、进口Ⅱ和出口；所述污水储箱的污水出口与所述提升泵的进口经管线连接，且在连接管线上设有泵前控制阀；所述提升泵的出口与所述混合器的进口Ⅰ经管线连接；所述碳源投加器的碳源出口与所述混合器的进口Ⅱ经管线连接；所述混合器的出口与所述抽吸式布水器的进液口经管线连接；
所述空气压缩机设有压缩气出口；所述空气压缩机的压缩气出口与所述反冲气进口Ⅰ经管线连接，且在连接管线上设有反冲气调节阀Ⅰ；所述空气压缩机的压缩气出口还与所述反冲气进口Ⅱ经管线连接，且连接管线上设有反冲气调节阀Ⅱ。
2.一种生物滤池污水反硝化深度处理工艺，所述生物滤池的顶部敞口，内部由上至下依次设置溢流室、悬浮填料层、滤料层以及配水配气室；在悬浮填料层的底部设抽吸式布水器；在滤料层内设集气系统；所述集气系统与所述抽吸式布水器相连通；所述悬浮填料层和滤料层之间设有悬浮填料支撑板；所述悬浮填料支撑板上设有滤孔；所述滤料层和所述配水配气室之间设有滤料支撑板；所述滤料支撑板上设有长柄滤头；所述处理工艺包括以下步骤：
(1)启动提升泵，将污水储箱中的污水经抽吸式布水器分布后进入悬浮填料层，污水在悬浮填料层中发生脱氮除氧及匀质作用；然后通过悬浮填料支撑板进入滤料层进行反硝化过滤；处理后的污水再通过滤料支撑板进入配水配气室，待生物滤池内的液位达到溢流室池壁上的溢流出口进行溢流时，再开启设于配水配气室池壁上的出水调节阀，出水经计量装置计量后外排；并通过调节设于提升泵前的泵前调节阀和所述出水调节阀使生物滤池的液位稳定；
(2)正常运行后，开启碳源投加器，碳源与污水通过混合器快速混合形成混合液一起经抽吸式布水器分布后进入悬浮填料层；与此同时，在所述抽吸式布水器的抽吸作用下，滤料层内反硝化过程产生的氮气则通过集气系统被抽吸至抽吸式布水器，经抽吸式布水器分布后进入悬浮填料层，起到驱除生物滤池中氮气的作用；同时氮气进入悬浮填料层后，借助氮气的强烈水力搅拌作用以及悬浮填料层内填料充分悬浮流动的特点可进一步加速降低污水中的富余氧含量，维持系统的反硝化作用条件；
(3)运行一段时间后，对生物滤池进行反冲洗，以去除生物滤池内截留的污染物：利用新鲜水作为反冲水，以及采用空气压缩机提供反冲气；首先关闭提升泵、碳源投加器、出水调节阀以及集气系统上的集气调节阀，然后分阶段开启空气压缩机、反冲气调节阀以及反冲水调节阀，依次对生物滤池进行气冲、水气冲和水冲三个阶段的反冲洗以及对所述集气系统的反吹扫；反冲气分两路，分别从生物滤池的配水配气室以及集气系统进入，最后经过悬浮填料层后从生物滤池顶部排出；反冲水则从生物滤池的配水配气室进入，从溢流室池壁上的溢流出口排出。
3.如权利要求2所述的一种生物滤池污水反硝化深度处理工艺，其特征在于，所述悬浮填料为优质多孔球形聚丙烯悬浮填料，粒径为25mm，堆积比重83kg/m3、比表面积237m2/m3。
4.如权利要求2所述的一种生物滤池污水反硝化深度处理工艺，其特征在于，所述滤料层内填充优质活性炭，粒径2～3mm、密度0.45～0.55g/cm3、比表面积800±50m2/g、碘吸附值800～850mg/g。
5.如权利要求2所述的一种生物滤池污水反硝化深度处理工艺，其特征在于，所述生物滤池的高度为3.8～5.8m，悬浮填料层的高度为1～3m，滤料层的高度为1～3m。
6.如权利要求2所述的一种生物滤池污水反硝化深度处理工艺，其特征在于，所述悬浮填料支撑板沿中心对称设有多个滤孔，滤孔直径为20±0.1mm；所述滤孔总面积和悬浮填 料支撑板的总面积之比为0.01-0.025：1。
7.如权利要求2所述的一种生物滤池污水反硝化深度处理工艺，其特征在于，所述滤料支撑板上沿中心对称分布有多个开孔，所述开孔上安装长柄滤头；所述长柄滤头包括滤帽和滤柄；滤帽和滤柄均为中空结构；所述滤帽位于所述滤料层内，滤帽顶部密封，侧面分布有多个滤缝，底部与所述滤柄相连通；所述滤柄的底端开口，并插入所述配水配气室内。
8.如权利要求7所述的一种生物滤池污水反硝化深度处理工艺，其特征在于，所述滤帽的横截面为圆形，纵截面为梯形，高25-40mm；滤缝宽度2±0.1mm；所述滤柄的长度为225-350mm；所述滤料支撑板上的滤缝总面积和滤料支撑板的总面积之比为0.01-0.025：1。
9.如权利要求2所述的一种生物滤池污水反硝化深度处理工艺，其特征在于，所述抽吸式布水器包括一条水平布置的螺旋状布水管，所述布水管上开设有布水孔；所述螺旋状布水管一端密封，一端设有抽吸接口；所述抽吸接口连接有进液口和抽吸气进口；所述进液口与所述混合器的出口经管线连接；所述抽吸气进口与所述集气系统经管线连接。
10.如权利要求9所述的一种生物滤池污水反硝化深度处理工艺，其特征在于，所述布水管的管径为25-100mm；所述布水孔的孔径为3-4mm；所述布水孔在所述布水管的两侧斜向上45°的管壁上交错布置。
11.如权利要求9所述的一种生物滤池污水反硝化深度处理工艺，其特征在于，所述集气系统包括集气总管和与所述集气总管相连通的多根集气支管；所述集气总管位于所述生物滤池外，其上设有集气调节阀；所述集气支管位于所述滤料层内，其上设有集气孔；所述集气总管与所述抽吸式布水器的抽吸气进口相连通。
12.如权利要求11所述的一种生物滤池污水反硝化深度处理工艺，其特征在于，所述集气支管在所述滤料层内水平布置并呈圆环状；所述集气支管的管径为25～32mm；所述集气孔的孔径为2±0.1mm；所述集气孔设于所述集气支管的圆环外侧斜向下45°的管壁上。
13.如权利要求11所述的一种生物滤池污水反硝化深度处理工艺，其特征在于，还包括以下特征中的任一项或多项：
(a)所述滤料层的池壁上由上至下设有多个取样口；所述取样口上连接有取样阀；
(b)所述配水配气室的池壁上还设有放空口；所述放空口上连接有放空阀；
(c)所述空气压缩机与所述配水配气室的连接管线上设有反冲气调节阀Ⅰ；
(d)所述空气压缩机与所述集气系统的集气总管经管线连接，连接管线上设反冲气调节阀Ⅱ；
(e)所述污水储箱设有污水进口；所述污水进口与污水管道经管线连接；所述污水储箱的顶部还设有溢流口；
(f)所述溢流室的溢流出口上连接有溢流调节阀。
14.如权利要求2所述的一种生物滤池污水反硝化深度处理工艺，其特征在于，还包括以下特征中的任一项或多项：
(a)所述混合器为管式混合器；
(b)所述计量装置为转子流量计或电磁流量计；
(c)所述污水储箱内设有水质监测仪；所述水质监测仪和所述碳源投加器通过PLC控制系统控制连接。
15.如权利要求2所述的一种生物滤池污水反硝化深度处理工艺，其特征在于，所述碳源为甲醇或乙酸钠；甲醇投加量与污水中总氮的质量之比小于2.9；乙酸钠投加量与污水中总氮的质量之比小于5。
16.如权利要求2所述的一种生物滤池污水反硝化深度处理工艺，其特征在于，所述生物滤池的水力停留时间为0.2～0.5h；所述生物滤池的容积负荷2～4kgNO3-N/m3.d，水力负荷6～8m3/m2.h。
17.如权利要求2所述的一种生物滤池污水反硝化深度处理工艺，其特征在于，所述反冲水强度为4.0-8.0L/s.m2；所述反冲气强度为10.0-14.0L/s.m2；所述气冲持续时间5-10分钟；所述气水冲持续时间为5-10分钟；所述水冲持续时间为5-10分钟。
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