CN104528939A - 多介质生物滤床修复污染水源的装置及方法 - Google Patents

多介质生物滤床修复污染水源的装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多介质生物滤床修复污染水源的装置及方法，该装置用来修复河流型水源的上游河道的污染水，该上游河道中构造有堤坝，该装置设置在堤坝的外侧，该装置包括：塔层框架，其上端设有布水器，该布水器用来将堤坝内的受污染的水源引入塔层框架内；载体填料层，塔层框架内自上而下设置多层载体填料层；以及集水器，其设置在塔层框架下端，该集水器将经过载体填料层过滤的水源收集起来并排出至下游河道。该多介质生物滤床修复污染水源的装置及方法可以改善水源水质，修复水源水体、恢复水源功能，保障饮用水安全。

Description

多介质生物滤床修复污染水源的装置及方法
技术领域
本发明涉及污水净化领域，特别涉及一种多介质生物滤床修复污染水源的装置及方法。
背景技术
随着我国工业化迅速发展，城市规模不断扩大，人们在生产和生活过程中排放出的污染物对水源水质的污染已经愈演愈烈，水中的有机污染物和氨氮不断增多，受污染程度越来越严重。我国水资源短缺，饮用水水源水质日益恶化，水源地的修复、水源水质的改善和安全预处理技术已成为一项重要而又迫切的研究课题。
目前，我国自来水厂普遍采用常规净水处理工艺，难以有效去除原水中的有机物、氨氮等污染物，深度处理虽然可以有效的提高出厂水水质，但成本较高，有的水厂不得不使用污染水源作为生活饮用水和其它用途的水源，饮水不安全。因此，开发经济高效的饮用水水源修复技术，保障饮用水安全十分必要。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多介质生物滤床修复污染水源的装置及方法，改善水源水质，修复水源水体、恢复水源功能，保障饮用水安全。
为实现上述目的，本发明提供了一种多介质生物滤床修复污染水源的装置，该装置用来修复河流型水源的上游河道的污染水，该上游河道中构造有堤坝，该装置设置在堤坝的外侧，该装置包括：塔层框架，其上端设有布水器，该布水器用来将堤坝内的受污染的水源引入塔层框架内；载体填料层，塔层框架内自上而下设置多层载体填料层；以及集水器，其设置在塔层框架下端，该集水器将经过载体填料层过滤的水源收集起来并排出至下游河道。
优选地，载体填料层包括：布孔载体填料筐，塔层框架内自上而下铺设多层料筐支撑格栅，布孔载体填料筐置于料筐支撑格栅上；以及功能载体填料，其填充在布孔载体填料筐内。
优选地，相邻料筐支撑格栅之间设有滴水分割增氧器。
优选地，塔层框架的内侧设有多层支撑层阶，料筐支撑格栅和滴水分割增氧器插接在支撑层阶上。
优选地，布孔载体填料筐的四周设有通孔，布孔载体填料筐的通孔率为60％～70％，该不同通孔率的布孔载体填料筐在塔层框架内交替布置。
优选地，功能载体填料为天然火山岩、陶粒、沸石、大孔网状生物载体、微孔聚胺酯载体或其一种或几种的组合物。
优选地，塔层框架为不锈钢框架或PVC框架或钢筋混凝土框架，载体填料层的层高为40～50cm，层间距25～30cm。
优选地，布水器为围堰与槽底形成的平槽结构，槽底为均匀布孔的滤板。
本发明还提供一种多介质生物滤床修复污染水源的方法，包括如下步骤：步骤1，使待修复污染水源形成水位差；步骤2，利用污染水源的势能将其均匀分布在生物滤床上，该生物滤床内设有多层载体填料层对污染水源进行分层过滤；步骤3，调节步骤2中的多层载体填料层的通风量，使得生物滤床内构建成缺氧、厌氧、兼氧和好氧的净化环境；以及步骤4，收集过滤完的水源。
优选地，对步骤2中的多层载体填料层之间进行滴水分割增氧处理。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本实施例提供的多介质生物滤床修复污染水源的装置及方法利用堤坝、太阳能抽水机或提水泵形成的水位差，通过势能复氧和分散增氧调节自然或人工复氧量，改善传统生物滴滤池简单的分层结构，运用高效功能载体填料。通过自然通风供氧，不利用动力充氧，系统抗冲击负荷能力强、运行稳定、设备结构简单，操作实施方便，无耗能、运行维护费用低、易于管理。该装置可以用于修复遭受水源水质污染的水源，恢复其饮用水源地功能，使其作为备用水源地，还可以用于水源水预处理，可以减轻常规处理和深度处理的负担，改善和提高饮用水的水质；
2.本实施例提供的多介质生物滤床修复污染水源的装置采用分层结构，滴水通过层间距离，势能复氧，并在各填料层之间安装滴水分割增氧器，通过分散水滴，实现更均匀布水的同时提高滴水与空气接触面积，延长在空气中的停留时间，加强改善滴水滴落势能复氧环境、提高滴水复氧能力；
3.本实施例提供的多介质生物滤床修复污染水源的装置采用敞开式塔层框架结构，并利用布孔载体填料筐的结构特点，通过调整改善功能载体填料层内的自然通风条件，依靠自然通风，并控制、调节通风条件，满足填料层内微生物在净化水质的过程中的各反应阶段对氧的需求，在填料料层自上而下交替形成好氧区、兼氧区、缺氧区和厌氧区，构成集好氧、兼氧、缺氧以及厌氧于一体的生物滴滤池，从而达到有效去除有机物和氨氮的目的。
附图说明
图1是根据本发明的多介质生物滤床修复污染水源的装置的安装示意图。
主要附图标记说明：
1-河流型水源，2-堤坝，3-塔层框架，4-支撑层阶，5-料筐支撑格栅，6-布孔载体填料筐，7-功能载体填料。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1所示，根据本发明具体实施方式的一种多介质生物滤床修复污染水源的装置，该多介质生物滤床修复污染水源的装置设在河流、湖泊、水库等不同类型微污染型地表水源水体、堤坝或取水口处，利用堤坝、太阳能抽水机或提水泵形成的水位差，通过势能复氧和分散增氧调节自然或人工复氧量。其意义在于克服现有技术中的不足之处，特别的，提供一种通过生物滤床来修复村镇污染水源的装置，改善水源水质，修复水源水体、恢复水源功能，亦可为常规净水处理工艺的预处理工艺，保障饮用水安全。作为一种优选实施例，以下通过对河流型水源1上游河道受污染水原水进行修复为例对本装置进行详细的说明：
具体地，该多介质生物滤床修复污染水源的装置包括塔层框架3、多层载体填料层(本实施例的载体填料层包括布孔载体填料筐6和填充在布孔载体填料筐内的功能载体填料7)及集水器10。其中塔层框架3的上端设有布水器9，该布水器9用来将受污染的水源引入塔层框架3内。塔层框架3内自上而下铺设多层料筐支撑格栅5，布孔载体填料筐6置于料筐支撑格栅5上。集水器10设置在塔层框架3的下端，该集水器10将经过载体填料层过滤的水源收集起来并排出。
优选地，在相邻料筐支撑格栅5之间设有滴水分割增氧器8，具体地，塔层框架3的内侧设有多层支撑层阶4，料筐支撑格栅5和滴水分割增氧器8插接在支撑层阶4上，通过支撑层阶4可以调整料筐支撑格栅5和滴水分割增氧器8的高度。
上述方案中，布孔载体填料筐6的四周通孔、透气的安全无毒塑料筐，塑料筐通孔率为60％～70％、根据工艺条件、载体填料级配自上而下顺次、交替布置不同通孔率的布孔载体填料筐，控制调节自然通风量，构建缺氧、厌氧、兼氧、好氧的净化环境、提高去除效果。功能载体填料7为天然火山岩、陶粒、沸石、大孔网状生物载体、微孔聚胺酯载体等可用于固定化微生物的功能滤料，根据功能、按照级配一种或几种组合装填。
上述方案中，塔层框架3为焊接、螺栓连接的不锈钢框架或PVC框架或钢筋混凝土框架，竖向支撑结构内侧布设支撑层阶4，该塔层框架3内设置多层载体填料层形成多介质生物滤床，该生物滤床为塔式分层结构，至少布置四层，载体填料层的层高度为40～50cm，层间距25～30cm，根据工艺条件可以进行调节。另外，布水器9为围堰与槽底形成的平槽结构，槽底为均匀布孔的滤板。
在具体实际施工中，在河流型水源1的上游河道内设置堤坝2，利用河道自然坡度与落差，在不改变河道原截面积和泄洪径流量的前提下，在堤坝2外侧设置该多介质生物滤床修复污染水源的装置。河流型水源1上游河道受污染水原水通过河道堤坝2坝顶溢流，通过跌水复氧涌入该装置顶部的布水器9，利用布水器9将进水均匀分布在第一道载体填料层并与功能载体填料的表面附着生长的生物膜充分接触净化，由于布孔载体填料筐6的边壁的开孔个数变化，不同区域通风条件，通风量不同，功能载体填料7内自上而下交替形成好氧区、兼氧区、缺氧区和厌氧区，从而有机物和氨氮得到有效降解，在重力作用下，第一道载体填料层出水，均匀滴入滴水分割增氧器8，将滴水多次切割为小水滴，增大滴水与空气的接触面积，延长水滴在空气中的停留时间，提高滴水复氧能力，经过切割、层间势能增氧的无数小水滴均匀滴入下一道功能载体填料层7。当水滴顺次通过各功能载体填料层7后，最底部功能载体填料层7出水经集水器10收集后流入下游河道。
作为一种具体实施例，塔层框架3设置为开放式塔层结构，装置有效高度为2.55m，装填四层载体填料，每层高为40cm，层间距为30cm，功能载体填料自上而下依次装填载体填料：第一层为大孔网状生物载体5-8mm，第二层为天然火山岩8mm，第三层为微孔聚胺酯载体3-5mm，第四层天然火山岩2-3mm。其中该装置水力负荷2.0m3/m2·d，进水CODmn 10mg/L、氨氮2.0mg/L时，出水CODmn 3mg/L、氨氮0.5mg/L，这样，经过修复的水源达到并优于地表水环境质量标准GB3838-2002Ⅲ类水标准，可用于修复工业水源和分散式村镇供水水源。作为另一种具体实施方式，该装置的水力负荷4.0m3/m2·d，进水CODmn 15mg/L、氨氮2.0mg/L时，出水CODmn 5mg/L、氨氮1.0mg/L，可用于修复工业水源和分散式村镇供水水源。
本实施例还提供一种修复污染水源的方法，包括如下步骤：
步骤1，使待修复污染水源形成水位差；
步骤2，利用污染水源的势能将其均匀分布在生物滤床上，该生物滤床内设有多层载体填料层对污染水源进行分层过滤；
步骤3，调节步骤2中的多层载体填料层的通风量，使得生物滤床内构建成缺氧、厌氧、兼氧和好氧的净化环境；以及
步骤4，收集过滤完的水源。
作为一种优选实施例，对步骤2中的多层载体填料层之间进行滴水分割增氧处理。
综上，本实施例提供的多介质生物滤床修复污染水源的装置及方法利用堤坝、太阳能抽水机或提水泵形成的水位差，通过势能复氧和分散增氧调节自然或人工复氧量，改善传统生物滴滤池简单的分层结构，运用高效功能载体填料，通过自然通风供氧，不利用动力充氧，系统抗冲击负荷能力强、运行稳定、设备结构简单，操作实施方便，无耗能、运行维护费用低、易于管理。该装置可以用于修复遭受水源水质污染的水源，恢复其饮用水源地功能，使其作为备用水源地，还可以用于水源水预处理，可以减轻常规处理和深度处理的负担，改善和提高饮用水的水质。
本实施例提供的多介质生物滤床修复污染水源的装置采用分层结构，滴水通过层间距离，势能复氧，并在各填料层之间安装滴水分割增氧器，通过分散水滴，实现更均匀布水的同时，提高滴水与空气接触面积，延长在空气中的停留时间，加强改善滴水滴落势能复氧环境、提高滴水复氧能力。
本实施例提供的多介质生物滤床修复污染水源的装置采用敞开式塔层框架结构，并利用布孔载体填料筐的结构特点，通过调整改善功能载体填料层内的自然通风条件，依靠自然通风，并控制、调节通风条件，满足填料层内微生物在净化水质的过程中的各反应阶段对氧的需求，在填料料层自上而下交替形成好氧区、兼氧区、缺氧区和厌氧区，构成集好氧、兼氧、缺氧以及厌氧于一体的生物滤床，从而达到有效去除有机物和氨氮的目的。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种多介质生物滤床修复污染水源的装置，该装置用来修复河流型水源的上游河道的污染水，该上游河道中构造有堤坝，该装置设置在所述堤坝的外侧，其特征在于，该装置包括：
塔层框架，其上端设有布水器，该布水器用来将所述堤坝内的受污染的水源引入所述塔层框架内；
载体填料层，所述塔层框架内自上而下设置多层所述载体填料层；以及
集水器，其设置在所述塔层框架下端，该集水器将经过所述载体填料层过滤的水源收集起来并排出至下游河道。
2.根据权利要求1所述的多介质生物滤床修复污染水源的装置，其特征在于，所述载体填料层包括：
布孔载体填料筐，所述塔层框架内自上而下铺设多层料筐支撑格栅，所述布孔载体填料筐置于所述料筐支撑格栅上；以及
功能载体填料，其填充在所述布孔载体填料筐内。
3.根据权利要求2所述的多介质生物滤床修复污染水源的装置，其特征在于，相邻料筐支撑格栅之间设有滴水分割增氧器。
4.根据权利要求3所述的多介质生物滤床修复污染水源的装置，其特征在于，所述塔层框架的内侧设有多层支撑层阶，所述料筐支撑格栅和所述滴水分割增氧器插接在所述支撑层阶上。
5.根据权利要求1所述的多介质生物滤床修复污染水源的装置，其特征在于，所述布孔载体填料筐的四周设有通孔，所述布孔载体填料筐的通孔率为60％～70％，该不同通孔率的布孔载体填料筐在所述塔层框架内交替布置。
6.根据权利要求2所述的多介质生物滤床修复污染水源的装置，其特征在于，所述功能载体填料为天然火山岩、陶粒、沸石、大孔网状生物载体、微孔聚胺酯载体或其一种或几种的组合物。
7.根据权利要求1所述的多介质生物滤床修复污染水源的装置，其特征在于，所述塔层框架为不锈钢框架或PVC框架或钢筋混凝土框架，所述载体填料层的层高为40～50cm，层间距25～30cm。
8.根据权利要求1所述的多介质生物滤床修复污染水源的装置，其特征在于，所述布水器为围堰与槽底形成的平槽结构，所述槽底为均匀布孔的滤板。
9.一种多介质生物滤床修复污染水源的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，使待修复污染水源形成水位差；
步骤2，利用污染水源的势能将其均匀分布在生物滤床上，该生物滤床内设有多层载体填料层对所述污染水源进行分层过滤；
步骤3，调节所述步骤2中的多层载体填料层的通风量，使得所述生物滤床内构建成缺氧、厌氧、兼氧和好氧的净化环境；以及
步骤4，收集过滤完的水源。
10.根据权利要求9所述的多介质生物滤床修复污染水源的方法，其特征在于，对所述步骤2中的多层载体填料层之间进行滴水分割增氧处理。
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