CN104743668B - 一种针对地表水的横流式生物滤池及滤池系统 - Google Patents

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Abstract

一种针对地表水的横流式生物滤池，滤池一端设置有配水渠一，另一端设置配水渠二，配水渠一与配水渠二之间为填料区，配水渠一与填料区之间以穿孔墙一隔开，配水渠二与填料区之间以穿孔墙二隔开，配水渠一中设置高度可调的进出水堰一，配水渠二中设置高度可调的进出水堰二，当从配水渠一进水时，调高进出水堰一的高度，调低进出水堰二的高度，当从配水渠二进水时，调高进出水堰二的高度，调低进出水堰一的高度，可实现双向横流进水，切换填料区的好氧区与厌氧区，好氧区进行硝化作用，在厌氧区利用微生物内源进行反硝化，从而达到较好的脱氮效果，本发明可克服碳源不足条件下脱氮过程的顺利进行，实现高效低成本的水处理工艺。

Description

一种针对地表水的横流式生物滤池及滤池系统
技术领域
本发明属于地表水净化处理技术领域，涉及自然河湖、城市人工水体的处理，在某些条件下也可用于生活污水的脱氮处理，具体涉及一种针对地表水的横流式生物滤池及滤池系统。
背景技术
近年来，关于城市内湖以及大型天然河湖水质变差、富营养化趋势日趋严重的报道屡见不鲜，其水质特点一般为：COD低，TN高。而我国的生活污水也具有低碳氮比的特点，传统的脱氮处理工艺均受到碳源不足的限制，因此依靠传统的生物脱氮工艺对其进行净化处理时需要外加碳源，这使得投入的成本巨大，在此背景下开发高效节能的脱氮工艺成了时下国内外同行聚焦的热点。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种针对地表水的横流式生物滤池及滤池系统，实现针对地表水的经济高效脱氮，且在具体水体的处理中可以灵活配置，如可以在湖旁以旁路循环的方式来净化水体。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种针对地表水的横流式生物滤池，滤池一端设置有配水渠一11，另一端设置配水渠二12，配水渠一11与配水渠二12之间为填料区4，配水渠一11与填料区4之间以穿孔墙一31隔开，配水渠二12与填料区4之间以穿孔墙二32隔开，配水渠一11中设置高度可调的进出水堰一21，配水渠二12中设置高度可调的进出水堰二22，当从配水渠一11进水时，调高进出水堰一21的高度，调低进出水堰二22的高度，进水经配水渠一11、进出水堰一21、穿孔墙一31、填料区4、穿孔墙二32、进出水堰二22、配水渠二12流出，当从配水渠二12进水时，调高进出水堰二22的高度，调低进出水堰一21的高度，进水经配水渠二12、进出水堰二22、穿孔墙二32、填料区4、穿孔墙一31、进出水堰一21、配水渠一11流出，从而实现双向横流进水。
所述填料区4组合填料，其中主体滤料为火山岩、沸石、炉渣、椰壳或活性炭，填料的粒径及滤料层各级级配高度可以根据具体条件做灵活的调整，填料的组合方式也可以根据实际条件进行相应的多样组合。
还包括控制装置，控制装置根据设定的时间控制从配水渠一11或者配水渠二12进水，并相应控制进出水堰一21和进出水堰二22的高度调节。
还包括分别设置于填料区4两端的溶解氧含量检测装置，所述溶解氧含量检测装置连接控制系统，根据溶解氧含量检测装置的检测结果：
当靠近配水渠一11的溶解氧含量检测装置检测的溶解氧含量低于预设值时，控制系统控制从配水渠一11进水；
当靠近配水渠二12的溶解氧含量检测装置检测的溶解氧含量低于预设值时，控制系统控制从配水渠二12进水；
并相应控制进出水堰一21和进出水堰二22的高度调节。
所述填料区4下方设置有反冲洗系统，利用气、水或气水结合的方式，根据滤池运行情况(结合处理效果、水头损失等)来确定反冲洗周期。
本发明还提供了一种针对地表水的横流式生物滤池系统，由若干个所述横流式生物滤池通过串联和/或并联构成。相连接的横流式生物滤池之间设置有增压泵。
与现有技术相比，本发明采用交替进水方向的横流式生物滤池克服碳源不足条件下脱氮过程的顺利进行，还可以加入自动控制方式，可以实现高效低成本的水处理工艺。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
实施例1
如图1所示，一种针对地表水的横流式生物滤池，滤池一端设置有配水渠一11，另一端设置配水渠二12，配水渠一11与配水渠二12之间为填料区4，配水渠一11与填料区4之间以穿孔墙一31隔开，配水渠二12与填料区4之间以穿孔墙二32隔开，配水渠一11中设置高度可调的进出水堰一21，配水渠二12中设置高度可调的进出水堰二22。
当从配水渠一11进水时，调高进出水堰一21的高度，调低进出水堰二22的高度，进水经配水渠一11和进出水堰一21，在由进出水堰一21高度调节产生的水头压力作用下经穿孔墙一31(孔径大小根据滤池过水断面可做相应的调整)的布水后使得穿过每个小孔的水流为横向流动，再经填料区4、穿孔墙二32、进出水堰二22、配水渠二12流出，水流方向为图中A向。
当从配水渠二12进水时，调高进出水堰二22的高度，调低进出水堰一21的高度，进水经配水渠二12、进出水堰二22、穿孔墙二32、填料区4、穿孔墙一31、进出水堰一21、配水渠一11流出，水流方向为图中B向。
如此即实现了双向横流进水。
在不进行曝气的条件下，由于进水(地表水)中携带溶解氧，从而在填料区4前端会有较高的溶解氧浓度，形成好氧区，而随着微生物作用，水中的溶解氧在滤池后端处于较低水平，因此在后端形成厌(缺)氧区。
例如，当为水流方向为A向时，图中I区为好氧区，II区为厌氧区。当切换为B向进水时，I区在B向进水条件下变为厌氧区，而II区变为好氧区，在II区的硝化作用之后，在I区的厌(缺)氧条件下，大量截留物及微生物可以充当碳源实现反硝化。即在好氧区进行硝化作用，在厌氧区利用微生物内源进行反硝化，从而达到较好的脱氮效果。
实施例2
利用控制装置，根据设定的时间控制从配水渠一11或者配水渠二12进水，并相应控制进出水堰一21和进出水堰二22的高度调节。从而实现按照时间的进水方向自动切换。
实施例3
在填料区4两端设置溶解氧含量检测装置，溶解氧含量检测装置连接控制系统，根据溶解氧含量检测装置的检测结果：
当靠近配水渠一11的溶解氧含量检测装置检测的溶解氧含量低于预设值时，控制系统控制从配水渠一11进水；
当靠近配水渠二12的溶解氧含量检测装置检测的溶解氧含量低于预设值时，控制系统控制从配水渠二12进水；
并相应控制进出水堰一21和进出水堰二22的高度调节。
由此实现根据溶解氧含量的进水方向自动切换。
实施例4
一种针对地表水的横流式生物滤池系统，由若干个所述横流式生物滤池通过串联和/或并联构成。相连接的横流式生物滤池之间设置有增压泵。增压泵可以实现分级间的进水方向转换。
在上述各个实施例中，实际运行时，可在进水端前置蓄水调节池即预处理单元，因为在某些条件下需要完成水质调节以保障后续处理过程的顺利进行。填料区4下方可设置反冲洗系统，利用气、水或气水结合的方式，根据滤池运行情况(结合处理效果、水头损失等)来确定反冲洗周期。
加入预处理单元和反冲洗系统时，本发明中实施例1的运行过程可参照如下步骤：
步骤1.在预处理单元对水质做相应的(如预曝气)调节，以保障后续处理的顺利进行。
步骤2.以A向(可以任意选取，此处以A向进水为例)进水为初始进水方向，在初始运行时可以选择采用某种挂膜方式(自然挂膜、接种挂膜等)，可以逐级加大水力负荷。
步骤3.挂膜成功后，在A向进水运行一定时段，根据所测指标(可以结合生物量、水头损失及污染物去除情况等参数)更换滤池进水方向，具体实施如下：
如图1所示，在滤池两端配水渠中设置有可调节进出水堰二22和进出水堰一21的高度，根据滤池运行要求可以实现双向进水转换，在A向运行时进出水堰一21调节至高位，同时进出水堰二22调至低位；而B向运行时进出水堰二22调至高位，进出水堰一21调至低位，这样即可实现反向即B向进水。
步骤4.如步骤3所述为第一次换向，换向后与之前相同，需要定期测定相应污染物指标以及生物量(沿程选取测试取样点)、水头损失等。
步骤5.在步骤4运行一定时段后也需要根据所测定指标值得变化情况进行反冲洗或者再次换向，反冲洗和换向周期需要根据具体工况以及运行效果进行制定。
采用实施例1的结构，可针对实际水体进行如下具体验证：
1.中试实验
西安某高校以动态配水方式实现反应器进水水质基本恒定在地表V类水，在自然挂膜的条件下，运行70天后成功挂膜，挂膜成功后调整其工况：进水流量1m3/h，空塔停留时间约为12h。正向运行50天后进行反向运行，在正向运行条件下NH+4-N去除效果较好，但NO-3-N去除率较低；而在反向运行条件下，NH+4-N去除效果较正向稍有下降，但NO-3-N去除率有较大提高，与此同时TN去除率也有所提升。从中试阶段性的实验结果可知在横流式生物池在处理地表水时，进行进水方向交替时，对NO-3-N和TN的去除率均有较大提高，从而说明本发明具有较强的应用价值。
2.运用于城市湖泊的旁路循环净化系统
横流式生物滤池可应用于受污染湖水的旁路循环净化处理系统中。湖水容积为10万m3，滤池日处理量3000m3，湖水首先进入配水池，在配水池中进行相应的必要水质调节，湖水经配水池混匀后进入反应器，处理完毕后经出水渠排入湖体，经过一个周期的正向进水后，可以改变其进水端，实现反向进水，地表水氮的主要赋存形态是NO-3-N，采用交替进水方向的横流式生物滤池克服碳源不足条件下脱氮过程的顺利进行。实际效果表明此工艺能达到较好脱氮效果，而通过旁路循环的方式使得湖水水质得以改善。

Claims (5)

1.一种针对地表水的横流式生物滤池，滤池一端设置有配水渠一(11)，另一端设置配水渠二(12)，配水渠一(11)与配水渠二(12)之间为填料区(4)，配水渠一(11)与填料区(4)之间以穿孔墙一(31)隔开，配水渠二(12)与填料区(4)之间以穿孔墙二(32)隔开，配水渠一(11)中设置高度可调的进出水堰一(21)，配水渠二(12)中设置高度可调的进出水堰二(22)，当从配水渠一(11)进水时，调高进出水堰一(21)的高度，调低进出水堰二(22)的高度，进水经配水渠一(11)、进出水堰一(21)、穿孔墙一(31)、填料区(4)、穿孔墙二(32)、进出水堰二(22)、配水渠二(12)流出，当从配水渠二(12)进水时，调高进出水堰二(22)的高度，调低进出水堰一(21)的高度，进水经配水渠二(12)、进出水堰二(22)、穿孔墙二(32)、填料区(4)、穿孔墙一(31)、进出水堰一(21)、配水渠一(11)流出，从而实现双向横流进水；
其特征在于，还包括分别设置于填料区(4)两端的溶解氧含量检测装置，所述溶解氧含量检测装置连接控制系统，根据溶解氧含量检测装置的检测结果：
当靠近配水渠一(11)的溶解氧含量检测装置检测的溶解氧含量低于预设值时，控制系统控制从配水渠一(11)进水；
当靠近配水渠二(12)的溶解氧含量检测装置检测的溶解氧含量低于预设值时，控制系统控制从配水渠二(12)进水；
并相应控制进出水堰一(21)和进出水堰二(22)的高度调节。
2.根据权利要求1所述针对地表水的横流式生物滤池，其特征在于，所述填料区(4)中主体滤料为火山岩、沸石、炉渣、椰壳或活性炭。
3.根据权利要求1所述针对地表水的横流式生物滤池，其特征在于，所述填料区(4)下方设置有反冲洗系统。
4.一种针对地表水的横流式生物滤池系统，其特征在于，由若干个权利要求1所述横流式生物滤池通过串联和/或并联构成。
5.根据权利要求4所述针对地表水的横流式生物滤池系统，其特征在于，相连接的横流式生物滤池之间设置有增压泵。
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