CN104743670A - 一种采用级配滤料配合下进下出流式污水处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于污水脱氮除磷领域，公开了一种采用级配滤料配合下进下出流式污水处理系统及方法。该系统包括储水池和滤料装置，其中，滤料装置中间由隔板隔开，隔板的顶端低于滤料装置的顶部，进水口设置在滤料装置的左侧靠近底部位置，出水口设置在隔板的右边，滤料装置的底部位置上，水嘴设置在隔板的左边，滤料装置的底部位置上；滤料装置内隔板的左边自下而上依次为：承托层、第一级配滤料层和空气；滤料装置内隔板的右边自下而上依次为：承托层、第二级配滤料层和空气；储水池的侧面底部与所述进水口通过管道连接，且该管道上设有蠕动泵，储水池的底部高于滤料装置的顶部。它充分发挥滤料协同作用机制，实现高效去除污水中氮和磷的目的。

Description

一种采用级配滤料配合下进下出流式污水处理系统及方法

技术领域

本发明属于污水脱氮除磷领域，更具体地说，涉及一种采用级配滤料配合下进下出流式污水处理系统及方法对农村生活污水和畜禽养殖废水进行脱氮除磷。

背景技术

随着我国经济的迅速发展，农村生活以及畜禽养殖废水的污染问题日益严重。两种类型污水最大的特点是氮磷浓度高。污水中氮磷浓度高也使得对污水进行处理时，进水水质的有机物负荷较高，较高的有机物负荷在长时间运行条件下往往会造成污水处理设施的堵塞问题，这也是污水处理中较为受关注度的地方。堵塞会导致滤料水力传导系数降低，处理效果下降，运行寿命缩短以及其他的一些问题。因此，寻找相应的解决措施和预防对策就显得必要而迫切。

水处理中滤料是生化反应技术的核心，其性能的好坏直接影响污水处理的效率、可靠性和稳定性。已有的报道中某些工业废弃物被广泛应用于污水处理中，例如无烟煤、钢渣、粉煤灰等。近几年水厂、矿业和冶金过程中产生的副产品的综合利用成为研究热点，其中包括脱水铝污泥、酸中和残渣和碳酸赤泥。脱水铝污泥、酸中和残渣和碳酸赤泥分别来自于自来水厂净水过程中的副产物、生产金红石过程中产生的残渣和用拜耳法从铝土矿中溶出氧化铝后的残渣，前两者含有丰富的铁和钙，后者以氧化铁和氧化铝为主，从对水体污染物去除方面分析，脱水铝污泥对污水脱氮除磷有较好的效果，酸中和残渣可降低地表水体中溶解性有机物、氮和磷的浓度，碳酸赤泥通过化学吸附去除污水中的磷。但单一滤料要想达到较高处理效果必须经过多级处理，否则不利于节能减耗。

中国发明专利，授权公告号：CN 103395951 B，授权公告日：2014.08.13，公开了一种利用酸中和残渣和脱水铝污泥处理含氮废水的系统及方法，属于含氮废水处理领域。该系统包括酸中和残渣装置和脱水铝污泥装置，酸中和残渣装置设置在脱水铝污泥装置的上方，且酸中和残渣装置的底部高于脱水铝污泥装置的顶部，该酸中和残渣装置的底部和该脱水铝污泥装置的底部通过管道连通，该管道上靠近脱水铝污泥装置的位置处设置有阀门；该系统还包括储水池，储水池与所述的酸中和残渣装置上端连通的管道上设置有第一水泵、储水池与脱水铝污泥装置上端连通的管道上设置有第二水泵。本发明利用酸中和残渣和脱水铝污泥作为反应介质，通过构造两级滤池，实施含氮废水的交替运行，实现了氨氮和总氮的高效去除。其不足之处是：此发明运用脱水铝污泥和酸中和残渣联合脱氮取得较好技术效果，然而在长时间运行过程中，却出现了装置堵塞问题，特别是在脱水铝污泥装置中，从而影响装置的处理效果。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有的酸中和残渣和脱水铝污泥协同作用处理污水时会出现的装置堵塞，同时不能高效长时稳定的去除污水中氮和磷的问题，本发明提供了一种采用级配滤料配合下进下出流式污水处理系统及方法，该系统充分结合了滤料的自身特点，并配以合理的运行方式，很好的解决了装置会出现堵塞的问题，同时实现了更加高效的去除污水中氮和磷的目的。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

一种采用级配滤料配合下进下出流式污水处理系统及方法，包括储水池和滤料装置，其特征在于，所述的滤料装置中间由隔板隔开，隔板的顶端低于滤料装置的顶部，所述的进水口设置在滤料装置的左侧靠近底部位置，所述的出水口设置在隔板的右边，滤料装置的底部位置上，所述的水嘴设置在隔板的左边，滤料装置的底部位置上；

滤料装置内隔板的左边自下而上依次为：承托层、第一级配滤料层和空气；

滤料装置内隔板的右边自下而上依次为：承托层、第二级配滤料层和空气；

所述的第一级配滤料层由酸中和残渣和脱水铝污泥按1：1级配而成；所述的第二级配滤料层由酸中和残渣和碳酸赤泥按1：1级配而成，这样设置会对第一级配滤料层的硝化反应所产生的硝氮有很好的去除效果，整体的协同运行能达到远大于单一滤料运行所带来的技术效果。同时，两道滤料都有很好的除磷效果，协同运行对污水中的磷有较高的去除率；克服了单一采用脱水铝污泥或碳酸赤泥作为滤料运行会出现的装置堵塞问题，滤料本身拥有较大的表面积，能够对污水中的氮和磷进行吸附，同时存在于其中的硝化和反硝化菌能够对污水脱氮发挥作用；

所述的酸中和残渣选自钛铁矿转化为金红石过程中产生的废弃物；所述储水池的侧面靠近底部位置与所述进水口通过管道连接，且该管道上设有蠕动泵，储水池的底部高于滤料装置的顶部，将倒置流进水运用于第一级配滤料层增大反应接触面积并能充分利用进水中的碳源，强化其反硝化能力。

优选地，所述的储水池底部高于所述的滤料装置顶部0.5～1m。

优选地，所述隔板的顶端低于滤料装置顶部10～15cm，且滤料装置的顶部为敞开式的。

优选地，所述的承托层由砾石和鹅卵石组成。

一种采用级配滤料配合下进下出流式污水处理方法，其步骤为：

A、搭建权利要求1所述的系统；

B、关闭水嘴；

C、打开蠕动泵，储水池中含氮磷污水通过蠕动泵从进水口进入滤料装置，污水经过承托层进入第一级配滤料层处理，同时污水水位不断升高，当水位高度高于隔板的高度时，污水将从隔板左侧流入隔板右侧，污水进入第二级配滤料层处理，流过承托层，从出水口流出；

D、储水池中含氮磷污水排尽后，关闭蠕动泵；

E、打开水嘴，将滤料装置内隔板左边的残留污水排净。

优选地，所述储水池布入所述滤料装置的含氮磷污水水力负荷范围为0.4～1.0m³·m^-2·d^-1。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明第一级配滤料层由酸中和残渣和脱水铝污泥按1：1级配而成；所述的第二级配滤料由酸中和残渣和碳酸赤泥按1：1级配而成，储水池中含氮磷污水通过蠕动泵从进水口进入滤料装置，配合特定的水流运行方式，能够充分发挥其脱氮除磷的能力，使污水中氮和磷两种营养物质的去除效果得到进一步提升，同时会对第一级配滤料层的硝化反应所产生的硝氮有很好的去除效果，整体的协同运行达到远大于单一滤料运行所带来的技术效果；

(2)本发明储水池的侧面底部与所述进水口通过管道连接，且该管道上设有蠕动泵，储水池的底部高于滤料装置的顶部，将倒置流进水运用于第一级配滤料层增大反应接触面积并能充分利用进水中的碳源，强化其反硝化能力；

(3)本发明采用了合理的滤料级配克服了单一采用脱水铝污泥或碳酸赤泥作为滤料运行会出现的装置堵塞问题，滤料本身拥有较大的比表面积，能够对污水中的氮和磷进行吸附，同时存在于其中的硝化和反硝化菌能够对污水脱氮发挥作用；

(4)本发明所选材料成本低廉、效果显著，尤其适合农村生活污水和畜禽养殖废水处理，具有较大的市场前景和推广应用价值。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：1、储水池；2、蠕动泵；3、滤料装置；4、隔板；5、第一级配滤料层；6、第二级配滤料层；7、水嘴；8、进水口；9、出水口；10、承托层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

实施例1：对某农村生活污水进行处理

对某农村生活污水进行处理，提出一种采用级配滤料配合下进下出流式污水处理系统，结合图1，它包括储水池1和滤料装置3，滤料装置3中间由隔板4隔开，将滤料装置3分成两级的结构，隔板4的顶端低于滤料装置3的顶部，且滤料装置3的顶部为敞开式的；进水口8设置在滤料装置3的左侧靠近底部位置，出水口9设置在隔板4的右边，滤料装置3的底部位置上，污水处理完后，以便排尽滤料装置3内隔板4右侧的残留污水。所述的水嘴7设置在隔板4的左边，滤料装置3的底部位置上，污水处理完后，以便排尽滤料装置3内隔板4左侧的残留污水。

滤料装置3内隔板4的左边自下而上依次为：承托层10、第一级配滤料层5和空气；承托层10由砾石和鹅卵石组成，对滤料层起到承托的作用，第一级配滤料层5由酸中和残渣和脱水铝污泥按1：1级配而成，滤料装置3内隔板4的右边自下而上依次为：承托层10、第二级配滤料层6和空气；第二级配滤料层6由酸中和残渣和碳酸赤泥按1：1级配而成；碳酸赤泥是用拜耳法从铝土矿中溶出氧化铝后的残渣经碳化而成。

酸中和残渣选自钛铁矿转化为金红石过程中产生的废弃物，脱水铝污泥选自铝盐等絮凝剂净化自来水所产生的残渣副产品，碳酸赤泥是用拜耳法从铝土矿中溶出氧化铝后的残渣经碳化而成；这样设置会对第一级配滤料层的硝化反应所产生的硝氮有很好的去除效果，整体的协同运行达到远大于单一滤料运行所带来的技术效果；同时，两道滤料都有很好的除磷效果，协同运行对污水中的磷有较高的去除率；克服了单一采用脱水铝污泥或碳酸赤泥作为滤料运行会出现的装置堵塞问题，滤料本身拥有较大的表面积，能够对污水中的氮和磷进行吸附，同时存在于其中的硝化和反硝化菌能够对污水脱氮发挥作用。

储水池1的侧面靠近底部位置与所述进水口8通过管道连接，且该管道上设有蠕动泵2，储水池1的底部高于滤料装置3的顶部，将倒置流进水运用于第一级配滤料层增大反应接触面积并能充分利用进水中的碳源，强化其反硝化能力。

一种采用级配滤料配合下进下出流式污水处理方法，其步骤为：

A、搭建权利要求1所述的系统；

B、关闭水嘴7；

C、打开蠕动泵2，储水池1中含氮磷污水通过蠕动泵2从进水口8进入滤料装置3，储水池1布入滤料装置3的含氮磷污水水力负荷为0.4m³·m^-2·d^-1，污水经过承托层10进入第一级配滤料层5处理，且污水水位不断升高，当水位高度高于隔板4的高度时，污水将从隔板4左侧流入隔板4右侧，污水进入第二级配滤料6处理，流过承托层10，从出水口9流出；

D、储水池1中含氮磷污水排尽后，关闭蠕动泵2；

E、打开水嘴7，将滤料装置3内隔板4左边的残留污水排净，系统即完成一个运行周期。

其中，储水池1长3m，宽2m，总深度1.2m，有效深度1m，用PVC材料制成；滤料装置3总长0.6m，宽0.3m，总高度1m，隔板4高度为0.85m，滤料装置3的中间被隔板4均匀隔开后，每部分边长为0.3m，每部分的有效容积均为76.5L；滤料装置3内隔板4左侧自上而下：第一级配滤料层5高度为60cm，承托层10高度为20cm；滤料装置3内隔板4右侧自上而下：第二级配滤料6高度为60cm，承托层10高度为20cm，储水池1的底部高于滤料装置3的顶部0.5m。

此系统连续运行2个月，每隔7天对出水水质进行监测，农村生活污水处理后，出水中总氮和总磷均有较高的去除效果，其他水质指标也保持了较高的去除率，如表1所示，并且装置运行期间未出现堵塞问题。

表1实施例1中某农村生活污水的进水与出水水质测试指标情况

测试指标	SS(mg/L)	COD(mg/L)	NH3-N(mg/L)	TN(mg/L)	TP(mg/L)
						储水池进水	200～260	350～420	29.2～49.8	58.1～80.9	9.5～14.5
总出水	4.2～9.6	21.7～35.2	1.7～3.3	6.2～10.6	0.1～0.3
						去除率(％)	96～98	92～94	93～94	87～89	98～99

实施例2：对某养殖场废水进行处理

对某养殖场废水进行处理，提出一种采用级配滤料配合下进下出流式污水处理系统，结合图1，储水池1长4m，宽3m，总深度1.5m，有效深度1.3m，砖混结构；滤料装置3总长1m，宽0.5m，总高度1m，隔板4高度为0.9m，滤料装置3中间被隔板4均匀隔开后，每部分边长为0.5m，每部分的有效容积均为225L；储水池1布入滤料装置3的含氮磷污水水力负荷为1.0m³·m^-2·d^-1。储水池1的底部高于滤料装置3的顶部1m。其他部分同实施例1。

此系统连续运行3个月，每隔7天对出水水质进行监测，研究结果显示，养殖场废水中的总氮和总磷均有较高的去除效果，如表2所示，并且装置运行期间未出现堵塞问题。

表2实施例2中某养殖场废水的进水与出水水质测试指标情况

Claims (6)

1.一种采用级配滤料配合下进下出流式污水处理系统，包括储水池(1)和滤料装置(3)，其特征在于，所述的滤料装置(3)中间由隔板(4)隔开，隔板(4)的顶端低于滤料装置(3)的顶部，所述的进水口(8)设置在滤料装置(3)的左侧靠近底部位置，所述的出水口(9)设置在隔板(4)的右边，滤料装置(3)的底部位置上，所述的水嘴(7)设置在隔板(4)的左边，滤料装置(3)的底部位置上；

滤料装置(3)内隔板(4)的左边自下而上依次为：承托层(10)、第一级配滤料层(5)和空气；

滤料装置(3)内隔板(4)的右边自下而上依次为：承托层(10)、第二级配滤料层(6)和空气；

所述的第一级配滤料层(5)由酸中和残渣和脱水铝污泥按1：1级配而成；所述的第二级配滤料层(6)由酸中和残渣和碳酸赤泥按1：1级配而成；

所述的酸中和残渣选自钛铁矿转化为金红石过程中产生的废弃物；

所述储水池(1)的侧面靠近底部位置与所述进水口(8)通过管道连接，且该管道上设有蠕动泵(2)，储水池(1)的底部高于滤料装置(3)的顶部。

2.根据权利要求1所述的一种采用级配滤料配合下进下出流式污水处理系统，其特征在于，所述的储水池(1)底部高于所述的滤料装置(3)顶部0.5～1m。

3.根据权利要求1或2所述的一种采用级配滤料配合下进下出流式污水处理系统，其特征在于，所述隔板(4)的顶端低于滤料装置(3)顶部10～15cm，且滤料装置(3)的顶部为敞开式的。

4.根据权利要求3所述的一种采用级配滤料配合下进下出流式污水处理系统，其特征在于，所述的承托层(10)由砾石和鹅卵石组成。

5.一种采用级配滤料配合下进下出流式污水处理方法，其步骤为：

A、搭建权利要求1所述的系统；

B、关闭水嘴(7)；

C、打开蠕动泵(2)，储水池(1)中含氮磷污水通过蠕动泵(2)从进水口(8)进入滤料装置(3)，污水经过承托层(10)进入第一级配滤料层(5)处理，同时污水水位不断升高，当水位高度高于隔板(4)的高度时，污水将从隔板(4)左侧流入隔板(4)右侧，污水进入第二级配滤料层(6)处理，流过承托层(10)，从出水口(9)流出；

D、储水池(1)中含氮磷污水排尽后，关闭蠕动泵(2)；

E、打开水嘴(7)，将滤料装置(3)内隔板(4)左边的残留污水排净。

6.根据权利要求5所述的一种采用级配滤料配合下进下出流式污水处理方法，其特征在于，所述储水池(1)布入所述滤料装置(3)的含氮磷污水水力负荷范围为0.4～1.0m³·m^-2·d^-1。