CN105060476A - 一种深度脱氮v型滤池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深度脱氮V型滤池，由V型进水渠、反冲洗排水槽、滤池本体、反冲洗进气管、反冲洗进水管及出水管构成，进水渠位于滤池的顶部，滤池内填充滤料，滤池底部填充有承托层并安装滤板滤头，反洗空气管、反洗进水管、出水管位于滤池的底部，本发明具有水力负荷大、占地面积小、脱氮除磷效果好、悬浮物去除效果好、出水水质佳和运行维护简单的优点。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理领域，特别是一种适用于污水深度处理的同步脱氮、除磷及去除悬浮物的V型生物滤池。
背景技术
典型的污水水质一般包括有机物、氮、磷以及悬浮物。随着环保规范和标准的日益提高，在将处理水回用或排入环境水体前，必须要对水体中的氮、磷和悬浮物进行有效去除，尤其是为避免排入环境水体的处理水含氮磷过高造成水体富营养化，污水处理排放标准中已经对氮磷含量加以严格限制。
在去除悬浮物和磷方面，V型滤池具有良好的处理效果。V型滤池是一种砂滤过滤工艺，由法国得利满公司开发，于1994年在法国申请了专利(V型滤池)，并在给水和污水深度处理中得到广泛应用，对水体中的磷和悬浮物具有良好的处理效果。V型滤池有着良好的SS过滤效果，技术成熟，但无法直接用于总氮特别是硝态氮的去除。
在脱氮方面，DN反硝化滤池是由法国得利满公司开发的重质滤料生物滤池，在国内已得到业界普遍认可，具有占地面积小、脱氮负荷高、抗冲击能力强的技术特色。DN反硝化滤池在脱氮方面表现优异，但出水磷和悬浮物的浓度较高，在污水排放标准更要严格(如TP<0.5mg/L,SS<5mg/L)的区域，则无法有效满足。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，结合V型滤池和DN反硝化滤池的技术特点，通过改进V型滤池的现有设计，提供了一种同步脱氮、除磷及去除悬浮物的下向流V型生物滤池，它具有水力负荷大、占地面积小、出水水质佳的优点。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
一种深度脱氮V型滤池，包括V型进水分配渠、多个生物滤池单元、出水管及反冲洗进气管、反冲洗进水管、反冲洗废水管，所述进水分配渠与滤池单元顶部连接；所述滤池单元内部自上而下依次设有生物滤料层、精细过滤层、承托层及滤板，所述滤板上均布有滤头；其特征在于：同一区域内的生物滤池单元采用并列相对布置，相对的生物滤池单元间形成一条通达每个单体前段的中央管廊通道；通道分为上下隔离两部分，上部分为反冲洗排水槽，下部分为反冲洗气水分配槽，反冲洗排水槽内设有反冲洗废水管，反冲洗气水分配槽内设有反冲洗进气管、反冲洗进水管和出水管。
进一步地，所述滤池顶部设有碳源供管和混凝剂供管。
进一步地，所述滤料为粘土烧制的陶粒、页岩、塑料或纤维材质。
进一步地，所述滤料采用重质粘土陶粒滤料，滤料直径采用1～5mm，滤料层的高度为1.5～2.5m。
进一步地，精细过滤层为生物滤料层下部放置的石英砂滤料，上层生物滤料的粒径大于下部石英砂的粒径，但密度相反。
进一步地，反冲洗进水管和进气管与滤池底部配水区连接，由滤头进行配水与配气；气水分配室位于滤板的下方，左右对称分布；反冲洗气水分配槽位于气水分配室中间，并与气水分配室通过气水分配孔连通；反冲洗排水槽位于反冲洗气水分配槽上方，并与生物滤池通过反冲水排水堰连通。
本发明的有益效果：
1、处理滤速高，水力负荷大，占地面积小；
2、通过调节运行参数和反洗周期，可以适应不同的水质水量，抗冲击能力强；
4、脱氮效果良好，出水总氮可低于3mg/L；
5、除磷效果良好，出水总磷可低于0.3mg/L；
6、悬浮物去除效果良好，出水SS可低于5mg/L；
7、反冲洗水耗、能耗低，具有节水节能的特点。
附图说明
图1滤池正常过滤示意图
图2滤池反冲洗示意图
11-陶粒生物滤料；12-石英砂滤料；13-砾石承托层；14-滤头；20-V型进水和扫洗水渠；21-碳源；22-混凝剂；23-出水调节阀；30-反冲洗进水管；31-反冲洗进气管；32-气垫层；33-反冲洗废水管。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细说明，应当理解，此处所描述的内容仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明是一种下向流生物滤池，应用于污水处理。更加具体地，本发明是一种依靠重力过滤的下向流系统，使用一种重质滤料，滤床全部浸没在水中，同时达到有效的脱氮、除磷和去除悬浮物的功能。这种生物滤池工艺可被视为深度处理，用在污水二级处理之后。
在图1、图2所示实施例中，一个单体V型生物滤池由以下构件组成：一个矩形水槽，V型进水和扫洗水渠位于水槽两侧顶部，原水由此接入。反冲洗废水槽位于滤池中间，安装有反冲洗废水管33，反冲洗废水由此排出。具有生物净化功能的微生物大量附集于滤料11和12上。承托层13下为整体滤板，安装于其上的滤头14可以保证生物滤池配水配气均匀，滤板及其上滤头具有良好密封性，滤板下是反冲洗气水分配室。反冲洗废水槽下是反冲洗气水分配槽，反冲洗进水管30、反冲洗进气管31和滤后出水调节阀23由此接入。处理水由出水调节阀23排出，反冲洗废水经排水堰至反冲洗废水管33后排出。
生物滤池系统接收等待被处理的废水，通过V型进水和扫洗水渠20进入，处理完成后出水通过出水调节阀23排出。该系统内使用一种高比表面积的陶粒生物滤料11，有助于微生物的附着和生长。高比表面积滤料，如DN反硝化滤池使用的BIOLITETM粘土滤料，会被使用。BIOLITETM粘土滤料特有的多孔性结构有助于微生物的附着，滤料直径范围为1mm～5mm，，滤料层的高度为1.5～2.5m。
高比表面积的陶粒生物滤料11可寄居大量微生物，在适当的环境下(投加碳源21)，去除进水中的硝态氮(NO3-N和NO2-N)，并截留进水中的悬浮物；同时在混凝剂22的帮助下，协助去除进水中的磷酸盐(PO4-P)以及悬浮物。
除陶粒生物滤料层11外，该生物滤池系统同时还可在滤料层11下部放置石英砂滤料12，起进一步精密过滤的作用；石英砂滤料下部为砾石承托层13，用来支撑滤料层12和11，并防止滤料12或11堵塞滤头14。砾石承托层13可由不同级配的砾石构成。更加具体地，该级配砾石的尺寸在8mm～40mm之间。
上层生物滤料11的粒径大于下部石英砂12的粒径，但密度相反，这样有利于发挥各自的优势，上部滤料11粒径较大，以生物脱氮为主，并截留大颗粒的悬浮物。下部滤料12粒径较小，主要是起进一步截留细小悬浮物、获得更好的出水水质。上层生物滤料和下层石英砂滤料粒径匹配，在反冲洗时均可达到一定的膨胀率和部分流化状态，反冲洗结束后恢复清晰的分层11和12。
进水(以污水厂二沉池出水为例)从生物滤池系统的顶部进入，流经滤料层11、12和砾石层13后，再经滤头14，最终从底部处理出水调节阀23排出。
过滤过程中滤池中的水位由出水调节阀控制，采用RegulazurIII控制模式，可使过滤水位基本恒定，这样既可保证出水水质稳定，又可基本没有进水落差从而减少碳源的消耗。
为了让微生物更好的附着在滤料11上以有效去除进水中的硝态氮，大部分情况下需要外加碳源21。不同种类的碳源均可被使用，如甲醇、乙醇、乙酸或乙酸钠。运行过程中，微生物会利用进水中的硝态氮作为电子受体，同时消耗外加碳源。由于在生物滤池系统中维持了特定的反硝化环境，滤料11上附着的微生物会消耗掉进水中的硝态氮，从而处理出水的DO一般低于0.5mg/L。外加碳源21会作为电子供体，促成硝态氮的去除，最终硝态氮会以N2的形式排出。
在生物滤池系统运行过程中，进水中的悬浮物会首先被滤料吸附截留住。随着时间的推移，悬浮物会在系统内累积，造成水头损失，甚至于滤床穿透，造成处理出水悬浮物浓度恶化，因而必须及时移除截留的悬浮物。相应地，生物滤池系统包含了反冲洗进水用以协助悬浮物的去除。
反冲洗水通过反冲洗进水管30向上通过滤床，会造成滤床一定程度的膨胀并呈现流化状态，这种膨胀和流化状态可以让被截留的悬浮物洗脱并冲出。反冲洗产生的废水将通过反冲洗废水管33排出。
然而，单独的水反洗很难充分的将滤料截留的悬浮物冲洗干净，必须结合气洗，通过反冲洗进气管31引入。反冲洗进气会首先在滤板下形成气垫层32，再通过滤头均匀分配向上流入，较大流速的反洗空气可以增加滤床内的湍流度，释放被截留的悬浮物，并将滤料上附着的微生物剥离。通过定期的反冲洗，可以去除过量的微生物和被截留的悬浮物，保证系统的正常稳定运行。
V型生物滤池在反洗时仍保持V型槽进水，这样通过原水进水的表面辅助扫洗可加速将滤料中反洗到水面的生物膜和悬浮物迅速通过反冲洗废水管33排走，大大缩短了反洗时间并节约了水量。反冲洗废水渠顶部的楔形缓冲出水堰，可有效避免滤料流失。
对于生物滤池的反洗程序，必须满足以下几个要求：(1)反洗后滤床整体必须已经去除了截留的悬浮物和过量的微生物；(2)同时必须保持足够的微生物用于后续工艺运行：(3)反洗过程中不能导致滤料损失(如跑料)；(4)水耗和能耗必须最小化；(5)反洗程序必须是自动启动和运行。
相应地，标准反洗程序已经被开发用于满足上述需求，同时在实际运行过程中可以根据操作经验进行优化和修改。反洗程序可以根据运行时间或预先设定的水头损失自动启动。
反洗程序的主要步骤如下：(1)降低液位以减少废水排放；(2)气洗准备(形成气垫层32并松动滤床)；(3)气洗；(4)气水联合冲洗；(5)排气；(6)水洗；(7)冲洗完成。用于反冲洗的水一般来自处理出水的清水池。同时为保证该下向流系统的连续运行，必须定期运行驱氮程序，也即通过反冲洗水去除反硝化过程中积累在滤床内的氮气气泡，这有助于延长过滤周期和保证系统的平稳运行。驱氮程序是通过在过滤过程中停止进水，但继续过滤(出水调节阀23仍处于开启状态)，水位下降到接近滤料表面后，利用反冲洗进水去除氮气，这样用时很短也无废水排出。
所述的自动反冲洗程序和驱氮程序确保了生物滤池系统运行和维护的简单可靠。
该生物滤池工艺可以提供如下优势：(1)单层圆形重质滤料，供微生物附着生长以及截留悬浮物；(2)高比表面积滤料，以确保附着微生物数量充足，区别于相同体积的其它类型滤料(如砂滤)，从而保证了较高的污染物去除率；(3)反洗时采用上向流的气洗；(4)根据具体应用需求优化而成的自动反冲洗程序。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的解释，并不用于限制本发明，尽管对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种深度脱氮V型滤池，包括V型进水分配渠、多个生物滤池单元、出水管及反冲洗进气管、反冲洗进水管、反冲洗废水管，所述进水分配渠与滤池单元顶部连接；所述滤池单元内部自上而下依次设有生物滤料层、精细过滤层、承托层及滤板，所述滤板上均布有滤头；其特征在于：同一区域内的生物滤池单元采用并列相对布置，相对的生物滤池单元间形成一条通达每个单体前段的中央管廊通道；通道分为上下隔离两部分，上部分为反冲洗排水槽，下部分为反冲洗气水分配槽，反冲洗排水槽内设有反冲洗废水管，反冲洗气水分配槽内设有反冲洗进气管、反冲洗进水管和出水管。
2.根据权利要求1所述的深度脱氮V型滤池，其特征在于：所述滤池顶部设有碳源供管和混凝剂供管。
3.根据权利要求1所述的深度脱氮V型滤池，其特征在于：所述滤料为粘土烧制的陶粒、页岩、塑料或纤维材质。
4.根据权利要求3所述的深度脱氮V型滤池，其特征在于：所述滤料采用重质粘土陶粒滤料，滤料直径采用1～5mm，滤料层的高度为1.5～2.5m。
5.根据权利要求1所述的深度脱氮V型滤池，其特征在于：精细过滤层为生物滤料层下部放置的石英砂滤料，上层生物滤料的粒径大于下部石英砂的粒径，但密度相反。
6.根据权利要求1所述的深度脱氮V型滤池，其特征在于：反冲洗进水管和进气管与滤池底部配水区连接，由滤头进行配水与配气；气水分配室位于滤板的下方，左右对称分布；反冲洗气水分配槽位于气水分配室中间，并与气水分配室通过气水分配孔连通；反冲洗排水槽位于反冲洗气水分配槽上方，并与生物滤池通过反冲水排水堰连通。
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