CN105152463A - 一种多段曝气生物滤池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多段曝气生物滤池，包括控制系统和从下往上依次设置的进水区、过滤区以及出水区，控制系统分别与进水区、过滤区以及出水区连接，所述过滤区内填充生物滤料和安装在生物滤料内的若干层多点曝气装置，所述过滤区分为碳氧化区和硝化区，碳氧化区位于硝化区的上方，控制系统根据污水中碳源污染物和氮源污染物的浓度分配每层多点曝气装置的进氧量。本发明的多点曝气滤池改变了传统曝气生物滤池的单一曝气模式，改为多层曝气，并与溶氧仪实现信号采集反馈，实现自动控制，精确控制进气量进而实现节能。通过设定的运行模式，实现了脱氮除磷。多层曝气层，对生物填料有一定的固化控制作用，在反冲洗状态下大大减少滤层。

Description

一种多段曝气生物滤池

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种多段曝气生物滤池。

背景技术

曝气生物滤池简称BAF，是80年代末在欧美发展起来的一种新型生物膜法污水处理工艺，于90年代初得到较大发展，最大规模达几十万立方米/天，并发展为可以脱氮除磷。该工艺具有去除SS、COD、BOD、硝化、脱氮、除磷、去除AOX(有害物质)的作用。曝气生物滤池是集生物氧化和截留悬浮固体一体的新工艺。传统曝气生物滤池的池型存在运行模式固定、调节供氧量手段单一以及滤料在冲洗过程中易流失等缺点，而且，传统的曝气生物滤池中无法准确控制溶解氧的均匀度。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种多段曝气生物滤池。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种多段曝气生物滤池，包括控制系统和从下往上依次设置的进水区、过滤区以及出水区，控制系统分别与进水区、过滤区以及出水区连接，所述过滤区内填充生物滤料和安装在生物滤料内的若干层多点曝气装置，所述过滤区分为碳氧化区和硝化区，碳氧化区位于硝化区的上方，控制系统根据污水中碳源污染物和氮源污染物的浓度分配每层多点曝气装置的进氧量。

优选的，所述若干层多点曝气装置为两层，上层多点曝气装置安装在碳氧化区的底端，下层多点曝气装置安装在硝化区的底端；碳氧化区与硝化区的容积比的计算公式如下：

V_BOD5/V_TKN＝(1+k₁)×(△C_BOD5×q_NH3-N)/(△C_TKN×q_BOD5)

其中：V_BOD5/V_TKN―BOD₅和凯氏氮处理所需容积比；

q_NH3-N―NH₃-N容积负荷，kgBOD₅/(m³·d)；

q_BOD5―BOD₅容积负荷，kgBOD₅/(m³·d)；

△C_BOD5―进出滤池BOD₅浓度差值(mg/l)；

△C_TKN―进出滤池凯氏氮浓度差值(mg/l)；

k₁―温度系数，k₁＝0.183×(T-12)^1/3，T―设计水温，摄氏度。

使用此公式可以精确地确定过滤区碳氧化区与硝化区的容积比，使多点曝气装置准确安装，在有效净化污水的基础上，可以更有效地对资源进行合理分配，避免了资源的浪费。

进一步优选的，所述上层多点曝气装置和下层多点曝气装置的进气量之比的计算公式为：

R₀/R_N＝(1+k₂)×(△C_BOD5×(0.82×△C_BOD5/T_BOD5)+(0.28×SS_i/T_BOD5))/(4.75×△C_TKN)

其中：R₀/R_N―BOD₅和氨氮处理所需供气比；

SS_i―滤池进水悬浮物浓度值(mg/l)；

T_BOD5―滤池进水BOD₅浓度值(mg/l)；

k₂―温度系数，k₂＝0.102×(T-12)^1/5，T―设计水温，摄氏度。

使用该公式，对各进气段进行精确供氧分配，使生物滤池沿上向水流形成碳氧化区和硝化区，各区形成不同的优势菌种，更有利于溶解氧分配，充分发挥生物滤池硝化功能，大幅去除氨氮。

优选的，所述多点曝气装置为网状结构，所述网状结构上均布曝气孔。网状结构可以对滤料起到更好的固化控制作用，在反冲洗状态下大大减少滤层扰动和流失的概率；另外，网状结构上均布曝气孔，会使曝气孔在过滤区的横截面上分布更加均匀，使水中溶解氧的分布更加均匀。

优选的，所述多点曝气装置由若干根相互连通且平行布置的曝气管组成，曝气管上均布曝气孔。该种实施方式也可以达到固化滤料且使水中溶解氧均匀分布的目的，且管状结构比网状结构更容易制造、存储以及运输。

优选的，所述多点曝气装置与鼓风机连通。鼓风机给多点曝气装置提供氧气，通过控制鼓风机的运行来控制氧气的流量。

优选的，所述出水区的液面内设置溶氧仪。溶氧仪可以显示水中的溶解氧的浓度，根据该浓度可以调整鼓风机的输出氧气量，调整污水中的溶解氧在合适的范围内，达到良好的污水净化效果。

进一步优选的，所述鼓风机和溶氧仪均与控制系统连接，溶氧仪将溶氧浓度信号传递给控制系统，控制系统通过将测定值与设定值对比，来控制鼓风机的开启或关闭。控制系统中设置了污水中溶氧量的上限值和下限值，溶氧仪测定污水中的实际的溶氧量，将信号反馈给控制系统，控制系统判断实际值是否在设定的上限值和下限值之间，通过控制系统的控制，维持污水中的溶氧量在规定范围内，这样可自动地避免水中溶氧量过多，造成的资源浪费，也可避免水中的溶氧量过少，造成的污水净化效果不好的弊端。

优选的，所述过滤区的下端设置若干个滤头，所述滤头均布在过滤区的下表面。过滤区的下表面均布滤头，可以有效过滤掉污水中的固体颗粒，做到初步净化效果，有效防止了大颗粒污染物对生物滤料的污染，给生物滤料带来的净化负担，延长了生物滤料的使用寿命。

优选的，所述出水区设置水位计，水位计和进水区的供水装置均与控制系统连接，水位计将水位信号传递给控制系统，控制系统通过将测定值与设定值对比，来控制供水装置的供水速度。水位计将水位信号反馈给控制系统，控制系统控制供水装置的供水速率，进而控制污水的过滤效率，污水流速与曝气速度相互配合，使得污水的净化效果更佳，而且整个过程完全自动化进行，节省了人力。

优选的，过滤区和出水区之间设置有网状阻挡物。网状阻挡物可以有效阻挡生物填料随水流产生扰动和流失。

本发明的有益技术效果为：

1、本发明的多段曝气滤池改变了传统曝气生物滤池的单一曝气模式，改为多段曝气，并与溶氧仪实现信号采集反馈，实现自动控制，精确控制进气量进而实现节能。

2、本发明通过设定的运行模式，实现了强化去除氨氮。多点进气曝气，根据自创的经验公式，经计算划分碳氧化区和硝化区，计算各进气段供氧分配，使生物滤池沿上向水流形成碳氧化区和硝化区，各区形成不同的优势菌种，更有利于溶解氧分配，充分发挥生物滤池硝化功能，大幅去除氨氮。

3、多层曝气层，对生物填料有一定的固化控制作用，在反冲洗状态下大大减少滤层扰动和流失的概率。

4、本发明通过水位计控制供水流速，协同溶氧仪检测溶氧浓度，精密控制的水的净化效率和净化质量，使整个系统协调运行的同时，最大限度达到节能的目的。

5、本发明中曝气孔均布在过滤区的横截面上，使污水中的氧气的浓度更加均匀，使无水的净化效果更好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中，1、鼓风机，2、阀门，3、溶氧仪，4、水位计，5、生物滤料，6、多点曝气装置，7、滤头。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种多段曝气生物滤池，包括控制系统和从下往上依次设置的进水区、过滤区以及出水区，控制系统分别与进水区、过滤区以及出水区连接，所述过滤区内填充生物滤料5和安装在生物滤料5内的若干层多点曝气装置6，所述过滤区分为碳氧化区和硝化区，碳氧化区位于硝化区的上方，控制系统根据污水中碳源污染物和氮源污染物的浓度分配每层多点曝气装置6的进氧量。污水从滤池下端的进水区进入，然后进入过滤区进行过滤，净化好的水进入出水区流出滤池。

实施例1

多点曝气装置为网状结构，网状结构上均布若干个曝气孔，曝气孔的方向斜向上。所述多点曝气装置通过阀门与鼓风机1连通。多点曝气装置6的网状结构是处处相通的，网状结构不会阻挡水流的流动，而且可以给无水提供均匀的氧气。

出水区的液面内设置溶氧仪3。鼓风机1和溶氧仪3均与控制系统连接，溶氧仪3将溶氧浓度信号传递给控制系统，控制系统通过将测定值与设定值对比，来控制鼓风机1的开启或关闭。

多点曝气装置6为两层，这两层多点曝气装置6并联，且均与鼓风机1连通。这两层中的底层安装在过滤区的下端，上层安装在过滤区的中间靠上的位置，这样可以对生物滤料5起到更好的固化作用。

过滤区的下端均布有若干个滤头7，进水区的水通过滤头7进入过滤区进行了初次过滤。

出水区设置水位计4，水位计4和进水区的供水装置均与控制系统连接，水位计4将水位信号传递给控制系统，控制系统通过将测定值与设定值对比，来控制供水装置的供水速度。

过滤区与出水区之间设置网状阻拦物，可以有效固化生物滤料。防止生物滤料随水流流失。出水口设置在出水区的上端，净化后的水由出水口进入下一工序。

计算设定q_NH3-N和q_BOD5按照设计手册或经验选定后，计算V_BOD5和V_TKN的比值。

V_BOD5/V_TKN＝(1+k₁)×(△C_BOD5×q_NH3-N)/(△C_TKN×q_BOD5)

其中：V_BOD5/V_TKN―BOD₅和凯氏氮处理所需容积比

q_NH3-N―NH₃-N容积负荷，kgBOD₅/(m³·d)

q_BOD5―BOD₅容积负荷，kgBOD₅/(m³·d)

△C_BOD5―进出滤池BOD₅浓度差值(mg/l)

△C_TKN―进出滤池凯氏氮浓度差值(mg/l)

k₁―温度系数，k₁＝0.183×(T-12)^1/3，T―设计水温，摄氏度。

碳氧化区和硝化区的进气体积比，可按如下经验公式进行计算：

R₀/R_N＝(1+k₂)×(△C_BOD5×(0.82×△C_BOD5/T_BOD5)+(0.28×SS_i/T_BOD5))/(4.75×△C_TKN)

其中：R₀/R_N―BOD₅和氨氮处理所需供气比

SS_i―滤池进水悬浮物浓度值(mg/l)

T_BOD5―滤池进水BOD₅浓度值(mg/l)

k₂―温度系数，k₂＝0.102×(T-12)^1/5，T―设计水温，摄氏度。

经实验装置运行测算，实现节能11％，提供氨氮去除率15％，滤料流失率下降80％以上。

实施例2

多点曝气装置6由若干根相互连通且平行布置的曝气管组成，曝气管上均布很多曝气孔，曝气孔的方向向上。多点曝气装置6的层数为3层，也可为4层、5层，具体几层根据具体情况确定。这几层多点曝气装置6均布在过滤层内，生物滤料填充在整个过滤层内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种多段曝气生物滤池，其特征在于：包括控制系统和从下往上依次设置的进水区、过滤区以及出水区，控制系统分别与进水区、过滤区以及出水区连接，所述过滤区内填充生物滤料和安装在生物滤料内的若干层多点曝气装置，所述过滤区分为碳氧化区和硝化区，碳氧化区位于硝化区的上方，控制系统根据污水中碳源污染物和氮源污染物的浓度分配每层多点曝气装置的进氧量。

2.根据权利要求1所述的多段曝气生物滤池，其特征在于：所述若干层多点曝气装置为两层，上层多点曝气装置安装在碳氧化区的底端，下层多点曝气装置安装在硝化区的底端；碳氧化区与硝化区的容积比的计算公式如下：

V_BOD5/V_TKN＝(1+k₁)×(△C_BOD5×q_NH3-N)/(△C_TKN×q_BOD5)

其中：V_BOD5/V_TKN―BOD₅和凯氏氮处理所需容积比；

q_NH3-N―NH₃-N容积负荷，kgBOD₅/(m³·d)；

q_BOD5―BOD₅容积负荷，kgBOD₅/(m³·d)；

△C_BOD5―进出滤池BOD₅浓度差值(mg/l)；

△C_TKN―进出滤池凯氏氮浓度差值(mg/l)；

k₁―温度系数，k₁＝0.183×(T-12)^1/3，T―设计水温，摄氏度。

3.根据权利要求2所述的多段曝气生物滤池，其特征在于：所述上层多点曝气装置和下层多点曝气装置的进气量之比的计算公式为：

R₀/R_N＝(1+k₂)×(△C_BOD5×(0.82×△C_BOD5/T_BOD5)+(0.28×SS_i/T_BOD5))

/(4.75×△C_TKN)

其中：R₀/R_N―BOD₅和氨氮处理所需供气比；

SS_i―滤池进水悬浮物浓度值(mg/l)；

T_BOD5―滤池进水BOD₅浓度值(mg/l)；

k₂―温度系数，k₂＝0.102×(T-12)^1/5，T―设计水温，摄氏度。

4.根据权利要求1所述的多段曝气生物滤池，其特征在于：所述多点曝气装置为网状结构，所述网状结构上均布曝气孔。

5.根据权利要求1所述的多段曝气生物滤池，其特征在于：所述多点曝气装置由若干根相互连通且平行布置的曝气管组成，曝气管上均布曝气孔。

6.根据权利要求4或5所述的多段曝气生物滤池，其特征在于：所述多点曝气装置与鼓风机连通。

7.根据权利要求6所述的多段曝气生物滤池，其特征在于：所述出水区的液面内设置溶氧仪。

8.根据权利要求7所述的多段曝气生物滤池，其特征在于：所述鼓风机和溶氧仪均与控制系统连接，溶氧仪将溶氧浓度信号传递给控制系统，控制系统通过将测定值与设定值对比，来控制鼓风机的开启或关闭。

9.根据权利要求8所述的多段曝气生物滤池，其特征在于：所述过滤区的下端均布有若干个滤头。

10.根据权利要求9所述的多段曝气生物滤池，其特征在于：所述出水区设置水位计，水位计和进水区的供水装置均与控制系统连接，水位计将水位信号传递给控制系统，控制系统通过将测定值与设定值对比，来控制供水装置的供水速度。