CN105439280A - 一种适用于微污染水源水预处理的高效曝气生物滤池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于微污染水源水预处理的高效曝气生物滤池，包括设于池体底部和中部的管廊、设于中部管廊上方的配水井和对称布置在配水井两侧的装有悬浮滤料的多个曝气生物滤池，曝气生物滤池采用射流曝气，配水井包括总进水渠和配水渠，总进水渠通过配水堰将进水平均分配至配水渠，各配水渠分别与对应的曝气生物滤池连通，曝气生物滤池的上缘外侧设有出水渠和出水管；曝气生物滤池的上部设有悬浮滤料过滤层，悬浮滤料过滤层包括滤料挡板、滤板、卵石承托层，卵石承托层内设有射流曝气管。射流曝气器、循环水泵、进水管和排泥管位于管廊内。适于微污染水预处理，投资省、运行成本低、不易堵塞、能承受较大水力负荷、对原水的适应性强、高效、节能。

Description

一种适用于微污染水源水预处理的高效曝气生物滤池

技术领域

本发明涉及一种给水净化技术，尤其涉及一种适用于微污染水源水预处理的高效曝气生物滤池。

背景技术

我国七大流域的地表水有机污染普遍，各流域干流70％以上的断面为IV类、V类或劣V类水质；主要湖泊的氮、磷污染严重，富营养化问题突出，五大淡水湖中，太湖、洪泽湖、巢湖已达富营养程度，鄱阳湖、洞庭湖目前虽维持中营养水平，但磷、氮含量偏高，正处于向富营养过渡阶段。目前很多城市水厂所能利用的地表水经常是IV、V类水质，甚至更差水质的地表水。

另一方面，人们对生活饮用水水质的要求越来越高，传统的“混凝+沉淀+过滤+消毒”工艺处理现有有机物、氨氮污染严重的地表水很难达到《饮用水水质标准》(GB5749-2006)要求的标准。因此，除了强化现有传统处理工艺外，寻求一种高效的预处理工艺，对进入传统处理工艺前的地表水进行有效的预处理显得尤为重要。因此，能有效去除有机污染物同时具有脱氮效果的生物预处理工艺越来越受到青睐。

曝气生物滤池是20世纪80年代末90年代初在普通生物滤池的基础上借鉴给水滤池工艺而开发的生物膜法处理新工艺。主要用于污水深度处理及二级处理工艺。该技术采用高比面积的粒状填料作为生物膜载体。其突出的特点是生物量多、水力负荷大、水力停留时间短、氧利用率高，有机污染物去除率高，有机氮和氨氮可以完全硝化，又具有截留悬浮物的功能，不需再设生物膜沉淀池。因此，曝气生物滤池是一种效率高、占地少、投资省、能耗低、运行可靠的，自动化程度高、出水水质好、具有较大潜力的净水工艺。随着我国城市供水水质标准的提高及饮用水水源有机污染严重，将曝气生物滤池引入给水生物预处理工艺技术，将原水中的有机污染物和氨氮处理达到饮用水水质标准。

微污染水源水较城市污水二级或三级处理又有不同，目前采用常规曝气生物滤池作为微污染水源的预处理主要存在如下问题：

1)微污染原水中杂质较多，容易堵塞滤头，需采取一定的防堵措施；

2)微污染原水水温随季节变化大，对有机污染物及氨氮的去除影响较大，因此，常规的曝气生物滤池充氧系统很难在如此大的温差条件下做到适应性强、高效、节能；

3)有机污染物及氨氮相较污水低得多，水力负荷较大，需根据曝气生物滤池的形式，选择能耐水力负荷大的曝气生物滤池形式。

申请号为200610035882.0的中国发明专利申请公开了一种叠式曝气生物滤池专利技术，以降流式大颗粒滤料滤池作为前处理，以升流式曝气生物滤池作为二级处理去除水中的污染物。

此发明专利具有如下优点：

①采用集中式鼓风曝气系统集中，节省曝气量，且易调节曝气量，节能显著；

②比表面积大，能承受较大的水力负荷，适用于原水污染程度较高的场合。

同时存在如下问题：

对于污染轻微的原水，虽然预处理效果好，但采用高滤速时水头损失较大，提高滤速受限，故其净化优势不能充分施展。

申请号为200810028952.9的中国发明专利公开申请了一种高速给水曝气生物滤池专利技术。高速给水曝气生物滤池采取了一定的措施，在处理污染不是特别严重的原水有一定的优势，主要体现在以下几个方面：

①在高速曝气生物滤池前设滤网框与带滤网固定格栅共同截滤杂质，能有效防止原水杂质堵塞滤头；

②高速给水曝气生物滤池采用升流式，选择粒径较大的双层轻质给水陶粒滤料，降低了浊度去除率，减小了水头损失，降低了提升能耗，水力负荷较大，且具有适当的氨氮容积。

③采用集中式鼓风曝气系统，节省曝气量，且易调节曝气量，节能显著。

④高速给水曝气生物滤池以预处理出水作为反冲洗水源，反冲洗水与预处理水出水混合排放，显著降低自用水消耗以及对后续混凝反应的不利影响。

高速曝气生物滤池对于去除污染较轻的原水相较叠式曝气生物滤池有一定的优势，但仍存在一定的问题，具体如下：

①滤池前设固定格栅数量较多，增加投资；

②如何在高滤速下提高对原水浊度及有机污染物及氨氮的去除效果是尚需解决的一个问题。高速曝气生物滤池的滤速提高是以降低原水浊度、氨氮及有机污染物的去除率，这对处理污染较严重的微污染原水不利，且增加后续处理工艺的负荷；

③这两种技术均采用集中式的鼓风曝气系统，在一定程度上节省曝气量且气量调节相对方便，但是仍有一定的局限性，因此，需提供一种更高效节能的充氧供气系统。

④滤池反冲洗系统有待进一步简化。

发明内容

本发明的目的是提供一种不易堵塞、能承受较大水力负荷、对原水的适应性强、高效、节能的适用于微污染水源水预处理的高效曝气生物滤池。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的适用于微污染水源水预处理的高效曝气生物滤池，包括设于池体底部和中部的管廊、设于中部管廊上方的配水井和对称布置在所述配水井两侧的装有悬浮滤料的多个曝气生物滤池，所述曝气生物滤池采用射流曝气，所述配水井包括总进水渠和配水渠，所述总进水渠通过配水堰将进水平均分配至配水渠，各配水渠分别与对应的曝气生物滤池连通，所述曝气生物滤池的上缘外侧设有出水渠和出水管；

所述曝气生物滤池的上部设有悬浮滤料过滤层，所述悬浮滤料过滤层顶部设有滤料挡板，下部设有滤板、卵石承托层，所述滤板中装有长柄滤头，所述卵石承托层内设有射流曝气管，所述射流曝气管与射流曝气器和循环水泵连接，所述曝气生物滤池的底部设有进水管和排泥管；

所述射流曝气器、循环水泵、进水管和排泥管位于所述管廊内。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的适用于微污染水源水预处理的高效曝气生物滤池，采用悬浮滤料，在保证高效去除有机物及氨氮的同时，对原水浊度及杂质的适用范围较宽，处理微污染原水时，无需设拦截杂质的预处理设施。同时由于悬浮滤料通过调整进水、曝气状态使滤料在悬浮滤床过滤状态和松散状态污泥脱落完成滤料功能的自恢复交替运行，无需设反冲洗系统。因此，本发明在现有曝气生物滤池的基础上进一步简化了工艺，节省占地面积和投资。本发明中，高效曝气生物滤池采用射流曝气，具有较高的充氧能力、氧利用率和氧动力转移效率。构造简单、工作可靠、运转灵活、便于调节、易维护管理。本发明较现有曝气生物滤池运行管理方便，进一步降低了运行维护成本。在保障氨氮及有机污染物去除效果的前提下，工艺流程简单、运行管理方便，是一种适于微污染水预处理的投资省、运行成本低、适应性强的高效、节能的新型曝气生物滤池。

附图说明

图1为本发明实施例提供的适用于微污染水源水预处理的高效曝气生物滤池的平面布置示意图。

图2为图1的横向剖面图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的适用于微污染水源水预处理的高效曝气生物滤池，其较佳的具体实施方式是：

包括设于池体底部和中部的管廊、设于中部管廊上方的配水井和对称布置在所述配水井两侧的装有悬浮滤料的多个曝气生物滤池，所述曝气生物滤池采用射流曝气，所述配水井包括总进水渠和配水渠，所述总进水渠通过配水堰将进水平均分配至配水渠，各配水渠分别与对应的曝气生物滤池连通，所述曝气生物滤池的上缘外侧设有出水渠和出水管；

所述曝气生物滤池的上部设有悬浮滤料过滤层，所述悬浮滤料过滤层顶部设有滤料挡板，下部设有滤板、卵石承托层，所述滤板中装有长柄滤头，所述卵石承托层内设有射流曝气管，所述射流曝气管与射流曝气器和循环水泵连接，所述曝气生物滤池的底部设有进水管和排泥管；

所述射流曝气器、循环水泵、进水管和排泥管位于所述管廊内。

所述悬浮滤料层由轻质悬浮滤料组成，当进水和曝气时，轻质悬浮滤料在滤池中自然堆积成悬浮滤层，原水向上流过悬浮滤料层时，水中的悬浮物得到进一步拦截去除，当滤池损失达到设定值时，停止进水和曝气，过滤层滤料恢复松散悬浮状态，其截留的悬浮物沉淀到滤池底部，通过排泥管排出，从而实现滤池功能的自动恢复。

所述滤料为聚苯乙烯轻质滤料，所述滤料层体积占滤池总有效容积的70％左右，所述滤料的粒径3～4mm、密度150～250kg/m³、堆积孔隙率35％、比表面积1130m²/m³、不均匀系数1.15。

所述的进水管均布布水孔，孔径为所述排泥管均布排泥孔，孔径为所述射流曝气管设有二次喷射器，所述的滤料挡板均布有出水孔，孔径为1.5mm。

本发明的适用于微污染水源水预处理的高效曝气生物滤池，采用悬浮滤料，在保证高效去除有机物及氨氮的同时，对原水浊度及杂质的适用范围较宽，处理微污染原水时，无需设拦截杂质的预处理设施。同时由于悬浮滤料通过调整进水、曝气状态使滤料在悬浮滤床过滤状态和松散状态污泥脱落完成滤料功能的自恢复交替运行，无需设反冲洗系统。因此，本发明在现有曝气生物滤池的基础上进一步简化了工艺，节省占地面积和投资。

本发明中，高效曝气生物滤池采用射流曝气，具有较高的充氧能力、氧利用率和氧动力转移效率。构造简单、工作可靠、运转灵活、便于调节、易维护管理。本发明较现有曝气生物滤池运行管理方便，进一步降低了运行维护成本。在保障氨氮及有机污染物去除效果的前提下，工艺流程简单、运行管理方便，是一种适于微污染水预处理的投资省、运行成本低、适应性强的高效、节能的新型曝气生物滤池。

本发明原水取自未经预处理的受氨氮和有机物为污染的饮用水水源，供水水质要求达到《饮用水水质标准》(GB5749-2006)的要求。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

1)本发明高效曝气生物滤池采用悬浮滤料，通过控制进水和曝气，实现滤料呈堆积床体和松散状态，使截留杂质自动脱落，在保证去除有机污染物及氨氮的同时，对原水浊度及杂质适用范围宽，无需在生物滤池前设截留杂质及一部分浊度的措施。

2)本发明滤料呈堆积床体进行过滤和呈松散状态使污泥脱落滤料功能自动恢复。因此，无需设滤池反冲洗系统，进一步简化预处理工艺。

3)本发明选用的悬浮滤料为聚苯乙烯轻质滤料，能在出水端形成稳定的过滤层，可进一步降低出水浊度。

4)本发明曝气采用射流曝气，相比其他曝气方式，射流曝气混合搅拌作用强，具有较高的充氧能力、氧利用率和氧动力转移效率。构造简单、工作可靠、运转灵活、便于调节、易维护管理。

5)通过调节循环水泵的运行台数及流量来调节高效曝气生物滤池的供氧量，以适应原水水质的季节性变化对供氧量的不同要求。

具体实施例：

参阅图1及图2，所述高效曝气生物滤池位于配水井的两侧。配水井位于管廊19上。总进水管1将原水输送至配水井总进水渠2经配水堰4平均分配后进入配水渠3，配水渠3出水经各滤池进水管5进入高效曝气生物滤池。高效曝气生物滤池的进水通过各滤池进水阀6控制。

参阅图1及图2，所述高效曝气生物滤池结构相同、对称布置。均包括总进水管1、配水井(包括总进水渠2、配水渠3、配水堰4)、各滤池进水管5、各滤池进水阀6、高效曝气生物滤池池体7、出水渠12、出水管13、循环水泵14、射流曝气器15、射流曝气管16、二次喷射器17、空气管20、排泥管18和管廊19组成。高效曝气生物滤池池体7从上到下包括：挡水板11、聚苯乙烯轻质滤料8、卵石承托层10、滤板9、长柄滤头21。

参阅图1及图2，所述高效曝气生物滤池，各滤池进水管5、排泥管18位于滤池的底部。进水管5均布布水孔，孔径为排泥管18均布排泥孔，孔径为

参阅图1及图2，所述高效曝气生物滤池，卵石承托层10上过滤层滤料采用聚苯乙烯轻质滤料8，滤料密度为150～250kg/m³。

参阅图1及图2，所需高效曝气生物滤池，挡水板11位于滤池出水渠12顶部，其上均布有出水孔，孔径为1.5mm。

参阅图1及图2，所述高效曝气生物滤池，射流曝气管16位于卵石承托层10内，射流曝气管16上均布二次喷射器17。射流曝气管与池外射流曝气器15连通。射流曝气器15与循环水泵14相连通，射流曝气器15通过空气管20引入外部空气。

参阅图1及图2，所述高效曝气生物滤池，循环水泵14及射流曝气器15位于管廊内，有效节省了占地面积，节省了造价。

参阅图1及图2，所述高效曝气生物滤池，射流曝气系统循环水泵14采用变频控制，通过调节循环水泵的流量及开启台数来达到调节高效曝气生物滤池供氧量的目的。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种适用于微污染水源水预处理的高效曝气生物滤池，其特征在于，包括设于池体底部和中部的管廊、设于中部管廊上方的配水井和对称布置在所述配水井两侧的装有悬浮滤料的多个曝气生物滤池，所述曝气生物滤池采用射流曝气，所述配水井包括总进水渠和配水渠，所述总进水渠通过配水堰将进水平均分配至配水渠，各配水渠分别与对应的曝气生物滤池连通，所述曝气生物滤池的上缘外侧设有出水渠和出水管；

所述曝气生物滤池的上部设有悬浮滤料过滤层，所述悬浮滤料过滤层顶部设有滤料挡板，下部设有滤板、卵石承托层，所述滤板中装有长柄滤头，所述卵石承托层内设有射流曝气管，所述射流曝气管与射流曝气器和循环水泵连接，所述曝气生物滤池的底部设有进水管和排泥管；

所述射流曝气器、循环水泵、进水管和排泥管位于所述管廊内。

2.根据权利要求1所述的适用于微污染水源水预处理的高效曝气生物滤池，其特征在于，所述悬浮滤料层由轻质悬浮滤料组成，当进水和曝气时，轻质悬浮滤料在滤池中自然堆积成悬浮滤层，原水向上流过悬浮滤料层时，水中的悬浮物得到进一步拦截去除，当滤池损失达到设定值时，停止进水和曝气，过滤层滤料恢复松散悬浮状态，其截留的悬浮物沉淀到滤池底部，通过排泥管排出，从而实现滤池功能的自动恢复。

3.根据权利要求2所述的适用于微污染水源水预处理的高效曝气生物滤池，其特征在于，所述滤料为聚苯乙烯轻质滤料，所述滤料层体积占滤池总有效容积的70％左右，所述滤料的粒径3～4mm、密度150～250kg/m³、堆积孔隙率35％、比表面积1130m²/m³、不均匀系数1.15。

4.根据权利要求3所述的适用于微污染水源水预处理的高效曝气生物滤池，其特征在于，所述的进水管均布布水孔，孔径为所述排泥管均布排泥孔，孔径为所述射流曝气管设有二次喷射器，所述的滤料挡板均布有出水孔，孔径为1.5mm。