CN105461171B - 一种生物滤池式污水净化装置及其净水方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物滤池式污水净化装置及其净水方法，属于水净化装置领域。装置由原水池、第一输水装置、沉淀池、第二输水装置、生物反应池、反冲洗装置、排泥管、出水管、清水池和控制系统组成；原水经过第一输水装置进入沉淀池，经过初次沉淀后的滤水通过第二输水装置进入生物反应池，沉淀后的杂质从沉淀池底部设有的排放管排出，进入生物反应池内的滤水与生物着生球表面上生长的微生物膜进行接触，使滤水中的可溶性、胶性和悬浮性物质吸附在生物膜上而被微生物氧化分解，过滤后的清水经出水管排入清水池内，污泥杂质通过排泥管排出生物反应池。本发明生物滤池式污水净化装置结构新颖合理，杂质附着率高，适用范围广阔。

Description

一种生物滤池式污水净化装置及其净水方法

技术领域

本发明属于水净化装置领域，具体涉及一种生物滤池式污水净化装置。

背景技术

水资源是人类赖以生存的基本物质之一，已成为人类社会可持续发展的重要限制因素。近年来随着城市建设和工业的发展，城市用水量急剧增加，大量不达标污废水的排放不仅污染了环境和水源，更加重了水资源的日益短缺和水质的日益恶化，从而导致生态环境的恶性循环。

寻求经济高效的污水处理技术，对促进污水回用的发展和水环境的恢复有着现实和深远的意义。生物法是污水处理的基本方法，然而传统污水生物处理工艺不可避免的具有占地面积比较大、处理系统复杂、运行管理难度大、处理效能低下等缺点，而且随着城市发展步伐的加快及城市区域的拓展，污水处理设施离城区越来越近，有的甚至建在城区，污水厂土地的使用也受到严格的限制。

在这种背景下，生物过滤的思想被引入到污水处理中来，于是体积小、出水水质好、具有模块化结构并可自动化操作的生物滤池就应运而生了。作为一种新型污水处理技术，生物滤池工艺尚处于发展完善过程中。深入了解其性能、机理并对其在实际工程中的应用回顾与评述，将有助于提高人们对该项新技术的认知水平，对生物滤池在我国污水处理中的应用起到积极的促进作用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种生物滤池式污水净化装置，包括:

原水池、沉淀池、生物反应池及清水池，其中，所述原水池与沉淀池之间设有第一输水装置，所述沉淀池的底部设有污泥排放管，所述沉淀池上部的上清水通过第二输水装置与所述生物反应池内上方的布水装置相连，所述布水装置包括：进水管及布水板，所述进水管一端与所述输水管道连接，另一端的外壁与所述布水板旋转连接；所述布水板的内部设有与进水管相连通的内部水道，所述布水板的侧壁上设有与所述内部水道相连的布水孔；

所述布水装置的正下方设有生物着生球，生物着生球下方固定有过滤板；

所述生物反应池底部与清水池之间通过出水管连接；

所述沉淀池内底部上设有液位传感器；

所述生物反应池底部设有反冲洗装置；

所述第一输水装置、第二输水装置、液位传感器及反冲洗装置均与控制系统控制连接。

进一步的，所述生物着生球以层状结构形式平铺在生物反应池内，层间距为1～20mm，最顶层的生物着生球距离所述布水装置的距离为30～40mm；每层生物着生球数量为100～150个，粒径范围为10～50mm，孔隙率为50%～60%，可附着面积为60～100㎡。

进一步的，每个所述生物着生球由两个相互嵌套的球体组成，包括：位于生物着生球外层的第一球体、及设置于所述第一球体内部的第二球体，

所述第一球体为由水平股圈及垂面股圈交叉组合而成的镂空结构；所述水平股圈的数量大于三个，相邻水平股圈水平等距排列，相邻水平股圈间距为10mm～500mm；所述垂面股圈的数量大于三个，多个垂面股圈以生物着生球中心纵轴为圆心等角度均匀排列，相邻垂面股圈之间的夹角10°～120°；

进一步的，所述水平股圈的厚度为10mm～50mm，其中位于第一球体中部的水平股圈的厚度是其他水平股圈厚度的1～3倍；

若干所述垂面股圈中包括多个厚度相同的普通垂面股圈和至少一个加强垂面股圈；所述加强垂面股圈的厚度是所述普通垂面股圈厚度的1~3倍，普通垂面股圈的厚度范围为10mm～50mm；

若干所述片脊中包括多个厚度相同的普通片脊和至少一个加强片脊，所述加强片脊的厚度是所述普通片脊的1～3倍，普通片脊的厚度范围为10mm～50mm。

进一步的，每片所述片脊包括镂空及横秤；

镂空为二列对称排列，每一列镂空的数量大于三个，相邻上下镂空水平等距排列，相邻上下镂空间距为10mm～500mm，相邻左右镂空间距为5mm～100mm；

所述横秤为二列对称排列，每一列横秤的数量大于三个，相邻上下横秤水平等距排列，相邻上下横秤间距为10mm～500mm，相邻左右横秤间距为5mm～100mm，每片片脊包括多个厚度相同的普通横秤和位于片脊中部的加强横秤，所述加强横秤的厚度是普通横秤厚度的1～3倍，普通横秤的厚度为10mm～50mm。

进一步的，所述布水板由多于四块的矩形不锈钢板组成，矩形不锈钢板以进水管的中心转轴对称均匀布局，布水板与进水管转动连接，且以进水管的中心转轴为圆心旋转，布水板与生物反应池内壁留有50～100mm的间隙；布水孔均匀分布在布水板侧壁上，其孔径范围为10～20mm，数量为2～4个。

进一步的，所述生物反应池的侧壁上设有排泥管，所述排泥管上设有电磁阀，所述电磁阀与所述控制系统之间控制连接。

进一步的，所述过滤板为一块厚度为3～5mm的陶瓷板，其表面分布着大量均匀的微孔，所述微孔的孔径范围为1～5μm。

本发明还公开了一种生物着生球材料的制备方法，包括以下步骤：

股圈层制备：按重量份计，将二十二脂肪醇聚氧乙酯12～38份，二十四脂肪醇丁酸10～34份，二羟甲基二乙基酰脲6～12份，庚基酚丁烯醚10～19份，1-甲基2-羟基甲苯4～9份，亚胺基异戊醇5～10份，重烷基苯磺酸钾10～23份，氧化石油脂4～10份，1-羟基-2-乙基-十四磷酸酯5～21份，加入反应釜中，温度为90℃～120℃，压力为0.01MPa～0.06MPa，反应1～22小时后，经过降压、降温，将胶体溶液经压模成型，拼装制得；

片脊的制备：

按重量份计，将二十二脂肪醇聚氧乙酯2～10份，二十四脂肪醇丁酸2～8份，二羟甲基二乙基酰脲1～5份，庚基酚丁烯醚1～9份，1-甲基2-羟基甲苯1～3份，亚胺基异戊醇1～4份，重烷基苯磺酸钾1～9份，氧化石油脂1～3份，1-羟基-2-乙基-十四磷酸酯1～4份，加入反应釜中，温度为100℃～121℃，压力为0.015MPa～0.065MPa，反应1～22小时后，经过降压、降温，将胶体溶液经压模成型，拼装制得。

本发明还公开了一种所述生物滤池式污水净化装置的净水方法，包括以下几个步骤：

步骤一：控制系统通过液位传感器检测到沉淀池水位下降到最低水位时，启动第一输水装置中的水泵，将储存在原水池中的污水输入沉淀池中，污水在沉淀池中进行初次沉淀，沉淀后的杂质从沉淀池底部的排放管排出；

步骤二：沉淀池中经过初次沉淀后的澄清液，在控制系统的作用下通过第二输水装置泵入生物反应池上部的布水板中，布水板在水流的反作用下旋转，将澄清液均匀地淋溶在生物反应池内各层级生物着生球上，与生物着生球生长的微生物膜进行接触，使滤水中的可溶性、胶性和悬浮性物质吸附在生物膜上而被微生物氧化分解；清水在控制系统的作用下，经出水管排入清水池内；

步骤三：该装置运行20~40小时后，手动关闭第一输水装置及第二输水装置，并开启反冲洗装置对生物反应池内生物着生球进行反冲洗，污泥杂质通过排泥管排出生物反应池。

本发明专利公开的一种生物滤池式污水净化装置，其优点在于：

（1）该装置采用旋转布水方式，使得布水更加均匀。

（2）该装置内生物着生球结构新颖，强度牢固，股圈及片脊厚度设计合理，使杂质附着率更高。

（3）该装置内生物着生球层距设计合理，使得澄清液中的可溶性、胶性和悬浮性物质能够更加充分的与生物着生球接触，从而更好的进行生物分解。

本发明所述的一种生物滤池式污水净化装置结构新颖，设计合理，杂质附着率高，处理效果好，适合多类水质的澄清净化处理。

附图说明

图1为本发明中所述的一种生物滤池式污水净化装置示意图；

图2为本发明中所述的生物反应池内部结构图；

图3为本发明中所述的布水装置示意图；

图4为本发明中所述的生物着生球内部结构图；

图5为本发明中所述的片脊结构与布局示意图；

图6为本发明中所述的股圈结构与布局示意图；

图7为本发明中所述的片脊结构图；

以上图1～图7中，1为原水池，2为第一输水装置，3为沉淀池，4为第二输水装置，5生物反应池，5-1为布水装置，5-1-1为进水管，5-1-2为布水板，5-1-3为布水孔，5-2为生物着生球，5-2-1为股圈，5-2-1-1为水平股圈，5-2-1-2为垂面股圈，5-2-2为片脊，5-2-2-1为镂空，5-2-2-2为横秤，5-3为过滤板，5-4为池底，6为出水管，7为清水池，8为反冲洗装置，9为排泥管，10为控制系统。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的一种生物滤池式污水净化装置进行进一步说明。

如图1所示，为本发明提供的一种生物滤池式污水净化装置的示意图，包括原水池1、第一输水装置2、沉淀池3、第二输水装置4、生物反应池5、出水管6、清水池7、反冲洗装置8和控制系统10；污水经过第一输水装置2进入沉淀池3，沉淀后的杂质从沉淀池3底部设有的排放管排出，经过初次沉淀后的澄清液通过第二输水装置4进入生物反应池5，澄清液通过生物反应池5进一步降解后，由出水管6排入清水池7内，当生物膜表层杂质渐渐地增多，可开启反冲洗装置8对其进行反冲洗，污泥杂质通过排泥管9排出生物反应池5。

如图1～图3所示，所述生物反应池5包括布水装置5-1、生物着生球5-2、过滤板5-3、池底5-4；布水装置5-1包括进水管5-1-1、布水板5-1-2、布水孔5-1-3；经过初次沉淀后的澄清液通过第二输水装置4进入布水装置5-1，澄清液通过布水板5-1-2上的布水孔5-1-3均匀地进入生物反应池5内，它利用从布水孔5-1-3喷出的水流的反作用力，推动布水板5-1-2绕旋转轴旋转，以达到布水均匀的目的；澄清液进入生物反应池5后，为生物着生球5-2表面的微生物提供了生长所必需的氧气和营养，此时在生物着生球5-2表面生成一层凝胶状的生物膜，澄清液与生物着生球5-2表层上大量的微生物膜进行接触，微生物对澄清液中的可溶性、胶性和悬浮性物质进行氧化分解，从而达到净水的目的；过滤后的清水流过过滤板5-3进入池底5-4，通过出水管6排入清水池7；该装置运行20~40小时后，手动关闭第一及第二输水装置，并开启反冲洗装置8对其进行反冲洗；图中所有的驱动装置均通过导线与控制系统10相连接。

本发明所述的一种生物滤池式污水净化装置的工作过程是：

原水经过第一输水装置2进入沉淀池3，沉淀后的杂质从沉淀池3底部设有的排放管排出，经过初次沉淀后的澄清液通过第二输水装置4进入布水装置5-1，澄清液通过布水板5-1-2上的布水孔5-1-3均匀地进入生物反应池5内，它利用从布水孔5-1-3喷出的水流的反作用力，推动布水板5-1-2绕旋转轴旋转，达到布水均匀的目的；澄清液进入生物反应池5后，为生物着生球5-2表面的微生物提供了生长所必需的氧气和营养，此时在生物着生球5-2表面生成一层凝胶状的生物膜，澄清液与生物着生球5-2表层上大量的微生物膜进行接触，微生物对澄清液中的可溶性、胶性和悬浮性物质进行氧化分解，从而达到净水的目的；过滤后的清水流过过滤板5-3进入池底5-4，通过出水管6排入清水池7；该装置运行20~40小时后，手动关闭第一及第二输水装置，并开启反冲洗装置8对其进行反冲洗；图中所有的驱动装置均通过导线与控制系统10相连接。

本发明所述的一种生物滤池式污水净化装置结构新颖合理，杂质附着率高，适用范围广阔。

Claims (10)

1.一种生物滤池式污水净化装置，其特征在于，包括:

原水池、沉淀池、生物反应池及清水池，其中，所述原水池与沉淀池之间设有第一输水装置，所述沉淀池的底部设有污泥排放管，所述沉淀池上部的上清水通过第二输水装置与所述生物反应池内上方的布水装置相连，所述布水装置包括：进水管及布水板，所述进水管一端与所述第二输水装置的输水管道连接，另一端的外壁与所述布水板旋转连接；所述布水板的内部设有与进水管相连通的内部水道，所述布水板的侧壁上设有与所述内部水道相连的布水孔；

所述布水装置的正下方设有生物着生球，生物着生球下方固定有过滤板；

所述生物反应池底部与清水池之间通过出水管连接；

所述沉淀池内底部上设有液位传感器；

所述生物反应池底部设有反冲洗装置；

所述第一输水装置、第二输水装置、液位传感器及反冲洗装置均与控制系统控制连接。

2.根据权利要求1所述的一种生物滤池式污水净化装置，其特征在于，所述生物着生球以层状结构形式平铺在生物反应池内，层间距为1～20mm，最顶层的生物着生球距离所述布水装置的距离为30～40mm；每层生物着生球数量为100～150个，粒径范围为10～50mm，孔隙率为50%～60%，可附着面积为60～100㎡。

3.根据权利要求1所述的一种生物滤池式污水净化装置，其特征在于，每个所述生物着生球由两个相互嵌套的球体组成，包括：位于生物着生球外层的第一球体、及设置于所述第一球体内部的第二球体，

所述第一球体为由水平股圈及垂面股圈交叉组合而成的镂空结构；所述水平股圈的数量大于三个，相邻水平股圈水平等距排列，相邻水平股圈间距为10mm～500mm；所述垂面股圈的数量大于三个，多个垂面股圈以生物着生球中心纵轴为圆心等角度均匀排列，相邻垂面股圈之间的夹角10°～120°；

所述第二球体由若干片脊组合而成；所述片脊数量大于三个，多个片脊以生物着生球中心纵轴为圆心，等角度均匀排列，相邻片脊之间的夹角10°～120°。

4.根据权利要求3所述的一种生物滤池式污水净化装置，其特征在于，所述水平股圈的厚度为10mm～50mm，其中位于第一球体中部的水平股圈的厚度是其他水平股圈厚度的1～3倍；

若干所述垂面股圈中包括多个厚度相同的普通垂面股圈和至少一个加强垂面股圈；所述加强垂面股圈的厚度是所述普通垂面股圈厚度的1~3倍，普通垂面股圈的厚度范围为10mm～50mm；

若干所述片脊中包括多个厚度相同的普通片脊和至少一个加强片脊，所述加强片脊的厚度是所述普通片脊的1～3倍，普通片脊的厚度范围为10mm～50mm。

5.根据权利要求3或4所述的一种生物滤池式污水净化装置，其特征在于，每片所述片脊包括镂空及横秤；

镂空为二列对称排列，每一列镂空的数量大于三个，相邻上下镂空水平等距排列，相邻上下镂空间距为10mm～500mm，相邻左右镂空间距为5mm～100mm；

所述横秤为二列对称排列，每一列横秤的数量大于三个，相邻上下横秤水平等距排列，相邻上下横秤间距为10mm～500mm，相邻左右横秤间距为5mm～100mm，每片片脊包括多个厚度相同的普通横秤和位于片脊中部的加强横秤，所述加强横秤的厚度是普通横秤厚度的1～3倍，普通横秤的厚度为10mm～50mm。

6.根据权利要求1所述的一种生物滤池式污水净化装置，其特征在于，所述布水板由多于四块的矩形不锈钢板组成，矩形不锈钢板以进水管的中心转轴对称均匀布局，布水板与进水管转动连接，且以进水管的中心转轴为圆心旋转，布水板与生物反应池内壁留有50～100mm的间隙；布水孔均匀分布在布水板侧壁上，其孔径范围为10～20mm，数量为2～4个。

7.根据权利要求1所述的一种生物滤池式污水净化装置，其特征在于，所述生物反应池的侧壁上设有排泥管，所述排泥管上设有电磁阀，所述电磁阀与所述控制系统之间控制连接。

8.根据权利要求1所述的一种生物滤池式污水净化装置，其特征在于，所述过滤板为一块厚度为3～5mm的陶瓷板，其表面分布着大量均匀的微孔，所述微孔的孔径范围为1～5μm。

9.一种生物着生球材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

股圈层制备：按重量份计，将二十二脂肪醇聚氧乙酯12～38份，二十四脂肪醇丁酸10～34份，二羟甲基二乙基酰脲6～12份，庚基酚丁烯醚10～19份，1-甲基2-羟基甲苯4～9份，亚胺基异戊醇5～10份，重烷基苯磺酸钾10～23份，氧化石油脂4～10份，1-羟基-2-乙基-十四磷酸酯5～21份，加入反应釜中，温度为90℃～120℃，压力为0.01MPa～0.06MPa，反应1～22小时后，经过降压、降温，将胶体溶液经压模成型，拼装制得；

片脊的制备：

按重量份计，将二十二脂肪醇聚氧乙酯2～10份，二十四脂肪醇丁酸2～8份，二羟甲基二乙基酰脲1～5份，庚基酚丁烯醚1～9份，1-甲基2-羟基甲苯1～3份，亚胺基异戊醇1～4份，重烷基苯磺酸钾1～9份，氧化石油脂1～3份，1-羟基-2-乙基-十四磷酸酯1～4份，加入反应釜中，温度为100℃～121℃，压力为0.015MPa～0.065MPa，反应1～22小时后，经过降压、降温，将胶体溶液经压模成型，拼装制得。

10.一种使用如权利要求1所述生物滤池式污水净化装置的净水方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

步骤一：控制系统通过液位传感器检测到沉淀池水位下降到最低水位时，启动第一输水装置中的水泵，将储存在原水池中的污水输入沉淀池中，污水在沉淀池中进行初次沉淀，沉淀后的杂质从沉淀池底部的排放管排出；

步骤二：沉淀池中经过初次沉淀后的澄清液，在控制系统的作用下通过第二输水装置泵入生物反应池上部的布水板中，布水板在水流的反作用下旋转，将澄清液均匀地淋溶在生物反应池内各层级生物着生球上，与生物着生球生长的微生物膜进行接触，使滤水中的可溶性、胶性和悬浮性物质吸附在生物膜上而被微生物氧化分解；清水在控制系统的作用下，经所述出水管排入清水池内；

步骤三：该装置运行20~40小时后，手动关闭第一输水装置及第二输水装置，并开启反冲洗装置对生物反应池内生物着生球进行反冲洗，污泥杂质通过排泥管排出生物反应池。