CN105645601B - 一种生物滤池及污水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种生物滤池及污水处理方法，该生物滤池包括生物滤池池体；设置于所述生物滤池池体下半部的承托层，所述承托层将生物滤池池体分为下部的蓄水区与上部的滤料区，且蓄水区与滤料区相连通；滤料区内填充有滤料，所述滤料表面附着有微生物；设置于所述蓄水区内的曝气主管，且曝气主管的进气口与曝气器相连通；连接在曝气主管上的曝气支管，且曝气支管与曝气主管相连通，曝气支管贯穿滤料区，顶端封闭且管壁上设置有出气孔；设置于所述生物滤池池体上方的进水布水管。与现有技术相比，本发明提供的曝气管路可有效控制整个生物滤池的溶解氧浓度，其与滤料相结合，实现了稳定的短程硝化反硝化，降低了污水处理能耗，提高了污水脱氮效果。

Description

一种生物滤池及污水处理方法

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，尤其涉及一种生物滤池及污水处理方法。

背景技术

我国农村生活污水是河体发生黑臭的来源，因此需要加强对我国农村污水的治理。由于农村地区经济和技术相对薄弱，这要求污水处理技术简单高效，既不需要大量的投资和运营成本，也不需要较高的运行管理水平。

农村生活污水中主要的污染物质为有机物和氨氮。有机物的去除一般较容易，但氨氮的去除需要复杂的生物过程，主要包括硝化和反硝化，过程中消耗大量的能耗且效果不尽人意。近些年来发展起一种高效的脱氮理论—短程硝化反硝化。所谓短程脱氮是指水中的NH₄ ⁺-N被氧化成NO_2--N后，不再被继续氧化成NO₃ ^--N，而是被直接反硝化为N₂。短程硝化反硝化技术有以下几个优势：(1)与普通的脱氮技术相比可降低25％的能耗，(2)降低脱氮过程所需碳源量的40％，在C/N比一定的情况下可提高TN去除率，(3)减少大约50％的污泥生成量，(4)缩短反应时间，降低占地面积。

生物滤池技术由于抗冲击负荷能力强、耐低温、具有较高的微生物量等优点，最近几年在农村生活污水处理中得到大量应用。但是在运行过程中出现了许多问题，如容易堵塞，释放恶臭，处理效率低等。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种可实现短程硝化反硝化作用的生物滤池及污水处理方法。

本发明提供了一种生物滤池，包括：

生物滤池池体，所述生物滤池池体的上端不封闭；

设置于所述生物滤池池体下半部的承托层，所述承托层将生物滤池池体分为下部的蓄水区与上部的滤料区，且所述蓄水区与所述滤料区相连通；所述滤料区内填充有滤料，所述滤料表面附着有微生物；所述蓄水区设置有出水口；

设置于所述蓄水区内的曝气主管，且所述曝气主管的进气口与曝气器相连通；

连接在所述曝气主管上的曝气支管，且所述曝气支管与所述曝气主管相连通，所述曝气支管贯穿所述滤料区，所述曝气支管的顶端封闭，且管壁上设置有出气孔；

设置于所述生物滤池池体上方的进水布水管，所述进水布水管相对于滤料区部位开设有出水孔。

优选的，所述滤料区包括垂直分布的多个模块单元，且多数多个模块单元之间相连通；所述模块单元内填充有滤料；所述曝气支管贯穿所述模块单元。

优选的，还包括设置于所述生物滤池池体内的通风管，所述通风管贯穿所述滤料区与所述蓄水区，且所述通风管的出口位于蓄水区水位以上。

优选的，所述通风管上端高出滤料区，且所述通风管位于滤料区内的部分开设有入水孔。

优选的，还包括设置于所述生物滤池池体上方的回流布水管与回流管；所述回流补水管相对于滤料区的部位开设有出水孔；所述回流布水管的进水口通过所述回流管与所述蓄水区相连通。

优选的，所述回流布水管中的水回流量为进水布水管中水流量的0.5～4倍。

优选的，所述滤料区包括依次设置在承托层上的普通滤料层、塑料滤料层与立体弹性滤料层。

优选的，所述普通滤料层中滤料的粒径为2～8mm。

本发明还提供了一种应用生物滤池进行污水处理的方法，包括：

待处理污水通过进水布水管进入生物滤池的滤料区，经滤料区上附着的微生物处理后，进入蓄水区。

优选的，所述滤料区的污水溶解氧溶度为0.5～1.5mg/L。

本发明提供了一种生物滤池及污水处理方法，该生物滤池包括生物滤池池体，所述生物滤池池体的上端不封闭；设置于所述生物滤池池体下半部的承托层，所述承托层将生物滤池池体分为下部的蓄水区与上部的滤料区，且所述蓄水区与所述滤料区相连通；所述滤料区内填充有滤料，所述滤料表面附着有微生物；所述蓄水区设置有出水口；设置于所述蓄水区内的曝气主管，且所述曝气主管的进气口与曝气器相连通；连接在所述曝气主管上的曝气支管，且所述曝气支管与所述曝气主管相连通，所述曝气支管贯穿所述滤料区，所述曝气支管的顶端封闭，且管壁上设置有出气孔；设置于所述生物滤池池体上方的进水布水管，所述进水布水管相对于滤料区部位开设有出水孔。与现有技术相比，本发明提供的曝气管路可有效控制整个生物滤池的溶解氧浓度，其与滤料相结合，实现了稳定的短程硝化反硝化，降低了污水处理能耗，提高了污水脱氮效果。

附图说明

图1为本发明提供的生物滤池的剖面视图；

图2为本发明提供的生物滤池的俯视图；

图3为本发明提供的生物滤池的模块单元的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种生物滤池，包括：

生物滤池池体，所述生物滤池池体的上端不封闭；

设置于所述生物滤池池体下半部的承托层，所述承托层将生物滤池池体分为下部的蓄水区与上部的滤料区，且所述蓄水区与所述滤料区相连通；所述滤料区内填充有滤料，所述滤料表面附着有微生物；所述蓄水区设置有出水口；

设置于所述蓄水区内的曝气主管，且所述曝气主管的进气口与曝气器相连通；

连接在所述曝气主管上的曝气支管，且所述曝气支管与所述曝气主管相连通，所述曝气支管贯穿所述滤料区，所述曝气支管的顶端封闭，且管壁上设置有出气孔；

设置于所述生物滤池池体上方的进水布水管，所述进水布水管相对于滤料区部位开设有出水孔。

本发明提供的生物滤池上方设置有进水布水管，且其相对于生物滤池池体部位开设有出水孔，其材质为本领域技术人员熟知的材质即可，优选为打孔的PVC管。待处理的污水可经进水布水管的出水孔均匀进入生物滤池池体内；为控制进水布水管中的水流量，优选在进水布水管的进水口设置有电磁流量计；为使待处理的污水顺利进入进水布水管中，优选还包括水泵，所述水泵的出水口经所述电磁流量计与所述进水布水管的进水口相连通。

所述生物滤池池体下半部设置有承托层，所述承托层将生物滤池池体分为下部的蓄水区与上部的滤料区，且所述蓄水区与所述滤料区相连通，所述滤料区内填充有滤料；所述滤料区优选包括依次设置在承托层上的普通滤料层、塑料滤料层与立体弹性滤料层；所述普通滤料层中滤料为本领域技术人员熟知的普通滤料即可，并无特殊的限制，本发明中优选为石英砂；所述普通滤料层中滤料的粒径优选为2～8mm；所述塑料滤料层中的滤料为本领域技术人员熟知的塑料滤料即可，并无特殊的限制，本发明中优选为波纹滤料；所述立体弹性滤料层的直径优选为150～200mm；所述普通滤料层、塑料滤料层与立体弹性滤料层的厚度比优选为(0.5～2)：(0.5～2)：(0.5～2)。三层滤料区的分布可保证滤池池体内部较高的空隙率，降低污水空床接触时间和有效防止滤池堵塞。

所述蓄水区内设置有曝气主管，且所述曝气主管的进气口与曝气器相连通；所述曝气主管优选位于蓄水区的水位以上。所述曝气主管上连接有曝气支管，且所述曝气支管与所述曝气主管相连通，所述曝气支管贯穿所述滤料区，且所述曝气支管的顶端封闭，且管壁上设置有出气孔。所述曝气主管优选连接有多个曝气支管。曝气支管上的出气孔可为滤料附着的微生物提供氧气，并且由于曝气支管贯穿滤料区，可有效控制整个滤料区的溶解氧浓度，不会形成过度或不足的曝气区。

按照本发明，所述滤料区优选包括垂直分布的多个模块单元，且多数多个模块单元之间相连通；所述模块单元内填充有滤料；所述曝气支管贯穿所述模块单元。滤料区由模块单元组合而成，拆卸维修十分方便。所述曝气支管优选从模块单元的中心贯穿所述模块单元。所述模块单元优选为规则多面体；多个模块单元之间相连通，优选通过孔相连通，因此内部模块单元周围以及底部优选由聚氨酯或不锈钢网孔膜片所围成，底部中心预留出曝气支管的位置，以保证滤池内部的紧密性；而外围的模块单元从生物滤池池体接触的各个面由聚氨酯或不锈钢无网孔膜片组成，其余各面由聚氨酯或不锈钢网孔膜片所组成。

按照本发明，优选在所述生物滤池池体内还设置有通风管，所述通风管贯穿所述滤料区与所述蓄水区，且所述通风管的出口位于蓄水区水位以上。所述通风管优选固定在所述承托层上。通风管位于蓄水区的水位以上可保证滤池内外气体进行高效的替换。

在本发明中，优选所述通风管上端高出滤料区，且所述通风管位于滤料区内的部分开设有入水孔，更优选所述通风管位于普通滤料层的部分开设有入水孔。少量污水可从通气管内通过，在通气管内形成负压，进而加快滤池内外气体的交换，可有效防止滤池内部出现厌氧区形成恶臭。

当所述滤料区包括垂直分布的多个模块单元时，所述通风管优选位于所述多个模块之间。通风管的截面几何由模块单元棱面所形成的几何形状所决定，从而使整个生物滤池形成一个紧密的整体，同时也可防止污水短流。

为控制蓄水区的水位，使蓄水区的水不淹没通风管，所述蓄水区内优选设置有液位计。

为使污水能进行中深度处理，所述生物滤池优选还包括设置于设置于所述生物滤池池体上方的回流布水管与回流管；所述回流补水管相对于滤料区的部位开设有出水孔；所述回流布水管的进水口通过所述回流管与所述蓄水区的出水口相连通；所述回流布水管优选为打孔的PVC管。

为使污水顺利回流，所述生物滤池优选还包括回流水泵；所述回流管的进水口通过所述回流水泵与所述蓄水区的出水口相连通。

所述回流布水管中的水回流量优选为进水布水管中水流量的0.5～4倍；为控制回流布水管中的水回流量；优选还包括出水管与第二电磁流量计，所述出水管通过电磁流量计与所述回流管相连通。

图1为本发明提供的生物滤池的剖面视图，其中，1为水泵，2为电磁流量计，3为进水布水管，4为模块单元，5为通风管，6为曝气支管，7为承托层，8为生物滤池池体，9为曝气主管，10为蓄水区，11为回流布水管，12为立体弹性滤料，13为波纹滤料，14为普通滤料，15为液位计，16为回流水泵，17为回流管，18为第二电磁流量计，19为出水水管。

图2为本发明提供的生物滤池的俯视图，其中，3为进水布水管，4为模块单元，5为通风管，11为回流布水管，6为曝气支管，8为生物滤池池体。

图3为本发明提供的生物滤池的模块单元的示意图，其中，4为模块单元，6为曝气支管。

本发明提供的生物滤池中的曝气管路可有效控制整个生物滤池的溶解氧浓度，其与滤料相结合，实现了稳定的短程硝化反硝化，降低了污水处理能耗，提高了污水脱氮效果，也降低了污水处理过程中的产泥量；同时滤料的设置也克服了传统滤池堵塞的难题，省去了反冲洗系统，大大降低运行难度；另外，由于对通风管的优化设置，使生物滤池内部不会发生严重的厌氧硝化而产生恶臭，非常适合我国农村生活污水的处理。

本发明还提供了一种应用上述生物滤池进行污水处理的方法，包括：待处理污水通过进水布水管进入生物滤池的滤料区，经滤料区上附着的微生物处理后，进入蓄水区。

其中，所述滤料区与蓄水区均同上所述，在此不再赘述。

具体为：待处理污水通过进水补水管进入滤料区中，污水的氨氮分别经过立体弹性滤料、塑料滤料与普通滤料后，被附着在上面的氨氧化细菌氧化成亚硝酸盐，通过曝气主管与曝气支管有效控制滤料区中的污水溶解氧溶度，优选控制滤料区的污水溶解氧溶度为0.5～1.5mg/L，抑制亚硝酸氧化细菌的活性，同时由于滤料区空床接触时间较小，降低了亚硝酸氧化菌与亚硝酸盐的接触时间，最终使亚硝酸盐稳定的保留下来，其后，滤料上反硝化细菌利用污水中有机物作为碳源，直接将保留下来的亚硝酸盐还原成氮气，完成对污水脱氮和对部分有机物的降解作用，而污水中剩余的有机物可被滤料上的其他微生物进一步降解。

经滤料区处理后的污水进入蓄水区，经液位计可控制回流水泵工作，保证通风管不没入水中，影响滤池内外空气的交换。

处理后的污水经回流水泵进入回流管中，然后进入回流布水管在此进入滤料区进行深度处理，同时降低了滤池运行负荷，提高生物滤池污水处理水质；所述回流补水管中的水回流量优选为进水布水管中水流量的0.5～4倍，更优选为2～4倍。回流后剩余的污水由出水管排出。

结合图1所示的生物滤池，本发明提供的污水处理过程更优选具体包括以下步骤：

步骤一：待处理的污水由水泵1通过进水布水管3均匀进入模块单元4，模块单元中填充有滤料，污水流量由电磁流量计2计量。

步骤二：污水进入滤池后，污水中的氨氮分别经过立体弹性滤料12、波纹滤料13和普通滤料14后，被附着在上面的氨氧化细菌氧化成亚硝酸盐，通过曝气主管9和曝气支管6有效控制滤池内溶解氧浓度范围为0.5～1.5mg/L，抑制亚硝酸氧化菌的活性，同时由于滤池空床接触时间较小，降低了亚硝酸氧化菌与亚硝酸盐的接触时间，最终使亚硝酸盐稳定的保留下来；其后滤料上反硝化细菌利用污水中有机物作碳源，直接将保留下来的亚硝酸盐还原成氮气，完成对污水脱氮和对部分有机物的降解作用，而污水中剩余的有机物可被滤料上的其它微生物进一步降解。

步骤三：处理后的污水进入蓄水区10，通过液位计15控制回流水泵16的工作，保证通风管5不没入水中，影响滤池内外空气的交换。

步骤四：部分处理后污水通过回流管17至回流布水管11再次进入滤池中进行深度处理，同时降低了滤池运行负荷，提高污水处理水质。另外，污水回流量由第二电磁流量计18控制，且流量为进水流量的0.5～4倍；

步骤五：回流后剩余的污水通过出水管19排出。

本发明提供的污水处理方法简单，污水处理过程中的能耗和产泥量大大降低。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的生物滤池及污水处理方法进行详细描述。

以下实施例中所用的试剂均为市售。

实施例1

利用北京某高校校园生活污水进行了本发明的实施案例，污水处理量根据以下几个步骤进行污水处理，最终达标排放。

步骤一：待处理的污水由水泵1通过进水布水管3均匀进入模块单元4，模块单元中布置填料，污水流量为5m³/d由电磁流量计2计量。

步骤二：污水进入滤池后，污水中氨氮分别被立体弹性滤料12，波纹滤料13和石英砂滤料14上附着的氨氧化细菌氧化成亚硝酸盐，其中立体弹性滤料直径为150mm，波纹滤料采用申请号为200510066585.8的中国专利公布的滤料，石英砂滤料直径为2～4mm，通过曝气主管9和曝气支管6有效控制滤池内溶解氧浓度范围为0.5～1.5mg/L，抑制亚硝酸氧化菌的活性，同时由于滤池空床接触时间较小，降低了亚硝酸氧化菌与亚硝酸盐的接触时间，最终使亚硝酸盐稳定的保留下来；其后滤料上反硝化细菌利用污水中有机物，直接将保留下来的亚硝酸盐还原成氮气，完成对污水脱氮和对部分有机物的降解作用，而污水中剩余的有机物被滤料上的其它微生物进一步降解。

步骤三：处理后的污水进入蓄水区10，通过液位计15控制回流水泵16的工作，保证通风管5不没入水中，影响滤池内外空气的交换。

步骤四：部分处理后污水通过回流管17至回流布水管11再次进入滤池中进行深度处理，不仅可降低滤池运行负荷，还可提高污水处理出水水质。另外，污水回流量由第二电磁流量计18控制，且流量为进水流量的0.5倍。

步骤五：回流后剩余的污水通过出水管19排出。

北京某高校校园生活污水原水质和处理后的出水水质如表1所示，污水中有SS，COD，NH₄ ⁺-N以及TN达到一级A出水标准。

表1实施例1中污水进出水的水质

实施例2

利用北京黑庄户村生活污水进行了本发明的实施案例，污水处理量根据以下几个步骤进行污水处理，最终达标排放。

步骤一：待处理的污水由污水泵1通过进水布水管3均匀进入模块单元4，模块单元中填充有滤料，污水流量为5m³/d由电磁流量计2计量。

步骤二：污水进入滤池后，污水中氨氮分别被立体弹性滤料12，波纹滤料13和石英砂滤料14上附着的氨氧化细菌氧化成亚硝酸盐，其中立体弹性滤料直径为200mm，波纹滤料采用申请号为200510066585.8的中国专利公布的滤料，石英砂滤料直径为4～8mm，通过曝气主管9和曝气支管6有效控制滤池内溶解氧浓度范围为0.5～1.5mg/L，抑制亚硝酸氧化菌的活性，同时由于滤池空床接触时间较小，降低了亚硝酸氧化菌与亚硝酸盐的接触时间，最终使亚硝酸盐稳定的保留下来；其后滤料上反硝化细菌利用污水中有机物，直接将保留下来的亚硝酸盐还原成氮气，完成对污水脱氮和对部分有机物的降解作用，而污水中剩余的有机物被滤料上的其它微生物进一步降解。

步骤三：处理后的污水进入蓄水区10，通过液位计15控制回流水泵16的工作，保证通风管5不没入水中，影响滤池内外空气的交换。

步骤四：部分处理后污水通过回流管17至回流布水管11再次进入滤池中进行深度处理，同时降低了滤池运行负荷，提高污水处理水质。另外，污水回流量由第二电磁流量计18控制，且流量为进水流量的4倍。

步骤五：回流后剩余的污水通过19出水管排出。

北京黑庄户村生活污水原水质和处理后的出水水质如表2所示。由表2可知，污水中有SS，COD，NH₄ ⁺-N以及TN达到一级A出水标准。

表2实施例2污水进出水的水质

Claims (8)

1.一种可实现短程硝化反硝化作用的生物滤池，其特征在于，包括：

生物滤池池体，所述生物滤池池体的上端不封闭；

设置于所述生物滤池池体下半部的承托层，所述承托层将生物滤池池体分为下部的蓄水区与上部的滤料区，且所述蓄水区与所述滤料区相连通；所述滤料区内填充有滤料，所述滤料表面附着有微生物；所述蓄水区设置有出水口；

设置于所述蓄水区内的曝气主管，且所述曝气主管的进气口与曝气器相连通；

连接在所述曝气主管上的曝气支管，且所述曝气支管与所述曝气主管相连通，所述曝气支管贯穿所述滤料区，所述曝气支管的顶端封闭，且管壁上设置有出气孔；

设置于所述生物滤池池体上方的进水布水管，所述进水布水管相对于滤料区部位开设有出水孔；

还包括设置于所述生物滤池池体内的通风管，所述通风管贯穿所述滤料区与所述蓄水区，且所述通风管的出口位于蓄水区水位以上；

所述通风管上端高出滤料区，且所述通风管位于滤料区内的部分开设有入水孔。

2.根据权利要求1所述的生物滤池，其特征在于，所述滤料区包括垂直分布的多个模块单元，且多数多个模块单元之间相连通；所述模块单元内填充有滤料；所述曝气支管贯穿所述模块单元。

3.根据权利要求1所述的生物滤池，其特征在于，还包括设置于所述生物滤池池体上方的回流布水管与回流管；所述回流布水管相对于滤料区的部位开设有出水孔；所述回流布水管的进水口通过所述回流管与所述蓄水区相连通。

4.根据权利要求3所述的生物滤池，其特征在于，所述回流布水管中的水回流量为进水布水管中水流量的0.5～4倍。

5.根据权利要求1所述的生物滤池，其特征在于，所述滤料区包括依次设置在承托层上的普通滤料层、塑料滤料层与立体弹性滤料层。

6.根据权利要求5所述的生物滤池，其特征在于，所述普通滤料层中滤料的粒径为2～8mm。

7.一种应用权利要求1～6任意一项所述的生物滤池进行污水处理的方法，其特征在于，包括：

待处理污水通过进水布水管进入生物滤池的滤料区，经滤料区上附着的微生物处理后，进入蓄水区。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述滤料区的污水溶解氧溶度为0.5～1.5mg/L。