CN105668943B - 用于水质净化的多级曝气生物滤池及其净化工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于水质净化的多级曝气生物滤池，包括按先后顺序经水管依次串接的初步过滤组、滤池本体以及膜生物反应器，所述滤池本体包含若干按先后顺序串接的反应区，其中首级反应区采用下端进水上端出水的向上流方式，其中第二级反应区采用上端进水下端出水的向下流方式，所有所述反应区为向上流方式与向下流方式交替进行，所述反应区为缺氧区或好氧区，其中首级反应区为缺氧区，其中末级反应区为好氧区；本发明还涉及一种用于水质净化的多级曝气生物滤池的净化工艺。本发明不仅结构设计合理、紧凑，而且净化工艺简单，净化效果好，高效便捷，绿色环保。

Description

用于水质净化的多级曝气生物滤池及其净化工艺

技术领域

本发明涉及一种用于水质净化的多级曝气生物滤池及其净化工艺。

背景技术

随着我国经济的飞速发展与人口的不断增加，生活污水和工业废水污染程度逐步加深，成为我国水体污染的主要原因之一。《中国水环境公报》（2015年）表明，全国423条主要河流、62个重点湖泊（水库）的968个国控地表水监测断面（点位）开展了水质监测，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、劣Ⅴ类水质断面分别占3.4%、30.4%、29.3%、20.9%、6.8%、9.2%，主要污染指标为化学需氧量（COD）等，可见减少污水排放，污染河道修复的问题迫切需要得到重视。

传统的污水处理工艺已经无法满足如今的环境保护的需求，例如：以A²/O、、氧化沟以及SBR等方法为代表的活性污泥法虽然处理效果较好且稳定，但是却不同程度的存在着占地面积大、能耗大、有臭味和不美观等缺点；传统的生物膜法虽然相对活性污泥法有着占地面积小、无排放污泥和处理效果好等特点，但是处理水量极其有限，且对于氮污染的处理效果还不够好。同时我国制定的城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）的一级A标准也仅仅满足地表水环境质量标准（GB 3838-2002）的V类水标准，即经过污水处理厂处理过后的水排入自然水体也同样会使自然水体受到污染，因此需要开发出一种处理效果更好的污水处理工艺来解决这样的问题。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种用于水质净化的多级曝气生物滤池及其净化工艺，不仅结构设计合理、紧凑，而且净化工艺简单，高效便捷，绿色环保。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种用于水质净化的多级曝气生物滤池，包括按先后顺序经水管依次串接的初步过滤组、滤池本体以及膜生物反应器，所述滤池本体包含若干按先后顺序串接的反应区，其中首级反应区采用下端进水上端出水的向上流方式，其中第二级反应区采用上端进水下端出水的向下流方式，所有所述反应区为向上流方式与向下流方式交替进行，所述反应区为缺氧区或好氧区，其中首级反应区为缺氧区，其中末级反应区为好氧区。

优选的，每个所述反应区从上至下均设置有植物、植物承载板、滤料、滤料承托架、曝气器以及气反冲洗滤头，所述植物承载板上设置有用以植物根系穿过的间隙，所述植物根系浸没在反应区的待处理水内。

优选的，采用所述向上流方式的反应区的滤料密度为1.0 ~ 1.05 g/cm³，采用所述向下流方式的反应区的滤料密度为0.95 ~ 1.0 g/cm³，所述滤料采用为球形悬浮陶粒，所述滤料的粒径为5 ~ 30 mm。

优选的，所述滤料经滤料承托架承接，并采用箱体封装。

优选的，每个所述反应区的顶部均设置有反冲洗出水口，所述反冲洗滤头的反冲洗水经所述反冲洗出水口回流至初步过滤组。

优选的，每个所述缺氧区的氧浓度为0.2 ~ 0.5 mg/L，任意所述好氧区的氧浓度大于1.0 mg/L，其中首级好氧区的氧浓度保持在2.0 ~ 2.5 mg/L，其中后续好氧区的氧浓度每级减低0 ~ 0.5 mg/L。

优选的，所述首级反应区与末级反应区之间还设置有由末级反应区流向首级反应区的硝化液回流管，所述硝化液回流管上设置有用以调节回流比的回流泵。

优选的，所述初步过滤组包含按先后顺序依次串接的粗格栅组与初沉池。

优选的，所述滤池本体外罩有透光大棚。

一种用于水质净化的多级曝气生物滤池的净化工艺，包括上述的任意一种用于水质净化的多级曝气生物滤池，包含以下步骤，

（1）待处理的污水首先经过所述粗格栅组进行初步的悬浮污染物过滤；

（2）经过所述粗格栅组后的污水进入初沉池进行沉淀，去除悬浮颗粒；

（3）去除悬浮颗粒后的污水进入所述滤池本体，在所述缺氧区内，氧气通过所述曝气器进行微量曝气以及少量植物根系传递供氧，维持所述缺氧区的低含氧量，为反硝化反应提供良好条件；在所述好氧区内，所述滤料上附着的硝化菌将氨氮转化为硝酸氮和亚硝酸氮，在该过程中所述曝气器和大量的植物根系为好氧区内的微生物提供充足的氧气，同时植物根系提供的碳源将促进氨氮被转化为硝酸盐和亚硝酸盐，产生的硝化液通过硝化液进入缺氧区进行反硝化处理，在向上流方式与向下流方式交替过程中，去除悬浮颗粒后的污水途经所有反应区，与所述滤料充分接触反应，且重复途经所有反应区，直至达到预定标准；

（4）经过所述滤池本体处理后且达到预定标准的处理水进入膜生物反应器进行深度处理后排放。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明结构设计合理、紧凑，易于拆装与维护方便；

（2）本发明采用缺氧-好氧多级串联运行，每个阶段可根据实际污水的污染程度适当增减缺氧区与好氧区的数量，达到处理效果增强和节能的双重目的，脱氮效果好，处理强度高，抗冲击性强；

（3）本发明每个反应区的滤料密度根据流向不同而不同，使得运行过程中的滤料能够充分流动，使气水分布更加均匀，同时增加滤料表面生物膜与污水接触时间，提高氧利用率；

（4）本发明的植物与滤池本体内部的处理水形成水生植物生态系统，植物根系浸没在处理水中，根系表面附着有大量生物膜能够增加微生物种群多样性，增强污水处理效果，同时植物本身能够提供碳源和氧，可增强好氧阶段的处理效果；

（5）本发明的滤池本体封装在大型透光大棚内，一方面在冬季能够为植物保温，保护植物正常生长，另一方面能够保持滤池本体内处理水的温度，避免温度过低造成处理效果下降，同时大棚还能够阻挡污水臭气；

（6）本发明末端设置膜生物反应器能够有效去除滤池本体出水中残留的微生物和污染物，进一步提高出水水质。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明实施例的构造示意图。

图2为本发明实施例的流程示意图。

图中：1-水管，2-初步过滤组，21-粗格栅组，22-初沉池，3-滤池本体，31-缺氧区，32-好氧区，33-穿孔板，34-连接管，35-植物，36-植物承载板，37-滤料，38-滤料承托架，39-曝气器，310-反冲洗滤头，311-反冲洗出水口，312-硝化液回流管，313-回流泵，314-透光大棚，4-膜生物反应器。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

如图1~2所示，一种用于水质净化的多级曝气生物滤池，包括按先后顺序经水管1依次串接的初步过滤组2、滤池本体3以及膜生物反应器4，所述滤池本体3包含若干按先后顺序串接的反应区，其中首级反应区采用下端进水上端出水的向上流方式，其中第二级反应区采用上端进水下端出水的向下流方式，所有所述反应区为向上流方式与向下流方式交替进行，所述反应区为缺氧区31或好氧区32，其中首级反应区为缺氧区31，其中末级反应区为好氧区32，所述缺氧区31与好氧区32可以交替布置也可以不交替布置，根据实际情况而定；氮污染物在所述好氧区32内发生氨化反应，由复杂的有机氮分解为氨态氮，再由氨态氮发生硝化反应转化为亚硝酸氮和硝酸氮，亚硝酸氮和硝酸氮进入所述缺氧区31后在发生反硝化反应，被还原成氮气排出污水，从而达到去除氮污染物的目的，其余有机污染物在微生物的作用下被降解成二氧化碳和水使得污水得以净化；所述反应区顶部设置有用以上端出水或上端进水的穿孔板33，所述反应区底部设置用以下端出水或下端进水的连接管34。

在本发明实施例中，每个所述反应区从上至下均设置有植物35、植物承载板36、滤料37、滤料承托架38、曝气器39以及气反冲洗滤头310，所述植物承载板36上设置有用以植物35根系穿过的间隙，所述植物35根系浸没在反应区的待处理水内，所述植物承载板36的上方为植被区，所述植物承载板36的下方为根系区，植物35根系提供的碳源将促进氨氮被转化为硝酸盐和亚硝酸盐，协助污水处理；不同反应区内根据实际情况可以设置不同程度和种类的植被组合，植物35选择需要根据当地自然环境和植物35自身特性决定，设置在所述缺氧区31的植物35以木本植物为主，包含雪莲、蔷薇、玫瑰、茉莉、黑桤木等，但不局限于此，设置在所述好氧区32的植物35以草本植物为主，包括芦苇、香蒲、千屈菜、水芹、水葱、黄葛蒲、石葛蒲、香菇草等，但不局限于此。

在本发明实施例中，采用所述向上流方式的反应区的滤料37密度为1.0 ~ 1.05g/cm³，采用所述向下流方式的反应区的滤料37密度为0.95 ~ 1.0 g/cm³，所述滤料37采用为球形悬浮陶粒，所述滤料37的粒径为5 ~ 30 mm。

在本发明实施例中，所述滤料37经滤料承托架38承接，并采用箱体封装；安装时直接将装有滤料37的箱体放入滤池内，箱体顶部有盖子可以直接打开用于调整滤料37量，当滤池本体3底部的曝气器39或反冲洗滤头310需要检修与维护时也可直接取出箱体，操作方便快捷。

在本发明实施例中，每个所述反应区的顶部均设置有反冲洗出水口311，所述反冲洗滤头310的反冲洗水经所述反冲洗出水口311回流至初步过滤组2；根据滤料37堵塞和污染物穿透的情况，定期对滤池本体3进行气水反冲洗，不同反应阶段的反冲洗周期不同，反冲洗水最终进入初沉池22。

在本发明实施例中，每个所述缺氧区31的氧浓度为0.2 ~ 0.5 mg/L，任意所述好氧区32的氧浓度大于1.0 mg/L，其中首级好氧区的氧浓度保持在2.0 ~ 2.5 mg/L，其中后续好氧区的氧浓度每级减低0 ~ 0.5 mg/L。

在本发明实施例中，所述首级反应区与末级反应区之间还设置有由末级反应区流向首级反应区的硝化液回流管312，所述硝化液回流管312上设置有用以调节回流比的回流泵313。

在本发明实施例中，所述初步过滤组2包含按先后顺序依次串接的粗格栅组21与初沉池22。

在本发明实施例中，所述滤池本体3外罩有透光大棚314，所述透光大棚314一方面为植物35保暖，另一方面能够阻挡臭气溢出。

在本发明实施例中，一种用于水质净化的多级曝气生物滤池的净化工艺，包括上述的任意一种用于水质净化的多级曝气生物滤池，包含以下步骤，

（1）待处理的污水首先经过所述粗格栅组21进行初步的悬浮污染物过滤；

（2）经过所述粗格栅组21后的污水进入初沉池22进行沉淀，去除悬浮颗粒；

（3）去除悬浮颗粒后的污水进入所述滤池本体3，在所述缺氧区31内，氧气通过所述曝气器39进行微量曝气以及少量植物35根系传递供氧，维持所述缺氧区31的低含氧量，为反硝化反应提供良好条件；在所述好氧区32内，所述滤料37上附着的硝化菌将氨氮转化为硝酸氮和亚硝酸氮，在该过程中所述曝气器39和大量的植物35根系为好氧区32内的微生物提供充足的氧气，同时植物35根系提供的碳源将促进氨氮被转化为硝酸盐和亚硝酸盐，产生的硝化液通过硝化液进入缺氧区31进行反硝化处理，在向上流方式与向下流方式交替过程中，去除悬浮颗粒后的污水途经所有反应区，与所述滤料37充分接触反应，且重复途经所有反应区，直至达到预定标准；

（4）经过所述滤池本体3处理后且达到预定标准的处理水进入膜生物反应器4进行深度处理后排放。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的用于水质净化的多级曝气生物滤池及其净化工艺。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种用于水质净化的多级曝气生物滤池，其特征在于：包括按先后顺序经水管依次串接的初步过滤组、滤池本体以及膜生物反应器，所述滤池本体包含若干按先后顺序串接的反应区，其中首级反应区采用下端进水上端出水的向上流方式，其中第二级反应区采用上端进水下端出水的向下流方式，所有所述反应区为向上流方式与向下流方式交替进行，所述反应区为缺氧区或好氧区，其中首级反应区为缺氧区，其中末级反应区为好氧区，每个所述反应区从上至下均设置有植物、植物承载板、滤料、滤料承托架、曝气器以及气反冲洗滤头，所述植物承载板上设置有用以植物根系穿过的间隙，所述植物根系浸没在反应区的待处理水内，采用所述向上流方式的反应区的滤料密度为1.0 ~ 1.05 g/cm³，采用所述向下流方式的反应区的滤料密度为0.95 ~ 1.0 g/cm³，所述滤料采用为球形悬浮陶粒，所述滤料的粒径为5 ~ 30 mm，所述首级反应区与末级反应区之间还设置有由末级反应区流向首级反应区的硝化液回流管，所述硝化液回流管上设置有用以调节回流比的回流泵。

2.根据权利要求1所述的用于水质净化的多级曝气生物滤池，其特征在于：所述滤料经滤料承托架承接，并采用箱体封装。

3.根据权利要求1所述的用于水质净化的多级曝气生物滤池，其特征在于：每个所述反应区的顶部均设置有反冲洗出水口，所述反冲洗滤头的反冲洗水经所述反冲洗出水口回流至初步过滤组。

4.根据权利要求1所述的用于水质净化的多级曝气生物滤池，其特征在于：每个所述缺氧区的氧浓度为0.2 ~ 0.5 mg/L，任意所述好氧区的氧浓度大于1.0 mg/L，其中首级好氧区的氧浓度保持在2.0 ~ 2.5 mg/L，其中后续好氧区的氧浓度每级减低0 ~ 0.5 mg/L。

5.根据权利要求1所述的用于水质净化的多级曝气生物滤池，其特征在于：所述初步过滤组包含按先后顺序依次串接的粗格栅组与初沉池。

6.根据权利要求1所述的用于水质净化的多级曝气生物滤池，其特征在于：所述滤池本体外罩有透光大棚。

7.一种用于水质净化的多级曝气生物滤池的净化工艺，其特征在于：采用如权利要求1~6任意一项所述的用于水质净化的多级曝气生物滤池，包含以下步骤，

（1）待处理的污水首先经过所述粗格栅组进行初步的悬浮污染物过滤；

（2）经过所述粗格栅组后的污水进入初沉池进行沉淀，去除悬浮颗粒；

（3）去除悬浮颗粒后的污水进入所述滤池本体，在所述缺氧区内，氧气通过所述曝气器进行微量曝气以及少量植物根系传递供氧，维持所述缺氧区的低含氧量，为反硝化反应提供良好条件；在所述好氧区内，所述滤料上附着的硝化菌将氨氮转化为硝酸氮和亚硝酸氮，在该过程中所述曝气器和大量的植物根系为好氧区内的微生物提供充足的氧气，同时植物根系提供的碳源将促进氨氮被转化为硝酸盐和亚硝酸盐，产生的硝化液通过硝化液进入缺氧区进行反硝化处理，在向上流方式与向下流方式交替过程中，去除悬浮颗粒后的污水途经所有反应区，与所述滤料充分接触反应，且重复途经所有反应区，直至达到预定标准；

（4）经过所述滤池本体处理后且达到预定标准的处理水进入膜生物反应器进行深度处理后排放。