CN109384357A - 基于潮汐式曝气生物滤池的一体化污水处理设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于潮汐式曝气生物滤池的一体化污水处理设备，包括通过管道顺次连接的沉淀池、曝气生物滤池、厌氧滤池和呼吸滤池。沉淀池的上部设有进水管，呼吸滤池的底部设有产水管，曝气生物滤池内由上至下依次设有主滤层和排水层，主滤层内填充一级滤料，排水层内填充二级滤料，二级滤料的粒径大于一级滤料的粒径。排水层的底部设有出水口，出水口与潮汐排水装置相连，潮汐排水装置与厌氧滤池相连。本发明的有益之处：进水前端设置沉淀池，可去除绝大部分沉淀物，保证了滤池的进水条件；潮汐式曝气生物滤池、厌氧滤池和呼吸滤池组成好氧‑厌氧‑好氧的工艺组合，对氨氮和其他污染物的去除效果好。整个设备的体积小，负荷高，运行能耗低。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及基于潮汐式曝气生物滤池的一体化污水处理设备及方法。
背景技术
目前市场上一体化污水处理设备应用得较多有A/O接触氧化、厌氧预处理、MBR等，这些一体化设备的停留时间都相对较长，其中大家公认的最节省用地的MBR工艺系统停留时间也要6h以上。生物滤池特别是曝气生物滤池具有停留时间短（HRT＜1.5h），有机负荷高，使用寿命长，建设费用低等优势。而国内以生物滤池工艺为主的一体化设备是个空白，主要是应为曝气生物滤池高度较高、反冲洗强度高、反洗水量大等缺点，使其在一体化设备领域应用受到限制。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供基于潮汐式曝气生物滤池的一体化污水处理设备，通过与沉淀池、潮汐曝气生物滤池、厌氧滤池、呼吸滤池的模块化组合，构成了集排泥、反冲洗、脱氮除磷等功能于一体的一体化污水处理设备。与其他工艺的一体化设备相比，本设备具有体积小，负荷高、运行能耗低，设备运行管理方便的优点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
基于潮汐式曝气生物滤池的一体化污水处理设备，包括通过管道顺次连接的沉淀池、曝气生物滤池、厌氧滤池和呼吸滤池。所述沉淀池的上部设有进水管，所述呼吸滤池的底部设有产水管，所述的曝气生物滤池内由上至下依次设有主滤层和排水层。所述主滤层内填充一级滤料，所述排水层内填充二级滤料，所述二级滤料的粒径大于所述一级滤料的粒径。所述排水层的底部设有出水口，所述出水口与潮汐排水装置相连，所述潮汐排水装置与所述厌氧滤池相连。
进一步地，所述的一级滤料为粒径5-8mm的火山岩或生物陶粒，所述的二级滤料为粒径8-16mm的砾石或粒径16-32mm的砾石或卵石。
进一步地，所述滤池的侧边设有集水井，所述排水层的底部设有集水管，集水管的一端与所述出水口相连，另一端与所述集水井相连通。
一种实施方式中，所述的潮汐排水装置包括水泵、控制器和排水管，所述水泵设在所述集水井内，所述排水管的一端与所述水泵连接，另一端伸入所述厌氧滤池的底部。所述的曝气生物滤池内设有高液位传感器和低液位传感器，所述的水泵、高液位传感器和低液位传感器分别与所述控制器信号连接。
另一种实施方式中，所述的潮汐排水装置为虹吸管，所述虹吸管包括相互连通的进水虹吸水管和出水虹吸水管，所述虹吸管的最高点低于曝气生物滤池最高液位的水位线。所述集水井的壁面上设有虹吸破坏杯，所述进水虹吸水管的一端伸入所述集水井内，进水虹吸水管的末端低于虹吸破坏杯，所述出水虹吸水管的末端伸入所述厌氧滤池的底部。
进一步地，所述排水层内固设有曝气管，所述曝气管外接鼓风机。
进一步地，所述主滤层的上方为泥水混合层，所述的泥水混合层内设有气力提升泵，所述的气力提升泵通过回流管与沉淀池相连，所述沉淀池的上部通过管道与曝气生物滤池相连，气力提升泵的气化室通过气管与所述鼓风机相连，所述气管上设有用于调节风量的球阀。
进一步地，所述沉淀池的内部通过导流板分隔成导流区和过滤区，所述的进水管和回流管分别与所述导流区相连通，所述过滤区的上部设有悬浮填料层，所述悬浮填料层的上方固设有细孔网，所述沉淀池的下部呈漏斗状，沉淀池的底部设有排污管。
其中，所述进水管上设有用于添加除磷药剂的第一管道混合器。
其中，所述悬浮填料层的材料为粒径3-5mm的发泡塑料，厚度为40-60cm。
其中，所述细孔网的孔径为1-3mm。
进一步地，所述厌氧滤池内部由上至下依次设有细集料滤层和粗集料滤层，所述导水管伸入所述粗集料滤层内。
其中，所述的细集料为粒径5-8mm的火山岩或生物陶粒，所述的粗集料为粒径8-16mm的砾石或粒径16-32mm的砾石或卵石。
其中，所述导水管上设有用于投加碳源的第二管道混合器。
进一步地，所述的呼吸滤池内部由上至下依次设有第一滤层和第二滤层，所述第一滤层的上部设有配水管，所述配水管与所述厌氧滤池的上部连通，所述配水管沿长度方向设有若干个喷头。
其中，所述的第一滤层为厚度400-600mm，粒径1-2mm的粗沙层，所述的第二滤层为厚度500-600mm，粒径3-32mm的砾石层，所述产水管伸入所述砾石层的底部。
本发明还公开了采用上述一体化污水处理设备进行污水处理的方法。
本发明具有如下有益效果：
1、进水前端设置沉淀池，一方面可去除了绝大部分SS，保证了后面滤池的进水条件，另一方面可收受潮汐式生物滤池的回流污泥，保证潮汐式生物滤池的长效运行，湿地进水端设置除磷加药系统，可保证系统对总磷的去除要求。
2、潮汐式曝气生物滤池通过独特的配水及配气方式，可提高滤池的充氧效率，促进生物膜的脱落和更新。
3、潮汐式曝气生物滤池上部设置泥水混合物回流系统，可实现滤池的反冲洗，保证滤池的长效稳定运行。
4、潮汐式曝气生物滤池结合排水方式及曝气方式的设置还可实现硝化进程的控制，为后段厌氧氨氧化提供有利条件。
5、相对于其他工艺的一体化设备，本设备硝化效率更高，（相同进水条件下）出水水质更高，水力负荷更高，设备体积更小，运行能耗更低，管理更方便。
6、通过潮汐滤池、厌氧滤池、呼吸滤池组成好氧-厌氧-好氧的工艺组合，对氨氮和其他污染物的去除效果更好，SS去除率达93%，氨氮去除率达96%，总氮去除率达67%，总磷去除率达72%，各项出水指标均能达到《城镇污水处理厂水污染物排放标准》中的一级A标准。
附图说明
图1为实施例一的结构示意图。
图2为实施例二的结构示意图。
主要组件符号说明：1、沉淀池；10、进水管；101、导流区；102、过滤区；11、第一管道混合器；12、导流板；13、悬浮填料层；14、细孔网；15、排污管；2、曝气生物滤池；20、进水配水堰；200、出水口；201、主滤层；202、排水层；203、泥水混合层；21、气力提升泵；22、回流管；23、气管；231、球阀；24、曝气管；25、集水管；26、集水井；271、水泵；272、导水管；273、控制器；28、虹吸管；281、进水虹吸水管；282、出水虹吸水管；283、虹吸破坏杯；291、高液位传感器；292、低液位传感器；3、厌氧滤池；31、细集料滤层；32、粗集料滤层；4、呼吸滤池；401、第一滤层；402、第二滤层；41、配水管；411、喷头；42、产水管；5、鼓风机；6、第二管道混合器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。
实施例一
如图1所示，基于潮汐式曝气生物滤池的一体化污水处理设备，包括通过管道顺次连接的沉淀池1、曝气生物滤池2、厌氧滤池3和呼吸滤池4。沉淀池1的上部设有进水管10，进水管10上设有用于添加除磷药剂的第一管道混合器11。沉淀池1的内部通过导流板12分隔成导流区101和过滤区102，进水管10与导流区101相连通。过滤区102的上部设有悬浮填料层13，悬浮填料层13的材料为粒径3-5mm的发泡塑料，厚度为50cm。悬浮填料层13的上方固设有细孔网14，细孔网的孔径为2mm。沉淀池1的下部呈漏斗状，沉淀池1的底部设有排污管15。
曝气生物滤池2内由上至下依次设有主滤层201和排水层202，主滤层201的上方为泥水混合层203，泥水混合层203内设有气力提升泵21，气力提升泵21通过回流管22与沉淀池1的导流区101相连。主滤层201内填充一级滤料，一级滤料为粒径5-8mm的火山岩或生物陶粒。排水层202主要由厚度为100mm，粒径为8-16mm的砾石或者卵石和厚度为200mm，粒径为16-32mm的砾石或者卵石叠加而成。曝气生物滤池2的顶部设有进水配水堰20，沉淀池1的上部通过管道与进水配水堰20相连，气力提升泵21的气化室通过气管23与鼓风机5相连，气管23上设有用于调节风量的球阀231。
排水层202内固设有曝气管24，曝气管24外接鼓风机5。排水层202的底部设有出水口200和集水管25，曝气生物滤池2的侧边设有集水井26，集水管25的一端与出水口200相连，另一端与集水井26相连通。
曝气生物滤池2通过潮汐排水装置与厌氧滤池3相连通，潮汐排水装置包括水泵271、导水管272和控制器273，水泵271设在集水井26内，水泵271优选低扬程大流量轴流泵。水泵271通过导水管272与厌氧滤池3连通，导水管272上设有用于投加碳源的第二管道混合器6。曝气生物滤池2内设有高液位传感器291和低液位传感器292，水泵271、高液位传感器291和低液位传感器292分别与控制器273信号连接。
厌氧滤池3内部由上至下依次设有细集料滤层31和粗集料滤层32，导水管272伸入粗集料滤层32内。细集料为粒径5-8mm的火山岩或生物陶粒，粗集料为粒径8-16mm的砾石或粒径16-32mm的砾石或卵石。
呼吸滤池4内部由上至下依次设有第一滤层401和第二滤层402，第一滤层401的上部设有配水管41，配水管41与厌氧滤池3的上部连通，第二滤层402内设有产水管42，配水管41沿长度方向设有若干个喷头411。第一滤层401为厚度500mm，粒径1-2mm的粗沙层，第二滤层402由上至下依次为厚度100mm、粒径3-5mm的砾石层，厚度100mm、粒径为5-8mm的砾石层和厚度300mm、粒径16-32mm的砾石层。
上述一体化污水处理设备的工作原理及步骤如下：
1、污水先进入沉淀池1，当进水水力负荷较低时，进水悬浮物通过重力沉降进入沉淀池1的底部，当进水水力负荷较高时，进水悬浮物通过漂浮在沉淀池1表面的悬浮填料层13进行过滤去除。同时，通过第一管道混合器11可实现总磷的去除。经过沉淀池1后绝大部分ss沉淀物从沉淀池1的排污管15排出，沉淀池1出水从细孔网14的上方进入曝气生物滤池2。
2、污水经过预处理去除SS后，通过进水配水堰20进入曝气生物滤池2，曝气生物滤池2出水通过水泵271实现周期性排水，使滤池内液位周期性仿潮汐式的上下波动。使生物滤床在垂直方向上形成了饱和过滤（淹没段）与非饱和过滤（潮汐段）。污水在微生物量大、供氧充足、运行稳定的潮汐生物滤池内实现硝化反应，去除氨氮和其他有机污染物。同时，潮汐式曝气生物滤池2可通过液位控制来调整滤池内潮汐段和淹没段的比例，结合鼓风机5的曝气量，进而控制硝化的进程。
3、曝气生物滤池2出水进入厌氧滤池3，厌氧滤池3主要进行反硝化的脱氮反应，通过前端硝化进程的控制，在本处理单元进行厌氧氨氧化、短程硝化反硝化反应，可在不提供碳源的情况下去除总氮。同时厌氧滤池3进水前端预留用于投加碳源的第二管道混合器6，作为脱氮的应急处理。
4、厌氧滤池3出水进入呼吸滤池4，呼吸滤池4主要是为了进行好氧处理，防止厌氧滤池3出水发臭，同时还可进一步去除有机物。
采用上述一体化污水处理设备试运行水质数据如下：
实施例二
如图2所示，本实施例与实施例一的区别仅在于：潮汐排水装置为虹吸管28，虹吸管28为不锈钢管，虹吸管28由相互连通的进水虹吸水管281和出水虹吸水管282组成，虹吸管28的最高点低于曝气生物滤池2最高液位的水位线，虹吸管28上设有用于投加碳源的第二管道混合器6。进水虹吸水管281伸入集水井26的底部，集水井26的壁面上一定高度处设有虹吸破坏杯283，出水虹吸水管282的末端伸入厌氧滤池3的粗集料滤层32内。本实施例其余部分结构均与实施例一相同。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.基于潮汐式曝气生物滤池的一体化污水处理设备，其特征在于：包括通过管道顺次连接的沉淀池、曝气生物滤池、厌氧滤池和呼吸滤池，所述沉淀池的上部设有进水管，所述呼吸滤池的底部设有产水管，所述的曝气生物滤池内由上至下依次设有主滤层和排水层，所述主滤层内填充一级滤料，所述排水层内填充二级滤料，所述二级滤料的粒径大于所述一级滤料的粒径，所述排水层的底部设有出水口，所述出水口与潮汐排水装置相连，所述潮汐排水装置与所述厌氧滤池相连。
2.如权利要求1所述的基于潮汐式曝气生物滤池的一体化污水处理设备，其特征在于：所述的一级滤料为粒径5-8mm的火山岩或生物陶粒，所述的二级滤料为粒径8-16mm的砾石或粒径16-32mm的砾石或卵石。
3.如权利要求1所述的基于潮汐式曝气生物滤池的一体化污水处理设备，其特征在于：所述滤池的侧边设有集水井，所述排水层的底部设有集水管，集水管的一端与所述出水口相连，另一端与所述集水井相连通。
4.如权利要求3所述的基于潮汐式曝气生物滤池的一体化污水处理设备，其特征在于：所述的潮汐排水装置包括水泵、控制器和排水管，所述水泵设在所述集水井内，所述排水管的一端与所述水泵连接，另一端伸入所述厌氧滤池的底部，所述的曝气生物滤池内设有高液位传感器和低液位传感器，所述的水泵、高液位传感器和低液位传感器分别与所述控制器信号连接。
5.如权利要求3所述的基于潮汐式曝气生物滤池的一体化污水处理设备，其特征在于：所述的潮汐排水装置为虹吸管，所述虹吸管包括相互连通的进水虹吸水管和出水虹吸水管，所述虹吸管的最高点低于曝气生物滤池最高液位的水位线，所述集水井的壁面上设有虹吸破坏杯，所述进水虹吸水管的一端伸入所述集水井内，进水虹吸水管的末端低于虹吸破坏杯，所述出水虹吸水管的末端伸入所述厌氧滤池的底部。
6.如权利要求1所述的基于潮汐式曝气生物滤池的一体化污水处理设备，其特征在于：所述排水层内固设有曝气管，所述曝气管外接鼓风机。
7.如权利要求6所述的基于潮汐式曝气生物滤池的一体化污水处理设备，其特征在于：所述主滤层的上方为泥水混合层，所述的泥水混合层内设有气力提升泵，所述的气力提升泵通过回流管与沉淀池相连，所述沉淀池的上部通过管道与曝气生物滤池相连，气力提升泵的气化室通过气管与所述鼓风机相连，所述气管上设有用于调节风量的球阀。
8.如权利要求7所述的基于潮汐式曝气生物滤池的一体化污水处理设备，其特征在于：所述沉淀池的内部通过导流板分隔成导流区和过滤区，所述的进水管和回流管分别与所述导流区相连通，所述过滤区的上部设有悬浮填料层，所述悬浮填料层的上方固设有细孔网，所述沉淀池的下部呈漏斗状，沉淀池的底部设有排污管。
9.如权利要求8所述的基于潮汐式曝气生物滤池的一体化污水处理设备，其特征在于：所述进水管上设有用于添加除磷药剂的第一管道混合器，所述悬浮填料层的材料为粒径3-5mm的发泡塑料，厚度为40-60cm，所述细孔网的孔径为1-3mm，所述厌氧滤池内部由上至下依次设有细集料滤层和粗集料滤层，所述导水管伸入所述粗集料滤层内，所述的细集料为粒径5-8mm的火山岩或生物陶粒，所述的粗集料为粒径8-16mm的砾石或粒径16-32mm的砾石或卵石，所述导水管上设有用于投加碳源的第二管道混合器，所述的呼吸滤池内部由上至下依次设有第一滤层和第二滤层，所述第一滤层的上部设有配水管，所述配水管与所述厌氧滤池的上部连通，所述配水管沿长度方向设有若干个喷头，所述的第一滤层为厚度400-600mm，粒径1-2mm的粗沙层，所述的第二滤层为厚度500-600mm，粒径3-32mm的砾石层，所述产水管伸入所述砾石层的底部。
10.基于潮汐式曝气生物滤池的一体化污水处理方法， 其特征在于：采用权利要求1-9中任一项所述基于潮汐式曝气生物滤池的一体化污水处理设备进行污水处理。
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