CN109734182A

CN109734182A - 曝气生物滤池系统以及曝气生物过滤方法

Info

Publication number: CN109734182A
Application number: CN201910142980.1A
Authority: CN
Inventors: 蔡文; 孙召强; 祁淑敏; 王忠民; 张阳; 王佳君; 卫朋飞
Original assignee: CSD WATER SERVICE Co Ltd
Current assignee: CSD WATER SERVICE Co Ltd
Priority date: 2019-02-26
Filing date: 2019-02-26
Publication date: 2019-05-10
Anticipated expiration: 2039-02-26
Also published as: CN109734182B

Abstract

本申请公开了一种曝气生物滤池系统以及过滤方法，其中，曝气生物滤池系统包括反应池、设置在反应池内的导流装置，导流装置用于将反应池分隔为设置有硝化滤料的好氧区和设置有反硝化滤料的缺氧区，反应池还包括用于将好氧区和缺氧区连通的第一连通部和第二连通部，反应池在与好氧区对应处设置有曝气机构和排水机构。由于在一个反应池内完成了硝化反应和反硝化反应，因此，本申请中的曝气生物滤池系统所消耗的水头损失远远小于现有技术，同时，本申请中的曝气生物滤池系统的结构也相对简单。此外，本申请中的曝气生物滤池系统不需要通过泵来输送硝化液，大幅降低能耗。

Description

曝气生物滤池系统以及曝气生物过滤方法

技术领域

本申请涉及生物过滤领域，尤其涉及一种曝气生物滤池系统以及曝气生物过滤方法。

背景技术

目前曝气生物滤池主要有碳化/硝化曝气生物滤池(CN型)，其主要用于除去有机污染物和氨氮；反硝化滤池(DN型)，其主要用于除去硝酸盐。因碳化/硝化反应是利用硝化细菌在好氧状态下进行，而反硝化反应是利用反硝化细菌在缺氧状态下进行。在现有技术中，无法在同一池内同时完成这两个。

例如，参照图1所示，为了将流体(例如，污水)中的有机物、氨氮、硝酸盐氮去除时，通常需要将DN型和CN型生物滤池串联运行。

常用处理流程大致如下：

反硝化滤池溶解氧DO的浓度控制在0.5mg/L以下，硝化滤池段溶解氧DO的浓度控制在2-4mg/L。

反硝化滤池主要依靠异养菌将废水中的大分子有机物、悬浮物、可溶性有机物通过水解作用，分解成小分子有机物，提高废水的可生化性。同时，在反硝化滤池，异养菌可以将污染物分子链上的氨基断链，产生游离态氨。

硝化滤池主要依靠硝化菌通过硝化作用将氨氧化成硝态氮、亚硝态氮。最后，将硝化滤池出水回流至缺氧段，在反硝化菌的作用下，将硝态氮反硝化成氮气，完成对N元素的降解作用。

但是，现有流程有如下问题：

1.因为为串联运行，会造成水头损失较大。单级生物滤池的水头损失在1.5-2.0m，如两级串联水头损失在3.0-4.0m，较大的水头损失意味着污水提升能耗的增加，造成能源浪费；

2.硝化液回流采用泵送的方式，需要消耗能源。

3.串联的方式，存在工程实施复杂、投资造价高的问题。例如，构筑物建筑数量多、连接管道负责、设备安装工程量大等。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本申请所要解决的技术问题是提供一种曝气生物滤池系统以及曝气生物过滤方法，其能解决上述技术问题中的至少一种。

本申请实施例公开了一种曝气生物滤池系统，包括反应池、设置在所述反应池内的导流装置，所述导流装置用于将所述反应池分隔为设置有硝化滤料的好氧区和设置有反硝化滤料的缺氧区，所述反应池还包括用于将所述好氧区和所述缺氧区连通的第一连通部和第二连通部，所述反应池在与所述好氧区对应处设置有曝气机构和排水机构。

优选地，所述曝气生物滤池系统包括第一空间，所述第一空间和所述反应池之间设置有第一滤砖，所述曝气机构包括设置在所述第一空间内的第一布气管和形成在所述第一滤砖上的曝气孔，所述排水机构包括形成在所述第一滤砖上的排水孔。

优选地，所述第一滤砖包括隔板和与所述第一布气管连通的气管，所述隔板用于将所述第一滤砖分隔为两个相互隔离的第一滤砖空间和第二滤砖空间，所述曝气孔与所述第一滤砖空间连通，所述排水孔和所述第二滤砖空间连通，所述第一滤砖空间与所述气管临近设置。

优选地，所述第一空间与反洗流道连通，或，所述第一布气管与反洗气流道连通。

优选地，包括一控制装置，所述控制装置用于根据液位检测装置调节所述反应池内的循环量。

优选地，所述曝气生物滤池系统包括第二空间，所述第二空间和所述缺氧区之间设置有第二滤砖，所述第二滤砖上形成有与所述第二空间连通的导气导水孔，所述第二空间与反洗流道连通，或，所述第二空间内设置有第二布气管，所述第二布气管与反洗气流道连通。

优选地，所述导流装置沿纵向或大致沿纵向延伸，所述好氧区和所述缺氧区位于所述导流装置的左右两侧，所述第一连通部和所述第二连通部分别位于所述导流装置的上下两侧。

本申请实施例公开了一种曝气生物过滤方法，包括以下步骤：

在好氧区处的曝气作用下，使反应池内的流体从好氧区循环流至缺氧区，再从缺氧区循环流至好氧区，再从反应池的好氧区内排出，其中，进入反应池的好氧区内的流体能发生硝化反应，进入反应池的缺氧区内的流体能发生反硝化反应。

优选地，包括以下步骤：根据所述反应池内的液位高度，调节所述反应池内的循环量。

优选地，通过气反洗，或、气水联合反洗、或，水反洗来对反应池进行反洗，从而对滤料进行清洗。

本申请实施例采用上述结构以及方法具有的优点有：本申请中的曝气生物滤池系统所消耗的水头损失远远小于现有技术，同时，本申请中的曝气生物滤池系统的结构也相对简单。此外，本申请中的曝气生物滤池系统不需要通过泵来输送硝化液，大幅降低能耗。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本申请公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本申请的理解，并不是具体限定本申请各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本申请的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本申请。

图1示出了现有技术中的污水过滤的流程示意图。

图2示出了本申请中的曝气生物滤池系统的结构示意图。

图3示出了本申请中的曝气生物滤池系统的工作原理图。

图4示出了第一滤砖处于过滤状态时的示意图。

图5示出了第一滤砖处于反洗状态时的示意图。

以上附图的附图标记：1、反应池；2、导流装置；30、好氧区；31、缺氧区；32、第一空间；33、第二空间；34、第一连通部；35、第二连通部；40、进水阀；41、反洗排水阀；42、第一反洗水阀；43、第二反洗水阀；44、第一反洗气阀；45、第二反洗气阀；46、出水阀；47、曝气阀；48、第一布气管；49、第二布气管；50、第一滤砖；51、隔板；52、第一滤砖空间；53、第二滤砖空间；54、曝气孔；55、排水孔；56、气管；6、液位检测装置。

具体实施方式

结合附图和本申请具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本申请的细节。但是，在此描述的本申请的具体实施方式，仅用于解释本申请的目的，而不能以任何方式理解成是对本申请的限制。在本申请的教导下，技术人员可以构想基于本申请的任意可能的变形，这些都应被视为属于本申请的范围。

本申请公开了一种曝气生物滤池系统，包括反应池1、设置在所述反应池1内的导流装置2，所述导流装置2用于将所述反应池1分隔为设置有硝化滤料的好氧区30和设置有反硝化滤料的缺氧区31，所述反应池1还包括用于将所述好氧区30和所述缺氧区31连通的第一连通部34和第二连通部35，所述反应池1在与所述好氧区30对应处设置有曝气机构和排水机构。

借由上述结构，因好氧区30处于曝气状态，好氧区30的水体经过硝化反应后从第一连通部34朝向缺氧区31流动。在经过反硝化反应后，缺氧区31的水体从第二连通部35流回，再从好氧区30处的排水机构流出。由此，在好氧区30完成的硝化反应可以去除有机物和氨氮，在缺氧区31完成的反硝化反应可以去除硝酸盐氮。因而，本申请中的曝气生物滤池系统可实现在同一池内完成硝化和反硝化反应，同时去除有机物、氨氮、硝酸盐氮。此外，反应池1内的污水处于不断循环状态，新鲜污水刚进入池内时可被循环稀释，从而提高了本工艺的抗冲击能力。

一般而言，水流在运动过程中单位质量液体的机械能的损失称为水头损失。产生水头损失的原因有内因和外因两种，外界对水流的阻力是产生水头损失的主要外因，液体的粘滞性是产生水头损失的主要内因。

由于在一个反应池1内完成了硝化反应和反硝化反应，因此，本申请中的曝气生物滤池系统所消耗的水头损失远远小于现有技术，同时，本申请中的曝气生物滤池系统的结构也相对简单。此外，本申请中的曝气生物滤池系统不需要通过泵来输送硝化液，大幅降低能耗。

具体的，所述反应池1的中部设置有沿纵向或大体沿纵向延伸的导流装置2。该导流装置2可以阻止流体直接地穿过。

所述导流装置2的右侧为好氧区30。所述好氧区30内设置有用于发生硝化反应的硝化滤料。硝化反应可以由好氧自养型微生物完成，在有氧状态下，利用无机氮为氮源将NH₄ ⁺化成NO₂ ^-，然后再氧化成NO₃ ^-的过程。硝化过程可以分成两个阶段。第一阶段由亚硝化菌将氨氮转化为亚硝酸盐(NO₂ ^-)，第二阶段由硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐(NO₃ ^-)。

所述导流装置2的左侧为缺氧区31。所述缺氧区31内设置有用于发生反硝化反应的反硝化滤料。反硝化反应是在缺氧状态下，反硝化菌将亚硝酸盐氮、硝酸盐氮还原成气态氮(N2)的过程。反硝化菌为异养型微生物，多属于兼性细菌，在缺氧状态时，利用硝酸盐中的氧作为电子受体，以有机物(污水中的BOD成分)作为电子供体，提供能量并被氧化稳定。

所述反应池1的上端位于导流装置2的上端的上方，以在所述导流装置2的上方形成第一连通部34。所述导流装置2的下端位于所述反应池1底壁的上方，以在所述导流装置2的下方形成第二连通部35。第一连通部34和第二连通部35可以使缺氧/好氧区30的水体相互流动。

在本实施方式中，所述反应池1的右侧(对应于所述好氧区30处)设置有用于向好氧区30提供气体的曝气机构和用于向外排水的排水机构。

当反应池1内具有污水(污水的高度高于导流装置2)时，曝气机构开启，空气经曝气机构进入好氧区30，达到曝气效果。

因好氧区30处于曝气状态，会对好氧区30水体产生向上提升作用，而缺氧区31不曝气，水体无提升。因此，好氧区30上部的水体会向缺氧区31上部流动，缺氧区31下部的水体会向好氧区30下部流动，因此池内水体会围绕导流墙循环流动。因为缺氧区31的水体流向为由上而下。缺氧区31处的反应池1此时不能向外排水，从而避免污水进入缺氧区31后，未经充分处理而直接短流经缺氧区31流出。循环数次的污水会经排水机构排出池体。

好氧区30完成硝化反应可以去除有机物和氨氮，缺氧区31完成反硝化反应可以去除硝酸盐氮。从而在一个池内完成了多种污染物的去除。另，池内污水处于不断循环状态，新鲜污水刚进入池内时可被循环稀释，从而提高了本工艺的抗冲击能力。

缺氧区31的硝酸盐去除率和循环量直接相关，为保证硝酸盐去除量在可控范围内，循环量需要可以调整。本申请中的曝气生物滤池系统包括控制装置，该控制装置可以根据液位检测装置6检测到的反应池1内的液位高度，调节所述反应池1内的循环量。当反应池1内液位高时，导流装置2上部水体可流动的空间大，在曝气强度不变的情况下，其循环量即大。反之亦然。例如，为了改变反应池1内的液位高度可以通过调整出水阀46门的开启程度，出水阀46开启角度大则池内液位降低，出水阀46开启角度小则池内液位高。又例如，为了改变反应池1内的液位高度可以改变进水流道的流量，如调整进水阀40门的开启程度。

本申请人还曾考虑通过改变曝气量的强度来改变循环量，即，曝气强度与循环量成正向增加关系。但曝气生物滤池运行时为保证其系统稳定并节省能源消耗，曝气量需要根据污染物的去除量而定，所以不可为改变循环量而调整曝气强度。

所述好氧区30的下方设置有第一空间32。其中，第一空间32和所述好氧区30之间设置有第一滤砖50。第一滤砖50呈W字型。在第一滤砖50的上截面形成有曝气孔54和排水孔55。第一滤砖包括有隔板并且布置有与第一布气管连通的气管。其中，排水孔55位于所述曝气孔54的外侧。所述第一滤砖50还包括用于将所述第一滤砖50分隔为两个相互隔离的第一滤砖空间52和第二滤砖空间53。其中，所述曝气孔54与所述第一滤砖空间52连通，所述排水孔55和所述第二滤砖空间53连通。所述第一空间32内还设置有能通入气体的第一布气管48，所述第一滤砖空间52与所述第一布气管48临近设置。由此，在本申请中的曝气生物滤池系统处于过滤状态时，气体可以由气管56进入第一滤砖50后，由两块隔板51中间的曝气孔54排出滤砖，为曝气生物滤系统充氧。而下向流的水体则由第一滤砖50分隔板51外侧的排水孔55向下流经滤砖。即W型内部的曝气孔54用于过气，W型外侧的排水孔55用于过水，气水分路运行，不产生气阻，互不干扰。

所述曝气生物滤池系统包括设置在缺氧区31下方的第二空间33。所述第二空间33和所述缺氧区31之间设置有第二滤砖。所述第二滤砖上形成有与所述第二空间33连通的导气导水孔。所述第二空间33内还设置有第二布气管49。特别的，第二滤砖的具体可以也可以采用第一滤砖50的形式，从而便于整个曝气生物滤池系统的安装。

在本实施方式中，所述排水机构包括与所述第一空间32连通的出水阀46。所述曝气机构包括均与第一布气管48和第二布气管49连通的气路，所述气路上设置有曝气阀47。所述反应池1的上部设置有用于向反应池1内导入污染物的进水流道。为了便于控制，所述进水流道上设置有能控制开闭的进水阀40。当进水阀40开启后，污水可以流入，均匀分布于反应池1内。

为了实反洗，所述反应池1上设置有反洗排水阀41。所述第一空间32和所述第二空间33均与反洗流道连通。所述反洗流道上设置有用于对所述第一空间32和/或第二空间33进行控制的第一反洗水阀42和第二反洗水阀43。

第一布气管48和第二布气管49均与反洗气流道连通。所述反洗气流道上设置有设置有用于对所述第一布气管48和/或第二布气管49进行控制的第一反洗气阀44和第二反洗气阀45。

一般的，曝气生物滤池反洗时有如下三个步骤：气反洗、气水联合反洗、水反洗。

曝气生物滤池系统运行一段时间后，因滤料上会截留悬浮物和不断生长生物膜，而造成水流阻力增大、生物膜老化而导致处理效果变差。故需要定期进行反冲洗。缺氧区31和好氧区30同时存在如上问题，所以缺氧池底部也设置了滤砖用于反洗。

反洗工况时，进水阀40、出水阀46和曝气阀47均处于关闭状态，反洗排水阀41均处于开启状态。

气反洗时，反洗空气通过第一反洗气阀44和第二反洗气阀45分别进入第一空间32和第二空间33内的第一布气管48和第二布气管49，从而缺氧区31和好氧区30的滤砖均有反洗空气排出，达到同时气反洗效果。

气水联合时，在气反洗的状态上开启第一反洗水阀42及第二反洗水阀43，此时反洗水分别进入第一空间32和第二空间33后经滤砖均匀分布而排出，反洗水由下而上经过滤砖滤料，达到反洗效果。经过滤料后的反洗水由滤池上部的进水及反排水渠汇集后，再由反洗排水阀41排出池体。

水反洗时，开启第一反洗水阀42及第二反洗水阀43，关闭第一反洗气阀44和第二反洗气阀45，此时只有反洗水由下而上通过滤砖排出，反洗水通过率料后汇集到上部的进水及反排水渠，再由反洗排水阀41排出池体。

通过如上步骤，可以彻底将池内全部滤料都清洗干净，实现功能再生。

综上，本申请中的曝气生物滤池系统在一个反应池1内实现了好氧硝化和缺氧反硝化反应，同步降低了有机物、氨氮、硝酸盐氮等多种污染物；从而不需要分级设置缺氧池和好氧池，大大减少了工程的投资及实施复杂程度；通过曝气和调池内液位高低而实现了缺氧区31和好氧区30的循环，无需单独加设循环泵，从而节省了设备投资并降低了运行能耗。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

上述实施例只为说明本申请的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本申请的内容并据以实施，并不能以此限制本申请的保护范围。凡根据本申请精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种曝气生物滤池系统，其特征在于，包括反应池、设置在所述反应池内的导流装置，所述导流装置用于将所述反应池分隔为设置有硝化滤料的好氧区和设置有反硝化滤料的缺氧区，所述反应池还包括用于将所述好氧区和所述缺氧区连通的第一连通部和第二连通部，所述反应池在与所述好氧区对应处设置有曝气机构和排水机构。

2.根据权利要求1所述的曝气生物滤池系统，其特征在于，所述曝气生物滤池系统包括第一空间，所述第一空间和所述反应池之间设置有第一滤砖，所述曝气机构包括设置在所述第一空间内的第一布气管和形成在所述第一滤砖上的曝气孔，所述排水机构包括形成在所述第一滤砖上的排水孔。

3.根据权利要求2所述的曝气生物滤池系统，其特征在于，所述第一滤砖包括有隔板并且布置有与所述第一布气管连通的气管，所述隔板用于将所述第一滤砖分隔为两个相互隔离的第一滤砖空间和第二滤砖空间，所述曝气孔与所述第一滤砖空间连通，所述排水孔和所述第二滤砖空间连通，所述第一滤砖空间与所述气管临近设置。

4.根据权利要求2所述的曝气生物滤池系统，其特征在于，所述第一空间与反洗流道连通，或，所述第一布气管与反洗气流道连通。

5.根据权利要求1所述的曝气生物滤池系统，其特征在于，包括一控制装置，所述控制装置用于根据液位检测装置调节所述反应池内的循环量。

6.根据权利要求1所述的曝气生物滤池系统，其特征在于，所述曝气生物滤池系统包括第二空间，所述第二空间和所述缺氧区之间设置有第二滤砖，所述第二滤砖上形成有与所述第二空间连通的导气导水孔，所述第二空间与反洗流道连通，或，所述第二空间内设置有第二布气管，所述第二布气管与反洗气流道连通。

7.根据权利要求1所述的曝气生物滤池系统，其特征在于，所述导流装置沿纵向或大致沿纵向延伸，所述好氧区和所述缺氧区位于所述导流装置的左右两侧，所述第一连通部和所述第二连通部分别位于所述导流装置的上下两侧。

8.一种曝气生物过滤方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的曝气生物过滤方法，其特征在于，包括以下步骤：根据所述反应池内的液位高度，调节所述反应池内的循环量。

10.根据权利要求8所述的曝气生物过滤方法，其特征在于，通过气反洗，或、气水联合反洗、或，水反洗来对反应池进行反洗，从而对滤料进行清洗。