CN110156269A - 一种给水厂炭砂组合滤池 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水处理技术领域，具体为一种给水厂炭砂组合滤池。本发明针对高有机物给水厂沉淀池出水进行再处理，主要包括上层生物活性炭层、中间的砂层和下部的反冲洗滤头；通过生物活性炭层去除悬浮固体、胶体物质、有机物和嗅味物质；通过砂层的过滤，截留水中的微生物、凋亡细胞及反应产生的胞外有机物，降低炭后的微生物泄露风险，减少出水中微生物指标；通过反冲洗滤头，进行周期性反冲洗，增加活性炭和细砂的使用寿命，降低运行成本。本发明滤池结构简单，占地面积小，填料利用率高，出水水质好，检修方便。对城市给水厂现有工艺的升级改造和新工艺的开发具有重要指导意义。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种给水厂炭砂组合滤池。
背景技术
近年来，随着我国的经济迅猛发展，水污染现象也愈发严重。2016年中国环境质量公报公布的数据显示，2016年我国达不到饮用水源标准的Ⅳ类、Ⅴ类及劣Ⅴ类水体在河流、湖泊（水库）、省界水体及地表水中占比分别高达28.8%、33.9%、32.9%及32.3%，且相较西方发达国家，我国水体污染更是主要以有机物等严重污染为主。而有机物又可以与消毒剂氯等反应生成消毒副产物，严重危害人们的身体健康，因此有机物的去除逐渐成为给水处理的主要目标。
目前我国大部分给水厂依旧为常规处理工艺，即混凝、沉淀、过滤和消毒，仅少数大城市的少数水厂已升级改造成深度处理工艺，即混凝、沉淀、过滤、生物活性炭和消毒。常规处理仅能去除胶体、悬浮物和微生物，对原水中的有机物和氨氮（NH4 +-N）去除能力较低。深度处理工艺虽能去除原水中较高的有机物，弥补常规处理工艺的不足，但是随着现场工艺运行情况测试发现深度处理工艺中的生物活性炭池普遍存在出水微生物超标现象，部分水厂炭滤池出水微生物数量已超过水厂进水微生物数量，严重影响后续消毒阶段的消毒剂使用量，影响水厂出水水质，增加饮用风险。且深度处理工艺工艺繁琐，工程投资大，后期运行成本较高，因此研究出工艺简便、运行成本低的给水厂深度处理工艺迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的是克服已有技术中的不足，提供一种对有机物的去除能力强、占地面积小、操作方便、运行成本低的给水厂炭砂组合滤池。
本发明设计的给水厂炭砂组合滤池，是针对高有机物给水厂沉淀池出水进行再处理，包括通过上层生物活性炭层，以增强有机物和NH4 +-N的去除；通过下层砂层的过滤，以减少出水中微生物指标；通过下部安装的反冲洗滤头，进行周期性反冲洗，增加活性炭和细砂的使用寿命，降低运行成本。
本发明设计的给水厂炭砂组合滤池，包括：
若干个设置于滤池下部区域的反冲洗滤头7；
设置于滤池中部的砂层5，砂层5放置于承托层6上；设置于砂层5上面的生物活性炭层4；生物活性炭层4上方为待过滤的沉淀水区；
承托层6下部为经过滤的净水区；滤池上方设有进水阀1，滤池侧壁上设有V型槽2，V型槽2上设有小孔3；滤池中间部位设有纵向放置的分隔区12（分隔区12将滤池分隔为左右两个部分），分隔区12内中部设有横向分隔板11，分隔区12下部侧壁设有配水孔9；分隔区12的横向分隔板上部与滤池上部的待过滤的水区连通，分隔区12的横向分隔板上部设有排污阀8；分隔区12的横向分隔板下部与滤池下部的净水区通过配水孔9连通；
滤池底部设有出水阀10。
本发明滤池的工作流程为：沉淀池出水（简称沉淀水）通过进水阀1进入滤池上部的V型槽2内，通过V型槽2上设置的小孔3，均匀布水，进入滤池上部的沉淀水区；然后依次通过生物活性炭层4、砂层5，进行过滤；经过过滤的水进入滤池下部的净水区；最后通过滤池底部的排水阀10出水；在滤池运行一定时间后，利用反冲洗滤头7进行反冲洗，反冲洗时可通过小孔3实现横向布水扫洗；反冲洗污水通过排污阀8排出。
本发明中，生物活性炭层4与砂层5的厚度比例可控制在（1-3）:1为宜，优选厚度比例为（1.5-2.5）:1，最优厚度比例为2:1；过滤滤速为8-10 m/h，最优滤速为9m/h；实验表明，此时，滤池的有机物、NH4 +-N、臭味去除效果良好，且微生物泄露风险得到有效控制；出水微生物数量低于进水微生物数量。
本发明中，所述生物活性炭层4具有吸附和过滤作用，具体为：生物活性炭层中的活性炭具有多孔结构，可以吸附水中悬浮固体、胶体颗粒和有机物；并且由于多孔结构，也有利于微生物的生长，其中异养菌利用水中的有机物进行生长繁殖；此外，生物活性炭层上部由于具有好氧环境，硝化细菌得以富集，在硝化细菌的作用下NH4 +-N被转化为硝酸盐（NO3 --N）；生物活性炭层下部反硝化细菌利用水中剩余的微量有机物进行反硝化，将NO3 --N还原为氮气（N2）而去除。同时，由于活性炭颗粒较小，可以截留水中悬浮固体和胶体颗粒等。
本发明中，所述砂层5主要起到过滤作用，经过上层的生物活性炭层4过滤后的水流经下层砂层5，可有效去除水中的微生物、凋亡细胞及反应产生的胞外有机物等，从而有效控制生物活性炭层后的微生物泄露，保证出水微生物安全性。
本发明中，所述反冲洗作用在于，生物活性炭层4中的微生物生长虽有利于有机物、NH4 +-N、嗅味等指标的去除，但微生物若过度生长则有泄露的风险；而微生物量过低，则有机物难以被去除；此外生物活性炭层和砂层的吸附和过滤有一定的容量。因此需对炭砂组合滤池进行反冲洗，以增强有机物的去除能力和炭砂的使用寿命。实验表明，反冲洗周期宜为100-150 h，优选反冲洗周期为110-130 h，最优反冲洗周期为120 h，炭砂组合滤池运行效能最优，出水微生物风险最小。
有益效果：本发明通过上部炭层强化了有机物、NH4 +-N和嗅味的去除，通过下部砂层有效解决了传统深度处理工艺碳滤池出水微生物超标的问题。此外通过将炭砂组合使用实现了有机物、NH4 +-N、嗅味、悬浮固体和胶体颗粒的同时去除，减少了给水厂深度处理工艺用地，节约工程及运行成本。该滤池具有池型简单、占地面积小、填料利用率高、出水水质好、检修方便等优点。对城市给水厂新工艺的开发具有重要指导意义。
附图说明
图1是本发明炭砂组合滤池示意图。
图中标号：1－进水阀，2－V型槽，3－小孔，4－生物活性炭层，5－砂层，6－承托层，7－反冲洗滤头，8－排污阀，9－配水孔，10－出水阀，11－横向分隔板，12－纵向分隔区。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的描述：
如附图所示，本发明为一种针对高有机物给水厂沉淀池出水的炭砂组合滤池，包括进水阀1、V型槽2、小孔3、生物活性炭层4、砂层5、承托层6、反冲洗滤头7、排污阀8、配水孔9、出水阀10、横向分隔板11、纵向分隔区12。沉淀水通过进水阀1进入滤池上部的V型槽2内，通过V型槽2上设置的小孔3，均匀布水，进入滤池上部的沉淀水区，V型槽距池底高4.5 m；然后依次通过生物活性炭层4、砂层5，进行过滤，生物活性炭层4与砂层5的最优厚度比为2:1，即生物活性炭层高1.6 m，砂层高0.8 m，承托层高0.2 m，过滤滤速为9m/h；经过过滤的水进入滤池下部的净水区，净水区高0.5 m；最后通过滤池底部的排水阀10出水。滤池长为18 m，宽8.5 m，高5.5 m，最优过滤滤速为9 m/h，因此日处理水量为34048 m3/d。
在滤池运行一定时间后，利用反冲洗滤头7进行反冲洗，反冲洗时可通过小孔3实现横向布水扫洗；反冲洗污水通过排污阀8排出。滤池反冲洗方式为气水反冲洗（气冲+气水同冲+水冲+表面扫洗），气冲强度为55 m3/（m2·h），历时10 min；气水同冲时，气冲强度为55m3/（m2·h），水冲强度为10m3/（m2·h），历时10 min；单水冲强度为20m3/（m2·h）历时5 min；表面扫洗强度为7m3/（m2·h），历时3 min。反冲洗周期为120小时，炭砂组合滤池运行效能最优，出水有机物泄露风险最低。
Claims (4)
1. 一种给水厂炭砂组合滤池，其特征在于，包括 ：
若干个设置于滤池下部区域的反冲洗滤头（7）；
设置于滤池中部的砂层（5），砂层（5）放置于承托层（6）上；
设置于砂层（5）上面的生物活性炭层（4）；生物活性炭层（4）上方为待过滤的沉淀水区；承托层（6）下部为经过滤的净水区；
滤池上方设有进水阀（1），滤池侧壁上设有V型槽（2），V型槽（2）上设有小孔（3）；滤池中间部位设有纵向放置的分隔区（12），分隔区（12）内中部设有横向分隔板（11），分隔区（12）下部侧壁设有配水孔（9）；分隔区（12）的横向分隔板上部与滤池上部的待过滤的水区连通，分隔区（12）的横向分隔板上部设有排污阀（8）；分隔区（12）的横向分隔板下部与滤池下部的净水区通过配水孔（9）连通；
滤池底部设有出水阀（10）。
2.根据权利要求1所述的给水厂炭砂组合滤池，其特征在于，滤池的工作流程为：沉淀池出水通过进水阀（1）进入滤池上部的V型槽（2）内，通过V型槽（2）上设置的小孔（3），均匀布水，进入滤池上部的沉淀水区；依次通过生物活性炭层（4）、砂层（5），进行过滤；经过过滤的水进入滤池下部的净水区；最后通过滤池底部的排水阀（10）出水；在滤池运行一定时间后，利用反冲洗滤头（7）进行反冲洗，反冲洗时可通过小孔（3）实现横向布水扫洗；反冲洗污水通过排污阀（8）排出。
3.根据权利要求2所述的给水厂炭砂组合滤池，其特征在于，生物活性炭层（4）与砂层（5）的厚度比例为（1-3）:1。
4. 根据权利要求2或3所述的给水厂炭砂组合滤池，其特征在于，滤速为8-10 m/h，反冲洗周期宜为100-150 h。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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