CN110845000B - 一种带防跑料装置的高水力负荷曝气生物滤池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带防跑料装置的高水力负荷曝气生物滤池，包括：池体、设置在池体内底部内的曝气系统、设置在曝气系统上的滤料层，滤料层上设置有防跑料装置，防跑料装置的进口与所述滤料层连接，防跑料装置的出口连接有反冲排水排气层。防跑料装置包括多个挡料器以及多组固液气分离器。本发明在滤料层上设置有防跑料装置，能够增大装置的水力负荷，增加滤池滤料层高度。本发明利用固液气分离器与挡料器防止高强度反冲洗时的滤料流失，克服了传统生物滤池反洗时跑料的弊端，极大改善了曝气生物滤池出水水质，并为带有防跑料装置的高水力负荷曝气生物滤池应用于水污染治理领域提供了新思路。

Description

一种带防跑料装置的高水力负荷曝气生物滤池

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种带防跑料装置的高水力负荷曝气生物滤池。

背景技术

曝气生物滤池(biological aerated filter，BAF)是20世纪80年代末在欧美国家兴起的一种新型生物膜法污水处理技术。该技术集滤层的截留过滤效能和生物膜的生物氧化降解能力于一体，既可以有效去除污水中的悬浮物和有机物，也可实现硝化、脱氮、除磷以及有害物质的去除。曝气生物滤池一般设有承托层、布水、曝气、出水及反冲洗系统。其工艺原理为，在滤池中装填一定量直径较小的粒装滤料，滤料表面生长着高活性的生物膜，滤池内部曝气。污水流经时，利用滤料表面高浓度生物膜的氧化降解能力对污水进行快速净化，此为生物氧化降解过程；同时，污水流经，滤料呈压实状态，利用滤料粒径较小的特点以及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的悬浮物，且保证脱落的生物膜不会随水漂出，此为截留作用；运行一段时间后，因水头损失的增加，需对滤池进行反冲洗，以释放截留的悬浮物和生物膜的更新。

曝气生物滤池工艺的主要优点是：将生物膜和生物絮体方法结合，同时发挥了生物膜法和活性污泥法的优势，出水水质高、处理负荷大。采用粒径小、比表面积大的滤料，显著提高了生物浓度；采用生物处理与过滤处理联合的方式，省去了二次沉淀池。采用反冲洗的方式，解决了堵塞的问题，也提高了生物膜的活性。填料截留及表面生物膜的生物絮凝作用，使得出水SS很低，一般低于10mg/L，出水非常清澈；由于不断的反冲洗，生物膜能够有效更新，表现为生物膜较薄，活性很高。且免去了沉淀池，滤池占地面积小，基建投资省。曝气生物滤池占地面积仅为常规工艺的1/10～1/5。处理负荷高、停留时间短，基建投资比常规工艺节省至少20～30％。

跑料是曝气生物滤池存在的主要问题。滤池运行一个周期后，滤料间堵塞需进行反冲洗。为反洗彻底，均采用气水联合反冲洗，但冲洗时部分滤料被快速上升的水、气冲击膨胀至排水口，而被冲出滤池造成跑料。当进一步提高曝气生物滤池的负荷，势必增加滤池中滤料体积，为减少占地，保持处理效果，只有增加滤料的高度，随之反冲洗强度也增加，跑料问题会更加突出。跑料问题导致滤料量逐渐减少，进而使得生物量下降，最终影响出水水质。

发明内容

本发明的目的是提供了一种带防跑料装置的高水力负荷曝气生物滤池，在滤料层上设置有防跑料装置，能够增大装置的水力负荷，增加滤池滤料层高度。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：增大装置的水力负荷，增加滤池滤料层高度，形成高水力负荷曝气生物滤池，并在滤料上方设置防跑料装置。

一种带防跑料装置的高水力负荷曝气生物滤池，包括：池体、设置在所述池体内底部内的曝气系统、设置在所述曝气系统上的滤料层，所述的滤料层上设置有防跑料装置，所述的防跑料装置的进口与所述滤料层连接，所述的防跑料装置的出口连接有反冲排水排气层。

本发明中，在滤料层上设置有防跑料装置，能够增大装置的水力负荷，增加滤池滤料层高度，形成高水力负荷曝气生物滤池。

以下作为本发明的优选技术方案：

所述的防跑料装置，包括：多个挡料器以及多组固液气分离器，每组固液气分离器与相邻两个挡料器的通道连接。防跑料装置中多个挡料器会挡住滤料固体，挡料器没有挡住的会进入到两个挡料器之间的通道，之后进入到固液气分离器进一步截留，气体从固液气分离器的排气孔排出，反冲洗水从挡料器和固液气分离器空隙经过，最后从池体顶部的反冲洗排水管排出。

所述的挡料器和固液气分离器从所述滤料层至反冲排水排气层方向依次设置，依次对滤料固体进行截留。

所述的挡料器的横截面为四边形，该四边形的其中两个对角相等均为73°～83°，该四边形的另外两个对角为115°～125°和79°～89°，所述的挡料器的两端采用圆弧面渐变。最优选的，所述的挡料器的横截面为四边形，该四边形的两个对角为78°，该四边形的另外两个对角为120°和84°，所述的挡料器的两端采用圆弧面渐变。该特定横截面的挡料器一方面能够较好的阻挡滤料固体，另一方面，能够较好的保证水气的通过，止高强度反冲洗时的滤料流失，避免滤料反冲洗时的跑料现象，并保证了反冲洗的效果。

所述的固液气分离器，包括：

第一组防跑料折板以及盖在所述第一组防跑料折板的第二组防跑料折板。

所述的第一组防跑料折板包括两块对称设置的防跑料折板以及设置在两块防跑料折板之间的开口。所述的第一组防跑料折板中两块防跑料折板以角度75°～85°对称设置。最优选的，所述的第一组防跑料折板中两块防跑料折板以角度80°对称设置。

所述的第二组防跑料折板包括两块对称设置的防跑料折板以及设置在两块防跑料折板之间的排气口。所述的第二组防跑料折板中两块防跑料折板以角度75°～85°对称设置。最优选的，所述的第二组防跑料折板中两块防跑料折板以角度80°对称设置。

所述的第一组防跑料折板的开口和所述第二组防跑料折板的排气口呈同一中心线设置。

所述的第一组防跑料折板中两块防跑料折板和所述的第二组防跑料折板中两块防跑料折板以同一平面对称设置。

本发明中，挡料器没有挡住的会进入到两个挡料器之间，之后进入到固液气分离器，第一组防跑料折板截留没被挡料器挡住的滤料，第二组防跑料折板进一步截留，气体从第二组防跑料折板的排气孔排出，反冲洗水从挡料器和固液气分离器空隙经过，最后从池体顶部的反冲洗排水管排出。本发明设置挡料器和固液气分离器，一方面防止高强度反冲洗时的滤料流失，避免滤料反冲洗时的跑料现象，有效阻挡了滤料流失，另一方面，加强固液气分离作用，能够及时排出反冲气体，防止反冲洗水向下回流，能够保证高强度反冲洗水气分离，提高了反冲洗的效果。本发明中，突破传统曝气生物滤池反冲洗强度的经验数值(气洗强度10L/m²·s，水洗强度8L/m²·s)，增加气洗强度至15～20L/m²·s、水洗强度至16～20L/m²·s。

本发明中，在滤料层上方设置防跑料装置。污染物水力负荷从经验数值2m³/(m²·h)提高至3.5～4m³/(m²·h)，为保证处理效果，不能改变容积负荷，增加滤池滤料层5高度。在占地有限的情况下，最大化利用垂直空间，突破传统曝气生物滤池限定的滤料层高度2.5～3.5米，增加滤料层5高度至4.5～5.5米。

所述的反冲排水排气层包括反冲排气管和反冲排水槽，所述的反冲排气管的进口与所述第二组防跑料折板的排气口连接，所述的反冲排气管的出口设置在所述池体的顶部。

本发明的应用领域有纺织、造纸、化工等工业，因其用于处理废水的工程用地紧张，采用高水力负荷曝气生物滤池，实现对COD的高效去除。本发明也可应用于城镇污水处理厂扩改建三级处理，对COD进行深度处理的同时，发生硝化和反硝化除氮等，并利用固液气分离器与水封板有效避免反冲洗时的跑料现象。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明专利在不改变容积负荷的情况下，增大了滤池水力负荷，增加了滤料层的高度。传统曝气生物滤池的水力负荷值2m³/(m²·h)，本发明可提高至3.5～4m³/(m²·h)；传统滤料层高度为2.5～3.5米，本发明可扩增至4.5～5.5米。同时减小了滤池占地面积。

(2)现有技术中，曝气生物滤池需利用反冲洗以更新生物膜，保证处理效果，而高强度的反冲洗导致大量滤料从排水口跑出，进而影响后续水处理的效益。本发明在高水力负荷曝气生物滤池中增加防跑料装置，有效阻挡了滤料流失，极大改善了出水水质及运行效益，优化了传统的曝气生物滤池反洗时跑料的弊端。

(3)本发明进一步凸显了高水力负荷曝气生物滤池的优势，在增大水力负荷的情况下保证了污水处理效果，且固液气分离器与水封板的组合解决了反冲洗时出现的滤料流失问题，为这种带有防跑料装置的高水力负荷曝气生物滤池应用于水污染治理领域提供了新思路。

(4)当水力负荷提高时，为确保处理效果，不改变其容积负荷，因此选择增大滤层高度。高滤层相应需要更大的反冲洗强度，若滤料损失，不仅会降低滤池处理性能，影响后续工段水质，且滤料回填后微生物挂膜周期长，还增加了污水处理成本。本发明利用固液气分离器与水封板防止高强度反冲洗时的滤料流失，克服了传统生物滤池反洗时跑料的弊端，极大改善了曝气生物滤池出水水质，并为带有防跑料装置的高水力负荷曝气生物滤池应用于水污染治理领域提供了新思路。

附图说明

图1是本发明带防跑料装置的高水力负荷曝气生物滤池的结构示意图；

图2是图1中剖面线1-1的剖面结构示意图；

图3是图1中剖面线2-2的剖面结构示意图；

图4是本发明中防跑料装置中固液气分离器43及其剖面线对应的结构示意图；

图5是本发明中防跑料装置中固液气分离器44及其剖面线对应的结构示意图；

图6是本发明中防跑料装置中固液气分离器45及其剖面线对应的结构示意图；

图7是本发明中防跑料装置中挡料器41及其剖面线对应的结构示意图；

图8是本发明中防跑料装置中挡料器42及其剖面线对应的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的详细描述。

如图1、图2、图3所示，一种带防跑料装置的高水力负荷曝气生物滤池，包括：池体1、设置在池体1内底部内的曝气系统2、设置在曝气系统2上的滤料层3，滤料层3上设置有防跑料装置4，防跑料装置4的进口与滤料层3连接，防跑料装置的出口连接有反冲排水排气层5。

防跑料装置4，包括：多个挡料器(挡料器41、挡料器42)以及多组固液气分离器(固液气分离器43、固液气分离器44、固液气分离器45)，每组固液气分离器与相邻两个挡料器的通道连接，如固液气分离器44与挡料器41、挡料器42之间的通道连接。挡料器和固液气分离器从滤料层3至反冲排水排气层5方向依次设置，依次对滤料固体进行留。

反冲排水排气层5包括反冲排气管51和反冲排水槽52，反冲排气管51的进口与第二组防跑料折板的排气口连接，反冲排气管51的出口53设置在池体的顶部。

如图2、图3以及图4所示，固液气分离器43，包括：与池体1的池壁呈40°的两块防跑料折板。

如图2、图3以及图5所示，固液气分离器44，包括：第一组防跑料折板以及盖在第一组防跑料折板的第二组防跑料折板。第一组防跑料折板包括两块对称设置的防跑料折板以及设置在两块防跑料折板之间的开口。第一组防跑料折板中两块防跑料折板以角度80°对称设置。第二组防跑料折板包括两块对称设置的防跑料折板以及设置在两块防跑料折板之间的排气口。第二组防跑料折板中两块防跑料折板以角度80°对称设置。第一组防跑料折板的开口和第二组防跑料折板的排气口呈同一中心线设置。第一组防跑料折板中两块防跑料折板和所述的第二组防跑料折板中两块防跑料折板以同一平面对称设置。

如图2、图3以及图6所示，固液气分离器45，包括：第一组防跑料折板以及盖在第一组防跑料折板的第二组防跑料折板。第一组防跑料折板包括两块对称设置的防跑料折板以及设置在两块防跑料折板之间的开口。第一组防跑料折板中两块防跑料折板以角度80°对称设置。第二组防跑料折板包括两块对称设置的防跑料折板以及设置在两块防跑料折板之间的排气口。第二组防跑料折板中两块防跑料折板以角度80°对称设置。第一组防跑料折板的开口和第二组防跑料折板的排气口呈同一中心线设置。第一组防跑料折板中两块防跑料折板和所述的第二组防跑料折板中两块防跑料折板以同一平面对称设置。

如图2、图3以及图7所示，挡料器41的横截面为四边形，该四边形的两个对角相等均为78°，该四边形的另外两个对角为120°和84°，挡料器41的两端采用圆弧面渐变。

如图2、图3以及图8所示，挡料器42的横截面为四边形，该四边形的两个对角相等均为78°，该四边形的另外两个对角为120°和84°，挡料器42的两端采用圆弧面渐变。

本发明带防跑料装置的高水力负荷曝气生物滤池的具体工作过程如下：

污水从滤料层3上方通入，经过滤料层3，在滤料层3中填料上形成由微生物栖息而成的生物膜，最后污水从滤料层3下方排出，同时，从曝气系统2通气，进入到滤料层3中，给微生物提供充足的溶解氧和有机物，经过一段时间培养后，挂膜完成。

挂膜完成，通入所需要处理的污水，该污水从滤料层3上方通入，经过滤料层3，在滤料层3中微生物新陈代谢分解有机物，完成污水处理，处理后的污水从滤料层3下方排出。

当滤料层3的截污量达到一定值，需要对滤料层3进行反冲洗，从反冲洗进气口通入空气，从反冲洗进水口通入清水，进行水气联合冲洗，由于反冲洗的强度较大，滤料层3的填料容易冲上来，就会造成跑料，本发明增加了防跑料装置4，防跑料装置5中多个挡料器(挡料器41、挡料器42)会挡住滤料固体，挡料器(挡料器41、挡料器42)没有挡住的会进入到两个挡料器之间，之后进入到固液气分离器(固液气分离器43、固液气分离器44、固液气分离器45)，固液气分离器43中与池体1的池壁呈40°的两块防跑料折板，截留没被挡料器(挡料器41、挡料器42)挡住的滤料，固液气分离器44、固液气分离器45中第一组防跑料折板截留没被挡料器(挡料器41、挡料器42)挡住的滤料，第二组防跑料折板进一步截留，气体从第二组防跑料折板的排气孔排出，反冲洗水从挡料器(挡料器41、挡料器42)和固液气分离器(固液气分离器43、固液气分离器44、固液气分离器45)空隙经过，最后从池体1顶部的反冲洗排水管排出。

本发明高水力负荷曝气生物滤池在保证废水处理效果的前提下，突破了传统曝气生物滤池的水力负荷值2m³/(m²·h)，可提高至3.5～4m³/(m²·h)，并将滤池限定的滤料层3高度2.5～3.5米，增至4.5～5.5米，高滤层相应需要更大的反冲洗强度，若滤料损失不仅会降低滤池处理性能，影响后续工段水质，且滤料回填后微生物挂膜周期长，还增加了污水处理成本，针对曝气生物滤池反冲洗阶段出现跑料现象，系统在清水区安装防跑料装置4。当进行高强度反冲洗时，滤料随水气离开滤料层3，进入防跑料装置4。挡料器(挡料器41、挡料器42)能够阻挡固体滤料向反冲洗排水管的运动，固液气分离器进一步截留水封板未截留的滤料，从而达到双重截留的目的。并在固液分离器顶端连接反冲排气管51的出口53，及时排出反冲洗气体，防止反冲洗水向下回流。

防跑料装置4能够截留高水力负荷曝气生物滤池反冲洗时流失的全部滤料，以恢复滤池性能，保障出水水质。

以上所述仅为本发明专利的具体实施案例，但本发明专利的技术特征并不局限于此，任何相关领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (5)

1.一种带防跑料装置的高水力负荷曝气生物滤池，包括：池体、设置在所述池体内底部内的曝气系统、设置在所述曝气系统上的滤料层，其特征在于，所述的滤料层上设置有防跑料装置，所述的防跑料装置的进口与所述滤料层连接，所述的防跑料装置的出口连接有反冲排水排气层；

所述的防跑料装置，包括：多个挡料器以及多组固液气分离器，每组固液气分离器与相邻两个挡料器的通道连接；

所述的挡料器的横截面为四边形，该四边形的其中两个对角相等均为73°~83°，该四边形的另外两个对角为115°~125°和79°~89°，所述的挡料器的两端采用圆弧面渐变；

所述的固液气分离器，包括：

第一组防跑料折板以及盖在所述第一组防跑料折板的第二组防跑料折板；

所述的第一组防跑料折板包括两块对称设置的防跑料折板以及设置在两块防跑料折板之间的开口，所述的第一组防跑料折板中两块防跑料折板以角度75°~85°对称设置；

所述的第二组防跑料折板包括两块对称设置的防跑料折板以及设置在两块防跑料折板之间的排气口，所述的第二组防跑料折板中两块防跑料折板以角度75°~85°对称设置。

2.根据权利要求1所述的带防跑料装置的高水力负荷曝气生物滤池，其特征在于，所述的挡料器和固液气分离器从所述滤料层至反冲排水排气层方向依次设置。

3.根据权利要求1所述的带防跑料装置的高水力负荷曝气生物滤池，其特征在于，所述的挡料器的横截面为四边形，该四边形的两个对角为78°，该四边形的另外两个对角为120°和84°，所述的挡料器的两端采用圆弧面渐变。

4.根据权利要求1所述的带防跑料装置的高水力负荷曝气生物滤池，其特征在于，所述的第一组防跑料折板中两块防跑料折板和所述的第二组防跑料折板中两块防跑料折板以同一平面对称设置。

5.根据权利要求1所述的带防跑料装置的高水力负荷曝气生物滤池，其特征在于，所述的反冲排水排气层包括反冲排气管和反冲排水槽，所述的反冲排气管的进口与所述第二组防跑料折板的排气口连接，所述的反冲排气管的出口设置在所述池体的顶部。