CN111115987B - 一种污水的准iv类水提标改造装置及其处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种城镇污水的准IV类水处理工艺及其处理装置，所述装置是由内进水孔板格栅、好氧硝化生物滤池、高速气浮池、深床V型滤池依次串联组成；采用本发明处理，解决了因纤维状杂物、残留PAM、PAC造成传统好氧硝化生物滤池的滤头堵塞的问题，且突破了反硝化出水的SS难以低于5mg/L的达标问题；利用反硝化恒水位技术，解决了反硝化深床V型滤池跌水位充氧问题，大幅节省碳源；高速气浮池克服了传统气浮池流速低、沉降效果不稳定的难题，上升流速提至传统气浮池的2‑3倍，降耗节能优势明显，可对一级A出水或一级B出水进行深度提标，保证了出水的经济性地稳定达到GB3838‑2002中IV类水标准，具有极大推广应用价值。
Description
技术领域
本发明属于水污染治理技术领域，具体涉及一种污水的准IV类水提标改造装置及其处理工艺。
背景技术
目前，随着我国水污染问题日益突显，城镇污水处理排放标准的提高已是大势所趋。从目前的水环境质量改善的要求看，许多城市污水处理厂处理后的出水往往排入城市河流，成为河流的水体。我国现有的污水处理厂出水，排放标准多参考《GB18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级B或一级A。然而对于一级B或一级A标准，其水质仅相当于地表水的劣Ⅴ类水。这种水质排放到几无自净能力的水体环境中，导致水体不但没有得到修复，反而遭到污染，于是出现“越治越脏”的现象。水体污染的日益加剧，迫切要求污水处理厂出水达到地表类Ⅳ类标准。
目前，全国各地已陆续展开实践，对污水厂出水CODCr、氨氮、总氮、总磷等的要求更高，现有Ⅳ类水工艺实际上难以全指标达标；现有处理装置和处理工艺主要存在如下问题：(1)传统上向流生物滤池的前段纤维状物质或预处理工艺残留的PAC或PAM会粘附于生物滤头的滤缝隙表面，依附于此的生物膜会堵塞滤缝隙，且滤池强制反洗也难以冲洗去除，进而造成滤头堵塞，最终造成滤池处于瘫痪；(2)传统的上向流曝气生物滤池(包括好氧生物滤池、反硝化生物滤池)出水SS普通为10～20mg/L，出水SS难以达到5mg/L以下；(3)传统的化学除磷沉淀池的表面负荷过低，占地面积较大。目前，全国各地已陆续展开实践，对污水厂出水CODCr、氨氮、总氮、总磷等的要求更高，现有Ⅳ类水工艺实际上难以达到IV类水出水指标要求。因此，需要研究出一种新的技术方案来解决上述问题.
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种污水的准IV类水提标改造装置及其处理工艺，以突破目前遇到的难题。具体内容如下：一种污水的准IV 类水提标改造装置是由内进水孔板格栅、好氧硝化生物滤池、高速气浮池、反硝化深床V型滤池依次串联组成；所述好氧硝化生物滤池上部出水与高速气浮池上部配水渠相连；所述高速气浮池上部出水与反硝化深床V型滤池上部配水渠相连；所述高速气浮池包括PAC除磷加药系统、PAM加药系统；所述反硝化深床V型滤池进水段设有碳源加药系统；所述好氧硝化生物滤池还包括反冲洗系统和曝气系统；所述的反硝化深床V型滤池还包括“气水反洗系统+表面扫洗”和恒水位控制系统；所述的恒水位控制系统由池内由液位检测仪、出水电动阀门、程序自控系统相连接构成。
所述的内进水孔板格栅的孔径不大于1mm。
所述的好氧硝化生物滤池从下往上依次由配水区、承托层、陶粒滤料反应层、清水区、出水渠构成，所述配水区内安装有长柄滤头和滤板，其上为承托层和陶粒滤料反应层。
所述的反硝化深床V型滤池从上往下依次分别由配水区、生物滤料反应层、承托层、收集区、出水管、出水电动阀门构成，收集区内安装有短柄滤头和滤板，其上为承托层和生物滤料反应层。
所述的高速气浮池由混合单元、絮凝单元、气浮单元、回流水系统构成，所述混合单元设有搅拌器，所述絮凝单元设有导流墙，所述气浮单元设有穿孔布水板、浮渣收集槽及剩余污泥排放系统，所述回流水系统设有回流水管、吸气口、溶气泵、溶气缓冲罐、溶气释放器组成。
所述好氧硝化生物滤池陶粒滤料层厚度为2.0～4.0m，陶粒直径为4～9mm；所化反硝化深床V型滤池生物滤料层厚度为1.5～2.0m，生物滤料直径为1.5～3.5mm。
所述的好氧硝化生物滤池的曝气系统由鼓风机、空气管路、调节阀门、曝气器和溶解氧仪组成，所述反冲洗系统包括反冲洗风机、反冲洗水泵、布水和布气管道；所述鼓风机、反冲洗风机和反冲洗水泵、调节阀门与程序自控系统连接。
所述的好氧硝化生物滤池进水端设置在线流量计，在好氧硝化生物滤池中设置硝态氮及氨氮多功能在线监测仪表、溶解氧仪。
反硝化深床V型滤池进水端中设置COD、硝态氮及总氮多功能在线监测仪表。
一种污水的准IV类水提标改造装置的处理工艺，其处理步骤：
(1)二级生化出水首先经过内进水孔板格栅截所有的纤维状物质、杂质，以防止纤维状物质造成后续的好氧硝化生物滤池底部的长柄滤头发生堵塞，处理后出水进入好氧硝化生物滤池；
(2)好氧硝化生物滤池内陶粒表面生长有大量的专性硝化生物膜，生物膜充分利用鼓风机曝气产生的溶解氧完成所有氨氮的硝化(氨氮＜0.2mg/L)、剩余可生化有机物去除；程序自控系统根据在线溶解氧仪监测数据控制鼓风机，鼓风机供给的曝气量恰好满足好氧硝化生物滤池运行要求的前提下最大程度地节约电耗，所述好氧硝化生物滤池溶解氧为4～6mg/L，滤速2～15m/h，反冲洗周期为24～72h，采用“降水位+气水联合法”进行反冲洗，经好氧硝化生物滤池处理后的出水自流进入高速气浮池；
(3)在高速气浮池进水端投加铁盐或铝盐，经混合单元、絮凝单元、气浮单元后，HRT8～20min，上升流速20～35m/h，完成了化学除磷反应(TP＜ 0.3mg/L)，并通过通过反硝化深床V型滤池的截留过滤作用去除水中的悬浮物，高速气浮池出水自流进入反硝化深床V型滤池；
(4)在反硝化深床V型滤池内完成深度脱氮和悬浮物的深度去除；程序自控系统根据收集的待提标改造废水中总氮、硝态氮、COD和进水流量数据进而自动控制最佳的碳源加药量，进水滤速5～12m/h，通过程序自控系统连接的液位检测仪自动调节出水电动阀门的开启度，控制恒水位进水，防止跌水充氧，进而造成有机碳源的额外消耗和脱氮效果的降低；反硝化深床V型滤池内的生物滤料层附着大量的反硝化微生物膜，通过反硝化作用完成深度脱氮 (TN＜5mg/L)，同时通过生物滤料层的过滤截留作用，实现悬浮物的深度稳定去除(SS＜5mg/L)；采用“气洗→气洗+水洗→水洗+表面扫洗”方法进行反洗，反洗周期6～24h，其中气洗70-100Nm/h，水洗15-25m/h；反硝化深床 V型滤池出水除根据需要部分作为反洗水外，全部作为系统的最终出水。
本发明采用内进水孔板格栅的组合工艺，解决了因纤维状杂物造成传统好氧硝化生物滤池的滤头容易堵塞的问题；采用反硝化深床V型滤池替代传统的上向流反硝化滤池，解决了残留PAM、PAC易造成滤池的滤头粘连堵塞问题，且突破了反硝化出水的SS难以低于5mg/L的达标问题；利用反硝化恒水位技术，解决了反硝化深床V型滤池跌水位充氧问题，大幅节省碳源；同时，高速气浮池克服了传统气浮池流速低、沉降效果不稳定的难题，上升流速提至传统气浮池的2-3倍，降耗节能优势明显，可保证总磷深度达标；充分利用了二级生化出水中的溶解氧并利用自控系统根据在线溶解氧仪、总氮、硝态氮、COD及流量监测数据实现了鼓风机精确曝气、碳源药剂精准投加，抗负荷冲击能力更强，可对一级A出水或一级B出水进行提标，保证了出水的经济性地稳定达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)IV类水标准，具有极大的推广应用价值。
以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。
附图说明
图1为本发明一种污水的准IV类水提标改造的工艺流程图。
图2为本发明一种污水的准IV类水提标改造装置的结构示意图。
其中：1、内进水孔板格栅，2、进水管道，3、配水区(收集区)，4、承托层，5、陶粒/生物滤料反应层，6、清水区，7、出水渠，8、好氧硝化生物滤池，9、高速气浮池，9-1混合单元，9-2絮凝单元，9-3气浮单元，10、搅拌器，11、导流墙，12、浮渣收集槽，13、穿孔布水板，14、回流水管， 15、吸气口，16、溶气泵，17、溶气缓冲罐，18、溶气释放器，19、PAC除磷加药系统，20、PAM加药系统，21反硝化深床V型滤池，22、液位检测仪， 23长柄滤头，24、短柄滤头，25、滤板，26、曝气器，27、反冲洗水泵，28、反冲洗进水管，29、反冲洗进水阀门，30、反冲洗风机，31、反冲洗进气管， 32、反冲洗进气阀门，33、曝气鼓风机，34，曝气管道，35、正常曝气阀门，36、反冲洗出水阀门，37、反洗出水管道，38、气浮池排泥阀，39、排泥管道，40、进水流量计，41、在线溶解氧、氨氮多功能仪器，42、在线COD、硝态氮、总氮多功能监测仪器，43、碳源加药装置，44、程序自控系统，45、控制电缆，46、出水电动阀门，47、出水管道。
具体实施方式
下面结合附图1和附图2对本发明做进一步说明：
一种污水的准IV类水提标改造装置，其特征在于：所述装置是由内进水孔板格栅(1)、好氧硝化生物滤池(8)、高速气浮池(9)、反硝化深床V 型滤池(21)依次串联组成；所述好氧硝化生物滤池(8)上部出水与高速气浮池(9)上部配水渠相连；所述高速气浮池(9)上部出水与反硝化深床V 型滤池(21)上部配水渠相连；所述高速气浮池(9)包括PAC除磷加药系统 (19)、PAM加药系统(20)；所述反硝化深床V型滤池(21)进水段设有碳源加药系统(43)；所述好氧硝化生物滤池(8)还包括反冲洗系统和曝气系统配合；所述的反硝化深床V型滤池(21)还包括“气水反洗系统+表面扫洗”和恒水位控制系统；所述的恒水位控制系统由池内由液位检测仪(22)、出水电动阀门(46)、程序自控系统(44)相连接构成。
所述的内进水孔板格栅(1)的孔径不大于1mm；所述的内进水孔板格栅(1)放置于好氧硝化生物滤池(8)进水口(2)处。
所述的好氧硝化生物滤池(8)从下往上依次由配水区(3)、承托层(4)、陶粒滤料反应层(5)、清水区(6)、出水渠(7)构成，所述配水区(3) 内安装有长柄滤头(23)和滤板(25)，其上为承托层(4)和陶粒滤料反应层(5)。
所述的反硝化深床V型滤池(21)从上往下依次分别由配水区、生物滤料反应层(5)、承托层(4)、收集区(3)、出水管(47)、出水电动阀门 (46)构成，收集区(3)内安装有短柄滤头(24)和滤板(25)，其上为承托层(4)和生物滤料反应层(5)。
所述的高速气浮池(9)由混合单元(9-1)、絮凝单元(9-2)、气浮单元(9-3)、回流水系统构成，所述混合单元(9-1)设有搅拌器(10)，所述絮凝单元(9-2)设有导流墙(11)，所述气浮单元(9-3)设有穿孔布水板(13)、浮渣收集槽(12)及剩余污泥排放系统(38、39)，所述回流水系统设有回流水管(14)、吸气口(15)、溶气泵(16)、溶气缓冲罐(17)、溶气释放器(18)组成。
所述好氧硝化生物滤池(8)陶粒滤料层(5)厚度为2.0～4.0m，陶粒直径为4～9mm；所化反硝化深床V型滤池(21)生物滤料层(5)厚度为1.5～ 2.0m，生物滤料直径为1.5～2.5mm。
所述的好氧硝化生物滤池(8)的曝气系统由鼓风机(33)、空气管路(34)、调节阀门(35)、曝气器(26)和溶解氧仪(41)组成，所述反冲洗系统包括反冲洗风机(30)、反冲洗水泵(27)、布水和布气管道(28、31)；所述鼓风机(33)、反冲洗风机(30)和反冲洗水泵(27)、调节阀门(29、 32)与程序自控系统(44)连接。
所述的好氧硝化生物滤池(8)进水端(2)设置在线流量计(40)，在好氧硝化生物滤池中设置硝态氮及氨氮多功能在线监测仪表、溶解氧仪(41)。
所述的反硝化深床V型滤池(21)进水端中设置COD、硝态氮及总氮多功能在线监测仪表(42)。
一种城镇污水的准IV类水处理装置的处理工艺，其工艺步骤如下：
(1)二级生化出水首先经过内进水孔板格栅(1)截所有的纤维状物质、杂质，以防止纤维状物质造成后续的好氧硝化生物滤池(8)底部的长柄滤头 (23)发生堵塞，处理后出水进入好氧硝化生物滤池(8)；
(2)好氧硝化生物滤池(8)内陶粒表面生长有大量的专性硝化生物膜，生物膜充分利用鼓风机(33)曝气产生的溶解氧完成所有氨氮的硝化(氨氮＜0.2mg/L)、剩余可生化有机物去除；程序自控系统(44)根据在线溶解氧仪(41)监测数据控制鼓风机(33)，鼓风机(33)供给的曝气量恰好满足好氧硝化生物滤池(8)运行要求的前提下最大程度地节约电耗，所述好氧硝化生物滤池(8)溶解氧为4～6mg/L，进水滤速2～15m/h，反冲洗周期为24～72h，采用“降水位+气水联合法”进行反冲洗，经好氧硝化生物滤池(8)处理后的出水自流进入高速气浮池(9)；
(3)在高速气浮池(9)进水端投加铁盐或铝盐(19)，经混合单元(9-1)、絮凝单元(9-2)、气浮单元(9-3)后，HRT8～20min，上升流速20～35m/h，完成了化学除磷反应(TP＜0.3mg/L)，并通过通过反硝化深床V型滤池(21) 的截留过滤作用去除水中的悬浮物，高速气浮池(9)出水自流进入反硝化深床V型滤池(21)；
(4)在反硝化深床V型滤池(21)内完成深度脱氮和悬浮物的深度去除；程序自控系统(44)根据收集的待提标改造废水中总氮、硝态氮、COD(42) 和进水流量数据(40)进而自动控制最佳的碳源加药量，进水滤速5～12m/h，通过程序自控系统(44)连接的液位检测仪(22)自动调节出水电动阀门(46) 的开启度，控制恒水位进水，进而造成有机碳源的额外消耗和脱氮效果的降低；反硝化深床V型滤池(21)内的生物滤料层(5)附着大量的反硝化微生物膜，通过反硝化作用完成深度脱氮(TN＜5mg/L)，同时通过滤生物滤料层的过滤截留作用，实现悬浮物的深度稳定去除(SS＜5mg/L)；采用“气洗→气洗+水洗→水洗+表面扫洗”方法进行反洗，反洗周期6～24h，其中气洗 70-100Nm/h，水洗15-25m/h；反硝化深床V型滤池(21)出水除根据需要部分作为反洗水外，全部作为系统的最终出水。
实施例1：
浙江省杭州市某污水处理厂提标废水，处理流量为100000m3/d，原核心工艺为“氧化沟+二沉池”工艺，二级处理出水进入本工艺装置处理前污染物指标为：COD＝68mg/L，BOD5＝20mg/L，TN＝15mg/L，NH3-N＝10mg/L，SS＝ 40mg/L，TP＝1.5mg/L；经过该工艺处理后，出水水质指标为：COD＝15mg/L， BOD5＝2mg/L，NH3-N＝0.7mg/L，SS＝2mg/L，TN＝3.2mg/L，TP＝0.1mg/L。
实施例2：
安徽省南京市某市政污水处理厂，处理流量为85000m3/d，原主工艺为“AAO+二沉池”工艺，二级处理出水进入本工艺处理前污染物指标为：COD＝ 45mg/L，BOD5＝10mg/L，NH3-N＝5mg/L，SS＝21mg/L，TN＝20mg/L；经过该工艺装置处理后，出水水质指标为：COD＝10mg/L，BOD5＝1mg/L，NH3-N＝0.2mg/L， SS＝2mg/L，TN＝1.0mg/L。
实施例3：
某化工园区污水处理厂，处理流量为20000m3/d，原主工艺为“水解酸化 +AAO+二沉池+臭氧”工艺，二级处理出水进入本工艺处理前污染物指标为： COD＝50mg/L，BOD5＝10mg/L，NH3-N＝8mg/L，SS＝10mg/L，TN＝16mg/L；经过该工艺装置处理后，出水水质指标为：COD＝18mg/L，BOD5＝1mg/L，NH3-N ＝0.2mg/L，SS＝2mg/L，TN＝1.5mg/L。
本发明采用内进水孔板格栅的组合工艺，解决了因纤维状杂物造成传统好氧硝化生物滤池的滤头容易堵塞的问题；采用反硝化深床V型滤池替代传统的上向流反硝化滤池，解决了残留PAM、PAC易造成滤池的滤头粘连堵塞问题，且突破了反硝化出水的SS难以低于5mg/L的达标问题；利用反硝化恒水位技术，解决了反硝化深床V型滤池跌水位充氧问题，大幅节省碳源；同时，高速气浮池克服了传统气浮池流速低、沉降效果不稳定的难题，上升流速提至传统气浮池的2-3倍，降耗节能优势明显，可保证总磷深度达标；充分利用了二级生化出水中的溶解氧并利用自控系统根据在线溶解氧仪、总氮、硝态氮、COD及流量监测数据实现了鼓风机精确曝气、碳源药剂精准投加，抗负荷冲击能力更强，保证了出水的经济性地稳定达达到IV类水标准，具有极大的推广应用价值。
以上所述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应覆盖在本发明的而保护范围之内。
Claims (10)
1.一种污水的准IV类水提标改造工艺，其处理步骤主要包括是：
(1)二级生化出水首先经过内进水孔板格栅截留所有的纤维状物质、杂质，以防止纤维状物质造成后续的好氧硝化生物滤池底部的长柄滤头发生堵塞，处理后出水进入好氧硝化生物滤池；
(2)好氧硝化生物滤池内陶粒表面生长有大量的专性硝化生物膜，生物膜充分利用鼓风机曝气产生的溶解氧完成所有氨氮的硝化并去除剩余可生化性有机物；程序自控系统根据在线溶解氧仪监测数据控制鼓风机，鼓风机供给的曝气量恰好满足好氧硝化生物滤池运行要求的前提下最大程度地节约电耗，所述好氧硝化生物滤池溶解氧为4～6mg/L，滤速2～15m/h，反冲洗周期为24～72h，采用“降水位+气水联合法”进行反冲洗，经好氧硝化生物滤池处理后的出水自流进入高速气浮池；
(3)在高速气浮池进水端投加铁盐或铝盐，经混合单元、絮凝单元、气浮单元后，HRT8～20min，上升流速20～35m/h，完成了化学除磷反应，并通过反硝化深床V型滤池的截留过滤作用去除水中的悬浮物，高速气浮池出水自流进入反硝化深床V型滤池；
(4)在反硝化深床V型滤池内完成深度脱氮和悬浮物的深度去除；程序自控系统根据收集的待提标改造废水中总氮、硝态氮、COD和进水流量数据进而自动控制最佳的碳源加药量，进水滤速5～12m/h，通过程序自控系统连接的液位检测仪自动调节出水电动阀门的开启度，控制恒水位进水，防止跌水充氧，进而造成有机碳源的额外消耗和脱氮效果的降低；反硝化深床V型滤池内的生物滤料层附着大量的反硝化微生物膜，通过反硝化作用完成深度脱氮，同时通过生物滤料层的过滤截留作用，实现悬浮物的深度稳定去除；采用“气洗→气洗+水洗→水洗+表面扫洗”方法进行反洗，反洗周期6～24h，其中气洗70-100Nm/h，水洗15-25m/h；反硝化深床V型滤池出水除根据需要部分作为反洗水外，全部作为系统的最终出水。
2.一种应用于权利要求1所述的一种污水的准IV类水提标改造工艺的污水的准IV类水提标改造装置，其特征在于：所述装置是由内进水孔板格栅、好氧硝化生物滤池、高速气浮池、反硝化深床V型滤池依次串联组成；所述好氧硝化生物滤池上部出水与高速气浮池上部配水渠相连；所述高速气浮池上部出水与反硝化深床V型滤池上部配水渠相连；所述高速气浮池包括PAC除磷加药系统、PAM加药系统；所述反硝化深床V型滤池进水段设有碳源加药系统；所述好氧硝化生物滤池还包括反冲洗系统和曝气系统；所述的反硝化深床V型滤池还包括“气水反洗系统+表面扫洗”和恒水位控制系统；所述的恒水位控制系统由池内由液位检测仪、出水电动阀门、程序自控系统相连接构成。
3.根据权利要求2所述的一种污水的准IV类水提标改造装置，其特征在于：所述的内进水孔板格栅的孔径不大于1mm。
4.根据权利要求2所述的一种污水的准IV类水提标改造装置，其特征在于：所述的好氧硝化生物滤池从下往上依次由配水区、承托层、陶粒滤料反应层、清水区、出水渠构成，所述配水区内安装有长柄滤头和滤板，其上为承托层和陶粒滤料反应层。
5.根据权利要求2所述的一种污水的准IV类水提标改造装置，其特征在于：所述的反硝化深床V型滤池从上往下依次分别由配水区、生物滤料反应层、承托层、收集区、出水管、出水电动阀门构成，收集区内安装有短柄滤头和滤板，其上为承托层和生物滤料反应层。
6.根据权利要求2所述的一种污水的准IV类水提标改造装置，其特征在于：所述的高速气浮池由混合单元、絮凝单元、气浮单元、回流水系统构成，所述混合单元设有搅拌器，所述絮凝单元设有导流墙，所述气浮单元设有穿孔布水板、浮渣收集槽及剩余污泥排放系统，所述回流水系统设有回流水管、吸气口、溶气泵、溶气缓冲罐、溶气释放器组成。
7.根据权利要求2所述的污水的准IV类水提标改造装置，其特征在于：所述好氧硝化生物滤池陶粒滤料层厚度为2.0～4.0m，陶粒直径为4～9mm；所化反硝化深床V型滤池生物滤料层厚度为1.5～2.0m，生物滤料直径为1.5～3.5mm。
8.根据权利要求2所述的一种污水的准IV类水提标改造装置，其特征在于：所述的好氧硝化生物滤池的曝气系统由鼓风机、空气管路、调节阀门、曝气器和溶解氧仪组成，所述反冲洗系统包括反冲洗风机、反冲洗水泵、布水和布气管道；所述鼓风机、反冲洗风机和反冲洗水泵、调节阀门与程序自控系统连接。
9.根据权利要求2所述的一种污水的准IV类水提标改造装置，其特征在于：所述的好氧硝化生物滤池进水端设置在线流量计，在好氧硝化生物滤池中设置硝态氮及氨氮多功能在线监测仪表、溶解氧仪。
10.根据权利要求2所述的一种污水的准IV类水提标改造装置，其特征在于：反硝化深床V型滤池进水端中设置COD、硝态氮及总氮多功能在线监测仪表。
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