CN111470612A - 一种上向流生物滤池的高效智能反冲洗系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种上向流生物滤池的高效智能反冲洗系统，采用本发明处理，彻底解决了现状上向流生物滤池因反冲洗强度过大而影响污染物的去除效率，因反冲洗强度不足或者反冲洗时间设置过短而导致滤池频繁反冲洗甚至因反冲洗不充分引起生物滤池滤料板结、滤板翻板的问题；彻底解决了现状上向流生物滤池频繁反冲洗对前端预处理单元的冲击以及因此造成的运营成本的额外增加；通过高效智能反冲洗系统，实现了提前预警，减少了人为干预的不确定因素，将滤池的整体板结提前扼杀在摇篮中，保证滤池的正常运行。对于上向流生物滤池工艺领域，具有极大的推广应用价值。

Description

一种上向流生物滤池的高效智能反冲洗系统

技术领域

本发明涉及一种污水处理领域，具体涉及一种上向流生物滤池的高效智能反冲洗系统。

背景技术

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，生物膜法污水处理技术得到了广泛的研究和应用，其中，曝气生物滤池以其对占地面积小、运行费用低，基建投资小，处理负荷高，运行管理方便、处理效果好等优点被广泛的应用于污水深度处理领域。上向流生物滤池无排泥系统，采用周期运行，需定期进行反冲洗，从开始过滤到反冲洗完毕为一个完整的周期。具体过程如下：经预处理的污水从滤池下部通过滤板上安装的长柄滤头向上进入滤料层，根据需要滤料层下部可设有曝气系统进行曝气，随着运行过程的进行，附着在滤料表面由于新陈代谢而增殖的生物量越来越多，同时滤料层截留进水中的悬浮物不断增加，当积累到一定的时候就必须对滤池进行反冲洗，以除去滤床内过量的微生物膜及悬浮物，恢复其正常处理能力。生物滤池的反冲洗一般采用“降水位+气水联合法”，反冲洗水为经处理后的达标水，反冲洗空气来自于鼓风机。通过反冲洗老化的生物膜与被截留的悬浮物与滤料分离，随反冲洗排水排出滤池，反冲洗排水自流入排水废水池，废水池污水通过水泵提升至前端预处理单元进入厂区系统二次处理。

现行的上向流生物滤池“降水位+气水联合法”反冲洗，通过降水位操作，虽然解决了生物滤池布水、布气系统的滤头堵塞问题，但生物滤池在运行中仍然存在不少问题：如①为防止滤池滤料板结影响滤池正常运行，加大反冲洗强度，而反冲洗强度一旦过大易造成滤池去除污染物效率降低，无法保证出水水质稳定达标排放；②反冲洗强度不足或者反冲洗时间设置过短易导致滤池频繁反冲洗甚至因反冲洗不充分引起生物滤池滤料出现板结问题，严重情况下甚至出现滤池翻板，引起严重的生产事故；③而频繁反冲洗，反冲洗废水通过提升泵提升至前端预处理单元进入系统二次处理，更是会加重预处理单元的处理负荷，同时会额外增加反洗废水二次处理的成本，造成整体运营成本居高不下，不符合经济稳定运行的遵旨。因此，急需开发一种高效智能反冲洗系统。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种上向流生物滤池的高效智能反冲洗系统，以突破目前遇到的运行难题。具体内容如下：所述的高效智能反冲洗系统由上向流生物滤池、压力传感器、PLC系统、悬浮物检测仪、液位计构成；所述上向流生物滤池从下往上依次由配水室、承托层、陶粒滤料反应层、清水区、出水渠、出水管道构成，所述清水区内安装有悬浮物检测仪，所述配水室内安装有长柄滤头、滤板和压力传感器，其上为承托层和陶粒滤料反应层；所述压力传感器位于滤板下方，用于测定长柄滤头与滤料层上方清水区水面间的压力值，同时PLC程序记录的水头损失＝上向流生物滤池正常过水的压力值水头—上向流生物滤池满水位静置且未过水的压力值水头；所述的悬浮物检测仪位于清水区内；所述的PLC系统含有压力变化趋势的分析软件，用于监测压力趋势变化；所述的上向流生物滤池为脱氮生物滤池，承托层厚度300mm，清水区高度1.2～1.5m；自动反冲洗系统步骤如下：

(1)正常反洗冲：

①正常反洗启动点：采用压力传感器监测的压力以及悬浮物检测仪监测的清水区内的悬浮物浓度的阈值点，当达到二者之一，启动正常反冲洗程序；反冲洗的先决条件为下列一项：1)反洗后正常进出水5小时后，当悬浮物检测仪监测的悬浮物浓度超过20mg/L；2)当滤速为8～12m/h时，压力传感器监测的水头损失超过0.4倍滤料层厚度阈值(单位m)；当滤速为12～15m/h时，压力传感器监测的水头损失超过0.5倍滤料层厚度阈值(单位m)；当滤速为 15～20m/h时，压力传感器监测的水头损失超过0.55倍滤料层厚度阈值(单位 m)；

②正常反洗程序：1)降水位反冲洗：先打开降水位反冲洗排水管道的控制阀，此时生物滤池中的水位开始降低，在生物滤池正常运行时的自由液面下降至滤料表面，关闭降水位反冲洗排水管道上的控制阀；通过反向冲洗作用，将长柄滤头表面的纤维状物质及生物膜冲洗并外排，防止长柄滤头堵塞； 2)再进行气洗：打开反冲洗进气管道上的控制阀，启动反冲洗鼓风机，使反冲洗空气从反冲洗进气管道进入上向流生物滤池，开始气洗，使滤料松动，气洗强度14～25L/min·s，气洗时间2～5min；3)气水联合反冲洗：打开反冲洗进水管道上的控制阀，然后利用处理后的出水从反冲洗进水管道进入滤池，开始气水联合反冲洗，将老化生物膜和截留的悬浮物排出池外，气水联合反洗时间5～8min；4)水漂洗：关闭反冲洗鼓风机，再关闭反冲洗进气管道的控制阀，单独进行水漂洗，水漂洗强度4～6L/min·s，水洗时间5～15min；

(3)强制反冲洗：

①强制反洗启动点：

当达到以下优先条件之一，启动强制反冲洗程序：在反洗后，当压力传感器监测的水头损失(单位m)的增长至步骤(1)中2)反洗阈值条件，所需时间小于变化小于5小时；2)在历次相邻反洗后，当压力传感器监测的水头损失(单位m)的增长至步骤(1)中2)反洗阈值条件，前后监测相邻反洗周期缩短差值超过1h；

②强制反洗程序：强制反洗顺序同正常反洗冲程序②一样，采用降水位反冲洗方法，不同之处在于通过提高强制反冲洗的强度，将滤池内局部板结的现象提前彻底解决，避免因反冲洗强度不足或者反冲洗时间设置过短导致滤池频繁反冲洗甚至因反冲洗不充分引起生物滤池滤料出现板结问题，将滤池的整体板结提前扼杀在摇篮中，保证滤池的正常运行，合理的强制反洗强度可避免因反冲洗强度不足或者反冲洗时间设置过短导致滤池频繁反冲洗甚至因反冲洗不充分引起生物滤池滤料出现板结；所述的不同之处在于：气洗强度25～30L/min·s，水漂洗强度8～10L/min·s。

所述的滤料层厚度为1.5～4.0m，直径为3～9mm；所述清水区1.2～1.5m，所述承托层0.2～0.3m。

所述的采用“降水位+气水联合法”进行反冲洗，降水位反冲洗时保证每个滤头下端滤杆中的截面流速不小于0.2m/s。

在降水位的过程中，上向流生物滤池正常运行时的自由液面下降的高度可通过安装在生物滤池池顶上的液位计来控制。

所述的反冲洗系统包括反冲洗鼓风机、反冲洗水泵、布水和布气管道；所述反冲洗鼓风机和反冲洗水泵、调节阀门与程序自控系统连接。

本发明采用用于上向流生物滤池，彻底解决了现状上向流生物滤池因反冲洗强度过大而影响污染物的去除效率，因反冲洗强度不足或者反冲洗时间设置过短而导致滤池频繁反冲洗甚至因反冲洗不充分引起生物滤池滤料板结、滤板翻板的问题；彻底解决了现状上向流生物滤池频繁反冲洗对前端预处理单元的冲击以及因此造成的运营成本的额外增加；通过高效智能反冲洗系统，实现了提前预警，减少了人为干预的不确定因素，将滤池的整体板结提前扼杀在摇篮中，保证滤池的正常运行。对于上向流生物滤池工艺领域，具有极大的推广应用价值。

附图说明

图1为本发明一种上向流生物滤池的高效智能反冲洗系统的结构示意图。

其中：1、上向流生物滤池，2、配水室，3、承托层，4、陶粒滤料反应层，5、清水区，6、出水渠，7、长柄滤头，8、滤板，9、压力传感器，10、悬浮物检测仪，11、液位计，12、反冲洗出水管道控制阀，13、反冲洗出水管道，14、降水位排水管道控制阀、15降水位排水管道，16、反冲洗水泵， 17、反冲洗进水管道，18、反冲洗进水管道控制阀，19、反冲洗鼓风机，20、反冲洗进气管道，21、反冲洗进气管道控制阀，22、出水管道，23、PLC系统， 24、控制电缆。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明做进一步说明：

所述的高效智能反冲洗系统由上向流生物滤池(1)、压力传感器(9)、 PLC系统(23)、悬浮物检测仪(10)、液位计(11)构成；所述上向流生物滤池(1)从下往上依次由配水室(2)、承托层(3)、陶粒滤料反应层(4)、清水区(5)、出水渠(6)、出水管道(22)构成，所述清水区(5)内安装有悬浮物检测仪(10)，所述配水室(2)内安装有长柄滤头(7)、滤板(8)和压力传感器(9)，其上为承托层(3)和陶粒滤料反应层(4)；所述压力传感器 (9)位于滤板(8)下方，用于测定长柄滤头(7)与滤料层(4)上方清水区(5)水面间的压力值，同时PLC程序记录的水头损失＝上向流生物滤池(1) 正常过水的压力值水头—上向流生物滤池(1)满水位静置且未过水的压力值水头；所述的悬浮物检测仪(10)位于清水区(5)内；所述的PLC系统(23) 含有压力变化趋势的分析软件，用于监测压力趋势变化；所述的上向流生物滤池(1)为脱氮生物滤池，承托层(3)厚度300mm，清水区(5)高度1.2～1.5m；自动反冲洗系统步骤如下：

(1)正常反洗冲：

①正常反洗启动点：采用压力传感器(9)监测的压力以及悬浮物检测仪 (10)监测的清水区(5)内的悬浮物浓度的阈值点，当达到二者之一，启动正常反冲洗程序；反冲洗的先决条件为下列一项：1)反洗后正常进出水5小时后，当悬浮物检测仪(10)监测的悬浮物浓度超过20mg/L；2)当滤速为 8～12m/h时，压力传感器(9)监测的水头损失超过0.4倍滤料层厚度阈值(单位m)；当滤速为12～15m/h时，压力传感器(9)监测的水头损失超过0.5倍滤料层厚度阈值(单位m)；当滤速为15～20m/h时，压力传感器(9)监测的水头损失超过0.55倍滤料层厚度阈值(单位m)；

②正常反洗程序：1)降水位反冲洗：先打开降水位反冲洗排水管道(15) 的控制阀(14)，此时生物滤池(1)中的水位开始降低，在生物滤池(1)正常运行时的自由液面下降至滤料表面，关闭降水位反冲洗排水管道上(15) 的控制阀(14)；通过反向冲洗作用，将长柄滤头(7)表面的纤维状物质及生物膜冲洗并外排，防止长柄滤头(7)堵塞；2)再进行气洗：打开反冲洗进气管道(20)上的控制阀(21)，启动反冲洗鼓风机(19)，使反冲洗空气从反冲洗进气管道(20)进入上向流生物滤池(1)，开始气洗，使滤料松动，气洗强度14～25L/min·s，气洗时间2～5min；3)气水联合反冲洗：打开反冲洗进水管道上(17)的控制阀(18)，然后利用处理后的出水从反冲洗进水管道(17)进入滤池，开始气水联合反冲洗，将老化生物膜和截留的悬浮物排出池外，气水联合反洗时间5～8min；4)水漂洗：关闭反冲洗鼓风机(19)，再关闭反冲洗进气管道(20)的控制阀(21)，单独进行水漂洗，水漂洗强度 4～6L/min·s，水洗时间5～15min；

(3)强制反冲洗：

①强制反洗启动点：

当达到以下优先条件之一，启动强制反冲洗程序：在反洗后，当压力传感器(9)监测的水头损失(单位m)的增长至步骤(1)中2)反洗阈值条件，所需时间小于变化小于5小时；2)在历次相邻反洗后，当压力传感器(9) 监测的水头损失(单位m)的增长至步骤(1)中2)反洗阈值条件，前后监测相邻反洗周期缩短差值超过1h；

②强制反洗程序：强制反洗顺序同正常反洗冲程序②一样，采用降水位反冲洗方法，不同之处在于通过提高强制反冲洗的强度，将滤池内局部板结的现象提前彻底解决，避免因反冲洗强度不足或者反冲洗时间设置过短导致滤池频繁反冲洗甚至因反冲洗不充分引起生物滤池(1)滤料出现板结问题，将滤池的整体板结提前扼杀在摇篮中，保证滤池的正常运行，合理的强制反洗强度可避免因反冲洗强度不足或者反冲洗时间设置过短导致滤池频繁反冲洗甚至因反冲洗不充分引起生物滤池滤(1)料出现板结；所述的不同之处在于：气洗强度25～30L/min·s，水漂洗强度8～10L/min·s。

所述的滤料层(4)厚度为1.5～4.0m，直径为3～9mm；所述清水区 1.2～1.5m，所述承托层0.2～0.3m。

所述的采用“降水位+气水联合法”进行反冲洗，降水位反冲洗时保证每个滤头下端滤杆中的截面流速不小于0.2m/s。

在降水位的过程中，上向流生物滤池(1)正常运行时的自由液面下降的高度可通过安装在生物滤池池顶上的液位计(11)来控制。

所述的反冲洗系统包括反冲洗鼓风机(19)、反冲洗水泵(16)、布水和布气管道；所述反冲洗鼓风机(19)和反冲洗水泵(16)、调节阀门(21、18) 与程序自控系统连接。

实施例1：

安徽省某市政污水处理厂，处理流量为40000m3/d，采用“高效沉淀池+ 前置反硝化生物滤池”工艺，通过此高效智能反冲洗系统的有效控制，在保障滤池稳定运行的前提下，每年反冲洗废水量较之前降低了20％，直接成本节约近100万元。

实施例2：

江苏省南京市某市政污水处理厂，处理流量为200000m3/d，采用“高效沉淀池+前置反硝化生物滤池”工艺，通过此高效智能反冲洗系统的有效控制，反硝化滤池运行压力始终维持在0.05MPa，滤池连续3年反冲洗布水布气均匀，反冲洗水量较之前降低18％，年运行成本节约近400万元。

本发明采用用于上向流生物滤池，彻底解决了现状上向流生物滤池因反冲洗强度过大而影响污染物的去除效率，因反冲洗强度不足或者反冲洗时间设置过短而导致滤池频繁反冲洗甚至因反冲洗不充分引起生物滤池滤料板结、滤板翻板的问题；彻底解决了现状上向流生物滤池频繁反冲洗对前端预处理单元的冲击以及因此造成的运营成本的额外增加；通过高效智能反冲洗系统，实现了提前预警，减少了人为干预的不确定因素，将滤池的整体板结提前扼杀在摇篮中，保证滤池的正常运行。对于上向流生物滤池工艺领域，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 (5)

1.一种上向流生物滤池的高效智能反冲洗系统，其特征在于：所述的高效智能反冲洗系统由上向流生物滤池、压力传感器、PLC系统、悬浮物检测仪、液位计构成；所述上向流生物滤池从下往上依次由配水室、承托层、陶粒滤料反应层、清水区、出水渠、出水管道构成，所述清水区内安装有悬浮物检测仪，所述配水室内安装有长柄滤头、滤板和压力传感器，其上为承托层和陶粒滤料反应层；所述压力传感器位于滤板下方，用于测定长柄滤头与滤料层上方清水区水面间的压力值，同时PLC程序记录的水头损失＝上向流生物滤池正常过水的压力值水头—上向流生物滤池满水位静置且未过水的压力值水头；所述的悬浮物检测仪位于清水区内；所述的PLC系统含有压力变化趋势的分析软件，用于监测压力趋势变化；所述的上向流生物滤池为脱氮生物滤池，承托层厚度300mm，清水区高度1.2～1.5m；自动反冲洗系统步骤如下：

(1)正常反洗冲：

①正常反洗启动点：采用压力传感器监测的压力以及悬浮物检测仪监测的清水区内的悬浮物浓度的阈值点，当达到二者之一，启动正常反冲洗程序；反冲洗的先决条件为下列一项：1)反洗后正常进出水5小时后，当悬浮物检测仪监测的悬浮物浓度超过20mg/L；2)当滤速为8～12m/h时，压力传感器监测的水头损失超过0.4倍滤料层厚度阈值(单位m)；当滤速为12～15m/h时，压力传感器监测的水头损失超过0.5倍滤料层厚度阈值(单位m)；当滤速为15～20m/h时，压力传感器监测的水头损失超过0.55倍滤料层厚度阈值(单位m)；

②正常反洗程序：1)降水位反冲洗：先打开降水位反冲洗排水管道的控制阀，此时生物滤池中的水位开始降低，在生物滤池正常运行时的自由液面下降至滤料表面，关闭降水位反冲洗排水管道上的控制阀；通过反向冲洗作用，将长柄滤头表面的纤维状物质及生物膜冲洗并外排，防止长柄滤头堵塞；2)再进行气洗：打开反冲洗进气管道上的控制阀，启动反冲洗鼓风机，使反冲洗空气从反冲洗进气管道进入上向流生物滤池，开始气洗，使滤料松动，气洗强度14～25L/min·s，气洗时间2～5min；3)气水联合反冲洗：打开反冲洗进水管道上的控制阀，然后利用处理后的出水从反冲洗进水管道进入滤池，开始气水联合反冲洗，将老化生物膜和截留的悬浮物排出池外，气水联合反洗时间5～8min；4)水漂洗：关闭反冲洗鼓风机，再关闭反冲洗进气管道的控制阀，单独进行水漂洗，水漂洗强度4～6L/min·s，水洗时间5～15min；

(3)强制反冲洗：

①强制反洗启动点：

当达到以下优先条件之一，启动强制反冲洗程序：在反洗后，当压力传感器监测的水头损失(单位m)的增长至步骤(1)中2)反洗阈值条件，所需时间小于变化小于5小时；2)在历次相邻反洗后，当压力传感器监测的水头损失(单位m)的增长至步骤(1)中2)反洗阈值条件，前后监测相邻反洗周期缩短差值超过1h；

②强制反洗程序：强制反洗顺序同正常反洗冲程序②一样，采用降水位反冲洗方法，不同之处在于通过提高强制反冲洗的强度，将滤池内局部板结的现象提前彻底解决，避免因反冲洗强度不足或者反冲洗时间设置过短导致滤池频繁反冲洗甚至因反冲洗不充分引起生物滤池滤料出现板结问题，将滤池的整体板结提前扼杀在摇篮中，保证滤池的正常运行，合理的强制反洗强度可避免因反冲洗强度不足或者反冲洗时间设置过短导致滤池频繁反冲洗甚至因反冲洗不充分引起生物滤池滤料出现板结；所述的不同之处在于：气洗强度25～30L/min·s，水漂洗强度8～10L/min·s。

2.根据权利要求1所述的一种上向流生物滤池的高效智能反冲洗系统，其特征在于：所述的滤料层厚度为1.5～4.0m，直径为3～9mm；所述清水区1.2～1.5m，所述承托层0.2～0.3m。

3.根据权利要求1所述的一种上向流生物滤池的高效智能反冲洗系统，其特征在于：所述的采用“降水位+气水联合法”进行反冲洗，降水位反冲洗时保证每个滤头下端滤杆中的截面流速不小于0.2m/s。

4.根据权利要求1所述的一种上向流生物滤池的高效智能反冲洗系统，其特征在于：在降水位的过程中，上向流生物滤池正常运行时的自由液面下降的高度可通过安装在生物滤池池顶上的液位计来控制。

5.根据权利要求1所述的一种上向流生物滤池的高效智能反冲洗系统，其特征在于：所述的反冲洗系统包括反冲洗鼓风机、反冲洗水泵、布水和布气管道；所述反冲洗鼓风机和反冲洗水泵、调节阀门与程序自控系统连接。

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