CN111704239A - 一种高效反硝化滤池系统及工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效反硝化滤池系统及工作方法，涉及环境保护、污水处理领域，包括罐体、滤板、布水系统、工作进水管、工作排水管和反洗排水管；所述滤板设置在罐体内部，滤板下方通过第一竖向支撑和第二竖向支撑；滤板上方从下至上依次设置有承托层和填料系统；填料系统上方设置有布水系统；所述工作进水管与布水系统相通，工作排水管用来排出经过填料系统和承托层的污水；所述反洗排水管用来排出反洗后的水。本发明采用低强度水冲洗使滤床处于微膨胀状态，达到驱气的目的；高强度水冲洗，使滤床处于硫化状态，达到反冲洗脱膜的目的。整个过程没有空气参与，系统反硝化速率不受进水和反冲洗的影响。
Description
技术领域
本发明涉及环境保护、污水处理领域，具体涉及到一种高效反硝化滤池系统及工作方法。
背景技术
为提高地表水环境质量，多地出台文件，要求城镇水处理厂TN指标值控制在10mg/L以下，甚至更低。针对这种需求，环境工作者开发了一系列反硝化生物滤池。申请号201820716870.2，名为“一种反硝化滤池”的实用新型专利，对传统的小阻力布水滤池的反冲洗方式和补水系统进行改进，提高反洗布水均匀性和气反冲的效率，从而或得良好的处理效果；申请号201921030158.8，名为“反硝化滤池设备”的实用新型专利，提出了与申请号为201820716870.2的实用新型专利不同的反冲洗布水、布气系统。上述两种专利术采用下向流，污水从池子上部进入滤池，不可避免的会造成“跌水”充氧，消耗碳源，影响反硝化反应。反冲采用了空气反冲洗，也会造成反洗后一段时间内反硝化速率降低。申请号CN201911200931.5，名为一种浅床反硝化滤池的专利，介绍了一种独特的向上与向下双流向过滤工艺设计，滤料为铁质填料和生物滤料，操作复杂。申请号201720382126.9，名为“反硝化双层滤池”的实用新型专利，将反硝化生物滤池的单层滤料改良为双层滤料，解决了反冲洗时生物膜过度脱落，系统反硝化效果降低的问题；该专利的布水系统会因为“跌水充氧”导致进水中的溶解氧升高，影响异氧反硝化微生物的活性，额外增加碳源的投加量。申请号200920209690.6，名为“一种气提式反硝化生物连续砂滤装置”的实用新型专利，利用气力提升技术将传统反硝化生物滤池的固定床改良为“移动床”，为了实现滤床的移动，需采用高压空气为动力使滤床在反应器内循环，空气的使用导致系统中的溶解氧浓度总体偏高，反硝微生物活性受到抑制，总体的反应速率较低。
上述所有专利技术都以外加碳源为电子供体，都存在COD超标的风险。
申请号201810645395.9，名为“一种增强型硫自养反硝化污水深度脱氮装置及方法”的发明专利，将微生物电解池与硫自养反硝化系统结合，提高了脱氮效率；由于不需要外加碳源，杜绝了COD超标的风险；但其为了保证较高的效率，需要频繁反洗和冲刷，以避免电极堵塞，且每次清洗时间在45min～70min，大大降低系统的使用效率。申请号201910993975.1，名为“一种用于硫铁耦合装置的反冲洗系统”的发明专利，介绍了一种以硫磺颗粒、石灰石颗粒、硫铁矿颗粒和反硝化菌固定化颗粒为填料的反硝化生物滤池，反冲洗系统包括：气体反冲系统、水反冲系统、超声脱膜组件、振动组件。
上述两种专利技术都不需要外加碳源为电子供体，杜绝了COD超标的风险，但系统过于复杂，能耗较高；都有空气参与，抑制了自养反硝化微生物活性。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种高效反硝生物滤池系统。本发明在反应器中间淹没出流进水避免了“跌水”充氧的过程，使进水中的溶解氧更低；采用低强度水冲洗使滤床处于微膨胀状态，达到驱气的目的；高强度水冲洗，使滤床处于硫化状态，达到反冲洗脱膜的目的。整个过程没有空气参与，系统反硝化速率不受进水和反冲洗的影响。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。
一种高效反硝化滤池系统，包括罐体、滤板、布水系统、工作进水管、工作排水管和反洗排水管；所述滤板设置在罐体内部，滤板通过第一竖向支撑和第二竖向支撑；滤板上从下至上依次设置有承托层和填料系统；填料系统上方设置有布水系统；所述工作进水管与布水系统相通，工作排水管用来排出经过填料系统和承托层的污水；所述反洗排水管用来排出反洗后的水。
进一步的，所述工作进水管进水端低于滤板设置，所述工作进水管出水端的高度与布水系统平齐。
进一步的，所述布水系统包括布水器、布水主管和布水支管，所述布水主管上设置有数个布水支管，布水支管上设置有数个布水器；所述布水器出口端设置有弧形反射板，且弧形反射板与布水器出口同圆心。
进一步的，所述承托层分为三层，从下至上依次为d＝16～32mm砾石、d＝8～16mm砾石和d＝4～8mm砾石。
进一步的，所述填料系统分为两层，从下至上依次为d＝2～4mm砾石和复合脱氮填料层。
进一步的，所述工作排水管的进水口低于滤板设置，工作排水管的出水口设置在复合脱氮填料层最低点的上方。
进一步的，所述反洗排水管的反洗排水口设置在罐体上方；所述反洗排水管的反洗排水口设置在L型排水槽内。
进一步的，所述布水器出口直径为15mm～20mm，出水口流速2.0m/s；所述滤板上均布有数个滤头。
一种高效反硝化滤池系统的工作方法，包括如下模式：
污水反硝化模式：通过工作进水管将污水通入布水系统进行布水，污水从上至下流通经过填料系统消耗掉污水中的电子供体和无机碳，污水实现硝酸盐的反硝化后通过工作排水管排出；
反冲洗模式：污水反硝化过程中，污水流向下流时填料系统会拦截污水中的悬浮物和老化的生物膜，污水过滤通道逐渐被堵塞，罐体内的水位会上升；当上升到最高水位时，水位信号传递给反洗水泵控制系统，关闭工作进水泵，关闭出水电动阀；开启反洗进水泵，水从反洗进水口进入罐体内，开始反冲洗模式。
附图说明
图1为根据本发明实施例的一种高效反硝化滤池系统结构示意图；
图2为布水系统结构示意图；
图3为图2的A-A剖视示意图；
图4为滤板结构示意图；
图5为图4上设置滤头后的结构示意图；
图6为滤板与滤头装配后的结构示意图。
附图标记：
1-基础槽钢；2-第一竖向支撑；3-第二竖向支撑；4-滤板；5-布水系统；51-布水主管；52-布水支管；53-弧形反射板；6-L型排水槽；8-底板；10-工作进水管；11-工作排水管；12-反洗排水管；13-滤头。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的
结合附图1、4和5，一种高效反硝化滤池系统，包括基础槽钢1、第一竖向支撑2、第二竖向支撑3、罐体7、滤板4、布水系统5、工作进水管10、工作排水管11和反洗排水管12；其中，基础槽钢1设置在地平面上，基础槽钢1上方焊接有底板8，底板8上安装有罐体7，罐体7内设置有圆形的滤板4，滤板4上开设有孔径为33.5mm的孔，用于安装布水滤头13，滤头13安装密度36～49个/㎡；滤板4通过第一竖向支撑2和第二竖向支撑3支撑，结合附图5，可以很清楚的看出第一竖向支撑2和第二竖向支撑3是如何支撑滤板4的；
滤板4上设置有承托层，承托层分为三层，从下至上分别为F1、F2和F3，其中，F1为200mm厚d＝16～32mm砾石，F2为100mm厚d＝8～16mm砾石、F3为100mm厚d＝4～8mm砾石，承托层上方为填料系统，填料系统分为两层，从下至上分别为F4和F5，其中F4为700mm厚d＝2～4mm砾石(或石英石、或生物陶粒、或其他同等粒径的滤料)、F5为1500mm厚高效复合脱氮填料，其中，高效复合脱氮填料，主要成分为生物硫颗粒，根据不同的水质可以复配其他填料，但复配的填料单质硫的含量不得低于35％。
结合附图2和3，填料系统上方设置有布水系统5，布水系统5包括布水主管51、布水支管52和布水器，布水主管51上设置有数个布水支管52，布水支管52上设置有数个布水器；布水器出口端设置有弧形反射板53，且弧形反射板53与布水器出口同圆心。具体的，布水器出口直径为15mm～20mm，出水口流速2.0m/s，出口设有弧形反射板53，安装密度为4个/㎡，安装弧形反射板53的目的在于，进水时，水流通过反射弧形成散射流，全池均匀布水；反冲洗时，布水器底部的反射弧起导流作用，避免颗粒堵住布水孔。
另外，一种高效反硝化滤池系统中的工作进水管10与布水系统5相通，工作进水管10的进水端低于滤板4，工作进水管10出水端高度与布水系统5平齐，这样设计的目的在于：工作进水管10出水端的位置高于填料系统顶面150mm～300mm，工作进水管10进水端淹没在罐体最低工作水位以下，目的在于形成淹没出流，避免跌水充氧。
工作排水管11用来排出经过填料系统和承托层的污水，工作排水管11的进水口低于滤板4设置，工作排水管11的出水口设置在复合脱氮填料最底点的上方，且低于填料系统顶面300mm～500mm，目的在于保证罐体内的最低水位高于罐体顶面，防治滤料直接暴露在大气中，避免大气复氧对反硝化系统造成不利影响。工作排水管11的竖直管段上安装有电动阀门，目的在于系统反冲洗时，能自动关闭电动阀；反冲洗过程完成后，自动开电动阀。
反洗排水管12的反洗排水口设置在罐体7上方，反洗排水管12的反洗排水口设置在L型排水槽6内，反洗排水管12的反洗排水口设置在高于填料系统顶部1.5m处。
需要进一步说明的是：附图1中，有关字母的含义：V2、V4均表示阀门；P1、P2均表示观测水损控制反洗的压力表；N1、N2、N3、N4和N5中分别表示布水系统的进水口、工作排水管11的进水口或者称作工作排水出水口、N3表示反洗进水口，即反洗过程中，反洗水流是从N3口进入的、N4表示反洗排水口，反洗水流是从N4这个口进入反洗排水管12内的、N5表示人孔，该孔是为了方便观察；附图6中，滤头13为ABS滤头，滤头13安装在滤板4开设的孔内，且滤头13与钢管之间的缝隙内填充双组份密封填料；附图5中，滤板4与罐体7之间的缝隙填充双组份密封填料。
一种高效反硝生物滤池工作流程：污水通过淹没在罐体最低工作水位以下的工作进水管均匀布水，向下流动经过填料系统，消耗电子供体和无机碳，实现硝酸盐的反硝化，然后通过工作排水管排出。水流下向流时填料会拦截污水中的悬浮物和老化的生物膜，污水过滤通道逐渐被堵塞，滤池内的水位会上升。当上升到最高水位时，水位信号传递给反洗水泵控制系统，关闭工作进水泵，关闭出水电动阀；开启反洗进水泵，反冲洗时间3min～5min，关闭反洗进水泵，开启出水电动阀，水位逐渐下降。当水位下降到最低水位时，开启工作水泵，进入下一个工作周期。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种高效反硝化滤池系统，其特征在于，包括罐体(7)、滤板(4)、布水系统(5)、工作进水管(10)、工作排水管(11)和反洗排水管(12)；所述滤板(4)设置在罐体(7)内部，滤板(4)通过第一竖向支撑(2)和第二竖向支撑(3)支撑；滤板(4)上从下至上依次设置有承托层和填料系统；填料系统上方设置有布水系统(5)；所述工作进水管(10)与布水系统(5)相通，工作排水管(11)用来排出经过填料系统和承托层的污水；所述反洗排水管(12)用来排出反洗后的水。
2.根据权利要求1所述的高效反硝化滤池系统，其特征在于，所述工作进水管(10)进水端低于滤板(4)设置，所述工作进水管出水端的高度与布水系统(5)平齐。
3.根据权利要求1或者2任一项所述的高效反硝化滤池系统，其特征在于，所述布水系统(5)包括布水器、布水主管(51)和布水支管(52)，所述布水主管(51)上设置有数个布水支管(52)，布水支管(52)上设置有数个布水器；所述布水器出口端设置有弧形反射板(53)，且弧形反射板(53)与布水器出口同圆心。
4.根据权利要求1所述的高效反硝化滤池系统，其特征在于，所述承托层分为三层，从下至上依次为d＝16～32mm砾石、d＝8～16mm砾石和d＝4～8mm砾石。
5.根据权利要求1所述的高效反硝化滤池系统，其特征在于，所述填料系统分为两层，从下至上依次为d＝2～4mm砾石和复合脱氮填料层。
6.根据权利要求5所述的高效反硝化滤池系统，其特征在于，所述工作排水管的进水口低于滤板(4)设置，工作排水管(11)的出水口设置在复合脱氮填料层最低点的上方。
7.根据权利要求1所述的高效反硝化滤池系统，其特征在于，所述反洗排水管的反洗排水口设置在罐体(7)上方；所述反洗排水管(12)的反洗排水口设置在L型排水槽(6)内。
8.根据权利要求3所述的高效反硝化滤池系统，其特征在于，所述布水器出口直径为15mm～20mm，出水口流速2.0m/s；所述滤板(4)上均布有数个滤头(13)。
9.一种高效反硝化滤池系统的工作方法，其特征在于，包括如下模式：
污水反硝化模式：通过工作进水管(10)将污水通入布水系统(5)进行布水，污水从上至下流通经过填料系统消耗掉污水中的电子供体和无机碳，污水实现硝酸盐的反硝化后通过工作排水管排出；
反冲洗模式：污水反硝化过程中，污水流向下流时填料系统会拦截污水中的悬浮物和老化的生物膜，污水过滤通道逐渐被堵塞，罐体(7)内的水位会上升；当上升到最高水位时，水位信号传递给反洗水泵控制系统，关闭工作进水泵，关闭出水电动阀；开启反洗进水泵，水从反洗进水口进入罐体(7)内，开始反冲洗模式。
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