CN111908597A - 一种新型曝气生物滤池污水处理设备及污水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种新型曝气生物滤池污水处理设备，其包括处理装置、曝气装置以及反冲洗装置；处理装置包括滤池池体以及由下至上依次设于滤池池体的配水层、承托层以及污水处理层；污水处理层填充有多个第一滤包，第一滤包开设有滤孔，每一第一滤包具有生物滤料；曝气装置与污水处理层连通；反冲洗装置与配水层连通。本发明通过设置有滤孔的第一滤包，第一滤包内具有生物滤料，使生物滤料之间的空隙较大，污水和气体通过污水处理层所受到的阻力较小，不容易出现堵塞，能节省部分能耗，能处理低、中、高浓度污水，且反冲洗时生物滤料流失减少，降低运行成本。

Description

一种新型曝气生物滤池污水处理设备及污水处理方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体地，涉及一种新型曝气生物滤池污水处理设备及污水处理方法。

背景技术

人类经济、社会、政治活动日益发展和增加，增加了用水需求，产生大量污水。这些废水包括工业废水如造纸废水、印染废水、石化废水、化工废水、电镀废水、印刷电路板废水、钢铁厂废水、医药废水、肉制品废水等，农业废水如畜禽养殖场废水、屠宰场废水、淡水养殖尾水、海水养殖尾水，城镇、农村产生的市政生活污水等。这些废水成分是复杂的。这些污水若没有得到有效处理，直接排放到环境中，会对环境和人体健康造成严重的危害。废水中的垃圾和悬浮物会影响水面景观。废水中的有机物、氮、磷等营养物质会导致水体富营养化，水体溶解氧浓度降低甚至为零，水生动植物死亡。废水中的重金属会导致水生动植物中毒甚至死亡，若这些重金属被人体吸收会对人的身体造成严重危害。废水中的难降解有机物在河流湖泊或沉降在河流湖泊底泥中，会形成长久的持续性危害。这些污水成分是复杂的，若没有得到有效处理，直接排放到环境中，会对环境和人体健康造成严重的危害。因此，需要对废水进行全面有效地处理，使废水达到国家排放标准后，才能排放到环境中，减少乃至杜绝废水对环境的危害。

废水成分复杂性导致废水处理工程需根据废水的性质集成多种废水处理方法，才能把废水中的污染物处理到达标排放。这些废水废水处理方法包括格栅过滤法，混凝沉淀法，加药气浮法，吸附处理法，高级氧化法，厌氧生物法，好氧生物法，膜过滤技术等。格栅过滤是一种简单的过滤工艺，一般只能去除垃圾和较大的悬浮物。混凝沉淀法，加药气浮法需要在废水中持续投加聚合氯化铝等混凝剂，会产生二次污染，处理费用高。吸附处理法需要持续投加吸附剂吸附水中污染物，会产生二次污染，处理费用高。高级氧化法需要持续投加强氧化剂氧化废水中污染物，处理费用高，也会产生二次污染。膜过滤技术使用的超滤膜，纳滤膜，反渗透膜等膜设备价格昂贵，容易被污染物堵塞，维护和更换成本高。厌氧生物法不能处理氨氮，处理效率不够高，占地面积较大，厌氧微生物较难培养。以上废水处理工艺存在不同的使用场景，但也具有各自的缺点。好氧生物法可持续利用废水中营养物质培养反应器中的好氧微生物，同时达到利用和去除污染物的目的。好氧生物法具有处理效率高，使用成本低，可去除多种污染物，可持续性好，占地面积较小等优点。

目前，好氧生物法在绝大多数废水处理工程中作为核心处理方法应用。好氧生物法包括活性污泥法，序批式活性污泥法，氧化沟，好氧生物接触氧化法，好氧移动床生物膜反应器，膜生物反应器，曝气生物滤池等。活性污泥法，序批式活性污泥法，氧化沟等存在着污泥浓度不高，处理效率不够高，抗冲击负荷能力不够强，占地面积大，剩余污泥多，容易发生短流，能耗相对较大等缺点。好氧生物接触氧化法，好氧移动床生物膜反应器与活性污泥法等相比，虽然污泥浓度更高，处理效率更高，抗冲击负荷能力更强，占地面积更小，剩余污泥更少等优点，但各方面功能仍亟待进一步改进。膜生物反应器出水水质好，处理效率高，但是膜设备价格昂贵，容易被污泥和污染物堵塞，日常维护和更换成本高，限制其在废水处理中的发展。

曝气生物滤池是一种由浸没在污水中的生物滤料和人工曝气系统构成的生物处理工艺。其特点是在池内设置生物滤料，池底曝气对污水进行充氧，并使池体内污水处于流动状态，在有氧的条件下，污水与生物滤料表面的生物膜反复接触，使污水获得净化。曝气生物滤池具有处理效果好，经济成本低，占地面积小，出水水质好，操作简单等优点。

但是，曝气生物滤池仍存在一些缺点。首先，它一般只用于低浓度废水的处理，如废水的深度处理，微污染原水的处理，自来水原水前处理等。其次，现有的曝气生物滤池在运行过程中，微生物以污水中污染物为营养物质，不断的生长繁殖、新陈代谢，微生物逐渐长满生物滤料的间隙，这会产生三方面的问题。第一，增加污水和空气通过曝气生物滤池的阻力，增加水泵和风机的能耗。第二，生物滤料和微生物截留越来越多污染物，积聚在曝气生物滤池内部，使出水污染物浓度可能上升。第三，曝气生物滤池中淤泥的污泥板结，影响生物滤料的使用寿命，这需要经常对曝气生物滤池进行反冲洗，操作比较繁琐，增加操作费用，曝气生物滤池经常反冲洗会造成生物滤料的流失。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种新型曝气生物滤池污水处理设备及污水处理方法。

本发明公开的一种新型曝气生物滤池污水处理设备包括：

处理装置，其包括滤池池体以及设于滤池池体的配水层、承托层以及污水处理层；配水层、承托层以及污水处理层由下至上依次设于滤池池体，或配水层、污水处理层以及承托层由上至下依次设于滤池池体；污水处理层填充有多个第一滤包，第一滤包开设有滤孔，每一第一滤包内具有生物滤料；

曝气装置，其与污水处理层连通；

反冲洗装置，其与配水层连通。

根据本发明一实施方式，新型曝气生物滤池污水处理设备还包括排水池，排水池与污水处理层连通。

根据本发明一实施方式，排水池包括循环水区以及处理水区；循环水区一端与污水处理层连通，循环水区的另一端与反冲洗装置连通。

根据本发明一实施方式，反冲洗装置包括充水组件以及充气组件；充水组件的一端与排水池连通，充水组件的另一端与配水层连通，充气组件与配水层连通。

根据本发明一实施方式，承托层设置有多个滤头，配水层通过多个滤头与污水处理层连通。

根据本发明一实施方式，滤池池体包括出水堰，出水堰设于滤池池体内，并位于污水处理层。

根据本发明一实施方式，处理装置还包括防堵层，防堵层位于承托层与污水处理层之间；

防堵层包括多个防堵石；多个防堵石铺设于承托层。

根据本发明一实施方式，防堵层还设有多个第二滤包，多个第二滤包套设于多个防堵石。

根据本发明一实施方式，新型曝气生物滤池污水处理设备还包括污水池，污水池与配水层连通。

根据本发明一实施方式，本方法包括以下步骤：

在污水处理层内驯养菌落；

污水流入处理装置的配水层，并经承托层流过污水处理层；污水处理层中含生物滤料的第一滤包对流过的污水进行过滤处理和生化处理；

曝气装置对污水处理层进行曝气，提供菌落所需的氧气；

生物过滤装置运行一定时期出现堵塞后，反冲洗装置对配水层、承托层以及污水处理层进行反冲洗。

本发明的有益效果：通过设置有滤孔的第一滤包，第一滤包内具有生物滤料，并填充在污水处理层内，生物滤料之间的空隙较大，污水和气体通过污水处理层所受到的阻力较小。与活性污泥法、氧化沟等传统好氧生物法相比，具有污泥浓度高，占地面积小，能耗低，兼具过滤和生化作用，处理效果好，处理效果稳定，抗冲击负荷能力强，剩余污泥少等优点。与常规曝气生物滤池相比，具有处理范围广，能处理低、中、高浓度污水，不容易出现堵塞，能节省反冲洗的能耗，使反冲洗的频率减少，且反冲洗时生物滤料流失减少，降低运行成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为实施例一中一种新型曝气生物滤池污水处理设备的结构示意图；

图2为图1在A处的放大图；

图3为实施例一中一种新型曝气生物滤池污水处理设备的另一结构示意图；

图4为实施例一中一种新型曝气生物滤池污水处理设备的另一结构示意图；

图5为实施例五中一种新型曝气生物滤池污水处理方法的流程框图。

附图标记说明：1、处理装置；11、滤池池体；111、出水堰；12、配水层；13、承托层；131、滤头；14、污水处理层；141、第一滤包；15、防堵层；151、防堵石；2、曝气装置；3、反冲洗装置；31、充水组件；311、充水驱动件；312、充水连接件；32、充气组件；4、排水池；41、循环水区；42、处理水区；5、污水池。

具体实施方式

以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示诸如上、下、左、右、前、后……仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

实施例一

参照图1、图2及图3，图1为实施例一中一种新型曝气生物滤池污水处理设备结构示意图，图2为图1在A处的放大图，图3为实施例一中一种新型曝气生物滤池污水处理设备的另一结构示意图。

本实施例中的一种新型曝气生物滤池污水处理设备包括处理装置1、曝气装置2以及反冲洗装置3，处理装置1用于处理污水并获得净化的水源，曝气装置2为微生物提供氧气，反冲洗装置3用于搅动滤池池体1里长期累积的微生物和污染物，使它们混合在水中，形成混合物。

处理装置1包括滤池池体11以及设于滤池池体11的配水层12、承托层13以及污水处理层14；配水层12、承托层13以及污水处理层14由下至上依次设于滤池池体11，如图1所示，此为升流式结构，污水由下至上依次流经配水层12、承托层13以及污水处理层14；除此之外，如图3所示，可根据设备实际安装需求，改变安装位置为降流式结构，即，配水层12、污水处理层14以及承托层13由上至下依次设于滤池池体11，污水由上至下依次流经配水层12、污水处理层14以及承托层13。污水处理层14填充有多个第一滤包141，第一滤包141开设有滤孔；每一第一滤包内141具有生物滤料；第一滤包141内外均生长有微生物，生物滤料和微生物用于对污水进行物理截留和生化处理。反冲洗装置3与配水层12连通。曝气装置2与污水处理层14连通；反冲洗装置3与配水层12连通。

进一步的，滤池池体11具有进水口(图未示)，进水口设于配水层12，外部污水从进水口进入配水层12，即进入滤池池体11内。滤池池体11具有出水口(图未示)，出水口位于污水处理层14，曝气装置2通过出水口与污水处理层14连通。

本发明通过设置有滤孔的第一滤包141，第一滤包141内具有生物滤料，并填充在污水处理层14内。在实际应用中，生物滤料的表面驯养有微生物群落，微生物群落与污水发生生化反应，分解污水中的各种污渍。生物滤料截留污染物和悬浮物，从而起到对污水过滤的作用。生物滤料的表面粗糙，导致生物滤料表面的摩擦系数大，微生物群落可以附着在生物滤料表面生成；生物滤料填充于第一滤包141，使得生物滤料的间隙较大，这为微生物群落提供生长繁殖的空间，同时，也使得污水中的污染物和微生物群落不易堵塞生物滤料。本发明的污水从进水口流入，经过污水处理层14的生物滤料过滤，同时污水与附着在生物滤料表面的微生物群落发生反应，把污水中的污渍分解，处理后的废水从出水口排出。使用一段时间后，处理装置1可能积满了污渍或者微生物群落，从而造成堵塞。此时，打开反冲洗装置3对处理装置1进行反冲洗，使得处理装置1内的污渍脱离处理装置1，与过滤后的污水混合排出处理装置1。生物滤料填充于第一滤包141内，增大生物滤料之间的间隙，使得废水中的污渍以及大量繁殖的微生物群落不易堵塞生物滤料。因此，由于本发明中生物滤料之间的空隙较大，污水和气体通过污水处理层14所受到的阻力较小，不容易出现堵塞，能节省反冲洗的能耗，使反冲洗的频率减少，能处理低、中、高浓度污水，且反冲洗时生物滤料流失减少，降低运行成本，与活性污泥法、氧化沟等传统好氧生物法相比，具有污泥浓度高，占地面积小，能耗低，兼具过滤和生化作用，处理效果好，处理效果稳定，抗冲击负荷能力强，剩余污泥少等优点。

为了进一步说明第一滤包的具体结构，复阅图1至图3，第一滤包141表面均匀密布多个滤孔，滤孔公称直径在0.5～60mm，或者滤孔面积为0.8～2600mm²。第一滤包141设置有装填生物滤料的开口，开口可以设置为拉链或者扣合开关等形式，第一滤包141的形状可为长方形、圆形、椭圆形、三角形等，有孔的第一滤包141材料包括聚酰胺类合成纤维，聚酯纤维，聚丙烯腈纤维等，但不仅限于此，在此不做赘述。生物滤料的种类可包括陶粒、活性炭、火山岩、砂、石英砂、锰砂、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、褐煤、焦炭、炉渣、膨胀硅铝酸盐、陶瓷玻璃环、麦饭石、珊瑚砂、沸石等。在实际应用中，生物滤料的颗粒大小大于滤孔孔径，如此，使生物滤料不会在滤孔漏出。需要说明的，一种或多种不同的生物滤料装填在第一滤包内，以便提高污水净化能力。

复阅图1至图3，进一步，滤池池体1还包括出水堰111，出水堰111设于滤池池体11内，并位于污水处理层14。在本实施例中，出水堰111为锯齿形状，如此，出水堰111有利于截留出水的悬浮物。此外，锯齿的形状还可以选用三角形、长方形，出水堰111的材料可以选用混凝土、不锈钢、碳钢、铁、铝合金、聚氯乙烯、聚乙烯、纤维强化塑料等的一种或者几种。

复阅图1及图3，为提升该设备的水源输送能力，进一步的，新型曝气生物滤池污水处理设备还包括排水池4，排水池4用于容置净化后的处理水，排水池4与污水处理层14连通，即排水池4通过出水口与污水处理层14连通。需要说明，排水池4中的处理水可用于接入管道，给外部环境需求使用，也可以以本设备循环配水的方式进入配水层12，用作反冲洗装置3的水源，以便水资源能够得到充分利用。

参阅图4，图4为实施例一种新型曝气生物滤池污水处理设备的另一结构示意图，进一步，排水池4包括循环水区41以及处理水区42，实际应用中，在排水池4内部设置一隔水板，将排水池4分隔为循环水区41以及处理水区42，具体的，隔水板为板状结构，隔水板高度低于排水池4的高度，循环水区41与处理水区42对称设置，循环水区41一端与污水处理层14连通，循环水区41的另一端与反冲洗装置3连通，如此，反冲洗装置3将排水池4与配水层12连通，将排水池4用作反冲洗装置3的水源端，反冲洗装置3对配水层12进行反冲洗。

复阅图1至图4，为了进一步说明反冲洗装置的工作原理，反冲洗装置3包括充水组件31以及充气组件32。充气组件32用于压缩空气经过管道进入配水层12强烈搅动长期累积的微生物和污染物，充水组件31用于冲洗时补充水源。具体的，充水组件31的一端与排水池4连通，充水组件31的另一端与配水层12连通，充气组件32与配水层12连通。如此，反冲洗装置3实现压缩空气和反冲洗水联合冲洗。

更进一步，充水组件31包括充水驱动件311以及充水连接件312，充水驱动件311与充水连接件312连接。充水连接件312的一端与循环水区41连通，充水连接件312的另一端与配水层12连通。较佳地，充水连接件312的两端设置有进水阀以及出水阀，进水阀及出水阀控制充水连接件312的水流通断，具体的，进水阀设于充水连接件312靠近排水池4的一端，出水阀设于充水连接件312靠近配水层12的的一端。在本实施例中，充水连接件312为排水管，充水驱动件311为离心泵。除此之外，充水驱动件311还可选用潜水泵或者轴流泵，充水连接件312的材料为聚氯乙烯管、聚乙烯管、铸铁管、碳钢管、钢管等。这样，通过充水连接件312与循环水区41进行连通，可以有效地实现处理循环水区41内的处理水的循环以便冲洗配水层12，同时处理水可以单独实现排放，两者相互并不干扰。

更进一步，充气组件32包括风机、气管以及气阀，风机以及气阀设于气管，气管与配水层12连通。在本实施例中，气管材料可以是铸铁管、碳钢管、不锈钢管、钢管、聚乙烯管、聚氯乙烯管聚、甲基丙烯酸甲酯管或者硅胶管等。

根据处理装置1内的微生物群落的生长情况，污染物淤积和堵塞情况，以及出水水质情况，定期进行反冲洗操作。比如，使用压力计检测污水处理层14中间的压力值，当检测到污水处理层14中间的压力过大时，进行反冲洗；观察出水口的出水情况，当出水含有污泥或者悬浮物时，进行反冲洗；设定处理装置1正常运行时出水的污染物浓度为正常出水污染物浓度，取出水口的水做水质检测，当出水污染物浓度比正常出水污染物浓度增加20％时，进行反冲洗。反冲洗时，首先，关闭进水口以及出水口，开启风机与气阀，闷曝一段时间，优选为5-30min，风压较高的压缩空气进入处理装置1，强烈搅动滤池里生物滤料和生长和衰亡的微生物群落以及污染物，使它们与水混合，形成高浓度污泥与水的混合物。打开出水口，保持风机运行的同时，接着开启充水驱动件311，冲洗水进入配水层1内，压缩空气和冲洗水联合冲洗一段时间，优选为5-30min。含有大量微生物群落和污染物的高浓度污泥和水混合物从出水口持续排出。反冲洗后，处理装置1内部微生物群落和污染物减少；堵塞现象大大缓解或消除；废水和气体阻力减少；废水和气体短流现象大大缓解或消除；出水水质改善。

复阅图1至图4，进一步，新型曝气生物滤池污水处理设备还包括污水池5，污水池5用于容置待处理的污水，污水池5与配水层13连通，即污水池5通过进水口与配水层13连通。在实际应用中，污水池5中的污水通过污水泵抽取水源并通向污水管道进入进水口。需要说明，污水池5内污水范围广泛，可处理的污水包括市政生活污水，工厂生活污水，农村生活污水，饭店污水，食品废水，屠宰场废水，养殖场废水，印染废水，牛子裤洗水，焦化废水，石化废水，电镀废水等。

复阅图1至图4，进一步，承托层13设置有多个滤头131，配水层12通过多个滤头131与污水处理层14连通。承托层13为板状结构，承托层13由多个滤板组装而成，使承托层13具有一定厚度，能有足够的强度和承压能力放置生物滤料。滤头131穿设承托层13，承托层13上均匀安装有滤头131。较佳的，滤头131设有过滤件(图未示)，过滤件用于初步过滤污水中的杂质，过滤件位于滤头131的进水端，或者过滤件位于滤头131的出水端，或者过滤件位于滤头131的进水端以及出水端。在实际应用中，承托层13材料可以是钢筋混凝土、碳钢、不锈钢、铁、纤维强化塑料、聚氯乙烯以及聚甲基丙烯酸甲酯等强度高的材料，考虑到强度以及经济性，优选为钢筋混凝土；滤池池体11结构可选用为长方体、圆柱体或者其他形状，滤池池体11材质可为混凝土、钢筋混凝土、钢、铁、纤维强化塑料、聚氯乙烯等。

复阅图1至图4，进一步，为防止第一滤包与滤头发生堵塞，影响生物滤料对污水的净化效果。处理装置1还包括防堵层15，防堵层15位于承托层13与污水处理层14之间，防堵层15与承托层13连接，即配水层12的污水通过承托层13的安装滤孔131进入防堵层15。更进一步，防堵层15设有多个防堵石151，多个防堵石151铺设于承托层13上方，在本实施例中防堵石151选用为鹅卵石，鹅卵石的公称直径优选为2～15厘米，并且鹅卵石铺在承托层13上的高度为0.2～1米，充水组件31与多个防堵石151连通，容置于第一滤包141的生物滤料设于多个防堵石151上方。再进一步，防堵层151还设有多个第二滤包(图未示)，第二滤包与第一滤包141的结构相同，第二滤包内设有装填生物滤料的开口，且第二滤包表面开设有多个通孔，开口设置为拉链或者扣合开关等形式，第二滤包的形状可为长方形、圆形、椭圆形、三角形等，第二滤包材料包括聚酰胺类合成纤维，聚酯纤维，聚丙烯腈纤维等，但不仅限于此，在此不做赘述。实际应用中将多个第二滤包套设于多个防堵石151，便于安装更换防堵石，除此之外，可向第二滤包内放置多种生物滤料，例如，陶粒、活性炭、火山岩、砂、石英砂、锰砂、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、褐煤、焦炭、炉渣、膨胀硅铝酸盐、陶瓷玻璃环、麦饭石、珊瑚砂、沸石等。如上所述，通过设置防堵层15，防堵层内的防堵石151与防堵石151之间的间隙较大，给微生物群落更大的生长空间，使得处理装置1能保持长时间正常运行，处理装置1能通过较大的水流流量，并与第二滤包的生物滤料进行生化反应，提高污水处理效果，并有效避免生物滤料对滤头131造成堵塞，减少反冲洗的次数。

进一步的，本设备可以设计成模块化，在污水流量较大的时候，可以将多个滤池池体11串联或者并联使用。具体来说，多个滤池池体11的串联是指，第一个滤池池体11的出水口与第二个滤池池体的进水口连通，第二个滤池池体11的出水口与第三个滤池池体11的进水口连通，依次类推。多个滤池池体11的并连是指，所有滤池池体11的进水口均接于同一废水源，比如，所有滤池池体11的进水口均与同一污水池5连通。如此，模块化的设计，极大地提高了废水的处理效率。

本设备具体工作原理：污水池5的污水从进水口进入滤池池体11，经过配水层12、承托层13和污水处理层14后，流经出水堰111从出水口排出。同时，曝气装置2产生的压缩空气通过管道进入配水层12，顺序通过承托层13和污水处理层14，并为微生物提供氧气。同时，根据滤池池体11的微生物、污染物淤积和堵塞程度，出水水质情况，定期启动反冲洗装置3对滤池池体11进行反冲洗。

实施例二

滤池池体11结构为长方体池体，其为长为2m，宽为2m，高为5m。其中承托层13以下是0.8m。污水处理层14以粒径较大的鹅卵石为底层滤料，高度为0.3m。污水处理层14填充多个聚酰胺类纤维制作的长方形有孔第一滤包141。第一滤包141长50cm，宽35cm。有孔第一滤包141滤孔公称直径约为1mm。有孔第一滤包141装填粒径为3至5mm的陶粒。有序放置防堵层15的上方，高度为3m。配制模拟污水化学需氧量浓度140至160mg L^-1，氨氮浓度17至20mg L^-1，总氮浓度17至20mg L^-1，总磷浓度1.2至1.5mg L^-1污水在处理装置1中的水力停留时间为2至3h。处理装置1溶解氧浓度3至5mg L^-1。污水经过处理装置1处理，在丰富的异氧菌，硝化菌存在的条件下，化学需氧量和氨氮大幅降低，出水化学需氧量浓度为5至20mg L^-1，氨氮浓度为0.5至3mg L^-1，硝酸盐氮浓度16至19mg L^-1，亚硝酸盐氮浓度0至2mg L^-1，总氮浓度17至19mg L^-1，总磷浓度0.6至1.2mg L^-1。

实施例三

滤池池体1结构为长方体池体，其为长为2m，宽为2m，高为5m。其中承托层13以下是0.8m。污水处理层14以粒径较大的鹅卵石为底层滤料，高度为0.3m。污水处理层14填充多个聚酰胺类纤维制作的长方形有孔第一滤包141。第一滤包141长50cm，宽35cm。有孔第一滤包141滤孔公称直径约为1mm。有孔第一滤包141装填粒径为3至5mm的陶粒。有序放置防堵层15的上方，高度为3m。配制模拟污水化学需氧量浓度900至1000mg L-1，氨氮浓度40至50mg L^-1，总氮浓度40至50mg L^-1，总磷浓度3至4mg L-1。污水在处理装置1中的水力停留时间为24至36h。处理装置1溶解氧浓度5至7mg L^-1。污水经过本设备处理后，在丰富的异氧菌，硝化菌存在的条件下，化学需氧量和氨氮大幅降低，出水化学需氧量浓度为10至100mg L^-1，氨氮浓度为0.5至6mg L^-1，硝酸盐氮浓度32至46mg L^-1，亚硝酸盐氮浓度0至5mg L^-1，总氮浓度36至48mg L^-1，总磷浓度0.8至2mg L^-1。

实施例四

滤池池体1结构为长方体池体，其为长为2m，宽为2m，高为5m。其中承托层13以下是0.8m。污水处理层14以粒径较大的鹅卵石为底层滤料，高度为0.3m。生物滤料选用多个聚酰胺类纤维制作的长方形有孔第一滤包141。第一滤包141长50cm，宽35cm。有孔第一滤包141滤孔公称直径约为1mm。有孔第一滤包141装填粒径为3至5mm的陶粒。有序放置鹅卵石层上方，高度为3m。取实际市政污水厂污水化学需氧量浓度200至250mg L^-1，氨氮浓度35至40mgL^-1，总氮浓度35至40mg L^-1，总磷浓度1.4至1.8mg L^-1。污水在处理装置1的水力停留时间为3至6h。处理装置1溶解氧浓度5至7mg L^-1。污水经过本设备处理后，在丰富的异氧菌，硝化菌存在的条件下，化学需氧量和氨氮大幅降低，出水化学需氧量浓度为10至30mg L^-1，氨氮浓度为0.5至4mg L^-1，硝酸盐氮浓度33至38mg L^-1，亚硝酸盐氮浓度0至3mg L^-1，总氮浓度34至38.5mg L^-1，总磷浓度0.6至1.3mg L^-1。

实施例五

参阅图1至图5，图5为实施例五中一种新型曝气生物滤池污水处理方法的流程框图，本实施例的新型曝气生物滤池污水处理的方法，包括以下步骤：

污水流入处理装置1的配水层12，并经承托层13流过污水处理层14；污水处理层14的第一滤包141内生物滤料和第一滤包内外的微生物进行物理截留处理和生化处理；

在污水处理层14内驯养菌落；

曝气装置2对污水处理层14进行曝气，提供菌落所需的氧气；

过滤装置1运行一定时期出现堵塞后，反冲洗装置3对配水层12、承托层13以及污水处理层14进行反冲洗。

具体应用时，通过设置污水池5，并将污水输送至处理装置1。污水中一般含有有机物，氨氮，总氮，总磷，悬浮物等。污水污染物浓度可在如下范围，化学需氧量浓度在40至5000mg L^-1，氨氮浓度10至2000mg L^-1，总氮浓度10至2000mg L^-1，总磷浓度0.4至20mg L^-1，悬浮物浓度10至2000mg L-1，浊度40至1000NTU等。

处理装置1为生物滤池，生物滤池可取市政污水厂的生化池中的污泥作为接种菌种。污水有具体处理需求的，可取相关生化池的污泥作为接种菌种。微生物的培养驯化方法有多种，以下是一种常用的培养驯化方式：先以葡萄糖，面粉，含氮营养剂，含磷营养剂，微量元素营养剂等配制成营养液作为微生物培养、增殖的营养物质；当微生物增长到一定数量时，则把配制的营养液与污水按一定比例作为进水，逐渐培养驯化适于处理污水的微生物群落。另一种常用的培养方式是：直接以污水作为进水，添加必要的营养剂作为辅助，培养驯化适以处理污水的微生物群落。

在实际应用中，通过设置污水泵，将污水池5的污水抽取到处理装置1底部，经过配水层12、承托层13以及污水处理层14，并由第一滤包141内的生物滤料处理后排出。同时，通过设置风机，使产生的压缩空气通过输气管进入生物滤池底部，自下而上经过生物滤料，为微生物提供氧气。

此外根据生物滤池的微生物、污染物淤积和堵塞程度，出水水质情况定期进行反冲洗，具体的，启动反冲洗装置3对处理装置1进行冲洗，可设置反冲洗风机以及反冲洗水泵，先启动反冲洗风机5-30min，压缩空气经过管道进入生物滤池强烈搅动滤池里长期累积的微生物和污染物，使它们混合在水中，形成污泥和水混合物；保持反冲洗风机开动的同时，接着启动反冲洗水泵，反冲洗水通过管道进入处理装置，实现压缩空气和反冲洗水联合冲洗5-30min，使含有大量微生物和污染物的水排出；反冲洗后，处理装置内部微生物和污染物减少，污水和空气阻力减少，出水水质改善。

需要说明的，在处理装置1中的池体内，溶解氧控制在0.5至7mg L^-1(溶解氧不限于以上浓度)，根据实际情况进行选择。污水水力停留时间一般保持在0.5至24h(不限于以上水力停留时间)，根据实际情况进行选择。

生物滤池中的生物滤料表面和间隙在较为充足的氧气和营养物质的情况下，好氧微生物如异养菌，硝化菌占据优势地位。它们能有效去除水中有机物，氨氮和总磷。此外，生物滤料表面的硝化菌、亚硝化菌把大部分氨氮转化为硝酸盐氮，亚硝酸盐氮。生物滤池内部厌氧的环境培养了反硝化菌，会进行反硝化脱氮和除磷反应，去除一部分总氮和总磷。在生物滤料中，可根据实际情况投加所需微生物菌种。如污水中含有可生化有机物为主，则可以培养以有机物为主要营养源(主要电子供体)的异养菌为主。如污水中较高浓度的氨氮，为了去除污水中氨氮，可以培养以氨氮为主要营养源(主要电子供体)的硝化菌为主。

需要说明的，第一滤包141具有滤孔，使得生物滤料之间的空隙较大，污水和气体通过生物滤料所受到的阻力较小，不容易出现堵塞，能节省部分能耗，使反冲洗的频率减少，能处理低、中、高浓度污水，且反冲洗时生物滤料流失减少，降低运行成本。

综上，生物滤料装填在有孔第一滤包后，放置在滤池池体内，形成水处理层，使得生物滤料之间空隙较大，不容易堵塞。污水和空气所受阻力较少，反冲洗频率较少，能有效节省反冲洗装置能耗。此外，处理污水范围广泛，能有效处理低、中、高浓度污水，且反冲洗时生物滤料流失很少，减少运行成本。与活性污泥法、氧化沟等传统好氧生物法相比，具有污泥浓度高，占地面积小，能耗低，兼具过滤和生化作用，处理效果好，处理效果稳定，抗冲击负荷能力强，剩余污泥少等优点。

上仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种新型曝气生物滤池污水处理设备，其特征在于，包括：

处理装置(1)，其包括滤池池体(11)、配水层(12)、承托层(13)以及污水处理层(14)；所述配水层(12)、承托层(13)以及污水处理层(14)由下至上依次设于所述滤池池体(11)，或所述配水层(12)、污水处理层(14)以及承托层(13)由上至下依次设于所述滤池池体(11)；所述污水处理层(14)填充有多个第一滤包(141)，所述第一滤包(141)开设有滤孔，每一所述第一滤包(141)内具有生物滤料；

曝气装置(2)，其与所述污水处理层(14)连通；

反冲洗装置(3)，其与所述配水层(12)连通。

2.根据权利要求1所述的一种新型曝气生物滤池污水处理设备，其特征在于，其还包括排水池(4)，所述排水池(4)与所述污水处理层(14)连通。

3.根据权利要求2所述的一种新型曝气生物滤池污水处理设备，其特征在于，所述排水池(4)包括循环水区(41)以及处理水区(42)；所述循环水区(41)一端与所述污水处理层(14)连通，所述循环水区(41)的另一端与所述反冲洗装置(3)连通。

4.根据权利要求2或3所述的一种新型曝气生物滤池污水处理设备，其特征在于，反冲洗装置(3)包括充水组件(31)以及充气组件(32)；所述充水组件(31)的一端与排水池(4)连通，所述充水组件(31)的另一端与配水层(12)连通，所述充气组件(32)与配水层(12)连通。

5.根据权利要求1所述的一种新型曝气生物滤池污水处理设备，其特征在于，所述承托层(13)设置有多个滤头(131)，所述配水层(12)通过多个所述滤头(131)与所述污水处理层(14)连通。

6.根据权利要求1所述的一种新型曝气生物滤池污水处理设备，其特征在于，所述滤池池体(11)包括出水堰(111)，所述出水堰(111)设于所述滤池池体(11)内，并位于所述污水处理层(14)。

7.根据权利要求1所述的一种新型曝气生物滤池污水处理设备，其特征在于，所述处理装置(1)还包括防堵层(15)；所述防堵层(15)位于所述承托层(13)与所述污水处理层(14)之间；

所述防堵层(15)包括多个防堵石(151)；多个所述防堵石(151)铺设于所述承托层(13)。

8.根据权利要求7所述的一种新型曝气生物滤池污水处理设备，其特征在于，所述防堵层(15)还设有多个第二滤包，多个所述第二滤包套设于多个防堵石(151)。

9.根据权利要求1所述的一种新型曝气生物滤池污水处理设备，其特征在于，其还包括污水池(5)，所述污水池(5)与所述配水层(12)连通。

10.根据权利要求1-9所述的一种新型曝气生物滤池污水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

在所述污水处理层(14)内驯养菌落；

污水流入所述处理装置(1)的配水层(12)，并经所述承托层(13)流过所述污水处理层(14)；所述污水处理层(14)中含生物滤料的第一滤包(141)对流过的所述污水进行过滤处理和生化处理；

所述曝气装置(2)对所述污水处理层(14)进行曝气，提供菌落所需的氧气；

处理装置(1)运行一定时期出现堵塞后，所述反冲洗装置(3)对所述配水层(12)、承托层(13)以及污水处理层(14)进行反冲洗。

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