CN112939381A - 一种多效能组合生物滤池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及废水深度处理领域，特别涉及一种多效能组合生物滤池。其包括缓释碳源脱氮池、好氧池、吸附滤池、配水导流槽，缓释碳源脱氮池主体段中铺设有具有大孔隙率并对氨氮具有较强吸附能力的填料，好氧池内铺设有为微生物提供载体的生物陶粒填料，吸附滤池中设置为双层填料结构，双层填料结构分为填充有除磷陶粒的下层填料层和填充有生物活性炭的上层填料层，缓释碳源脱氮池在进水配水段的配水导流槽内设置有缓释碳源单元，缓释碳源脱氮池、好氧池、吸附滤池之间均通过配水导流槽串联组合。该生物滤池多采用来源易得、价格低廉、对固废再生利用的填料，不仅具有较优的水质净化价值，还实现了固废资源化，兼具环境效益和经济效益。

Description

一种多效能组合生物滤池
技术领域
本发明涉及废水深度处理领域，特别涉及一种多效能组合生物滤池。
背景技术
我国部分地区的水环境污染问题十分严峻，以污水处理厂尾水为主要补充水源的河流、湖泊普遍存在氮、磷超标的问题，许多地区通过提高污水排放标准来减轻其对水环境的压力，或通过尾水深度处理实现水资源的再生利用。目前，常规污水处理厂出水氮磷浓度相对较高，无法满足日益严格的排放要求和高标准的回用需求，以高效脱氮除磷为核心的废水深度处理工艺正成为污水处理领域的研究热点。
污水厂尾水普遍存在CODcr偏低，而氮磷偏高的问题，传统的处理工艺对于氮磷的去除效率低、能耗大，达不到预期目标，尤其是出水总氮因传统碳源投加难以响应氮素浓度变化而存在出水超标风险。针对污水厂尾水C/N比低、总氮去除难、除磷能耗大以及可能存在有毒有害物质的水质特点，依托已有的生物膜工艺、生物过滤、除磷脱氮等单元技术原理，在优化组合和技术研发的基础上，提出一种多效能组合污水深度处理工艺。
发明内容
本发明旨在解决针对低碳高氮磷污水厂尾水水质特点，提供一种多效能组合生物滤池废水深度处理结构。
本发明提供一种多效能组合生物滤池，包括缓释碳源脱氮池、好氧池、吸附滤池、配水导流槽，所述缓释碳源脱氮池主体段中铺设有具有大孔隙率并对氨氮具有较强吸附能力的填料，所述好氧池内铺设有为微生物提供载体的生物陶粒填料，所述吸附滤池中设置为双层填料结构，所述双层填料结构分为填充有除磷陶粒的下层填料层和填充有生物活性炭的上层填料层，所述缓释碳源脱氮池在进水配水段的配水导流槽内设置有缓释碳源单元，所述缓释碳源脱氮池、好氧池、吸附滤池之间均通过配水导流槽串联组合；废水依次通过配水导流槽流经缓释碳源脱氮池、好氧池、吸附滤池，且废水从下至上分别流过缓释碳源脱氮池、好氧池、吸附滤池。
作为本发明的进一步改进，该多效能组合生物滤池包括集水三角堰、集水槽，所述集水三角堰一端连接吸附滤池的出水口，其另一端连接集水槽，所述集水槽通过出水管排水。
作为本发明的进一步改进，所述缓释碳源单元的填料为采用大型水生植物秸秆通过前期浸滤、烘干、破碎预处理后制成缓释碳源块。
作为本发明的进一步改进，所述缓释碳源单元为模块化设置，所述缓释碳源单元包括多个缓释碳源模块，每个所述缓释碳源模块包括模块骨架，所述模块骨架内设置有格网，所述格网内铺填缓释碳源。
作为本发明的进一步改进，所述缓释碳源模块挂于缓释碳源脱氮池和配水导流槽的顶部边沿。
作为本发明的进一步改进，所述好氧池、吸附滤池之间的配水导流槽底部设有回流泵，所述回流泵的出水端位于缓释碳源脱氮池前端。
作为本发明的进一步改进，该多效能组合生物滤池包括水反冲洗单元，所述缓释碳源脱氮池、吸附滤池底部均设有水反冲洗单元，所述水反冲洗单元包括反冲洗水主管，反冲洗支管、反冲洗穿孔管，所述反冲洗水主管通过反冲洗进水管连接外部水源，所述反冲洗支管与反冲洗水主管连接，所述反冲洗穿孔管设置在反冲洗支管上。
作为本发明的进一步改进，该多效能组合生物滤池包括气反冲洗单元，所述气反冲洗单元包括微孔曝气管、鼓风机、空气主管，所述好氧池、吸附滤池底部均设有微孔曝气管，所述微孔曝气管由鼓风机连接空气主管供气。
作为本发明的进一步改进，该多效能组合生物滤池包括滤板，所述缓释碳源脱氮池、好氧池、吸附滤池的下层均安装有滤板，所述缓释碳源脱氮池、好氧池、吸附滤池的填料均铺设在滤板上方。
作为本发明的进一步改进，多效能组合生物滤池包括网板，所述吸附滤池的上层填料层和下层填料层之间通过网板隔开。
本发明的有益效果是：
1）针对污水厂尾水中低碳高氮及总氮难去除的水质特点，采用固态植物碳源结合天然沸石填料构建脱氮池，利用沸石作为厌氧氨氧化菌的附着载体，植物性碳源伴随进水缓慢释放以提供合适的有机碳源，通过厌氧氨氧化与反硝化耦合反应而获得较高的总氮去除率。
2）针对污水厂尾水中低浓度的磷素污染物和可能存在的有毒有害物质，采用竖向双层填料结构吸附滤池，通过除磷陶粒强化对磷的去除能力，生物活性炭填料层增加有毒有害物质和微污染有机物的去除功能，出水可达到《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准（TN低于8mg/L），使出水满足高品质的水环境补水要求，同时优化了出水的生态结构，有效降低出水回用的生态风险。
3）工艺多采用来源易得、价格低廉、对固废再生利用的填料，不仅具有较优的水质净化价值，还实现了固废资源化，兼具环境效益和经济效益。
附图说明
图1是本发明一种多效能组合生物滤池的结构正视图；
图2是本发明一种多效能组合生物滤池的结构俯视图；
图3是本发明一种多效能组合生物滤池的结构剖面图；
图4是本发明一种多效能组合生物滤池的管线配置图；
图5是本发明中气反冲洗单元的管路平面图；
图6是本发明中水反冲洗单元的管路平面图；
图7是本发明中缓释碳源模块的结构图。
附图中各标号表示的部分如下：
缓释碳源脱氮池1，好氧池2，吸附滤池3，缓释碳源单元4，天然沸石5，生物陶粒6，除磷陶粒7，生物活性炭8，进水管9，出水管10，回流管11，回流泵12，鼓风机13，空气主管14，微孔曝气管15，反冲洗空气管16，配水导流槽17，滤板18，网板19，集水三角堰20，集水槽21，缓释碳源模块22，模块骨架23，塑料格网24，反冲洗主管25，反冲洗支管26，反冲洗穿孔管27。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
如图1至图3所示，本发明的一种多效能组合生物滤池，包括缓释碳源脱氮池1、好氧池2、吸附滤池3、配水导流槽17，缓释碳源脱氮池1主体段中铺设有具有大孔隙率并对氨氮具有较强吸附能力的填料，好氧池2内铺设有为微生物提供载体的生物陶粒6填料，吸附滤池中设置为双层填料结构，双层填料结构分为填充有除磷陶粒7的下层填料层和填充有生物活性炭8的上层填料层，缓释碳源脱氮池1在进水配水段的配水导流槽17内设置有缓释碳源单元4，缓释碳源脱氮池1、好氧池2、吸附滤池3之间通过配水导流槽17串联组合；废水依次通过配水导流槽17流经缓释碳源脱氮池1、好氧池2、吸附滤池3，且废水从下至上分别流过缓释碳源脱氮池1、好氧池2、吸附滤池3。
如图2，该组合生物滤池由缓释碳源脱氮池1、好氧池2和吸附滤池3串联组合，按两组形式并联布置，便于切换运行及检修。水力在缓释碳源脱氮池1、好氧池2、吸附滤池3的停留时间分别为1.5h、2.5h和1h。
如图2，缓释碳源单元4为模块化设置，缓释碳源单元1包括多个缓释碳源模块22，缓释碳源模块22挂于缓释碳源脱氮池1和配水导流槽17的顶部边沿，可根据需要提起缓释碳源模块22补充或更换缓释碳源。
如图7所示，每个缓释碳源模块包括模块骨架23，缓释碳源模块尺寸为1000mm*500mm*1000mm，模块骨架23采用不锈钢方钢焊接，内衬Φ5mm塑料格网24，网内铺填缓释碳源，缓释碳源切割成60-100mm长度段块状，缓释碳源单元4采用模块化设置，根据来水C/N比水质特点，在模块装置中可增加、减少或更换缓释碳源填料，以响应氮素浓度变化。
缓释碳源模块22内填充利用大型水生植物秸秆制备的植物型缓释碳源，缓释碳源采用大型湿地植物秸秆或其它植物固体废弃物的根、枝、秸秆，通过前期浸滤、烘干、破碎预处理后制成缓释碳源块。
缓释碳源充分利用来源充足、湿地收割产生的固体废弃物：大型水生植物秸秆，如芦竹、芦苇、香蒲等，植物秸秆通过前期浸滤、烘干、破碎预处理后制成缓释碳源块。所制备的缓释碳源中含有大量的纤维素、半纤维素、木质素等，其与水发生反应时，纤维素由长链分子变成短链分子，直至氧桥全部断裂变成葡萄糖，从而增加水体中碳源浓度，为后续微生物脱氮提供了条件。
如图1和图3所示，缓释碳源脱氮池1主体段铺设的填料为具有较大孔隙率并对氨氮具有较强吸附能力的填料，如天然沸石5，天然沸石5具有较强的吸附能力、较大的比表面积和孔隙率，其可作为厌氧氨氧化菌的附着载体，在厌氧环境及有机碳源不断供应的条件下，通过厌氧氨氧化与反硝化耦合而获得较高的总氮去除率。
如图3，缓释碳源脱氮池1内下层安装滤板18并安装滤帽，滤板18上铺设天然沸石5填料，沸石粒径为Φ16-32mm，填充高度为2m。如图6，缓释碳源脱氮池1沸石填料层底部安装水反冲洗单元，水反冲洗单元包括反冲洗水主管25，反冲洗支管26和反冲洗穿孔管27，反冲洗水主管25通过反冲洗进水管连接外部水源，反冲洗支管26与反冲洗水主管25连接，反冲洗穿孔管27设置在反冲洗支管26上，通过出水进行沸石填料反冲洗，防止沸石孔隙被老化生物膜堵塞。
如图1和图3，好氧池2采用生物陶粒6填料，生物陶粒6为微生物提供载体，微生物在其表面生长繁殖，在适宜的低曝气量条件下，对尾水中残留的难降解有机污染物进一步降解，氨氮在硝化菌的作用下进一步转化为硝态氮，实现生物陶粒固定床高效深度去除污染物的目的。
好氧池2停留时间2.5h，好氧池2由配水导流槽17进水，下层安装滤板18，上铺设生物陶粒6填料，粒径为Φ16-32mm，填充高度为2.5m，水从下至上流过生物陶粒6填料。如图5，好氧池2内底部安装气反冲洗单元，气反冲洗单元包括微孔曝气管15、鼓风机13、空气主管14，好氧池2、吸附滤池3底部均设有微孔曝气管15，微孔曝气管15由鼓风机13连接空气主管14供气。
如图1、图3、图4，好氧池2、吸附滤池3之间的配水导流槽17底部设有回流泵12，回流泵12的出水端位于缓释碳源脱氮池1前端。好氧池2的出水一部分通过回流泵12回流至缓释碳源脱氮池1，一部分进入下一级吸附滤池3。吸附滤池3停留时间1h，吸附滤池3由配水导流槽17进水，在配水导流槽17底部设置回流泵12，将好氧池2的出水回流至缓释碳源脱氮池1前端，通过调节内循环比。
如图3和图4，该组合生物滤池包括集水三角堰20、集水槽21，吸附滤池3的水从下至上依次流过除磷陶粒7、生物活性炭8，由集水三角堰20收集汇入集水槽21，最终自流入出水管。
如图1和图3，吸附滤池3底部安装滤板18并安装滤帽均匀进水，吸附滤池3采用双层填料结构，下层填料层为除磷陶粒7，上层填料层为生物活性炭8，两层填料间通过网板19分隔。好氧池2出水中的SS、磷污染物以及可能存在的有毒有害物质，最后在吸附滤池3中通过物化反应、吸附、截留等作用得到去除，同时经生物活性炭8的脱色脱臭处理后，出水更为清澈干净。
吸附滤池3下层填料由固体废弃物原料给水厂污泥、牡蛎壳等烧结制备的除磷陶粒7，粒径为Φ8-16mm，高度1.5m，除磷陶粒7含有较多的微孔结构，并且含有一定量的吸附磷的活性位点，有较好的磷吸附性能，强化对磷的去除；填料富含钙、铁和铝等活性成分，易于与磷酸盐结合形成胶体络合物和表面沉淀，对污水中磷素有较强的去除能力，从而避免了传统深度除磷所消耗的药剂、产生的大量污泥和使用的能耗。
吸附滤池3上层填料为生物活性炭8，粒径为Φ4-8mm，高度0.5m，表面压网格固定，表层活性炭根据吸附饱和情况脱附或更换。生物活性炭8同样利用废弃的植物资源大型水生植物秸秆进行制备，所制备的生物活性炭8具有较优的吸附点位和选择性，实现对微污染有机污染物（如工业用化学品、抗生素）、有毒有害物质（如重金属）等残留污染物的去除，保障出水水质并优化其生态结构，生物活性炭8填料铺设于表层，便于长时间运行后进行活性炭维护和更换。
如图6，吸附滤池3反冲洗采用气水联合反冲洗，空气反冲洗单元由鼓风机13供气，通过阀门控制进入空气主管14，再进入反冲洗空气支管。如图5，吸附滤池3下层填料层底部安装反冲洗水管穿孔管27，吸附滤池3以出水回用于反冲洗水。
本发明的特点是针对污水厂尾水中低碳高氮及总氮去除难的情况，采用固态植物碳源结合天然沸石填料构建可调节缓释碳源脱氮池1，利用沸石作为厌氧氨氧化菌的附着载体，植物性碳源伴随进水缓慢释放以提供合适的有机碳源，通过厌氧氨氧化与反硝化耦合反应获得较高的总氮去除率；针对污水厂尾水中低浓度磷素污染物和可能存在的有毒有害物质，采用竖向双层填料结构除磷陶粒7-生物活性炭8的吸附滤池3，通过除磷陶粒7强化对磷的去除能力，生物活性炭8增加对有机微污染物、有毒有害物质的去除，出水满足高品质的水环境补水要求，同时优化出水生态结构，有效降低出水回用的生态风险。工艺多采用来源易得、价格低廉、对固体废物再生利用的填料，不仅具有较优的水质净化价值，还实现了固废资源化，兼具环境效益和经济效益。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多效能组合生物滤池，其特征在于，包括缓释碳源脱氮池、好氧池、吸附滤池、配水导流槽，所述缓释碳源脱氮池主体段中铺设有具有大孔隙率并对氨氮具有较强吸附能力的填料，所述好氧池内铺设有为微生物提供载体的生物陶粒填料，所述吸附滤池中设置为双层填料结构，所述双层填料结构分为填充有除磷陶粒的下层填料层和填充有生物活性炭的上层填料层，所述缓释碳源脱氮池在进水配水段的配水导流槽内设置有缓释碳源单元，所述缓释碳源脱氮池、好氧池、吸附滤池之间通过配水导流槽串联组合；废水依次通过配水导流槽流经缓释碳源脱氮池、好氧池、吸附滤池，且废水从下至上分别流过缓释碳源脱氮池、好氧池、吸附滤池。
2.根据权利要求1所述的多效能组合生物滤池，其特征在于，包括集水三角堰、集水槽，所述集水三角堰一端连接吸附滤池的出水口，其另一端连接集水槽，所述集水槽通过出水管排水。
3.根据权利要求1所述的多效能组合生物滤池，其特征在于，所述缓释碳源单元的填料为采用大型水生植物秸秆通过前期浸滤、烘干、破碎预处理后制成缓释碳源块。
4.根据权利要求1所述的多效能组合生物滤池，其特征在于，所述缓释碳源单元为模块化设置，所述缓释碳源单元包括多个缓释碳源模块，每个所述缓释碳源模块包括模块骨架，所述模块骨架内设置有格网，所述格网内铺填缓释碳源。
5.根据权利要求4所述的多效能组合生物滤池，其特征在于，所述缓释碳源模块挂于缓释碳源脱氮池和配水导流槽的顶部边沿。
6.根据权利要求1所述的多效能组合生物滤池，其特征在于，所述好氧池、吸附滤池之间的配水导流槽底部设有回流泵，所述回流泵的出水端位于缓释碳源脱氮池前端。
7.根据权利要求1所述的多效能组合生物滤池，其特征在于，包括水反冲洗单元，所述缓释碳源脱氮池、吸附滤池底部均设有水反冲洗单元，所述水反冲洗单元包括反冲洗水主管，反冲洗支管、反冲洗穿孔管，所述反冲洗水主管通过反冲洗进水管连接外部水源，所述反冲洗支管与反冲洗水主管连接，所述反冲洗穿孔管设置在反冲洗支管上。
8.根据权利要求1所述的多效能组合生物滤池，其特征在于，包括气反冲洗单元，所述气反冲洗单元包括微孔曝气管、鼓风机、空气主管，所述好氧池、吸附滤池底部均设有微孔曝气管，所述微孔曝气管由鼓风机连接空气主管供气。
9.根据权利要求1所述的多效能组合生物滤池，其特征在于，包括滤板，所述缓释碳源脱氮池、好氧池、吸附滤池的下层均安装有滤板，所述缓释碳源脱氮池、好氧池、吸附滤池的填料均铺设在滤板上方。
10.根据权利要求1所述的多效能组合生物滤池，其特征在于，包括网板，所述吸附滤池的上层填料层和下层填料层之间通过网板隔开。
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