CN115010251B - 一种上向流复合滤料反硝化生物滤池及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种上向流复合滤料反硝化生物滤池，包括滤池本体和反洗系统。所述滤池本体采用两种不同类型生物滤料，并设置反洗缓冲区，所述反洗系统设置反洗翻板阀。本发明提供的反硝化生物滤池不仅具备两种滤料的特点，过滤效果显著，出水水质好，反硝化效率高，还减少了每种滤料的厚度，节省了投资成本，提高了滤料的利用率，同时采用独特的反洗模式，反洗更加彻底，增加了反洗周期，减少了反洗频率，减少了反洗用水，节省了反洗能耗。本发明还公开了上述上向流复合滤料反硝化生物滤池的使用方法。
Description
技术领域
本发明属于污水处理设备领域，尤其涉及一种上向流复合滤料反硝化生物滤池及其使用方法。
背景技术
反硝化深床滤池一般采用诸如石英砂、活性炭等重质滤料，通过出水堰重力流进水，过滤效果好，出水SS较低，但大都存在跌水充氧的问题，同时原水区暴露在空气中，容易散发臭气。反硝化深床滤池的滤料厚度一般为1.8~2.5m，由于原水从滤料顶部进入，加之滤料粒径较小，拦截的杂质往往停留在滤料的中上层，导致滤料实际利用率较低，造成极大的成本浪费。
轻质滤料滤池一般采用密度小于1的聚苯乙烯轻质滤料，滤料浮在液面上部，以压缩滤料的方式进行过滤，不仅加强了SS的截留能力，还提高了反硝化效率。但轻质滤料滤池的滤料厚度一般大于3m，且滤料成本较高，导致投资成本较大。
上述各种类型的反硝化滤池经过一段时间的运行后，滤料拦截的杂质和老化脱落的生物膜逐渐堵塞滤料，需要进行反冲洗使滤池恢复到正常过滤状态。无论哪种类型的反硝化滤池，反洗过程中均易存在跑料的问题，因此对于反洗强度的控制要求较高，往往导致反硝化滤池反洗时间过长或反洗不彻底。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种上向流复合滤料反硝化生物滤池，该反硝化生物滤池采用两种生物滤料，不仅具备中重质滤料过滤效果好、出水水质好的特点，还具备轻质滤料反应效率高、处理效果优良的特点；同时两种滤料厚度均大幅度减少，不仅节约了投资成本，还提高了每种滤料的利用率，增加了生物挂膜量，进一步提高了反应效率。该反硝化生物滤池采用独特的反洗模式，滤池反洗更加彻底，反洗周期更长，反洗频率更少，不仅减少了反洗用水，还节省了反洗能耗。
本发明还提供了一种上向流复合滤料反硝化生物滤池的使用方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种上向流复合滤料反硝化生物滤池，包括滤池本体和反洗系统；所述滤池本体包括从下向上依次设置的布水布气室、第一滤料层、缓冲区、滤网板、第二滤料层、清水区和出水渠；第一滤料层和第二滤料层分别设有中重质滤料和轻质滤料，滤池本体自下向上通入并过滤原水；所述反洗系统包括反洗翻板阀、反洗进气管、反洗进水管和反洗排水渠，反洗翻板阀设在所述缓冲区的一侧且反洗翻板阀的后方设有反洗排水渠，用于排放所述第一滤料层和第二滤料层的反洗废水。
进一步的，所述第一滤料层的厚度为0.7~1.0m；所述第二滤料层的厚度为1.0~1.5m。所述第一滤料层的第一滤料包括但不限于石英砂、人工陶粒或新型中质滤料；所述第二滤料层的第二滤料包括但不限于聚苯乙烯轻质滤料、聚乙烯轻质滤料或硅藻土陶粒滤料。
更进一步的，所述新型中质滤料为环氧树脂滤料，包括环氧树脂、固化剂、稀释剂、改性剂、填料以及偶联剂均匀混合后组成。
进一步的，所述第一滤料层的第一滤板采用混凝土二次浇筑，第一滤板上均匀安装第一滤头，第一滤板的平整度要求±2~5mm；所述第二滤料层的第二滤板采用混凝土一次浇筑，第二滤板上均匀倒置安装第二滤头，第二滤板的平整度要求±5~10mm。
进一步的，所述缓冲区的高度设置为1.5~2m。
进一步的，所述第一滤料层和第二滤料层反洗废水从缓冲区的反洗翻板阀中排出，为保证第一滤料层的反洗废水不会上冲至第二滤料层、第二滤料层的反洗废水也不会下落进入第一滤料层、造成反洗干净的第一滤料层和第二滤料层交叉污染、且第一滤料层、第二滤料层的反洗废水能从缓冲区反洗翻板阀排出，则需要控制第一滤料层和第二滤料层的反洗废水在缓冲区的交汇处速度基本相等。进一步的，所述滤网板的上端两侧分别设有水流测速仪，与所述生物滤池的控制结构通信连接；水流测速仪用于监测过滤滤速和反洗时第二滤料层的重力水洗滤速，并以此调控反洗水泵的频率，进而调节第一滤料层的反洗强度，使得第一滤料层、第二滤料层的滤料的反洗速度基本相等。
进一步的，所述滤网板安装在所述缓冲区顶部的不锈钢支架上，不锈钢支架固定在反洗翻板阀的上端10~30cm处，滤网板的材质包括但不限于不锈钢滤网板或工程塑料滤网板，滤网板的孔径为1~3mm。
一种上向流复合滤料反硝化生物滤池的使用方法，包括：
原水自所述生物滤池的底部自下向上通入，并依次经第一滤料层和第二滤料层过滤排出；
当所述生物滤池的滤料发生堵塞时，则进行反洗程序，依次包括气洗、静置和水洗：反洗程序开始时无需降水位，直接进入气洗；气洗完成后，静置过程所述反洗翻板阀打开；水洗时第二滤料层由清水区重力冲洗，从第一滤料层的底部进水向上冲洗，第一滤料层和第二滤料层的水洗废水经由缓冲区的所述反洗翻板阀进行排放；以上反洗程序执行两个循环。
进一步的，所述水洗：向上反洗所述第一滤料层的冲洗速率与随重力冲洗所述第二滤料层的速率一致。
进一步的，第一次所述反洗程序的静置过程时所述反洗翻板阀打开开度5%~15%，静置结束后所述反洗翻板阀打开开度30%~40%，并进行水洗；第二次反洗程序的静置时所述反洗翻板阀打开开度5%~15%，静置结束后所述反洗翻板阀打开开度60%~100%，并进行水洗。
更进一步的，所述第一次反洗程序的静置过程时反洗翻板阀打开开度5%~15%，将第一滤料层气洗出的杂质及时排出，避免后续水洗时第一滤料层的杂质进入第二滤料层，同时较小的阀门开度也能减少水量的损失。静置结束后，所述反洗翻板阀打开开度30%~40%，并进行水洗；
所述第二次反洗程序的静置过程时反洗翻板阀打开开度5%~5%。静置结束后，所述反洗翻板阀打开开度60%~100%，并进行水洗，经过两轮反洗，第一、二滤料层杂质基本全被洗出，通过增大阀门开度提高反洗废水流速，将一些细小杂质带出，同时缩短水洗时间，减少水量的损失。
本发明所提供的上向流复合滤料反硝化生物滤池，与现有技术相比，其有益效果在于：
（1）采用两种不同类型的滤料，不仅具有中重质滤料过滤效果好，出水水质好的特点，同时具有轻质滤料反应效率高，处理效果优良的特点；
（2）两种滤料的厚度较小，不仅节省了投资成本，同时提高了滤料的利用率，增加了生物挂膜量，进一步提高了反应效率；
（3）通过设置反洗翻板阀，避免了滤料随反洗水流失的问题，改变了反洗模式，使反洗更加彻底，进而减少了反洗频率，增加了反洗周期，节省了反洗用水和反洗能耗；
（4）该反硝化生物滤池独特的过滤模式和较高的处理效率，降低了进水的水质要求，能够接受更高SS和TN浓度的来水，减轻了前端处理工艺的压力。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中，1-滤池本体；2-进水管；3-进水阀；4-布水布气室；5-第一滤板；6-第一滤头；7-第一滤料；8-缓冲区；9-滤网板；10-第二滤料；11-第二滤板；12-第二滤头；13-清水区；14-出水渠；15-出水管；16-出水阀；17-反洗进气管；18-反洗进气阀；19-反洗进水管；20-反洗进水阀；21-水流测速仪；22-反洗翻板阀；23-反洗排水渠；24-反洗排水管；25-反洗排水阀；26排空管；27-排空阀。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明。本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性表示各部分的结构及其相互关系。
如图1所示，本实施例提供了一种上向流复合滤料反硝化生物滤池，包括滤池本体1和反洗系统，滤池本体1的内部自下而上分别是布水布气室4、第一滤板5、第一滤头6、第一滤料7、缓冲区8、滤网板9、第二滤料10、第二滤板11、第二滤头12、清水区13、出水渠14。滤池反洗系统包括反洗进气管17、反洗进水管19、反洗翻板阀22、反洗排水渠23以及反洗排水管24，反洗进气管17上设置反洗进气阀18，反洗进水管19上设置反洗进水阀20，反洗排水管24上设置有反洗排水阀25。
其中，第一滤板5安装在滤池底部的横向滤梁上，采用混凝土二次浇筑，第一滤板5上均匀安装第一滤头6，第一滤头6下端连接布水布气室4，第一滤板5上部堆放第一滤料7，第一滤板5的平整度要求±2~5mm。
第一滤料7可选用石英砂、人工陶粒或新型中质滤料等，第一滤料7层的厚度为0.7~1.0m。新型中质滤料为环氧树脂滤料，包括环氧树脂、固化剂、稀释剂、改性剂、填料以及偶联剂均匀混合后组成。
其中，固化剂可为脂肪族多胺类等室温固化剂或芳香族多胺类等高温固化剂；
稀释剂可为环氧丙烷丁基醚、环氧丙烷苯基醚等活性稀释剂；
改性剂可为聚硫橡胶、聚乙烯醇缩丁醛及酚醛树脂类等中的一种或几种；
填料包括石英粉、石墨粉、玻璃纤维及淀粉等中的一种或几种；
偶联剂可为硅烷偶联剂或是配位体型钛酸偶联剂。
滤网板9安装在缓冲区8的顶部的横向不锈钢支架上，不锈钢支架固定在反洗翻板阀22的上端10~30cm，滤网板9主要用于拦截第二滤料10，防止第二滤料10随反洗水排出，同时防止穿透第一滤料7层的较大杂质进入第二滤料10层，滤网板9可选用不锈钢滤网板或工程塑料滤网板，滤网板9的孔径为1~3mm。
第二滤板11安装在滤池上部竖向滤梁上，采用混凝土一次浇筑，第二滤板11上均匀安装第二滤头12，第二滤头12倒置安装，第二滤板11下方设有第二滤料10，平整度要求±5~10mm。
第二滤料10可选用聚苯乙烯轻质滤料、聚乙烯轻质滤料或硅藻土陶粒滤料等，第二滤料10层的厚度为1.0~1.5m。
水流测速仪21安装在滤网板9上端且水流测速仪21在滤池两侧各装一台，过滤时可以监测过滤滤速，反洗时用于监测第二滤料10重力水洗的滤速，并反馈到自控系统，以此调控反洗水泵的频率，保证第一滤料7的反洗强度与第二滤料10重力水洗强度基本一致。
缓冲区8正常过滤时作为过水通道，滤池反洗时第一滤料7和第二滤料10的反洗废水在此处混合，缓冲区8一侧设置反洗翻板阀22，用于排放反洗废水，缓冲区8的高度设置为1.5~2m。
反洗翻板阀22设置在出水渠14的同侧，反洗翻板阀22后设置反洗排水渠23。滤池反洗时，单独气洗过程时，反洗翻板阀22关闭；单独水漂洗过程，反洗翻板阀22打开，一边水洗，一边排水。
滤池反洗系统包括反洗进气管17、反洗进水管19、反洗翻板阀22、反洗排水渠23以及反洗排水管24，反洗进气管17上设置反洗进气阀18，反洗进水管19上设置反洗进水阀20，反洗排水管24上设置有反洗排水阀25。
反洗排水管24设置在反洗排水渠23上。
反洗进水管19设置在滤池底部。
反洗进气管17设置在滤池底部。
具体的，反洗配水管24设置在反洗排水渠23下，并设置反洗排水阀25。
具体的，反洗进水管19设置在布水布气室4中，管底标高距离滤池底部为10~20cm。
具体的，反洗进气管17设置在布水布气室4中，管顶标高距离第一滤板5为5~10cm。
基于以上技术方案，本实施例的上向流复合滤料反硝化生物滤池在进行原水过滤的过程如下：
在进行过滤时，原水通过进水管2进入滤池底部布水布气室4混匀后，经由第一滤头6均匀分布到第一滤料7中，经过第一次过滤后，通过缓冲区8和滤网板9再次均匀分布进入第二滤料10中进行第二次过滤，过滤后的清水通过第二滤头12进入清水区13，从出水渠14排出。
经过长时间过滤运行后，滤料逐渐堵塞，过滤速度逐渐变慢，本实施例的上向流复合滤料反硝化生物滤池开始进行反洗，反洗模式为“气洗—静置—水洗”，共执行两个循环：
反洗开始时，进水阀3关闭，反洗进气阀18打开，无需降水位，直接开始气洗，气洗强度15~20L/s，气洗3~5min后，反洗进气阀18关闭，反洗翻板阀22打开开度5%~15%，静置30S，反洗进水阀20和反洗排水阀25打开，开始进行水洗。反洗翻板阀22打开后，第二滤料10由清水区13重力冲洗，设置在滤网板9上的水流测速仪21监测重力冲洗的滤速后，反馈到自控系统并据此调节反洗水泵的频率和流量，使反洗第一滤料7的滤速与反洗第二滤料10的重力冲洗滤速相当。第一次水洗时反洗翻板阀22打开开度30%~40%，水洗时间3~5min。
水洗结束后，反洗进水阀20和反洗翻板阀22关闭，反洗进气阀18打开，开始第二次气洗，气洗强度10~15 L/s，气洗2~3min后，反洗进气阀18关闭，反洗翻板阀22打开开度5%~15%，静置30S，反洗进水阀20打开，进行第二次水洗，反洗翻板阀22打开开度60%~100%，水洗时间2~3min。反洗结束后，反洗进水阀20、反洗翻板阀22和反洗排水阀25关闭，进水阀3打开，恢复正常进水。
第一次反洗程序的静置过程时反洗翻板阀22打开开度5%~15%，将第一滤料层气洗出的杂质及时排出，避免后续水洗时第一滤料层的杂质进入第二滤料层，同时较小的阀门开度也能减少水量的损失。静置结束后，所述反洗翻板阀22打开开度30%~40%，并进行水洗；
第二次反洗程序的静置过程时反洗翻板阀22打开开度5%~15%。静置结束后，所述反洗翻板阀22打开开度60%~100%，并进行水洗，经过两轮反洗，第一滤料层、第二滤料层的杂质基本全被洗出，通过增大阀门开度提高反洗废水流速，将一些细小杂质带出，同时缩短水洗时间，减少水量的损失。
综上所述，本实施例的上向流复合滤料反硝化生物滤池采用两种不同特性的滤料，不仅具备中重质滤料过滤效果好、出水水质好的特点，还具备轻质滤料反应效率高、处理效果优良的特点；同时两种滤料的厚度均大幅度减少，不仅节省了投资成本，还提高了滤料的利用率，增加了滤料上附着的生物量，提高了碳源的利用率。滤池反洗时，通过设置反洗翻板阀22，第一滤料7经反洗水泵水洗，第二滤料10经清水区13重力流水洗，反洗更加彻底，反洗周期更长，反洗频率更少，不仅减少了反洗用水，还节省了反洗能耗。
以上的实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (6)
1.一种上向流复合滤料反硝化生物滤池，其特征在于，所述生物滤池包括滤池本体和反洗系统；
所述滤池本体包括从下向上依次设置的布水布气室、第一滤料层、缓冲区、滤网板、第二滤料层、清水区和出水渠；第一滤料层和第二滤料层分别设有中重质滤料和轻质滤料，滤池本体自下向上通入并过滤原水；
所述第一滤料层的第一滤板采用混凝土二次浇筑，第一滤板上均匀安装第一滤头，第一滤板的平整度要求±2~5mm；
所述第一滤料层的厚度为0.7~1.0m；所述第二滤料层的厚度为1.0~1.5m；
所述第一滤料层的第一滤料包括石英砂、人工陶粒或新型中质滤料；所述第二滤料层的第二滤料包括聚苯乙烯轻质滤料、聚乙烯轻质滤料或硅藻土陶粒滤料；所述新型中质滤料为环氧树脂滤料，包括环氧树脂、固化剂、稀释剂、改性剂、填料以及偶联剂均匀混合后组成；
所述第二滤料层的第二滤板采用混凝土一次浇筑，第二滤板上均匀倒置安装第二滤头，第二滤板的平整度要求±5~10mm；
所述反洗系统包括反洗翻板阀、反洗进气管、反洗进水管和反洗排水渠，反洗翻板阀设在所述缓冲区的一侧且反洗翻板阀的后方设有反洗排水渠，用于排放所述第一滤料层和第二滤料层的反洗废水；
所述滤网板的上端设有水流测速仪，与所述生物滤池的控制结构通信连接；水流测速仪用于监测过滤滤速和反洗时第二滤料层的重力水洗滤速，并以此调控反洗水泵的频率，进而调节第一滤料层的反洗强度，使得第一滤料层和第二滤料层的滤料的反洗速度基本相等。
2.根据权利要求1所述的一种上向流复合滤料反硝化生物滤池，其特征在于，所述缓冲区的高度设置为1.5~2m。
3.根据权利要求1所述的一种上向流复合滤料反硝化生物滤池，其特征在于，所述滤网板安装在所述缓冲区顶部的不锈钢支架上，不锈钢支架固定在反洗翻板阀的上端10~30cm处，滤网板的材质包括但不限于不锈钢滤网板或工程塑料滤网板，滤网板的孔径为1~3mm。
4.一种上向流复合滤料反硝化生物滤池的使用方法，其特征在于，使用权利要求1-3中任意一项所述的上向流复合滤料反硝化生物滤池，包括：
原水自所述生物滤池的底部自下向上通入，并依次经第一滤料层和第二滤料层过滤排出；
当所述生物滤池的滤料发生堵塞时，则进行反洗程序，依次包括气洗、静置和水洗：反洗程序开始时无需降水位，直接进入气洗；气洗完成后，静置过程反洗翻板阀打开；水洗时第二滤料层由清水区重力冲洗，水洗时从第一滤料层的底部进水向上冲洗，第一滤料层和第二滤料层的水洗废水经由缓冲区的所述反洗翻板阀进行排放；以上反洗程序执行两个循环。
5.根据权利要求4所述的上向流复合滤料反硝化生物滤池的使用方法，其特征在于，所述水洗：向上反洗所述第一滤料层的冲洗速率与随重力冲洗所述第二滤料层的速率一致。
6.根据权利要求4或5所述的上向流复合滤料反硝化生物滤池的使用方法，其特征在于，第一次所述反洗程序的静置过程时所述反洗翻板阀打开开度5%~15%，静置结束后所述反洗翻板阀打开开度30%~40%，并进行水洗；第二次反洗程序的静置时所述反洗翻板阀打开开度5%~15%，静置结束后所述反洗翻板阀打开开度60%~100%，并进行水洗。
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