CN1286741C - 具有同步去除氮和有机物功能的曝气生物滤池 - Google Patents

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Abstract

一种具有同步去除氮和有机物功能的曝气生物滤池，由生物氧化过滤池和充氧池组成，生物氧化过滤池内从下至上依次安装反冲曝气头、承托板、承托层和滤料层，滤料层的下部设置进水口，上部设置出水口，滤料层的上方有反冲排水管，生物氧化过滤池通过上下连通管与充氧池相连接，充氧池的底部安装曝气头。本发明中曝气与生物氧化过滤分别在两个独立的装置内完成，实现在生物滤池内部同时存在好氧区与缺氧区，在空气提升的作用下，污水在生物滤池内部从上到下顺次流经去除有机物的异养菌、硝化菌和反硝化菌的优势生长区域，实现在同一反应器内部SS、BOD5、氨氮和有机氮的高效去除。本发明具有对水质适应范围广，运转管理方便，处理效果好等优点。

Description

具有同步去除氮和有机物功能的曝气生物滤池
技术领域
本发明涉及一种具有同步去除氮和有机物功能的曝气生物滤池，是一种可用于生活污水回用和污水二级处理的污水处理装置，属于环保水处理领域。
背景技术
传统的曝气生物滤池(BAF)是20世纪80年代末和90年代初兴起的污水处理工艺，最初用于污水深度处理，后发展成直接用于二级处理，它使用粗糙多孔的粒状滤料，滤料表面生长有生物膜，池底提供曝气，污水流过滤床时，污染物首先被过滤和吸附，进而被滤料表面的微生物氧化分解。其最大特点是集生物氧化和截留悬浮物于一体，节省了后续沉淀池，具有容积负荷大、水力停留时间短、基建投资少、出水水质高等优点。但是现有的曝气生物滤池若想达到脱氮的目的需要设置碳氧化池、硝化池、反硝化池等多个反应器，并且在反应器之间增加污水回流装置，或者采用具有除氨功能的沸石填料，基建费用较高，维护管理复杂。同时由于曝气头位于滤料下方，由于气体的冲刷作用在处理水中通常携带一部分滤料上脱落的生物膜，造成出水中的悬浮物偏高。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种新型结构的具有同步去除氮和有机物功能的曝气生物滤池，能用较少的投资，在同一反应器内实现同步硝化反硝化和去除含碳有机物的功能，减少出水中的悬浮物，保证出水水质清澈。
为实现这样的目的，本发明设计的具有同步去除氮和有机物功能的曝气生物滤池主要由充氧池和生物氧化过滤池组成，曝气与生物氧化过滤分别在两个独立的装置内完成，实现在生物滤池内部同时存在好氧区与缺氧区，在空气提升的作用下，污水在生物滤池内部从上到下顺次流经去除有机物的异养菌、硝化菌和反硝化菌的优势生长区域，实现在同一反应器内部SS、BOD5、氨氮和有机氮的高效去除。
本发明的曝气生物滤池由生物氧化过滤池和充氧池组成。在生物氧化过滤池的下部安装承托板支撑承托层，承托板下方设置反冲曝气头，承托层上部为滤料层。滤料层的下部设置进水口，上部设置出水口。滤料层的上方的自由水面空间安装反冲排水管。生物氧化过滤池通过底部的下连通管和顶部的上连通管与充氧池相连接，充氧池的底部安装充氧池曝气头。
本发明中，生物氧化过滤池为钢制或者混凝土构造，可以采用方形或者圆形的结构形式，生物氧化过滤池底部安装的反冲曝气头距离池底为10cm～20cm，距离反冲曝气头10cm～20cm向上安装承托板，主要作用为承托承托层和滤料，承托板可以采用混凝土结构或者钢制结构，在承托板上均匀开孔，孔径为10mm～30mm，孔间距为20mm～50mm。在承托板上堆放10cm～30cm承托层滤料，承托层滤料为陶粒材质，粒径在15mm～40mm范围内。承托层上是滤料层，滤料层高度为1.5m～3.0m，滤料层滤料粒径为3mm～7mm范围内，滤料形状可以规则，也可以不规则。滤料层也可以由两种滤料构成，下部堆放粒径为7mm～10mm的滤料，上部堆放粒径为4mm～6mm的滤料，两种滤料的分界点以进水口为界。
在滤料层上方的自由水面空间高度为0.5m～1.0m，在距离顶部0.5m处安装反冲排水管。进水口的位置位于滤料层的下部，约在生物氧化过滤池高度的1/3～1/4处，出水口的位置位于滤料层的上部，约在生物氧化过滤池高度的1/2～2/3处。在生物氧化过滤池反冲曝气头水平高度下方的池体侧面安装与充氧池底部相连的下连通管，在生物氧化过滤池滤料层上方安装与充氧池顶部相连的上连通管。充氧池可以采用钢制或者混凝土结构，高度与生物氧化过滤池相同，在充氧池底部安装曝气头。
在生物氧化过滤池内以进水口为界，基本形成两个区域，进水口上部为好氧区，主要完成有机物的氧化和氨氮的硝化作用，形成硝酸盐，在进水口下部为缺氧区域，主要利用原水中的有机物为碳源，实现硝酸盐的反硝化作用，转变为氮气从水中溢出，完成总氮的去除。
本发明通过如下过程实现污水的同步去除总氮和有机物的污水处理：
在正常工作过程中，处理原水通过进水口进入生物氧化过滤池，与生物氧化过滤池内上部向下流动的水相混和，首先进入进水口下部的缺氧区域，在缺氧区域的反硝化菌的作用下，以原水中的有机物为碳源，实现反硝化作用，将原水中的硝酸盐转变为氮气，经过缺氧区的处理水通过底部下连通管进入到充氧池内。充氧池通过曝气一方面提高水中的溶解氧至8mg/L～9mg/L，另一方面通过气体提升作用维持处理水在两个池内的循环。经过充氧池处理后含有较高溶解氧的处理水通过顶部上连通管重新回到生物氧化过滤池，在生物氧化过滤池上部(进水口上方)主要以生长氧化有机物的异养菌和硝化菌为主，处理水经过该部分滤料的截流作用和滤料上生长的细菌的氧化作用下，完成有机物的氧化和氨氮的硝化。一部分水通过出水口排出，另一部分水则向下流动与进水相混和，进入下一个循环。
当生物氧化过滤池运行一定时间后(一般在24～48小时)，滤层内生物生长量和截流的悬浮物堵塞滤层时，应该对生物氧化过滤池进行反冲，反冲采用气水反冲形式，首先采用压缩空气反冲，然后采用气水联合反冲，反冲下来的含有大量悬浮物的杂质回到前段预处理设施，反冲后，进入下一轮正常运行周期。
本发明通过曝气与生物氧化过滤工艺的分离，实现了生物氧化过滤池内溶解氧的梯度变化，分别在上部和下部形成好氧区和缺氧区，具有在同一反应器实现同步硝化反硝化和去除含碳有机物的功能。由于生物氧化过滤池内没有气流的左右扰动，出水中的悬浮物浓度低，能够保证出水水质清澈，无须后续的固液分离装置。本发明相对于多级反应器串联系统，占地面积小，运行简便，投资少。本发明具有对水质适应范围广，运转管理方便，处理效果好等优点。
附图说明
图1为本发明具有同步去除氮和有机物功能的曝气生物滤池的结构示意图。
图1中：1为反冲排水管，2为生物氧化过滤池，3为滤料层，4为出水口，5为进水口，6为承托层，7为承托板，8为反冲曝气头，9为上连通管，10为充氧池，11为充氧池曝气头，12为下连通管。
具体实施方式
以下结合装置附图对本发明的技术方案作进一步描述。
本发明的曝气生物滤池具体结构如图1所示，主要由生物氧化过滤池2和充氧池10组成。在生物氧化过滤池2内部，从下至上依次安装反冲曝气头8、承托板7、承托层6和滤料层3，生物氧化过滤池2的下部安装承托板7支撑承托层6，承托板7的下方设置反冲曝气头8，承托层6上部为滤料层3。进水口5的位置位于滤料层3的下部，约在生物氧化过滤池2高度的1/3～1/4处，出水口4的位置位于滤料层3的上部，约在生物氧化过滤池2高度的1/2～2/3处。滤料层3的上方的自由水面空间安装反冲排水管1。生物氧化过滤池2通过底部的下连通管12和顶部的上连通管9与充氧池10相连接，在充氧池10底部安装充氧池曝气头11。
运行时，原水通过进水口5进入生物氧化过滤池2，压缩空气从充氧池曝气头11充入，水力停留时间为1～5小时，气水比为1∶1～1∶8之间。原水与生物氧化过滤池2内的处理水混和，首先向下通过进水口下段的滤料层3缺氧区部分，完成部分悬浮物的拦截，并且在滤池中硝酸盐的作用下，以进水中的有机物为碳源，实现反硝化过程。经过缺氧区之后的处理水再通过承托层6、承托板7以及下连通管12进入充氧池10，在充氧池曝气头11释放的压缩空气作用下，完成充氧和气体提升过程，富含溶解氧的处理水通过上连通管9进入到生物氧化过滤池2内，在滤料层3上段中吸附的去除有机物异养菌和硝化菌的作用下，完成水中的有机物的氧化和氨氮的硝化，处理后的水一部分通过出水口4排出，一部分沿生物氧化过滤池2继续向下，进行下一个循环周期的处理。
在生物氧化过滤过程中，当滤料层3中的生物量和截流的悬浮物很高时，必须对生物氧化过滤滤料进行反冲，此时关闭充氧池曝气头11，打开反冲曝气头8，运行2～4分钟，气量根据强度为10L/m2/s～15L/m2/s来计算；之后在反冲曝气头8继续运行的条件下，向进水管充入部分处理后贮存水，水量根据强度为8L/m2/h～12L/m2/h来计算，滤料上停留的老化生物膜及截流杂质在气水的联合作用下，从滤层中冲洗出来，通过反冲排水管1排放。在反冲之后重新进入正常运行过滤阶段。
经过以上步骤，污水中的有机物BOD5，悬浮物，总氮均可得到有效去除。
实施例：
处理上海市闵行区的生活污水，装置生物氧化过滤池2的有效容积为40L，水力停留时间为4小时，处理污水能力为10L/hr，充氧池10容积为4L，装置有效水深3.5m。滤料层3中，进水口5的位置位于生物氧化过滤池2的下部距底1/3高度处，出水口4的位置位于生物氧化过滤池2的中部距底1/2处。滤料层3上方在距离顶部0.5m处安装反冲排水管1。
原水水质如下：COD(化学需氧量)350mg/L，BOD5为159mg/L，氨氮10mg/L，总氮为30mg/L，总磷为3mg/L，悬浮物为25mg/L。通过该反应器处理后，出水COD为33mg/L，BOD5为10mg/L，氨氮为4.4mg/L，总磷为1mg/L，总氮为10mg/L，出水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准，经过消毒后可以作为市政回用水或者也可以用于农田灌溉水。

Claims (2)

1、一种具有同步去除氮和有机物功能的曝气生物滤池，其特征在于由生物氧化过滤池(2)和充氧池(10)组成，生物氧化过滤池(2)的下部安装均匀开孔的承托板(7)支撑承托层(6)，承托板(7)的下方设置反冲曝气头(8)，承托层(6)上部为滤料层(3)，进水口(5)位于滤料层(3)的下部，出水口(4)位于滤料层(3)的上部，滤料层(3)上方的自由水面空间安装反冲排水管(1)，生物氧化过滤池(2)通过底部的下连通管(12)和顶部的上连通管(9)与充氧池(10)相连接，在充氧池(10)底部安装充氧池曝气头(11)；所述进水口(5)位于生物氧化过滤池(2)高度的1/3～1/4处，出水口(4)位于生物氧化过滤池(2)高度的1/2～2/3处；所述承托层(6)高度为10cm～30cm，承托层滤料为陶粒材质，粒径为15mm～40mm；所述承托板(7)上均匀开孔的孔径为10mm～30mm，孔间距为20mm～50mm；所述滤料层(3)高度为1.5m～3.0m，滤料层滤料粒径为3mm～7mm；所述反冲曝气头(8)距离生物氧化过滤池(2)池底10cm～20cm，在承托板(7)下方10cm～20cm；所述滤料层(3)上方的自由水面空间高度为0.5m～1.0m，反冲排水管(1)安装在距离生物氧化过滤池(2)顶部0.5m处。
2、根据权利要求1的具有同步去除氮和有机物功能的曝气生物滤池，其特征在于所述滤料层(3)由两种滤料构成，下部堆放粒径为7mm～10mm的滤料，上部堆放粒径为4mm～6mm的滤料，两种滤料的分界点以进水口(5)为界。
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