CN1693229A - 射流曝气生物滤池 - Google Patents

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Abstract

一种射流曝气生物滤池，由生物氧化过滤池、反冲水泵、射流曝气器、循环水泵以及连接管道组成，生物氧化过滤池内安装承托板支撑承托层和滤料层，进水口位于滤料层下部，出水口位于滤料层上部，滤料层上方安装反冲排水管。承托板下部的沉淀区连通反冲水泵和循环水泵，循环水泵与射流曝气器连通，射流曝气器与生物氧化过滤池相连。本发明通过射流曝气器的充氧和水力循环，为生物氧化过滤创造适宜微生物生长环境，污水中的有机物得到分解，并且在生物滤池内部的好氧区与缺氧区，通过硝化反硝化作用去除污水中的含氮物质。本发明具有对水质适应范围广，运转管理方便，处理效果好和无需外接压缩空气等优点，尤其适用于小规模污水处理厂。

Description

射流曝气生物滤池
技术领域
本发明涉及一种射流曝气生物滤池，是一种可用于生活污水和有机工业废水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、建投资少、出水水质高等优点。但是现有的曝气生物滤池需要通过鼓风机或者空气压缩机来提供气源，满足生物生长和防止滤料堵塞。而且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。再者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。
射流曝气作为继鼓风曝气和机械曝气之后的第三类曝气方法，利用射流的紊动运动和剪切作用，切割气体，产生微气泡，获得极高的氧传递速率，具有构造简单，运行可靠，投资较低的优点，在污水处理中应具有较大的技术和经济潜力。但目前尚未见有关将射流曝气与BAF相结合的研究及装置的报道。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种射流曝气生物滤池，通过一体化的方案来解决曝气生物滤池的供氧问题，并且通过水力循环来控制滤料堵塞，同时实现在同一个反应器内部同时存在好氧区和缺氧区，在一个反应器内完成硝化与反硝化作用，解决小型污水处理厂构筑物较多，维护管理复杂的问题。
为实现这样的目的，本发明设计的射流曝气生物滤池主要由生物氧化过滤池、反冲水泵、射流曝气器、循环水泵以及连接管道组成，生物氧化过滤池的底部安装集泥斗，下部安装承托板支撑承托层，承托层上部为滤料层。进水口位于滤料层下部，出水口位于滤料层上部，在滤料层上方的自由水面空间位置处安装反冲排水管。集泥斗与承托板之间的沉淀区内，滤池池体两侧分别连通反冲水泵和循环水泵，循环水泵与射流曝气器相连通，射流曝气器出口通过一根上部连通管与生物氧化过滤池相连接，射流曝气器通过空气管引入外部空气。
本发明中的生物氧化过滤池生物氧化过滤池主要通过循环水泵和射流曝气器来供氧和水力循环，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。过滤池底部为集泥斗，集泥斗以上为高0.5m～1m左右的沉淀区，用以收集生物膜上脱落的污泥，在沉淀区上方生物氧化过滤池侧壁上安装循环水泵进水管和反冲水泵出水管，管道上方安装承托板，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。承托层上为滤料层，滤料层高度为1.5m～3.0m，滤料粒径为3mm～7mm范围内，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。在生物氧化滤料层上方的自由水面空间高度为0.5m～1.0m，在自由水面处安装与射流曝气器相连的上部连通管，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。循环水泵从生物氧化过滤池吸水，水流向上进入射流曝气器，通过在射流曝气器内水流流速的变化形成负压，空气通过空气管进入射流曝气器，与循环水充分混合。离开射流曝气器的气水混合物通过上部连通管进入生物氧化过滤池。
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，开启循环水泵，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含有硝酸盐的水相混和，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，并且去除大部分的悬浮物，离开缺氧区的处理水混合液中含有从滤料上脱落的悬浮物，通过沉淀作用进入沉淀区，沉淀到滤池底部的集泥斗中，去除了一部分悬浮物的循环水通过循环水泵的作用进入射流曝气器，与空气充分混合，充氧之后回流到生物氧化过滤池上部，在生物氧化过滤池上部的降解有机物的异养菌和硝化菌的作用下，循环液中的有机物被降解，含氮物质主要转化成为硝酸盐，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，反冲采用水反冲形式，关闭循环水泵，打开反冲水泵，以处理后水为水源，对滤料进行反冲，反冲下来的含有大量悬浮物的混合液回到前段预处理实施，反冲后，关闭反冲水泵，进入下一轮正常工作周期。
根据污水中的悬浮物浓度和有机物浓度确定该系统排泥周期，通过开启排泥斗底部的阀门定期派出在泥斗内滞留的污泥。
本发明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，无需后续的固液分离装置。生物氧化过滤池底部的沉淀区缓解了脱落的没有活性的生物污泥对滤料的堵塞，反冲周期长，节省运行费用。
本发明通过射流曝气与生物氧化过滤工艺的相结合，实现了小型一体化的污水解决方案，无需外接气源，具有运转管理方便，节约占地，基建投资节约，构筑物集中等优点。本发明对水质适应范围广，尤其适用于小规模污水处理厂。
附图说明
图1为本发明的射流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为反冲水泵，9为集泥斗，10为上部连通管，11为空气管，12为射流曝气器，13为循环水泵出水管，14为循环水泵，15为循环水泵进水管。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。
本发明的射流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、反冲水泵8、射流曝气器12、循环水泵14以及连接管道组成。生物氧化过滤池2的底部安装集泥斗9，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。在滤料层3的上方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1。集泥斗9与承托板7之间的沉淀区内，滤池池体一侧连通反冲水泵8，另一侧通过循环水泵进水管15与循环水泵14相连，循环水泵14通过循环水泵出水管13与射流曝气器12相连通，射流曝气器12出口通过上部连通管10与生物氧化过滤池2相连接，射流曝气器12通过空气管11引入外部空气。
运行时，原水通过进水口5进入生物氧化过滤池2，开启循环水泵14，循环水量根据原水有机物浓度和氨氮浓度确定。原水与反应器内的处理水混和，首先向下通过进水口下段的滤料3缺氧区部分，完成部分悬浮物的拦截，并且在反应器中的硝酸盐的作用下，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通过承托层6和承托板7，较重的悬浮物直接进入沉淀区，落入集泥斗9，其余处理水通过循环水泵进水管15进入循环水泵14被加压，并进一步经循环水泵出水管13进入射流曝气器12，通过流速变化，实现压力低于大气压，空气通过空气管11进入射流曝气器12，与处理水相混合，气水混合液通过上部连通管10回流到生物氧化过滤池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池体继续向下，其中的硝酸盐参与下一个循环的反硝化过程。
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，此时关闭循环水泵14，打开反冲水泵8，运行3～10分钟，水量根据强度为8L/m2/h～20L/m2/h来计算，滤料上停留的老化生物膜及截流杂质在反冲水的作用下，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。
经过一段时间后集泥斗9内含有很多污泥，打开集泥斗阀门进行定期排泥。
经过以上步骤，污水中的有机物BOD5，悬浮物，总氮均得到有效去除。
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，循环水泵14的流量为45L/h，射流曝气器12采用一种小型实验装置，孔径比为1∶5，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。通过射流曝气生物滤池处理后，出水COD30mg/L，BOD5为5mg/L，氨氮为3.5mg/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 (7)

1、一种射流曝气生物滤池，其特征在于将射流曝气和生物氧化过滤相结合，由生物氧化过滤池(2)、反冲水泵(8)、射流曝气器(12)、循环水泵(14)以及连接管道组成，生物氧化过滤池(2)的底部安装集泥斗(9)，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)，承托层(6)上部为滤料层(3)，进水口(5)位于滤料层(3)下部，出水口(4)位于滤料层(3)上部，滤料层(3)上方的自由水面空间安装反冲排水管(1)，集泥斗(9)与承托板(7)之间的沉淀区分别连通反冲水泵(8)和循环水泵(14)，循环水泵(14)通过循环水泵出水管(13)与射流曝气器(12)相连，射流曝气器(12)出口通过上部连通管(10)与生物氧化过滤池(2)相连，射流曝气器(12)通过空气管(11)引入外部空气。
2、根据权利要求1的射流曝气生物滤池，其特征在于所述进水口(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。
3、根据权利要求1的射流曝气生物滤池，其特征在于所述承托层(6)高度为10cm～30cm，承托层滤料为陶粒材质，粒径为15mm～40mm。
4、根据权利要求1的射流曝气生物滤池，其特征在于所述承托板(7)上均匀开孔的孔径为10mm～30mm，孔间距为20mm～50mm。
5、根据权利要求1的射流曝气生物滤池，其特征在于所述滤料层(3)高度为1.5m～3.0m，滤料层滤料粒径为3mm～7mm。
6、根据权利要求1的射流曝气生物滤池，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。
7、根据权利要求1的射流曝气生物滤池，其特征在于所述滤料层(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。
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