CN202688153U - 一种城市污水深度处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种城市污水深度处理装置，包括有依次相互贯通的生物沸石滤池、生物活性炭滤池、石灰石滤池和沉淀池，生物沸石滤池设置有进水管，沉淀池设置有排泥管和出水管，每个滤池均由导流板和隔板分为下向流室和上向流室，上向流室从下往上依次分为进水区、卵石垫层区、填料区和集水区，进水区设置有通水管和供气管，进水区与卵石垫层区之间设置有穿孔支撑板，集水区设置有排水管，填料区分别为沸石填料区、活性炭填料区和石灰石填料区。本实用新型适用于城市污水厂二级出水处理，可有效去除氮、磷和有机物，降低出水浊度、悬浮物等，具有处理效果好、抗冲击负荷能力强、投资运行费用低、自动化程度高、管理方便等优点。

Description

一种城市污水深度处理装置

技术领域

本实用新型属于污水处理装置技术领域，特别涉及一种应用于城市污水厂二级出水深度处理的城市污水深度处理装置。

背景技术

目前，我国和大多数国家的城市污水主要是采用二级生物处理法，虽然绝大部分悬浮固体和有机物被去除，但仍然含有难降解的有害有机物、细菌和病毒等，且色度较高，嗅味突出，可生化性差。传统活性污泥法对氮去除率只有20%-40%，对磷去除率只有10%-30%，大部分氮、磷将最终排入地表水等受纳水体，造成水体富营养化。随着国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB 18918-2002的执行，对城镇污水处理排放的有机物、氨氮、总氮和总磷等提出了更严格的要求，而现行的许多城市污水厂脱氮除磷效果差，出水水质难于达到标准。强化脱氮除磷深度处理，已成为当今环境工作者所面临的重要课题。

城市污水深度处理是在生化处理的基础上，采用物理、化学及生物手段对污水作进一步的处理，常用的方法有混凝、沉淀、过滤、消毒、活性炭吸附、生化法以及膜技术。常规混凝沉淀法对污水厂二级出水中的色度、嗅味以及残留有机物等没有去除效果，且混凝剂的使用容易造成二次污染。单纯生化法可以实现深度处理，但占地面积大，出水水质不稳定。单纯采用过滤、消毒或膜反应器，处理功能单一、周期长、产量小，运行维护费用高，设备投资大。单纯活性炭净化装置，能有效地吸附水中的有机污染物，但活性炭容易饱和失去净化能力。以活性炭、膜分离为主的组合工艺，虽然对有机物、色度去除效果较好，但活性炭和膜价格较高，活性炭再生复杂。

经一些研究人员发现，沸石是一种天然矿石，价廉易得，具有较大的孔隙率和比表面积，特别是对氨氮有较强的选择性吸附和离子交换性能。沸石的微孔结构适合微生物生长繁殖，对细菌有富集作用，可作为生物膜载体。生物沸石不仅可发挥其优良的吸附性能，而且能利用微生物作用有效地去除各种形态的氮，并且自身得到再生。沸石对磷也有一定的吸附作用，但对嗅味和有机污染物的去除作用有限。而活性炭是一种多孔性结构物质，具有非常多的微孔和比表面积，可有效去除嗅味和溶解性有机污染物，在改善感官指标等方面有着极好的效果。同时石灰石还可以通过混凝沉淀去除悬浮性有机污染物，降低磷酸盐浓度。

如何充分发挥沸石、活性炭及石灰石的作用，使其组合起来能够发挥最大的优势，是解决城市污水深度处理的关键所在。

发明内容

本实用新型的目的是为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种可有效去除氮、磷和有机物，具有处理效果好、抗冲击负荷能力强的城市污水深度处理装置，该装置能够最大程度地发挥不同池微生物优势群落的净化功能，较好地实现城市污水厂二级出水深度处理，减轻水体污染，改善生态环境。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种城市污水深度处理装置，包括有依次相互贯通的生物沸石滤池、生物活性炭滤池、石灰石滤池和沉淀池，所述生物沸石滤池设置有进水管，所述沉淀池设置有排泥管和出水管，所述每个滤池均由导流板和隔板分为下向流室和上向流室，所述上向流室从下往上依次分为进水区、卵石垫层区、填料区和集水区，所述进水区设置有通水管和供气管，所述进水区与卵石垫层区之间设置有穿孔支撑板，所述集水区设置有排水管，所述填料区分别为沸石填料区、活性炭填料区和石灰石填料区。

所述生物沸石滤池、生物活性炭滤池和石灰石滤池的宽度比为2:2:1。

所述沸石填料区内为粒径5～20mm的天然颗粒沸石层，所述活性炭填料区内为粒径5～10mm的普通颗粒活性炭层，所述石灰石填料区内为粒径15～20mm的颗粒石灰石层。

所述导流板上端与滤池顶部固定连接，下端与滤池底部留有空隙，所述隔板下端与滤池底部固定连接，上端与滤池顶部留有空隙。

所述沉淀池为倒锥形结构，中部设置有挡板，所述挡板上端与沉淀池顶部固定连接，下端与沉淀池底部留有空隙。

所述卵石垫层区内为粒径40～80mm的天然颗粒卵石层。

所述下向流室和上向流室的宽度比为1:4～1:8。

所述上向流室的进水区、卵石垫层区、填料区和集水区的高度比为1:1:3:1～1:1:6:1。

所述生物沸石滤池和生物活性炭滤池的进水区设置有曝气管，所述曝气管为供气管。

所述供气管与空压机连接。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

（1）沸石与活性炭同为多孔性物质，但它们的表面性质和吸附性能不同，具有互补性。将两者有机结合，形成两级生化协同作用，发挥不同滤池微生物优势群落的净化功能，抗冲击负荷能力强，提高出水水质。

（2）生物沸石滤池和生物活性炭滤池采用气水向上的流动形式，填料处于膨胀状态，填料间频繁碰撞、摩擦有利于生物膜的新陈代谢，也有利于微生物与有机物充分接触。同时，自然老化脱落的生物膜随水流带走，不容易堵塞，延长了反冲洗周期。

（3）滤池中颗粒卵石充当垫层的同时，可以起到均匀布水布气作用，提高填料溶氧效率。反冲洗时，卵石层有消能、缓能作用，确保填料不受剧烈冲击而回落。

（4）采用颗粒填料可避免粒径过小而堵塞滤池，以颗粒沸石和颗粒活性炭为载体的填料挂膜容易，实现填料再生。

（5）装置结构合理紧凑，污水在装置中自上而下和自下而上的折回式流动，提高单位面积的净化效率，节省了占地面积。同时，装置水流为重力流，能耗小，投资运行费用低。

（6）装置自动化程度高，可全自动控制运行、反冲洗，工作效率高，管理维护方便。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2是滤池单体结构示意图。

图1和图2中，1.生物沸石滤池，2.生物活性炭滤池，3.石灰石滤池，001.下向流室，002上向流室，0021.进水区，0022.卵石垫层区，0023.填料区，1-0023.沸石填料区，2-0023.活性炭填料区，3-0023.石灰石填料区，0024.集水区，4.沉淀池，5.穿孔支撑板，6.挡板，7.导流板，8.隔板，9.进水管，10.通水管，11.供气管，12.排水管，13.出水管，14.排泥管。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的实用新型内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参见图1和图2，一种城市污水深度处理装置，该装置包括依次相互贯通的生物沸石滤池1、生物活性炭滤池2、石灰石滤池3和沉淀池4，生物沸石滤池1设置有进水管9，沉淀池4为倒锥形结构，中部设置有挡板6，挡板6上端与沉淀池4顶部固定连接，下端与沉淀池4底部留有空隙。沉淀池4的上部接有出水管13，底部接有排泥管14。生物沸石滤池1、生物活性炭滤池2和石灰石滤池3的宽度比为2:2:1。正如图中所示，导流板7上端与滤池顶部固定连接，下端与滤池底部留有空隙，隔板8下端与滤池底部固定连接，上端与滤池顶部留有空隙，这样污水就可以在导流板7与滤池侧壁、各个滤池的导流板7与隔板8之间形成的一个可以相互贯通的通路间流动，即每个滤池均由导流板7和隔板8分为下向流室001和上向流室002，下向流室001和上向流室002的宽度比为1:4～1:8，上向流室002从下往上依次为进水区0021、卵石垫层区0022、填料区0023和集水区0024，进水区0021、卵石垫层区0022、填料区0023和集水区0024的高度比为1:1:3:1～1:1:6:1。集水区0024设置有排水管12，进水区0021设置有通水管10和供气管11，进水区0021与卵石垫层区0022之间设置有穿孔支撑板5，穿孔支撑板5的两端分别固定连接到导流板7和隔板8上。各滤池的填料区0023分别为沸石填料区1-0023、活性炭填料区2-0023和石灰石填料区3-0023，沸石填料区1-0023内为粒径5～20mm的天然颗粒沸石层，活性炭填料区2-0023内为粒径5～10mm的普通颗粒活性炭层，石灰石填料区3-0023内为粒径15～20mm的颗粒石灰石层。

卵石垫层区0022内为粒径40～80mm的天然颗粒卵石层。

生物沸石滤池1和生物活性炭滤池2的进水区0021的供气管11兼做曝气管。城市污水厂二级出水由进水管9流入，依次与各填料充分接触，经沉淀后由出水管13流出。

本实用新型中，通水管10可做反冲洗进水管，也可做检修排空管；供气管11可做反冲洗进气管，也可做生物沸石滤池1和生物活性炭滤池2的曝气管，采用空压机与供气管11连接，空压机根据不同需要调节供气量，可为反冲洗提供气源，也可为生物沸石滤池1的沸石填料区1-0023和生物活性炭滤池2的活性炭填料区2-0023的微生物曝气充氧。反冲洗时，通水管10反冲洗进水和供气管11反冲洗进气，进行气水组合反冲洗，反冲洗出水由排水管12流出。

各水管及气管（进水管9、通水管10、供气管11、排水管12、出水管13、排泥管14）上配置电磁阀，可以自动控制正常运行时进水、曝气充氧、出水和排泥，以及反冲洗时进水、进气和出水。

本实用新型的工作过程为：城市污水厂二级出水由进水管9流入生物沸石滤池1，经下向流室001进入上向流室002的进水区0021，从穿孔支撑板5流经颗粒卵石垫层区0022和颗粒沸石填料区1-0023，同时空压机通过供气管11为生物沸石滤池1曝气充氧，气水向上流，污水与生物沸石进行充分接触，通过离子交换吸附、生物硝化反硝化作用脱氮，去除有机物。然后污水经集水区0024溢流进入生物活性炭滤池2。

污水经生物活性炭滤池2的下向流室001进入上向流室002的进水区0021，从穿孔支撑板5流经颗粒卵石垫层区0022和颗粒活性炭填料区2-0023，同时空压机通过供气管11为生物活性炭滤池2曝气充氧，气水向上流，污水与生物活性炭进行充分接触，通过吸附、生物氧化等去除污染物。然后污水经集水区0024溢流进入石灰石滤池3。

污水经石灰石滤池3的下向流室001进入上向流室002的进水区0021，从穿孔支撑板5流经颗粒卵石垫层区0022和颗粒石灰石填料区3-0023，与石灰石生成磷酸钙，去除污水中的磷，然后污水经集水区0024溢流进入沉淀池4。

污水经沉淀池4，水流变缓，沉淀后由出水管13排出，脱落的生物膜在此沉淀，底部污泥经排泥管14排出。

正常运行时，进水管9、生物沸石滤池1内的供气管11、生物活性炭滤池2内的供气管11，以及出水管13的电磁阀开启，各滤池通水管10和排水管12，以及石灰石滤池3内的供气管11的电磁阀关闭。装置运行一段时间后，滤池滤速降低，需进行气水组合反冲洗。反冲洗时，进水管9和出水管13的电磁阀关闭，滤池通水管10反冲洗进水，空压机通过供气管11为反冲洗提供气源，反冲洗出水由排水管12流出。空压机根据不同需要调节供气量，可为反冲洗提供气源，也可为生物沸石滤池1的沸石填料区1-0023和生物活性炭滤池2的活性炭填料区2-0023的微生物曝气充氧。当装置需要放空检修时，关闭进水管9和出水管13的电磁阀，开启滤池通水管10的电磁阀。

装置各水管及气管（进水管9、通水管10、供气管11、排水管12、出水管13、排泥管14）的电磁阀可以自动控制正常运行时进水、曝气充氧、出水和排泥，以及反冲洗时进水、进气和出水。

本实用新型的工作原理是：沸石和活性炭填料具有多孔结构，能有效地吸附污水中部分有机污染物。沸石对极性有机物具有较强的吸附能力，活性炭则对非极性有机物的吸附能力较强。填料的微孔结构适合微生物生长繁殖，填料表面吸附的有机物可为微生物提供充足的养分，在填料表面培养形成生物膜，发挥其生物氧化作用，实现吸附、离子交换、生物硝化反硝化等功能。富集在填料表面的微生物能将吸附的有机物去除，填料实现再生。

生物沸石滤池填料区进行微量曝气，随水流上升，溶解氧浓度逐渐降低。在填料区下部，生物沸石表面富集以亚硝酸菌为优势菌种的好氧生物膜，形成好氧硝化区，将污水及沸石中吸附的氨氮经硝化氧化成亚硝酸盐；在填料区上部，生物沸石表面生成以亚反硝化菌为优势菌种的生物膜，形成缺氧反硝化区，将从好氧硝化区来的亚硝酸盐最终还原为气态氮，从而实现生物硝化反硝化脱氮。同时，在生物沸石的生物膜内，由于氧气和有机质传质的不均匀性，在生物膜内也实现同步短程硝化反硝化作用，也可以去除部分总氮。

生物活性炭具有特殊的结构和有机营养成分，能够迅速地吸附水中溶解性有机物。在微量曝气条件下，有效去除嗅味，进一步氧化剩余的氨氮，经生物活性炭处理的水质有明显提高。

沸石与活性炭有机结合，形成两级生化协同作用。填料可吸附磷，达到去除部分磷的目的。生物膜中存在大量好氧微生物，可以有效去除有机物，同时还能对污水中的其他污染物进行降解，如重金属、悬浮物、浊度等。自然老化脱落的生物膜随水流带走，经沉淀池排泥管排出。

石灰石中溶解的钙与污水中的磷酸根离子发生反应生成磷酸钙沉淀，可强化除磷，降低出水浊度。

经过一段时间运行，滤池因截流污水中的悬浮颗粒，造成滤速降低，需进行气水组合反冲洗，可使填料长期保持良好的净化功能。空压机根据不同需要调节供气量，可为反冲洗提供气源，也可为生物沸石滤池和生物活性炭滤池填料区微生物曝气充氧。装置各水管及气管的电磁阀可以自动控制正常运行时进水、曝气充氧、出水和排泥，以及反冲洗时进水、进气和出水。

本装置将沸石填料、活性炭填料和石灰石填料的优点有机结合起来，对城市污水厂二级出水进行深度处理。

因此本实用新型与现有技术相比具有明显的优点：

（1）天然沸石在我国储量丰富，无二次污染。生物沸石滤池的离子交换和生物膜作用能够稳定高效的去除污水中氨氮，实现生物硝化反硝化脱氮。沸石良好的脱氮性能，缩短了水力停留时间，曝气量也减少。生物活性炭具有优良的吸附性能和高吸附速率，与生物作用相结合延长了活性炭使用寿命，能够保证嗅味、有机物等污染物去除效果，同时进一步降低污水中氨氮。在生物活性炭前使用生物沸石，可以先去除部分浊度和有机污染物，从而减轻了活性炭的负荷。

（2）沸石与活性炭同为多孔性物质，但它们的表面性质和吸附性能不同，具有互补性。将两者有机结合，形成两级生化协同作用，发挥不同滤池微生物优势群落的净化功能，抗冲击负荷能力强，提高出水水质。

（3）生物沸石滤池和生物活性炭滤池采用气水向上的流动形式，填料处于膨胀状态，填料间频繁碰撞、摩擦有利于生物膜的新陈代谢，也有利于微生物与有机物充分接触。同时，自然老化脱落的生物膜随水流带走，不容易堵塞，延长了反冲洗周期。

（4）沸石填料和活性炭填料可吸附除磷，石灰石强化除磷，装置除磷效果好。不需要投加化学药剂，节省药剂费，出水生物活性高，保证了受纳水体的生态安全，避免了常规化学除磷的二次污染。

（5）滤池中颗粒卵石充当垫层同时，可以起到均匀布水布气作用，提高填料溶氧效率。反冲洗时，卵石层有消能、缓能作用，确保填料不受剧烈冲击而回落。

（6）采用颗粒填料可避免粒径过小而堵塞滤池，以颗粒沸石和颗粒活性炭为载体的填料挂膜容易，实现填料再生。

（7）装置结构合理紧凑，污水在装置中自上而下和自下而上的折回式流动，提高单位面积的净化效率，节省了占地面积。同时，装置水流为重力流，能耗小，投资运行费用低。

（8）装置自动化程度高，可全自动控制运行、反冲洗，工作效率高，管理维护方便。

该装置可有效去除氮、磷和有机物，降低出水浊度、悬浮物等，具有处理效果好、抗冲击负荷能力强、投资运行费用低、自动化程度高、管理方便等优点。

以上记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技术者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。

Claims (10)

1.一种城市污水深度处理装置，其特征在于，包括有依次相互贯通的生物沸石滤池（1）、生物活性炭滤池（2）、石灰石滤池（3）和沉淀池（4），所述生物沸石滤池（1）设置有进水管（9），所述沉淀池（4）设置有排泥管（14）和出水管（13），所述每个滤池均由导流板（7）和隔板（8）分为下向流室（001）和上向流室（002），所述上向流室（002）从下往上依次分为进水区（0021）、卵石垫层区（0022）、填料区（0023）和集水区（0024），所述进水区（0021）设置有通水管（10）和供气管（11），所述进水区（0021）与卵石垫层区（0022）之间设置有穿孔支撑板（5），所述集水区（0024）设置有排水管（12），所述填料区（0023）分别为沸石填料区（1-0023）、活性炭填料区（2-0023）和石灰石填料区（3-0023）。

2.根据权利要求1所述的一种城市污水深度处理装置，其特征在于，所述生物沸石滤池（1）、生物活性炭滤池（2）和石灰石滤池（3）的宽度比为2:2:1。

3.根据权利要求1所述的一种城市污水深度处理装置，其特征在于，所述沸石填料区（1-0023）内为粒径5～20mm的天然颗粒沸石层，所述活性炭填料区（2-0023）内为粒径5～10mm的普通颗粒活性炭层，所述石灰石填料区（3-0023）内为粒径15～20mm的颗粒石灰石层。

4.根据权利要求1所述的一种城市污水深度处理装置，其特征在于，所述导流板（7）上端与滤池顶部固定连接，下端与滤池底部留有空隙，所述隔板（8）下端与滤池底部固定连接，上端与滤池顶部留有空隙。

5.根据权利要求1所述的一种城市污水深度处理装置，其特征在于，所述沉淀池（4）为倒锥形结构，中部设置有挡板（6），所述挡板（6）上端与沉淀池（4）顶部固定连接，下端与沉淀池（4）底部留有空隙。

6.根据权利要求1所述的一种城市污水深度处理装置，其特征在于，所述卵石垫层区（0022）内为粒径40～80mm的天然颗粒卵石层。

7.根据权利要求1所述的一种城市污水深度处理装置，其特征在于，所述下向流室（001）和上向流室（002）的宽度比为1:4～1:8。

8.根据权利要求1或7所述的一种城市污水深度处理装置，其特征在于，所述上向流室（002）的进水区（0021）、卵石垫层区（0022）、填料区（0023）和集水区（0024）的高度比为1:1:3:1～1:1:6:1。

9.根据权利要求1所述的一种城市污水深度处理装置，其特征在于，所述生物沸石滤池（1）和生物活性炭滤池（2）的进水区设置有曝气管，所述曝气管为供气管（11）。

10.根据权利要求1或9所述的一种城市污水深度处理装置，其特征在于，所述供气管（11）与空压机连接。

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