CN203247145U - 人工湿地反硝化污水处理系统及其连续流砂反硝化过滤装置 - Google Patents

人工湿地反硝化污水处理系统及其连续流砂反硝化过滤装置 Download PDF

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杨奋毅
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Abstract

本实用新型公开一种人工湿地反硝化污水处理系统及其连续流砂反硝化过滤装置,其中,人工湿地反硝化污水处理系统,包括有湿地池,所述湿地池中设置有连续流砂反硝化过滤装置,该反硝化过滤装置包括有滤床、滤料、内部过滤单元、进水管道和滤液出水管,进水管道连通该内部过滤单元,经内部过滤单元过滤处理后的滤液再经各出水管排出;该内部过滤单元包括有布水器、中心提砂管、洗砂器和冲洗水出水管,该中心提砂管位于滤床的中部,中心提砂管的下端延伸至滤床的底部,中心提砂管的上端延伸至滤床的上部,洗砂器设置于中心提砂管的上端外,洗砂器的上端连通该冲洗水出水管,中心提砂管将滤床最底部之滤砂提升至洗砂器冲洗。该连续流砂过滤装置广泛应用于工业用水、污水深度处理及中水回用等领域。

Description

人工湿地反硝化污水处理系统及其连续流砂反硝化过滤装
技术领域
[0001] 本实用新型涉及污染处理系统,尤其是指一种人工湿地反硝化污水处理系统及其连续流砂反硝化过滤装置,属于环境保护领域。
背景技术
[0002] 人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面,将污水、污泥有控制的投配到经人工建造的湿地上,污水与污泥在沿一定方向流动的过程中,主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用,对污水、污泥进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。
[0003] 人工湿地处理系统可以分为以下几种类型:(I)自由水面人工湿地处理系统;(2)人工潜流湿地处理系统。(3)垂直水流型人工湿地处理系统。
[0004] 人工湿地主要用于污水深度处理,其出水水质可以达到地表水IV类标准。人工湿地处理技术是未来水质提标一大热门处理技术,其具有缓冲容量大、处理效果好、工艺简单、投资省、运行费用低等优点,非常适合中、小城镇的污水处理。但是也有其不足之处:如占地面积过大、氧气供应传质不佳、反冲洗大功率等缺点。
实用新型内容
[0005] 本实用新型针对现有技术存在之缺失,其主要目的是提供一种人工湿地反硝化污水处理系统及其连续流砂反硝化过滤装置,克服前述现有技术的不足。
[0006] 为实现上述目的,本实用新型采用如下之技术方案:
[0007] 一种人工湿地反硝化污水处理系统,包括有湿地池,湿地池的两侧分别设置有进水管和出水管,湿地池内布置有配水管,污水通过配水管进入湿地池内,经处理后由出水管输出,湿地池中还填充有填料,填料上种植有湿地植物,所述湿地池中还设置有连续流砂反硝化过滤装置,该反硝化过滤装置包括有滤床、滤料、内部过滤单元、进水管道和滤液出水管,进水管道连通该内部过滤单元,经内部过滤单元过滤处理后的滤液再经各出水管排出;该内部过滤单元包括有布水器、中心提砂管、洗砂器和冲洗水出水管,该中心提砂管位于滤床的中部,中心提砂管的下端延伸至滤床的底部,中心提砂管的上端延伸至滤床的上部,洗砂器设置于中心提砂管的上端外,洗砂器的上端连通该冲洗水出水管,中心提砂管将滤床最底部之滤砂提升至洗砂器冲洗。
[0008] 作为一种优选方案,所述滤床的底部逐渐收窄形成一导砂锥斗。
[0009] 作为一种优选方案,所述洗砂器呈波纹管状。
[0010] 作为一种优选方案,多个内部过滤单元并排横向排布于前述滤床中,进水管道通过主管和多条支管分别将废水分布到各内部过滤单元。
[0011] 作为一种优选方案,所述布水器环绕于中心提砂管设置,布水器的下端呈倒锥形状。
[0012] 一种连续流砂反硝化过滤装置,包括有滤床、滤料、内部过滤单元、进水管道和滤液出水管,经内部过滤单元过滤处理后的滤液再经各出水管排出;该内部过滤单元包括有布水器、中心提砂管、洗砂器和冲洗水出水管,该中心提砂管位于滤床的中部,中心提砂管的下端延伸至滤床的底部,中心提砂管的上端延伸至滤床的上部,洗砂器设置于中心提砂管的上端外,洗砂器的上端连通该冲洗水出水管,中心提砂管将滤床最底部之滤砂提升至洗砂器冲洗,该布水器环绕于中心提砂管设置,布水器的下端呈倒锥形状。
[0013] 作为一种优选方案,所述滤床的底部逐渐收窄形成一导砂锥斗。
[0014] 作为一种优选方案,所述洗砂器呈波纹管状。
[0015] 作为一种优选方案,多个内部过滤单元并排横向排布于前述滤床中,进水管道通过主管和多条支管分别将废水分布到各内部过滤单元。
[0016] 作为一种优选方案,所述布水器环绕于中心提砂管设置,布水器的下端呈倒锥形状。
[0017] 由上述技术方案可知,本实用新型与现有技术相比具有下述明显优点和有益效果:
[0018] 1、节约空间,可在同一过滤器内完成混凝、沉淀、过滤及反硝化功能;
[0019] 2、通过投加化学除磷剂及碳源,可有效去除原水中的SS、TP及TN等;
[0020] 3、过滤效率高,24小时连续工作,不需停机反冲洗。不需反冲洗风机、水泵、阀门及其它附属设施;运行费用低;
[0021] 4、维护简便,过滤器在运行过程当中除生物滤料外没有任何转动部件,故障率低,维护费用省;
[0022] 5、利用滤料的吸附作用,使污水中微生物在滤料表面形成活性很高的生物膜;
[0023] 6、整个滤床都参与反硝化作用,污染物的去除率较高;滤床一直处于连续运行的状态,滤料的生物膜在整个过滤器范围内分布均匀,对原水水质变化有较大的适应性;
[0024] 7、投加铁盐或铝盐,可以进一步降低处理水中磷污染物的含量;
[0025] 8、优质的滤料更加耐磨损,降低了损耗,减少了运行费用;系统自动运行,操作简便,不需太多的人工操作。
[0026] 综上所述,连续流砂过滤器是一种连续过滤设备,是一种集混凝、澄清、过滤、反硝化为一体的高效过滤器,系统采用升流式流动床过滤原理和单一均质滤料,过滤与洗砂同时进行,能够24小时连续自动运行,无需停机反冲洗,巧妙的提砂和洗砂结构代替了传统大功率反冲洗系统,能耗极低。它采用单级滤料,无需级配,没有水力分布不均和初滤液等问题;不需要反冲洗水泵及其停机切换用电动、气动阀门;无需单设混凝、澄清池,无需混凝、澄清用机械设备。因此占地面积更紧凑,运行费用更经济。系统无需维护,管理简便,可无人值守。由于连续流砂过滤器的上述优点,因此可以被广泛应用于工业用水、污水深度处理及中水回用等领域。
[0027] 为更清楚地阐述本实用新型的结构特征、技术手段及其所达到的具体目的和功能,下面结合附图与具体实施例来对本实用新型作进一步详细说明:
附图说明[0028] 图1是本实用新型之实施例的俯视整体布局结构示意图。
[0029] 图2是图1中M— M位置处的截面图。
[0030] 图3是本实用新型之实施例中反硝化过滤装置工作原理的截面示意图。
[0031] 附图标识说明:
[0032] 10、湿地池 11、横向隔墙 12、污水处理区段
[0033] 13、纵向隔墙 14、进水管 15、出水管
[0034] 16、配水管 20、反硝化过滤装置 21、滤床
[0035] 22、滤料 23、内部过滤单元 24、进水管道
[0036] 25、滤液出水管 31、主管 32、支管
[0037] 211、导砂锥斗 231、布水器 232、中心提砂管
[0038] 233、洗砂器 234、冲洗水出水管 235、出水堰
具体实施方式
[0039] 请参照图1至图3所示,其显示出了本实用新型之较佳实施例的具体结构,包括有湿地池10,湿地池10的底部防渗处理,湿地池10的两侧分别设置有进水管14和出水管15,湿地池10内布置有配水管16,污水通过配水管16进入湿地池内,经处理后由出水管14输出,湿地池10中还填充有填料,填料上种植有湿地植物。
[0040] 该湿地池10内沿水流方向间距设置有多个横向隔墙11,各横向隔墙11的底部开孔。利用该横向隔墙11将湿地池分隔出多个污水处理区段12,在空间上把反应池分成几段,通过控制生长环境,使每段的生物种类和数量都不一样,利用生物界食物链的原理,后段的生物以前段的生物为食物,生物数量逐级递减,最终达到无剩余污泥产生的效果。当然,也可在湿地池10中再设置纵向隔墙13将整个湿地池10进一步分隔成左右向的多个部分,本实施例附图中所示的是分成了左右两个部分,如此可依污水处理量的需要而选择使用其中一部分或多个部分。
[0041] 尤其是,在其中两污水处理区段之间还设置有连续流砂反硝化过滤装置20,该反硝化过滤装置20包括有滤床21、滤料22、内部过滤单元23、进水管道24和滤液出水管25。多个内部过滤单元23并排横向排布于前述滤床21中,进水管道24通过主管31和多条支管32分别将废水分布到各内部过滤单元23,经内部过滤单元23过滤处理后的滤液再经各出水管25排出。
[0042] 其中,该滤床21最好为混凝土池,并混凝土池的底部经过防渗处理,在滤床21的底部逐渐收窄形成一导砂锥斗211,使滤料22在滤床21的底部集中,便于作提升处理。该滤料22可以采用石英砂等,滤料22依其自身的重量被填充于滤床21的中下部,占据滤床21的三分之二高度为佳。
[0043] 该内部过滤单元23包括有布水器231、中心提砂管232、洗砂器233和冲洗水出水管234,其中,该中心提砂管232位于滤床21的中部,中心提砂管232的下端延伸至导砂锥斗211的底部,中心提砂管232的上端延伸至滤床21的上部,用于将滤床21最底部之导砂锥斗211中的滤砂22提升至滤床21的顶部冲洗。而滤砂22的提升可以利用位于过滤器中央的空气提升泵在压缩空气的作用下实现。该布水器231环绕于中心提砂管232设置,布水器231的下端呈倒锥形状,有利将于废水在滤床21中各部位排布。洗砂器233设置于中心提砂管232的上端外,洗砂器233呈波纹管状。洗砂器233的上端连通前述冲洗水出水管234。
[0044] 详述本实施例的工作原理如下:
[0045] 与乙酸钠、PAC药剂充分混合后的原水通过位于设备上部的进水管24进入砂滤系统,并经位于过滤器底部的布水器231被均匀分布于整个滤床21截面,向上逆流通过滤料22层,经过滤床21的过滤作用将原水中的污染物截留过滤,过滤后的滤液从滤床21顶部的出水堰235溢流至出水渠,再通过出水渠的滤液出水管道25排出。
[0046] 原水通过滤床21过滤的同时,滤料中污染物的含量不断增加,并且下层滤料22层的污染物含量高于上层滤料22。污染的砂粒沿着导砂斗211均匀滑落至底部的锥斗内。
[0047] 位于过滤器中央的空气提升泵在压缩空气的作用下将底层的滤料22提升至过滤器顶部的洗砂器233中清洗。在压缩空气提升砂粒紊流上升的过程中,压缩空气可对砂粒上粘附的污染物进行初步的擦洗分离,并被提升至过滤器顶部的洗砂器233。砂粒沿着波纹管状的洗砂器233的缝隙向下滑落,少量的滤液沿着波纹管的缝隙由下向上,与从顶部落下的石英砂进行多次折向、逆流的清洗,净砂利用自重返回砂床的顶部,整个洗砂过程一直连续、缓慢地进行。同时,含有大量悬浮物的洗砂废水通过冲洗水出水管234排出。
[0048] 砂粒的循环依靠压缩空气的气提作用,在上升管的顶部空气被释放。通过气动控制柜,控制压缩空气进入每一套过滤组件的压缩空气的量和压力,从而调节滤料22循环的速度和冲洗强度。
[0049] 由于滤料22在过滤器中呈自上而下的运动状态,对原水起搅拌作用,因此絮凝作用可在过滤器内完成。过滤器内滤料清洁及时,可承受较高的进水污染物浓度。连续流砂过滤器特殊的内部结构及其自身特点,使得混凝、澄清、过滤在同一个池体内全部完成。
[0050] 综合而言,反硝化连续流砂过滤器将混凝、澄清、过滤及生化功能集于一体,是专为去除原水中的SS、TP及TN等污染物而设计的生物过滤器。在深度处理阶段,需投加甲醇、乙醇、乙酸及乙酸钠等外部碳源,作为反硝化过程所需的养料。在本实施例中,采用乙酸钠作为外加碳源,其化学反应式如下:
[0051]
5CH3COO + SN03- 6H20 + 10HC03— + 4N2 t +30H
[0052] 活性污泥法或其它生化处理工艺之后的二次沉淀池出水悬浮物浓度为20_30mg/L,直接进入三级过滤处理后悬浮物能减少到10mg/L以下。当污染物为胶体颗粒时需投加絮凝剂。
[0053] 通过在线投加适量的化学除磷剂(PAC),原水与药剂在混合池内通过机械搅拌作用进行充分混合,在微絮凝作用下使水中的P04-P与金属阳离子反应生成磷酸盐沉淀,通过连续流砂反硝化过滤系统内砂床的过滤作用将沉淀物去除,从而达到去除总磷的目的。
[0054] 滤床作为微生物的载体在滤料表面形成一层微生物活性层。通过这种方式,过滤器在去除总氮的同时,可高效去除原水中的悬浮物及胶体类污染物。
[0055] 在连续流砂反硝化过滤器中,投加的碳源首先消耗水中的溶解氧为反硝化细菌提供厌氧的环境。利用水中的碳源和硝态氮,微生物可以在滤料的表面生长和繁殖,形成一层活性很高的生物膜,在去除固性悬浮物及TP的同时,将废水中的硝态氮等污染物转化去除,从而更进一步净化水质。在本实施例中,采用乙酸钠作为外加碳源,其化学反应式如下:
[0056]
5CH XOO +mOT 6H20 + IQHCO3 +AN2 f +30H
[0057] 反硝化细菌是异养性细菌,所以他们依赖于有机物质而生存。它们的营养物由水中扩散到生物活性层,是由溶解有机物连同亚硝酸盐、硝酸盐、氢化物组成。由此提供的营养物使细菌可以生长、繁殖。新的生物群形成在过滤器的细砂上。细菌的代谢产物包括:氮气,二氧化碳、碳酸氢盐和水,这些产物被排除在水中。
[0058] 以上所述,仅是本实用新型的较佳实施例而已,并非对本实用新型的技术范围作任何限制,故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰,均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种人工湿地反硝化污水处理系统,包括有湿地池,湿地池的两侧分别设置有进水管和出水管,湿地池内布置有配水管,污水通过配水管进入湿地池内,经处理后由出水管输出,湿地池中还填充有填料,填料上种植有湿地植物,其特征在于:所述湿地池中还设置有连续流砂反硝化过滤装置,该反硝化过滤装置包括有滤床、滤料、内部过滤单元、进水管道和滤液出水管,进水管道连通该内部过滤单元,经内部过滤单元过滤处理后的滤液再经各出水管排出;该内部过滤单元包括有布水器、中心提砂管、洗砂器和冲洗水出水管,该中心提砂管位于滤床的中部,中心提砂管的下端延伸至滤床的底部,中心提砂管的上端延伸至滤床的上部,洗砂器设置于中心提砂管的上端外,洗砂器的上端连通该冲洗水出水管,中心提砂管将滤床最底部之滤砂提升至洗砂器冲洗。
2.根据权利要求1所述的人工湿地反硝化污水处理系统,其特征在于:所述滤床的底部逐渐收窄形成一导砂锥斗。
3.根据权利要求1所述的人工湿地反硝化污水处理系统,其特征在于:所述洗砂器呈波纹管状。
4.根据权利要求1所述的人工湿地反硝化污水处理系统,其特征在于:多个内部过滤单元并排横向排布于前述滤床中,进水管道通过主管和多条支管分别将废水分布到各内部过滤单元。
5.根据权利要求1所述的人工湿地反硝化污水处理系统,其特征在于:所述布水器环绕于中心提砂管设置,布水器的下端呈倒锥形状。
6.一种连续流砂反硝化过滤装置,其特征在于:包括有滤床、滤料、内部过滤单元、进水管道和滤液出水管,经内部过滤单元过滤处理后的滤液再经各出水管排出;该内部过滤单元包括有布水器、中心提砂管、洗砂器和冲洗水出水管,该中心提砂管位于滤床的中部,中心提砂管的下端延伸至滤床的底部,中心提砂管的上端延伸至滤床的上部,洗砂器设置于中心提砂管的上端外,洗砂器的上端连通该冲洗水出水管,中心提砂管将滤床最底部之滤砂提升至洗砂器冲洗,该布水器环绕于中心提砂管设置,布水器的下端呈倒锥形状。
7.根据权利要求6所述的连续流砂反硝化过滤装置,其特征在于:所述滤床的底部逐渐收窄形成一导砂锥斗。
8.根据权利要求6所述的连续流砂反硝化过滤装置,其特征在于:所述洗砂器呈波纹管状。
9.根据权利要求6所述的连续流砂反硝化过滤装置,其特征在于:多个内部过滤单元并排横向排布于前述滤床中,进水管道通过主管和多条支管分别将废水分布到各内部过滤单元。
10.根据权利要求6所述的连续流砂反硝化过滤装置,其特征在于:所述布水器环绕于中心提砂管设置,布水器的下端呈倒锥形状。
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