CN203382564U - 组合滤料一体化曝气生物滤池 - Google Patents

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刘钢
黄胜元
骆其金
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Abstract

本实用新型公开了一种组合滤料一体化曝气生物滤池,包括滤池主体、配水区、穿孔滤板、承托层、缺氧层、第一好氧层、第二好氧层、清水区和超高区,配水区、穿孔滤板、承托层、缺氧层、第一好氧层、第二好氧层、清水区和超高区从下往上依次排布于滤池主体内部,进水管连接进水泵,进水泵连接配水区,回流管上端连接滤池主体上端,回流管下端连接出水箱,出水箱连接回流泵,回流泵连接配水区,出水箱设有排水管,配水区底部设有排空管。本实用新型将缺氧层和好氧层置于同一个BAF系统中,并根据不同滤层的功能,筛选对应特性的滤料,优化滤层的组成,从而提高BAF的脱氮性能,实现对COD、SS、NH3-N和TN的同步去除。

Description

组合滤料一体化曝气生物滤池
技术领域
本实用新型涉及以生物膜技术为主体的污水生物处理技术领域,具体涉及一种组合滤料一体化曝气生物滤池。 
背景技术
曝气生物滤池(BAF)是生物膜工艺的一种,具有占地小、流程简单、抗冲击能力强、管理方便等特点,近年来在国内外城市污水处理厂得到广泛应用。常规BAF工艺以去除COD和氨氮为主。近年来,为了控制水体富营养化,我国发布了更严格的城镇污水处理厂排放标准,要求COD、SS、NH3-N、TN和TP等指标全部达标才能排放,对污水处理工艺的脱氮除磷性能提出了更高的要求。以BAF为主体工艺的污水处理厂为了改善TN去除效果,一般采用单独的缺氧活性污泥池,或者缺氧生物滤池(DN池),与常规的好氧生物滤池(CN)进行组合。当DN池前置时,污水先进入DN池,再进入CN池,此时需要将CN池的硝化液回流到DN池进行反硝化;其问题在于需要设置单独的硝化液回流泵,而且从DN池到CN池高程差较大,能耗较高。当DN池后置时,污水先进入CN池进行硝化反应,再进入DN池进行反硝化;其问题在于后置DN池缺乏反硝化所需的碳源,需要投加大量外部碳源(如甲醇等),导致运行成本较高,而且碳源的投加量要准确控制,以防止出水COD升高。综合分析认为,现有BAF工艺普遍存在池体容积大、运行费用高、操作复杂和工艺条件难以控制等问题。 
BAF通常以颗粒填料为主要的生物膜载体,填料性能对其处理效能、工程造价及运行费用均有很大影响。因此,填料的选择是BAF工艺设计的关键问题之一。目前,火山岩、陶粒和轻质滤料是应用比较广泛的三种BAF滤料。 其中火山岩滤料具有孔隙率大、化学稳定性好、表面粗糙等优点,在国内应用广泛,但目前火山岩滤料主要依靠进口,价格昂贵。陶粒滤料比表面积大、廉价易得,但在实际应用中经常发生板结现象,需要经常进行反冲洗。轻质滤料即比重约15g/L的球形悬浮滤料(主要成分为聚丙乙烯),轻质滤料BAF具有水头损失小、能耗低、运行管理简单等优点,但也存在反冲洗难度大、抗反冲洗能力弱等缺点。 
实用新型内容
本实用新型为了克服以上现有技术存在的不足,提供了一种组合滤料一体化曝气生物滤池,针对传统单一滤料BAF在实际应用中存在的弊端,本实用新型将缺氧层和好氧层置于同一个BAF系统中,并根据不同滤层的功能,筛选对应特性的滤料,优化滤层的组成,从而提高BAF的脱氮性能,实现对COD、SS、NH3-N和TN的同步去除。 
本实用新型的目的通过以下技术方案实现:本组合滤料一体化曝气生物滤池,包括滤池主体、配水区、穿孔滤板、承托层、缺氧层、第一好氧层、第二好氧层、清水区和超高区,配水区、穿孔滤板、承托层、缺氧层、第一好氧层、第二好氧层、清水区和超高区从下往上依次排布于滤池主体内部,进水管连接进水泵,进水泵连接配水区,回流管上端连接滤池主体上端,回流管下端连接出水箱,出水箱连接回流泵,回流泵连接配水区,出水箱设有排水管,配水区底部设有排空管。 
所述缺氧层、第一好氧层和第二好氧层的体积比为4:8:3。 
所述缺氧层的滤料为火山岩,火山岩的粒径为4-6mm;第一好氧层的滤料为粉煤灰陶粒,粉煤灰陶粒的粒径为3-5mm;第二好氧层的滤料为聚丙乙烯泡沫滤珠,聚丙乙烯泡沫滤珠的粒径为2-4mm。 
所述承托层的填料为鹅卵石,鹅卵石的粒径为8-16mm。所述穿孔滤板孔径为12mm。 
所述组合滤料一体化曝气生物滤池包括气泵、第一气体流量计、反冲洗 气管、第二气体流量计和穿孔曝气管,气泵连接第一气体流量计,第一气体流量计连接反冲洗气管,反冲洗气管连接配水区;气泵连接第二气体流量计,第二气体流量计连接穿孔曝气管,穿孔曝气管伸入第一好氧层底部。 
所述配水区和第一好氧层底部设有反冲洗水管,滤池主体上端及缺氧层上端设有反冲洗废水排水管。所述进水泵与配水区之间设有第一液体流量计,回流泵与配水区之间设有第二液体流量计。 
本实用新型相对于现有技术具有如下的优点: 
1、将缺氧层和两个好氧层设置于同一个BAF(曝气生物滤池)系统中,装置结构紧凑,减小了占地面积,降低了基建和运行费用; 
2、在同一个反应器完成硝化和反硝化作用,实现了COD、SS、NH3-N和TN的同步去除; 
3、通过不同滤料的组合,利用不同滤料的特点强化了对多种污染物同步去除效果,提高了系统抗冲击负荷能力,大大降低了板结发生的可能性: 
(1)火山岩的抗板结效果较好,内部贯通性的孔隙更加发达,滤料内部更容易形成缺氧环境,具有更好的反硝化效果; 
(2)粉煤灰陶粒放在滤层的中间层,有效地降低了陶粒发生板结的可能性; 
(3)聚丙乙烯泡沫滤珠,粒径较小,对SS的截留能力较强,放在滤层的最上层,以进一步去除SS和其他污染物; 
(4)另外,整个滤料层从下往上,滤料粒径依次减小的级配组合,也发挥着较好的截留效果。 
附图说明
图1是本实用新型的组合滤料一体化曝气生物滤池的结构示意图。 
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。 
如图1所示的组合滤料一体化曝气生物滤池,包括滤池主体1、配水区2、穿孔滤板3、承托层4、缺氧层5、第一好氧层6、第二好氧层7、清水区8和超高区9,配水区2、穿孔滤板3、承托层4、缺氧层5、第一好氧层6、第二好氧层7、清水区8和超高区9从下往上依次排布于滤池主体1内部,进水管10连接进水泵13,进水泵13连接配水区2,回流管11上端连接滤池主体1上端,回流管11下端连接出水箱12,出水箱12连接回流泵14,回流泵14连接配水区2,出水箱12设有排水管15,配水区2底部设有排空管16。 
滤池主体1采用内径150mm、高2.4m的有机玻璃柱,其有效容积为39.7L。缺氧层5高400mm,滤料采用粒径为4-6mm的火山岩;第一好氧层6高800mm,滤料采用粒径为3-5mm的粉煤灰陶粒;第二好氧层7高300m,滤料采用粒径为2-4m的聚丙乙烯泡沫滤珠。配水区2高300mm;穿孔滤板3厚10mm,穿孔滤板3表面均匀开孔,孔径为12mm,开孔间距为20mm;承托层4的填料为鹅卵石,高150mm,鹅卵石的粒径为8-16mm。清水区8高300mm;超高区9高150mm。穿孔曝气管18的孔径为0.6mm。组合滤料一体化曝气生物滤池包括气泵23、第一气体流量计22a、反冲洗气管17、第二气体流量计22b和穿孔曝气管18,气泵23连接第一气体流量计22a,第一气体流量计22a连接反冲洗气管17,反冲洗气管17连接配水区2;气泵23连接第二气体流量计22b,第二气体流量计22b连接穿孔曝气管18,穿孔曝气管18伸入第一好氧层6底部。所述配水区2和第一好氧层6底部设有反冲洗水管19,滤池主体1上端及缺氧层5上端设有反冲洗废水排水管20。进水泵13与配水区2之间设有第一液体流量计21a,回流泵14与配水区2之间设有第二液体流量计21b。 
本滤池的工作过程为: 
污水由进水管10进入滤池主体1底部的配水区2,向上流过穿孔滤板3和承托层4之后,依次经过缺氧层5、第一好氧层6和第二好氧层7,最后进 入清水区8,出水通过回流管11流入出水箱12,部分出水通过回流泵13进入配水区2并进入缺氧层5,进行硝化液回流,其余出水通过排水管15排出。 
试验1: 
采用本滤池,进行效果检验: 
试验原水取自深圳某污水厂的配水井,进水水质如表1所示。 
表1试验进水水质 
指标 范围(mg·L-1) 平均值(mg·L-1)
COD 50~120 83.1
NH3-N 8~19 14.3
TN 14~47 22.4
SS 38~120 77.6
pH 6.5~7.5 6.9
温度(℃) 0.0~0.5 0.2
工艺条件:设计水力负荷为1.7m3·m-2·h-1,水力停留时间为26min,气水比3:1,硝化液回流比为1:1。 
处理效果:系统启动20d后挂膜成功,之后连续稳定运行两个月。试验结果表明,稳定运行后该工艺对COD、SS、NH3-N和TN的平均去除率分别为70%、87%、97%、51%。可见,组合滤料一体化曝气生物滤池对污水中的COD、SS、NH3-N和TN具有较好的同步去除效果。 
试验2(对比试验): 
采用三套结构、大小与试验1相同的有机玻璃柱,其中有机玻璃柱3的缺氧层、第一好氧层和第二好氧层与试验1完全相同,有机玻璃柱1和有机玻璃柱2采用单一的火山岩和粉煤灰陶粒滤料,如表2所示: 
表2对比试验中3套有机玻璃柱采用的滤料 
Figure DEST_PATH_GDA0000411903480000061
三个有机玻璃柱的试验进水相同,均取自深圳某污水厂的配水井,进水水质如表3所示。 
表3试验进水水质 
指标 范围(mg·L-1) 平均值(mg·L-1)
COD 26.54~70.63 49.50
NH3-N 10.20~16.50 13.40
TN 11.45~20.92 16.45
SS 28.00~120.00 64.20
pH 6.60~6.90 6.80
温度(℃) 20~35 26
工艺条件:设计水力负荷为1.7m3·m-2·h-1,水力停留时间为26min,气水比3:1,硝化液回流比为1:1。 
处理效果:三套BAF系统在相同的工艺条件下挂膜启动成功后,继续稳定运行2个月,试验结果如下: 
有机玻璃柱3对SS的去除效果最好,平均去除率为86.06±4.58%,有机玻璃柱2对SS的平均去除率为83.51±4.44%,有机玻璃柱1对SS的平均去除率为80.42±7.12%; 
有机玻璃柱3对NH3-N去除率为95%,有机玻璃柱2对NH3-N去除率为 86.04±6.30%,有机玻璃柱1对NH3-N去除率为95%。 
有机玻璃柱3对TN去除率为50%左右,有机玻璃柱2对TN去除率为43.6±7.54%,有机玻璃柱1对TN去除率为50%左右。 
3个有机玻璃柱对COD的去除率比较接近,平均去除率为71.71±5.04%。 
结论:可见由火山岩、粉煤灰陶粒和聚丙乙烯泡沫滤珠组成的一种新型组合滤料一体化BAF装置能够实现三种滤料的优势互补,可实现污水中COD、SS、NH3-N和TN等多种污染物同步高效去除,克服了单一滤料的不足。而且聚丙乙烯泡沫滤珠密度远小于火山岩和粉煤灰陶粒,可以降低整个滤层的重量,从而降低系统运行和反冲洗的能耗,因而具有广阔的应用前景。 
上述具体实施方式为本实用新型的优选实施例,并不能对本实用新型进行限定,其他的任何未背离本实用新型的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式,都包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (6)

1.组合滤料一体化曝气生物滤池,其特征在于:包括滤池主体(1)、配水区(2)、穿孔滤板(3)、承托层(4)、缺氧层(5)、第一好氧层(6)、第二好氧层(7)、清水区(8)和超高区(9),配水区(2)、穿孔滤板(3)、承托层(4)、缺氧层(5)、第一好氧层(6)、第二好氧层(7)、清水区(8)和超高区(9)从下往上依次排布于滤池主体(1)内部,进水管(10)连接进水泵(13),进水泵(13)连接配水区(2),回流管(11)上端连接滤池主体(1)上端,回流管(11)下端连接出水箱(12),出水箱(12)连接回流泵(14),回流泵(14)连接配水区(2),出水箱(12)设有排水管(15),配水区(2)底部设有排空管(16)。 
2.根据权利要求1所述的组合滤料一体化曝气生物滤池,其特征在于:所述缺氧层(5)、第一好氧层(6)和第二好氧层(7)的体积比为4:8:3。 
3.根据权利要求1所述的组合滤料一体化曝气生物滤池,其特征在于:所述缺氧层(5)的滤料为火山岩,火山岩的粒径为4-6mm;第一好氧层(6)的滤料为粉煤灰陶粒,粉煤灰陶粒的粒径为3-5mm;第二好氧层(7)的滤料为聚丙乙烯泡沫滤珠,聚丙乙烯泡沫滤珠的粒径为2-4mm。 
4.根据权利要求1所述的组合滤料一体化曝气生物滤池,其特征在于:所述承托层(4)的填料为鹅卵石,鹅卵石的粒径为8-16mm;穿孔滤板(3)孔径为12mm。 
5.根据权利要求1所述的组合滤料一体化曝气生物滤池,其特征在于:所述组合滤料一体化曝气生物滤池包括气泵(23)、第一气体流量计(22a)、反冲洗气管(17)、第二气体流量计(22b)和穿孔曝气管(18),气泵(23)连接第一气体流量计(22a),第一气体流量计(22a)连接反冲洗气管(17),反冲洗气管(17)连接配水区(2);气泵(23)连接第二气体流量计(22b),第二气体流量计(22b)连接穿孔曝气管(18),穿孔曝气管(18)伸入第一好氧层(6)底部。 
6.根据权利要求1所述的组合滤料一体化曝气生物滤池,其特征在于:所述配水区(2)和第一好氧层(6)底部设有反冲洗水管(19),滤池主体(1)上端及缺氧层(5)上端设有反冲洗废水排水管(20);进水泵(13)与配水区(2)之间设有第一液体流量计(21a),回流泵(14)与配水区(2)之间设有第二液体流量计(21b)。 
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