CN208814742U - 一种村镇污水微动力一体化深度脱氮的滤池 - Google Patents

Abstract

一种村镇污水微动力一体化深度脱氮的滤池,属于废水处理技术领域。该装置是以微动力一体化生物滤池为主体工艺的农村污水一体化设备，节约曝气量的同时、实现硝化‑厌氧氨氧化‑反硝化一体化自养脱氮,并且能根据不同的水质情况灵活运行。大大减少了运行成本,达到对污水的深度脱氮除磷的处理。

Description

一种村镇污水微动力一体化深度脱氮的滤池

技术领域

本实用新型涉及一种村镇污水一体化处理装置，尤其是指针对村镇污水的特点采用微动力一体化装置进行处理，稳定的实现村镇污水的深度脱氮除磷处理。适用于村镇生活污水的脱氮除磷处理，属于废水处理方法领域。

背景技术

村镇生活污水，主要表现为排放点分散、水质水量波动大和不同地区污水水质差异大等特点。村镇地区地域宽广，村民居住分散，造成村镇污水排放点分散，难以通过管道收集等方式进行集中式处理。而目前资料显示，我国建制镇污水排放量为2677万吨/天。污水处理率约30％，未处理量1847万吨/天，村庄污水排放量为3220万吨/天。污水处理率约11％，未处理量2865万吨/天。大量未经任何处理的污水直接排入水体中，给当地的饮用水安全造成了很大的危害。农村污水已成为我国非点源污染的重要组成部分。

对于村镇污水的处理，一体化生物处理设备的应用越来越广泛。一体化生物处理设备是指将传统生物处理的反应、沉淀和污泥回流集中等多个阶段集中在同一个反应器内的装置。但目前市场上存在的一体化设备大多存在投资运行成本高、运行管理难的问题，同时反应器的抗冲击负荷能力弱，不能满足脱氮除磷的要求，没有适用于处理农村污水的工艺。

一体化生物滤池工艺具有去除SS、COD、BOD、硝化、脱氮、除磷的作用,其特点是集生物氧化和截留悬浮固体于一体，其容积负荷和水力负荷大，抗冲击负荷能力强、水力停留时间短，所需基建投资费用少，出水水质好，运行费低。因此可以根据农村污水的水质变化，采用一体化生物滤池为主体工艺进行脱氮除磷的处理。

实用新型内容

本实用新型的目的是建立一种村镇污水微动力一体化深度脱氮装置，实现对农村污水的深度处理。该装置和方法是在考察农村污水水质以及目前应用存在的问题基础上，研发的以微动力一体化生物滤池为主体工艺的农村污水一体化设备，节约曝气量的同时、实现硝化-厌氧氨氧化-反硝化一体化自养脱氮,并且能根据不同的水质情况灵活运行。大大减少了运行成本,达到对污水的深度脱氮除磷的处理。

本实用新型的技术方案是：一种村镇污水微动力一体化深度脱氮的滤池，其特征在于，为3级滤池和中间水箱相结合的反应装置，包括进水系统、出水系统、曝气系统、反冲洗系统、预处理系统以及自然充氧滤池的通风系统；3级滤池包括缺氧滤池、微曝气滤池、自然充氧滤池，缺氧滤池上部、微曝气滤池上部均设有栅板和集水槽，集水槽位于栅板的四周，缺氧滤池下部、微曝气滤池下部均设有放空口，缺氧滤池中间部分、微曝气滤池中间部分均设有滤料层，还均设有视镜和检修口；栅板是由栅条和栅缝交替间隔排布而成。

同时3级滤池内装有曝气盘、反冲洗形环管；预处理系统为在缺氧滤池上部设有除污篮；进水系统通过进水管、提升泵、流量计、阀门将原水与缺氧生物滤池进水区相连通，通过进水管路、阀门将缺氧滤池出水连通到微曝气滤池内，通过进水管路与阀门将微曝气滤池出水连通到中间水箱内，通过进水管路与阀门将中间水箱内水连通到自然充氧滤池内；出水系统为通过出水管和阀门将3级滤池与出水总管相连接；曝气系统通过曝气管、转子流量计、阀门将曝气泵分别与缺氧滤池、微曝气滤池内的曝气盘相连通；反冲洗系统包括反冲洗水系统和反冲洗气系统两部分，反冲洗气系统通过空压机、转子流量计将空压机分别与3个滤池内的反冲洗形环管相连接；反冲洗水系统通过反冲洗水管、转子流量计将反冲洗水泵分别与3个滤池内的反冲洗形环管相连接，反冲洗出水管与集水槽连通，同时反冲洗出水管与出水总管连通；同时溢流口在最上端通过溢流出水管路与出水总管相连通；放空口和放水管在最下端分别与出水总管相连通；中间水箱分别通过回流管和阀门与3级滤池连接。

优选曝气盘的物理位置高于反冲洗形环管。

自然充氧生物滤池由滤池主体、布水系统、管路系统以及通风系统四部分组成；滤池主体外形呈长方体形，在滤池主体内放置滤料块体；滤池的管路系统由进水管、放水管以及溢流管三部分组成，滤池主体的上部设置进水管、溢流管，进水管物理位置低于溢流管，底部设置放水管；滤池的通风系统由进风管、出风管两部分组成，进风管为在下端封口的直管，出风管为下端开口的直管，进风管、出风管沿滤池主体深度垂直放置，在进风管上、出风管上不同位置高度的侧面设有通风口，进风管上的通风口与出风管上的通风口对称排布，优选相对。自然充氧生物滤池内上部进水管下方设有的布水系统由布水板和集水槽构成；集水槽与滤池主体固定连接，位置在反应器进水管下方5cm，布水板放置在集水槽上中间位置，布水板上有切孔，可根据水量适当调节孔径和间距，如孔径为3mm，间距为5mm。优选进风管上、出风管在进水管和布水板之间的高度位置上设有通风口，布水板下面的还设有两段通风口，在滤池主体内形成上中下三段空气流。

滤池主体部分的视镜为DN200mm的圆形，材质为钢化玻璃；检查口为DN325mm 的圆形，材质为有机玻璃；栅板宽为2mm，材质为铸铁。

优选3级滤池缺氧滤池、微曝气滤池、自然充氧滤池滤料选择为火山岩，直径依次分别为2cm、2cm、3cm，滤料层高度为1.2m。

该一种村镇污水微动力一体化深度脱氮装置可实现对农村污水的深度处理，具体操作方法如下:

该装置的操作方法分为两个阶段包括正常运行阶段和反冲洗运行阶段。

(1)正常运行阶段:

1)污水经进水泵打入到一体化设备中的缺氧滤池；打开缺氧滤池的进水阀 1#，控制水力停留时间为4.2h，流量为Qm³/h。经过顶端的除污篮预处理后，首先在缺氧滤池进行反硝化反应，消耗水中有机物并将水中的硝态氮转化为氮气；同时聚磷菌进行厌氧释磷反应。

2)污水从反应器底部通过出水管流入微曝气生物滤池上端，打开微曝气生物滤池进水阀2#，启动曝气泵通过曝气盘形成微小气泡进行曝气，曝气量为3Qm³/h；在好氧条件将污水中氨氮氧化为亚硝态氮，然后ANAMMOX 将剩余氨氮和生成的亚硝态氮转化为氮气，并生成少量硝态氮，同时，聚磷菌进行好氧吸磷反应，将上一阶段释放的磷，在细胞内合成多聚磷酸盐，通过反冲洗排放富磷剩余污泥达到除磷效果；

3)打开中间水箱进水阀3#，反应后的微曝气生物滤池污水流入中间水箱；

4)打开回流管，中间水箱中的水回流到缺氧滤池中；控制回流比为1:1，即流量为Qm³/h；

5)打开自然充氧滤池进水阀4#，中间水箱的水在达到指定液面高度后，污水流入自然充氧滤池；在自然充氧滤池内进一步过滤，降解有机物；控制水力停留时间6h,控制流量为Qm³/h；同时降解剩余氨氮，完成对污水的深度处理；

本实用新型自然充氧生物滤池的上部设有布水系统，在污水向下垂直流动的过程中，经过布水系统的水，首先汇集到集水槽中，之后再均匀的向中间布水板的孔隙扩散，形成小细流均匀向下流，同时在向下流动的过程中，经布水系统之后进水变成均匀的细流，每条小细流不断富集空气中的氧气，自然充氧生物滤池的内部设有通风系统，污水向下垂直流动的过程中，在滤池内外温差的作用下，两条垂直通风管间形成明显的气体流动，同时通过两条气管上的不同位置通风孔形成，上下中三层均匀的空气交换，污水在微生物菌群的生物降解作用下，有机污染物得到生物降解，氨氮通过硝化作用转化为硝态氮，同时利用生物滤料形成的微环境，进行硝化反硝化一体化，充分利用原水有机碳原对污水进行脱氮作用。

6)重复步骤1)-4)。

7)打开自然充氧滤池底部排水阀；处理过的污水经出水总管排出；

(2)反冲洗运行阶段

当反应器进水液面高于预设H时，关闭进水泵、进水阀门1#、进水阀门2#、进水阀门3#、进水阀门4#进行反冲洗；首先进行气冲，通过空气压缩机进行，之后进行气水混冲，通过空气压缩机和反冲洗水泵同时进行。最后进行水冲、通过反冲洗水泵进行。气冲通过曝气盘进行、水冲通过下层的曝气环管进行；气冲 2分钟,强度为15L/(m2·s)，气水冲分3钟，强度为5L/(m²·s)，水冲3分钟强度为5L/(m²·s)。

反冲洗结束后返回至步骤1)，即正常运行阶。

本实用新型采用模块化设计，以三级滤池形成组合工艺可对农村污水进行深度处理。具有如下的优点：

1)本装置针对农村污水采用一体化方式进行处理，简化了原有的污水处理流程，具有方便性、实用性。同时由三级滤池模块组成、可以根据不同浓度的污水、灵活组合。

2)本装置充分的利用原污水中的有机碳源，节省了外加碳源的费用，同时因为利用污水中的有机物作为反硝化碳源，节约了氧化有机物所需要氧气，不但节约了鼓风机的能耗，同时也减轻了有机物对硝化过程的影响。

3)本工艺为微动力装置，采用微曝气原理，使反应器达到硝化-厌氧氨氧化-反硝化一体化工艺。不但保证了处理效果，还大大节省了曝气量，节省了能源。

4)该装置选用的滤料为大块滤料，在保证水质达标的情况下，减少了反冲洗的次数，大大节约了能耗，达到微动力处理的目的。

5)本工艺选用一体化生物滤池为主体工艺，三级过滤使出水水质以及SS得到保证，能够达到较高的污水处理标准。

6)本实用新型三级滤池设有曝气和反冲洗，可以根据需要进行调换位置从而调换功能，尤其自然充氧滤池还配有曝气，可以根据需要调节是够进行曝气，并且能够均匀的进行充氧具有很好的效果。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的缺氧生物滤池、微曝气生物滤池详细图；

图3栅板详细图。

图4为本实用新型自然生物滤池的结构示意图；

图5为本实用新型自然生物滤池的布水系统俯视示意图；

图6为本实用新型自然生物滤池的通风系统示意图；

图中：1缺氧生物滤池；2微曝气生物滤池；3中间水箱；4自然生物滤池； 5进水泵；6进水流量计；7进水阀1#；8除污篮；9进水阀2#；10进水阀3#； 11进水阀4#；12曝气管；13反冲水管；14反冲洗气管；15反冲出水管；16 溢流出水管；17反应器出水；18空压机；19反冲洗水泵；20反冲水流量计； 21反冲气流量计；22曝气泵；23曝气盘；24反冲洗圆形环管；25检修口；26 放空口；27栅板；28视镜；29集水槽；30栅条；31栅缝；

1’进水管；2’放水管；3’溢流管；4’自然生物滤池的集水槽；5’布水板；6’进气管；7’出气管；8’自然生物滤池的滤料；9’自然生物滤池的滤池主体；10’盖子；11’通风孔。

具体实施方式

参见附图，一种村镇污水微动力一体化深度脱氮装置；该装置设有3级滤池 1、2、4和中间水箱3相结合的反应装置，包括进水系统、出水系统、曝气系统、反冲洗系统、预处理系统以及自然充氧滤池的通风系统。3级滤池包括缺氧滤池 1、微曝气滤池2、自然充氧滤池4，3级滤池和中间水箱3相结合的反应装置设有栅板27、集水槽29和放空口26，滤池反应器部分设有滤料层、2个圆形视镜 28和检修口25，其中自然充氧滤池4设有集水槽、布水板。滤池反应器内装有曝气圆盘22、反冲洗圆形环管24；预处理系统在缺氧滤池1上部设有除污篮8；进水系统通过进水管、进水泵5、流量计6、阀门7将原水与反应器进水区相连通；通过管路与阀门9将缺氧滤池1出水连通到微曝气滤池2内，通过管路与阀门10将微曝气滤池2出水连通到中间水箱3内，通过管路与阀门11将中间水箱 3内水连通到自然充氧滤池4内；出水系统通过出水管17将各级反应器相连通，同时将各反应器出水与出水总管相连通；曝气系统通过曝气管12、转子流量计、阀门将曝气泵22分别与3个滤池内的曝气盘23相连通；反冲洗系统包括反冲洗水系统和反冲洗气系统两部分；反冲洗气系统通过反冲洗气管14、反冲洗气体流量计21将空压机18分别与3个滤池内的曝气盘23相连通；反冲洗水系统通过反冲洗水管13、反冲洗水流量计20将反冲洗水泵19分别与3个滤池内的反冲洗圆形环管24相连通；反冲洗出水管15与集水槽30连通同时与出水总管连通；溢流管16在反应器最上端与出水总管相连通；放空口27在反应器最下端与出水总管相连通；

自然充氧生物滤池的通风系统，包括进风管，出风管。所述进风管位于滤池主体的右上角，进风管为不锈管材质，直径为DN80mm。所述出风管位于滤池主体的左下角，出风管为不锈管材质直径为DN80mm。进风管与出风管成对角方式布置，同时出风管高于进风管20cm，可根据不同反应器的高度实时调整，保证为反应器高度的十分之一以上。所述进风管与出风管每隔500mm均匀开孔，孔径为2.5cm

滤池主体部分的视镜29为DN200mm的圆形，材质为钢化玻璃；检查口26 为DN325mm的圆形，材质为有机玻璃；栅板宽为2mm，材质为铸铁。

滤池的滤料选择为火山岩，直径分别为2cm、2cm、3cm，滤料层高度为1.2m。

一种村镇污水微动力一体化深度脱氮装置的运行方法，以污水厂初沉池污水为实验对象：NH₄ ⁺-N＝55-65mg/L，pH＝7.5-8.5，所选择的一体化设备的处理水量 Q＝2m³/d，滤池总高2.6m，具体操作方法如下:

该装置的操作方法分为分为两个阶段包括正常运行阶段和反冲洗运行阶段。

(1)正常运行阶段:

1、污水经进水泵5打入到一体化设备中。打开进水阀1#7，流量为0.083m³/h，控制水力停留时间为4.2h，滤速为0.021m³/h。经过顶端的除污篮8预处理后，首先在缺氧滤池1进行反硝化反应，其水力停留时间为4.2h，消耗水中有机物并将水中的硝态氮转化为氮气。同时聚磷菌进行厌氧释磷反应。

2、污水从反应器底部通过出水管流入微曝气生物滤池2上端，打开进水阀2#9，启动曝气泵22通过曝气盘23形成微小气泡进行曝气，曝气量为 0.032m³/h。在好氧条件将污水中氨氮氧化为亚硝态氮，然后ANAMMOX将剩余氨氮和生成的亚硝态氮转化为氮气，并生成少量硝态氮，同时，聚磷菌进行好氧吸磷反应，将上一阶段释放的磷，在细胞内合成多聚磷酸盐，通过反冲洗排放富磷剩余污泥达到除磷效果。

3、打开进水阀3#10，反应后的污水经反应器上端出水流入中间水箱3。

4、打开回流管，中间水箱3中的水回流到缺氧滤池1中。控制回流比为1:1，即流量为0.083m³/h。

5、打开进水阀4#，中间水箱3的水在达到指定页面高度后，污水流入自然充氧滤池4。在自然充氧滤池4内进一步过滤，降解有机物。控制水力停留时间6h,控制流量为0.083m³/h。同时降解剩余氨氮，完成对污水的深度处理。自然充氧生物滤池的上部设有布水系统，在污水向下垂直流动的过程中，经过布水系统的水，首先汇集到集水槽中，之后再均匀的向中间孔隙扩散，形成小细流均匀向下流，同时在向下流动的过程中，经布水系统之后进水变成均匀的细流，每条小细流不断富集空气中的氧气，自然充氧生物滤池的内部设有通风系统，污水向下垂直流动的过程中，在滤池内外温差的作用下，两条垂直通风管间形成明显的气体流动，同时通过两条气管上的不同位置通风孔形成，上下中三层均匀的空气交换，污水在微生物菌群的生物降解作用下，有机污染物得到生物降解，氨氮通过硝化作用转化为硝态氮，同时利用生物滤料形成的微环境，进行硝化反硝化一体化，充分利用原水有机碳原对污水进行脱氮作用。

6、重复步骤1-4。

7、打开自然充氧滤池底部排水阀。处理过的污水经出水总管排出。

(2)反冲洗运行阶段：

当反应器进水液面高于2.4m时，关闭进水泵、进水阀门1#、进水阀门2#、进水阀门3#、进水阀门4#进行反冲洗。首先进行气冲，通过空气压缩机进行，之后进行气水混冲，通过空气压缩机和反冲洗水泵同时进行。最后进行水冲、通过反冲洗水泵进行。气冲通过曝气盘22进行、水冲通过下层的曝气环管24进行。气冲2分钟，强度为15L/(m²·s)，气水冲分3钟，强度为5L/(m²·s)，水冲 3分钟，强度为5L/(m²·s)。

反冲洗结束后返回至步骤1)，即正常运行阶。

Claims (8)

1.一种村镇污水微动力一体化深度脱氮的滤池，其特征在于，为3级滤池和中间水箱相结合的反应装置，包括进水系统、出水系统、曝气系统、反冲洗系统、预处理系统以及自然充氧滤池的通风系统；3级滤池包括缺氧滤池、微曝气滤池、自然充氧滤池，缺氧滤池上部、微曝气滤池上部均设有栅板和集水槽，集水槽位于栅板的四周，缺氧滤池下部、微曝气滤池下部均设有放空口，缺氧滤池中间部分、微曝气滤池中间部分均设有滤料层，还均设有视镜和检修口；

同时3级滤池内装有曝气盘、反冲洗形环管；预处理系统为在缺氧滤池上部设有除污篮；进水系统通过进水管、提升泵、流量计、阀门将原水与缺氧生物滤池进水区相连通，通过进水管路、阀门将缺氧滤池出水连通到微曝气滤池内，通过进水管路与阀门将微曝气滤池出水连通到中间水箱内，通过进水管路与阀门将中间水箱内水连通到自然充氧滤池内；出水系统为通过出水管和阀门将3级滤池与出水总管相连接；曝气系统通过曝气管、转子流量计、阀门将曝气泵分别与缺氧滤池、微曝气滤池内的曝气盘相连通；反冲洗系统包括反冲洗水系统和反冲洗气系统两部分，反冲洗气系统通过空压机、转子流量计将空压机分别与3个滤池内的反冲洗形环管相连接；反冲洗水系统通过反冲洗水管、转子流量计将反冲洗水泵分别与3个滤池内的反冲洗形环管相连接，反冲洗出水管与集水槽连通，同时反冲洗出水管与出水总管连通；同时溢流口在最上端通过溢流出水管路与出水总管相连通；放空口和放水管在最下端分别与出水总管相连通；中间水箱分别通过回流管和阀门与3级滤池连接；

自然充氧生物滤池由滤池主体、布水系统、管路系统以及通风系统四部分组成；滤池主体外形呈长方体形，在滤池主体内放置滤料块体；滤池的管路系统由进水管、放水管以及溢流管三部分组成，滤池主体的上部设置进水管、溢流管，进水管物理位置低于溢流管，底部设置放水管；滤池的通风系统由进风管、出风管两部分组成，进风管为在下端封口的直管，出风管为下端开口的直管，进风管、出风管沿滤池主体深度垂直放置，在进风管上、出风管上不同位置高度的侧面设有通风口，进风管上的通风口与出风管上的通风口对称排布，且相对；自然充氧生物滤池内上部进水管下方设有的布水系统由布水板和集水槽构成；集水槽与滤池主体固定连接，位置在反应器进水管下方，布水板放置在集水槽上中间位置，布水板上有切孔。

2.按照权利要求1所述的一种村镇污水微动力一体化深度脱氮的滤池，其特征在于，栅板是由栅条和栅缝交替间隔排布而成。

3.按照权利要求1所述的一种村镇污水微动力一体化深度脱氮的滤池，其特征在于，布水板上根据水量调节孔径和间距。

4.按照权利要求1所述的一种村镇污水微动力一体化深度脱氮的滤池，其特征在于，自然充氧生物滤池中集水槽与滤池主体固定连接，位置在反应器进水管下方5cm。

5.按照权利要求1所述的一种村镇污水微动力一体化深度脱氮的滤池，其特征在于，布水板采用铸铁材质。

6.按照权利要求1所述的一种村镇污水微动力一体化深度脱氮的滤池，其特征在于，自然充氧生物滤池中进风管上、出风管在进水管和布水板之间的高度位置上设有通风口，布水板下面的还设有两段通风口，在滤池主体内形成上中下三段空气流。

7.按照权利要求1所述的一种村镇污水微动力一体化深度脱氮的滤池，其特征在于，3级滤池缺氧滤池、微曝气滤池、自然充氧滤池滤料选择为火山岩，直径依次分别为2cm、2cm、3cm，滤料层高度为1.2m。

8.按照权利要求1所述的一种村镇污水微动力一体化深度脱氮的滤池，其特征在于，曝气盘的物理位置高于反冲洗形环管。