CN209178083U - 一种高效生物滤池对污水处理厂出水的提标装置 - Google Patents

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唐勇
韩学威
张璐璐
刘雪松
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本实用新型提供了一种高效生物滤池对污水处理厂出水的提标装置,配水箱的污水经蠕动管道由蠕动泵将污水提升输送到生物滤池上端,然后污水经布水器均匀布水。污水从上至下分别流经高效生物滤池的保护层、生物炭层,生物炭和聚已内酯(PCL)交替混合滤层、承托层,最后经处理后的污水由高效生物滤池底部的出水口排入回流池,再次循环,最后通过回流池出水口排出。本实用新型的优点在于:将污水处理提升至准四类水标准,污水处理效果好、能耗低、工艺流程简单、占地面积少。

Description

一种高效生物滤池对污水处理厂出水的提标装置
技术领域
本实用新型涉及污水深度处理技术领域,特别涉及一种高效生物滤池对污水处理厂出水的提标装置。
背景技术
近年来,随着我国城镇化建设的迅速发展,城镇人口数量在不断急剧增加,导致产生大量的生活污水,并且生活污水排放量每年以5%速度增长。然而,根据住房和城乡建设部城镇污水处理管理信息系统统计数据,2015年年末,全国城镇共有污水处理厂3542座,其中城市污水处理厂1943座,日处理能力14028万立方米,年污水处理总量428.8亿立方米,污水处理率91.90%,县城共有污水处理厂1599 座,日处理能力2999万立方米,全年污水处理总量78.9亿立方米,污水处理率85.22%。环保部发布的《2015中国环境状况公报》发现,开展营养状态监测的61个湖泊(水库)中,贫营养的6个,中营养的 41个,轻度富营养的12个,中度富营养的2个。虽然我国在不断加强对污水的收集和处理设施的建设,但湖泊和水库富营养化的问题依然严重,是我国亟需解决的环境问题。氮、磷元素的过量排入是引起湖泊水体富营养化的根本原因。
目前用于污水脱氮反硝化的工艺主要有物化法、生物法。物化法包括离子交换、电渗析、反渗透等,这些方法的基建和日常运行的费用均较高,且运行产生的高盐废水不好处理。而生物法利用反硝化菌将NO3--N转化为无毒无害的氮气,成本低廉,是目前发展最好并且使用最广泛的脱氮技术。在生物脱氮过程中,碳源有机物扮演着重要的作用,既是异养反硝化菌生存繁殖的碳源物质,又是硝酸盐脱氮转化的供氢体。
因此,针对总氮的提标,在优化调控的基础上,最常见也是最有效的办法就是人为投加碳源。常用于投加的碳源有两种,一种是以甲醇、乙酸为主的液体碳源,这类碳源作为传统碳源,易于被微生物利用,但存在运输不便、需配备碳源投加装置、出水有机物含量易超标等问题。另一种是葡萄糖、蔗糖等固体易溶解物质,这类碳源虽易于运输,却存在出水亚硝酸盐积累等问题。这两类碳源一旦进入反应器,在流体推动以及分子扩散作用下,会迅速均匀分散在反应器中,很难实现外加碳源反硝化脱氮的目标导向。大量城镇污水厂提标改造工程实例也表明,外加的液体碳源在很大程度上用于了微生物的细胞增殖,在宏观上表现为剩余污泥量迅速增加、反硝化效率增加不显著,而且存在投加量难以控制,易影响出水水质,运行维护困难等问题,这些问题都限制了这类碳源物质在污水处理厂总氮提标改造中的应用。
基于这些问题的存在,采用生物炭作为反硝化滤池主体材料,固体缓释碳源聚已内酯(PCL)作为反硝化滤池碳源填料。生物炭具有一定的比表面积和发达的孔径结构,可为微生物生长和繁殖提高良好的载体。其次,聚已内酯(PCL)经污水淋洗作用缓慢释放碳源,保证反硝化细菌的生长和繁殖,有利于反硝化过程的顺利进行。同时,可以把对滤池硝化等其他过程影响降到最低。因此,将生物炭作为生物滤池的核心填料,并添加部分固体缓释碳源聚已内酯(PCL),构建高效生物滤池处理装置,从而达到提标的目的。
然而,如何科学合理地构建高效生物滤池装置,研究出较优的工艺参数,从而实现对污染物的稳定去除,这都是需要解决的问题。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术的缺陷,提供了一种高效生物滤池对污水处理厂出水的提标装置,能有效的解决上述现有技术存在的问题。
为了实现以上实用新型目的,本实用新型采取的技术方案如下:
一种高效生物滤池对污水处理厂出水的提标装置,包括:配水箱 1、蠕动管道2、两个蠕动泵3、两个布水器8、橡胶管10、生物滤池柱体12、回流池13和回流管16;
配水箱1连接蠕动管道2的入口,蠕动管道2的出口安装一布水器8,该布水器8设置在生物滤池柱体12的上方,蠕动管道2还设有蠕动泵3,污水通过蠕动泵3经过蠕动管道2输送至生物滤池柱体 12上端,通过布水器8流出,进入生物滤池柱体12。
所述生物滤池柱体12内由上至下设置有保护层4、生物炭滤层5、生物炭和聚已内酯PCL交替混合的混合滤层6和承托层7;承托层7 之下生物滤池装置12的底端侧面设有出水口9,出水口9经橡胶管 10连接回流池13的进水口14,回流管16的入口与回流池13连接,出口设置一布水器8,该布水器8设置在生物滤池柱体12的上方;回流管16中安装蠕动泵3,过滤的污水流入回流池13,经回流管16 回流至生物滤池柱体12顶部,再次循环;回流池13的侧面设有出水口15,循环后的污水最后由出水口15排出。
作为优选,所述生物滤池柱体12侧面设有若干支点11,支点11 从上至下垂直排列,两支点11之间间距相等,将橡胶软管10挂靠在支点11上,便于灵活调节高效生物滤池装置出水口高度,从而在混合滤层6形成一定的厌氧高度区,便于高效生物滤池装置对污水进行脱氮。
作为优选,所述生物滤池柱体12由有机玻璃管制成,柱高 1200mm,内径100mm。
作为优选,所述保护层4装填高度为100mm,粒径为3~5mm的混合河砂。
作为优选,所述生物炭滤层5装填高度为450mm,粒径为2~4mm 青冈木生物炭。
作为优选,所述混合滤层6装填高度为450mm,粒径为2~4mm 青冈木生物炭,每间隔100mm左右均匀装填粒径为2~3mm约100g的聚已内酯(PCL)。
作为优选,所述承托层7装填高度为100mm,粒径为10~30mm 的鹅卵石。
与现有技术相比本实用新型的优点在于:有效将污水处理厂出水处理提升至准四类水标准。生物炭滤层中生物炭具有良好的孔隙结构,有利于氨氧化细菌和硝化细菌的生长和繁殖。而污水通过生物炭滤层后,由于水中溶解氧被好氧微生物大量消耗,到达河砂层中通过与出水口相连的橡胶软管灵活控制出水口高度,可使河砂层形成一定的厌氧环境,利于反硝化细菌的生长和繁殖。此外,聚已内酯(PCL) 经过水流缓慢淋洗作用和微生物分解作用,缓慢释放出碳源,促进反硝化细菌的生长和繁殖,确保反硝化过程的顺利进行。因此,该装置可同时实现对污水处理厂出水有很好的脱氮效率,达到污水处理提标的目的。还具有处理效果好、能耗低、工艺流程简单、占地面积少等优点。
附图说明
图1本实用新型实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图并列举实施例,对本实用新型做进一步详细说明。
如图1所示,一种高效生物滤池对污水处理厂出水的提标装置,包括:配水箱1、蠕动管道2、两个蠕动泵3、两个布水器8、橡胶管 10、生物滤池柱体12、回流池13和回流管16;
配水箱1连接蠕动管道2的入口,蠕动管道2的出口安装一布水器8,布水器8设置在生物滤池柱体12的上方,蠕动管道2还设有蠕动泵3,污水通过蠕动泵3经过蠕动管道2输送至生物滤池柱体12 上端,通过布水器8流出,进入生物滤池柱体12。
所述生物滤池柱体12内由上至下设置有保护层4、生物炭滤层5、生物炭和聚已内酯PCL交替混合的混合滤层6和承托层7;承托层7 之下生物滤池装置12的底端侧面设有出水口9,出水口9经橡胶管 10连接回流池13的进水口14,回流管16的入口与回流池13连接,出口设置一布水器8,布水器8设置在生物滤池柱体12的上方;回流管16中安装蠕动泵3,过滤的污水流入回流池13,经回流管16回流至生物滤池柱体12顶部,再次循环;回流池13的侧面设有出水口 15,循环后的污水最后由出水口15排出。
所述生物滤池柱体12侧面设有若干支点11,支点11从上至下垂直排列,两支点11之间间距相等,将橡胶软管10挂靠在支点11 上,便于灵活调节高效生物滤池装置出水口高度,从而在混合滤层6 形成一定的厌氧高度区,便于高效生物滤池装置对污水进行脱氮。
所述生物滤池柱体12由有机玻璃管制成,柱高1200mm,内径 100mm。
所述保护层4装填高度为100mm,粒径为3~5mm的混合河砂。
所述生物炭滤层5装填高度为450mm,粒径为2~4mm青冈木生物炭。
所述混合滤层6装填高度为450mm,粒径为2~4mm青冈木生物炭,每间隔100mm左右均匀装填粒径为2~3mm约100g的聚已内酯 (PCL)。
所述承托层7装填高度为100mm,粒径为10~30mm的鹅卵石。
上述提标装置,运作流程包括:
步骤1,调节污水流量,经过蠕动泵3将其输送至生物滤池柱体 12上端,污水中的COD流经保护层4时,被滤料经物理吸附、沉淀和截留等作用,从而降低污水中的部分COD浓度;
步骤2,其次流经保护层4的污水进入生物炭滤层5时。由于水流在炭滤层里缓慢下渗过程中,可带入空气中的部分氧气,从而在该层中形成好氧区。因生物炭滤层5中的青冈木生物炭材料具有良好的吸附性能和孔隙结构,可将污水中部分氮磷固定在材料上,从而增加了污染物的停留时间,有利于好氧微生物对COD的降解、对氨氮转化为硝酸盐氮;
步骤3,最后经生物炭滤层5处理过的污水进入砂滤层6上部时,水中大部分污染物已被较好的去除,此时水中含氮的污染物主要以硝酸盐氮形态存在。由于混合滤层6中水淹没区高度由出水口的橡胶软管10灵活控制,因此在混合滤层6中能形成一定的厌氧环境,使得水中硝酸根离子经反硝化菌的反硝化作用,从而达到脱氮的目的。同时,固体缓释碳源聚已内酯(PCL)经污水淋洗作用缓慢释放碳源,保证反硝化细菌的生长和繁殖,保证污水反硝化效率。处理后的污水经过承托层后,由与高效生物滤池底部出水口相连的橡胶软管10排水口排入回流池,再次循环,最后由回流池出水口排出。
上述提标装置对污水提标具体过程如下,包括:
步骤1)调节流量均保持在10mL/min,即表面水力负荷为 0.13cm3/(cm2·min)通过自然挂膜的方法将微生物培养而成,自然挂膜30d后,高效生物滤池对NH4、NO3和TN去除率均基本在75%、70%和60%左右,可视为自然挂膜成功。
步骤2)随后在步骤1)的基础上,采用控制变量法依次改变高效生物滤池工艺参数,如C/N比、表面水力负荷及回流比,以期为高效生物滤池装置寻找较适宜的运行工艺参数。
步骤3)通过步骤2)探讨出各个工艺参数独立的最优条件,其分别为C/N为1.31:1,表面水力负荷为0.195cm3/(cm2·min),回流比为200%,共同构成高效生物滤池装置较优的工艺参数。连续一个月监测高效生物滤池对污染物的去除情况,得到主要污染物的平均去除效果如表1所示。由表1可知COD、NH4、NO3、TN和氨氮的出水浓度分别为15.10±5.11、1.42±0.64、4.35±2.21和5.67±1.63mg/L,表明污水经高效生物滤池处理后,各个污染物的出水浓度值均相对稳定,可达到准四类水标准。因此,本发明的高效生物滤池可有效对污水处理厂水质进行提标,能较好地使得出水水质从污水处理厂出水稳定达到准四类水标准。
表1高效生物滤池对污染物稳定去除单位:mg/L
项目 COD NH4 NO3 TN
进水 26.26~34.34 6.87~9.32 15.83~18.82 21.48~26.63
出水 15.10±5.11 1.42±0.64 4.35±2.21 5.67±1.63
去除率(%) 56.03 92.76 81.88 82.12
本领域的普通技术人员将会意识到,这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的实施方法,应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合,这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种高效生物滤池对污水处理厂出水的提标装置,其特征在于,包括:配水箱(1)、蠕动管道(2)、两个蠕动泵(3)、两个布水器(8)、橡胶管(10)、生物滤池柱体(12)、回流池(13)和回流管(16);
配水箱(1)连接蠕动管道(2)的入口,蠕动管道(2)的出口安装一布水器(8),该布水器(8)设置在生物滤池柱体(12)的上方,蠕动管道(2)还设有蠕动泵(3),污水通过蠕动泵(3)经过蠕动管道(2)输送至生物滤池柱体(12)上端,通过布水器(8)流出,进入生物滤池柱体(12);
所述生物滤池柱体(12)内由上至下设置有保护层(4)、生物炭滤层(5)、生物炭和聚已内酯PCL交替混合的混合滤层(6)和承托层(7);承托层(7)之下生物滤池装置(12)的底端侧面设有出水口(9),出水口(9)经橡胶管(10)连接回流池(13)的进水口(14),回流管(16)的入口与回流池(13)连接,出口设置一布水器(8),该布水器(8)设置在生物滤池柱体(12)的上方;回流管(16)中安装蠕动泵(3),过滤的污水流入回流池(13),经回流管(16)回流至生物滤池柱体(12)顶部,再次循环;回流池(13)的侧面设有出水口(15),循环后的污水最后由出水口(15)排出。
2.根据权利要求1所述的一种高效生物滤池对污水处理厂出水的提标装置,其特征在于:所述生物滤池柱体(12)侧面设有若干支点(11),支点(11)从上至下垂直排列,两支点(11)之间间距相等,将橡胶软管(10)挂靠在支点(11)上,便于灵活调节高效生物滤池装置出水口高度,从而在混合滤层(6)形成一定的厌氧高度区,便于高效生物滤池装置对污水进行脱氮。
3.根据权利要求1所述的一种高效生物滤池对污水处理厂出水的提标装置,其特征在于:所述生物滤池柱体(12)由有机玻璃管制成,柱高1200mm,内径100mm。
4.根据权利要求3所述的一种高效生物滤池对污水处理厂出水的提标装置,其特征在于:所述保护层(4)装填高度为100mm,粒径为3~5mm的混合河砂。
5.根据权利要求4所述的一种高效生物滤池对污水处理厂出水的提标装置,其特征在于:所述生物炭滤层(5)装填高度为450mm,粒径为2~4mm青冈木生物炭。
6.根据权利要求5所述的一种高效生物滤池对污水处理厂出水的提标装置,其特征在于:所述混合滤层(6)装填高度为450mm,粒径为2~4mm青冈木生物炭,每间隔100mm左右均匀装填粒径为2~3mm约100g的聚已内酯。
7.根据权利要求6所述的一种高效生物滤池对污水处理厂出水的提标装置,其特征在于:所述承托层(7)装填高度为100mm,粒径为10~30mm的鹅卵石。
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