CN216550033U

CN216550033U - 一种集成黑臭水体应急处理系统

Info

Publication number: CN216550033U
Application number: CN202123217114.6U
Authority: CN
Inventors: 沈蔚然; 范俊; 梁英; 陈肖; 陈丹
Original assignee: Nanjing Huachuang Institute Of Environmental Technology Co ltd
Current assignee: Nanjing Huachuang Institute Of Environmental Technology Co ltd
Priority date: 2021-12-20
Filing date: 2021-12-20
Publication date: 2022-05-17
Anticipated expiration: 2031-12-20

Abstract

本实用新型公开了一种集成黑臭水体应急处理系统，属于废水处理领域。该系统包括自清洗过滤器、集水池、膜生物反应器、高效脱氮除磷生物滤池、清水水池、中间水池；所述的进水的输出管道通过自清洗过滤器依次与集水池、膜生物反应器、高效脱氮除磷生物滤池和清水水池；所述清水水池顶部的输出端与生物巢反应器的上部相连，生物巢反应器底部的一个输出端与集水池和膜生物反应器之间的连接管道相连，另一个输出端为出水管道。本实用新型可以高校的晶型脱氮及除硫，且系统较为简单灵活。

Description

一种集成黑臭水体应急处理系统

技术领域

本实用新型涉及废水处理领域，具体涉及城市黑臭水体处理系统。

背景技术

近年来，随着国家对城市内部河道环境保护的重视，黑臭河道治理逐渐被人们重视，成为下个研究的重点，城市内流河流通常会存在外源污染负荷大，河水不流通，内源污染严重等。

黑臭水体在水质指标中通常体现在透明度低、溶解氧含量低、氧化还原电位低、氨氮浓度高、总磷浓度高、化学需氧量大，由于城市建设是一个长期的过程，所以部分河道沿河大量生活污水通过管道进入河流，水体黑臭导致周边环境恶化，严重影响居民生活，无法及时得到处理。

且现有工艺存在如下缺陷：

(1)现有工艺中污泥产生量较大；(2)装置普遍缺少保温措施，生物处理效率受温度影响较大；(3)处理后的水体对污染物的自净能力依然很弱；(4)工艺复杂。

发明内容

本实用新型是针对上述存在的技术问题提供一种集成黑臭水体应急处理系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：

一种集成黑臭水体应急处理系统，该系统包括自清洗过滤器、集水池、膜生物反应器、高效脱氮除磷生物滤池、清水水池、中间水池；所述的进水的输出管道通过自清洗过滤器依次与集水池、膜生物反应器、高效脱氮除磷生物滤池和清水水池；所述清水水池顶部的输出端与生物巢反应器的上部相连，生物巢反应器底部的一个输出端与集水池和膜生物反应器之间的连接管道相连，另一个输出端为出水管道。

本实用新型技术方案中：膜生物反应器的底部设有磁悬浮曝气机。

本实用新型技术方案中：蒸汽发生器通过蒸汽混射器分别与膜生物反应器和高效脱氮除磷生物滤池相连。

本实用新型技术方案中：高效脱氮除磷生物滤池的底部从下到上依次设有布水器、填料层和生物填料层，所述的布水器为长柄滤头。

本实用新型技术方案中：高效脱氮除磷生物滤池底部设有罗茨风机和离心水泵，所述的离心水泵与清水水池的上部相连。

本实用新型技术方案中：生物巢反应器的顶部设有进水泵，通过该进水泵与清水水池的上部相连。

本实用新型技术方案中：生物巢反应器的顶部还设有pH测定仪、溶解氧监测系统、温度监测系统和液位计。

本实用新型技术方案中：生物巢反应器的外部设有蒸汽夹套，补料系统与生物巢反应器的上部相连。

本实用新型技术方案中：所述的系统还包括水体原位曝气系统，所述的原位曝气系统包括若干磁悬浮曝气机、曝气管以及曝气盘，所述的曝气机通过曝气管与曝气盘进行相连。

本实用新型技术方案中：磁悬浮曝气机与曝气主管相连，所述曝气主管上每隔0.3～0.8米设置曝气支管，曝气支管上相邻0.3～0.8米设置曝气盘。

在一些技术方案中，本系统应设置在污染严重(有污染源进入)区域。

所述进水自吸泵进口管道处，安装格网笼，网格尺寸小于12mm×12mm，防止较大杂物进入自吸泵，影响自吸泵正常工作。出水处安装流量计，以监测进水流量，进水泵出水使用碳钢管，连接自清洗过滤器。

所述自清洗过滤器，过滤精度为500μm，利用滤网直接拦截水中的杂质，去除水体悬浮物、颗粒物，降低浊度，净化水质，减少系统污垢、菌藻、锈蚀。定期进行反洗，反洗进水连接清水池，反洗出水池连接中间水池。

所述集水池起到汇集、储存和均衡废水的水质水量的作用。集水池中配备有COD、氨氮自动监测设备，集水池通过池体上部出水孔进入后续反应设备。

所述MBR反应器为一体化外压式膜反应器，包含曝气系统、膜组件、膜清洗系统，由于MBR反应器使水力停留时间和污泥龄完全分开，污泥浓度高、排泥周期长，同时对悬浮固体颗粒拦截率高，进一步提高对COD、氨氮、SS的去除效果。MBR曝气系统采用穿孔曝气管曝气，利用磁悬浮曝气机为供气源。膜组件采用中空纤维超滤膜(新加坡美能)，3个月使用次氯酸钠对膜进行冲洗一次。MBR出水使用自吸水泵泵入高效脱氮除磷反应器。MBR定期进行排泥，周期为一个月，由污泥泵抽出，外运处理。

所述高效脱氮除磷反应器，包含配水区、填料区、清水区和反冲洗系统使用下进水、上出水的运行方式，配水区与布水系统主要起到使反应器均匀进水的功能，布水器使用长柄滤头，均匀布设在布水板上。填料层承托层使用鹅卵石，生物填料使用硫铁矿和陶粒，配制比例为1：3，下层为硫铁矿，上层为陶粒。使用硫铁矿作为填料可以同时对总氮和总磷起到去除作用，脱氮不仅通过利用剩余的可生化有机物进行异养反硝化，同时可以利用硫铁矿中的硫源进行自养反硝化，反应方程式如下：15NO3-+5FeS2+10HO2→7.5N2+10SO42-+5Fe(OH)3+5H+，异养和自养反硝化共同作用，促进总氮降解。同时通过硫铁矿氧化过程中产生的Fe2+和Fe3+及Fe(OH)3等与水中PO43-形成铁磷复合物，利用矿石吸附、离子沉淀和微生物同化作用，可在更为广泛的pH条件下强化磷的去除，反应如下：Fe3++PO43-→FePO4↓和3Fe2++2PO43-→Fe3(PO4)2↓，火山岩可以对反应生成的沉淀起到进一步过滤作用。滤池出水通过上层出水堰进入清水池。反洗系统使用气、水进行反洗，按照气洗、气水联合冲洗、水洗的顺序进行，水洗强度为4～6L/(m2·s)，气洗强度为15～25L/(m2·s)，单独气洗5分钟，气、水联合冲洗为5分钟，单独水洗为10分钟。

所述清水池为出水贮存容器，正常情况为直接排水状态，当反应器有需要反冲洗时，为反冲洗中水反冲提供水源。

所述中间水池为暂时储存反洗排水和MBR膜洗水，水池设置液位控制器，当水量达到高水位时控制提升水泵，将水打入集水池与进水混合进行处理。

所述水体原位曝气系统、主要为提升水体溶解氧含量，抑制缺氧、厌氧微生物优势生长，同时确保生物巢产出的扩大化微生物菌群在进入水体后正常生长，系统由两台磁悬浮曝气机、法兰接碳钢曝气管、曝气盘组成，每50米设置曝气管进入水体底部安装曝气盘进行曝气，曝气盘使用市面常规的φ200mm的曝气盘，所述原位曝气系统为布置方法为曝气风机引出曝气主管后，在曝气区域每隔0.5米设置曝气支管，曝气支管上相邻0.5米设置曝气盘，水体底部距离曝气盘顶端安装高度为0.25米。

所述生物巢，主要为了扩大功能微生物生物量，以达到持续的向水体补充菌剂，包括进水泵、不锈钢主体结构、补料系统，pH值、温度、溶解氧监测系统、液位计、出水系统，主池体做蒸汽夹套，池体密闭，池体为304不锈钢结构，通过自动监测探头监测的数据，及时调节加药量，扩大功能微生物生物量，同时根据液位计反馈的液位情况及时补水，培养时间根据各功能菌不同生长条件定，生物巢出水通过出水泵、法兰接304不锈钢管、小型流量控制器、喷嘴，使菌剂均匀进入水体。生物巢用水来自清水水池。

所述蒸汽加热系统，为蒸汽发生器，用水为清水池水，主要用于对MBR进水、高效脱氮除磷反应器进水、生物巢夹套供热，通过蒸汽混射器和蒸汽发生器的产生蒸汽量控制进水水温，MBR和高效脱氮除磷反应器进水管设置温度检测，以监测低温条件下加热情况。

本实用新型的有益效果：

利用本工艺和设备对一处还存在生活污水排入的黑臭水体进行应急处理，水体溶解氧为1.02mg/L、COD为124.9mg/L、氨氮为15.8mg/L、总磷为1.05mg/L、SS为216mg/L，通过本系统处理，排入水体污水在源头处被本设备截断处理，同时受污染水体也进入本系统进行处理，通过曝气设备和生物巢在河道原位促进水体原位净化，在处理40天后，水体溶解氧为4.13±0.24mg/L、COD降至30.7±1.5mg/L，氨氮降至1.74±0.36mg/L，总磷降至0.35±0.06mg/L，SS浓度降至32±2mg/L。

在冬季利用本工艺对一处受污染的黑臭水体进行应急处理，水体平均温度为4℃，水体溶解氧为1.85mg/L、COD为74.9mg/L、氨氮为12.6mg/L、总磷为0.43mg/L、SS为152mg/L，通过本系统处理，在处理后40天后水体溶解氧为3.58±0.4mg/L、COD降至31.6±3.1mg/L，氨氮降至1.45±0.18mg/L，总磷降至0.26±0.04mg/L，SS浓度降至27±3mg/L。

附图说明

图1为本实用新型系统的示意图。

图2为本实用新型水体原位曝气系统的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：

如图1～2，一种集成黑臭水体应急处理系统，该系统包括自清洗过滤器2、集水池3、膜生物反应器4、高效脱氮除磷生物滤池5、清水水池6、中间水池7；

所述的进水的输出管道通过自清洗过滤器2依次与集水池3、膜生物反应器4、高效脱氮除磷生物滤池5和清水水池6；所述清水水池6顶部的输出端与生物巢反应器9的上部相连，生物巢反应器9底部的一个输出端与集水池3和膜生物反应器4之间的连接管道相连，另一个输出端为出水管道。膜生物反应器4的底部设有磁悬浮曝气机41。蒸汽发生器10通过蒸汽混射器101分别与膜生物反应器4和高效脱氮除磷生物滤池5相连。高效脱氮除磷生物滤池5的底部从下到上依次设有布水器、填料层和生物填料层，所述的布水器为长柄滤头51。高效脱氮除磷生物滤池5底部设有罗茨风机53和离心水泵52，所述的离心水泵52与清水水池6的上部相连。生物巢反应器9的顶部设有进水泵91，通过该进水泵91与清水水池6的上部相连。生物巢反应器9的顶部还设有pH测定仪93、溶解氧监测系统94、温度监测系统95和液位计96。生物巢反应器9的外部设有蒸汽夹套97，补料系统92与生物巢反应器9的上部相连。所述的系统还包括水体原位曝气系统8，所述的原位曝气系统8包括若干磁悬浮曝气机81、曝气管以及曝气盘82，所述的曝气机81通过曝气管与曝气盘82进行相连。磁悬浮曝气机81与曝气主管相连，所述曝气主管上每隔0.3～0.8米设置曝气支管，曝气支管上相邻0.3～0.8米设置曝气盘82。

在一些具体的技术方案中，本发明的工作过程如下：

如流程图所示，本实施例提供一种一体化黑臭水体应急处理系统，下面对发明进行进一步解说。

所述1进水自吸泵进口管道处，安装格网笼，网格尺寸小于12mm×12mm，防止较大杂物进入自吸泵，影响自吸泵正常工作。出水处安装流量计，以监测进水流量，进水泵出水使用碳钢管，连接自清洗过滤器。

所述2自清洗过滤器，过滤精度为500μm，利用滤网直接拦截水中的杂质，去除水体悬浮物、颗粒物，降低浊度，净化水质，减少系统污垢、菌藻、锈蚀。定期进行反洗，自清洗出水池连接中间水池。

所述3集水池起到汇集、储存和均衡废水的水质水量的作用。集水池中配备有COD、氨氮自动监测设备，集水池通过池体下部出水孔进入后续反应设备。

所述4MBR反应器为一体化外压式膜反应器，包含曝气系统、膜组件、膜清洗系统、回流系统，由于MBR反应器使水力停留时间和污泥龄完全分开，污泥浓度高、排泥周期长，同时对悬浮固体颗粒拦截率高，进一步提高对COD、氨氮、SS的去除效果。MBR曝气系统采用穿孔曝气管曝气，利用41磁悬浮曝气机为供气源。膜组件采用中空纤维超滤膜(新加坡美能)，3个月使用次氯酸钠对膜进行冲洗一次。MBR出水使用42自吸水泵泵入高效脱氮除磷反应器。MBR定期进行排泥，周期为一个月，由污泥泵抽出，外运处理。

所述5高效脱氮除磷反应器，包含配水区、填料区、清水区和反冲洗系统使用下进水、上出水的运行方式，配水区与布水系统主要起到使反应器均匀进水的功能，布水器使用51长柄滤头，均匀布设在布水板上。填料层承托层使用鹅卵石，生物填料使用硫铁矿和陶粒，配制比例为1：3，下层为硫铁矿，上层为陶粒。使用硫铁矿作为填料可以同时对总氮和总磷起到去除作用，脱氮不仅通过利用剩余的可生化有机物进行异养反硝化，同时可以利用硫铁矿中的硫源进行自养反硝化，反应方程式如下：15NO₃ ^-+5FeS₂+10HO₂→7.5N₂+10SO₄ ^2-+5Fe(OH)₃+5H⁺，异养和自养反硝化共同作用，促进总氮降解。同时通过硫铁矿氧化过程中产生的Fe²⁺和Fe³⁺及Fe(OH)₃等与水中PO₄ ^3-形成铁磷复合物，利用矿石吸附、离子沉淀和微生物同化作用，可在更为广泛的pH条件下强化磷的去除，反应如下：Fe³⁺+PO₄ ^3-→FePO₄↓和3Fe²⁺+2PO₄ ^3-→Fe₃(PO₄)₂↓，火山岩可以对反应生成的沉淀起到进一步过滤作用。滤池出水通过上层出水堰进入清水池。反洗系统使用气、水进行反洗，水洗使用52离心水泵，气洗使用53罗茨风机，按照气洗、气水联合冲洗、水洗的顺序进行，水洗强度为4～6L/(m²·s)，气洗强度为15～25L/(m²·s)，单独气洗5分钟，气、水联合冲洗为5分钟，单独水洗为10分钟。

所述6清水池为出水贮存容器，正常情况为直接排水状态，当反应器有需要反冲洗时，为反冲洗中水反冲提供水源。

所述7中间水池为暂时储存反洗排水和MBR膜洗水，2自清洗过滤器反洗水通过反洗排口排入中间水池，4MBR生物膜反应器膜清洗水经过排空管进入中间水池，高效脱氮除磷反应器反洗出水通过上部反洗出水管排入中间水池，水池设置71液位控制器，当水量达到高水位时控制72提升水泵，将中间水池的水从下部出水口泵入集水池与进水混合进行处理。

所述8水体原位曝气系统主要为提升水体溶解氧含量，抑制缺氧、厌氧微生物优势生长，同时确保生物巢产出的扩大化微生物菌群在进入水体后正常生长，系统由81两台磁悬浮曝气机、法兰接碳钢曝气管、曝气盘组成，每50米设置曝气管进入水体底部安装曝气盘进行曝气，82曝气盘使用市面常规的φ200mm的曝气盘，所述原位曝气系统为布置方法为曝气风机引出曝气主管后，在曝气区域每隔0.5米设置曝气支管，曝气支管上相邻0.5米设置曝气盘，水体底部距离曝气盘顶端安装高度为0.25米。

所述9生物巢，主要为了扩大功能微生物生物量，以达到持续的向水体补充菌剂，包括91进水泵、不锈钢主体结构、92补料系统，93pH值、94溶解氧、95温度监测系统、96液位计、出水系统，主池体做97蒸汽夹套，池体密闭，池体为304不锈钢结构，所述补料系统包括搅拌机、计量泵，通过水质情况通过自动监测探头监测的数据，及时调节加培养基质的量，扩大功能微生物生物量，同时根据液位计反馈的液位情况及时补水，培养时间根据各功能菌不同生长条件定，生物巢出水通过98出水泵、法兰接304不锈钢管、小型流量控制器、喷嘴，使菌剂均匀进入水体。生物巢用水来自清水水池。

所述10蒸汽加热系统，为蒸汽发生器，用水为清水池水，主要用于对MBR进水、高效脱氮除磷滤池进水、生物巢夹套供热，通过101蒸汽混射器和蒸汽发生器的产生蒸汽量控制进水水温，MBR和高效脱氮除磷滤池进水管设置温度检测，以监测低温条件下加热情况。

污染水体首先通过1进水泵进入2自清洗过滤器进行过滤，2自清洗过滤器过滤后出水进入3集水池，集水池出水通过101蒸气混射器加热后，控制水温在28℃±5℃，进入4MBR膜反应器，定期进行膜冲洗，冲洗废水排入7中间水池，MBR膜反应器出水通过101蒸气混射器加热后，控制水温在28℃±5℃，进入5高效脱氮除磷反应器，控制停留时间在30～40分钟，定期进行反洗，反洗出水排入中间水池，反应器出水进入6清水池，清水池通过反洗水泵为高效脱氮除磷反应器提供反洗水，同时通过进水泵为生物巢提供水源。9生物巢通过将待培养的菌种扩大化培养，同时通过补料系统、自动监测系统和蒸汽保温夹套控制培养条件，扩大培养后通过98出水泵、法兰接304不锈钢管、小型流量控制器、喷嘴，使菌剂均匀进入水体，强化污染河道生态治理。原位曝气系统通过曝气机和上述布置方法布置的曝气盘对河道内进行曝气，河道溶氧低于2mg/L曝气系统连续运行，河道溶解氧高于2mg/L可以进行间歇曝气，维持河道溶解氧在5mg/L±1mg/L，在河道内部控制水体生态环境，强化优势功能菌种生长。

Claims

1.一种集成黑臭水体应急处理系统，其特征在于：该系统包括自清洗过滤器（2）、集水池（3）、膜生物反应器（4）、高效脱氮除磷生物滤池（5）、清水水池（6）、中间水池（7）；

进水的输出管道通过自清洗过滤器（2）依次与集水池（3）、膜生物反应器（4）、高效脱氮除磷生物滤池（5）和清水水池（6）；所述清水水池（6）顶部的输出端与生物巢反应器（9）的上部相连，生物巢反应器（9）底部的一个输出端与集水池（3）和膜生物反应器（4）之间的连接管道相连，另一个输出端为出水管道。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：膜生物反应器（4）的底部设有磁悬浮曝气机（41）。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：蒸汽发生器（10）通过蒸汽混射器（101）分别与膜生物反应器（4）和高效脱氮除磷生物滤池（5）相连。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：高效脱氮除磷生物滤池（5）的底部从下到上依次设有布水器、填料层和生物填料层，所述的布水器为长柄滤头（51）。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：高效脱氮除磷生物滤池（5）底部设有罗茨风机（53）和离心水泵（52），所述的离心水泵（52）与清水水池（6）的上部相连。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：生物巢反应器（9）的顶部设有进水泵（91），通过该进水泵（91）与清水水池（6）的上部相连。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：生物巢反应器（9）的顶部还设有pH测定仪（93）、溶解氧监测系统（94）、温度监测系统（95）和液位计（96）。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：生物巢反应器（9）的外部设有蒸汽夹套（97），补料系统（92）与生物巢反应器（9）的上部相连。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的系统还包括水体原位曝气系统（8），所述的原位曝气系统（8）包括若干磁悬浮曝气机（81）、曝气管以及曝气盘（82），所述的曝气机（81）通过曝气管与曝气盘（82）进行相连。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：磁悬浮曝气机（81）与曝气主管相连，所述曝气主管上每隔0.3 ~0.8米设置曝气支管，曝气支管上相邻0.3 ~0.8米设置曝气盘（82）。