CN218262116U

CN218262116U - 模块化上向流生物滤池

Info

Publication number: CN218262116U
Application number: CN202222879677.XU
Authority: CN
Inventors: 杨燕华
Original assignee: Suez Water Treatment Co Ltd
Current assignee: Suez Environmental Technology Beijing Co Ltd
Priority date: 2022-10-31
Filing date: 2022-10-31
Publication date: 2023-01-10
Anticipated expiration: 2032-10-31

Abstract

本实用新型的实施例提供了一种模块化上向流生物滤池。模块化上向流生物滤池包括滤池箱体和配水配气系统。配水配气系统位于滤池箱体的容纳空间的底部，包括：多个配水配气管、第一配气总管、和第一配水总管。多个配水配气管每个具有相对的接气端和接水端。第一配气总管连接多个配水配气管的接气端，用于通气进入多个配水配气管的通道并在通道中形成气层；第一配水总管连接多个配水配气管的接水端，用于通水进入多个配水配气管的通道并在通道中形成位于气层下方的水层。

Description

模块化上向流生物滤池

技术领域

本实用新型实施例涉及一种高度集成技术的水处理装备，更具体涉及一种模块化上向流生物滤池。

背景技术

生物滤池具有有机负荷高、占地面积小、出水水质好等优点，尤其适用于场地紧张的城市污水和工业废水二级生化处理，以及深度处理领域的氨氮硝化(曝气生物滤池)和脱氮(外加碳源无曝气反硝化滤池)，以苏伊士的Biofor(例如，CN200920151825号专利中的一种污水净化的曝气生物滤池)为代表的上向流重质滤料生物滤池在国内外均得到广泛应用。

随着生物滤池的运行，生物填料(滤料)上的生物膜逐渐增厚，此外生物滤池对进水中的悬浮物还有一定的截留作用，从而会使生物滤池的水头阻力不断增加，因此需要定期进行反冲洗。反冲洗是维持生物滤池功能的关键，其目的是在较短的时间内，使滤料得到清洗，恢复其除污能力。反冲洗效果对出水水质、运行周期的影响很大。与传统的给水滤池相比，生物滤池滤料的粒径更大，滤料层更厚，因此需要的冲洗强度更大，要求的冲洗有效性更高，通常必须采取高强度的气水联合反冲洗方式。

国内重质滤料的上向流生物滤池的配水配气主要依靠安装在滤板之上的长柄滤头。只有不需曝气的下向流低负荷反硝化滤池采用滤砖的方式。

传统混凝土结构的生物滤池设计使用寿命周期长，但对地基基础要求高、设计及建设周期长，土建结构工程量大。工厂预制的钢结构模块化设备地基基础要求不高、土建工程量很少、安装便捷、可大大节省工期，并可根据近远期处理规模大小分期灵活配置，非常适合中小处理规模、工期紧张、特别是应急处理等需求。

随着国内装配式、产品化污水处理厂的市场规模不断扩大，无论是市政还是工业污水处理领域，均出现了钢制一体式生物滤池技术和产品，如CN10862299A号专利中所描述的一体化箱式生物滤池，以及CN 215288408U号专利中所描述的一体化生物滤池装置。前一种一体式生物滤池高度不超过3.5m，后一种一体式生物滤池为圆形滤罐式结构，且均采用滤板滤头配水配气方式，需占用较大下部空间，单座生物滤池的生物填料装载量较小，当处理水量较大及负荷较高时需要的处理单元数过多，缺乏竞争力。

实用新型内容

针对上述现有生物滤池存在的上述不足，本实用新型提供一种模块化上向流生物滤池。

本实用新型的实施例提供一种模块化上向流生物滤池，包括：滤池箱体，具有底板和围绕所述底板的侧壁板，所述底板和所述侧壁板围成沿高度方向延伸的容纳空间，所述高度方向垂直于所述底板；以及配水配气系统，位于所述容纳空间的底部，包括：间隔排列的多个配水配气管，沿第一方向延伸，其中，所述多个配水配气管每个具有在所述第一方向上相对的接气端和接水端，所述多个配水配气管每个上开设有多个配气孔和多个配水孔，在所述高度方向上所述多个配气孔高于所述多个配水孔，所述第一方向与所述高度方向相交；第一配气总管，沿第二方向延伸且连接所述多个配水配气管的所述接气端，用于通气进入所述多个配水配气管的通道并在所述通道中形成气层；以及第一配水总管，沿第三方向延伸且连接所述多个配水配气管的所述接水端，用于通水进入所述多个配水配气管的所述通道并在所述通道中形成位于所述气层下方的水层，其中所述第二方向和所述第三方向每个与所述高度方向以及所述第一方向相交。

在一些示例中，所述第一配气总管和所述第一配水总管每个在所述底板上的垂直投影与所述多个配水配气管在所述底板上的垂直投影不重叠。

在一些示例中，所述多个配水配气管每个的所述接水端和所述接气端的所述通道内分别设置有挡水板和挡气板，所述挡水板和所述挡气板在所述第一方向上彼此间隔开，且所述挡水板和所述挡气板沿所述第一方向在所述侧壁板的内壁面上的投影彼此部分重叠，所述第一方向垂直于所述高度方向；在所述接水端的垂直于所述第一方向的截面结构中，通水开口位于所述挡水板下方，且所述通水开口之外的通道区域被所述挡水板占据，在所述接气端的垂直于所述第一方向的截面结构中，通气开口位于所述挡气板上方，且所述通气开口之外的通道区域被所述挡气板占据。

在一些示例中，所述多个配水配气管为U型滤管，所述多个配水配气管上还开设有多个排气孔，所述通气开口具有弓形形状，所述通水开口具有矩形形状，在所述高度方向上，所述挡水板的下边缘低于所述多个配气孔且高于所述多个配水孔，所述挡气板的上边缘低于所述多个排气孔且高于所述多个配气孔。

在一些示例中，所述第一配气总管和所述第一配水总管均为矩形管，且所述第一配气总管与所述滤池箱体的所述侧壁板的一部分内壁面形成面面接触，所述第一配水总管与所述滤池箱体的所述侧壁板的另一部分内壁面形成面面接触，所述一部分内壁面与所述另一部分内壁面在所述第一方向上彼此相对。

在一些示例中，所述第一配气总管和所述第一配水总管每个在所述高度方向上的高度大于其在所述第一方向上的宽度。

在一些示例中，所述多个配水配气管每个具有彼此相对的两个侧管壁以及连接所述两个侧管壁的拱形顶管壁，所述多个配水孔以第一间距均匀的排列成两排配水孔分别位于所述两个侧管壁上，所述多个配气孔以第二间距均匀的排列成两排配气孔分别位于所述两个侧管壁上，所述多个排气孔以第三间距均匀的排列成一排排气孔位于所述拱形顶管壁的中线上，所述第三间距大于所述第一间距和所述第二间距。

在一些示例中，所述多个配水孔的孔径大于所述多个配气孔的孔径，所述多个配气孔的孔径大于所述多个排气孔的孔径，且所述多个排气孔的孔径在2.5mm至4mm的范围内。

在一些示例中，所述配水配气系统的配水开孔比在0.5％至1％的范围内，所述配水配气系统的配气开孔比在0.15％至0.25％的范围内。

在一些示例中，所述配水配气系统还包括：沿所述第一方向延伸的至少一个进水管口，位于所述滤池箱体外部且连接到所述第一配水总管，其中所述至少一个进水管口和所述第一配水总管沿所述第一方向在所述侧壁板的内壁面上的投影彼此部分重叠；沿所述第一方向延伸的至少一个进气管口，位于所述滤池箱体外部且连接到所述第一配气总管，其中所述至少一个进气管口和所述第一配气总管沿所述第一方向在所述侧壁板的内壁面上的投影彼此部分重叠，其中，所述第一方向垂直于所述高度方向。

在一些示例中，所述模块化上向流生物滤池还包括工艺曝气系统，所述工艺曝气系统包括：多个工艺曝气管，位于所述容纳空间的底部且与所述底板间隔开，其中所述多个工艺曝气管每个的主体部沿所述第一方向延伸，所述主体部上开设有多个朝向所述底板的曝气孔，所述多个工艺曝气管与所述多个配水配气管在所述第二方向上彼此间隔开且交替排布，且所述多个工艺曝气管的顶部在所述高度方向上低于所述多个配水配气管的顶部。

在一些示例中，所述工艺曝气系统还包括：沿所述第二方向延伸的排水管，位于所述容纳空间内且在所述第一配气总管与所述底板之间，所述排水管连接所述多个工艺曝气管；以及沿所述第一方向延伸的排水管口，位于所述滤池箱体外部且连接所述排水管，其中所述排水管口和所述排水管沿所述第一方向在所述侧壁板的内壁面上的垂直投影彼此部分重叠，其中所述第一方向垂直于所述高度方向。

在一些示例中，所述排水管为矩形管，所述排水管在所述第一方向上的宽度等于所述第一配气总管在所述第一方向上的宽度。

在一些示例中，所述工艺曝气系统还包括：第二配气总管，位于所述容纳空间内且在所述第一配水总管上方，其中所述第二配气总管沿所述第三方向延伸，所述第二配气总管连接所述多个工艺曝气管，用于通气进入所述多个工艺曝气管；供气立管，位于所述容纳空间内且在所述第二配气总管上方且连接所述第二配气总管，用于通气进入所述第二配气总管。

在一些示例中，所述多个曝气孔的孔径在1mm至4mm的范围内，且所述多个曝气孔以第四间距均匀的排列成一排曝气孔，所述第四间距在100mm至400mm的范围内。

在一些示例中，所述多个工艺曝气管的每相邻两个之间的间距在200mm至400mm的范围内，且所述多个工艺曝气管的内径在15mm至32mm的范围内。

在一些示例中，所述模块化上向流生物滤池还包括位于所述容纳空间的底部的砾石承托层，所述砾石承托层覆盖且包围所述多个配水配气管和所述多个工艺曝气管。

在一些示例中，所述滤池箱体由第一矩形箱体和第二矩形箱体上下对接而成。

在一些示例中，所述多个配水配气管直接安装在所述底板上，且所述每个配水配气管的通道底部由所述底板限定。

在一些示例中，所述高度方向为竖直方向，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向均为水平方向，且所述第一方向垂直于所述第二方向和所述第三方向。

本实用新型包括且不限于如下优点：

配水配气管一侧进水、另一侧进气，避免了同侧进水进气配水配气管的矛盾且让出了配水配气管下方的容纳空间，使得配水配气管上方有更多的容纳空间可以用于容纳更厚的生物滤料层，显著增加了有效容积和单位面积的生物滤料量和处理能力。

滤池箱体采用钢制矩形双层箱式、模块化、装配式结构，便于运输、规模化、标准化安装以及系统的启动。

U型滤管开孔孔径大(大于滤头缝隙)，不易堵塞，且不存在滤头松动脱落的风险。即使万一发生污堵，在将水放空后，也很容易利用设置于相对两侧的第一配气总管和第一配水总管将U型管内的污物彻底冲洗干净。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施方式。

图1为本实用新型的实施例提供的模块化上向流生物滤池的正视示意图，其中示出了模块化上向流生物滤池的部分内部结构；

图2为本实用新型的实施例提供的模块化上向流生物滤池的侧视示意图，其中示出了模块化上向流生物滤池的部分内部结构；以及

图3为本实用新型的实施例提供的模块化上向流生物滤池的底部平面示意图；

图4A至图4D分别为本实用新型的实施例提供的模块化上向流生物滤池中的U形滤管的接水端截面示意图、接气端截面示意图、位于接水端与接气端之间的中间截面示意图以及立体示例图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

与附图所示的实施例相比，本实用新型保护范围内的可行实施方案可以具有更少的部件、具有附图未展示的其他部件、不同的部件、不同地布置的部件或不同连接的部件等。此外，附图中两个或更多个部件可以在单个部件中实现，或者附图中所示的单个部件可以实现为多个分开的部件。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。未说明部件数量时，部件数量可以是一个或多个；同样，“一”、“该”、“所述”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“安装”、“设置”“连接”或者“相连”等类似的词语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，根据上下文的描述能够理解上述词语在本申请中的具体含义。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示设备使用时的相对方位关系或附图所示的方位关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

参见图1至图4D，本实用新型的实施例提供一种模块化上向流生物滤池，其中，图1为该模块化上向流生物滤池的正视示意图，其中示出了该模块化上向流生物滤池的部分内部结构；图2为该模块化上向流生物滤池的侧视示意图，其中示出了该模块化上向流生物滤池的部分内部结构；图3为该模块化上向流生物滤池的底部平面示意图；以及图4A至图4D分别为该模块化上向流生物滤池中的U形滤管的接水端截面示意图、接气端截面示意图、位于接水端与接气端之间的中间截面示意图以及立体示例图。

本实用新型的实施例提供的模块化上向流生物滤池为一体化箱式生物滤池。如图1和图2所示，模块化上向流生物滤池包括滤池箱体100。滤池箱体100具有底板101和围绕所述底板的侧壁板102。底板101和侧壁板102围成沿高度方向(即，竖直的Z方向)延伸的容纳空间103。所述高度方向Z垂直于底板101；

模块化上向流生物滤池的滤池箱体100例如由上箱体2和下箱体1上下对接而成。下箱体1例如为矩形钢制结构，由底板、侧壁板及型钢框架焊接而成。下箱体1的底板101作为滤池箱体100的底板101；上箱体1例如为矩形钢制结构，有侧壁板及型钢框架焊接而成。在图1和图2中示出的水平粗直线并非在容纳空间103中在此处具有某种实体结构，而仅仅是为了示意和下箱体1上箱体2和下箱体1的分界位置。

上箱体2和下箱体1每个在高度方向Z上的高度例如为2m～3m，在X方向(即，第一方向)上的宽度为2.5m～3.5m，在Y方向(即，第二方向)上的长度为4m～16m。例如，上箱体2和下箱体1的长度可为6m、9m或12m，宽度为3m。例如，上箱体2和下箱体1的总高度为3.5m～5.5m，优选的，4.5m～5.5m。

将滤池箱体100拆分为下箱体1和上箱体2分别运输。根据项目要求，可采用现场焊接的方式将下箱体1上箱体2对接，也可采用现场拼装的方式进行对接，并在上下层间设有密封及结构联结等固定措施。这样，可以便于公路运输、规模化、标准化安装以及系统的启动。

参见图1至图3，配水配气系统设置在容纳空间103的底部。配水配气系统包括：第一配气总管6、第一配水总管5以及并排间隔开设置在第一配气总管6和第一配水总管5之间的多个配水配气管3。

在本实施例中，多个配水配气管3例如直接设置在底板101上的U型滤管3，每个配水配气管3与底板101共同围成一沿X方向延伸的通道。也就是，每个配水配气管3的通道底部由底板101限定。例如，U型滤管3优选采用不锈钢材质，也可采用HDPE等有机材料或碳钢防腐。

U型滤管俗称面包管，其截面结构具有U形形状。生物滤池进行工作时，U型滤管对待处理水进行均匀分配，反冲洗工作时则可实现气冲+气水联冲+单水冲三个过程。

在另外的示例中，每个配水配气管3为可独立提供一沿X方向延伸的通道的U型滤管。在此情况下，底板101可对配水配气管3的通道无限定作用。

参见图1至图3，多个U型滤管3在底板101上沿第二方向Y每隔200mm～300mm等间距设置。例如，每个U型滤管3的在第二方向Y上的宽度为120mm～180mm，在高度方向Z上的高度为150mm～200mm，在第一方向X上的长度为2m～3.5m。

参见图4A至图4D，每个U型滤管3沿第一方向X延伸且具有在第一方向X上相对的接水端31和接气端32。每个U型滤管3上开设有多个配气孔302和多个配水孔303。在高度方向Z上，多个配气孔302高于多个配水孔303。可选的，每个U型滤管3的管壁上还可开设有多个排气孔301。

在本实施例中，U型滤管3断面为上圆下方的拱形门洞结构。上部半圆为配气空间，在管顶中线开一排间距为150～250mm、孔径为3mm的排气孔301，拱脚处左右各设置一排间距为50～100mm、孔径为3～5mm的布气孔302；下部方形部分为配水空间，紧贴底板左右各开一排间距为50～100mm、孔径为8～20mm的布水孔303。

第一配气总管6沿第二方向延伸且在连接多个U型滤管3的接气端32用于通气进入多个U型滤管3的通道并在通道中形成气层。

第一配水总管5沿第三方向延伸且连接多个配水配气管3的接水端31，用于通水进入多个U型滤管3的通道并在通道中形成位于气层下方的水层。在本实施例中，第二方向和第三方向例如均为Y方向。在另外的示例中，第二方向和第三方向也可以不相同。

例如，参见图3，第一配气总管6和第一配水总管5每个在底板101上的垂直投影与多个U型滤管3在底板101上的垂直投影不重叠。

例如，每个U型滤管3的接水端31的通道内设置有挡水板310，每个U型滤管的接气端32的通道内设置有挡气板320。

挡水板310封闭接水端31的通道上部而在接水端31的通道下部限定朝向第一配水总管的通水开口305；挡气板320封闭接气端32的通道下部而在接气端32的通道上部限定朝向第一配气总管的通气开口304；挡水板310和挡气板320在第一方向X上彼此间隔开。挡气板320和挡水板310沿第一方向X在侧壁板102的内壁面上的投影彼此部分重叠。

参见图4A，在每个U型滤管3的接气端32的截面结构中，挡气板320的上边缘例如为直线，通气开口304之外的通道区域被挡气板320占据。

参见图4B，在每个U型滤管3的接水端31的截面结构中，挡水板310的下边缘例如为直线，通水开口305之外的通道区域被挡水板310占据。

例如，在本实施例中，挡水板310的下边缘高于多个配水孔303且低于多个配气孔302，挡气板320的上边缘高于多个配气孔302且低于多个排气孔301。通气开口304具有弓形形状，通水开口305具有矩形形状。

参见图4C，在每个U型滤管3的接水端31与接气端32之间的通道中例如没有设置任何挡板。

U型滤管3的在高度方向Z上的高度例如不超过200mm，较滤板滤头结构明显降低。

参见图1至图3，矩形配水总管5与至少一个(例如，2～6个)管径与矩形配水总管5高度相等的进水管口10相连；矩形配气管6与至少一个(例如，1～4个)管径与矩形配气管6高度相等的进气管口11相连。

多个进水管口10和多个进气管口11例如均沿第一方向X延伸。

至少一个进水管口10和矩形配水总管5在侧壁板102的内壁面上的投影彼此部分重叠。

至少一个进气管口11和矩形配气总管6在侧壁板102的内壁面上的投影彼此部分重叠。

当滤池进行反冲洗工作时，反冲水通过进水管口10进入第一配水总管5并通过通水开口305进入U型滤管3的通道，反冲气通过进气管口11进入第一配气总管6并通过通气开口304进入U型滤管3的通道，使得在U型滤管3的位于挡水板310和挡气板320之间的通道中，形成上部气层并从侧边的配气孔302配气，形成下部水层并从底部侧边的配水孔303配水。

当生物滤池开始生产工作时，待处理水通过进水管口10进入第一配水总管5并通过通水开口305进入U型滤管3的通道，待处理水同时通过通气开口304进入进入第一配气总管6(进水管口10及进气管口11均设有自动阀门，此时进水管口阀门打开，进气阀门关闭)，使得在U型滤管3中的气体(如果有的话)最终通过排水孔310排尽，待处理水完全充满U型滤管3的通道并通过多个配水孔303、多个配气孔302和多个排水孔301向U型滤管3外部出水。

在本实施例中，U型滤管3一侧进水、另一侧进气，避免了同侧进水进气配水配气管的矛盾且让出了U型滤管3下方的容纳空间，使得U型滤管3上方有更多的容纳空间可以用于容纳更厚的生物滤料层(例如，厚度可达到3～3.7m)显著增加了有效容积和单位面积的生物滤料量和处理能力。

尽管上述实施例中，配水配气管3是以设置有挡水板和挡气板的U型滤管为例，但是本领域技术人员可以理解，配水配气管3并不限于此。任何能够对生物滤池实现反洗布水及反洗布气的滤管都可作为配水配气管3。

为有利于下部污水进水及反冲洗，本实施例提供的模块化上向流生物滤池中，配水配气系统的多个配水配气管的配气开孔比为0.15～0.25％，配水开孔比为0.5～1％，这样可增加配水配气的反冲强度。这里，配水配气系统的多个配水配气管的配气开孔比是指全部配水配气管3(例如，U型滤管3)上的全部配气孔302的孔眼总面积与过滤面积(容纳空间103在XY平面(第一方向X和第二方向Y所在的平面，即，水平面)上的垂直投影面积)的比值百分数；配水配气系统的多个配水配气管的配水开孔比是指全部配水配气管3上的全部配水孔303的孔眼总面积与过滤面积的比值百分数。

顶部排气孔301的孔径例如为2.5～4mm，优选的，3.0mm。这样可有效降低污堵风险。

参见图2，例如，第一配水总管5和第一配气总管6均为矩形管。U型滤管3的接水端31与紧贴箱体侧壁板内壁面的矩形配水总管5连接，U型滤管3的接气端32与紧贴另侧箱体侧壁板内壁面的矩形配气管6连接。这样可使得滤料层基本没有死区，可使所有滤料充分得到反冲洗并有效发挥生化处理作用。

第一配水总管5和第一配气总管6均采用高度大于宽度的矩形管，这样可满足小阻力配水配气的流速要求。

例如，矩形配水总管5及矩形配气管6的高度大于等于U型滤管3的高度，宽度可满足小阻力配水的流速要求。

例如，U型滤管3的接水端31与矩形配水总管5底部平齐连接。通水开口305的宽度为U型滤管3的宽度，通水开口305高度例如为U型滤管3高度的1/3到1/2。U型滤管3的接气端32与矩形配气管6顶部平齐连接，开孔为U型滤管3的顶部圆弧与下部挡气板上沿之间的弓形截面，截面面积可满足中阻力配气的流速要求。通气开口304的高度例如为U型滤管3的高度的1/4到1/3。

可选的，本实施例提供的模块化上向流生物滤池还可包括工艺曝气系统。该工艺曝气系统例如包括工艺曝气管701、水平配气总管702、供气立管703、矩形排水管704、排水管口705组成。工艺曝气管701、水平配气总管702、供气立管703、矩形排水管704均位于滤池箱体100的容纳空间103内。排水管口705位于滤池箱体100外部，排水管口705在侧壁板102的内壁面上的垂直投影至少部分重叠于矩形排水管704在侧壁板的内壁面上的垂直投影。

工艺曝气管701的内径例如为15～32mm。每个工艺曝气管701的主体部沿第一方向X延伸。在每个工艺曝气管701的主体部底部每隔100～400mm钻直径1～4mm的曝气孔，安装时孔口向下朝向底板101。工艺曝气管701优选采用不锈钢管，也可采用HDPE、PVC、ABS等其它材料。

工艺曝气管701由供气立管703供气，由水平配气总管702进行配气。水平配气总管702安装在矩形配水总管5之上。

为使所有工艺曝气管701曝气均匀，在水平配气总管702的对侧、矩形反冲配气总管6的下方设置矩形排水管704，矩形排水管704可与矩形反冲配气总管6等宽。

工艺曝气管701与U型滤管3在第二方向Y上交替排布，即，每相邻两个U型滤管3的中间设置有一个工艺曝气管701，每相邻两个工艺曝气管701的中间设置有一个U型滤管3。在本实施例中，每个工艺曝气管701的顶部在高度方向Z上低于每个U型滤管3的顶部。

工艺曝气管701的一端连接水平配气总管702，另一端连接矩形排水管704。在开始进水时，待处理水会填充到工艺曝气管701中。当开始通过供气立管703和水平配气总管702向工艺曝气管701进行配气时，工艺曝气管701中的待处理水可通过矩形排水管704和排水管口705排出。当工艺曝气管701中的待处理水基本排尽时，可关闭排水管口705，使得来自供气立管703的气体通过曝气孔向滤池箱体100的容纳空间103曝气。这样，可有利于全池曝气均匀。

多个工艺曝气管701的安装高度例如距底板20～100mm，隔一定距离采用管卡固定，周围填充砾石。这样，布气均匀且传氧效率高。

多个工艺曝气管701上还可覆盖有Oxazur单孔橡胶膜片。

在滤池箱体的容纳空间103底部的砾石承托层8覆盖多个U型滤管3和所述多个工艺曝气管701。部分的砾石承托层8填充在多个U型滤管3和多个工艺曝气管701之间以及多个工艺曝气管701与底板101之间。也就是，多个U型滤管3和多个工艺曝气管701位于砾石承托层8内。

例如，砾石承托层8由底至上依次为1/2～2/3厚度的18～25mm的砾石和1/3～1/2厚度的9～18mm的砾石级配形式构成。

在滤池箱体100的容纳空间103内，生物滤料层9设置在砾石承托层8上。例如，生物滤料层9在高度方向Z上的高度为2.0～3.7m。例如，生物滤料层9可采用重质陶粒滤料，滤料粒径为2.0～6.0mm。

在滤池箱体100的容纳空间103内，例如，1至4个集水槽4设置在生物滤料层9上方的清水区。例如，清水区在高度方向Z上的高度为0.5～0.7m。集水槽4在过滤工作时收集处理出水，反冲洗工作时收集反冲洗废水。

集水槽4的底部距生物滤料层9的上表面400～800mm，以满足反冲洗工作时滤料膨胀的要求。集水槽4的顶面距上箱体2的上边沿300～500mm。单个集水槽4的服务面积为5～18m²，相邻两个集水槽4之间最大间距不超过2.5m。集水槽可以单独设排放管口12，也可在上箱体内合并为一条总渠然后连接至一个公共排放管口12。

在滤池箱体100的容纳空间103内，超高区位于清水区上方。超高区在高度方向Z上的高度为0.3～0.5m。

本实施例提供的模块化上向流生物滤池可主要应用于重质滤料的上向流生物滤池，既可以用于生化去除碳源污染物(BOD)，称为BIOFOR C；也可以用于硝化、将氨氮生化为硝酸盐，称为BIOFOR N；或者同时去除这两种污染物，称为BIOFOR CN。上述用途均是在好氧条件下实现的，即在生化处理过程中需要不断进行曝气充氧，因此称为曝气生物滤池。另外一个主要用途是为了反硝化脱氮，在缺氧条件下将硝酸盐转化为氮气，这种情况下不需要进行工艺曝气，而是需要利用原水中的碳源，或在碳源不足的情况下额外投加如乙酸钠、乙酸、或甲醇等碳源。

本实施例提供的模块化上向流生物滤池既可以用作曝气生物滤池，也可以用作不需要工艺曝气系统的反硝化生物滤池。当本实施例提供的模块化上向流生物滤池仅用作反硝化生物滤池时，可以省略工艺曝气系统。

本实施例提供的模块化上向流生物滤池用作曝气生物滤池时，可采用有效粒径2.5mm～4mm的陶粒滤料，也可采用同样粒径的火山岩破损滤料。表面水力负荷范围为3～16m/h，优选为6～12m/h。因此一个标准化模块(L×W＝6×3m)通常能处理210m³/h或5000m³/d的污水，一个加长版标准模块(L×W＝12×3m)通常能处理420m³/h或10000m³/d的污水。

本实施例提供的模块化上向流生物滤池用作反硝化生物滤池时，可采用有效粒径3.5mm～6mm的陶粒滤料。表面水力负荷范围为10～30m/h，优选为12～25m/h。因此，一个标准化模块(L×W＝6×3m)通常能处理450m³/h或10000m³/d的污水，一个加长版标准模块(L×W＝12×3m)通常能处理900m³/h或20000m³/d的污水。

本实施例提供的模块化上向流生物滤池用作曝气生物滤池和/或反硝化滤池时，反冲洗采用的水冲强度范围可为15～35m³/(m²·h)，优选为20～30m³/(m²·h)。

本实施例提供的模块化上向流生物滤池用作曝气生物滤池和/或反硝化滤池时，反冲洗采用的气冲强度范围可为80～150m³/(m²·h)，优选为90～120m³/(m²·h)。

本实施例提供的模块化上向流生物滤池用作曝气生物滤池时，工艺曝气量可在5～12Nm³/(m²·h)的范围内，优选的，工艺曝气量在5～10Nm³/(m²·h)。这样能满足绝大多数正常需要。

U型滤管3为中小阻力配水系统，设计配水开孔比为0.5～1％，孔眼流速为0.8～1.2m/s；设计配气开孔比为0.15～0.25％，孔眼流速为10～15m/s。

在一个示例中，本实施例提供的模块化上向流生物滤池的主要设计参数如下：

外形尺寸：滤池箱体在第二方向Y上的长度为6m；在第一方向X上的宽度为3m；且在高度方向Z上的高度为4.8m。反冲洗设计参数：气冲强度为120m/h，流量为1920m³/h；水冲强度为30m/h，流量为480m³/h。

进气管口11的公称直径为150mm,气流速度为15m/s；进水管口10的公称直径为200mm，水流速度为1.9m/s。

矩形配气总管6在竖直方向Z的高度为150mm，在第一方向X上的宽度为100mm，截面面积为150cm²，其中反冲洗气流速度小于9m/s；

矩形配水总管5在竖直方向Z的高度为200mm，在第一方向X上的宽度为150mm，截面面积为300cm²，其中反冲洗水流速度小于0.8m/s。

U型滤管3的外形尺寸：在第二方向Y上的宽度为165mm；在高度方向Z上的高度为181mm，且在第一方向X上的长度为2500mm；

每相邻两个U型滤管3的中心间距为250mm；U型滤管3的数量为24条。

单条U型滤管3的反冲气量为80m³/h，反冲水量为20m³/h，进水孔高为80mm(V＝0.4～0.5m/s)。顶部排气孔301的孔径为3mm，间距为200mm；布气孔302的孔径为4.8mm，间距为75mm；布水孔303的孔径为9.5mm，间距为100mm。

出水集水槽4的数量为2个，单个集水槽4收集水量能力为240m³/h，断面尺寸为300×350mm。排放管口12的公称直径为300mm。

工艺曝气管401的公称直径为20mm，向下开设的曝气孔的孔径为1.5mm，间距为250mm。水平配气总管702的公称直径为80mm，矩形排水管704位于矩形配气总管6之下，矩形排水管704在高度方向Z上的高度为50mm，在第一方向上的宽度为100mm。

上文中参照优选的实施例详细描述了本实用新型的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本实用新型理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本实用新型提出的各种技术特征、结构进行多种组合，而不超出本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims

1.一种模块化上向流生物滤池，其特征在于，所述模块化上向流生物滤池包括：

滤池箱体，具有底板和围绕所述底板的侧壁板，所述底板和所述侧壁板围成沿高度方向延伸的容纳空间，所述高度方向垂直于所述底板；以及

配水配气系统，位于所述容纳空间的底部，包括：

间隔排列的多个配水配气管，沿第一方向延伸，其中，所述多个配水配气管每个具有在所述第一方向上相对的接气端和接水端，所述多个配水配气管每个上开设有多个配气孔和多个配水孔，在所述高度方向上所述多个配气孔高于所述多个配水孔，所述第一方向与所述高度方向相交；

第一配气总管，沿第二方向延伸且连接所述多个配水配气管的所述接气端，用于通气进入所述多个配水配气管的通道并在所述通道中形成气层；以及

第一配水总管，沿第三方向延伸且连接所述多个配水配气管的所述接水端，用于通水进入所述多个配水配气管的所述通道并在所述通道中形成位于所述气层下方的水层，其中所述第二方向和所述第三方向每个与所述高度方向以及所述第一方向相交。

2.根据权利要求1所述的模块化上向流生物滤池，其特征在于，所述第一配气总管和所述第一配水总管每个在所述底板上的垂直投影与所述多个配水配气管在所述底板上的垂直投影不重叠。

3.根据权利要求1所述的模块化上向流生物滤池，其特征在于，所述多个配水配气管每个的所述接水端和所述接气端的所述通道内分别设置有挡水板和挡气板，所述挡水板和所述挡气板在所述第一方向上彼此间隔开，且所述挡水板和所述挡气板沿所述第一方向在所述侧壁板的内壁面上的投影彼此部分重叠，所述第一方向垂直于所述高度方向；

在所述接水端的垂直于所述第一方向的截面结构中，通水开口位于所述挡水板下方，且所述通水开口之外的通道区域被所述挡水板占据，

在所述接气端的垂直于所述第一方向的截面结构中，通气开口位于所述挡气板上方，且所述通气开口之外的通道区域被所述挡气板占据。

4.根据权利要求3所述的模块化上向流生物滤池，其特征在于，所述多个配水配气管为U型滤管，所述多个配水配气管上还开设有多个排气孔，所述通气开口具有弓形形状，所述通水开口具有矩形形状，

在所述高度方向上，所述挡水板的下边缘低于所述多个配气孔且高于所述多个配水孔，所述挡气板的上边缘低于所述多个排气孔且高于所述多个配气孔。

5.根据权利要求1所述的模块化上向流生物滤池，其特征在于，所述第一配气总管和所述第一配水总管均为矩形管，且所述第一配气总管与所述滤池箱体的所述侧壁板的一部分内壁面形成面面接触，所述第一配水总管与所述滤池箱体的所述侧壁板的另一部分内壁面形成面面接触，所述一部分内壁面与所述另一部分内壁面在所述第一方向上彼此相对。

6.根据权利要求5所述的模块化上向流生物滤池，其特征在于，所述第一配气总管和所述第一配水总管每个在所述高度方向上的高度大于其在所述第一方向上的宽度。

7.根据权利要求4所述的模块化上向流生物滤池，其特征在于，所述多个配水配气管每个具有彼此相对的两个侧管壁以及连接所述两个侧管壁的拱形顶管壁，

所述多个配水孔以第一间距均匀的排列成两排配水孔分别位于所述两个侧管壁上，所述多个配气孔以第二间距均匀的排列成两排配气孔分别位于所述两个侧管壁上，所述多个排气孔以第三间距均匀的排列成一排排气孔位于所述拱形顶管壁的中线上，所述第三间距大于所述第一间距和所述第二间距。

8.根据权利要求7所述的模块化上向流生物滤池，其特征在于，所述多个配水孔的孔径大于所述多个配气孔的孔径，所述多个配气孔的孔径大于所述多个排气孔的孔径，且所述多个排气孔的孔径在2.5mm至4mm的范围内。

9.根据权利要求7所述的模块化上向流生物滤池，其特征在于，所述配水配气系统的所述多个配水配气管的配水开孔比在0.5％至1％的范围内，所述配水配气系统的所述多个配水配气管的配气开孔比在0.15％至0.25％的范围内。

10.根据权利要求1所述的模块化上向流生物滤池，其特征在于，所述配水配气系统还包括：

沿所述第一方向延伸的至少一个进水管口，位于所述滤池箱体外部且连接到所述第一配水总管，其中所述至少一个进水管口和所述第一配水总管沿所述第一方向在所述侧壁板的内壁面上的投影彼此部分重叠；以及

沿所述第一方向延伸的至少一个进气管口，位于所述滤池箱体外部且连接到所述第一配气总管，其中所述至少一个进气管口和所述第一配气总管沿所述第一方向在所述侧壁板的内壁面上的投影彼此部分重叠，

其中，所述第一方向垂直于所述高度方向。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的模块化上向流生物滤池，其特征在于，所述模块化上向流生物滤池还包括工艺曝气系统，所述工艺曝气系统包括：

多个工艺曝气管，位于所述容纳空间的底部且与所述底板间隔开，其中所述多个工艺曝气管每个的主体部沿所述第一方向延伸，所述主体部上开设有多个朝向所述底板的曝气孔，所述多个工艺曝气管与所述多个配水配气管在所述第二方向上彼此间隔开且交替排布，且所述多个工艺曝气管的顶部在所述高度方向上低于所述多个配水配气管的顶部。

12.根据权利要求11所述的模块化上向流生物滤池，其特征在于，所述工艺曝气系统还包括：

沿所述第二方向延伸的排水管，位于所述容纳空间内且在所述第一配气总管与所述底板之间，所述排水管连接所述多个工艺曝气管；以及

沿所述第一方向延伸的排水管口，位于所述滤池箱体外部且连接所述排水管，其中所述排水管口和所述排水管沿所述第一方向在所述侧壁板的内壁面上的垂直投影彼此部分重叠，其中所述第一方向垂直于所述高度方向。

13.根据权利要求12所述的模块化上向流生物滤池，其特征在于，所述排水管为矩形管，所述排水管在所述第一方向上的宽度等于所述第一配气总管在所述第一方向上的宽度。

14.根据权利要求11所述的模块化上向流生物滤池，其特征在于，所述工艺曝气系统还包括：

第二配气总管，位于所述容纳空间内且在所述第一配水总管上方，其中所述第二配气总管沿所述第三方向延伸，所述第二配气总管连接所述多个工艺曝气管，用于通气进入所述多个工艺曝气管；以及

供气立管，位于所述容纳空间内且在所述第二配气总管上方且连接所述第二配气总管，用于通气进入所述第二配气总管。

15.根据权利要求11所述的模块化上向流生物滤池，其特征在于，所述多个曝气孔的孔径在1mm至4mm的范围内，且所述多个曝气孔以第四间距均匀的排列成一排曝气孔，所述第四间距在100mm至400mm的范围内。

16.根据权利要求11所述的模块化上向流生物滤池，其特征在于，所述多个工艺曝气管的每相邻两个之间的间距在200mm至400mm的范围内，且所述多个工艺曝气管的内径在15mm至32mm的范围内。

17.根据权利要求11所述的模块化上向流生物滤池，其特征在于，所述模块化上向流生物滤池还包括位于所述容纳空间的底部的砾石承托层，所述砾石承托层覆盖且包围所述多个配水配气管和所述多个工艺曝气管。

18.根据权利要求1至10中任一项所述的模块化上向流生物滤池，其特征在于，所述滤池箱体由第一矩形箱体和第二矩形箱体上下对接而成。

19.根据权利要求4所述的模块化上向流生物滤池，其特征在于，所述多个配水配气管直接安装在所述底板上，且所述多个配水配气管的通道底部由所述底板限定。

20.根据权利要求1至10中任一项所述的模块化上向流生物滤池，其特征在于，所述高度方向为竖直方向，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向均为水平方向，且所述第一方向垂直于所述第二方向和所述第三方向。