CN218811170U - 一种高效脱氮除磷一体化污水处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效脱氮除磷一体化污水处理系统，包括系统填料框，系统填料框的内部设置有进水系统、进水沉淀与渗水系统、填料系统、曝气系统及反冲洗系统，进水系统包括进水沉淀区、进水泵和水位控制器构成，填料系统分为上层填料区、脱氮除磷填料区、承托层填料区、出水过滤填料区四块构成，出水过滤填料区由上部填料和下部填料两层构成。本实用新型提供的一体化高效脱氮除磷系统内部填料硫磺球、硫铁砖属于消耗型，在脱氮除磷时通过电子转移和离子吸附达到去除效果，不存在填料饱和时更换产生的成本问题，且水处理效率高，整个水处理系统水力停留时间2小时内便可满足高效脱氮除磷效果，大大提升了系统污水处理效率和节省了占地面积。

Description

一种高效脱氮除磷一体化污水处理系统

技术领域

本实用新型涉及污水处理领域，具体为一种高效脱氮除磷一体化污水处理系统。

背景技术

随着人们环保意识的提高和国家水环保政策的出台，近些年各大城市对污水治理也越来越重视。氮磷是水体中常见的两种营养物质，当水体中含量过高时，会造成水体富营养化，进而使水体生态系统恶化。污水治理是一项系统性工程，常用的污水处理技术有曝气生物滤池、SBR工艺、A/O生物滤池、人工湿地等，这些污水处理技术在很大程度上对水体的修复和污水处理起到重要作用。

然而，综观以上污水处理技术，在实际工程应用效果上来看，仍不可避免的存在各自一些问题，仍有很大的提升空间。如曝气生物滤池虽然占地面积小、但运行能耗高，管理成本大，运行效果受场地、气温、填料种类等影响，稍有不当还会会造成滤池堵塞等问题，大大的提高了技术的应用场景和运行成本，且在氮磷处理效果上仍有很大的提升空间；SBR工艺、A/O生物滤池，且很大程度上还会产生污泥；SBR工艺、A/O生物滤池运用综合的方法对污水进行处理，出水氮磷有较好的效果，但运行单元复杂多样，能耗高，药剂使用量大，还会产生污泥；相比于其他污水处理技术，人工湿地技术是一项更为综合的处理系统，无论是工业污水、生活污水，还是微污染水体，均有人工湿地发挥的空间，且相比于其他污水处理系统，不仅能较处理水质，也能同步建成公园化模式营造优美景观。然而，从当前的工程应用效果上来看，目前的人工湿地污水处理系统也存在一定的问题：如占地面积大、填料需求多、填料氮磷去除效果差、整个系统需大量人力进行长期维护等问题。

针对污水中氮磷的处理，未来的发展方向是高效化和智能化，即高效的脱氮除磷技术和简单方便的运维管理工艺。

因而，找到一种解决以上问题的办法，使得污水脱氮除磷不再成为难题，将对后续的污水处理领域的现实意义和工程价值。

实用新型内容

为了解决当前污水处理领域脱氮除磷效果差、成本高、运维复杂的问题，本专利从氮磷去除机理和节能环保的理念出发，提供了一种新型高效脱氮除磷污水处理系统，该系统污水处理负荷量大、氮磷去除率高、结构简单、运行便捷，并且场地适用性广，可满足多种应用场景和污染负荷，脱氮除磷能真正满足高效、简便、廉价、稳定的特点。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种高效脱氮除磷一体化污水处理系统，包括系统填料框，所述系统填料框的内部设置有进水系统、进水沉淀与渗水系统、填料系统、曝气系统及反冲洗系统，所述进水系统包括进水沉淀区、进水泵和水位控制器构成，所述填料系统分为上层填料区、脱氮除磷填料区、承托层填料区、出水过滤填料区四块构成，所述出水过滤填料区由上部填料和下部填料两层构成，所述曝气系统由一组曝气泵和下部填料底部的连接管构成，所述反冲洗系统由填料系统底部的反冲洗配水区、承重板及镶嵌在承重板上若干个长柄滤头构成。

优选的，所述进水泵的一侧连接有提升泵进水管，所述进水泵的另一侧连接有提升泵出水管。

优选的，所述进水沉淀区通过机壳与填料系统相隔，所述进水沉淀区的下部设置有污泥悬浮物排放口，所述进水沉淀区与上层填料区之间设置有通水缺口。

优选的，所述上层填料区的上侧设置有填料表层静水区，所述上层填料区的下部与脱氮除磷填料区相接，所述承托层填料区的上部承托脱氮除磷填料区。

优选的，所述承托层填料区的下部与承重板相连，所述承托层填料区的侧面与连接管连接，所述承托层填料区通过连接管与出水过滤填料区相连通，所述出水过滤填料区的上侧设置系统有出水口。

优选的，所述长柄滤头的上部与填料系统的承托层填料区相连，所述反冲洗配水区的下部设置有进水口。

优选的，所述曝气泵的出风口连接有风机管道排气管，所述风机管道排气管的尾端置于下部填料中。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型提供的一体化高效脱氮除磷系统内部填料硫磺球、硫铁砖属于消耗型，在脱氮除磷时通过电子转移和离子吸附达到去除效果，不存在填料饱和时更换产生的成本问题，且水处理效率高，整个水处理系统水力停留时间2小时内便可满足高效脱氮除磷效果，大大提升了系统污水处理效率和节省了占地面积。

2、本实用新型提出的一体化高效脱氮除磷系统操作简单，无复杂药剂投加和其他工艺运维工作，只需保持部分区域填料定期反冲洗和曝气便可达到理想状态，故障率低，且水处理系统可根据应用场地大小、形状、建造规模灵活布局。

3、本实用新型相比传统的污水处理系统，本发明提出的一体化高效脱氮除磷系统因为轻便、简洁、灵活，除了可应用在大规模污水工程外，也可根据需求应用于地表径流、河道旁路修复等地，扩展了污水处理技术的应用场景。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型系统装置正视结构示意图；

图2为本实用新型系统侧视结构示意图；

图3为本实用新型系统俯瞰结构示意图。

图中：1-1、系统填料框；1-2、进水沉淀区；1-3、通水缺口；1-4、填料表层静水区；1-5、上层填料区；1-6、脱氮除磷填料；1-7、承托层填料区；1-8、下部填料；1-9、上部填料；1-10、出水过滤填料区；2-1、提升泵进水管；2-2、进水泵；2-3、提升泵出水管；2-4、水位控制器；2-5、连接管；2-6、出水口；2-7、污泥悬浮物排放口；3-1、曝气泵；3-2、风机管道排气管；3-3、反冲洗配水区；3-4、长柄滤头；3-5、承重板；3-6、进水口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

请参阅图1-3，一种高效脱氮除磷一体化污水处理系统，包括系统填料框1-1，系统填料框1-1的内部设置有进水系统、进水沉淀与渗水系统、填料系统、曝气系统及反冲洗系统，进水系统包括进水沉淀区1-2、进水泵2-2和水位控制器2-4构成，填料系统分为上层填料区1-5、脱氮除磷填料区1-6、承托层填料区1-7、出水过滤填料区1-10四块构成，出水过滤填料区1-10由上部填料1-9和下部填料1-8两层构成，曝气系统由一组曝气泵3-1和下部填料1-8底部的连接管2-5构成，反冲洗系统由填料系统底部的反冲洗配水区3-3、承重板3-5及镶嵌在承重板上若干个长柄滤头3-4构成。

在本实施例的一个方面中，系统填料框1-1的材质为PP板、水泥砖堆砌、铁板等材料均可，高1～5米，具体材料及设计规格根据使用场景和项目规模大小确定；进水沉淀区1-2主要作用是对待处理污水进行沉降与絮凝，根据水质浊度状况可适当添加药剂强化絮凝沉降作用；进水沉淀区1-2与上层填料区1-5之间设置的通水缺口1-3，主要是进行两个区域之间的水体交换，当进水的时候，进水沉淀区1-2的污水通过通水缺口1-3进入到上层填料区1-5进行处理，当系统进行反冲洗的时候，填料反冲洗产生的少量污泥被冲刷至上层填料区1-5表层，随水通过通水缺口流至进水沉淀区，最后排放出去；

在本实施例的一个方面中，上层填料区1-5为系统填料区的表层填料，厚度800～1500mm，具体根据工程需求而定，材质为沸石为主，沸石粒径为3～8mm，吸氨值不小于120mmol/100g为佳；脱氮除磷填料区1-6作为整个脱氮除磷系统的核心，厚度800～1500mm，具体根据工程需求而定，主要由硫磺球(本发明人自制，硫磺+木屑为主要成分在一定条件下制备而成)、硫铁矿、石灰水泥多孔砖(本发明人自制以石灰石、水泥为骨架，添加发泡剂等成分制成的高强度多孔隙材料三种材料混合填充而成)，三种材料中，硫磺球、硫铁矿的比例均在20～40％为佳，石灰水泥多孔砖不低于30％为佳。其中，硫磺球的粒径为10～20mm，硫铁矿的粒径为5～10mm，石灰水泥多孔砖的粒径为10～30mm。硫磺球的目的是强化污水反硝化脱氮，硫铁矿的目的是脱氮的同时提高系统磷去除效果，由于该系统中反硝化反应消耗碱度，石灰水泥多孔砖表面疏松，为微生物生长和挂膜提供良好的载体的同时，也能提供反应所需要的碱度，对填料中反硝化脱氮反应起到促进作用。承托层填料区1-7厚度300～500mm，填料为粒径20～40mm的碎石，主要对上部处理的污水进行过滤和承托作用；下部填料1-8为吸附过滤填料，以粒径3～8mm的活性炭填充，主要对污水中的其他溶解态离子和COD进一步强化处理，活性炭要求碘吸附值不低于800mg/g；上部填料1-9为硝化反应复氧区，填料以粒径3～8mm的沸石为主，并伴有曝气系统进行曝气。由于1-6中的反硝化反应需在厌氧条件下进行，故出水溶解氧低，不满足污水处理要求。流经1-9的水在沸石曝气作用下，进一步提高氮的去除效果的同时，溶解氧也得到了恢复。

在本实施例的一个方面中，水位控制器2-4外接在污水提升泵2-2的中控开关上，当进水沉淀区1-2的水位超过设定的水位时，污水提升泵2-2便停止工作，直到水位低于设定要求后继续抽水；连接管2-5将填料区处理后的污水导流至下部填料1-8，其上设有开关，系统正常工作时处于开启状态，曝气时关闭；系统出水口2-6将处理好的污水排出至河道或其他工艺。污泥悬浮物排放口2-7，进水沉淀区1-2中絮凝的污泥及反冲洗产生的污泥均通过该排放口排放至系统外。

在本实施例的一个方面中，风机管道排气管3-2尾端置于下部填料1-8中，末端布有大量出气孔，对下部填料1-8中的污水进行曝气增氧，提高污染物的去除效果；反冲洗配水区3-3，反冲洗滤头3-4，按照10*20方式均匀布设在承重板3-5上，具体应用时，其布置密度根据上层填料的厚度进一步确定。

本实用新型的工作原理：该高效脱氮除磷一体化污水处理系统，其运行方式如下：污水经过进水泵2-2从提升泵进水管2-1抽至进水沉淀区2-1进行进水沉降，进水沉淀区2-1水位高度根据水位控制器2-4控制，静水沉降后的污水通过通过通水缺口1-3流入至填料表层静水区1-4，然后下渗至上层填料区1-5，上层填料区1-5中的沸石一方面通过离子吸附作用去除大部分氨氮和部分磷酸盐，未反应的硝态氮和磷继续随污水下渗至脱氮除磷填料区1-6。在该区域，石灰水泥多孔砖能为微生物的附着和生长提供良好的载体，再加上厌氧环境，反硝化细菌得到快速的增殖形成生物膜，当硝态氮经过该区域时，硫磺球中中的硫和碳源能为微生物进行反硝化反应提供电子，进而达到去除硝态氮的目的。磷酸根则被填料中硫铁矿和石灰石释放释放产生的的Fe³⁺,Ca²⁺等离子吸附反应并络合成沉淀物，最后再沉降在该填料层和承托层填料区1-7。经过该层填料处理后，大部分氮磷污染物基本得到去除，最后污水通过承托层填料区1-7过滤吸附后进入下部填料1-8，在风机管道排气管3-2持续曝气的作用下去除SO₄ ^2-和COD等物质，之后再经过终端的上部填料1-9强化过滤出水中残留的氨氮。此时，装置净化的水基本能达到排放目标，然后再通过出水口2-6排放至水处理系统之外。

当水处理系统运行一段时间后，脱氮除磷填料区1-6因生物膜的大量生长和老化，需定期反冲洗以达到持续的最佳状态；反硝化反应是在厌氧状态下进行，本水处理系统只需要水冲洗即可；此时关闭进水泵2-2和连接管2-5，清水通过进水口3-6流至反冲洗配水区3-3，然后在水压下经过分布在承托层填料区1-7底部的长柄滤头3-4对填料生物膜进行反冲洗；脱氮除磷填料区1-6内部的生物膜在向上流水压的冲洗下，老化和不稳定的生物膜脱落，并随水流继续向上流动，然后漂浮在填料表层静水区1-4，通过通水缺口1-3流至进水沉淀区1-2，再通过污泥悬浮物排放口2-7排出水处理系统外。

本方案中所有的用电设备均通过外接电源进行供电。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高效脱氮除磷一体化污水处理系统，包括系统填料框(1-1)，所述系统填料框(1-1)的内部设置有进水系统、进水沉淀与渗水系统、填料系统、曝气系统及反冲洗系统，其特征在于：所述进水系统包括进水沉淀区(1-2)、进水泵(2-2)和水位控制器(2-4)构成，所述填料系统分为上层填料区(1-5)、脱氮除磷填料区(1-6)、承托层填料区(1-7)、出水过滤填料区(1-10)四块构成，所述出水过滤填料区(1-10)由上部填料(1-9)和下部填料(1-8)两层构成，所述曝气系统由一组曝气泵(3-1)和下部填料(1-8)底部的连接管(2-5)构成，所述反冲洗系统由填料系统底部的反冲洗配水区(3-3)、承重板(3-5)及镶嵌在承重板上若干个长柄滤头(3-4)构成。

2.根据权利要求1所述的一种高效脱氮除磷一体化污水处理系统，其特征在于：所述进水泵(2-2)的一侧连接有提升泵进水管(2-1)，所述进水泵(2-2)的另一侧连接有提升泵出水管(2-3)。

3.根据权利要求1所述的一种高效脱氮除磷一体化污水处理系统，其特征在于：所述进水沉淀区(1-2)通过机壳与填料系统相隔，所述进水沉淀区(1-2)的下部设置有污泥悬浮物排放口(2-7)，所述进水沉淀区(1-2)与上层填料区(1-5)之间设置有通水缺口(1-3)。

4.根据权利要求1所述的一种高效脱氮除磷一体化污水处理系统，其特征在于：所述上层填料区(1-5)的上侧设置有填料表层静水区(1-4)，所述上层填料区(1-5)的下部与脱氮除磷填料区(1-6)相接，所述承托层填料区(1-7)的上部承托脱氮除磷填料区(1-6)。

5.根据权利要求1所述的一种高效脱氮除磷一体化污水处理系统，其特征在于：所述承托层填料区(1-7)的下部与承重板(3-5)相连，所述承托层填料区(1-7)的侧面与连接管(2-5)连接，所述承托层填料区(1-7)通过连接管(2-5)与出水过滤填料区(1-10)相连通，所述出水过滤填料区(1-10)的上侧设置系统有出水口(2-6)。

6.根据权利要求1所述的一种高效脱氮除磷一体化污水处理系统，其特征在于：所述长柄滤头(3-4)的上部与填料系统的承托层填料区(1-7)相连，所述反冲洗配水区(3-3)的下部设置有进水口(3-6)。

7.根据权利要求1所述的一种高效脱氮除磷一体化污水处理系统，其特征在于：所述曝气泵(3-1)的出风口连接有风机管道排气管(3-2)，所述风机管道排气管(3-2)的尾端置于下部填料(1-8)中。

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