CN2915844Y

CN2915844Y - 叠式曝气生物滤池

Info

Publication number: CN2915844Y
Application number: CNU2006200601521U
Authority: CN
Inventors: 陆少鸣; 申石泉
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2006-06-09
Filing date: 2006-06-09
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2016-06-09

Abstract

本实用新型公开了预处理微污染原水的叠式曝气生物滤池及其方法。其叠式曝气生物滤池包括一座降流式预曝气生物滤池和两座升流式曝气生物滤池，在降流式预曝气生物滤池体下方设有一个与其横截面积相同，高度为3.5～4m的管廊，两座升流式曝气生物滤池位于管廊与降流式预曝气生物滤池体的两侧，第一级降流式预曝气生物滤池通过位于管廊内的出水管分别与两座第二级升流式曝气生物滤池的配水配气槽连接。本实用新型有效利用了空间，采用集中的鼓风曝气系统，造价低，节能，有机物和氨氮净化效率高，适于微污染水源的给水生物预处理。

Description

叠式曝气生物滤池

技术领域

本实用新型涉及给水预处理领域，具体是涉及预处理给水的叠式曝气生物滤池。

背景技术

曝气生物滤池，是20世纪80年代末90年代初在普通生物滤池的基础上，借鉴给水滤池工艺而开发的生物膜法处理新工艺，最初用于污水的三级处理，后发展为可以直接用于二级处理。该技术采用高比表面积的粒状填料作为生物膜载体，其突出的特点是生物量多，水力负荷大，水力停留时间短，氧利用率高，有机污染物去除率高，有机氮和氨氮可以完全硝化，又具有截滤悬浮物的功能，不需再设生物膜沉淀池。因此，曝气生物滤池是一种效率高、占地少、投资省、能耗低、运行可靠，自动化程度高、出水水质好、具有较大发展潜力的净水工艺。目前，曝气生物滤池工艺技术的开发都是以污水处理作为目标。随着我国城市供水与国际标准接轨，而饮用水源有机污染却普遍严重，迫切需要在常规的“混凝—沉淀—砂滤—消毒”城市给水处理工艺中引入给水生物预处理工艺技术，将原水中的有机物和氨氮处理达到饮用水源水质标准。城市给水生物预处理期待曝气生物滤池工艺技术，但是微污染原水生物预处理与污水的二级或三级处理在水质方面存在显著差别，具体为：(1)原水含有多种杂质以及藻类和贝类等水生生物，需要采取措施防止滤头堵塞；(2)原水的有机污染物及氨氮浓度与污水相比低很多，适合采用较大的水力负荷；(3)原水水质不似城市污水稳定，往往随季节显著变化：春夏丰水期的污染物浓度低且水温高，有机物易于去除且需氧量低；秋冬枯水期的有机物和氨氮浓度高且温度低，需氧量是丰水期的几倍。故需要与之相适应的鼓风曝气系统；(4)原水的预处理通常以地表水环境质量标准确定水质目标，比污水处理严格得多。因此，直接采用污水曝气生物滤池工艺并不能取得令人满意的效果，这也是至今未见城市给水生物预处理采用曝气生物滤池工艺的原因。

曝气生物滤池结构与普通快滤池相似，但是增加了曝气系统，按水流方向可以分为升流式和降流式曝气生物滤池两种形式。早期应用多为降流式，随着升流式的优点被认同，污水处理已基本采用升流式工艺。

给水是日常生活用水，是经未经预处理的带有微污染的原水处理所得。为了避免水中杂质和滋生水生生物堵塞滤头，国内已见直接采用降流式给水曝气生物滤池的工程试验。但是由于城市给水曝气生物滤池的水力负荷往往是污水曝气生物滤池的1.5～2倍，而降流式水流向下与曝气气流向上形成逆向流，加大水力负荷所造成的水头损失大幅增加，故采用降流式不合适。升流式气水同向流，在水气上升过程中可把底部截留的SS带入滤池中上部，增加了滤池的纳污能力，延长了工作周期，但滤池下部的配水配气长柄滤头易被杂质或滋生的水生生物堵塞，需要进行严格的前处理。用于二级处理的污水曝气生物滤池通常以“细格栅—沉砂池—沉淀池—超细格栅”工艺进行一级处理，既能够防止水中杂质堵塞配水系统，又降低悬浮物浓度，延长反冲洗周期。如果给水曝气生物滤池工艺采用相同的前处理单元，则不仅占地面积相对过大，也未必能够有效阻止贝类和藻类等水生生物穿透，而且自然沉降对微污染原水浊度的去除率不高，当原水浊度较高时，将导致给水曝气生物滤池的水头损失增加较快，不利于采用集中的鼓风曝气系统。

污水曝气生物滤池的生物膜生长快，水头损失变化大，为使各个滤池的曝气不受水头变化的影响，每座污水曝气生物滤池都单独配置鼓风机，形成独立的曝气系统。如果给水曝气生物滤池采用相同的曝气方式将不利于节能，这是因为不同季节需氧量相差几倍，即使采用变频鼓风机也不易在高效段运行，而且鼓风设备的投资及其维护管理工作量显著增大，从而失去技术优势。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有曝气生物滤池应用于给水生物预处理存在的上述技术缺陷，提供一种对微污染原水有机物和氨氮净化效率高、占地少、造价低以及运行费用低的预处理给水的叠式曝气生物滤池。

本实用新型的目的通过如下技术方案实现：

如图1、2所示，叠式曝气生物滤池，包括一座第一级降流式预曝气生物滤池和两座第二级升流式曝气生物滤池，在第一级降流式预曝气生物滤池体1下方设有一个与其横截面积相同，高度为3.5～4m的管廊26，两座第二级升流式曝气生物滤池位于管廊26与第一级降流式预曝气生物滤池体1的两侧，第一级降流式预曝气生物滤池通过位于管廊26内的出水管11分别与两座第二级升流式曝气生物滤池的配水配气槽19连接。

为进一步实现本实用新型目的，有益的是：

所述第一级降流式预曝气生物滤池包括总进水渠3，配水槽4、第一级曝气生物滤池体1，大颗粒滤料7、卵石垫层8、长柄滤头9、配水配气集水槽10和出水管11；总进水渠3位于降流式预曝气生物滤池体1的上部外侧与第一级曝气生物滤池体1内上部的配水槽4连接，第一级曝气生物滤池体1内从上到下设有大颗粒滤料7、卵石垫层8和长柄滤头9和配水配气集水槽10，配水配气集水槽10与出水管11连接。

所述第二级升流式曝气生物滤池包括第二级升流式曝气生物滤池体14、配水配气槽19、长柄滤头16、卵石垫层25、小颗粒滤料24、曝气鼓风机29、曝气管15、出水槽22、出水管23，所述配水配气槽19与第二级升流式曝气生物滤池体14连通，第二级升流式曝气生物滤池体14内从下到上分别设有长柄滤头16、卵石垫层25和小颗粒滤料24，卵石垫层25内设有曝气管15，曝气管15与曝气鼓风机29连接，第二级升流式曝气生物滤池体14上端与位于其上部外侧的出水槽22连接，出水槽22与出水管23连接。

所述第一级降流式预曝气生物滤池设有反冲洗装置，包括反冲洗进气管12、反冲洗进水管13、反冲洗水泵27、反冲洗鼓风机28、反冲洗排水槽6和反冲洗排水管5，所述反冲洗鼓风机28和冲洗水泵27分别与反冲洗进气管12和反冲洗进水管13连接，设在管廊26上端的反冲洗进气管12和反冲洗进水管13分别与配水配气集水槽10连接，设在第一级曝气生物滤池体1上端的反冲洗排水槽6与反冲洗排水管5连接。

所述第二级升流式曝气生物滤池设有反冲洗装置，包括反冲洗进气管17、反冲洗进水管18、反冲洗水泵27、反冲洗鼓风机28、反冲洗排水槽21和反冲洗排水管20，所述反冲洗鼓风机28和冲洗水泵27分别与设在管廊26内下端的反冲洗进气管17和反冲洗进水管18连接，反冲洗进气管17和反冲洗进水管18分别与配水配气槽19连接，设在第二级曝气生物滤池体14上端外侧的反冲洗排水槽21与第二级曝气生物滤池体14连接，并与反冲洗排水管20连接。

本实用新型的原理：以第一级降流式预曝气生物滤池取代沉淀池作为前处理，由于采用大颗粒滤料以及不直接曝气，大幅度提高了降流式滤池的滤速，其水力负荷达到斜管沉淀池的2倍左右，而对浊度和水中杂质以及水生生物的去除率则高于斜管沉淀池和格栅，可以有效防止水中杂质和水生生物堵塞滤头。第一级降流式预曝气生物滤池也具有生物处理功能，大颗粒滤料表面的生物膜利用原水预曝气提供溶解氧，进行有机物降解、有机氮氨化以及氨氮硝化。由于微污染原水的微生物增殖缓慢，第二级升流式曝气生物滤池的水头损失的增加主要是生物絮凝去除浊度造成的，提高第一级滤池对浊度的去除率可以使第二级滤池在反冲洗前后水头损失变化很小，这是采用集中的鼓风曝气系统而又不会造成各个滤池之间曝气不均的前提条件。采用集中的曝气系统，不仅可以大大减少鼓风机台数以及增加备用，还可以通过开启鼓风机台数简单而有效地调节供气量，以适应原水水质的季节性变化对供气量的不同需要，避免复杂的节能措施。第二级升流式曝气生物滤池的水流为上向流，由于水中大的杂质和水生生物已在第一级滤池被去除，所以一般不会堵塞第二级升流式曝气生物滤池的配水配气长柄滤头。第二级小颗粒滤料巨大的表面积为生物膜的生长、有机物和氨氮以及溶解氧的传质与给水净化创造了必要的条件。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本实用新型对微污染原水有机物和氨氮净化效率高，可以实现给水生物预处理改善原水水质的目标。

2、叠式曝气生物滤池应用于微污染原水预处理可以充分发挥第一级降流式预曝气生物滤池与第二级升流式曝气生物滤池各自特点，既能避免原水杂质堵塞滤头，又具有较大的水力负荷和氨氮容积负荷。

3、本实用新型采用集中的鼓风机供气系统且不会造成各个滤池之间曝气不均，不仅大大减少鼓风机台数以及增加备用，节约大量设备投资，减少设备维护管理工作量，提高运行可靠性，还可以通过调整鼓风机运行台数以适应原水水质季节性变化对供气量的不同需要，避免采用复杂的节能措施，运行费用也显著降低。

4、本实用新型一座第一级降流式预曝气生物滤池位于两座第二级升流式曝气生物滤池中间且共壁构成“品”字形结构，三个滤池之间的空间作为三个滤池共同的管廊，用于布置各种管道和阀门以及设备。不仅便于维护管理，也能显著节省占地和降低造价。

5、本实用新型第一级降流式预曝气生物滤池与第二级升流式曝气生物滤池直接衔接，整体进行配水和配气，整体逐级进行反冲洗，既可以避免增加配水环节的水头损失，又易于实现自动控制。

附图说明

图1是本实用新型叠式曝气生物滤池结构示意图。

图2是图1中A-A向的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步地说明，但本实用新型的实施例不限于此。

如图1、2所示，叠式曝气生物滤池包括一座第一级降流式预曝气生物滤池和两座第二级升流式曝气生物滤池，在第一级降流式预曝气生物滤池体1下方设有一个与其横截面积相同，高度为3.5～4m的管廊26，两座第二级升流式曝气生物滤池位于管廊26与第一级降流式预曝气生物滤池体1的两侧，上述三个滤池体与管廊26一起构成“品”字形结构；第一级降流式预曝气生物滤池通过位于管廊26内的出水管11分别与两座第二级升流式曝气生物滤池的配水配气槽19连接。

图1、2中，第一级降流式预曝气生物滤池包括总进水渠3，配水槽4、第一级曝气生物滤池体1，大颗粒滤料7、卵石垫层8、长柄滤头9、配水配气集水槽10和出水管11；总进水渠3布置在降流式预曝气生物滤池体1的上部外侧，与第一级曝气生物滤池体1内上部的配水槽4连接，第一级曝气生物滤池体1内从上到下设有大颗粒滤料7、卵石垫层8和长柄滤头9和配水配气集水槽10，配水配气集水槽10与出水管11连接，配水集水槽10下方为管廊26。第一级降流式预曝气生物滤池还设有反冲洗装置，包括反冲洗进气管12、反冲洗进水管13、反冲洗水泵27、反冲洗鼓风机28、反冲洗排水槽6和反冲洗排水管5，所述反冲洗鼓风机28和冲洗水泵27分别与反冲洗进气管12和反冲洗进水管13连接，设在管廊26上端的反冲洗进气管12和反冲洗进水管13分别与配水配气集水槽10连接，设在第一级曝气生物滤池体1上端的反冲洗排水槽6与反冲洗排水管5连接。反冲洗排水槽6是两端连接在曝气生物滤池体1上端两内侧上。

图1、2中，第二级升流式曝气生物滤池包括第二级升流式曝气生物滤池体14、配水配气槽19、长柄滤头16、卵石垫层25、小颗粒滤料24、曝气鼓风机29(两座第二级升流式曝气生物滤池曝气装置用同一曝气鼓风机)、曝气管15、出水槽22、出水管23，所述配水配气槽19与第二级升流式曝气生物滤池体14连通，第二级升流式曝气生物滤池体14内从下到上分别设有长柄滤头16、卵石垫层25和小颗粒滤料24，卵石垫层25内设有曝气管15，曝气管15与曝气鼓风机29连接，第二级升流式曝气生物滤池体14上端与位于其上部外侧的出水槽22连接，出水槽22与出水管23连接。第二级升流式曝气生物滤池设有反冲洗装置，包括反冲洗进气管17、反冲洗进水管18、反冲洗水泵27(第一级降流式预曝气生物滤池反冲洗装置中同一反冲洗水泵)、反冲洗鼓风机28(第一级降流式预曝气生物滤池反冲洗装置中同一反冲洗鼓风机)、反冲洗排水槽21和反冲洗排水管20，所述反冲洗鼓风机28和冲洗水泵27分别与设在管廊26内下端的反冲洗进气管17和反冲洗进水管18连接，反冲洗进气管17和反冲洗进水管18分别与配水配气槽19连接，设在第二级曝气生物滤池体14上端外侧的反冲洗排水槽21与第二级曝气生物滤池体14连接，并与反冲洗排水管20连接。

应用本实用新型所述叠式曝气生物滤池预处理微污染原水时，已预曝气的原水从进水总管2接入总进水渠3，经第一级降流式预曝气生物滤池的配水槽4配入第一级曝气生物滤池体1向下流动；置于第一级降流式预曝气生物滤池体1内的大颗粒滤料7截滤原水中的悬浮杂质和浊度以及贝类和藻类等水生生物，以免堵塞滤头；大颗粒滤料7和卵石垫层8上生长的生物膜对有机氮进行氨化、去除部分氨氮和有机物；第一级降流式预曝气生物滤池处理水经配水配气集水槽10收集，从出水管11进入第二级升流式曝气生物滤池的配水配气槽19，然后配入第二级升流式曝气生物滤池体14内向上流动；置于卵石垫层25内的曝气管15由曝气鼓风机29供气，通过曝气管15上的多个曝气器连续进行曝气，为卵石垫层25和小颗粒滤料24上生长的生物膜提供充足的溶解氧；在生物膜生化与小颗粒滤料24截滤双重作用下，去除水中的氨氮、有机物、浊度和藻类以及脱落的生物膜，净化后的水从出水槽22流至出水管23，进入水厂常规处理系统。

本实用新型的叠式曝气生物滤池预处理微污染原水时，在第一级降流式预曝气生物滤池中不曝气，利用前级曝气沉砂池充氧，最高可以使第一级滤池进水溶解氧接近饱和。第二级升流式曝气生物滤池由集中的曝气鼓风机29进行曝气，通过开启鼓风机29台数调节供气量，以适应原水水质的季节性变化对供气量的不同需要。

当第一级降流式预曝气生物滤池水头损失达到设计值时，开启反冲洗排水管5的阀门和反冲洗排水管20的阀门，关闭出水管11的阀门，反冲洗排水管5开始排水。开启反冲洗进气管12的阀门，然后开反冲洗鼓风机28，反冲洗空气经进气管12入池，通过配水配气集水槽10以及长柄滤头8均匀分布。大颗粒滤料表面老化的生物膜在气流的强烈摩擦下脱落。数分钟后，关闭反冲洗气阀，开启反冲洗进水管13的阀门和反冲洗水泵27，反冲洗水经进水管13入池，通过配水配气集水槽10以及长柄滤头8均匀分布，将滤层中积累的杂质和脱落的生物膜等随冲洗水经反冲洗排水槽6和反冲排水管5排出，进入污泥处理系统。数分钟后，关闭反冲洗进水管13的阀门，第一级滤池反冲洗结束。

第一级降流式预曝气生物滤池关闭反冲洗进气管12的阀门时，提前开启第二级升流式曝气生物滤池中的一个的反冲洗气进气管17的阀门，反冲洗空气经进气管17入池，通过配水配气槽19以及长柄滤头26均匀分布。滤料表面老化的生物膜在气流的强烈摩擦下脱落。数分钟后，关闭反冲洗进气管17的阀门，开启反冲洗进水管18的阀门，反冲洗水经进水管18入池，通过配水配气槽19以及长柄滤头26均匀分布，将滤层中脱落的生物膜随冲洗水经反冲洗排水槽21和反冲排水管20排出，进入污泥处理系统。数分钟后，关闭反冲洗进水管18的阀门，第二级升流式曝气生物滤池一个的反冲洗结束。

第二级升流式曝气生物滤池中一个关闭反冲洗进气管17的阀门时，提前开启第二级升流式曝气生物滤池另一个的反冲洗气进气管17的阀门，反冲洗空气经进气管17入池，通过配水配气槽19以及长柄滤头16均匀分布。滤料表面老化的生物膜在气流的强烈摩擦下脱落。数分钟后，停反冲洗鼓风机28，关闭反冲洗进气管17的阀门，开启反冲洗进水管18的阀门，反冲洗水经进水管18入池，通过配水配气槽19以及长柄滤头16均匀分布，将滤层中脱落的生物膜随冲洗水经反冲洗排水槽21和反冲排水管20排出，进入污泥处理系统。数分钟后，停反冲洗水泵27，关闭反冲洗进水管18的阀门，第二级升流式曝气生物滤池另一个的反冲洗结束。

当第二级升流式曝气生物滤池另一个的反冲洗结束时，关闭反冲洗排水管5的阀门和反冲洗排水管20的阀门，开启第一级降流式预曝气生物滤池出水管11的阀门，则该组叠式曝气生物滤池完成反冲洗，投入正常运行。由于反冲洗时间不长，反冲洗期间进水和曝气不停止，曝气有利于提高反冲洗效果。

本实用新型叠式曝气生物滤池采用“品”字型布置，将一座第一级降流式预曝气生物滤池布置在中央，第二级两座升流式曝气生物滤池分列两侧，两级滤池可共壁。曝气生物滤池需要较大的管廊，由于第一级降流式预曝气生物滤池需要为第二级滤池提供1.5m左右的过滤水头，并且第一级降流式预曝气生物滤池的滤料厚度比第二级滤池小2～2.5m，故第一级降流式预曝气生物滤池底至第二级升流式曝气生物滤池底相差约3.5～4m，正好作为三个滤池共同的管廊，有效利用了空间，也能显著节省占地和降低造价。叠式曝气生物滤池整体进行配水和配气，进出水管道直接衔接，也大大减少了水头损失。叠式曝气生物滤池整体逐级进行反冲洗，通过阀门切换避免反冲洗风机和水泵频繁开启，全程自动控制，降低了操作管理工作量。利用本实用新型叠式曝气生物滤池对预处理微污染原水，原水中有机物和氨氮净化效率高，可以实现给水生物预处理改善原水水质的目标。

Claims

1、叠式曝气生物滤池，其特征在于：包括一座第一级降流式预曝气生物滤池和两座第二级升流式曝气生物滤池，在第一级降流式预曝气生物滤池体(1)下方设有一个与其横截面积相同，高度为3.5～4m的管廊(26)，两座第二级升流式曝气生物滤池位于管廊(26)与第一级降流式预曝气生物滤池体(1)的两侧，第一级降流式预曝气生物滤池通过位于管廊(26)内的出水管(11)分别与两座第二级升流式曝气生物滤池的配水配气槽(19)连接。

2、根据权利要求1所述叠式曝气生物滤池，其特征在于，所述第一级降流式预曝气生物滤池包括总进水渠(3)，配水槽(4)、第一级曝气生物滤池体(1)，大颗粒滤料(7)、卵石垫层(8)、长柄滤头(9)、配水配气集水槽(10)和出水管(11)；总进水渠(3)位于降流式预曝气生物滤池体(1)的上部外侧与第一级曝气生物滤池体(1)内上部的配水槽(4)连接，第一级曝气生物滤池体(1)内从上到下设有大颗粒滤料(7)、卵石垫层(8)和长柄滤头(9)和配水配气集水槽(10)，配水配气集水槽(10)与出水管(11)连接。

3、根据权利要求1叠式曝气生物滤池，其特征在于，所述第二级升流式曝气生物滤池包括第二级升流式曝气生物滤池体(14)、配水配气槽(19)、长柄滤头(16)、卵石垫层(25)、小颗粒滤料(24)、曝气鼓风机(29)、曝气管(15)、出水槽(22)、出水管(23)，所述配水配气槽(19)与第二级升流式曝气生物滤池体(14)连通，第二级升流式曝气生物滤池体(14)内从下到上分别设有长柄滤头(16)、卵石垫层(25)和小颗粒滤料(24)，卵石垫层(25)内设有曝气管(15)，曝气管(15)与曝气鼓风机(29)连接，第二级升流式曝气生物滤池体(14)上端与位于其上部外侧的出水槽(22)连接，出水槽(22)与出水管(23)连接。

4、根据权利要求1或2所述叠式曝气生物滤池，其特征在于，所述第一级降流式预曝气生物滤池设有反冲洗装置，包括反冲洗进气管(12)、反冲洗进水管(13)、反冲洗水泵(27)、反冲洗鼓风机(28)、反冲洗排水槽(6)和反冲洗排水管(5)，所述反冲洗鼓风机(28)和冲洗水泵(27)分别与反冲洗进气管(12)和反冲洗进水管(13)连接，设在管廊(26)上端的反冲洗进气管(12)和反冲洗进水管(13)分别与配水配气集水槽(10)连接，设在第一级曝气生物滤池体(1)上端的反冲洗排水槽(6)与反冲洗排水管(5)连接。

5、根据权利要求1或3叠式曝气生物滤池，其特征在于，所述第二级升流式曝气生物滤池设有反冲洗装置，包括反冲洗进气管(17)、反冲洗进水管(18)、反冲洗水泵(27)、反冲洗鼓风机(28)、反冲洗排水槽(21)和反冲洗排水管(20)，所述反冲洗鼓风机(28)和冲洗水泵(27)分别与设在管廊(26)内下端的反冲洗进气管(17)和反冲洗进水管(18)连接，反冲洗进气管(17)和反冲洗进水管(18)分别与配水配气槽(19)连接，设在第二级曝气生物滤池体(14)上端外侧的反冲洗排水槽(21)与第二级曝气生物滤池体(14)连接，并与反冲洗排水管(20)连接。