专利名称：无堵塞曝气生物滤池的制作方法
技术领域：
本实用新型属于污水处理领域，具体是一种引入了新型的配水装置和反冲洗排水设备的无堵塞曝气生物滤池。
背景技术：
生物处理技术是有机污水处理的主要工艺，它具有处理污水效果好、有机物去除率高、运行稳定、运行费用低等优点，是目前各国普遍采用的污水处理工艺。
污水生物处理技术主要分为活性污泥法和生物膜法两大类，活性污泥法是水体自净的人工强化，是使微生物群体“聚居”在活性污泥上，活性污泥在反应器-曝气池内呈悬浮状，与污水广泛接触，使污水净化的技术；生物膜法是土壤自净的人工强化，是使微生物群体以膜状附着在载体表面，与污水接触，使污水净化的技术。曝气生物滤池是新开发的一种生物膜法污水处理技术，是新兴污水处理工艺的代表，具有占地面积小、投资省、出水水质好、运行成本低等优点。
曝气生物滤池是20世纪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污水处理新工艺，最初用于污水的三级处理，后发展成直接用于二级处理。自90年代在欧洲建成第一座曝气生物滤池污水处理厂后，此工艺已在欧美和日本等发达国家广为流行，目前世界上已有数百座城市污水处理厂采用了此种工艺技术。我国也于2000年建起了亚洲第一座采用曝气生物滤池工艺的大连马栏河污水处理厂。
曝气生物滤池采用颗粒状填料及其附着生长的生物膜为主要处理介质，充分发挥生物代谢作用、物理过滤作用、生物膜和填料的物理吸附作用以及生物滤池内食物链的分级捕食作用，实现污染物在同一单元生物滤池内去除。曝气生物滤池借鉴了生物接触氧化反应器和深床过滤器的设计原理，省掉了二次沉淀设备，出水水质高，可以以二级处理的建设达到三级处理的出水水质。
曝气生物滤池在常规的污水生化处理的同时还对污水中的污染物质进行过滤截流作用，因此曝气生物滤池同普通滤池一样，在正常反应过滤一段时间后，池内的填料会因截流过多污染物而发生堵塞，此时需对填料进行反冲洗。曝气生物滤池的反冲洗同给水用滤池一样采用三段式气水联合反冲洗，即“单独气洗+气水联合反冲洗+单独水洗”的反冲洗过程。曝气生物滤池反冲洗时，除要求均匀分布反冲洗气、水外，还要求采用适当的气、水冲洗强度，保证即能将填料中的污染物冲洗干净，又能在填料上保留一定数量的生物膜，因此曝气生物滤池的反冲洗一般采用中强度、长时间的反冲方式。
目前的曝气生物滤池存在两个主要问题，一是易堵塞问题，由于目前生物滤池的配水配气系统通常采用配水缝呈细长形，数量多、距离近、单缝截面积小的长柄滤头和滤板作为配水配气设备，此种设备属于小阻力配水结构，污水处理中多采用上向流方式的曝气生物滤池，污水中的悬浮物容易与滤头的配水缝缠绕而发生堵塞现象。另一个是生物滤池反冲洗时填料流失现象严重。通常生物滤池反冲时依靠设置在排水堰上的栅形挡料板拦截膨胀起来的填料，由于栅形挡板的存在，生物滤池中被截留的污染物难以排净，如果栅形挡板缝隙过大，填料就会发生严重的流失。这是目前曝气生物滤池普遍存在的问题。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有曝气生物滤池采用长柄滤头及滤板组成的小阻力配水系统易发生堵塞，反冲排水时容易发生填料流失等工艺上的不足，提供一种采用中阻力拱形管配水、翻板阀排水的无堵塞曝气生物滤池，替代了小阻力滤头滤板、省去了栅形挡板、解决了曝气生物滤池目前普遍存在的上述两个问题。
本实用新型无堵塞曝气生物滤池是这样实现的，它包括池体、填料、配水配气装置及曝气和反冲空气管路等，其特征是所述配水配气装置为中阻力拱形管阵列配水配气装置，该装置含有若干拱形管，所有拱形管按一定间距依次固定在池底面上，组成平行排列的拱形管阵列，每一个拱形管两侧上部间隔设置若干配气缝，下部两侧间隔设置若干配水孔，顶部间隔设若干排气小孔，填料置于该拱形管阵列配水配气装置上面，池壁上近填料处设置排出反冲洗水的排水翻板阀；池底内设置配水渠，配水渠连接进水总管，进水总管分别连接污水进水管和反冲水进水管，池底设置带自动阀门的放空管，在配水渠内安装反冲空气主管，反冲空气主管上连接若干反冲空气支管，每一个反冲空气支管的端部伸入所述拱形管阵列配水配气装置的相应拱形管的槽内。
池壁上填料上方150～300mm处设置排出反冲洗水的自动排水翻板阀，翻板阀上方800～1200mm处设置排水溢流堰，翻板阀和排水溢流堰在池壁的同一侧。
本无堵塞曝气生物滤池中，拱形管上开有一定间距的配水孔和配气孔，由于是中阻力配水，故当原水中悬浮物较多时也不容易发生堵塞，即使发生堵塞，也可以通过反冲洗时先打开排空管上的自动阀门进行强制排放的措施，将堵塞物从排空管排掉。该装置同时具有安装简便、坚固耐用，性能可靠的特点，可降低生物滤池施工难度，节省土建费用。另外，拱形管配水配气装置采用了中阻力配水设计，提高了单孔出水流速，使生物滤池底部污水、空气、填料之间的混合更加强烈，增大了传质效率，提高生物滤池氧利用率和对污染物质的去除效率。
采用翻板阀作为曝气生物滤池的排水设备，反冲时关闭翻板阀，闭池反冲洗。当反冲水液面上升至接近溢流堰位置时，停止反冲洗，静置约20s时间，待填料沉降后再开启翻板阀排出反冲洗水，即可达到避免填料流失的目的。
无堵塞曝气生物滤池通过在曝气生物滤池中采用新型的设备和工艺设计，解决了曝气生物滤池易堵塞和反冲时填料流失的问题，提高了生物滤池污染物的去除效率，为曝气生物滤池工艺提供了更好的应用条件。
图1为本实用新型的典型实施例曝气生物滤池平面俯视图；图2为图1曝气生物滤池A-A剖视图；图3为图1曝气生物滤池B-B剖视图；图4为图1中翻板排水阀的安装方式和位置图；图5a、b为图1中拱形管阵列配水配气装置的拱形管件立体图和俯视图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进一步说明。
图1-5中各部分为池体1，填料2，配水配气的拱形管3，反冲空气主管4，反冲空气支管5，曝气空气管6，反冲洗排水管7，出水管8，污水进水管9，反冲进水管10，反冲进水自动阀11，进水自动阀12，反冲空气自动阀13，曝气自动阀14，出水闸板15，排水提盖板16，排水翻板阀17，溢流堰18，出水槽19，配水渠20，拱形管上配水孔21，拱形管上配气缝22，拱形管上面的排气小孔23，放空自动阀24，放空管25。
本无堵塞曝气生物滤池包括池体1，设置于池体内的配水配气装置、填料2及曝气空气管路6等。其配水配气装置采用中阻力拱形管阵列配水配气装置，该装置含有若干拱形管3，所有的拱形管按一定间距依次固定在池底面上，组成等间距平行排列的拱形管阵列，相邻两个拱形管的中心距可为450～550mm，每一个拱形管两侧上部间隔设置若干配气缝22，下部两侧间隔设置若干配水孔21，顶部间隔设若干排气小孔23，填料2置于拱形管阵列配水配气装置上面，池壁上填料上方一定距离处设置排出反冲洗水的排水翻板阀17。
在拱形管阵列配水配气装置实施例中，所述拱形管3两侧上部的配气缝的长度为3～5mm，宽度为1～2mm，相邻两个配气缝的中心距为8～12mm；拱形管3下部两侧设直径为￠10～￠16mm配水孔，相邻两个配水孔的中心距为8～12mm；拱形管顶部排气小孔的直径为￠1.5～￠2.5mm，相邻两个排气小孔的中心距为8～12mm。
池底内设置配水渠20，配水渠20连接进水总管，进水总管分别连接污水进水管9、反冲水进水管10及带放空自动阀24的放空管25，污水进水管9、反冲水进水管10上分别设置进水自动阀12和反冲进水自动阀11；在配水渠20内安装反冲空气主管4，反冲空气主管4上连接若干反冲空气支管5，每一个反冲空气支管5伸入拱形管阵列配水配气装置的相应拱形管的槽内。
池体1外侧设出水槽19，并在该侧池壁上设排水翻板阀17和溢流堰18，溢流堰18高于排水翻板阀17一定距离，排水翻板阀17又高于填料2上表面一定距离；出水槽19底部设反冲洗排水管7，由排水提盖板16控制，反冲洗排水管7上部一定距离处设出水管8，由出水闸板15控制；所述曝气空气管路6包括空气主管，该空气主管上引出若干支管，所有的支管埋入所述拱形管阵列配水配气装置上面的填料内，曝气空气管路6由空气主管上的曝气自动阀14控制。
上述中阻力拱形管阵列配水配气装置包括若干拱形管，所有的拱形管3按一定间距依次固定在池底面上，组成等间距平行排列的拱形管阵列。拱形管阵列配水配气装置的拱形管3由多节拱形管件构成，图5a、b为一种拱形管件立体图和俯视图，该拱形管件的截面上部呈拱形，下部有用于安装的外折边，拱形管件两侧上部间隔设若干配气缝22，下部间隔设若干配水孔21，拱形管顶部间隔设若干排气小孔23。所述拱形管件是塑料拱形管件、或不锈钢拱形管件。
为避免传统曝气生物滤池采用小阻力配水的滤头滤板，施工难度大，孔口流速低，易发生堵塞等情况，本无堵塞曝气生物滤池采用了如图2、3的中阻力拱形管阵列配水配气装置，该装置截面上部呈拱形，固定在池底上，拱形管两侧上部设配气缝22，下部设配水孔21，拱形管顶部设排气小孔23，在拱形管内部形成气水室，可以同时进水、进气，在气水联合反冲洗时气水能自动分离，上部配气缝和排气小孔出气，下部水冲孔出水，并结合配水渠20和反冲空气主管4、反冲空气支管5对反冲洗水、气的初步分配，而获得均匀的气、水反冲洗效果。同时，拱形管配水配气装置上的配水孔21采用中阻力设计参数，配水时孔口流速增大，生物滤池内部传质效率增加，提高了生物滤池对污染物质的去除效果，并且配水孔之间有一定距离，不会发生缠绕堵塞情况，保证了生物滤池的正常运行。生物滤池底部配水渠20处引出放空管25，由自动阀24控制，在反冲洗初期开启此自动阀门，利用放空出水将生物滤池底部的悬浮污染物带出。
为防止填料流失，本新型生物滤池采用了排水翻板阀17排放反冲洗水的设计，反冲洗时排水翻板阀保持关闭进行闭池反冲洗，通过自动系统控制反冲洗时间，当反冲水面上升到溢流堰18的高度时，停止反冲洗，静置一段时间，待膨胀的填料2沉降至翻板阀高度以下时，开启翻板阀，将反冲洗水排入出水槽19中，这样可以有效的防止填料流失现象的发生，并相应缩短生物滤池反冲洗的时间。
以图1单格生物滤池为例说明无堵塞曝气生物滤池的运行过程。正常曝气运行时，进水自动阀12、曝气自动阀14、出水闸板15开启，其余阀门关闭，原污水由反冲进水管9进入生物滤池底部配水渠20，配水渠与其上部的拱形配水配气管3连通，污水通过拱形管上的配水孔21、配气缝22和排气小孔23均匀分配，以较高的流速喷出到填料层中。空气通过曝气空气管6进入填料层，填料中污水、空气、填料三者充分接触并有较高的相对流速，能够达到更高的氧利用率，使生物滤池实现更高的污染物处理效率。经过填料层处理的水经过溢流堰18流入出水槽19中，并经过出水管8流出。
工作一段时间，生物滤池中填料层内污泥量增大，填料层堵塞，需要停止正常运行，开始进行反冲洗。反冲洗过程如下①关闭进水自动阀12、曝气自动阀14和出水闸板15，开启放空自动阀24，将生物滤池内的水通过放空管25排出，待液面下降至填料层上约300mm距离时，关闭放空自动阀24，开启反冲空气自动阀13，并开启反冲空气设备，压力空气先通过反冲空气主管上的反冲空气支管5进行第一次分配进入拱形配水配气管3的各个拱形槽内，再通过拱形配水配气管上的配气缝22、排气小孔23均匀进入填料层，摩擦填料的被截污物，气洗强度约为12～16L/m2.s。
②空气清洗进行约2min后，开启排水提盖板16，开启反冲进水自动阀11和反冲水设备，通过反冲进水管10将反冲洗水送入池底的配水渠20，再由拱形配水配气管3上的配水孔21进入填料层，此时为气水联合反冲洗过程，该过程中气水是自动分离的，反冲水和空气是分别通过拱形配水配气管3上的配水孔21和配气缝22、排气小孔23均匀分配后进入填料层。
此过程中空气强度保持不变，反冲水强度为3-5L/s.m2。
③气水联合反冲洗约5min左右，生物滤池内液面上升至溢流堰18，此时关闭反冲进水自动阀11、反冲空气自动阀13和反冲洗设备，静置约20秒，待膨胀填料沉降后，打开翻板阀17，将生物滤池内的水排放到出水槽19中，并通过反冲洗排水管7排掉。
④生物滤池内反冲洗水排放后，关闭翻板阀17，开启反冲进水自动阀11和反冲水设备，通过反冲进水管10进行单独水反冲洗过程，该过程反冲水强度为8-12L/s.m2。反冲约1～3分钟后，生物滤池内液面上升至溢流堰18高度，关闭反冲进水自动阀11，静置约20秒待膨胀填料沉降后，打开翻板阀17，将生物滤池内的水排放到出水槽19中，并通过反冲洗排水管7排掉。
⑤按反冲洗情况再重复上一步骤2～3次，将填料清洗干净后，关闭反冲进水自动阀11、排水提盖板16、排水翻板阀17，停止反冲洗，开启进水自动阀12、曝气自动阀14、出水闸板15，进入新一轮正常运行周期。
权利要求1.一种无堵塞曝气生物滤池，包括池体、填料、配水配气装置及曝气和反冲空气管路等，其特征是所述配水配气装置为中阻力拱形管阵列配水配气装置，该装置含有若干拱形管，所有拱形管按一定间距依次固定在池底面上，组成平行排列的拱形管阵列，每一个拱形管两侧上部间隔设置若干配气缝，下部两侧间隔设置若干配水孔，顶部间隔设若干排气小孔，填料置于该装置上面，池壁上近填料处设置排出反冲洗水的排水翻板阀；池底内设置配水渠，配水渠连接进水总管，进水总管分别连接污水进水管和反冲水进水管，池底设置带自动阀门的放空管，在配水渠内安装反冲空气主管，反冲空气主管上连接若干反冲空气支管，每一个反冲空气支管的端部伸入所述拱形管阵列配水配气装置的相应拱形管的槽内。
2.根据权利要求1所述的无堵塞曝气生物滤池，其特征是所述拱形管阵列配水配气装置的拱形管由多节拱形管件构成，该拱形管件的截面上部呈拱形，下部有用于安装的外折边，拱形管件两侧上部间隔设若干配气缝，下部间隔设若干配水孔，拱形管顶部间隔设若干排气小孔。
3.根据权利要求2所述的无堵塞曝气生物滤池，其特征是所述拱形管件是塑料拱形管件、或不锈钢拱形管件。
4.根据权利要求1所述的无堵塞曝气生物滤池，其特征是在拱形管阵列配水配气装置中，相邻两个拱形管的中心距为450～550mm。
5.根据权利要求1所述的无堵塞曝气生物滤池，其特征是在拱形管阵列配水配气装置中，所述拱形管两侧上部的配气缝的长度为3～5mm，宽度为1～2mm，相邻两个配气缝的中心距为8～12mm；拱形管下部两侧设直径为￠10～￠16mm配水孔，相邻两个配水孔的中心距为8～12mm；拱形管顶部排气小孔的直径为￠1.5～￠2.5mm，相邻两个排气小孔的中心距为8～12mm。
6.根据权利要求1所述的无堵塞曝气生物滤池，其特征是所述排水翻板阀是自动排水翻板阀，该翻板阀在反冲洗时关闭，反冲洗静置后20s左右才开启，以避免填料流失。
7.根据权利要求1所述的无堵塞曝气生物滤池，其特征是溢流堰、排水翻板阀在池壁的同一侧，溢流堰高于排水翻板阀800～1200mm设置，排水翻板阀高于填料层150～300mm设置。
8.根据权利要求1所述的无堵塞曝气生物滤池，其特征是位于池底的放空管上设置自动阀门，该阀门用于在反冲洗开始时控制生物滤池放空，清除拱形管内杂物。
9.根据权利要求1所述的无堵塞曝气生物滤池，其特征是污水进水管上设有自动调节阀，用于调节生物滤池水头损失，使配水均衡。
专利摘要一种无堵塞曝气生物滤池，包括池体、填料、配水配气装置及曝气和反冲空气管路等，所述配水配气装置是由若干拱形管固定在池底面上组成拱形管阵列，拱形管两侧上部设气冲缝，下部设进水孔，顶部设排气小孔；在池壁上安装自动翻板排水阀，池底内设置配水渠，配水渠内安装反冲进气主管，进气主管上连接若干进气支管，每一个进气支管伸入相应拱形管下面的槽内，池体底部的放空管上设置自动阀门，该阀门在反冲洗开始时控制放空。该无堵塞曝气生物滤池通过拱形管阵列配水配气装置和放空措施解决了常规曝气生物滤池易堵塞问题，通过翻板排水阀解决了反冲时填料流失的问题。
文档编号C02F3/10GK2806444SQ20052005510
公开日2006年8月16日 申请日期2005年3月2日 优先权日2005年3月2日
发明者叶昌明 申请人:深圳市清泉水系统工程设备有限公司