专利名称：气提升交替循环流复合滤料滤池的制作方法
技术领域：
本发明属于水资源保护领域的新型高效生物反应器，具体涉及一种气提升交替循环流复合滤料滤池。
背景技术：
曝气生物滤池和气提升循环流化床具有完全不同的结构形式，是目前水处理行业的两种重要工艺。曝气生物滤池工艺，采用的填料(或滤料)有堆放式和悬索式两类，堆放式滤料集生物处理和过滤两种功能于一体，但需要经常进行反冲洗并配合沉淀的后续处理，滤料粒径越小，有效表面积越大，曝气生物滤池的处理效果越好，但小粒径孔隙率小、水流阻力大、容易堵塞，会使其工作周期变短，滤料也不易清洗；悬索式滤料主要有软性纤维滤料和半软性滤料，其水流阻力小、挂膜和处理性能好，但基本不能起到过滤作用；水流流态不理想，易被微生物膜粘结在一起，产生结球现象。气提升循环流化床工艺，虽然具有高容积效率和高负荷的特点，但由于载体易于沉积，挂膜难度大，开工和恢复操作复杂。正是由于这些缺陷限制了上述工艺在水处理中的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全新结构的气提升交替循环流复合滤料滤池，该滤池能充分发挥曝气生物滤池和气提升循环流化床工艺的优点，同时克服了各自的缺点。曝气条件下，利用气含量差异形成压力差，造成流体的循环流动称为气提升。本发明所提供的气提升交替循环流复合滤料滤池具有外循环和内循环两种结构，两种结构除滤池池体形式有所区别外，其它组成以及工作过程完全相同。附图1和附图2分别为气提升交替循环流复合滤料滤池结构示意图，其中附图1是外循环结构，附图2是内循环结构。
本发明所提供的滤池有两个基本对称的区域“I”和“II”，外循环结构滤池池体12为两根基本对称的直立空塔，形成区域“I”和“II”，由两个横管8分别在上下部连接；内循环结构滤池池体12同一般滤池，使用池内隔板9将全池分成上下相通的两个区域“I”和“II”；区域“I”和“II”内分别安装复合滤料，位于下部的是悬挂式滤料6，位于上层的是颗粒滤料7，区域“I”底部以及中间偏上的颗粒滤料层下有曝气器4；区域“II”底部以及中间偏上的颗粒滤料层下有曝气器5，滤池池体12外的风机1、两个切换阀2和3通过管道分别与区域“I”和“II”内的曝气器相连，进水口10与溢流口11均位于滤池顶部，与池体顶部不直接贯通，进水口上沿略高于池体顶部，溢流口11顶与池体顶部齐平，内设溢流堰低于溢流口顶15-50cm，进水口底部连接进水管，溢流口底部连接出水管；进、出水管在池体中部与池体连通。
本发明所提供的气提升交替循环流复合滤料滤池的工作过程如下图中风机1开动后，通过两个切换阀2和3交替向位于区域“I”和“II”内的曝气器4和5供气，区域“I”和“II”内的曝气器供气不同时发生，由于进行曝气区域内的气提升作用，池内形成循环流动，发生曝气的区域是升流区，不曝气的区域是降流区，两个区域交替曝气，区域“I”和区域“II”交替成为升流区和降流区，循环流方向也交替变化。两个区域内均分别安装复合滤料，位于升流区下部的悬挂式滤料8处在气水上向流处理工况，升流区上部的颗粒滤料层7处在气水反冲洗工况，滤层膨胀并发生流化，位于降流区下部的悬挂式滤料8处在下向流处理工况，降流区上部的颗粒滤料7处在下向流过滤工况。滤池工作时，进水通过进水口10经进水管持续进入滤池，水流分布均匀，不需要设置布水系统；出水已经过过滤，不需要设置复杂的固液分离出水系统，只简单使用出水管连接至溢流口11排出。
内循环和外循环气提升交替循环流复合滤料滤池结构形式虽有不同，但运行机理完全一样，属于水处理的生物膜法加过滤工艺。与气提升循环流化床工艺比较，区别在于载体；没有了循环流动的滤料并增加了过滤功能，从而避免了固液分离、载体沉积和再流化等麻烦；与曝气生物滤池工艺比较，气提升循环流量形成良好的水力条件，使处理污染负荷和水力负荷相互独立；升流区和降流区串连，一个处在反冲洗工况，一个处在过滤工况，通过交替供气，循环流的方向交替变化，处理工况下自动更新；使用了复合滤料，在水处理中形成优势互补，过滤的颗粒滤料不会堵塞，悬挂式滤料采用加密布置，提高了容积负荷。曝气流量既提供了气提升的水流循环动力、充氧来源，又起到了反冲洗作用，多种功能集于一身从而节约了能源。
本发明优点表现为具有曝气生物滤池的生物处理和过滤功能，但不需反冲洗，不需沉淀池；具有气提升循环流化床循环功能，容积效率高，但开工和管理简便，工作状态稳定；滤池内同时存在不同的局部氧浓度，更符合生物动力学反应环境要求，能够同步去除有机物和氨氮。因此，本发明将以其在建设投资、运行管理和处理效果方面所具有的较大优势，而成为替代曝气生物滤池和气提升循环流化床的新一代反应器。
图1为本发明气提升交替循环流复合滤料滤池的外循环结构示意2为本发明气提升交替循环流复合滤料滤池的内循环结构示意中1风机，2切换阀，3切换阀，4曝气器，5曝气器6悬挂式滤料，7颗粒滤料，8横管，9池内隔板10进水口，11溢流口，12滤池池体具体实施方式
附图1是外循环结构气提升交替循环流复合滤料滤池。滤池池体12为两根基本对称的直立空塔，高径比＞8，使用钢或工程塑料制作，为考虑安装，直立塔分段用法兰连接，空塔内上部设支撑格栅，安装颗粒滤料7，下部设固定框架安装悬挂式滤料6。固定框架安装悬挂式滤料时，在原有标准下采用1.5倍加密。基于安装和检修考虑，直立塔侧开有操作口。两个横管(8)连接直塔，使其分别在上下部贯通，上部贯通部位高于颗粒滤料发生的膨胀高度，下部贯通部位低于悬挂式滤料安装下沿；进水口10水位略高于滤池内水位，通过进水管持续饲入原水。出水通过出水管至溢流口11持续排出，溢流堰略低于滤池内水位。位于区域“I”、“II”中间偏上的颗粒滤料层下的曝气器4和5安装在悬挂式滤料下沿往上，悬挂式滤料层高度约3/4处；位于区域“I”、“II”底部的曝气器4和5在可实施安装条件下，尽可能靠近滤池底部。第一种工况，风机1开动后，切换阀2打开，切换阀3截止，区域“I”内底部和颗粒滤料下的曝气器4曝气，由于曝气区域“I”内的气提升作用，池内形成循环流动。区域“I”是升流区，区域“II”是降流区，水力负荷基本与原水进水量无关，而取决于气提升循环流量，形成良好的水力条件。区域“I”上层的颗粒滤料层7处在气水反冲洗工况，悬挂式滤料8处在气水上向流富氧处理工况，可通过加密提高容积负荷，区域“II”上层的颗粒滤料7处在下向流的过滤工况，下部的悬挂式滤料8处在下向流处理工况，含有缺氧的局部环境。在本工况下连续运行4～5小时，操作切换阀，切换阀2截止，切换阀3打开，曝气器4停止曝气，而曝气器5启动曝气，区域“II”是曝气区域，成为升流区，区域“I”为降流区，形成第二种工况。在本工况下，池内循环流动与第一种工况正好反向，两个区域内颗粒滤料7悬挂滤料8的工况也正好相反。在本工况下连续运行4～5小时，形成一个周期，然后第一种工况重新开始，进行下一个循环周期的处理。
内循环结构的气提升交替循环流复合滤料滤池，除了滤池池体形式有所区别外，其它实施方式与外循环结构相同。
实施例1一种外循环结构气提升交替循环流复合滤料滤池，滤池塔12总高6.5m，空塔内径0.75m，水力停留时间为4小时，处理污水能力为700L/h，以塔底标高为0.0m计，进出水管在塔身开口处标高分别为3.3和2.7m，横管8直径0.5m，上部横管中心线标高为5.80m，下部横管中心线标高为0.42m；颗粒滤料直径为3～8mm，上沿标高为5.2m，层高0.5m。悬挂式滤料6为半软性填料，层高3.5m，每根悬索长度1.75m，平面方向按原标准1.5倍加密，高度方向叠加，有框架安装固定，安装下沿标高为0.67m，曝气器均为微孔曝气器，位于区域“I”、“II”中间偏上的颗粒滤料层下的曝气器安装标高为3.8m。市政污水原水水质COD 410mg/L，BOD5为180mg/L，氨氮21mg/L，处理后，出水COD 45mg/L，BOD5为18mg/L，氨氮7.2mg/L，出水满足(GB18918-2002)一级标准。
权利要求
1.一种气提升交替循环流复合滤料滤池，其特征在于该滤池具有外循环和内循环两种结构，两种结构的滤池有两个基本对称的区域“I”和“II”，外循环结构滤池池体(12)为两根基本对称的直立空塔，形成区域“I”和“II”，由两个横管(8)分别在上下部连接；内循环结构滤池池体(12)同一般滤池，使用池内隔板(9)将全池分成上下相通的两个区域“I”和“II”；区域“I”和“II”内分别安装复合滤料，位于下部的是悬挂式滤料(6)，位于上层的是颗粒滤料(7)，区域“I”底部以及中间偏上的颗粒滤料层下有曝气器(4)；区域“II”底部以及中间偏上的颗粒滤料层下有曝气器(5)，滤池池体(12)外的风机(1)、两个切换阀(2)和(3)通过管道分别与区域“I”和“II”内的曝气器相连，进水口(10)与溢流口(11)均位于滤池顶部，与池体顶部不直接贯通，进水口上沿略高于池体顶部，溢流口(11)顶与池体顶部齐平，内设溢流堰低于溢流口顶15-50cm，进水口底部连接进水管，溢流口底部连接出水管；进、出水管在池体中部与池体连通。
全文摘要
本发明提供一种气提升交替循环流复合滤料滤池，属于水资源保护领域的高效生物反应器。该滤池具有外循环和内循环两种结构，通过切换阀交替向两个区域曝气器供气的方式获得变化循环流，复合滤料交替工作在升流和降流区域，优化工作环境；使用生物膜法加过滤工艺，同步去除有机物和氨氮，不另设固液分离、反冲洗和脱膜操作，完成处理工况下自动更新，加密悬挂式滤料，提高了容积负荷，曝气操作提供了气提升的水流循环动力、充氧来源和反冲洗，节约能源。本发明在建设投资、运行管理和处理效果方面具有较大优势，将成为替代曝气生物滤池和气提升循环流化床的新一代反应器。
文档编号C02F3/02GK1821120SQ20061003869
公开日2006年8月23日 申请日期2006年3月8日 优先权日2006年3月8日
发明者蔡建安 申请人:安徽工业大学