一种高效防堵同步硝化反硝化分层曝气生物滤池的制作方法
【专利摘要】一种高效防堵同步硝化反硝化分层曝气生物滤池，它涉及一种曝气生物滤池。它为了解决现有填料比表面积小、生物量附着小、反应效率低下，易堵塞，单独装置难以实现同步硝化反硝化的问题。曝气生物滤池布置：进水布水及脱氮混合区、生物滤池兼氧反应区、好氧区、排水区；所述兼氧区布置曝气管路和传统颗粒填料；所述好氧区布置有曝气管路和柔性纤维球填料。本发明采用了柔性纤维球填料，具有比表面积大、溶解氧传质性能好、生物附着性能好、有利于氧气传输，增强气水均匀分布，防止污泥堵塞，有利于硝化细菌的附着生长、不易堵塞等优点，有效提高生物滤池的生物量，氨氮去除率达到90%，总氮去除率达到85%，比传统曝气生物滤池提高了8.5%。
【专利说明】一种高效防堵同步硝化反硝化分层曝气生物滤池
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种曝气生物滤池。
【背景技术】
[0002]至2006年起,我国城镇污水排放标准由二级标准或一级B标准调整为一级A标准，但统计表明，我国95%城市污水处理厂出水，都达不到一级A的排放标准，其主要原因是出水总氮难以达标。面对日趋严格的污染控制法规，迫切需要研究脱氮效能，提高污水处理设备的脱氮效率。
[0003]生物脱氮技术是污水处理中的一种有效方式，将废水中的有机氮转化为氨氮，通过硝化作用将氨氮转化为硝态氮，再通过反硝化作用将硝态氮还原为氮气从水中逸出，从而实现生物脱氮的目的。
[0004]曝气生物滤池属于生物膜法污水处理技术，具有出水水质高、占地面积小、基建投资省、耐低温、启动快、运行可靠等一系列优点，是对传统的污水处理技术的突破。
[0005]填料是生物滤池工艺的核心部件，直接影响着工艺效果。研究表明，具有大比表面积、粗糙多孔的外表、亲水性良好的材料更适合微生物的附着生长。然而目前，现有的生物滤池填料可以分为球状、带状、蜂窝状、片状等形状的固体颗粒，这些形状的填料存在以下缺点:填料比表面积小，附着生物量较少；填料表面光滑，污泥附着在表面不牢固容易脱落，随工艺流程运行而进入下一级，影响出水水质；非固定填料曝气后不能完全与水混合，接触不完全、反应不充分影响出水水质；安装密度大，容易堵塞；溶解氧以及污水在颗粒内部的传质效果差。
[0006]传统的曝气生物滤池有很好的硝化性能，但反硝化性能较差，主要原因碳源问题和溶解氧浓度的控制，在反硝化作用中，需要碳源作为电子供体，但自身的有机质已经降解，与此同时，填料区没有明显的氧浓度梯度无法有效的进行同步硝化反硝化，所以需要独立的反硝化装置或外加碳源，增大了建设成本和运行成本。实现曝气生物滤池同步硝化反硝化是节约基建投资、提高脱氮效能的关键。
[0007]曝气生物滤池布水、布气的均匀性直接影响曝气生物滤池的处理效果，而且用于污水处理的气、水分布系统易被污水中的颗粒物和生物膜堵塞。提高曝气生物滤池布水、布气均匀性是保证其稳定运行的关键。
[0008]曝气生物滤池出水稳定性有利于延长曝气生物滤池的运行寿命。
【发明内容】
[0009]本发明目的是为了解决现有填料比表面积小、生物量附着小、反应效率低下，易堵塞，单独装置难以实现同步硝化反硝化的问题，而提供的一种高效防堵同步硝化反硝化分层曝气生物滤池。
[0010]一种高效防堵同步硝化反硝化分层曝气生物滤池，所述曝气生物滤池整体结构空间上分区布置:进水布水及脱氮混合区、生物滤池兼氧反应区、好氧区、排水区；所述进水布水及脱氮混合区包括进水管路、配水区、回流管路和预混区，所述兼氧区布置有曝气管路和传统颗粒填料；所述好氧区布置有曝气管路和柔性纤维球填料；所述排水区布置有出水管路，集水槽和排水管。
[0011]本发明的工作原理如下:
[0012]污水通过泵经进水管路注入曝气生物滤池内，与回流管路的回流水在预混区内混合，根据总氮浓度和去除效率，调节回流比，有效控制进入兼氧区的碳源浓度，为兼氧区反硝化细菌提供反硝化脱氮的电子受体，预混后污水向上流动经承托层进入兼氧区，曝气管路为兼氧区充气，调节兼氧区气水比为(2:1)-(3:1)，控制兼氧区的溶解氧量为
0.1-ο.3mg/L,附着于兼氧区传统颗粒填料上的反硝化细菌利用水中的碳源进行反硝化反应，将硝化反应产生的硝态氮还原为氮气，曝气管路为好氧区充气，调节好氧区气水比为(8:1)-(12:1)，控制好氧区的溶解氧量为2-3mg/L，附着于好氧区柔性纤维球颗粒填料上的硝化细菌利用水中溶解氧将大部分氨氮转化为硝态氮，反应后的水由出水管路进入集水槽，通过回流控制，使整套装置形成循环体系，处理后的达标水由排水管排除。
[0013]本发明的优点如下:
[0014]1、总体结构空间上的分区布置:进水布水及脱氮混合区、生物滤池兼氧反应区、好氧区、穿孔管排水区；在分区上明确设置兼氧区，有利于反硝化；
[0015]2、为了实现兼氧和好氧的不同浓度的溶解氧环境，采取了分层曝气，在兼氧区、好氧区分别布置穿孔曝气管，通过阀门控制溶解氧的量，形成兼氧、好氧空间；双侧面开孔的穿孔管在确保气水分布均匀的同时，能防止杂物和生物膜的堵塞。
[0016]3、分层曝气，得 到兼氧和好氧不同浓度的溶解氧环境，实现同步硝化反硝化，使氨氮去除率达到90%，总氮去除率达到85%，比传统曝气生物滤池提高了 8.5%。
[0017]4、为了提高填料的传质性能，和微生物物附着生长的性能，在好氧区采用了柔性纤维球填料代替传统的颗粒填料，该填料具有比表面积大、溶解氧传质性能好、生物附着性能好、有利于氧气传输，增强气水均匀分布，防止污泥堵塞，尤其有利于硝化细菌的附着生长、不易堵塞等优点。有效提高生物滤池的生物量，提高处理效率。
[0018]5、出水管路采用穿孔管出水，出水均匀，不受环境影响。
[0019]6、水力回流脱氮系统，通过调整回流比，有效控制兼氧区污水的碳源浓度，改善脱氮效率。
[0020]7、本发明高效防堵同步硝化反硝化分层曝气生物滤池的结构简单，传统生物滤池很容易改造，满足设计要求，便于操作、可适用性强。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本发明中高效防堵同步硝化反硝化分层曝气生物滤池的整体结构主视剖视图，其中I表示曝气生物滤池，2表示好氧区，3表示曝气管路，4表示配水区，5表示兼氧区，6表示承托层，7表示曝气管路，8表示预混区，9表示进水管路，10表示集水槽，11表示出水管路，12表示排水管，13表示回流管路，14表示止逆阀，15表示阀门，16表示泵，17表示柔性纤维球填料，18表示传统颗粒填料；
[0022]图2为本发明中柔性纤维球填料的示意图，其中19表示超细纤维，20表示球状壳体；[0023]图3为图1中A-A处的截面视图；
[0024]图4为图3中1-1处的截面视图；
[0025]图5为图1中B-B处的截面视图；
[0026]图6为图5中2-2处的截面视图；
[0027]图7为图1中C-C处的截面视图。
【具体实施方式】
[0028]本发明技术方案不局限于以下所列举【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】间的任意组合。
[0029]【具体实施方式】一:结合图1-7说明本实施方式，一种高效防堵同步硝化反硝化分层曝气生物滤池，所述曝气生物滤池整体结构空间上分区布置:进水布水及脱氮混合区、生物滤池兼氧反应区、好氧区、排水区；所述进水布水及脱氮混合区包括进水管路9、配水区
4、回流管路13和预混区8，所述兼氧区5布置有曝气管路7和传统颗粒填料18 ;所述好氧区2布置有曝气管路3和柔性纤维球填料17 ;所述排水区布置有出水管路11，集水槽10和排水管12。
[0030]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是，含氮污水经泵16通过进水管路9进入曝气生物滤池I内，与回流管路13的回流水在预混区8混合。其它步骤及参数与【具体实施方式】一相同。
[0031]本实施方式中根据总氮浓度和去除效率，调节回流比，有效控制进入兼氧区5的碳源浓度，为兼氧区5的反硝化细菌提供反硝化脱氮的电子受体。
[0032]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是，所述曝气生物滤池采用分层曝气，在兼氧区5布置的曝气管路7为双侧开孔，在好氧区2布置的曝气管路3为双侧开孔。其它步骤及参数与【具体实施方式】一或二相同。
[0033]本实施方式中通过阀门控制溶解氧量，得到兼氧和好氧不同的溶解氧量，形成兼氧好氧环境，实现了同步硝化反硝化。曝气管路7给兼氧区5充气，气水比为(2:1)-(3:1)，控制兼氧区5d溶解氧量为0.1-0.3mg/L ;曝气管路3给好氧区2充气，气水比为(8:1)-(12:1)，控制好氧区2d溶解氧量为2-3mg/L。
[0034]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是，所述出水管路11采用穿孔管，穿孔管上面开孔，水经上面的孔进入，流出到达集水槽10。其它步骤及参数与【具体实施方式】一至三之一相同。
[0035]本实施方式中出水管路11采用穿孔管的设计，可以使出水均匀，不受环境影响，保证运行设备的稳定性。
[0036]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是，所述柔性纤维球填料17由球状壳体20和超细纤维19组成，球状壳体20的粒径为3-5mm，超细纤维19的长度为球状壳体20粒径的2-3倍，用水平和竖直连线将单个柔性纤维填料串联起来，形成固定的填料结构悬挂于曝气生物滤池I内壁。其它步骤及参数与【具体实施方式】一至四之一相同。
[0037]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同的是，所述兼氧区的传统颗粒填料18为陶粒，颗粒粒径为2-6mm，比重为1.005g/cm3，孔隙率为50%_60%。其它步骤及参数与【具体实施方式】一至五之一相同。
[0038]实施例:
[0039]一种高效防堵同步硝化反硝化分层曝气生物滤池，所述曝气生物滤池整体结构空间上分区布置:进水布水及脱氮混合区、生物滤池兼氧反应区、好氧区、排水区；所述进水布水及脱氮混合区包括进水管路9、配水区4、回流管路13和预混区8，所述兼氧区5布置有曝气管路7和传统颗粒填料18 ;所述好氧区2布置有曝气管路3和柔性纤维球填料17 ;所述排水区布置有出水管路11，集水槽10和排水管12。
[0040]本实施例中含氮污水经泵16通过进水管路9进入曝气生物滤池I内，与回流管路13的回流水在预混区8混合。
[0041]本实施例中所述曝气生物滤池采用分层曝气，在兼氧区5布置的曝气管路7为双侧开孔，在好氧区2布置的曝气管路3为双侧开孔。
[0042]本实施例中所述出水管路11采用穿孔管，穿孔管上面开孔，水经上面的孔进入，流出到达集水槽10。
[0043]本实施例中出水管路11采用穿孔管的设计，可以使出水均匀，不受环境影响，保证运行设备的稳定性。
[0044]本实施例中所述柔性纤维球填料17由球状壳体20和超细纤维19组成，球状壳体20的粒径为3-5mm，超细纤维19的长度为球状壳体20粒径的2_3倍，用水平和竖直连线将单个柔性纤维填料串联起来，形成固定的填料结构悬挂于池体I内壁。
[0045]本实施例中所述兼氧区的传统颗粒填料18为陶粒，颗粒粒径为2_6mm，比重为
1.005g/cm3，孔隙率为 50%-60%。`
[0046]本实施例中工作原理如下:
[0047]污水通过泵16经进水管路9注入曝气生物滤池I内，与回流管路13的回流水在预混区8内混合，根据总氮浓度和去除效率，调节回流比，有效控制进入兼氧区5的碳源浓度，为兼氧区5反硝化细菌提供反硝化脱氮的电子受体，预混后污水向上流动经承托层6进入兼氧区5，曝气管路7为兼氧区充气，调节兼氧区5气水比为2:1，控制兼氧区5的溶解氧量为0.2mg/L,附着于兼氧区5传统颗粒填料18上的反硝化细菌利用水中的碳源进行反硝化反应，将硝化反应产生的硝态氮还原为氮气，曝气管路3为好氧区2充气，调节好氧区2气水比为8:1，控制好氧区2的溶解氧量为3mg/L，附着于好氧区柔性纤维球颗粒填料17上的硝化细菌利用水中溶解氧将大部分氨氮转化为硝态氮，反应后的水由出水管路11进入集水槽10，通过回流控制，使整套装置形成循环体系，处理后的达标水由排水管12排除。
[0048]本实施例中采用分层曝气，得到兼氧和好氧不同浓度的溶解氧环境，实现了同步硝化反硝化，使氨氮去除率达到90%，总氮去除率达到85%，比传统曝气生物滤池提高了
8.5%。
【权利要求】
1.一种高效防堵同步硝化反硝化分层曝气生物滤池，其特征在于所述曝气生物滤池整体结构空间上分区布置:进水布水及脱氮混合区、生物滤池兼氧反应区、好氧区、排水区；所述进水布水及脱氮混合区包括进水管路(9)、配水区(4)、回流管路(13)和预混区(8)，所述兼氧区(5)布置有曝气管路(7)和传统颗粒填料(18);所述好氧区(2)布置有曝气管路(3)和柔性纤维球填料(17);所述排水区布置有出水管路(11)，集水槽(10)和排水管(12)。
2.根据权利要求1所述的一种高效防堵同步硝化反硝化分层曝气生物滤池，其特征在于含氮污水经泵(16)通过进水管路(9)进入曝气生物滤池(I)内，与回流管路(13)的回流水在预混区(8)混合。
3.根据权利要求2所述的一种高效防堵同步硝化反硝化分层曝气生物滤池，其特征在于所述曝气生物滤池采用分层曝气，在兼氧区(5)布置的曝气管路(7)为双侧开孔，在好氧区(2)布置的曝气管路(3)为双侧开孔。
4.根据权利要求3所述的一种高效防堵同步硝化反硝化分层曝气生物滤池，其特征在于所述出水管路(11)采用穿孔管，穿孔管上面开孔，水经上面的孔进入，流出到达集水槽(10)。
5.根据权利要求4所述的一种高效防堵同步硝化反硝化分层曝气生物滤池，其特征在于所述柔性纤维球填料(17)由球状壳体(20)和超细纤维(19)组成，球状壳体(20)的粒径为3-5mm，超细纤维(19)的长度为球状壳体(20)粒径的2_3倍，用水平和竖直连线将单个柔性纤维填料串联起来，形成固定的填料结构悬挂于曝气生物滤池(I)内壁。
6.根据权利要求5所述的一种高效防堵同步硝化反硝化分层曝气生物滤池，其特征在于所述兼氧区的传统颗粒填料(18)为陶粒，颗粒粒径为2-6mm，比重为1.005g/cm3，孔隙率为 50%-60%。
【文档编号】C02F3/30GK103553211SQ201310507209
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月24日 优先权日:2013年10月24日
【发明者】王丽, 王丽杰, 何玉荣, 李浩然, 霍玉鑫 申请人:哈尔滨工业大学