气浮生物滤池一体化设备及其控制方法
【专利摘要】本发明涉及水处理【技术领域】，特别是一种气浮生物滤池一体化设备及其控制方法，该设备包括气浮池，所述气浮池包括内筒和设于内筒外侧且高度大于内筒的外筒，所述内筒底部或下侧壁开设有进水口并与原水进水管相连接，所述内筒顶部引入溶气水进水管并伸入内筒中，所述内筒和外筒之间的环状空间中设有生物填料，以对经过气浮处理后的水体进行生物过滤处理，所述外筒底部或下侧壁开设有出水口并与外接管相连接，所述外筒内高于内筒顶部的位置设有排渣口，所述排渣口经排渣管接至外筒外，以排出浮渣。该一体化设备及其控制方法不仅水处理效果好，自动化程度高，而且结构简单，易于操作。
【专利说明】气浮生物滤池一体化设备及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及给水处理【技术领域】，特别是一种气浮生物滤池一体化设备及其控制方法。
【背景技术】
[0002]目前气浮技术已较广泛应用于给水，尤其是低温、低浊、富藻水体的净化处理，以及城市污水和工业废水处理。气浮水处理过程中，颗粒物是主要去除对象之一，颗粒去除过程中的胶体电位能和作用力受双电层作用力、引力、斥力和水合作用力共同影响。此外，界面还受到憎水效应、表面张力、表面活性剂等因素的影响。
[0003]气浮技术应用有其局限性，具体表现在适用于溶气气浮工艺的原水要求腐殖质含量较高或天然色度较高、富营养化、藻含量较高、浊度较低甚至是低温低浊原水。溶气气浮工艺和沉淀工艺有几乎相似的效果，但是处理效果受到原水浊度影响较大，浊度>100 NTU的原水不适合溶气气浮工艺。此外，气浮技术还存在工艺复杂、控制参数多、运营成本高、电能消耗大、对工艺管理人员要求较高等缺点。
[0004]生物过滤起始于20世纪70年代，即指在普通快滤池滤料表面培养生物膜，使滤池在保持传统快滤池过滤能力的同时，借助微生物的降解作用较好的去除水中微量有机物。研究表明，以生物快滤池作为末级处理，能得到低浊且具有生物稳定性的出水。
[0005]生物滤池工艺有其局限性，主要是围绕生物生长特性引致的实际问题，诸如影响因素较多，操作管理难以规范、随意性大、滤池水生生物影响、出水水质的卫生安全性和工艺机理的研究不充分等局限性，此外还有季节气候等环境因素影响生物滤池处理的效果。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种气浮生物滤池一体化设备及其控制方法，该一体化设备及其控制方法不仅水处理效果好，自动化程度高，而且结构简单，易于操作。
[0007]为了实现上述目的，本发明的技术方案是:一种气浮生物滤池一体化设备，包括气浮池，所述气浮池包括内筒和设于内筒外侧且高度大于内筒的外筒，所述内筒底部或下侧壁开设有进水口并与原水进水管相连接，所述内筒顶部引入溶气水进水管并伸入内筒中，所述内筒和外筒之间的环状空间中设有生物填料，以对经过气浮处理后的水体进行生物过滤处理，所述外筒底部或下侧壁开设有出水口并与外接管相连接，所述外筒内高于内筒顶部的位置设有排渣口，所述排渣口经排渣管接至外筒外，以排出浮渣。
[0008]进一步的，所述外接管分两路，一路为出水管，一路为反冲洗进水管，所述出水管和反冲洗进水管上分别设有阀门，以进行开关选择及流量调节。
[0009]进一步的，还包括高位水箱，所述高位水箱的进口接原水总管,所述高位水箱的水箱出水管分别接所述原水进水管和反冲洗进水管，所述原水进水管上设有阀门，以进行开关选择及流量调节。
[0010]进一步的，还包括用于溶解混凝剂的溶解池，所述溶解池的出液管经一定量加液设备接入所述原水进水管。
[0011]进一步的，所述内筒下部内侧设有挡板。
[0012]进一步的，所述外筒顶部也设有溶气水进水管并伸入内筒和外筒之间的环状空间中，各溶气水进水管上均设有阀门。
[0013]进一步的，还包括由溶气罐、回流水泵、空压机、进气控制阀和液位控制器构成的溶气系统，所述气浮池的出水口接入净水池，从所述净水池引出的回流管经回流水泵接至溶气罐，从所述空压机引出的进气管经进气控制阀接至溶气罐，所述溶气罐设有淋水填料，所述液位传感器与所述进气控制阀相连接，以通过溶气罐中的液位变化驱动进气控制阀的动作，所述溶气罐出水口与所述溶气水进水管相连接。
[0014]本发明还提供上述气浮生物滤池一体化设备的控制方法，当原水中氨氮浓度不大于1.0mg/L时，控制回流比为15~20%，水力负荷为3~4m3/(πι2 *h)，混凝剂投入量为l(T20mg /L，反冲洗周期为6lh，所述回流比为回流管中回流水流量与出水管中出水流量之比。当原水中氨氮浓度大于2.0mg/L时，控制回流比为25~30%，水力负荷为3~4m3/(m2 *h)，混凝剂投入量为l(T20mg/L，反冲洗周期为8~12h。当原水中藻类计数大于IO6个/L时，控制回流比为25~30%，水力负荷为2~3 m3/(m2 *h)，混凝剂投入量为25~30mg/L，反冲洗周期为24~36h。
[0015]相较于现有技术，本发明的有益效果是:通过气浮生物滤池主体的同心筒结构设计，内圆水流气水同向，形成气浮技术重要的浮选分离区，适宜给水处理的浊度范围且针对藻类有独特的效果，去除率高。同时，外圆的悬浮泥渣层形成类似澄清池的作用原理，有增强生物填料除污除浊除有机物效果的能力，浮渣层厚度可达10 Cm。此外，反冲洗直接作用于表面，效果明显且迅速，反冲水量省，具有很强的实用性和广阔的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明实施例的气浮生物滤池一体化设备的结构示意图。
[0017]图2是本发明实施例中的溶气系统的结构示意图。
[0018]图中，1、高位水箱,2、溶解池，3、气浮池，4、溶气罐，5、闸阀,6、电磁阀,7、同向挡板，8、生物填料，9、截止阀，10、排渣口，11、淋水填料，12、空压机，13、内筒，14、外筒，15、原水进水管，16、溶气水进水管，17、出水管，18、反冲洗进水管，19、水箱出水管,20、出液管，21、进气控制阀，22、液位控制器，23、过水孔，24、减压阀，25、回流管，26、回流水泵，27、清水
池，28、进气管。
【具体实施方式】
[0019]本发明的气浮生物滤池一体化设备，如图1所示，包括气浮池3，所述气浮池3包括内筒13和设于内筒13外侧且高度大于内筒的外筒14，所述内筒13底部或下侧壁开设有进水口并与原水进水管15相连接，所述内筒13顶部引入溶气水进水管16并伸入内筒13中，所述内筒13和外筒14之间的环状空间中设有生物填料8，以对经过气浮处理后的水体进行生物过滤处理，所述外筒14底部或下侧壁开设有出水口并与外接管相连接，所述外筒14内高于内筒13顶部的位置设有排渣口 10，所述排渣口 10经排渣管接至外筒14外，以排出浮渣。本发明的气浮池采用同心筒结构设计，待处理原水从内筒底部进水，自下而上进行气浮处理，而后翻折自上而下进入环状空间中，进行生物过滤处理。[0020]上述外接管分两路，一路为出水管17，一路为反冲洗进水管18，所述出水管17和反冲洗进水管18上分别设有阀门，以进行开关选择及流量调节。在本实施例中，所述出水管17和反冲洗进水管18上均设有一个闸阀5和一个电磁阀6,电磁阀用于对正常工作与反冲洗切换进行自动控制，闸阀是手动控制及检修时使用。
[0021]本发明还包括高位水箱1，所述高位水箱I的进口接原水总管,所述高位水箱I的水箱出水管19分别接所述原水进水管15和反冲洗进水管18，所述原水进水管上设有阀门，以进行开关选择及流量调节。在本实施例中，所述原水进水管15上也设有一个闸阀5和一个电磁阀6，电磁阀用于对正常工作与反冲洗切换进行自动控制，闸阀是手动控制及检修时使用。
[0022]正常工作时，打开原水进水管15、出水管17上电磁阀，关闭反冲洗进水管18上电磁阀；反冲洗时，关闭原水进水管15、出水管17上电磁阀，打开反冲洗进水管18上电磁阀。
[0023]本发明还包括用于溶解混凝剂的溶解池2，所述溶解池2的出液管20经一定量加液设备接入所述原水进水管15。混凝剂经过溶解池溶解后，由定量加液设备加入原水进水
管中。
[0024]上述内筒13下部内侧设有同向挡板7，一是为了稳定水流，保证水力条件的稳定，二是为加入的混凝剂提供一定的预混凝效果，保证一定的混凝剂搅动速度梯度。
[0025]上述外筒14顶部也设有溶气水进水管16并伸入内筒和外筒之间的环状空间中，各溶气水进水管上均设有截止阀9。伸入内筒中的溶气水进水管上的截止阀为常开状态，反冲洗时仅需打开内筒和外筒之间的溶气水进水管上的截止阀即可。
[0026]在本实施例中，外筒14顶部布设4根DN15溶气水进水管，进水管口设置在生物填料表面200 mm处，仅在反冲洗时打开管上的截止阀，以冲洗搅动生物填料表面，通过气泡的瞬间搓洗促使滤层表面截留的泥渣分离，最终浮选至水体表面而随泥渣排入排渣口，布设4根是为冲洗均匀考虑。
[0027]上述排渣口 10是倒喇叭口形装置，反冲洗时以溶气水冲洗搅动滤层表面，通过气泡的瞬间搓洗促使滤层表面截留的泥渣分离，浮选至水体表面至中心喇叭口以溢渣方式排出。
[0028]如图2所示，本发明还包括由溶气罐4、回流水泵26、空压机12、进气控制阀21和液位控制器22构成的溶气系统，所述气浮池3的出水口接入清水池27，从所述清水池引出的回流管25经回流水泵26接至溶气罐4，从所述空压机12引出的进气管28经进气控制阀21接至溶气罐4，所述溶气罐4设有淋水填料11，所述液位传感器22与所述进气控制阀21相连接，以通过溶气罐4中的液位变化驱动进气控制阀的动作，所述溶气罐4出水口与所述溶气水进水管16相连接。
[0029]溶气系统全程自动化设置，其基本工作过程如下:
1)溶气罐进水，罐内气体压力保持在0.4 MPa以上，气水混合，进气阀关闭，空压机不工作，溶气水正常出水，此出水流量下压力水泵工作扬程在42 m左右；
2)随着溶气进行，罐内气逐渐溶释，溶气水水位上升，到达预设水位，浮球液位传感器动作，打开进气阀；
3)预设空压机工作启动压力大于0.45 MPa，进气阀打开，空压机自动工作，由于罐内压力升高，压力水泵工作扬程相应升高，入水流量下降，而出水流量主要由外部阀门启闭度和水体上方压强控制，基本不变，这样水位入小于出，罐内水位开始下降；
4)罐内水位下降到预设水位，浮球阀再次动作，关闭进气阀，罐内水位下降到压力水泵工作扬程、出水流量、罐内气体压力三者平衡点后，再次随着空气不断溶释而逐步上升，返回上述过程循环工作。
[0030]本发明还提供了上述气浮生物滤池一体化设备用于给水处理的控制方法，具体如下:
当原水中氨氮浓度不大于1.0mg/L (低氨氮浓度)时,控制回流比为15~20%，水力负荷为4~5m3/ (m2.h)，混凝剂投入量为l(T20mg/L，反冲洗周期为6~8h，所述回流比为回流管中回流水流量与出水管中出水流量之比。
[0031]当原水中氨氮浓度大于2.0mg/L (高氨氮浓度)时，可适当减少原水进水量，降低水力负荷，延长停留时间，即控制回流比为25~30%，水力负荷为3~4m3/(m2.h)，混凝剂投入量为l(T20mg/L，反冲洗周期为8~12h。
[0032]当原水中藻类计数大于IO6个/L(高藻情况)时，控制回流比为25~30%，水力负荷为2~3 m3/ (m2.h)，混凝剂投入量为25~30mg/L，反冲洗周期为24~36h。
[0033]以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明 技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种气浮生物滤池一体化设备，其特征在于:包括气浮池，所述气浮池包括内筒和设于内筒外侧且高度大于内筒的外筒，所述内筒底部或下侧壁开设有进水口并与原水进水管相连接，所述内筒顶部引入溶气水进水管并伸入内筒中，所述内筒和外筒之间的环状空间中设有生物填料，以对经过气浮处理后的水体进行生物过滤处理，所述外筒底部或下侧壁开设有出水口并与外接管相连接，所述外筒内高于内筒顶部的位置设有排渣口，所述排渣口经排渣管接至外筒外，以排出浮渣。
2.根据权利要求1所述的气浮生物滤池一体化设备，其特征在于:所述外接管分两路，一路为出水管，一路为反冲洗进水管，所述出水管和反冲洗进水管上分别设有阀门，以进行开关选择及流量调节。
3.根据权利要求2所述的气浮生物滤池一体化设备，其特征在于:还包括高位水箱，所述高位水箱的进口接原水总管，所述高位水箱的水箱出水管分别接所述原水进水管和反冲洗进水管，所述原水进水管上设有阀门，以进行开关选择及流量调节。
4.根据权利要求1所述的气浮生物滤池一体化设备，其特征在于:还包括用于溶解混凝剂的溶解池，所述溶解池的出液管经一定量加液设备接入所述原水进水管。
5.根据权利要求1所述的气浮生物滤池一体化设备，其特征在于:所述内筒下部内侧设有挡板。
6.根据权利要求1所述的气浮生物滤池一体化设备，其特征在于:所述外筒顶部也设有溶气水进水管并伸入内筒和外筒之间的环状空间中，各溶气水进水管上均设有阀门。
7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的气浮生物滤池一体化设备，其特征在于:还包括由溶气罐、回流水泵、空压机、进气控制阀和液位控制器构成的溶气系统，所述气浮池的出水口接入净水池，从所述净水池引出的回流管经回流水泵接至溶气罐，从所述空压机引出的进气管经进气控制阀接至溶气罐，所述溶气罐设有淋水填料，所述液位传感器与所述进气控制阀相连接，以通过溶气罐中的液位变化驱动进气控制阀的动作，所述溶气罐出水口与所述溶气水进水管相连接。
8.—种如权利要求7所述的气浮生物滤池一体化设备的控制方法，其特征在于:当原水中氨氮浓度不大于1.0mg/L时，控制回流比为15~20%，水力负荷为4~5πι3/(πι2 *h)，混凝剂投入量为l(T20mg/L，反冲洗周期为6lh，所述回流比为回流管中回流水流量与出水管中出水流量之比。
9.一种如权利要求7所述的气浮生物滤池一体化设备的控制方法，其特征在于:当原水中氨氮浓度大于2.0mg/L时，控制回流比为25~30%，水力负荷为3~4m3/(m2 *h)，混凝剂投入量为l(T20mg/L，反冲洗周期为8~12h，所述回流比为回流管中回流水流量与出水管中出水流量之比。
10.一种如权利要求7所述的气浮生物滤池一体化设备的控制方法，其特征在于:当原水中藻类计数大于IO6个/L时，控制回流比为25~30%，水力负荷为2~3 m3/(m2.h)，混凝剂投入量为25~30mg/L，反冲洗周期为24~36h，所述回流比为回流管中回流水流量与出水管中出水流量之比。
【文档编号】C02F9/14GK103539318SQ201310524088
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年10月31日 优先权日:2013年10月31日
【发明者】黄功洛, 魏忠庆, 肖友淦 申请人:福州城建设计研究院有限公司