饱和填充生物膜反应器污水处理系统及其运行方法与流程

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种饱和填充生物膜反应器污水处理系统及其运行方法。

背景技术：

为防治水污染、缓解水资源短缺，近年来国家出台了一系列污水治理政策，鼓励和支持污水处理技术的发展和应用。生物膜法以其效果好、废水中有机物等的去除效率高等优势，被广泛应用于污水处理过程中。目前，市场上应用生物膜法的工艺及技术主要有：生物滤池法，生物转盘法，生物接触氧化法，生物流化床等。其中生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法工艺，其特点是在池内设置填料，池底曝气对污水进行充氧，并使池体内污水处于流动状态，以保证污水与污水中的填料充分接触。生物膜生长于填料上，生物膜吸附污水中的有机物，在有氧的条件下，有机物、氮氧化物等污染物质由微生物氧化分解，污水得到净化。

生物接触氧化法兼具活性污泥和生物膜两者的优点，但现有的生物的接触氧法原理而设计污水处理技术和设备仍然存在，如填料安装方式复杂，占地面积大、曝气能耗高等缺点，急需研发出一种占地面积小、结构紧凑、能耗低的新型污水处理系统。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种饱和填充生物膜反应器污水处理系统，以减小污堵的可能性，去除污泥回流工序，使结构更加紧凑，减少占地面积。

本发明提供了一种饱和填充生物膜反应器污水处理系统，包括预处理系统、生化处理系统和后处理系统，所述预处理系统包括连通的粗格栅过滤池、细格栅过滤池和旋流沉砂池，所述后处理系统包括连通的沉淀池和滤池；

所述生化处理系统包括前置反硝化池、重力浓缩池、第一好氧池和第二好氧池，所述前置反硝化池的输出端和第二好氧池的输出端均包括上输出端和下输出端；

所述前置反硝化池的输入端通过第一阀门与旋流沉砂池的输出端连通，前置反硝化池的下输出端通过第二阀门与第一好氧池的输入端连通，第一好氧池的输出端通过第三阀门与第二好氧池的输入端连通、以及第二好氧池的下输出端通过第四阀门与沉淀池的输入端连通；

所述前置反硝化池的输入端、第一好氧池的输入端以及第二好氧池的输入端分别通过第五阀门与沉淀池的输出端连通；

所述前置反硝化池的输入端还通过第六阀门与沉淀池的输入端连通；

所述前置反硝化池的上输出端通过第七阀门与重力浓缩池的输入端连通，并且重力浓缩池的输入端通过第八阀门与第二好氧池的上输出端连通；

所述重力浓缩池的输出端与沉淀池的输入端连通，并且重力浓缩池的输出端还通过第九阀门与第一好氧池的输入端连通。

本设备采用高比例填料填充方式，改变了传统工艺的运行方式，在紧凑的空间内有效提高生物膜反应器的生物接触氧化面积，增强空气气流的剪切效果提高氧利用率，达到提高污水净化效果的目的，以满足城镇污水处理提标改造的要求。出水水质好，可达到城镇污水处理厂污染物排放标准(gb18918—2002)一级a标准，为城镇污水处理厂的提标改造提供新工艺。

优选地，所述前置反硝化池、第一好氧池和第二好氧池均包括壳体、布水装置和充气清洗装置，布水装置安装于壳体内侧面的底部，并且壳体的输入端通过布水装置进入壳体；充气清洗装置包括充气清洗管路与气源，充气清洗管路安装于壳体的底部，并且充气清洗管路与气源连通。

在第一好氧池和第二好氧池设置充气清洗装置，增加冲洗模式，将沉淀池出水引入好氧池降低填料填充率，利用强压气流冲击效果提高填料运动方向的无序性，有效清除反应器内累积的污泥及脱落生物膜，提高反应器的生物生存环境的良性循环。

优选地，所述前置反硝化池还包括搅拌装置，所述搅拌装置包括电机、搅拌杆和搅拌叶片，通过电机带动搅拌杆和搅拌叶片在前置反硝化池的壳体内的搅动。

优选地，所述第一好氧池和第二好氧池的充气清洗管路设有多层，并且多层充气清洗管路沿竖直方向等间距分布；所述第一好氧池和第二好氧池的每相邻两层充气清洗管路之间的距离均为50-60cm。

在清洗时，多层充气清洗管路自上而下逐层进行充气清洗，有利于提高清洗效果。

优选地，所述前置反硝化池、第一好氧池和第二好氧池的壳体内均填充有填料；前置反硝化池的填料填充率为30～50％，第一好氧池内的填料填充率为90～95％，第二好氧池的填料填充浓度为80～90％。

优选地，所述前置反硝化池、第一好氧池和第二好氧池的壳体的内部均设有拦截装置，用于阻挡填料从壳体的输出端排出；所述拦截装置为平板，并且其板面均匀通孔，通孔直径为0.5-1cm。

优选地，所述重力浓缩池包括壳体和排泥管路，所述排泥管路设于壳体内侧面的底部用于排出重力浓缩过程生成的污泥。

本发明还提供了一种污水处理系统的运行方式，应用于上述的饱和填充生物膜反应器污水处理系统，包括以下步骤：

步骤一：打开第一阀门和第十阀门，污水经粗格栅，细格栅，旋流沉砂池过滤沉淀预处理后，污水进入前置反硝化池；第二阀门处于打开状态，所有的第五阀门和第七阀门处于关闭状态，污水在布水装置和搅拌装置的作用下混合均匀，在厌氧环境下发生反硝化反应，污水变成处理液，处理液经过第二阀门进入第一好氧池；

步骤二：第三阀门打开和第九阀门关闭，处理液中有机物在曝气装置和填料表面好氧菌生物膜的作用下氧化分解，处理液经过第三阀门进入第二好氧池；

步骤三：第四阀门和第六阀门打开，第八阀门关闭，处理液中污染物质在曝气装置和填料表面好氧菌生物膜的作用下进一步分解，处理液部分或全部经过第六阀门回流至前置反硝化池；未回流部分进入沉淀池沉淀，后进入滤布滤池过滤，最后达标排放。

本发明还提供了一种污水处理系统的清洗运行方法，应用于上述的饱和填充生物膜反应器污水处理系统，包括以下步骤：

步骤一：清洗前置反硝化池：当设置于前置反硝化池内的在线污泥浓度仪探头检测到污泥浓度超过设定的最高值时，各阀门在过滤运行工艺的初始状态下，沉淀池连通前置反硝化池输入端的第五阀门打开，第二阀门关闭，第七阀门打开，以及第九阀门打开；旋流沉砂池的污水和沉淀池的部分处理液进入前置反硝化池，前置反硝化池内水位上升，经处理后的污水和处理液经过第七阀门进入重力浓缩池，经过重力浓缩池处理后上层清液经重力浓缩池的输出端进入第一好氧池进行后续处理，下层沉淀污泥经排泥管路排出；当前置反硝化池内的在线污泥浓度仪探头检测到污泥浓度低于设定的最低值时，前置反硝化池清洗完成，沉淀池连通前置反硝化池输入端的第五阀门关闭，第二阀门打开，第七阀门关闭，第九阀门关闭，污水处理系统进入正常运行模式；

步骤二：清洗第一好氧池：当设置于第一好氧池内的在线污泥浓度计检测到污泥浓度超过设定的最高值时，各阀门在过滤工艺的初始状态下，第四阀门关闭，第八阀门打开，第一好氧池输入端的第五阀门打开；经前置反硝化池处理后的处理液和沉淀池的部分出水进入第一好氧池，第一好氧池内水位上升，第一好氧池的多层充气清洗管路阀门自上而下逐层打开进行冲洗,进入重力浓缩池的处理液经重力沉淀浓缩后，上层清液经重力浓缩池进入沉淀池进行后续处理，下层沉淀污泥经排泥管路排出；当设置于第一好氧池内的在线污泥浓度计检测到污泥浓度低于设定的最低值时，第一好氧池输入端的第五阀门关闭，以及第一好氧池的多层充气清洗管路阀门均关闭，第一好氧池清洗完成；

清洗第二好氧池：如果设置于第二好氧池内的在线污泥浓度检测计检测到污泥浓度没超过设定的最高值，第四阀门打开，第八阀门关闭，第九阀门关闭，污水处理系统进入正常运行模式；如果设置于第二好氧池内的在线污泥浓度检测计检测到污泥浓度超过设定的最高值，第二好氧池输入端的第五阀门打开，第一好氧池出水和沉淀池的部分出水进入第二好氧池，第二好氧池内水位上升，第二好氧池的多层充气清洗管路阀门自上而下逐层打开进行冲洗，进入重力浓缩池的处理液经重力沉淀浓缩后，上层清液经重力浓缩池进入沉淀池进行后续处理，下层沉淀污泥经排泥管路排出；当设置于第二好氧池的在线污泥浓度计检测到污泥浓度低于设定的最低值时，第二好氧池清洗完成，第二好氧池输入端的第五阀门关闭，第四阀门打开，第八阀门关闭，污水处理系统进入正常运行模式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实施例中污水处理运行工艺的结构示意图；

图2为本实施例中前置反硝化池清洗运行的结构示意图；

图3为本实施例中好氧池清洗运行的结构示意图；

图4为本实施例中第一好氧池的内部结构示意图；

图5为本实施例中第二好氧池的内部结构示意图。

附图中，1-粗格栅过滤池，2-细格栅过滤池，3-旋流沉砂池，4-沉淀池，5-滤池，6-前置反硝化池，7-重力浓缩池，8-第一好氧池，9-第二好氧池，10-上输出端，11-下输出端，12-第一阀门，13-第二阀门，14-第三阀门，15-第四阀门，16-第五阀门，17-第六阀门，18-第七阀门，19-第九阀门，20-第十阀门，21-布水装置，22-充气清洗装置，23-搅拌装置，24-填料，25-充气清洗管路，26-拦截装置，27-曝气装置，28-壳体，29-第八阀门。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1所示，本实施例提供了一种饱和填充生物膜反应器污水处理系统，包括预处理系统、生化处理系统和后处理系统。所述预处理系统包括连通的粗格栅过滤池1、细格栅过滤池2和旋流沉砂池3。细格栅过滤池2和旋流沉砂池3设计在一起，粗格栅过滤池1和细格栅过滤池2之间设有第十阀门20。

所述后处理系统包括连通的沉淀池4和滤池5，其中沉淀池4选用斜板沉淀，滤池5选用滤布滤池。

所述生化处理系统包括前置反硝化池6、重力浓缩池7、第一好氧池8和第二好氧池9。预处理系统、生化处理系统和后处理系统具体连接方式如下：

所述前置反硝化池6的输出端和第二好氧池9的输出端均包括上输出端10和下输出端11。所述前置反硝化池6的输入端通过第一阀门12与旋流沉砂池3的输出端连通，前置反硝化池6的下输出端11通过第二阀门13与第一好氧池8的输入端，第一好氧池8的输出端通过第三阀门14与第二好氧池9的输入端连通、以及第二好氧池9的下输出端11通过第四阀门15与沉淀池4的输入端连通。所述前置反硝化池6的输入端、第一好氧池8的输入端以及第二好氧池9的输入端分别通过第五阀门16与沉淀池4的输出端连通。所述前置反硝化池6的输入端还通过第六阀门17与沉淀池4的输入端连通。所述前置反硝化池6的上输出端10通过第七阀门18与重力浓缩池7的输入端连通，并且重力浓缩池7的输入端通过第八阀门29与第二好氧池9的上输出端10连通。所述重力浓缩池7的输出端与沉淀池4的输入端连通，并且重力浓缩池7的输出端还通过第九阀门19与第一好氧池8的输入端连通。

其中前置反硝化池6、第一好氧池8和第二好氧池9具体结构如下：

如图4和图5所示，所述前置反硝化池6、第一好氧池8和第二好氧池9均包括壳体28、布水装置21和充气清洗装置22，布水装置21安装于壳体内侧面的底部，并且壳体的输入端通过布水装置21进入壳体。所述前置反硝化池6还包括搅拌装置23，所述搅拌装置23包括电机、搅拌杆和搅拌叶片，通过电机带动搅拌杆和搅拌叶片在前置反硝化池6的壳体内的搅动。充气清洗装置22包括充气清洗管路25与气源，充气清洗管路25安装于壳体的底部，并且充气清洗管路25与气源连通。在第一好氧池8和第二好氧池9设置充气清洗装置22，增加冲洗模式，将沉淀池4出水引入好氧池降低填料24填充率，利用强压气流冲击效果提高填料24运动方向的无序性，有效清除反应器内累积的污泥及脱落生物膜，提高反应器的生物生存环境的良性循环。此外，所述重力浓缩池7具体结构：包括壳体和排泥管路，所述排泥管路设于壳体内侧面的底部用于排出重力浓缩过程生成的污泥。前置反硝化池6的壳体、第一好氧池8的壳体、第二好氧池9的壳体和重力浓缩池7的壳体均为方筒形或圆筒形，并且其材料为铸钢、聚乙烯材料或钢筋混凝土。

所述第一好氧池8和第二好氧池9的充气清洗管路25设有多层，并且多层充气清洗管路25沿竖直方向等间距分布。在清洗时，多层充气清洗管路25自上而下逐层进行充气清洗，有利于提高清洗效果。所述第一好氧池8和第二好氧池9的每相邻两层充气清洗管路25之间的距离均为50-60cm。所述第一好氧池8和第二好氧池9内设有曝气装置27并且曝气装置27位于壳体28内侧面的底部。

所述前置反硝化池6、第一好氧池8和第二好氧池9的壳体内均填充有填料24。填料24选用轻质塑料颗粒，前置反硝化池6的填料24填充率为30～50％，第一好氧池8内的填料24填充率为90～95％，第二好氧池9的填料24填充浓度为80～90％。所述前置反硝化池6、第一好氧池8和第二好氧池9的壳体的内部均设有拦截装置26，用于阻挡填料24从壳体的输出端排出。所述拦截装置26为不锈钢板或者聚乙烯板，并且其板面均匀分布通孔，通孔直径为0.5-1cm。

本实施例中的前置反硝化池6、第一好氧池8和第二好氧池9的输入端均设于对应壳体侧壁的下部，前置反硝化池6、第一好氧池8和第二好氧池9的输出端均设于对应壳体侧壁的上部，并且前置反硝化池6的上输出端10位于下输出端11上方，第二好氧池9的上输出端10位于下输出端11上方。重力浓缩池7的输入端设于其壳体侧壁的中部，重力浓缩池7的输出端设于壳体侧壁的上部，排泥管路有壳体侧壁的中部伸出。

本设备的运行方式如下：

如图1所示，污水经粗格栅，细格栅，旋流沉砂池过滤沉淀预处理后，污水进入前置反硝化池6。第一阀门12和第二阀门13处于打开状态，所有的第五阀门16和第七阀门18处于关闭状态，污水在布水装置21和搅拌装置23的作用下混合均匀，在厌氧环境下发生反硝化反应。后经前置反硝化池6下输出端11进入第一好氧池8，前置反硝化池6内填料24被设置于壳体输出端的拦截装置26拦截。

处理液进入经设置于第一好氧池8内布水装置21进入第一好氧池8，第三阀门14打开和第九阀门19关闭，处理液中有机物在曝气装置和填料24表面好氧菌生物膜的作用下氧化分解，后进入第二好氧池9，第一好氧池8的填料24被设置于壳体内的拦截装置26拦截。

进入第二好氧池9的处理液经设置于第二好氧池9内的布水装置21进入第二好氧池9，第四阀门15和第六阀门17打开，第八阀门29关闭。处理液中污染物质在曝气装置和填料24表面好氧菌生物膜的作用下进一步分解，第二好氧池9处理后的混合液经第二好氧池9排出，第二好氧池9内的填料24被设置于壳体内的拦截装置26拦截。第二好氧池9的下输出端11排出的混合液部分或全部回流至前置反硝化池6，未回流部分进入沉淀池4沉淀，后进入滤布滤池过滤，最后达标排放。

本设备采用高比例填料24填充方式，改变了传统工艺的运行方式，在紧凑的空间内有效提高生物膜反应器的生物接触氧化面积，增强空气气流的剪切效果提高氧利用率，达到提高污水净化效果的目的，以满足城镇污水处理提标改造的要求。出水水质好，可达到城镇污水处理厂污染物排放标准(gb18918—2002)一级a标准，为城镇污水处理厂的提标改造提供新工艺。

本实施例还包括检测仪器仪表。检测仪器仪表为流量计，液位计，在线污泥浓度计，在线溶氧仪，在线氨表。

前置反硝化池6清洗运行方法如下：

如图2所示：当设置于前置反硝化池6内的在线污泥浓度仪探头检测到污泥浓度超过设定的最高值时，各阀门在过滤运行工艺的初始状态下，沉淀池连通前置反硝化池输入端的第五阀门16打开，即图2中最左边的第五阀门16，以及第二阀门13关闭，第七阀门18打开，第九阀门19打开。运行过程为：预处理后的污水和沉淀池4的部分出水进入前置反硝化池6，前置反硝化池6内水位上升，填料24在搅拌器和充气清洗管路喷出气体的作用下发生碰撞及冲洗，累积的污泥和脱落的生物膜经前置反硝化池6上输出端10进入重力浓缩池7，前置反硝化池6内的填料24被设置于壳体内的拦截装置26拦截。进入重力浓缩池7的处理液经重力沉淀池后，上层清液经重力浓缩池7的输出端进入第一好氧池8进行后续处理，下层沉淀污泥经排泥管路排出。

当前置反硝化池6内的在线污泥浓度仪探头检测到污泥浓度低于设定的最低值时，前置反硝化池6清洗完成，沉淀池连通前置反硝化池输入端的第五阀门16关闭，第二阀门13打开，第七阀门18关闭，第九阀门19关闭，污水处理系统进入正常运行模式。

好氧池清洗运行方法如下：

如图3所示，当设置于第一好氧池8内的在线污泥浓度计检测到污泥浓度超过设定的最高值时，各阀门在过滤工艺的初始状态下，第四阀门15关闭，第八阀门29打开，第一好氧池8输入端的第五阀门16打开即图3中位于中间的第五阀门16，经前置反硝化池6处理后的处理液和沉淀池4的部分出水进入第一好氧池8，第一好氧池8内水位上升，填料24填充率下降。第一好氧池8的多层充气清洗管路25阀门自上而下逐层打开，填料24在充气清洗管路25和曝气管路射出气流的作用下发生碰撞及冲洗，累积的污泥和脱落的生物膜经第一好氧池8进入第二好氧池9，第一好氧池8内的填料24被拦截装置26拦截。进入重力浓缩池7的处理液经重力沉淀浓缩后，上层清液经重力浓缩池7进入沉淀池进行后续处理，下层沉淀污泥经排泥管路排出。当设置于第一好氧池8内的在线污泥浓度计检测到污泥浓度低于设定的最低值时，第一好氧池8输入端的第五阀门16关闭，以及第一好氧池8的多层充气清洗管路25阀门均关闭，第一好氧池8清洗完成；

如果设置于第二好氧池9内的在线污泥浓度检测计检测到污泥浓度没超过设定的最高值，第四阀门15打开，第八阀门29关闭，污水处理系统进入正常运行模式。

如果设置于第二好氧池9内的在线污泥浓度检测计检测到污泥浓度超过设定的最高值，第二好氧池9输入端的第五阀门16打开即图3中位于最右边的第五阀门16

第一好氧池8出水和沉淀池4的部分出水进入第二好氧池9，第二好氧池9内水位上升，填料24填充率降低。第二好氧池9的多层充气清洗管路25阀门自上而下逐层打开，填料24在充气清洗管路25和曝气管路射出气流的作用下发生碰撞及冲洗，累积的污泥和脱落的生物膜经第二好氧池9进入重力浓缩池7，第二好氧池9的填料24被设置于壳体内的拦截装置26拦截。进入重力浓缩池7的处理液经重力沉淀浓缩后，上层清液经重力浓缩池7进入沉淀池进行后续处理，下层沉淀污泥经排泥管路排出。当设置于第二好氧池9的在线污泥浓度计检测到污泥浓度低于设定的最低值时，第二好氧池9清洗完成。第二好氧池9输入端的第五阀门16关闭，第四阀门15打开，第八阀门29关闭，污水处理系统进入正常运行模式。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。