污水处理系统及其反硝化生物滤池模块的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种污水处理系统及其反硝化生物滤池模块。该反硝化生物滤池模块，包括：过滤装置，包括高位水池、生物滤池、连通高位水池与生物滤池的第一管道、清水池以及连通生物滤池与清水池的第二管道，生物滤池内设有反硝化菌生物膜；高位水池用于暂存含硝态氮的污水并为生物滤池进水提供压能，生物滤池用于对来自高位水池的出水氮污染物进行截留和代谢，清水池用于存储经生物滤池过滤后的出水；回流装置，包括回流管道，回流管道一端与第一管道连通，另一端与清水池连通，用于将清水池内的一部分水送入生物滤池。基于此，上述反硝化生物滤池模块能有效除去硝态氮。
【专利说明】
污水处理系统及其反硝化生物滤池模块
技术领域
[0001]本实用新型涉及污水处理技术领域，特别是涉及一种污水处理系统及其反硝化生物滤池模块。
【背景技术】
[0002]随着经济的高速发展，氮和有机物的不断泄入，致使湖泊、水库水体日趋恶化，水体富营养化问题相当突出。氮污染控制越来越受到重视，成为当前及今后一个时期水污染控制工作的重要任务。在刚刚颁布的《水污染防治行动计划》要求地级及以上城市建成区黑臭水体均控制在10%以内，地级及以上城市集中式饮用水水源水质达到或优于m类比例总体高于93%，全国地下水质量极差的比例控制在15%左右。到2030年，全国七大重点流域水质优良比例总体达到75%以上，城市建成区黑臭水体总体得到消除，城市集中式饮用水水源水质达到或优于m类比例总体为95%左右。
[0003]为实现这一目标，现有污水处理厂必须进行提标改造，增强脱氮能力。由于技术落后、工艺老化等原因，污水处理厂的出水总氮浓度很高(污水处理厂的氮污染主要有氨氮和硝态氮，现有污水处理厂在处理污水时，主要是将氨氮转化为硝态氮，能满足当时的要求)，有的甚至高于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)—级B标准。
【实用新型内容】
[0004]基于此，有必要提供一种能有效除去硝态氮的污水处理系统及其反硝化生物滤池模块。
[0005]—种反硝化生物滤池模块，包括:
[0006]过滤装置，包括高位水池、生物滤池、连通所述高位水池与所述生物滤池的第一管道、清水池以及连通所述生物滤池与所述清水池的第二管道，所述生物滤池内设有反硝化菌生物膜;所述高位水池用于暂存含硝态氮的污水并为所述生物滤池进水提供压能，所述生物滤池用于对来自所述高位水池的出水氮污染物进行截留和代谢，所述清水池用于存储经所述生物滤池过滤后的出水；以及
[0007]回流装置，包括回流管道，所述回流管道一端与所述第一管道连通，另一端与所述清水池连通，用于将所述清水池内的一部分水送入所述生物滤池。
[0008]在上述反硝化生物滤池模块，经生物滤池到达清水池内的水的氧浓度非常低。为了降低碳源投加量及提高硝态氮的去除率。通过设置回流装置使得清水池内具有低浓度氧及硝态氮的水与高位水池内具有较高浓度氧及硝态氮的出水混合后再进入生物滤池，稀释高位水池的出水的氧浓度及硝态氮的浓度，降低进入生物滤池内的水的氧浓度及硝态氮的浓度，进而可以降低碳源投加量，节省成本，还可以增加硝态氮的去除率。而且上述反硝化生物滤池模块实现单级反硝化滤池高效处理高浓度硝态氮的废水，工艺简单，运行操作简单，非常适合现有污水处理厂提标改造使用。
[0009]在其中一个实施例中，所述反硝化生物滤池模块还包括碳源投加装置，所述碳源投加装置包括在线监测组件、变频器、碳源投加栗、碳源储罐及PLC计算机工作系统；
[0010]所述在线监测组件具有分别与所述PLC计算机工作系统通信连接的第一探测传感器及第二探测传感器，所述第一探测传感器用于监测所述高位水池内的水的化学需氧量及总氮量，并将所述高位水池内的水的化学需氧量及总氮量转化成第一电信号，所述第二探测传感器用于监测所述清水池内的水的化学需氧量及总氮量，并将所述清水池内的水的化学需氧量及总氮量转化成第二电信号；
[0011 ]所述变频器与所述PLC计算机工作系统通信连接；
[0012]所述变频器与所述碳源投加栗通信连接；
[0013]所述碳源投加栗的进水口及出水口分别连接第一加碳管道及第二加碳管道，所述第一加碳管道远离所述碳源投加栗的一端与所述碳源储罐连通，所述第二加碳管道远离所述碳源投加栗的一端与所述高位水池连通；
[0014]所述PLC计算机工作系统用于控制所述第一探测传感器及所述第二探测传感器工作，并接收所述第一电信号及所述第二电信号，根据所述第一电信号及所述第二电信号控制所述变频器指示所述碳源投加栗向所述高位水池投加碳源。
[0015]在其中一个实施例中，所述过滤装置还包括第三管道，所述第三管道一端与所述高位水池连通，另一端用于与污水处理厂连通，所述第二加碳管道与所述第三管道连通。
[0016]在其中一个实施例中，所述高位水池的侧壁上设有高位进水口及高位出水口，所述高位进水口用于与污水处理厂连通，所述第一管道一端与所述高位出水口连通，所述第一探测传感器位于所述高位水池内，并位于所述高位出水口处。
[0017]在其中一个实施例中，所述反硝化生物滤池模块还包括反冲洗装置；
[0018]所述反冲洗装置包括供气装置及设于所述生物滤池内的布气管，所述布气管与所述供气装置连接，且在竖直方向上，所述布气管位于所述生物滤池靠近地面的一端。
[0019]在其中一个实施例中，所述生物滤池的侧壁上设有过滤进水口及过滤出水口，所述第一管道一端与所述滤进水口连通，所述第二管道一端与所述过滤出水口，在竖直方向上，所述布气管、所述过滤进水口及所述过滤出水口依次排布，且所述布气管靠近地面。
[0020]在其中一个实施例中，在竖直方向上，所述生物滤池包括依次排布的承托层区、填料区及清水区，且所述承托层区靠近地面，所述承托层区装有鹅软石，所述填料区装有火山岩填料，所述清水区用于储存清水；
[0021 ] 所述生物滤池的侧壁上设有过滤进水口及过滤出水口，所述过滤进水口位于所述承托层区，所述过滤出水口位于所述清水区。
[0022]在其中一个实施例中，所述清水池的侧壁上设有清水进水口、第一出水口及第二出水口，所述第二管道一端与所述清水进水口连通，所述回流管道一端与所述第一出水口连通，所述第二出水口用于将所述清水池内的另一部分水排出。
[0023]在其中一个实施例中，所述回流装置还包括变频回流栗及流量计，所述回流管道包括回流进水管及回流出水管，所述回流进水管一端与所述清水池连通，另一端与所述变频回流栗的进水口连通，所述回流出水管一端与所述变频回流栗的出水口连通，另一端与所述第一管道连通，所述流量计用于监测所述变频回流栗的流量。
[0024]一种污水处理系统，包括:
[0025]污水处理模块，用于将污水中的氨氮转化为硝态氮，以得到初步净化水；以及
[0026]上述的反硝化生物滤池模块，与所述污水处理模块连通，用于将初步净化水中的硝态氮转化为氮气。
【附图说明】
[0027]图1为一实施方式的污水处理系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图及具体实施例对污水处理系统及其反硝化生物滤池模块进行进一步说明。
[0029]如图1所示，一实施方式的污水处理系统10，包括污水处理模块12及反硝化生物滤池模块14。
[0030]在本实施方式中，污水处理模块12用于将污水中的氨氮转化为硝态氮，以得到初步净化水。具体的，在本实施方式中，污水处理模块12为污水处理厂中，用于满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)—级B标准的处理污水的模块。也即污水处理模块12为待改造的污水处理厂中的现有的处理污水的模块，当只有污水处理模块12时，污水处理厂的出水能满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)—级B标准，但不能满足近期颁布的《水污染防治行动计划》的标准。也即污水处理模块12能将氨氮转化为硝态氮，从而消除氨氮，但不能降低总氮(氨氮与硝态氮)的含量。
[0031]为了消除硝态氮，以降低总氮的含量，需要对现有的污水处理厂进行提标改造，增强脱氮能力。而反硝化生物滤池模块14具有占地面积小、水力负荷高的特点，作为后置工艺对于预留发展用地有限的污水处理厂是一个合适的解决方案。反硝化生物滤池模块14的原理是利用反硝化菌在缺氧及具有碳源的条件下，将硝态氮还原成气态氮，从而消除硝态氮降低总氮含量。
[0032]反硝化生物滤池模块14与污水处理模块12连通，用于将初步净化水中的硝态氮转化为氮气。通过对现有的污水处理厂进行改造，在现有污水处理厂的污水处理模块12后端加接反硝化生物滤池模块14，从而使得污水处理厂的出水能满足近期颁布的《水污染防治行动计划》的标准。可以理解，在其他实施方式中，反硝化生物滤池模块14可以应用于除污水处理厂以外的其他水处理区域，以消除硝态氮。
[0033]反硝化生物滤池模块14包括过滤装置100、回流装置200、碳源投加装置300及反冲洗装置(图未示)。
[0034]过滤装置100包括高位水池110、生物滤池120、连通高位水池110与生物滤池120的第一管道130、清水池140以及连通生物滤池120与清水池140的第二管道150。高位水110池用于暂存含硝态氮污水并为生物滤池120进水提供压能。生物滤池120用于对来自高位水池110的出水氮污染物进行截留和代谢。清水池140用于存储经生物滤池120过滤后的出水。
[0035]回流装置200包括回流管道210。回流管道210—端与第一管道130连通，另一端与清水池140连通，用于将清水池140内的一部分水送入生物滤池120。
[0036]通常情况下，高位水池110内的水不仅含有较高浓度的硝态氮而且还含有较高浓度的氧。而较高浓度的氧会抑制硝态氮还原为气态氮这一过程，导致碳源消耗量大，而过量投加碳源会增加成本。而生物滤池120的水力负荷高，处理高浓度的硝态氮的污水，出水效果并不理想，也即硝态氮的去除率较低，可能的原因是污水在流经填料生物膜过程中高浓度的硝态氮并不能完全被微生物截留降解，导致出水硝态氮的浓度偏高，需要将多级的反硝化生物滤池串联，这就增加了工艺的难度，同时提高了运行的成本。
[0037]在上述反硝化生物滤池模块14，经生物滤池120到达清水池140内的水的氧浓度非常低。为了降低碳源投加量及提高硝态氮的去除率。通过设置回流装置200使得清水池140内具有低浓度氧及硝态氮的水与高位水池110内具有较高浓度氧及硝态氮的出水混合后再进入生物滤池120，稀释高位水池110的出水的氧浓度及硝态氮的浓度，降低进入生物滤池120内的水的氧浓度及硝态氮的浓度，进而可以降低碳源投加量，节省成本，还可以增加硝态氮的去除率。而且上述反硝化生物滤池模块14实现单级反硝化滤池高效处理高浓度硝态氮的废水，工艺简单，运行操作简单，非常适合现有污水处理厂提标改造使用。
[0038]进一步，在本实施方式中，高位水池110的侧壁上设有高位进水口112及高位出水口 114。高位进水口 112用于与污水处理厂连通，也即与污水处理模块12连通。第一管道130一端与高位出水口 114连通。
[0039]进一步，在本实施方式中，生物滤池120的侧壁上设有过滤进水口122及过滤出水口 124。第一管道130远离高位水池110的一端与过滤进水口 122连通，第二管道150—端与过滤出水口 124连通。
[0040]进一步，在本实施方式中，在竖直方向上，生物滤池120包括依次排布的承托层区126、填料区128及清水区129。且承托层区126靠近地面。承托层区126装有鹅软石，填料区128装有火山岩填料，清水区129用于储存清水。过滤进水口 122位于承托层区126，过滤出水口 124位于清水区129。
[0041]进一步，在本实施方式中，清水池140的侧壁上设有清水进水口142、第一出水口144及第二出水口 146。第二管道150远离生物滤池120的一端与清水进水口 142连通。回流管道210—端与第一出水口 144连通，第二出水口 146用于将清水池140内的另一部分水排出。
[0042]进一步，在本实施方式中，回流装置200还包括变频回流栗220及流量计(图未示)。回流管道210包括回流进水管212及回流出水管214。回流进水管212—端与清水池140连通，也即与第一出水口 144连通，另一端与变频回流栗220的进水口连通。回流出水管214—端与变频回流栗220的出水口连通，另一端与第一管道130连通。流量计用于监测变频回流栗220的流量。通过设置变频回流栗220及流量计可以实时精准的确定回流至生物滤池120内的水量，回流至生物滤池120内的水量可以根据需求实时变化。可以理解，在其他实施方式中，可以通过普通的栗定量回流水量。
[0043]进一步，在本实施方式中，碳源投加装置300包括在线监测组件(图未示)、变频器(图未示)、碳源投加栗310、碳源储罐320及PLC计算机工作系统330。
[0044]在线监测组件具有分别与PLC计算机工作系统330通信连接的第一探测传感器(图未示)及第二探测传感器(图未示)。第一探测传感器用于监测高位水池110内的水的化学需氧量及总氮量，并将高位水池110内的水的化学需氧量及总氮量转化成第一电信号。第二探测传感器用于监测清水池140内的水的化学需氧量及总氮量，并将清水池140内的水的化学需氧量及总氮量转化成第二电信号。
[0045]具体的，在本实施方式中，第一探测传感器位于高位水池110内，并位于高位出水口 114处。第二探测传感器位于清水池140内，并位于第二出水口 146处。可以理解，在其他实施方式中，只要第一探测传感器位于高位水池110内，第二探测传感器位于清水池140内即可。
[0046]变频器与PLC计算机工作系统330通信连接。碳源投加栗310与变频器通信连接。碳源投加栗310的进水口及出水口分别连接第一加碳管道340及第二加碳管道350。第一加碳管道340远离碳源投加栗310的一端与碳源储罐320连通。第二加碳管道350远离碳源投加栗310的一端与高位水池110连通。
[0047]具体的，在本实施方式中，过滤装置100还包括第三管道160。第三管道160—端与高位水池110连通，也即与高位进水口 112连通，另一端用于与污水处理厂连通，也即与污水处理模块12连通。第二加碳管道350与第三管道160连通。可以理解，在其他实施方式中，可以使得第二加碳管道350与高位水池110直接连通。
[0048]PLC计算机工作系统330用于控制第一探测传感器及第二探测传感器工作，并接收第一电信号及第二电信号，根据第一电信号及第二电信号控制变频器指示碳源投加栗310向高位水池投加碳源。
[0049]在本实施方式中，通过设置碳源投加装置300可以实时精准的向生物滤池120内投加碳源，碳源的投加量可以随不同时段的第一电信号及第二电信号而实时调整。可以理解，在其他实施方式中，可以省略在线监测组件及PLC计算机工作系统330等，而通过碳源投加栗310定量投加碳源。
[0050]反冲洗装置包括供气装置(图未示)及设于生物滤池120内的布气管(图未示)。布气管与供气装置连接。且在竖直方向上，布气管位于生物滤池120靠近地面的一端。反硝化生物滤池模块14长期使用后，生物滤池120内的填料颗粒之间的间隙可能会被堵塞，导致水不能快速从生物滤池120底部传送至生物滤池120上部。通过设置反冲洗装置，隔一段时间或实时通过供气装置及布气管向生物滤池120的底部输入气体，防止生物滤池120内的填料颗粒之间的间隙会被堵塞。
[0051]城市污水处理厂出水溶解氧的浓度较高，而反硝化生物滤池内部需要缺氧环境，通过出水回流工段，一是可以降低进水溶解氧浓度，进而降低碳源投加量，二是可以降低进水的总氮负荷，提高总氮的总体去除率。利用上述污水处理系统深度处理含高硝态氮浓度的污水处理厂出水，出水总氮浓度可以达到《地表水环境质量标准》IV类。
[0052]以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0053]以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种反硝化生物滤池模块，其特征在于，包括: 过滤装置，包括高位水池、生物滤池、连通所述高位水池与所述生物滤池的第一管道、清水池以及连通所述生物滤池与所述清水池的第二管道，所述生物滤池内设有反硝化菌生物膜;所述高位水池用于暂存含硝态氮的污水并为所述生物滤池进水提供压能，所述生物滤池用于对来自所述高位水池的出水氮污染物进行截留和代谢，所述清水池用于存储经所述生物滤池过滤后的出水；以及 回流装置，包括回流管道，所述回流管道一端与所述第一管道连通，另一端与所述清水池连通，用于将所述清水池内的一部分水送入所述生物滤池。2.根据权利要求1所述的反硝化生物滤池模块，其特征在于，所述反硝化生物滤池模块还包括碳源投加装置，所述碳源投加装置包括在线监测组件、变频器、碳源投加栗、碳源储罐及PLC计算机工作系统； 所述在线监测组件具有分别与所述PLC计算机工作系统通信连接的第一探测传感器及第二探测传感器，所述第一探测传感器用于监测所述高位水池内的水的化学需氧量及总氮量，并将所述高位水池内的水的化学需氧量及总氮量转化成第一电信号，所述第二探测传感器用于监测所述清水池内的水的化学需氧量及总氮量，并将所述清水池内的水的化学需氧量及总氮量转化成第二电信号； 所述变频器与所述PLC计算机工作系统通信连接； 所述变频器与所述碳源投加栗通信连接； 所述碳源投加栗的进水口及出水口分别连接第一加碳管道及第二加碳管道，所述第一加碳管道远离所述碳源投加栗的一端与所述碳源储罐连通，所述第二加碳管道远离所述碳源投加栗的一端与所述高位水池连通； 所述PLC计算机工作系统用于控制所述第一探测传感器及所述第二探测传感器工作，并接收所述第一电信号及所述第二电信号，根据所述第一电信号及所述第二电信号控制所述变频器指示所述碳源投加栗向所述高位水池投加碳源。3.根据权利要求2所述的反硝化生物滤池模块，其特征在于，所述过滤装置还包括第三管道，所述第三管道一端与所述高位水池连通，另一端用于与污水处理厂连通，所述第二加碳管道与所述第三管道连通。4.根据权利要求2所述的反硝化生物滤池模块，其特征在于，所述高位水池的侧壁上设有高位进水口及高位出水口，所述高位进水口用于与污水处理厂连通，所述第一管道一端与所述高位出水口连通，所述第一探测传感器位于所述高位水池内，并位于所述高位出水口处。5.根据权利要求1所述的反硝化生物滤池模块，其特征在于，所述反硝化生物滤池模块还包括反冲洗装置； 所述反冲洗装置包括供气装置及设于所述生物滤池内的布气管，所述布气管与所述供气装置连接，且在竖直方向上，所述布气管位于所述生物滤池靠近地面的一端。6.根据权利要求5所述的反硝化生物滤池模块，其特征在于，所述生物滤池的侧壁上设有过滤进水口及过滤出水口，所述第一管道一端与所述滤进水口连通，所述第二管道一端与所述过滤出水口，在竖直方向上，所述布气管、所述过滤进水口及所述过滤出水口依次排布，且所述布气管靠近地面。7.根据权利要求1所述的反硝化生物滤池模块，其特征在于，在竖直方向上，所述生物滤池包括依次排布的承托层区、填料区及清水区，且所述承托层区靠近地面，所述承托层区装有鹅软石，所述填料区装有火山岩填料，所述清水区用于储存清水； 所述生物滤池的侧壁上设有过滤进水口及过滤出水口，所述过滤进水口位于所述承托层区，所述过滤出水口位于所述清水区。8.根据权利要求1所述的反硝化生物滤池模块，其特征在于，所述清水池的侧壁上设有清水进水口、第一出水口及第二出水口，所述第二管道一端与所述清水进水口连通，所述回流管道一端与所述第一出水口连通，所述第二出水口用于将所述清水池内的另一部分水排出。9.根据权利要求1所述的反硝化生物滤池模块，其特征在于，所述回流装置还包括变频回流栗及流量计，所述回流管道包括回流进水管及回流出水管，所述回流进水管一端与所述清水池连通，另一端与所述变频回流栗的进水口连通，所述回流出水管一端与所述变频回流栗的出水口连通，另一端与所述第一管道连通，所述流量计用于监测所述变频回流栗的流量。10.一种污水处理系统，其特征在于，包括: 污水处理模块，用于将污水中的氨氮转化为硝态氮，以得到初步净化水；以及 如权利要求1-9中任一项所述的反硝化生物滤池模块，与所述污水处理模块连通，用于将初步净化水中的硝态氮转化为氮气。
【文档编号】C02F3/28GK205500907SQ201620107998
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年2月2日
【发明人】王波, 王源, 黄鑫, 李建, 骆灵喜
【申请人】深圳市深港产学研环保工程技术股份有限公司