专利名称：污水深度处理生物滤塔的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种污水深度处理生物滤塔，尤其涉及一种集脱氮除磷多种功能为一体的污水深度处理生物滤塔，适用于农村、集镇、小城市等分散性污水的深度处理及回用，属于环境工程污水处理技术领域。
背景技术：
我国目前的水污染情况已经十分严重，太湖、滇池、巢湖等流域水质呈富营养化，时有蓝绿藻爆发。在水体污染中，生活污水已经成为主要污染源，如在淮河流域中，生活污水占据污染源的60％以上。
目前我国城市的生活污水处理大都采用活性污泥法，然而建立活性污泥污水处理厂的基础设施、配套管网费和运行管理费用所需资金巨大，就我国目前的经济情况而言采用该方法处理污水份额有限。在我国人口占绝大多数的小城市、集镇、农村，生活污水的处理率极低，在这些地区套用传统城市污水处理方法更加不可取。因而开发适合我国国情的具有良好处理效果、处理成本低、便于维护的面向小城市、集镇、农村等分散性污水的一体化处理装置是解决我国水污染比较可取的方向。
生物滤塔作为一种传统的生物膜法污水处理装置，应用历史悠久，便于安装使用和维护，处理成本较低。然而传统生物滤塔利用生物膜去除BOD(生化需氧量)及完成氨氮的硝化，一般不涉及硝态氮的反硝化和磷、病菌的去除，深度处理性能很差。因而在如何保留生物滤塔优点的同时提高其深度处理性能是人们所密切关注的。
公开号为CN1369440A的中国专利考虑到强化装置的氨氮去除能力，提供一种利用具有氨氮吸附特性的沸石作为滤料的曝气生物滤池。然而该方法仅仅考虑到氨氮的去除效果，对氨氮硝化之后的反硝化脱氮却没有解决的办法，因而装置的脱氮能力有限，同时此装置对污水除磷也没有很好的效果。
公开号为CN1401592A的中国专利提供的双层滤料曝气生物滤池，考虑到污水处理的特性，采用不同的滤料设计成具有脱碳区和硝化区双层式滤池，然而同样没有考虑到脱氮除磷的深度处理效果。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种污水深度处理生物滤塔，同时具备脱氮除磷污水深度处理多种功能，具有良好的污水处理效果，其建设运行成本相对低廉，管理维护相对简易，适用于农村、集镇、小城市等分散性污水的深度处理及回用。
为实现这一目的，本发明的污水深度处理生物滤塔由具有不同去污目标的相对独立的污水处理单元组合而成，按照厌氧池预处理后进入装置的污水流向，依次经过的各个处理单元分别为BOD(生化需氧量)降解滤塔、氨氮吸附硝化滤塔、一级厌氧槽、二级厌氧槽、土壤吸附滤塔、磷强化吸附滤塔。BOD降解滤塔的顶部设置布水装置连接进水管，磷强化吸附滤塔的底部与装置出水管连通，各级滤塔中的填料采用格栅网支撑，各级滤塔之间用支柱隔开形成中空空间。各级滤塔上都设置换料检查口便于检修与更换材料。
本发明的具体结构为污水深度处理生物滤塔由各个相对独立的污水处理单元依次有序组合而成，分别依次为BOD降解滤塔、氨氮吸附硝化滤塔、一级厌氧槽、二级厌氧槽、土壤吸附滤塔及磷强化吸附滤塔。最上层的BOD降解滤塔的顶部设置布水装置连接进水管，BOD降解滤塔的内部放置塑料、砾石、陶瓷、玻璃等填料，由格栅网支撑。BOD降解滤塔与在其下部的氨氮吸附硝化滤塔之间用支柱隔开形成中空空间。氨氮吸附硝化滤塔内装有氨氮吸附填料如沸石、蛭石、硅胶等，可以是其中的一种或几种，同样由滤塔下方的隔栅网支撑填料。氨氮吸附硝化滤塔通过其下方的漏斗形厌氧槽进水装置，直接与装置下部的一级厌氧槽相通，一级厌氧槽中装有可以防止堵塞的大块的填料如砾石、陶瓷等大块滤料。一级厌氧槽底部封闭不透水，且与其上部的二级厌氧槽之间用隔栅网隔开。二级厌氧槽内部的填料可以是沙子、活性炭等细小填料，其顶部出口位于土壤吸附滤塔的土壤中，土壤吸附滤塔在二级厌氧槽上方并同时包围二级厌氧槽的四周，土壤吸附滤塔内部装有特配的添加磷吸附材料的改性土壤，添加的磷吸附材料包括粉煤灰、炼钢赤色钢泥或活性氧化铝。土壤吸附滤塔下方有隔栅网支撑土壤，并有支柱将土壤吸附滤塔和土壤吸附滤塔下方的磷强化吸附滤塔隔开。磷强化吸附滤塔位于装置下部、一级厌氧槽的四周，磷强化吸附滤塔的底部与装置出水管连通。磷强化吸附滤塔内部填料由具备磷吸附能力的天然矿物页岩、工业废弃物炉渣、人工合成的海绵铁、活性氧化铝中的一种或几种组成。各级滤塔上都有滤塔的换料检查口。
本发明所述的BOD降解滤塔内放置用于生长生物膜的填料，污水进入BOD降解滤塔后大部分有机物被降解，并且污水中的部分氨氮在此处转换成为硝态氮，处理后的污水以滴滤的形式进入氨氮吸附硝化滤塔。
本发明所述的氨氮吸附硝化滤塔内放置具有氨氮吸附功能的填料，污水进入这一级滤塔后，水中部分氨氮在复氧良好的情况下被生物膜硝化，另外由于填料具有氨氮吸附特性，来不及降解的氨氮被填料吸附后在干湿交替复氧良好的情况下被生物膜缓慢降解硝化，而硝化的进行又使得填料吸附的氨氮释放，填料得到再生，同时这一特性也使得本装置具备一定的抗氨氮冲击能力，保证出水质量的稳定。氨氮吸附硝化滤塔的处理出水由厌氧槽进水管收集进入一级厌氧槽的底部。
本发明所述的一级厌氧槽内放置具备一定粒径的填料，同时由厌氧槽进水管(同时充当氨氮吸附硝化塔的出水收集管)将流经氨氮吸附硝化塔后的污水引入一级厌氧槽内，然后污水中剩余的有机物和前两级滤塔脱落的生物膜进入一级厌氧槽酸化液化并且发生部分的硝酸态氮的反硝化，这样就大大减少了BOD降解滤塔和氨氮吸附硝化滤塔处理污水时产生的以脱落生物膜为主的污泥量，并且把污泥作为反硝化用的碳源，不同于传统滤塔的处理方法，一级厌氧槽要求填料具备一定粒径是为了防止堵塞，污水在一级厌氧槽中以上升流的形式进入二级厌氧槽中。
本发明所述的二级厌氧槽内放置细小填料，污水在这一级滤槽中进行反硝化，并且细小的有机悬浮颗粒进一步被截留酸化液化，污水以上升流的形式缓慢进入土壤吸附滤塔的土壤内，并在土壤毛细力的作用下分布流经土壤吸附滤塔。
本发明所述的土壤吸附滤塔内放置具有一定透水性的特配土壤，污水流经土壤时，磷在土壤的物化、化学、物理作用下被大部分去除，同时在带负电性的土壤胶体作用下大部分污水中含有的有害病菌被吸附去除，土壤吸附滤塔处理出水以滴滤的形式进入磷强化吸附滤塔中。
本发明所述的磷强化吸附滤塔中放置的填料为具备较强磷吸附能力的填料，当污水流经此滤塔时在磷强化吸附填料的作用下进一步除磷达到深度处理的目的。此级滤塔的出水由出水收集管收集排出装置回用。
本发明在各级滤塔上都设有滤塔的换料检查口，当系统出现堵塞等故障时或者需要更换填料时可从各换料检查口进行检修或更换作业。
本发明在保留生物滤塔复氧良好、去除BOD和氨氮硝化性能良好、基建运行成本相对低廉的优点的同时增加了厌氧槽、土壤吸附滤塔和磷强化吸附滤塔，在各单元功能相对独立的基础上又有序叠加协同作用，使得装置具备了反硝化脱氮、除磷能力以及良好的除病菌能力等优点，增强了污水深度脱氮除磷的处理效果。本发明中各污水处理单元相对独立而又组合成一体化的独特构造方便了设计、安装、维护和运行管理，可以根据运行要求调节组成单元的数量，各处理单元中不同功能的滤料可按需要随时更换，部分滤料如天然沸石在去除效果下降时可以再生回用，土壤滤料和某些磷吸附材料在达到磷吸附饱和后可以作为绿化用土回收利用等，因而节约了运行成本。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的侧视结构示意图。
图1、图2中，1为进水管，2为布水装置，3为BOD降解滤塔，4为隔栅网，5为氨氮吸附硝化滤塔，6为支柱，7为厌氧槽进水装置，8为土壤吸附滤塔，9为二级厌氧槽，10为磷强化吸附滤塔，11为一级厌氧槽，12为滤塔换料检查口，13为出水收集管。
具体实施例方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步描述。
本发明污水深度处理生物滤塔结构如图1、图2所示，由各个相对独立的污水处理单元依次有序组合而成，分别依次为BOD降解滤塔3、氨氮吸附硝化滤塔5、一级厌氧槽11、二级厌氧槽9、土壤吸附滤塔8、磷强化吸附滤塔10。最上层的BOD降解滤塔3的顶部设置布水装置2连接进水管1，BOD降解滤塔3的内部放置塑料、砾石、陶瓷、玻璃等填料，由格栅网4支撑，隔栅网4可以由塑料、金属、织物等制成有一定开孔大小的网状物。BOD降解滤塔3与在其下部的氨氮吸附硝化滤塔5之间用支柱6隔开形成中空空间。氨氮吸附硝化滤塔5内装有氨氮吸附填料如沸石、蛭石、硅胶等，同样由滤塔下方的隔栅网4支撑填料。氨氮吸附硝化滤塔5通过其下方的漏斗形厌氧槽进水装置7，直接与装置下部的一级厌氧槽11相通，一级厌氧槽11中装有可以防止堵塞的大块的填料如砾石、陶瓷等大块滤料。一级厌氧槽11底部封闭不透水，且与其上部的二级厌氧槽9之间采用隔栅网4隔开。二级厌氧槽9内部的填料可以是沙子、活性炭等细小填料，其顶部出口位于土壤吸附滤塔8的土壤中，土壤吸附滤塔8在二级厌氧槽9上方并同时包围二级厌氧槽9的四周，土壤吸附滤塔8内部装有特配的添加有磷吸附材料的改性土壤，土壤吸附滤塔8下方有隔栅网4支撑土壤，并有支柱6将土壤吸附滤塔8和土壤吸附滤塔8下方的磷强化吸附滤塔10隔开。磷强化吸附滤塔10位于装置下部、一级厌氧槽11的四周，磷强化吸附滤塔10的底部与装置出水管13连通。各级滤塔上都有滤塔的换料检查口12。
生活污水经过化粪池预处理后由污水泵抽取或者利用重力自流作用下进入装置进水管1，而后由布水装置2均匀分布后以滴滤形式进入BOD降解滤塔3，污水在经过BOD滤塔3的处理后以水滴滴落的形式进入氨氮吸附硝化滤塔5中，经过氨氮吸附硝化滤塔处理后由滤塔5下方的厌氧槽进水装置7收集进入一级厌氧槽11。污水在一级厌氧中停留一定时间后以上升流形式经过隔栅网4进入二级厌氧槽9，污水在二级厌氧槽中进一步反硝化，而后上升到一定高度后在土壤毛细力作用下进入土壤吸附滤塔8中，通过土壤毛细力的作用下实现水固的进一步分离。污水经过土壤吸附滤塔8的作用再以滴滤的形式进入磷强化吸附滤塔10中，经过磷吸附填料的处理之后再进入系统出水管13中排出系统。
本发明在各级滤塔上都设有滤塔的换料检查口12，当系统出现堵塞等故障时或者需要更换填料时可从各换料检查口12进行检修或更换作业。各级滤塔之间都采用支柱6隔开形成中空的空间用以复氧，各级滤塔和厌氧槽的外壳材质可以选用金属、塑料、玻璃钢、混凝土等。各级滤塔相对独立，便于安装拆卸。
本发明的实施可以通过下面的具体实施例进一步说明，但并不限于此实施例。
以上海市闵行区某住宅小区内一号楼的生活污水为处理对象，一号楼内共计人口58人，日污水发生量为12吨左右，选择一号楼前的绿化草地作为装置的放置地，装置高为3m，长和宽为1.5m×1.5m，其中BOD降解滤塔3和氨氮吸附硝化滤塔5均高0.5m，圆柱状一级厌氧槽11高0.6m，直径为1m，圆柱状二级厌氧槽9高1.2m，直径为1m，土壤吸附滤塔8高1.5m，磷强化吸附滤塔10高0.3m，各滤塔之间由支柱6和隔栅网4构成的通风口高为5cm，以上所有滤塔和厌氧槽均由混凝土制成。系统进水管1、厌氧槽进水管7和系统出水管13均为直径10cm的PVC管，各隔栅网4由不锈钢制成，BOD降解滤塔3内放置直径为3cm～5cm多孔珍珠岩，氨氮吸附硝化滤塔5内放置直径为3～5cm的天然沸石，一级厌氧槽11内放置直径为3～5cm的砾石，二级厌氧槽9内放置沙子，土壤吸附滤塔8内放置采自当地的绿化用土，磷强化吸附滤塔10采用的填料是具有强吸磷能力的直径为3～5cm的天然页岩，污水进厌氧池预处理后由污水泵按运行1.5小时，停止0.5小时，日进水量为12吨的方式进水，经过3个月的运行，装置进水的COD、NH4+-N、TN、TP浓度分别平均为125.4mg/L，18.7mg/L，37.6mg/L，10.1mg/L，经系统处理后出水对应的浓度分别为10.1mg/L，0.7mg/L，3.5mg/L，0.1mg/L，去除率分别是91.9％，96.2％，90.7％，99.0％，处理出水满足国家建设部颁发的《生活杂用水水质标准》(CJ25.1-89)，经过加氯消毒后可以回用。
权利要求
1.一种污水深度处理生物滤塔，其特征在于由生化需氧量BOD降解滤塔(3)、氨氮吸附硝化滤塔(5)、一级厌氧槽(11)、二级厌氧槽(9)、土壤吸附滤塔(8)、磷强化吸附滤塔(10)依次有序组合而成，最上层的BOD降解滤塔(3)的顶部设置布水装置(2)连接进水管(1)，BOD降解滤塔(3)下部为氨氮吸附硝化滤塔(5)，氨氮吸附硝化滤塔(5)通过其下方的厌氧槽进水装置(7)与装置下部的一级厌氧槽(11)相通，一级厌氧槽(11)的上部为二级厌氧槽(9)，二级厌氧槽(9)顶部出口位于土壤吸附滤塔(8)的土壤中，土壤吸附滤塔(8)同时围绕二级厌氧槽(9)的四周，土壤吸附滤塔(8)下方的磷强化吸附滤塔(10)位于一级厌氧槽(11)的四周，磷强化吸附滤塔(10)的底部与装置出水管(13)连通，各级滤塔中的填料采用格栅网(4)支撑，各级滤塔之间用支柱(6)隔开形成中空空间，各级滤塔上都设置换料检查口(12)。
2.权利要求1的污水深度处理生物滤塔，其特征在于所述BOD降解滤塔(3)中的填料为塑料、砾石、陶瓷、玻璃中的一种或几种。
3.权利要求1的污水深度处理生物滤塔，其特征在于所述氨氮吸附硝化滤塔(5)中的填料为沸石、蛭石、硅胶中的一种或几种。
4.权利要求1的污水深度处理生物滤塔，其特征在于所述一级厌氧槽(11)中的填料为大块的砾石或陶瓷。
5.权利要求1的污水深度处理生物滤塔，其特征在于所述二级厌氧槽(9)内部的填料为沙子或活性炭。
6.权利要求1的污水深度处理生物滤塔，其特征在于所述土壤吸附滤塔(8)内部装有添加磷吸附材料粉煤灰、炼钢赤色钢泥或活性氧化铝的改性土壤。
7.权利要求1的污水深度处理生物滤塔，其特征在于所述磷强化吸附滤塔(10)内部填料由具备磷吸附能力的天然矿物页岩、工业废弃物炉渣、人工合成的海绵铁、活性氧化铝中的一种或几种组成。
全文摘要
一种污水深度处理生物滤塔，由具有不同去污目标的相对独立的污水处理单元组合而成，按照厌氧池预处理后进入装置的污水流向，依次经过的各个处理单元分别为生化需氧量BOD降解滤塔、氨氮吸附硝化滤塔、一级厌氧槽、二级厌氧槽、土壤吸附滤塔、磷强化吸附滤塔。BOD降解滤塔的顶部设置布水装置连接进水管，磷强化吸附滤塔的底部与装置出水管连通，各级滤塔中的填料采用格栅网支撑，各级滤塔之间用支柱隔开形成中空空间。各级滤塔上都设置换料检查口便于检修与更换材料。本发明保留了生物滤塔复氧良好、去除BOD和氨氮硝化性能良好、基建运行成本相对低廉的优点，增加了反硝化脱氮、除磷能力以及良好的除病菌能力，具备污水深度处理能力。
文档编号C02F3/10GK1587101SQ200410066580
公开日2005年3月2日 申请日期2004年9月23日 优先权日2004年9月23日
发明者郑向勇, 何圣兵, 吴德意, 孔海南 申请人:上海交通大学