专利名称：一种应用于印染废水深度处理的高效曝气生物滤池及其处理方法
技术领域：
本发明涉及印染废水的深度处理，特别是对印染废水色度、胶体状污染物和SS的去除。具体地说是一种应用于印染废水深度处理的高效曝气生物滤池及其处理方法。本发明适用于纺织印染企业废水的深度处理和节能减排，降低企业运行成本；本发明也适用于对其它废水的深度处理，实现低成本条件下对废水的回用。
背景技术：
曝气生物滤池的结构与普通快滤池基本相同，不同之处在于曝气生物滤池下部或底部增加了曝气系统。但现有的曝气生物滤池，处理废水的效果不理想。因为现有的的曝气生物滤池，没有先期对进入过滤单元的废水进行前处理，所以不能有效减少进入过滤单元的SS、胶体物质，同时现有曝气生物滤池过滤单元的结构设计也不合理，所以现有的曝气生物滤池及其处理方法无法保证对废水的处理效果。
发明内容
本发明根据印染废水深度处理和印染工艺用水对水质特殊要求的特点，对已有的曝气生物滤池进行改良，形成对色度、有机物、胶体、SS等污染物具有高效去除作用的应用于印染废水深度处理的高效曝气生物滤池及其处理方法。
本发明的技术方案是
本发明所述的曝气生物滤池包括一滤料单元和至少一个复合填料单元；复合填料单元和和滤料单元相连。
复合填料单元有二个，分别设于滤料单元的二侧；复合填料单元包括前曝气系统、 复合填料区和折板，前曝气系统和折板设于复合填料区内；滤料单元包括进水布水槽、上层曝气系统、下层曝气系统、滤料区、反冲洗系统和滤水收集室，进水布水槽、反冲洗系统和滤水收集室环绕滤料区设置；滤料区包括滤板和设置在滤板上的滤料层，上层曝气系统和下层曝气系统设置在滤料层内。
复合填料区内设有复合填料，所述的复合填料为填料丝，复合填料的体积不少于复合填料区总容积的75% ；进水布水槽中设置有三角堰板，以有效调整布水的均勻性；滤料层包括过滤层和承托层，过滤层设于承托层上；过滤层的滤料为无烟煤、活性炭、陶粒中的至少一种，或者是其中至少二种的组合；所述的滤料粒径一般为0. 8-2. 5mm ；当滤料为活性炭时，活性炭粒径控制在l_2mm，，K80<2. 0 ；承托层由直径l_3cm卵石构成，承托层的厚度为 30cm左右，滤料层的厚度为1. 5-;3m。
下层曝气系统包括下层曝气管道和设置在下层曝气管道中的阀门，下层曝气管道中设有曝气孔，下层曝气管道设置在滤板上侧的承托层中；上层曝气系统包括上层曝气管道和设置在上层曝气管道中的阀门，上层曝气管道中设有曝气孔，上层曝气管道设置在滤板上侧的过滤层中；前曝气系统包括前曝气管道和设置在前曝气管道中的阀门，前曝气管道中设有曝气孔；上层曝气管道设置在离滤料层顶有约0. 3m处；上层曝气系统和下层曝气系统相互独立；上层曝气管道的曝气孔直径0. 5-lmm,下层曝气管道的曝气孔直径也为 0. 5-lmm。
反冲洗系统包括反冲洗水泵、反冲洗进水管、反冲洗排放管、反冲洗滤网、反冲洗水槽，反冲洗水槽上设置有三角堰板，以对反冲洗进水均勻性进行调整；反冲洗滤网安装在过滤单元周围设置的凸起构筑物上。
本发明所述的应用于印染废水深度处理的曝气生物滤池的处理方法，包括如下步骤
A、废水首先进入复合填料单元由于在复合填料单元中设置有折板，所以废水通过折板流的方式经过复合填料单元，废水中的SS被截留；由于在此单元设置有前曝气系统，强化了废水与微生物的接触，增强了传质效果；根据处理水质和处理要求的不同，废水在复合填料区的水力停留时间为1 池，折板流的流速控制在0. 5-2m/h ；
B、废水进入滤料单元经复合填料单元处理的废水进入滤料单元进一步处理；首先废水经过进水布水槽布水后，进入滤料区过滤，该废水经过滤料区滤料的过滤后，进入滤板下的滤水收集室，再经过滤液排放管，进入后续的清水池单元；进水布水槽中设置有三角堰板，用以有效调整布水的均勻性；根据不同的进水水质条件和处理要求，过滤单元的滤速控制在0. 7-2. 5m/h，水力停留时间1. 5-4. 5h ；
滤料区下层曝气系统的曝气量很小，仅提供滤池中废水和滤料充分接触的动力，尽量保持滤料层的整体性；滤料区中的溶解氧大部分由上层曝气系统提供；
滤料区在经过一段进间使用后，要进行反冲洗，在反冲洗时，两层曝气系统全部打开， 以为滤料冲洗提供足够剪切力；反冲洗强度一般为7-10L/(m2. s)。
本发明在运行一定的时间后，因水头损失的增加，需对滤池进行反冲洗，以释放截留的悬浮物并更新生物膜，此为反冲过程。
本发明的优点一是本发明在滤池前增加复合填料单元(微氧折板生物接触氧化单元)，两者构成统一体，组成一种新的曝气生物滤池形式，可以有效减少进入过滤单元的 SS、胶体物质，并改善废水的可生化性，保证滤池废水的处理效果。所述的该微氧折板生物接触氧化单元，在废水进入后采用折板流的方式，此单元设置的曝气系统内的溶解氧浓度不大于0. 5mg/L，强化了废水与微生物的接触，增强系统内的传质效果，同时保持系统内的微氧状态，以利用水解酸化提高废水的可生化性。此复合填料单元具有推流反应器的特点， 最大限度减少了系统内的死角、短路流和沟流，提高了系统的运行效果。二是本发明在滤料单元采用双层曝气系统，其中下层曝气系统在正常运行时仅仅提供微量曝气，在有效利用滤料间孔隙以提高过滤能力的情况下，尽量不破坏滤层的整体结构，保证滤池的过滤效果。 而由上层曝气系统提供主要的溶解氧量，同时上层曝气系统具有找平滤料层表面的作用， 减少滤层中出现短路流；滤池单元设置反冲洗滤网，可以保证气、水的高强度联合反冲条件下避免滤料的流失。三是本发明曝气生物滤池与普通活性污泥法相比，具有有机负荷高、占地面积小(是普通活性污泥法的1/3)、投资少(节约30%)、不会产生污泥膨胀、氧传输率高、 出水水质好。
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的A-A剖面示意图。
图3为图1的B-B剖面示意图。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。
如图所示，本发明所述的曝气生物滤池包括一滤料单元5和至少一个复合填料单元1 ；复合填料单元1和和滤料单元5相连。
复合填料单元1有二个，分别设于滤料单元5的二侧；复合填料单元1包括前曝气系统、复合填料区20和折板7，前曝气系统8和折板7设于复合填料区20内；滤料单元5 包括进水布水槽2、上层曝气系统、下层曝气系统、滤料区19、反冲洗系统和滤水收集室18。 进水布水槽2、反冲洗系统和滤水收集室18环绕滤料区19设置；滤料区19包括滤板17和设置在滤板17上的滤料层，上层曝气系统和下层曝气系统设置在滤料层内。
复合填料区20内设有复合填料6，所述的复合填料6为填料丝，复合填料6的体积不少于复合填料区20总容积的75% ；进水布水槽2中设置有三角堰板，以有效调整布水的均勻性；滤料层包括过滤层15和承托层16，过滤层15设于承托层16上；过滤层15的滤料为无烟煤、活性炭、陶粒中的至少一种，或者是其中至少二种的组合；所述的滤料粒径一般为0. 8-2. 5mm ；当滤料为活性炭时，活性炭粒径控制在l_2mm，，K80<2. 0 ；承托层16由直径 l-3cm卵石构成，承托层16的厚度为30cm左右，滤料层的厚度为1. 5_;3m。
下层曝气系统包括下层曝气管道11和设置在下层曝气管道11中的阀门10，下层曝气管道11中设有曝气孔，下层曝气管道11设置在滤板17上侧的承托层16中；上层曝气系统包括上层曝气管道13和设置在上层曝气管道13中的阀门12，上层曝气管道13中设有曝气孔，上层曝气管道13设置在滤板17上侧的过滤层15中；前曝气系统包括前曝气管道 9和设置在前曝气管道9中的阀门8，前曝气管道9中设有曝气孔；上层曝气管道13设置在离滤料层顶有约0. :3m处；上层曝气系统和下层曝气系统相互独立；上层曝气管道13的曝气孔直径0. 5-lmm，下层曝气管道11的曝气孔直径也为0. 5_lmm。
反冲洗系统包括反冲洗水泵、反冲洗进水管22、反冲洗排放管21、反冲洗滤网4、 反冲洗水槽3，反冲洗水槽3上设置有三角堰板，以对反冲洗进水均勻性进行调整；反冲洗滤网4安装在过滤单元5周围设置的凸起构筑物上。
本发明所述的应用于印染废水深度处理的曝气生物滤池的处理方法，包括如下步骤
A、废水首先进入复合填料单元1由于在复合填料单元1中设置有折板7，所以废水通过折板7流的方式经过复合填料单元1，废水中的SS被截留；由于在此单元设置有前曝气系统，强化了废水与微生物的接触，增强了传质效果；根据处理水质和处理要求的不同，废水在复合填料区22的水力停留时间为1 池，折板流的流速控制在0. 5-2m/h ；
B、废水进入滤料单元5经复合填料单元1处理的废水进入滤料单元5进一步处理；首先废水经过进水布水槽2布水后，进入滤料区19过滤，该废水经过滤料区19滤料的过滤后，进入滤板17下的滤水收集室18，再经过滤液排放管23，进入后续的清水池单元；进水布水槽2中设置有三角堰板，用以有效调整布水的均勻性；根据不同的进水水质条件和处理要求，过滤单元的滤速控制在0. 7-2. 5m/h，水力停留时间1. 5-4. 5h ；
滤料区19下层曝气系统的曝气量很小，仅提供滤池中废水和滤料充分接触的动力，尽量保持滤料层的整体性；滤料区19中的溶解氧大部分由上层曝气系统提供；
滤料区19在经过一段进间使用后，要进行反冲洗，在反冲洗时，两层曝气系统全部打开，以为滤料冲洗提供足够剪切力；反冲洗强度一般为7-10L/(m2. s)。
本曝气生物滤池一般设置在印染废水生物处理的二沉池后面。印染废水经过厌氧、好氧生物处理后，水体中含有大量的胶体状物质和未分离的SS，但是废水的可生化性已经很差。沉淀池出水首先进入微氧折板复合填料单元1，利用折板复合填料单元1良好的传质作用，促使废水和附着在复合填料截上微生物生物接触。通过生物吸附作用，截留废水中的SS、胶体状污染物，同时系统的微氧状态(D0<0. 5mg/L)为微生物的水解酸化作用提供条件，从而改善进入滤料区单元废水的可生化性。
滤料区单元一般采用上进、下出的生产方式(但不排除下进、上出的生产方式)。复合填料单元1出水经过布水槽布水后进入滤料，经过附着在滤料上微生物的生物作用和滤料的过滤作用，可以去除废水中绝大部分的色度、有机物、胶体、SS，过滤水经过滤板上滤头的收集，进入滤板下的滤水收集室，再经过排水管道，进入后续的清水池单元。
反冲洗滤网4可以为不锈钢网或者锦纶网，目数由填料的粒径确定，滤网孔径不大于填料的最小粒径。
实施例一某染纱有限公司1500m3/d染纱废水经过厌氧、好氧生物处理后，沉淀池出水中含有大量的胶体状物质和少量未经分离的SS，具体水质如表1。
表1染纱废水经过厌氧、好氧处理后的水质指标项目化学需氧量 (CODa)生化需氧量 (BOD2)悬浮物 (SS)色度 (倍)pH指标 (mg/L)80 10010 20<70<406. 5 8· 5
沉淀池出水首先进入微氧折板复合填料单元1，利用复合填料单元1良好的传质作用， 促使废水和附着在复合填料截上微生物生物接触。通过生物吸附作用，截留废水中的SS、胶体状污染物，同时系统的微氧状态(D0<0. 5mg/L)为微生物的水解酸化作用提供条件，从而改善进入滤料区单元废水的可生化性。复合填料单元1中设置的复合填料6体积为本单元总容积的75%，对复合填料6的填料丝进行处理，增加填料丝表面的粗糙度，有利于微生物在填料丝上的附着。废水在复合填料区的水力停留时间为1.5h，折板流的流速为2m/h。
复合填料单元1出水经过布水槽2布水后进入滤料，经过附着在滤料上微生物的生物作用和滤料的过滤作用，可以去除废水中绝大部分的色度、有机物、胶体、SS，过滤水经过滤板上滤头的收集，进入滤板下的滤水收集室，再经过排水管道，进入后续的清水池单兀。
滤料区单元5的滤料为活性炭，活性炭粒径Dmax=2mm，Dmin=Imm, K80<2. 0。滤料和滤板中间设置30cm卵石承托层16，承托层16卵石的直径l-3cm。滤料层的高度一般为2m，滤料单元滤速为2. 5m/h，水力停留时间2.证。
滤料区单元的曝气系统采用双层曝气的方式，其中下层的曝气管道11设置的滤板17上侧的卵石承托层16中，上层的曝气管道13设置在滤料上层、距离滤料顶0. 3m高度处。双层曝气系统相互独立，由不同阀门控制空气流量，曝气采用穿孔曝气方式，曝气孔直径0. 5mm，但是下层曝气管密度较上层大。正常运行时，下层曝气系统的曝气量很小，仅提供滤池中废水和滤料充分接触的动力，尽量保持滤料层的整体性；滤池中溶解氧大部分由上层曝气系统提供。反冲洗时，两层曝气系统全部打开，为滤料冲洗提供足够剪切力。曝气生物滤池滤料上层废水的溶解氧浓度不小于ang/L。
滤料区单元的反冲洗采用气、水联合反冲洗方式，其中气反冲洗系统即为上述双层曝气系统，水反冲洗系统由反冲洗水泵、反冲洗管路、反冲洗滤网4、反冲洗水槽和收集管道组成。水力反冲洗强度一般为8L/(m2.s)；反冲洗滤网4为锦纶网。气、水联合反冲洗程序为气体反冲洗3-5分钟；气、水联合反冲洗5-8分钟。
废水经过曝气生物滤池处理后的水质如表2 表2曝气生物滤池出水水质指标
权利要求
1.一种应用于印染废水深度处理的曝气生物滤池，其特征在于该曝气生物滤池包括一滤料单元和至少一个复合填料单元；复合填料单元和和滤料单元相连。
2.根据权利要求1所述的应用于印染废水深度处理的曝气生物滤池，其特征在于复合填料单元有二个，分别设于滤料单元的二侧；复合填料单元包括前曝气系统、复合填料区和折板，前曝气系统和折板设于复合填料区内；滤料单元包括进水布水槽、上层曝气系统、下层曝气系统、滤料区、反冲洗系统和滤水收集室，进水布水槽、反冲洗系统和滤水收集室环绕滤料区设置；滤料区包括滤板和设置在滤板上的滤料层，上层曝气系统和下层曝气系统设置在滤料层内。
3.根据权利要求2所述的应用于印染废水深度处理的曝气生物滤池，其特征在于复合填料区内设有复合填料，所述的复合填料为填料丝，复合填料的体积不少于复合填料区总容积的75% ；进水布水槽中设置有三角堰板，以有效调整布水的均勻性；滤料层包括过滤层和承托层，过滤层设于承托层上；过滤层的滤料为无烟煤、活性炭、陶粒中的至少一种，或者是其中至少二种的组合；所述的滤料粒径一般为0. 8-2. 5mm ；当滤料为活性炭时，活性炭粒径控制在l_2mm，，K80<2. 0 ；承托层由直径l-3cm卵石构成，承托层的厚度为30cm左右，滤料层的厚度为1.5-;3m。
4.根据权利要求2所述的应用于印染废水深度处理的曝气生物滤池，其特征在于下层曝气系统包括下层曝气管道和设置在下层曝气管道中的阀门，下层曝气管道中设有曝气孔，下层曝气管道设置在滤板上侧的承托层中；上层曝气系统包括上层曝气管道和设置在上层曝气管道中的阀门，上层曝气管道中设有曝气孔，上层曝气管道设置在滤板上侧的过滤层中；前曝气系统包括前曝气管道和设置在前曝气管道中的阀门，前曝气管道中设有曝气孔；上层曝气管道设置在离滤料层顶有约0. :3m处；上层曝气系统和下层曝气系统相互独立；上层曝气管道的曝气孔直径0. 5-lmm，下层曝气管道的曝气孔直径也为0. 5_lmm。
5.根据权利要求2所述的应用于印染废水深度处理的曝气生物滤池，其特征在于反冲洗系统包括反冲洗水泵、反冲洗进水管、反冲洗排放管、反冲洗滤网、反冲洗水槽，反冲洗水槽上设置有三角堰板，以对反冲洗进水均勻性进行调整；反冲洗滤网安装在过滤单元周围设置的凸起构筑物上。
6.根据权利要求1所述的曝气生物滤池印染废水深度处理方法，其特征在于该方法包括如下步骤A、废水首先进入复合填料单元由于在复合填料单元中设置有折板，所以废水通过折板流的方式经过复合填料单元，废水中的SS被截留；由于在此单元设置有前曝气系统，强化了废水与微生物的接触，增强了传质效果；根据处理水质和处理要求的不同，废水在复合填料区的水力停留时间为1 池，折板流的流速控制在0. 5-2m/h ；B、废水进入滤料单元经复合填料单元处理的废水进入滤料单元进一步处理；首先废水经过进水布水槽布水后，进入滤料区过滤，该废水经过滤料区滤料的过滤后，进入滤板下的滤水收集室，再经过滤液排放管，进入后续的清水池单元；进水布水槽中设置有三角堰板，用以有效调整布水的均勻性；根据不同的进水水质条件和处理要求，过滤单元的滤速控制在0. 7-2. 5m/h，水力停留时间1. 5-4. 5h ；滤料区下层曝气系统的曝气量很小，仅提供滤池中废水和滤料充分接触的动力，尽量保持滤料层的整体性；滤料区中的溶解氧大部分由上层曝气系统提供；滤料区在经过一段进间使用后，要进行反冲洗，在反冲洗时，两层曝气系统全部打开， 以为滤料冲洗提供足够剪切力；反冲洗强度一般为7-10L/(m2. s)。
全文摘要
本发明公开了一种应用于印染废水深度处理的高效曝气生物滤池，包括一滤料单元和至少一个复合填料单元，复合填料单元和和滤料单元相连。复合填料单元包括前曝气系统、复合填料区和折板，前曝气系统和折板设于复合填料区内；滤料单元包括进水布水槽、上层曝气系统、下层曝气系统、滤料区、反冲洗系统和滤水收集室。所述的曝气生物滤池印染废水深度处理方法包括废水进入复合填料单元后再进入滤料单元处理。
文档编号C02F103/30GK102180564SQ20111006436
公开日2011年9月14日 申请日期2011年3月17日 优先权日2011年3月17日
发明者杨波, 李方, 田晴, 张国华 申请人:东华大学, 浙江新成染纱有限公司