一种悬浮陶粒—活性炭双层滤池的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种悬浮陶粒—活性炭双层滤池。悬浮陶粒—活性炭双层滤池的进水槽与配水槽分别位于升流式悬浮陶粒—活性炭双层滤池体的同一侧的上、下方，出水槽位于配水槽对面一侧的上方；配水槽还通过配水孔与升流式悬浮陶粒—活性炭双层滤池体下端连通；滤池体内从下到上依次为配水区、气冲洗布气管、膜孔曝气管、下滤网、悬浮陶粒床、滤板、活性炭床和出水区。本实用新型滤料上生物膜利用水中溶解氧生化降解氨氮、有机物以及嗅味物质；滤板下悬浮陶粒在微膨胀状态下能够截留大部分浊度，并通过陶粒表面催化氧化去除铁、锰、铊等重金属；滤板上活性炭在低浊条件下吸附，有利于维持吸附容量，发挥应急作用，实现对待滤水的深度净化。
【专利说明】一种悬淳陶粒一活性炭双层滤池
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及微污染水处理设备，特别是涉及一种悬浮陶粒一活性炭双层滤 池。
【背景技术】
[0002] 针对遭受氨氮和有机物微污染水源，目前国内外常采用臭氧-生物活性炭给水深 度处理技术，是在"混凝-沉淀-砂滤-消毒"常规净水工艺的砂滤单元之后，增加活性炭吸 附池，形成"混凝-沉淀-砂滤-活性炭吸附-消毒"深度处理工艺，进一步吸附去除有机物 微污染物。在水温超过5°C时，活性炭上生物膜能够降解有机物和硝化氨氮，故活性炭吸附 池又称为生物活性炭池。由于该生物活性炭池位于净水工艺单元的末端，又称后置生物活 性炭池。该工艺在国内大规模应用以来，对嗅味物质、有机污染物氧化去除能力较强，应对 水源突发污染能力更加突出，在水质改善方面得到了广泛认同。后置生物活性炭池的活性 炭吸附与生化直接针对常规工艺出水残留的微污染物质，净化效率高，进水浊度低于1NTU， 经生物活性炭池截滤的浊度极少从而大大延长了冲洗周期，故运行成本降低。但是生物活 性炭池为微型水生动物提供了适宜的生长条件，形成了微生物一原生动物一大型无脊椎动 物生物链，生物活性炭池出水存在微型生物穿透现象，而在我国南方亚热带地区尤其突出， 对水质构成了安全隐患。如果将生物活性炭池布置在"混凝-沉淀-砂滤"工艺的混凝沉 淀与砂滤单元之间，并在砂滤前消毒，形成"混凝-沉淀-生物活性炭-消毒-砂滤"深度 处理工艺，利用消毒-砂滤单元把关，可以有效解决生物活性炭池泄露微生物对出厂水带 来的水质安全风险。由于该生物活性炭池位于混凝沉淀与砂滤单元之间，又称中置生物活 性炭池。后置生物活性炭池普遍采用的降流式池型并不适合中置生物活性炭池，其原因在 于中置生物活性炭池不必控制出水浊度，改用升流式可以使出水渠与后续降流式砂滤池进 水渠合理衔接，显著降低水头损失。但是中置生物活性炭池所进待滤水比后置生物活性炭 池所进砂滤后水的浊度明显增大，不仅对活性炭的吸附造成不利影响，由于升流式活性炭 池所截滤的浊度物质在活性炭池下部，而净水煤质颗粒活性炭水浸润颗粒密度达到1. 4? 1. 6g/cm3,均匀膨胀冲洗难度较大，有可能导致滤料板结，影响生物活性炭池正常运行。 实用新型内容
[0003] 本实用新型旨在克服现有技术存在的问题，提供一种避免中置活性炭池滤料堵塞 问题的悬浮陶粒一活性炭双层滤池。
[0004] 本实用新型结合悬浮陶粒曝气生物滤池和曝气生物活性炭滤池的工艺特点，将悬 浮陶粒置于滤板下，首先与待滤水接触，由于悬浮陶粒床在曝气强度不大时处于微膨胀状 态，纳污能力强，过滤水头损失增加缓慢，冲洗周期长，而且易于冲洗流化，耐摩强度高，适 合对待滤水进行初滤，去除大部分浊度物质。此外，悬浮陶粒比表面积大，表面粗糙亲水易 挂膜，能够同时发挥其生化作用；将活性炭置于滤板上，接受低浊度水，充分发挥活性炭吸 附、生物降解去除水中微污染物的功能。对不超过2m厚<2 1.5?3mm颗粒炭床能够采用气 水联合冲洗不致跑炭，实现炭床有效膨胀，从而保证了对活性炭床的冲洗效果。因此，本实 用新型通过升流式的过流方式，能够在进待滤水浊度不超过3NTU条件下通过滤板下悬浮 陶粒床的初滤，长期保持活性炭床在< 1NTU低浊环境下稳定运行。冲洗时其滤板下悬浮陶 粒处于流化状态，而滤板上不超过2m厚<2 1. 5?3mm颗粒炭床能够有效膨胀，从而解决了 中置活性炭池滤料堵塞问题。
[0005] 本实用新型的目的通过如下技术方案实现：
[0006] 悬浮陶粒一活性炭双层滤池：包括进水槽、配水槽、升流式悬浮陶粒一活性炭双层 滤池体和出水槽；进水槽与配水槽分别位于升流式悬浮陶粒一活性炭双层滤池体的同一侧 的上、下方，出水槽位于配水槽对面一侧的上方；进水槽通过进水管与配水槽连通，配水槽 分别与水冲洗管和排水管连通；配水槽还通过配水孔与升流式悬浮陶粒一活性炭双层滤池 体下端连通；滤池体内从下到上依次为配水区、气冲洗布气管、膜孔曝气管、下滤网、悬浮陶 粒床、滤板、活性炭床和出水区；出水区通过出水堰与出水渠连接；气冲洗布气管通过气冲 洗管与气冲洗鼓风机连接；膜孔曝气管通过曝气管与气冲洗鼓风机连接；贯穿滤板均匀布 置多个无柄滤头；所述悬浮陶粒床的厚度为1?2m，由粒径为8?12_的悬浮陶粒堆积组 成，悬浮陶粒的水浸润颗粒密度0. 9?1. lg/cm3 ;所述活性炭床的厚度为1. 5?2m，由粒径 为1. 5?3mm的活性炭堆积形成，活性炭的水浸润颗粒密度1. 4?1. 6g/cm3。
[0007] 优选地，所述下滤网为孔径4?5mm不锈钢网。所述滤板采用钢筋混凝土滤板。所 述进水管上设有进水阀；气冲洗布气管位于膜孔曝气管下方。所述水冲洗水管连接水冲洗 干管，通过水冲洗干管与冲洗水泵连接，水冲洗水管与配水槽连接的管路上设有水冲阀。所 述进水管上设有进水阀；排水管上设有排水阀。所述配水孔为多个，多个配水孔均布在配水 槽与池体相连的池壁。
[0008] 本实用新型悬浮陶粒系采用页岩原料，经过破碎、烘干、磨粉、造粒后在回转窑中 烧制，出炉陶粒筛选8?12mm粒径，然后用水浮选所得漂浮陶粒，其空隙率> 35%，比表面 积彡3 X104m2/m3 (按堆积体积计算)，水浸润颗粒密度0. 9?1. lg/cm3 ;滤板采用钢筋混凝 土滤板，贯穿滤板均匀布置多个无柄滤头；活性炭床厚度1. 5?2m，位于滤板上部。所用活 性炭系净水煤质颗粒活性炭，粒径1. 5?3_，水浸润颗粒密度1. 4?1. 6g/cm3,碘吸附值 彡800mg/g，亚甲蓝吸附值彡120mg/g，强度彡85%。
[0009] 本实用新型滤板下悬浮陶粒水浸润颗粒密度0. 9?1. lg/cm3,与水的密度十分接 近，在滤池正常运行情况下，悬浮陶粒视曝气强度大小处于微膨胀乃至部分悬浮流化状态， 能够截留大部分浊度，而过滤水头损失小且增长缓慢，延长了滤池的冲洗周期；悬浮陶粒表 面粗糙多孔，生物膜附着牢固，传质条件好，生物活性强，生物净化效果稳定，悬浮陶粒表面 附着的铁锰氧化膜对氧化去除铁、锰、铊等重金属具有显著的催化作用。
[0010] 本实用新型滤板上活性炭在低浊条件下吸附，有利于维持吸附容量，发挥应急作 用，实现对待滤水的深度净化。
[0011] 本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
[0012] 1、应用悬浮陶粒一活性炭双层滤池净化微污染原水，适合采用"混凝一沉淀一悬 浮陶粒一活性炭双层滤池一砂滤一消毒"的给水深度处理处理工艺流程，能够有效防止生 物泄漏。
[0013] 2、在滤板下方布置1?2m厚悬浮陶粒床，首先与待滤水接触，对待滤水进行初滤， 用以减少待滤水浊度进入活性炭床。悬浮陶粒系采用页岩烧制而成，耐摩强度高，水浸润颗 粒密度0. 9?1. lg/cm3,在曝气强度不大时处于微膨胀状态，空隙率> 35%，纳污能力强，过 滤水头损失增加缓慢，冲洗周期长，气冲洗时易于流化，适合用于初滤。此外，悬浮陶粒表皮 粗糙亲水，比表面积> 3X104m2/m3 (按堆积体积计算)，能够同时发挥其生化作用，对微污染 原水氨氮和有机物净化效率高，陶粒表面附着的铁锰氧化膜对氧化去除铁、锰、铊等重金属 具有显著的催化作用。
[0014] 3、在悬浮陶粒下方布置下滤网，可以维持配水区所需空间，保证待滤水在配水区 均匀配水。由于悬浮陶粒堆积密度仅0. 4?0. 6g/cm3,下滤网承托1?2m厚悬浮陶粒床所 需的强度不大，不锈钢网选择孔径0 4?5mm且丝径<2 0· 6?1mm即可。下滤网利用气冲 洗布气管和膜孔曝气管支撑，构造较简单。
[0015] 4、在滤板上布置1. 5?2m厚活性炭床，主要发挥其吸附净化作用，所用活性炭系 净水煤质颗粒活性炭，粒径1. 5?3mm，碘吸附值彡800mg/g，亚甲蓝吸附值彡120mg/g，强度 彡85%。由于煤质颗粒活性炭的水浸润颗粒密度1. 4?1. 6g/cm3,故活性炭床的厚度不宜超 过2m，否则难以膨胀，可能导致滤料板结。由于活性炭床与悬浮陶粒床被滤板隔离成双层， 对悬浮陶粒床的冲洗不受活性炭床的影响，故能够冲洗流化，两者也不会混层。
[0016] 5、悬浮陶粒一活性炭双层滤池将悬浮陶粒初滤池和活性炭吸附池叠加成一体，共 用配水系统、气水冲洗系统和曝气系统。整个滤池结构简单，布置节省空间。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1是悬浮陶粒一活性炭双层滤料曝气生物滤池结构示意图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图对本实用新型作进一步地说明，但本实用新型要求保护的范围并不 局限于该【具体实施方式】表述的范围。
[0019] 如图1所示，悬浮陶粒一活性炭双层滤池，包括进水槽1、配水槽4、升流式悬浮陶 粒一活性炭双层滤池体和出水槽13,所述双层滤池的池体为矩形，进水槽1与配水槽4分别 位于池体的同一侧的上、下方，出水槽13位于配水槽4对面一侧的上方。进水槽1和配水 槽4之间设有进水管2,进水管2上设有进水阀3。水冲洗水管14的一端与配水槽4连接， 另一端接入水冲洗干管，与冲洗水泵16连接，水冲洗水管14上设有水冲阀15。排水管23 的一端与配水槽4连接，另一端接入排水干管(排出池外)，排水管23上设有排水阀24。配 水槽4通过配水孔5与升流式悬浮陶粒一活性炭双层滤池体下端连通。优选地配水孔为多 个，多个配水孔均布在配水槽与池体相连的池壁。池体内从下到上依次为配水区6、气冲洗 布气管17、膜孔曝气管20、下滤网7、悬浮陶粒床8、滤板9、活性炭床10和出水区11，出水 区11通过出水堰12与出水渠13连通。气冲洗布气管17通过气冲洗管18与气冲洗鼓风 机19连接。膜孔曝气管20通过曝气管21与曝气鼓风机22连接。贯穿滤板9均匀布置多 个无柄滤头。悬浮陶粒床厚度1?2m，由粒径为8?12mm的悬浮陶粒堆积组成，滤料流化 空间限制在下滤网与滤板之间的空间。悬浮陶粒采用页岩原料，经过破碎、烘干、磨粉、造粒 后在回转窑中烧制，出炉陶粒筛选8?12mm粒径，然后用水浮选所得漂浮陶粒，其水浸润颗 粒密度0.9?l.lg/cm 3。活性炭床厚度1.5?2m，位于滤板上部。所用活性炭系净水煤质 颗粒活性炭，粒径1. 5?3mm，水浸润颗粒密度1. 4?1. 6g/cm3,碘吸附值彡800mg/g，亚甲 蓝吸附值彡120mg/g，强度彡85%。
[0020] 本实用新型气冲洗布气管17位于膜孔曝气管21下方，可以作为膜孔曝气管的支 撑。膜孔曝气管21位于下滤网7下方，可以作为下滤网7的支撑。下滤网为孔径4?5mm 不锈钢网，用于承托悬浮陶粒滤料。
[0021] 本实用新型应用悬浮陶粒一活性炭双层滤池净化微污染原水，适合采用"混凝一 沉淀一悬浮陶粒一活性炭双层滤池一砂滤一消毒"的给水深度处理处理工艺流程，能够有 效防止生物泄漏。
[0022] 应用悬浮陶粒一活性炭双层滤池处理原水的方法：配入进水槽1的待滤水由进水 管2导入配水槽4,通过配水孔5进入滤池下部配水区6,通过下滤网7和滤板9与无柄滤 头进行小阻力配水，将待滤水在下滤网以下均布至滤面；位于下滤网下方的膜孔曝气管20 将来自曝气鼓风机22的压缩空气在下滤网以下均布至滤面，与待滤水同向上流动并混合， 然后穿过下滤网7与滤板9之间的悬浮陶粒床8和滤板9上活性炭床10,与悬浮陶粒和活 性炭表面生长的生物膜接触，通过传质与供氧，去除水中的氨氮、有机物、嗅味物质；滤板9 下悬浮陶粒在微膨胀状态下截留大部分浊度，并通过陶粒表面催化氧化去除重金属；滤板 9上活性炭在低浊条件下吸附，实现对待滤水的深度净化；处理后的水从出水区经过出水 堰跌入出水渠。
[0023] 本实用新型悬浮陶粒一活性炭双层滤池需要定期进行气水联合冲洗，去除滤料截 留的浊度物质以及老化的生物膜，保证滤料的生化活性。当悬浮陶粒床8需要冲洗时采用 下排水冲洗，关闭进水阀3,开启气冲洗鼓风机19,在下滤网下方的气冲洗布气管17将来自 气冲洗鼓风机19的压缩空气均布至滤面，悬浮陶粒8的水浸润颗粒密度与水的密度十分接 近，故需要的冲洗强度较低，气冲洗时悬浮陶粒滤床8能够完全流化，将悬浮物从悬浮陶粒 8上洗脱，然后开启排水阀24,含有悬浮物的冲洗水经过配水槽从排水管23排出池外。在 悬浮陶粒床8初滤保护下，活性炭床10冲洗周期长达8?10 d。当活性炭床10需要冲洗 时采用上排水冲洗，在冲洗悬浮陶粒床8之后关闭排水阀24,开启冲洗水泵16和水冲洗阀 15,冲洗水从水冲洗水管14进入配水槽4,通过配水孔5进入滤池下部配水区6,在下滤网 7下方均布至滤面与气冲洗布气管17配入的空气混合上流穿过滤板9的无柄滤头，对活性 炭床10进行气水联合上冲洗，含有悬浮物的冲洗水通过出水堰12进入出水槽13。当原水 中溶解氧不足，或原水中嗅味物质超标需要曝气吹脱时，开启曝气鼓风机22,在下滤网下方 的膜孔曝气管20将来自曝气洗鼓风机22的压缩空气均布至滤面，与水同向混合上流，与悬 浮陶粒床8和活性炭床10的生物膜接触，通过传质与供氧，去除水中的氨氮、有机物、嗅味 物质以及铁和锰等。双层滤池冲洗前后水头损失变化很小，采用集中的鼓风曝气系统不会 造成各个滤池之间曝气不均，可以大量减少鼓风机台数，避免复杂的气量平衡措施。
【权利要求】
1. 一种悬浮陶粒一活性炭双层滤池，其特征在于：包括进水槽、配水槽、升流式悬浮陶 粒一活性炭双层滤池体和出水槽；进水槽与配水槽分别位于升流式悬浮陶粒一活性炭双层 滤池体的同一侧的上、下方，出水槽位于配水槽对面一侧的上方；进水槽通过进水管与配 水槽连通，配水槽分别与水冲洗水管和排水管连通；配水槽还通过配水孔与升流式悬浮陶 粒一活性炭双层滤池体下端连通；滤池体内从下到上依次为配水区、气冲洗布气管、膜孔曝 气管、下滤网、悬浮陶粒床、滤板、活性炭床和出水区；出水区通过出水堰与出水渠连接；气 冲洗布气管通过气冲洗管与气冲洗鼓风机连接；膜孔曝气管通过曝气管与气冲洗鼓风机 连接；贯穿滤板均匀布置多个无柄滤头；所述悬浮陶粒床的厚度为1?2m，由粒径为8? 12mm的悬浮陶粒堆积组成，悬浮陶粒的水浸润颗粒密度0. 9?1. lg/cm3 ;所述活性炭床的 厚度为1. 5?2m，由粒径为1. 5?3_的活性炭堆积形成，活性炭的水浸润颗粒密度1. 4? 1. 6g/cm3〇
2. 根据权利要求1所述悬浮陶粒一活性炭双层滤池，其特征在于：所述下滤网为孔径 4?5mm不镑钢网。
3. 根据权利要求1所述悬浮陶粒一活性炭双层滤池，其特征在于：所述滤板采用钢筋 混凝土滤板。
4. 根据权利要求1所述悬浮陶粒一活性炭双层滤池，其特征在于：所述进水管上设有 进水阀；气冲洗布气管位于膜孔曝气管下方。
5. 根据权利要求1所述悬浮陶粒一活性炭双层滤池，其特征在于：所述水冲洗水管连 接水冲洗干管，通过水冲洗干管与冲洗水泵连接，水冲洗水管与配水槽连接的管路上设有 水冲阀。
6. 根据权利要求1所述悬浮陶粒一活性炭双层滤池，其特征在于：所述进水管上设有 进水阀；排水管上设有排水阀。
7. 根据权利要求1所述悬浮陶粒一活性炭双层滤池，其特征在于：所述配水孔为多个， 多个配水孔均布在配水槽与池体相连的池壁。
【文档编号】C02F3/02GK203877962SQ201320631364
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年10月12日 优先权日:2013年10月12日
【发明者】陆少鸣, 杨立 申请人:华南理工大学