一种市政污水深度处理系统及方法与流程

本发明涉及一种污水处理系统，具体涉及一种市政污水深度处理系统及方法。

背景技术：

目前市政污水的深度处理的工艺一般采用v型滤池、纤维转盘滤池、深床反硝化滤池等。常规的深度处理工艺主要针对ss、cod、色度、总氮等常规污染指标的处理。但出水水质不稳定，最大的问题在于现有深度处理技术从一级b提标到一级a时，需要大量投加外加碳源、除磷药剂，运行费用过高，为污水处理厂的运行带来较大的负担，很多水厂难以接受。出水溶解氧过低，对受纳水体不利。

传统的v型滤池占地面积较大，自控要求较高，大多数阀门为气动阀，设备繁多，需配套反冲洗风机和水泵，耗能高，土建构造复杂，施工难度较大，工程费用很高。

纤维转盘滤池使用寿命短，3年左右需更换，增加了运行成本，实际运行中需要定期酸洗，维护成本较高，抗冲击负荷能力较差，且堵塞后不容易恢复，造成反冲洗频繁，影响工艺运行稳定性。

深床反硝化滤池在外加碳源的条件下仅对tn有一定的去除率，出水悬浮物较高。另外深床反硝化滤池容易形成气阻，不利于反硝化的进行也将破坏滤床的结构；由于滤料深度较深，水头损失较大。

因此，本发明提供了一种市政污水深度处理系统及方法来解决上述问题。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种市政污水深度处理系统及方法以解决当前现有技术存在的出水质量差、运行不稳定、投资成本和运行成本高的问题。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种市政污水深度处理系统包括生物反硝化滤池和生物滤床，所述生物反硝化滤池包括反硝化预备区、第一改性生物填料区和反硝化出水区，所述反硝化预备区、第一改性生物填料区和反硝化出水区自下而上依次设置；所述生物滤床包括生物滤床预备区、第二改性生物填料区和特定滤砖，所述生物滤床预备区、第二改性生物填料区和特定滤砖自上而下依次设置，所述反硝化出水区与所述生物滤床预备区通过跌水曝气单元连通。

优选的，所述跌水曝气单元包括出水堰和流水通道，所述反硝化出水区与所述生物滤床预备区通过所述流水通道连通，所述出水堰设置在所述流水通道上。

优选的，所述跌水曝气单元还包括第一配水堰，所述出水堰位于所述反硝化出水区的外壁上，且与所述反硝化出水区一体成型，所述第一配水堰设置在所述生物滤床预备区的外壁上，且与所述生物滤床预备区一体成型，所述第一配水堰和所述出水堰通过所述流水通道连通。

优选的，所述出水堰包括出水堰池和设置在所述出水堰池内的出水堰坝，所述出水堰坝将出水堰池分隔为反洗排水池和出水堰跌水池，来水通过出水堰坝进行第一次跌水；所述反洗排水池底部设有反洗排水阀，出水堰坝的高度高于反硝化出水区的出水处的高度。

优选的，所述第一配水堰包括配水堰池和所述配水堰池内的第一配水堰坝，所述第一配水堰坝将所述配水堰池分隔为配水渠和跌水池，所述配水渠中的水通过第一配水堰坝进行第二次跌水，第一配水堰坝的高度高于所述生物滤床预备区的进水处的高度。

优选的，所述生物滤床预备区内壁设置第二配水堰，所述生物滤床预备区池壁上开有过流通道，所述跌水池与所述第二配水堰通过所述过流通道连通，所述跌水区的水通过过流通道流向第二配水堰；所述第二配水堰的堰壁具有第二配水堰坝，所述第二配水堰的水通过第二配水堰坝进行第三次跌水流向所述第二改性生物填料区。

优选的，所述第一改性生物填料区和所述第二改性生物填料区的生物填料颗粒的表面为多极性表面处理层；所述第一改性生物填料区中的生物填料颗粒直径为5～8mm，所述第二改性生物填料区中的生物填料颗粒直径为1～5mm。

优选的，还包括污水供应池和蓄水池，所述反硝化预备区与所述污水供应池连通，所述反硝化预备区与所述污水供应池之间设置有进水泵；所述特定滤砖与所述蓄水池连通。

优选的，还包括指令输入模块、中央处理控制器、显示模块、时钟模块和存储模块，所述指令输入模块、显示模块、时钟模块和存储模块分别与所述中央处理控制器相连；反硝化预备区内设置有滤板或滤砖。

本发明另一方面提供了一种应用于市政污水深度处理方法，其包括以下步骤：

s1：通过进水泵将污水从污水供应池中提升到反硝化预备区内；

s2：通过反硝化预备区内滤板配水的作用使污水经反硝化预备区均匀进入到第一改性生物填料区内；

s3：通过第一改性生物填料区使污水经过第一次净化并流向反硝化出水区，当反硝化出水区和反洗排水池内的水溢出时，通过出水堰坝进行第一次跌水；

s4：经过第一次跌水后的水继续流向第一配水堰，当配水渠的水溢出时，水通过第一配水堰坝进行第二次跌水流向跌水池，以提高来水中的溶解氧浓度；

s5：第二次跌水后，污水通过过流通道流向生物滤床预备区内壁设置的第二配水堰，当水从第二配水堰溢出时，通过第二配水堰的第二配水堰坝进行第三次跌水，以提高来水中的溶解氧浓度；

s6：第三次跌水后，通过第二改性生物填料区的生物填料颗粒使污水再次净化，之后流出第二改性生物填料区并由特定滤砖收集。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：

(1)本发明提供的市政污水深度处理系统包括生物反硝化滤池和生物滤床，生物反硝化滤池自下而上依次设置有反硝化预备区、第一改性生物填料区和反硝化出水区，生物滤床自上而下依次设置有生物滤床预备区、第二改性生物填料区和特定滤砖，反硝化出水区与生物滤床预备区通过跌水曝气单元连通，通过跌水曝气单元的设置，来水可进行多次跌水曝气，结合通过两个改性生物填料区的设置，水处理效果得到了极大的提升。

具体的，当污水污水供应池提升到反硝化预备区后污水均匀的流入到第一改性生物填料区内，污水在第一改性生物填料区内的得到第一次的净化，之后流向反硝化出水区，反硝化出水区的水通过跌水曝气单元流向生物滤床，污水在跌水曝气单元经历两次的跌水过程，使得水中的含氧量得到提升；在生物滤床预备区内水又经历第三次跌水流向第二改性生物填料区，并且第三次跌水的高度大于前两次的跌水高度，使得水中的氧含量得到很大的提高，第二改性生物填料区的微生物利用水中的氧进一步净化污水，进而促使水的净化效果得到大幅度的提高。

(2)本发明中第一改性生物填料区和第二改性生物填料区中的生物填料颗粒的表面为多极性表面处理层，这样的处理使得填料表面的分子/原子带有大量的电荷，大量的电荷能够吸附水中的污染物，同时能够使得填料表面、内部形成大量的大小不一的孔隙，大量的孔隙能够为微生物的生长提供良好的环境，微生物的大量繁殖有利于充分消耗水中的有机物和无机物。基于其能够吸附水中污染物，同时为微生物提供良好的生长环境，可以促使微生物消耗水中污染的效率大大提高，原本需要很长时间才能完成的生化反应，在较短的时间内即可完成。因此改性后的填料起到了类似催化剂的作用，最终使得生物反硝化滤池能够充分利用水中残留的cod作为碳源，用来除去水中的氮，进而减少外加碳源量；并且改性后的填料的硬度极大增强，从而提高了使用寿命。

第一改性生物填料区中的生物填料颗粒直径为5～8mm，该区域选用直径较大的生物填料颗粒，颗粒表面附着面积大的同时孔隙率也更大，当生物反硝化滤池进行反洗时，选用直径较大的微生物填料颗粒能够保证生物反硝化滤池在合理的运行周期运行，避免过度的反洗造成微生物的流失，确保反硝化的效率不会受到很大的影响，同时也能够保证系统运行的稳定性。

第二改性生物填料区中的生物填料颗粒直径为1～5mm，直径为1～5mm的生物填料颗粒比表面积更大，水从反硝化出水区流出经过三次跌水使得水中的含氧量达到4mg/l以上(水温25℃的条件下)，两方面结合起来，微生物在第二改性生物填料区能够充分利用水中的氧气进一步充分的消耗水中的cod、氨氮等，经过两次的净化充分的确保了出水的质量。

(3)本发明中采用的设备均为简单设备，没有大型、复杂或者进口设备，并且是全自动化运行减少了人工成本，从而使得投资成本和运行成本降低；本发明中没有复杂易损的仪器和设备，也没有复杂的连接方式，使得该系统运行稳定可靠。

附图说明

图1为本发明市政污水深度处理系统的结构示意图；

图2为本发明市政污水深度处理系统中跌水曝气单元第一次跌水结构示意图；

图3为本发明市政污水深度处理系统中跌水曝气单元第二次跌水结构示意图；

图4为本发明市政污水深度处理系统中跌水曝气单元第三次跌水结构示意图；

图5为本发明市政污水深度处理系统中控制装置的控制原理示意图；

图6为本发明市政污水深度处理系统中第一次跌水俯视图；

图7为本发明市政污水深度处理系统中第二次跌水、第三次跌水俯视图。

图中：1、污水供应池；2、进水泵；3、生物反硝化滤池；4、反硝化预备区；5、第一改性生物填料区；6、反硝化出水区；7、滤板；8、生物滤床；9、生物滤床预备区；10、第二改性生物填料区；11、特定滤砖；12、反洗排水阀；13、蓄水池；14、出水堰；15、第一配水堰；16、第二配水堰；17、中央控制处理器；18、指令输入模块；19、显示模块；20、时钟模块；21、存储模块；22、过流通道；23、配水渠；24、跌水池；25、反洗排水池；26、出水堰跌水池。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-7所示，本发明提供了一种市政污水深度处理系统包括生物反硝化滤池3和生物滤床8，生物反硝化滤池3自下而上依次设置有反硝化预备区4、第一改性生物填料区5和反硝化出水区6，反硝化预备区4为第一改性生物填料区5提供来污水，污水在经过第一改性生物填料区5的第一次净化后流向反硝化出水区6；生物滤床8自上而下依次设置有生物滤床预备区9、第二改性生物填料区10和特定滤砖11，生物滤床预备区9接收来自反硝化出水区6的来水，再次将来水流向第二改性生物填料区10中，污水在第二改性生物填料区10中得到再次的净化，净化后的水最后由特定滤砖11收集；反硝化出水区6和生物滤床预备区9之间通过跌水曝气单元连通，污水在跌水曝气单元的跌水流动过程中，使得水中的含氧量大幅提高，从而促使污水在第二改性生物填料区10中的净化效果得到提高。

上述实施例中，反硝化预备区4中的污水均匀的进入到第一改性生物填料区5中，第一改性生物填料区内的大量微生物能够充分与水中的污染物反应，使得污水得到第一次的净化，第一次净化后的水流向反硝化出水区6，生物滤床预备区9接收来自反硝化出水区6的来水，此过程中在跌水曝气单元污水经过两次的跌水使得水中的含氧量得到大幅的提高，同时在经过生物滤床预备区9中第三次跌水后，水中的含氧量进一步的得到提升，第二改性生物填料区中的微生物能够充分利用水中的氧气来消化污染物。

具体的，跌水曝气单元包括出水堰14、流水通道和第一配水堰15，出水堰14和第一配水堰15都设置在流水通道上，出水堰14和第一配水堰15通过流水通道连通，出水堰14位于反硝化出水区6的外壁上，且与反硝化出水区6一体成型，第一配水堰15设置在生物滤床预备区9的外壁上，且与生物滤床预备区9一体成型；反硝化出水区6与生物滤床预备区9通过流水通道连通。出水堰14包括出水堰池和设置在出水堰池内的出水堰坝，出水堰坝将出水堰池分隔为反洗排水池25和出水堰跌水池26，当水在反硝化出水区6和反洗排水池25中溢出时，水通过出水堰坝进行第一次跌水来增加水中的含氧量，

深床反硝化滤池容易形成气阻，为了防止生物反硝化滤池3出现堵塞，出水堰坝的高度高于反硝化出水区9出水处高度，反洗排水池25底部设有反洗排水阀12，通过往反洗排水阀12注入水清洗生物反硝化滤池3，避免生物反硝化滤池3出现堵塞的情况。

具体地，第一配水堰15包括配水堰池和配水堰池内的第一配水堰坝，第一配水堰坝将配水堰池分隔为配水渠23和跌水池24，第一配水堰坝的高度高于生物滤床预备区9进水处的高度，水经过第一次跌水后通过流水通道流到配水渠23，当配水渠23中的水溢出时，水通过第一配水堰坝进行第二次跌水。

生物滤床预备区9内壁设置有第二配水堰16，生物滤床预备区9的池壁上开有过流通道22，跌水池24与第二配水堰16通过过流通道22连通，跌水区24的水通过过流通道22流向第二配水堰16；第二配水堰16的堰壁上具有第二配水堰坝，当第二配水堰16中的水溢出时，水通过第二配水堰坝进行第三次跌水流向第二改性生物填料区10，第三次跌水的高度差相对于前两次跌水来说最大，这种设计有利于第二改性生物填料区中微生物与污染物的反应，三次的跌水过程能够使得水中的溶解氧维持在4mg/l以上(水温25℃的条件下)，从而减少了曝气的成本与简化了流程，跌水曝气和生物填料的双重作用充分的保证了出水的质量。

具体的，第一改性生物填料区5和第二改性生物填料区10中生物填料的表面为多极性表面处理层，第一改性生物填料区5中的填料经过表面改性处理，不仅使得填料的硬度大大增强提高使用寿命，还使得表面的分子/原子带有大量的电荷，从而可以大量吸附污水中的污染物；填料表面改性处理的同时使得其表面、内部形成各种大小不一的空隙，大量的空隙为微生物的生长提供了良好的环境。基于其能够吸附水中污染物，同时为微生物提供良好的生长环境，可以促使微生物消耗水中污染的效率大大提高，原本需要很长时间才能完成的生化反应，在较短的时间内即可完成。因此改性后的填料起到了类似催化剂的作用，最终使得生物反硝化滤池能够充分利用水中残留的cod作为碳源，用来除去水中的氮，进而减少外加碳源量。在实际已建成的实验项目上甚至没有外加碳源量，仍实现了非常好的脱氮效果。

针对生物反硝化滤池3的设置位置和反应特性，有针对性的选择颗粒直径为5～8mm的填料，直径较大的颗粒能够使微生物的附着面积大，同时孔隙率也更大，在进行反复的反洗时，选在该直径范围的填料能够保证生物反硝化滤池3在合理的运行周期运行，避免过度的反洗造成微生物的流失，从而影响反应效率，使用该改性填料后，同样能够在不投加除磷药剂的条件下去除水中的总磷。

生物滤床8中的第二改性生物填料区10中的填料同样能够为微生物的生长提供良好的生存环境，微生物能够很好地繁殖并消耗多种的营养物。根据本组合工艺的特点，开发出了跌水曝气模式，该模式能够在不外加曝气装置的情况下，使得水中的溶解氧维持在4mg/l以上(水温25℃的条件下)，从而可以保证第二改性生物填料区10中的微生物能够利用水中的溶解氧来消减cod、氨氮。另外根据生物滤床8的反应特点，第二改性生物填料区10中的填料颗粒直径为1～5mm，直径为1～5mm填料颗粒比表面积更大，微生物能够更大面积地接触污染物，在经过三次跌水的情况后，微生物可以更有效地利用水中的氧气与污染物进行充分反应，进一步确保净化效率与出水的质量。

具体的，本发明还包括污水供应池1和蓄水池13，反硝化预备区4与污水供应池1连通，反硝化预备区4与污水供应池1之间设置有进水泵2，进水泵2连接有用于控制进水量的中央控制处理器17，进水泵2将污水供应池1中的污水源源不断地提升到反硝化预备区4中；特定滤砖11与蓄水池13连通，经过第二改性生物填料区10净化后的水由特定滤砖收集，最后水从特定滤砖中流向蓄水池13，进水泵2的设置很大程度上保证了污水处理的效率。

具体的，本发明市政污水深度处理系统中还包括指令输入模块18、中央处理控制器17、显示模块19、时钟模块20和存储模块21，指令输入模块18、显示模块19、时钟模块20和存储模块21都与中央处理控制器17连接，中央控制处理器17与进水泵2连接，通过指令输入模块18进行指令输入，通过显示模块19以及时查看系统运行状态，通过时钟模块20以对系统进行实时的记录，通过存储模块21以存储系统运行数据，采用中央控制处理器17能够协调而有效的促进污水处理的进行。

具体的，反硝化预备区4与第一改性生物填料区5之间设置有滤板7，污水通过滤板7的配水作用均匀的进入到第一改性生物填料区5中，使得污水处理工作平稳的进行，也能一定程度保证污水处理的充分，该滤板7也可以用滤砖来代替。

本发明另一方面提供了一种应用于市政污水深度处理方法，其包括以下步骤：

s1：通过进水泵将污水从污水供应池中提升到反硝化预备区内；

s2：通过滤板配水的作用使污水在反硝化预备区内均匀进入到第一改性生物填料区内；

s3：通过第一改性生物填料区使污水经过第一次净化并流向反硝化出水区，当反硝化出水区和反洗排水池内的水溢出时，通过出水堰坝进行第一次跌水；

s4：经过第一次跌水后的水继续流向第一配水堰，当配水渠的水溢出时，水通过第一配水堰坝进行第二次跌水流向跌水池；

s5：第二次跌水后，污水通过过流通道流向生物滤床预备区内壁设置的第二配水堰，当水从第二配水堰溢出时，通过第二配水堰的第二配水堰坝进行第三次跌水，以提高来水中的溶解氧浓度；

s6：第三次跌水后，通过第二改性生物填料区的生物填料颗粒使污水再次净化，之后流出第二改性生物填料区并由特定滤砖收集。

下列实施例是本申请人在新疆某地的实际处理项目步骤，日处理量为12000m³，具体包括以下步骤：

步骤a)上游二沉池出水经提升进入生物反硝化滤池外管道；

步骤b)生物反硝化滤池外管道内的水均匀进入四格生物反硝化滤池底部的反硝化预备区；

步骤c)进入反硝化预备区的水通过滤板均匀进入填料区(本申请中为第一改性生物填料区)，填料区的装填高度为2～3.5m，可以保证污染物与微生物充分的反应；

步骤d)最终填料区出水流向反硝化出水区，反硝化出水区内的水经跌水(本申请中第一次跌水)方式流向生物滤床；

步骤e)生物滤床的进水配水堰(本申请中的第一配水堰)再次对来水进行跌水配水，进一步提高来水中的溶解氧浓度；

步骤f)经过跌水配水后均匀进入4格生物滤床的预备区(实际处理中为了效率的提高，生物滤床设置为四格，本申请中为单格)；

步骤g)单格生物滤床预备区进水通过其自身配水堰(本申请中第二配水堰)第三次跌水进入填料区，最后通过填料区填料进一步去除水中的污染物；

步骤h)填料区出水通过特定滤砖收集，排出系统。

其中，需要说明的是，在该实施例中，所有设备均为国产设备。该项目为全自动运行系统，配套设计了外部碳源投加系统、除磷药剂投加系统。但在项目正式运行中，这两套系统均没有启动。

在该实施例中，采用的测试方法为：

浊度：在线浊度计

总磷：国标法

总氮：国标法

氨氮：国标法

cod：哈希仪器法和国标法。前期国标与哈希仪器对比，找出相关性后，用哈希仪器进行分析。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。