一种降低碳源消耗的反硝化滤池及其运行方法与流程

本发明涉及污水处理设备技术领域，具体涉及一种降低碳源消耗的反硝化滤池及其运行方法。

背景技术：

反硝化滤池是利用微生物的反硝化作用而降低总氮的污水深度处理构筑物。在深度处理中，由于进水中碳源不足，反硝化滤池在运行过程中往往需要不断地投加碳源，而反硝化滤池的进水多为二级生化尾水，进水中自身携带一定量的溶解氧，另一方面，实际工程中进水随着大气复氧过程带入一部分溶解氧。溶解氧会影响滤池中反硝化细菌活性，抑制反硝化作用，增加碳源的消耗，影响污水处理效果。

中国发明专利cn201410377926.2公开了一种波流式反硝化滤池，该滤池将过滤池和反硝化滤池并行布置，过滤池实施去除悬浮物和溶解氧的作用，反硝化滤池实施去除总氮的作用。将反硝化滤池起到的作用进行分离并充分发挥，避免互相干扰。但是该滤池无法处理大流量的污水，并且在使用过程中也难以对反硝化滤池部分进行定期清洗。中国发明专利cn201910548303.x公开了一种强化反硝化脱总氮的方法及装置，在反硝化滤池滤层下面布设管道通氮气，氮气将污水中的溶解氧汽提出来，迅速降低污水中的溶解氧，再通过收集罩将氮气收集起来在无人区域排放。但是该反硝化滤池在滤层形成了一层氮气膜，影响污水的过滤处理效率，不间断地收集氮气费用消耗较大。

超声波的空化作用使其作用于污水时产生大量小气泡，水体局部出现拉应力而形成负压，使原来溶于污水的氧气过饱和而从污水中逸出，成为小气泡；另外，由于超声波频率高、能量强，被污水吸收时能产生显著的热效应，温度升高，使溶解氧离开污水。因此，通过超声波的空化作用和热效应，能够潜在有效地减少进水的溶解氧。

因此，本发明针对现有技术中存在的不足及带管径变化段的超声波装置，提供了一种降低碳源消耗的反硝化滤池。

技术实现要素：

针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种能够提高滤池运行效率、节约投资、降低碳源消耗的反硝化滤池以及运行方法。

本发明的技术方案为：一种降低碳源消耗的反硝化滤池，包括超声波处理池、碳源投加池和反硝化滤池，超声波处理池上连接有管径变化段，管径变化段为前端细后端粗的管状结构，超声波处理池内部底端设置有超声波发生装置，超声波发生装置上设置有超声波传导棒体，超声波处理池内部设置有布气板，布气板贯穿超声波传导棒体，布气板上设置有布气孔，布气板通过管道与鼓风机装置连接；碳源投加池和超声波处理池之间设置有挡墙，挡墙上设置有过水口，碳源投加池内部设置有碳源投加搅拌机，碳源投加池内壁上固定设置有碳源投加管，碳源投加管与外部碳源连接；反硝化滤池的上端通过导管与碳源投加池连接，反硝化滤池内部上端设置有布水板，布水板位于导管出水口下端，布水板底端设置有管接头，反硝化滤池内部底端上有安装板，安装板上固定设置有反硝化填料架，反硝化填料架上设置有微孔，反硝化填料架的顶端通过管接头与布水板连接，反硝化填料架内部设置有石英填料，安装板上设置有清洗管，清洗管与反硝化填料架的内部导通，清洗管上设置有控制阀，反硝化滤池上设置有清水管，超声波发生装置和碳源投加搅拌机均由外部电源供电。

进一步地，超声波发生装置的工作频率为20～35khz，超声波发生装置的功率密度大于0.35～0.50w/cm²；超声波的空化作用使其作用于污水时产生大量小气泡，水体局部出现拉应力而形成负压，使原来溶于污水的氧气过饱和而从污水中逸出，成为小气泡；另外，由于超声波频率高、能量强，被污水吸收时能产生显著的热效应，温度升高，使溶解氧离开污水。因此，通过超声波的空化作用和热效应，能够潜在有效地减少进水的溶解氧。

进一步地，相邻两个超声波传导棒体之前的间隔均为0.3m～0.5m。

进一步地，管径变化段的管径变化比例为1.5～3；管径变化段将前端管道通过大小头将进入超声波处理室前的管道管径突然增大，使污水突然从小管径高流速的环境进入大管径低流速的环境，管道赋予的压强瞬间减小，水中的一部分溶解氧离开污水，节约了碳源的投机，提高了资源的利用率。

进一步地，碳源投加管的出口位于碳源投加搅拌机桨叶的上方，且高度与过水口一致，碳源投加搅拌机为匀速缓慢转动，防止转速过快对污水再次充氧.

进一步地，布水板上设置有挡水圈，挡水圈上设置有缺口，通过设置布水板和挡水圈，提高了布水的均匀性，同时提高了污水的反硝化处理效果。

进一步地，反硝化填料架设置有5-8个，5-8个均匀设置在反硝化滤池内部，且任意相邻两个反硝化填料架之间均具有间隙，管接头的个数与反硝化填料架的数量对应一致，通过设置多个反硝化填料架，提高了污水的处理效率。

利用上述反硝化滤池进行降低碳源消耗的反硝化运行方法，包括以下步骤：

一、污水通过管径变化段进入超声波处理池内部底端，开启超声波发生装置和鼓风机装置，污水与超声波传导棒体充分接触反应，同时在布气板的作用下充分曝气，去除大量溶解氧的污水从挡墙上的过水口流入碳源投加池中；

二、经碳源投加管向碳源投加池中投加碳源，碳源沿着碳源投加池的内壁投加至碳源投加池内部，并在碳源投加搅拌机的搅拌作用下与污水混合均匀，然后经过导管流入反硝化滤池中；

三、进入反硝化滤池中的污水首先在布水板的作用下，均匀进入各个反硝化填料架中，在石英填料的作用下对污水进行净化过滤处理，处理后的污水穿过反硝化填料架，并最终经过清水管排出；

四、需要对反硝化填料架中的石英填料进行清洗时，碳源投加池停止向反硝化滤池供水，然后从清洗管向石英填料中通入清洗水，清洗后的废液经过清水管排出。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)采用超声波装置代替化学药剂投加，避免了药剂流入反硝化滤池对滤池菌群的抑制或毒害，保证反硝化滤池脱氮能力。

(2)采用管径变化段与超声波装置驱离污水中的溶解氧，运行管理简便，能削减80％～90％进水中携带的残留溶解氧量。

(3)采用碳源投加室，使碳源能与去除大量溶解氧后的污水均匀混合，提高了碳源的利用率。

(4)本发明可以对现有反硝化滤池进行进水端改造，提高现有滤池运行效率，节约投资。

(5)本发明通过设置布水板，大大提高了污水进水的均匀性，提高污水的反硝化处理效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的超声波传导棒体在超声波处理池内的分布图；

图3是本发明的反硝化填料架在反硝化滤池内的分布图；

图4是本发明的布水板的结构示意图；

其中，1-超声波处理池、10-管径变化段、11-超声波发生装置、110-超声波传导棒体、12-布气板、120-布气孔、121-管道、122-鼓风机装置连接、2-碳源投加池、20-挡墙、200-过水口、21-碳源投加搅拌机、22-碳源投加管、3-反硝化滤池、30-布水板、300-管接头、301-挡水圈、302-缺口、31-安装板、32-反硝化填料架、320-石英填料、33-清洗管、34-清水管。

具体实施方式

实施例1：一种降低碳源消耗的反硝化滤池，包括超声波处理池1、碳源投加池2和反硝化滤池3，超声波处理池1上连接有管径变化段10，管径变化段10为前端细后端粗的管状结构；超声波处理池1内部底端设置有超声波发生装置11，超声波发生装置11的工作频率为25khz，超声波发生装置11的功率密度大于0.35w/cm²，超声波的空化作用使其作用于污水时产生大量小气泡，水体局部出现拉应力而形成负压，使原来溶于污水的氧气过饱和而从污水中逸出，成为小气泡；另外，由于超声波频率高、能量强，被污水吸收时能产生显著的热效应，温度升高，使溶解氧离开污水。因此，通过超声波的空化作用和热效应，能够潜在有效地减少进水的溶解氧；超声波发生装置11上设置有超声波传导棒体110，相邻两个超声波传导棒体110之前的间隔均为0.3m；超声波处理池1内部设置有布气板12，布气板12贯穿超声波传导棒体110，布气板12上设置有布气孔120，布气板12通过管道121与鼓风机装置122连接；

碳源投加池2和超声波处理池1之间设置有挡墙20，挡墙20上设置有过水口200，碳源投加池2内部设置有碳源投加搅拌机21，碳源投加池2内壁上固定设置有碳源投加管22，碳源投加管22与外部碳源连接；碳源投加管22的出口位于碳源投加搅拌机21桨叶的上方，且高度与过水口200一致，碳源投加搅拌机21为匀速缓慢转动，防止转速过快对污水再次充氧，碳源投加管22的出口离碳源投加池2池底高度为1.8m；紧贴池壁固定，使碳源顺池壁流下，与污水在搅拌机作用下混合均匀；

反硝化滤池3的上端通过导管与碳源投加池2连接，反硝化滤池3内部上端设置有布水板30，布水板30位于导管出水口下端，布水板30底端设置有管接头300，布水板30上设置有挡水圈301，挡水圈301上设置有缺口302，通过设置布水板30和挡水圈301，提高了布水的均匀性，同时提高了污水的反硝化处理效果，反硝化填料架32设置有6个，6个均匀设置在反硝化滤池3内部，且任意相邻两个反硝化填料架32之间均具有间隙，管接头300的个数与反硝化填料架32的数量对应一致，通过设置多个反硝化填料架32，提高了污水的处理效率；反硝化滤池3内部底端上有安装板31，安装板31上固定设置有反硝化填料架32，反硝化填料架32上设置有微孔，反硝化填料架32的顶端通过管接头300与布水板30连接，反硝化填料架32内部设置有石英填料320和清洗搅拌机321，安装板31上设置有清洗管33，清洗管33与反硝化填料架32的内部导通，清洗管33上设置有控制阀，反硝化滤池3上设置有清水管34，超声波发生装置11和碳源投加搅拌机21均由外部电源供电。

利用本实施例的反硝化滤池进行降低碳源消耗的反硝化运行方法，包括以下步骤：

一、污水通过管径变化段10进入超声波处理池1内部底端，在管径变化段10，前端的小管径管道直径为dn300，通过大小头变化后的大管道直径为dn600，管径变化比例为2，超声波处理池1容积大小为l×b×h＝3m×3m×2m，超声波传导棒体110以每根的中心线为距间隔0.5m垂直于超声波处理池1池底安装，不紧贴池壁，与池壁的距离为0.5m，一共安装有25根；超声波发生装置11的功率密度为0.35w/cm²，为了尽可能地覆盖池底的面积，发射功率设置为2700w，工作频率为25khz，开启超声波发生装置11和鼓风机装置122，污水与超声波传导棒体110充分接触反应，同时在布气板12的作用下充分曝气，去除大量溶解氧的污水从挡墙20上的过水口200流入碳源投加池2中；超声波处理池1的出水口下沿高度为1.6m，污水在超声波处理池1的停留时间为24.88s；

二、碳源投加池2的容积与超声波处理池1相同，碳源投加管22的投加出口离碳源投加池2池底高度为1.8m，紧贴池壁固定，使碳源顺池壁流下，与污水在搅拌机作用下混合均匀，经碳源投加管22向碳源投加池2中投加碳源，碳源沿着碳源投加池2的内壁投加至碳源投加池2内部，并在碳源投加搅拌机21的搅拌作用下与污水混合均匀，然后经过导管流入反硝化滤池3中；

三、反硝化滤池3的污水处理量为5万吨/天，单格滤池尺寸l×b＝30.48m×3.56m，一共4格，反硝化滤池3的总进水流量为2083.33m³/h，进入反硝化滤池3中的污水首先在布水板30的作用下，均匀进入各个反硝化填料架32中，在石英填料320的作用下对污水进行净化过滤处理，处理后的污水穿过反硝化填料架32，并最终经过清水管34排出；

四、需要对反硝化填料架32中的石英填料320进行清洗时，碳源投加池2停止向反硝化滤池3供水，然后从清洗管33向石英填料320中通入清洗水，清洗后的废液经过清水34管排出；装置持续运行13天，每天取水样，测进入超声波处理池1前后的污水溶解氧含量的变化，溶解氧含量平均降低了91％，整套装置运行良好；

实施例2：实施例2与实施例1的不同之处在于：反硝化滤池3的污水处理量为2万吨/天，单格滤池尺寸l×b＝36.58m×4.27m，共1格，大小头从dn400变径dn600，比例为1.5，超声波处理池1容积大小为l×b×h＝2m×2m×2m，垂直超声波处理池1池底安装的超声波传导棒体110间隔0.4m，与池壁的距离为0.4m，池底一共安装16根；超声波发生装置11的发射功率设置位1700w，出水口下沿高度为1.6m，污水的停留时间为27.65s；碳源投加池2的容积与超声波处理池1相同，碳源投加管22的投加口紧贴碳源投加池2池壁固定在离池底高度1.8m处，装置持续运行18天，每天取水样，测进入超声波处理池1前后的污水溶解氧含量的变化，溶解氧含量平均降低了85％，整套装置运行良好。

实施例3：实施例3与实施例1的不同之处在于：反硝化滤池3的污水处理量为10万吨/天，单格滤池尺寸l×b＝25.50m×4.26m，一共8格，大小头从dn400变径dn800，比例为2。超声波处理池1容积大小为l×b×h＝3m×3m×3m，垂直超声波处理池1池底安装的超声波传导棒体110间隔0.3m，与池壁的距离为0.3m，一共安装81根，超声波发生装置11的发射功率设置为990w，出水口下沿高度为2.6m，污水的停留时间为20.22s，碳源投加池2的容积与超声波处理池1相同，碳源投加管22的投加口紧贴碳源投加池2池壁固定在离池底高度2.8m处，装置持续运行16天，每天取水样，测进入超声波处理池1前后的污水溶解氧含量的变化，溶解氧含量平均降低了81％，整套装置运行良好。

综上所述，当反硝化滤池3的污水处理量为5万吨/天，单格滤池尺寸l×b＝30.48m×3.56m，一共4格，反硝化滤池3的总进水流量为2083.33m³/h，管径变化段10前端的小管径管道直径为dn300，通过大小头变化后的大管道直径为dn600，管径变化比例为2，超声波处理池1容积大小为l×b×h＝3m×3m×2m，超声波传导棒体110以每根的中心线为距间隔0.5m垂直于超声波处理池1池底安装，不紧贴池壁，与池壁的距离为0.5m，一共安装25根；超声波发生装置11的功率密度为0.35w/cm²，发射功率设置为2700w，工作频率为25khz，超声波处理池1的出水口下沿高度为1.6m，污水在超声波处理池1的停留时间为24.88s时，装置持续运行16天，测得进入超声波处理池1前后的污水溶解氧含量平均降低了80～90％，处理效果达到最优。