專利名稱：射流曝氣生物濾池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種射流曝氣生物濾池，是一種可用于生活污水和有機(jī)工業(yè)廢水處理的污水處理裝置，屬于環(huán)保水處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的曝氣生物濾池(BAF)是20世紀(jì)80年代末和90年代初興起的污水處理工藝，最初用于污水深度處理，后發(fā)展成直接用于二級(jí)處理，它使用粗糙多孔的粒狀濾料，濾料表面生長(zhǎng)有生物膜，池底提供曝氣，污水流過(guò)濾床時(shí)，污染物首先被過(guò)濾和吸附，進(jìn)而被濾料表面的微生物氧化分解。其最大特點(diǎn)是集生物氧化和截留懸浮物于一體，節(jié)省了后續(xù)沉淀池，具有容積負(fù)荷大、水力停留時(shí)間短、建投資少、出水水質(zhì)高等優(yōu)點(diǎn)。但是現(xiàn)有的曝氣生物濾池需要通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)或者空氣壓縮機(jī)來(lái)提供氣源，滿足生物生長(zhǎng)和防止濾料堵塞。而且若想達(dá)到脫氮的目的需要設(shè)置碳氧化池、硝化池、反硝化池等多個(gè)反應(yīng)器，并且在反應(yīng)器之間增加污水回流裝置，或者采用具有除氨功能的沸石填料，基建費(fèi)用較高，維護(hù)管理復(fù)雜。再者由于曝氣頭位于濾料下方，由于氣體的沖刷作用在處理水中通常攜帶一部分濾料上脫落的生物膜，造成出水中的懸浮物偏高。
射流曝氣作為繼鼓風(fēng)曝氣和機(jī)械曝氣之后的第三類曝氣方法，利用射流的紊動(dòng)運(yùn)動(dòng)和剪切作用，切割氣體，產(chǎn)生微氣泡，獲得極高的氧傳遞速率，具有構(gòu)造簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，投資較低的優(yōu)點(diǎn)，在污水處理中應(yīng)具有較大的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)潛力。但目前尚未見(jiàn)有關(guān)將射流曝氣與BAF相結(jié)合的研究及裝置的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種射流曝氣生物濾池，通過(guò)一體化的方案來(lái)解決曝氣生物濾池的供氧問(wèn)題，并且通過(guò)水力循環(huán)來(lái)控制濾料堵塞，同時(shí)實(shí)現(xiàn)在同一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)部同時(shí)存在好氧區(qū)和缺氧區(qū)，在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)完成硝化與反硝化作用，解決小型污水處理廠構(gòu)筑物較多，維護(hù)管理復(fù)雜的問(wèn)題。
為實(shí)現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明設(shè)計(jì)的射流曝氣生物濾池主要由生物氧化過(guò)濾池、反沖水泵、射流曝氣器、循環(huán)水泵以及連接管道組成，生物氧化過(guò)濾池的底部安裝集泥斗，下部安裝承托板支撐承托層，承托層上部為濾料層。進(jìn)水口位于濾料層下部，出水口位于濾料層上部，在濾料層上方的自由水面空間位置處安裝反沖排水管。集泥斗與承托板之間的沉淀區(qū)內(nèi)，濾池池體兩側(cè)分別連通反沖水泵和循環(huán)水泵，循環(huán)水泵與射流曝氣器相連通，射流曝氣器出口通過(guò)一根上部連通管與生物氧化過(guò)濾池相連接，射流曝氣器通過(guò)空氣管引入外部空氣。
本發(fā)明中的生物氧化過(guò)濾池生物氧化過(guò)濾池主要通過(guò)循環(huán)水泵和射流曝氣器來(lái)供氧和水力循環(huán)，為鋼制或者混凝土構(gòu)造，可以采用方形或者圓形的結(jié)構(gòu)形式。過(guò)濾池底部為集泥斗，集泥斗以上為高0.5m～1m左右的沉淀區(qū)，用以收集生物膜上脫落的污泥，在沉淀區(qū)上方生物氧化過(guò)濾池側(cè)壁上安裝循環(huán)水泵進(jìn)水管和反沖水泵出水管，管道上方安裝承托板，主要作用為承托承托層和濾料，承托板可以采用混凝土結(jié)構(gòu)或者鋼制結(jié)構(gòu)，在承托板上均勻開(kāi)孔，孔徑為10mm～30mm，孔間距為20mm～50mm。在承托板上堆放10cm～30cm承托層濾料，承托層濾料為陶粒材質(zhì)，粒徑在15mm～40mm范圍內(nèi)。承托層上為濾料層，濾料層高度為1.5m～3.0m，濾料粒徑為3mm～7mm范圍內(nèi)，濾料層也可以由兩種濾料構(gòu)成，下部堆放粒徑為7mm～10mm的濾料，上部堆放粒徑為4mm～6mm的濾料，兩種濾料的分界點(diǎn)以進(jìn)水口為界。在生物氧化濾料層上方的自由水面空間高度為0.5m～1.0m，在自由水面處安裝與射流曝氣器相連的上部連通管，在距離頂部0.5m處安裝反沖排水管。進(jìn)水口的位置位于濾料層的下部，約在生物氧化過(guò)濾池高度的1/3～1/4處，出水口的位置位于濾料層的上部，約在生物氧化過(guò)濾池高度的1/2～2/3處。循環(huán)水泵從生物氧化過(guò)濾池吸水，水流向上進(jìn)入射流曝氣器，通過(guò)在射流曝氣器內(nèi)水流流速的變化形成負(fù)壓，空氣通過(guò)空氣管進(jìn)入射流曝氣器，與循環(huán)水充分混合。離開(kāi)射流曝氣器的氣水混合物通過(guò)上部連通管進(jìn)入生物氧化過(guò)濾池。
在生物氧化過(guò)濾池內(nèi)以進(jìn)水口為界，基本形成兩個(gè)區(qū)域，進(jìn)水口上部為好氧區(qū)，主要完成有機(jī)物的氧化和氨氮的硝化作用，形成硝酸鹽，在進(jìn)水口下部為缺氧區(qū)域，主要利用原水中的有機(jī)物為碳源，實(shí)現(xiàn)硝酸鹽的反硝化作用，轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨(dú)鈴乃幸绯?，完成總氮的去除?br> 本發(fā)明通過(guò)如下過(guò)程實(shí)現(xiàn)污水的同步去除總氮和有機(jī)物的污水處理在正常工作過(guò)程中，開(kāi)啟循環(huán)水泵，處理原水通過(guò)進(jìn)水口進(jìn)入生物氧化過(guò)濾池，與生物氧化過(guò)濾池內(nèi)上部向下流動(dòng)的含有硝酸鹽的水相混和，首先進(jìn)入進(jìn)水口下部的缺氧區(qū)域，在缺氧區(qū)域的反硝化菌的作用下，以原水中的有機(jī)物為碳源，實(shí)現(xiàn)反硝化作用，將原水中的硝酸鹽轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨(dú)猓⑶胰コ蟛糠值膽腋∥?，離開(kāi)缺氧區(qū)的處理水混合液中含有從濾料上脫落的懸浮物，通過(guò)沉淀作用進(jìn)入沉淀區(qū)，沉淀到濾池底部的集泥斗中，去除了一部分懸浮物的循環(huán)水通過(guò)循環(huán)水泵的作用進(jìn)入射流曝氣器，與空氣充分混合，充氧之后回流到生物氧化過(guò)濾池上部，在生物氧化過(guò)濾池上部的降解有機(jī)物的異養(yǎng)菌和硝化菌的作用下，循環(huán)液中的有機(jī)物被降解，含氮物質(zhì)主要轉(zhuǎn)化成為硝酸鹽，一部分水通過(guò)出水口排出，另一部分水則向下流動(dòng)與進(jìn)水相混和，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。
當(dāng)生物氧化過(guò)濾池運(yùn)行一定時(shí)間后(一般在24-48小時(shí))，濾層內(nèi)生物生長(zhǎng)量和截流的懸浮物堵塞濾層時(shí)，應(yīng)該對(duì)生物氧化過(guò)濾池進(jìn)行反沖，反沖采用水反沖形式，關(guān)閉循環(huán)水泵，打開(kāi)反沖水泵，以處理后水為水源，對(duì)濾料進(jìn)行反沖，反沖下來(lái)的含有大量懸浮物的混合液回到前段預(yù)處理實(shí)施，反沖后，關(guān)閉反沖水泵，進(jìn)入下一輪正常工作周期。
根據(jù)污水中的懸浮物濃度和有機(jī)物濃度確定該系統(tǒng)排泥周期，通過(guò)開(kāi)啟排泥斗底部的閥門(mén)定期派出在泥斗內(nèi)滯留的污泥。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了生物氧化過(guò)濾池內(nèi)溶解氧的梯度變化，分別在上部和下部形成好氧區(qū)和缺氧區(qū)，具有在同一反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化和去除含碳有機(jī)物的功能。由于生物氧化過(guò)濾池內(nèi)沒(méi)有氣流的左右擾動(dòng)，出水中的懸浮物濃度低，能夠保證出水水質(zhì)清澈，無(wú)需后續(xù)的固液分離裝置。生物氧化過(guò)濾池底部的沉淀區(qū)緩解了脫落的沒(méi)有活性的生物污泥對(duì)濾料的堵塞，反沖周期長(zhǎng)，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。
本發(fā)明通過(guò)射流曝氣與生物氧化過(guò)濾工藝的相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了小型一體化的污水解決方案，無(wú)需外接氣源，具有運(yùn)轉(zhuǎn)管理方便，節(jié)約占地，基建投資節(jié)約，構(gòu)筑物集中等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明對(duì)水質(zhì)適應(yīng)范圍廣，尤其適用于小規(guī)模污水處理廠。


圖1為本發(fā)明的射流曝氣生物濾池的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1中，1為反沖排水管，2為生物氧化過(guò)濾池，3為濾料層，4為出水口，5為進(jìn)水口，6為承托層，7為承托板，8為反沖水泵，9為集泥斗，10為上部連通管，11為空氣管，12為射流曝氣器，13為循環(huán)水泵出水管，14為循環(huán)水泵，15為循環(huán)水泵進(jìn)水管。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
本發(fā)明的射流曝氣生物濾池具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由生物氧化過(guò)濾池2、反沖水泵8、射流曝氣器12、循環(huán)水泵14以及連接管道組成。生物氧化過(guò)濾池2的底部安裝集泥斗9，生物氧化過(guò)濾池2的下部安裝均勻開(kāi)孔的承托板7支撐承托層6，承托層6上部為濾料層3。進(jìn)水口5的位置位于濾料層3的下部，約在生物氧化過(guò)濾池2高度的1/3～1/4處，出水口4的位置位于濾料層3的上部，約在生物氧化過(guò)濾池2高度的1/2～2/3處。在濾料層3的上方自由水面空間高度為0.5m～1.0m，在距離頂部0.5m處安裝反沖排水管1。集泥斗9與承托板7之間的沉淀區(qū)內(nèi)，濾池池體一側(cè)連通反沖水泵8，另一側(cè)通過(guò)循環(huán)水泵進(jìn)水管15與循環(huán)水泵14相連，循環(huán)水泵14通過(guò)循環(huán)水泵出水管13與射流曝氣器12相連通，射流曝氣器12出口通過(guò)上部連通管10與生物氧化過(guò)濾池2相連接，射流曝氣器12通過(guò)空氣管11引入外部空氣。
運(yùn)行時(shí)，原水通過(guò)進(jìn)水口5進(jìn)入生物氧化過(guò)濾池2，開(kāi)啟循環(huán)水泵14，循環(huán)水量根據(jù)原水有機(jī)物濃度和氨氮濃度確定。原水與反應(yīng)器內(nèi)的處理水混和，首先向下通過(guò)進(jìn)水口下段的濾料3缺氧區(qū)部分，完成部分懸浮物的攔截，并且在反應(yīng)器中的硝酸鹽的作用下，以進(jìn)水中的有機(jī)物為碳源，實(shí)現(xiàn)反硝化過(guò)程。經(jīng)過(guò)缺氧區(qū)之后的處理水通過(guò)承托層6和承托板7，較重的懸浮物直接進(jìn)入沉淀區(qū)，落入集泥斗9，其余處理水通過(guò)循環(huán)水泵進(jìn)水管15進(jìn)入循環(huán)水泵14被加壓，并進(jìn)一步經(jīng)循環(huán)水泵出水管13進(jìn)入射流曝氣器12，通過(guò)流速變化，實(shí)現(xiàn)壓力低于大氣壓，空氣通過(guò)空氣管11進(jìn)入射流曝氣器12，與處理水相混合，氣水混合液通過(guò)上部連通管10回流到生物氧化過(guò)濾池2內(nèi)，在濾料層3上段中吸附的去除有機(jī)物異養(yǎng)菌和硝化菌的作用下，完成水中的有機(jī)物的氧化和氨氮的硝化，處理后的水一部分通過(guò)出水口4排出，一部分沿生物氧化過(guò)濾池池體繼續(xù)向下，其中的硝酸鹽參與下一個(gè)循環(huán)的反硝化過(guò)程。
在生物氧化過(guò)濾過(guò)程中，當(dāng)濾料層3中的生物量和截流的懸浮物很高時(shí)，必須對(duì)生物氧化過(guò)濾濾料進(jìn)行反沖，此時(shí)關(guān)閉循環(huán)水泵14，打開(kāi)反沖水泵8，運(yùn)行3～10分鐘，水量根據(jù)強(qiáng)度為8L/m2/h～20L/m2/h來(lái)計(jì)算，濾料上停留的老化生物膜及截流雜質(zhì)在反沖水的作用下，從濾層中沖洗出來(lái)，通過(guò)反沖排水管1排放。在反沖之后重新進(jìn)入正常運(yùn)行過(guò)濾階段。
經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后集泥斗9內(nèi)含有很多污泥，打開(kāi)集泥斗閥門(mén)進(jìn)行定期排泥。
經(jīng)過(guò)以上步驟，污水中的有機(jī)物BOD5，懸浮物，總氮均得到有效去除。
實(shí)施例處理上海市閔行區(qū)的生活污水，裝置生物氧化過(guò)濾池2的有效容積為40L，水力停留時(shí)間為4小時(shí)，處理污水能力為10L/hr，循環(huán)水泵14的流量為45L/h，射流曝氣器12采用一種小型實(shí)驗(yàn)裝置，孔徑比為1∶5，原水水質(zhì)如下COD(化學(xué)需氧量)350mg/L，BOD5為159mg/L，氨氮10mg/L，總氮為30mg/L，總磷為3mg/L，懸浮物為25mg/L。通過(guò)射流曝氣生物濾池處理后，出水COD30mg/L，BOD5為5mg/L，氨氮為3.5mg/L，總磷為1mg/L，總氮為10mg/L，出水滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過(guò)消毒后可以作為市政回用水或者也可以用于農(nóng)田灌溉水。
權(quán)利要求
1.一種射流曝氣生物濾池，其特征在于將射流曝氣和生物氧化過(guò)濾相結(jié)合，由生物氧化過(guò)濾池(2)、反沖水泵(8)、射流曝氣器(12)、循環(huán)水泵(14)以及連接管道組成，生物氧化過(guò)濾池(2)的底部安裝集泥斗(9)，生物氧化過(guò)濾池(2)的下部安裝均勻開(kāi)孔的承托板(7)支撐承托層(6)，承托層(6)上部為濾料層(3)，進(jìn)水口(5)位于濾料層(3)下部，出水口(4)位于濾料層(3)上部，濾料層(3)上方的自由水面空間安裝反沖排水管(1)，集泥斗(9)與承托板(7)之間的沉淀區(qū)分別連通反沖水泵(8)和循環(huán)水泵(14)，循環(huán)水泵(14)通過(guò)循環(huán)水泵出水管(13)與射流曝氣器(12)相連，射流曝氣器(12)出口通過(guò)上部連通管(10)與生物氧化過(guò)濾池(2)相連，射流曝氣器(12)通過(guò)空氣管(11)引入外部空氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的射流曝氣生物濾池，其特征在于所述進(jìn)水口(5)位于生物氧化過(guò)濾池(2)高度的1/3～1/4處，出水口(4)位于生物氧化過(guò)濾池(2)高度的1/2～2/3處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的射流曝氣生物濾池，其特征在于所述承托層(6)高度為10cm～30cm，承托層濾料為陶粒材質(zhì)，粒徑為15mm～40mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的射流曝氣生物濾池，其特征在于所述承托板(7)上均勻開(kāi)孔的孔徑為10mm～30mm，孔間距為20mm～50mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的射流曝氣生物濾池，其特征在于所述濾料層(3)高度為1.5m～3.0m，濾料層濾料粒徑為3mm～7mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的射流曝氣生物濾池，其特征在于所述濾料層(3)由兩種濾料構(gòu)成，下部堆放粒徑為7mm～10mm的濾料，上部堆放粒徑為4mm～6mm的濾料，兩種濾料的分界點(diǎn)以進(jìn)水口(5)為界。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的射流曝氣生物濾池，其特征在于所述濾料層(3)上方的自由水面空間高度為0.5m～1.0m，反沖排水管(1)安裝在距離生物氧化過(guò)濾池(2)頂部0.5m處。
全文摘要
一種射流曝氣生物濾池，由生物氧化過(guò)濾池、反沖水泵、射流曝氣器、循環(huán)水泵以及連接管道組成，生物氧化過(guò)濾池內(nèi)安裝承托板支撐承托層和濾料層，進(jìn)水口位于濾料層下部，出水口位于濾料層上部，濾料層上方安裝反沖排水管。承托板下部的沉淀區(qū)連通反沖水泵和循環(huán)水泵，循環(huán)水泵與射流曝氣器連通，射流曝氣器與生物氧化過(guò)濾池相連。本發(fā)明通過(guò)射流曝氣器的充氧和水力循環(huán)，為生物氧化過(guò)濾創(chuàng)造適宜微生物生長(zhǎng)環(huán)境，污水中的有機(jī)物得到分解，并且在生物濾池內(nèi)部的好氧區(qū)與缺氧區(qū)，通過(guò)硝化反硝化作用去除污水中的含氮物質(zhì)。本發(fā)明具有對(duì)水質(zhì)適應(yīng)范圍廣，運(yùn)轉(zhuǎn)管理方便，處理效果好和無(wú)需外接壓縮空氣等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于小規(guī)模污水處理廠。
文檔編號(hào)C02F3/02GK1693229SQ20051002507
公開(kāi)日2005年11月9日 申請(qǐng)日期2005年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月14日
發(fā)明者王欣澤, 何圣兵 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)