專利名稱：一種砂濾池/臭氧/曝氣生物濾池生化處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用于城市污水廠深度處理的以曝氣生物濾池為核心的生化組合工 藝反應(yīng)裝置砂濾池/臭氧/曝氣生物濾池生化處理裝置，屬于污水深度處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著國家對污水廠出水排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，作為傳統(tǒng)Α2/0、Α/0工藝典型代表的 很多老污水處理廠面臨出水化學(xué)需氧量COD和氨氮NH4+-N濃度不穩(wěn)定的問題，所以必須在 原有二級處理工藝升級改造的基礎(chǔ)上，增加后續(xù)的深度處理工藝，以達(dá)到進(jìn)一步提高出水 水質(zhì)，并保證出水穩(wěn)定性的目的。曝氣生物濾池(簡稱BAF)是一種典型的生物膜法。在生物反應(yīng)器(濾柱)中裝 填高比表面積(以保證微生物足夠的附著空間)的顆粒填料，并在填料層下部通過空氣壓 縮機(jī)曝氣，用以提供微生物生長的需氧量。污水流經(jīng)填料層時，空氣與污水逆向或同向進(jìn)行 接觸，并發(fā)生生化反應(yīng)，有機(jī)物得以去除；同時濾料顆粒間的空隙具有物理篩濾作用，可以 去除部分粒徑較大的懸浮物。微生物新陳代謝作用產(chǎn)生的多糖類、酯類等粘性物質(zhì)可起到 起吸附架橋作用，這樣使得粒徑較小的膠體物質(zhì)物質(zhì)和懸浮顆粒粘結(jié)在一起，也可以被濾 層截留去除，強(qiáng)化了篩濾的作用。BAF具有接觸時間短，出水水質(zhì)高、占地面積小、投資省、運行靈活、易于管理、抗沖 擊負(fù)荷能力強(qiáng)等優(yōu)點。由于生物膜對低濃度負(fù)荷的污水有很好的去除效果，BAF可以用于 污水的深度處理。如果BAF和臭氧接觸等化學(xué)氧化工藝進(jìn)行連用，可以進(jìn)一步提高水質(zhì)。臭氧常用來進(jìn)行殺菌消毒、除臭、除味、脫色，因此在飲用水處理中有著廣泛的應(yīng) 用。水的色度主要由溶解性有機(jī)物、膠體、和一些重金屬離子構(gòu)成起的，一般的致色有機(jī)物 質(zhì)都擁有雙鍵和芳香環(huán)，如腐殖酸、富里酸等。臭氧可以通過與不飽和官能團(tuán)的反應(yīng)，破壞 致色基團(tuán)而達(dá)到脫色的目的。另外臭氧在水中的微絮凝效應(yīng)還有助于部分有機(jī)膠體和顆粒 物的絮凝，并通過過濾去除致色物質(zhì)。臭氧分子和通過誘發(fā)產(chǎn)生的OH可以在短時間內(nèi)擊穿 微生物的細(xì)胞膜，對微生物直接滅活。臭氧還可用于氧化處理難降解有機(jī)廢水，臭氧的強(qiáng)氧 化性可以使難生物降解的大分子有機(jī)物破裂，將大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)物，改變 分子結(jié)構(gòu)，降低出水中的COD濃度，增加了可生物降解物質(zhì)的量。使用砂濾池/臭氧/曝氣生物濾池生化組合工藝深度處理方法及裝置一方面利用 了臭氧的強(qiáng)氧化性，將深度處理的原水進(jìn)行預(yù)氧化，提高水中的可生化量，另一方面利用曝 氣生物濾池的微生物降解作用，將水中的污染物質(zhì)去除。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的為解決污水處理廠出水COD和NH/-N濃度不穩(wěn)定的問題；同時 就目前水廠改造過程中，用地緊張和基建費用較高的問題，提出以曝氣生物濾池為核心的 合理有效的生化處理工藝組合方式。一種砂濾池/臭氧/曝氣生物濾池生化處理裝置，包括砂濾池3、臭氧接觸柱5、曝
3氣生物濾池10、臭氧發(fā)生裝置12和臭氧尾氣處理裝置13。其中砂濾池3的底部有入水口 和反清洗時使用的出水口，底部設(shè)有出水口和反清洗時使用的入水口。臭氧接觸柱5的頂 部有進(jìn)水口和與臭氧尾氣處理裝置相連的出氣口，底部有出水口、進(jìn)氣口和臭氧布?xì)庋b置。 曝氣生物濾池10頂部設(shè)有出水口，底部有進(jìn)行污水處理的入水口、反清洗的入水口、與空 壓機(jī)17相連的進(jìn)氣口和布?xì)馀c反沖洗管路，空壓機(jī)17與曝氣生物濾池10之間連接有氣體 流量計18和閘閥19。污水出口與提升泵1相連，提升泵1的出水口與砂濾池3頂部的入 水口相連，砂濾池底部的出水口與臭氧接觸柱5頂部的進(jìn)水口相連，臭氧接觸柱5底部的出 水口與中間水箱7的進(jìn)水口相連，中間水箱7的出水口與曝氣生物濾池10底部的進(jìn)水口相 連，中間水箱7與曝氣生物濾池10之間連接有提升泵8。反清洗時使用的水泵14的出水口 分別與砂濾池3和曝氣生物濾池10底部的入水口相連。空壓機(jī)11與臭氧發(fā)生裝置12相 連，臭氧發(fā)生裝置12的出氣口與臭氧接觸柱5底部的進(jìn)氣口相連。砂濾池中裝填直徑lmm-2mm的石英砂填料，石英砂濾層高度1. 25m,濾柱高3. Im ； 曝氣生物濾池中裝填直徑2mm-4mm的輕質(zhì)陶粒，濾層高度2. lm，濾柱高3. Im ；臭氧接觸柱， 柱高3m，底部安裝金屬鈦的微孔曝氣頭，所有反應(yīng)器直徑均為220mm。曝氣生物濾池中的濾料，粒徑范圍2-4mm，主要原料為粘土，外觀為球型顆粒，表面 紅褐色或深褐色、表面粗糙多微孔，比表面積為1-2. 5 X 104，堆積密度1. 00-1. 50g/cm3。裝置中水箱均采用不銹鋼制作，直徑約44cm，高約1. 2m臭氧投加量為10mg/L，，接觸時間為15min ；曝氣生物濾池濾速為2m/h，氣水比為 2 I0針對城市污水廠二級出水的水質(zhì)特定，結(jié)合水廠改造的實際條件，使用砂濾池/ 臭氧/曝氣生物濾池生化深度處理裝置。一方面，利用了臭氧的強(qiáng)氧化性，起到了脫色，除 味的效果，另一方面，通過臭氧提高了原水的可生化性，進(jìn)而提高了曝氣生物濾池的去除效 果。本裝置具有以下幾個特點1)良好的抗沖擊能力。砂濾池/臭氧/曝氣生物濾池生化處理裝置無論是對水力 負(fù)荷的變化，還是對進(jìn)水污染物濃度負(fù)荷的變化都表現(xiàn)出了很強(qiáng)的抗沖擊能力。一是因為 砂濾池/臭氧對原水的預(yù)處理除去了部分的懸浮固體(SS)，和大部分的色度，二是曝氣生 物濾池由于結(jié)構(gòu)和內(nèi)部的微生物群落分布特點使其較其他工藝有更強(qiáng)的適應(yīng)性。2)曝氣生物濾池中豐富的生物相。濾柱中濾料生物膜上的微生物屬于固著型，水 力停留時間對其影響較小，使得很多世代時間較長的微生物也有很大生存空間，如硝化細(xì) 菌。而從微生物的組成和分布來看，因為濾料層一般有2-3米，進(jìn)水底物濃度沿流向逐漸降 低，再加之生物膜內(nèi)外部溶解氧(DO)存在濃度梯度，所以生物濾池有著豐富的微生物種類 (其中包含有細(xì)菌、真菌、藻類、原生和后生動物)。微生物的多樣性意味著更長的食物鏈， 那么污染物質(zhì)要經(jīng)歷更長的生化降解過程，出水水質(zhì)就更好。從生物膜的整體外觀來看，生 物膜在進(jìn)水端較厚，顏色呈深褐色。沿著水流方向，生物膜逐漸變薄，顏色變淺，在出水端生 物膜幾乎不可見。其中的微生物種類繁多，優(yōu)勢菌有假單細(xì)胞菌屬、微球菌屬和芽孢菌屬。3)不存在污泥膨脹問題。傳統(tǒng)活性污泥法中，引起污泥膨脹的主要原因是絲狀菌 大量繁殖。尤其是底物濃度較低時，因為在底物濃度較低的情況下，絲狀菌較菌膠團(tuán)的增殖 速率更快，對DO要求低，適應(yīng)性更強(qiáng)。在BAF中，微生物固著生長，不存在污泥膨脹問題。 當(dāng)進(jìn)水底物濃度高的時候，菌膠團(tuán)的降解作用明顯；當(dāng)進(jìn)水底物低的時候，絲狀菌的作用更強(qiáng)，兩者相輔相成，形成以絲狀菌為骨架，菌膠團(tuán)依附其上的良好的群落分布，這就使得BAF 表現(xiàn)出很強(qiáng)的抗沖擊能力。4)各種物理化學(xué)作用的有機(jī)結(jié)合。原水首先進(jìn)入砂濾池去除部分的SS，這是利用 了濾料的篩濾作用；然后進(jìn)如臭氧接觸柱，這是利用了臭氧的化學(xué)作用，提高原水的可生化 性，最后進(jìn)入曝氣生物濾池，這既利用了濾柱中濾料的篩濾作用，也利用了濾料上生物膜的 降解作用。各種物化作用的結(jié)合提高了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。5)占地面積較小。本工藝裝置，均采用上向或下向流的濾柱形式，屬于推流式的反 應(yīng)器。濾柱直徑較小，占地面積小，非常適合用地緊張的污水廠改造。

圖1 一種砂濾池/臭氧/曝氣生物濾池生化處理裝置示意圖圖中1提升泵、2閘閥、3砂濾池、4閘閥、5臭氧接觸柱、6閘閥、7中間水箱、8水泵、 9止回閥、10曝氣生物濾池、11空壓機(jī)、12臭氧發(fā)生器、13尾氣處理裝置、14反沖洗水泵、15 閘閥、16閘閥、17空壓機(jī)、18氣體流量計、19閘閥、20閘閥。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步地說明。一種砂濾池/臭氧/曝氣生物濾池生化處理裝置，包括砂濾池3、臭氧接觸柱5、曝 氣生物濾池10、臭氧發(fā)生裝置12和臭氧尾氣處理裝置13。其中砂濾池3的底部有入水口 和反清洗時使用的出水口，底部設(shè)有出水口和反清洗時使用的入水口。臭氧接觸柱5的頂 部有進(jìn)水口和與臭氧尾氣處理裝置相連的出氣口，底部有出水口、進(jìn)氣口和臭氧布?xì)庋b置。 曝氣生物濾池10頂部設(shè)有出水口，底部有進(jìn)行污水處理的入水口、反清洗的入水口、與空 壓機(jī)17相連的進(jìn)氣口和布?xì)馀c反沖洗管路，空壓機(jī)17與曝氣生物濾池10之間連接有氣體 流量計18和閘閥19。污水出口與提升泵1相連，提升泵1的出水口與砂濾池3頂部的入 水口相連，砂濾池底部的出水口與臭氧接觸柱5頂部的進(jìn)水口相連，臭氧接觸柱5底部的出 水口與中間水箱7的進(jìn)水口相連，中間水箱7的出水口與曝氣生物濾池10底部的進(jìn)水口相 連，中間水箱7與曝氣生物濾池10之間連接有提升泵8。反清洗時使用的水泵14的出水口 分別與砂濾池3和曝氣生物濾池10底部的入水口相連?？諌簷C(jī)11與臭氧發(fā)生裝置12相 連，臭氧發(fā)生裝置12的出氣口與臭氧接觸柱5底部的進(jìn)氣口相連。如圖1所示，在管道連 接中有控制水流的閘閥2、4、6、9、15、16、18、19、20。工藝流程如下污水路徑為提升泵(1)—砂濾池(3)—臭氧接觸柱(5)—曝氣生 物濾池(10)，砂濾池/臭氧/曝氣生物濾池生化處理裝置由提升泵(1)、砂濾池(3)、臭氧接 觸柱( 、曝氣生物濾池(10)、臭氧發(fā)生裝置(1 、臭氧尾氣處理裝置(1 以及氣水聯(lián)合反 沖洗系統(tǒng)組成。裝置運行流程如下裝置用于污水處理時打開閘閥2、4、6、9、19，關(guān)閉閘閥15、16，20，污水廠實際二
級出水經(jīng)提升泵1提升，進(jìn)入砂濾池3上部，污水沿重力方向流經(jīng)砂濾池3，去除部分的懸浮 固體SS，以減少后續(xù)臭氧的消耗，然后從砂濾池3底部重力自流進(jìn)入臭氧接觸柱5，臭氧接 觸柱5中的臭氧產(chǎn)于臭氧發(fā)生器12，剩余臭氧進(jìn)入裝有KI溶液的尾氣處理裝置13中，臭氧布?xì)庋b置在臭氧接觸柱5底部，臭氧接觸氧化水中難降解有機(jī)物，以提高污水的生化性能。 臭氧接觸柱5底部出水進(jìn)入中間水箱7，再經(jīng)水泵8提升至曝氣生物濾池10，由底部進(jìn)水， 曝氣生物濾池供氧由空壓機(jī)17提供，供氧流量由氣體流量計18和間閥19控制，布?xì)夂头?沖洗管路均在曝氣生物濾池底部側(cè)面。裝置用于反沖洗時砂濾池3反沖洗時僅打開閘閥16和反沖洗水泵14，反沖洗水 泵14從砂濾池3底部進(jìn)水沖洗砂濾池，反沖洗出水經(jīng)砂濾池頂部管段排走；曝氣生物濾池 10的反沖洗采用氣水聯(lián)合反沖洗，水流和氣流都是上向流，反沖洗時僅打開閘閥15、閘閥 18、沖洗水有反沖洗水泵14從底部抽入，反沖洗氣體有空壓機(jī)17提供。在每個反應(yīng)器的進(jìn)口和出口處設(shè)置取樣口，試驗進(jìn)行了半年，通過水質(zhì)指標(biāo)分析， 對處理效果進(jìn)行評價。進(jìn)水COD平均濃度為37. 7mg/L,單獨曝氣生物濾池的出水濃度為31. 2mg/L ；經(jīng)過 砂濾和臭氧接觸柱預(yù)處理后，出水平均濃度為32. 6mg/L,再經(jīng)BAF繼續(xù)處理之后，出水達(dá) 到22.6aiig/L，去除率較單獨曝氣生物濾柱提高了 1.3倍。組合工藝對色度去除率達(dá)到了 80%，出水色度在5倍以下；UV254去除率達(dá)到60%，出水為0. 06km S分別較單獨臭氧提高 了 30%和22%。該實用新型已應(yīng)用于污水廠的深度處理中。針對城市污水廠二級出水的水質(zhì)特定，結(jié)合水廠改造的實際條件，使用砂濾池/ 臭氧/曝氣生物濾池生化處理裝置。一方面，利用了臭氧的強(qiáng)氧化性，起到了脫色，除味的 效果，另一方面，通過臭氧提高了原水的可生化性，進(jìn)而提高了曝氣生物濾池的去除效果， 所以該套系統(tǒng)對出水水質(zhì)的提高和穩(wěn)定有很好的作用。
權(quán)利要求1.一種砂濾池/臭氧/曝氣生物濾池生化處理裝置，其特征在于包括砂濾池(3)、臭 氧接觸柱(5)、曝氣生物濾池(10)、臭氧發(fā)生裝置(12)和臭氧尾氣處理裝置(13);其中砂 濾池(3)的底部有入水口和反清洗時使用的出水口，底部設(shè)有出水口和反清洗時使用的入 水口 ；臭氧接觸柱(5)的頂部有進(jìn)水口和與臭氧臭氧尾氣處理裝置相連的出氣口，底部有 出水口、進(jìn)氣口和臭氧布?xì)庋b置；曝氣生物濾池(10)頂部設(shè)有出水口，底部有進(jìn)行污水處 理的入水口、反清洗的入水口、與空壓機(jī)(17)相連的進(jìn)氣口和布?xì)馀c反沖洗管路，空壓機(jī) (17)與曝氣生物濾池(10)之間連接有氣體流量計(18)和閘閥(19)；污水出口與提升泵 (1)相連，提升泵(1)的出水口與砂濾池⑶頂部的入水口相連，砂濾池底部的出水口與臭 氧接觸柱(5)頂部的進(jìn)水口相連，臭氧接觸柱(5)底部的出水口與中間水箱(7)的進(jìn)水口 相連，中間水箱(7)的出水口與曝氣生物濾池(10)底部的進(jìn)水口相連，中間水箱(7)與曝 氣生物濾池(10)之間連接有提升泵(8)；反清洗時使用的水泵(14)的出水口分別與砂濾 池(3)和曝氣生物濾池(10)底部的入水口相連；空壓機(jī)(11)與臭氧發(fā)生裝置(12)相連， 臭氧發(fā)生裝置(12)的出氣口與臭氧接觸柱(5)底部的進(jìn)氣口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種砂濾池/臭氧/曝氣生物濾池生化處理裝置，其特征在 于砂濾柱中裝填直徑lmm-2mm的石英砂填料，石英砂濾層高度1. 25m,濾柱高3. Im ；臭氧 接觸柱，柱高3m，底部安裝金屬鈦的微孔曝氣頭；曝氣生物濾柱中裝填直徑2mm-4mm的輕質(zhì) 陶粒，濾層高度2. lm，濾柱高3. lm，所有反應(yīng)器直徑均為220mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種砂濾池/臭氧/曝氣生物濾池生化處理裝置，其特征在 于裝置中水箱均采用不銹鋼制作，直徑44cm，高1. 2m。
專利摘要用于城市污水廠深度處理的一種砂濾池/臭氧/曝氣生物濾池生化處理裝置，屬于污水深度處理領(lǐng)域。該裝置包括砂濾池3、臭氧接觸柱5、曝氣生物濾池10、臭氧發(fā)生裝置12和臭氧尾氣處理裝置13，一方面提高和穩(wěn)定污水廠的水質(zhì)指標(biāo)，另一方面解決污水廠的升級改造問題。
文檔編號C02F9/14GK201850194SQ201020535568
公開日2011年6月1日 申請日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者李軍, 毛世春, 焦陽 申請人:北京工業(yè)大學(xué)