專利名稱：豎向折流組合過濾式除磷脫氮裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于污水處理、環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種豎向折流組合過濾式除磷脫氮裝置。
背景技術(shù)：
通過科技查新，目前國內(nèi)外尚未見有關(guān)于污水處理的豎向折流組合過濾式除磷脫氮裝置的報道。現(xiàn)有的過濾裝置多為單一的上向流和下向流的型式。在污水處理技術(shù)中，與活性污泥法相比，曝氣生物濾池具有占地面積小、基建投資省、處理效率高、管理方便等特點。但傳統(tǒng)的曝氣生物濾池結(jié)構(gòu)設(shè)計存在缺陷，容易發(fā)生堵塞，對進水懸浮物的要求較高，運行周期短，一般1～2d就需要進行反沖洗，而且污水進入濾池需提升較高的高度，能耗較高，這些問題導(dǎo)致運行費用升高，管理不便。另外，傳統(tǒng)的曝氣生物濾池在填料的分配布置上沒有進行合理的選擇與組合，由于污水處理中，碳化、硝化、反硝化、除磷等功能的實現(xiàn)對填料特性、污染物負荷、曝氣等參數(shù)的要求不盡相同，傳統(tǒng)的曝氣生物濾池很難在同一池中實現(xiàn)高效的除磷脫氮功能，難以達到排放標(biāo)準(zhǔn)。一般只有通過進一步的化學(xué)沉淀除磷，而化學(xué)沉淀需投加金屬離子沉淀劑，藥劑費用較高，并可能由于殘留金屬離子濃度(如鐵離子)較高造成出水色度增加，且這些化學(xué)除磷工藝需較多機械設(shè)備、操作管理復(fù)雜，因此設(shè)備投資及運行費用較高。
正是這些缺點直接制約了曝氣生物濾池在污水處理領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型為了克服傳統(tǒng)曝氣生物濾池存在的上述缺點，設(shè)計了一種豎向折流組合過濾式除磷脫氮裝置，通過污水上下折流可保證處理所需的流程長度，通過多種填料的組合搭配適應(yīng)各種水質(zhì)的要求，提高裝置的處理效率，延長裝置運行周期，降低能耗，實現(xiàn)高效除磷脫氮，獲得穩(wěn)定的污水處理效果。
本實用新型的技術(shù)方案如下豎向折流組合過濾式除磷脫氮裝置，它包括至少兩個相互連通的單濾池、與第一個單濾池連通的進水管和與最末的單濾池連通的出水管。其特點是在各單濾池之間采用隔板上下交錯進行分隔，并留出上下交錯的污水折流通道，單濾池的底部為集泥斗及排泥管，中部設(shè)填料層。這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以使污水上下折流流經(jīng)填料層，通過填料表面的生物膜處理，并伴隨物理化學(xué)過程使污水得以凈化。
本裝置的填料采用均質(zhì)填料或沿污水流程粒徑級配由大到小的填料，可發(fā)揮整個濾池截留懸浮物的作用。
本裝置可根據(jù)水質(zhì)處理要求可靈活設(shè)置不同功能區(qū)，如兩區(qū)劃分厭氧區(qū)、好氧區(qū)，三區(qū)劃分厭氧區(qū)、好氧區(qū)、除磷區(qū)，或者厭氧區(qū)、好氧區(qū)交替、并有除磷區(qū)的多區(qū)。所述的填料可選用厭氧填料、好氧填料或富鐵填料，需要由至少兩種組合搭配分裝在各過濾池中，每一功能區(qū)的濾池中裝的是一種的填料。例如，如果設(shè)置有兩個功能區(qū)，可以依次裝厭氧填料、好氧填料，如果有三功能區(qū)，可以依次裝厭氧填料、好氧填料、富鐵填料，如果是厭氧好氧交替，并有過濾式化學(xué)除磷的多功能區(qū)，可根據(jù)需要將上述填料裝在各功能區(qū)的濾池中，這樣裝置就根據(jù)需要形成有不同的功能區(qū)，并在不同功能區(qū)中裝填了不同類型的填料。厭氧區(qū)填裝厭氧填料，污水進入?yún)捬鯀^(qū)，其中的有機污染物在厭氧生物膜作用下得以水解。好氧區(qū)填裝好氧填料，主要功能是使有機污染物進一步生物降解，并進行硝化和反硝化生物脫氮，除此以外，該填料還有物理化學(xué)除氨作用。過濾除磷區(qū)填裝富鐵填料層0.1～1.0m，主要通過化學(xué)沉淀來除磷，由于接觸氧化作用，過剩的鐵離子可轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除去，同時能起到絮凝作用。當(dāng)然本裝置也可根據(jù)水質(zhì)處理要求增加或減少功能區(qū)，以達到除磷脫氮高效凈化的目的。
本裝置所采用的厭氧填料為厭氧催化填料；好氧填料可使用沸石、陶粒、焦炭、活性炭、石英砂、好氧催化填料；富鐵填料包括海綿鐵、鐵屑、鋼渣，此類富鐵材料與防板結(jié)材料以一定比例混合，裝填在整個裝置中的中后部的濾池中。
本裝置在裝填有好氧填料或富鐵填料的濾池填料層的下部位置設(shè)置有曝氣設(shè)備，以利于提供充分的氧氣。本裝置還在每個單過濾池下部設(shè)置有反沖洗進水管，上部設(shè)置有反沖洗出水管，可對濾池進行反沖洗。尤其是過濾除磷區(qū)填料的效率下降后，可用氣水聯(lián)合反沖洗法進行再生，通過劇烈的氣水沖刷作用剝離多孔富鐵填料表面的沉淀物。
本裝置的優(yōu)點如下①裝置采用了獨特的折流結(jié)構(gòu)設(shè)計，在不增加裝置高度的條件下，可保證濾層厚度，同時通過污水上下折流可保證處理所需的流程長度，運行穩(wěn)定可靠、處理效果好。
②裝置采用獨特的折流結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過污水上下折流可適當(dāng)降低濾池高度以減少污水提升能耗。
③裝置中濾層的納污能力強，運行周期較長從進水單池到出水單池，采用粒徑由大到小的填料或均質(zhì)填料，提高了濾層的納污能力，降低了對進水懸浮物的要求，延長了濾池運行周期，節(jié)省反沖洗用水量和能耗。
④在每一單濾池上設(shè)置反沖洗進出水管，對不易堵塞的后端單池，減少反沖洗頻率，可減輕對世代周期較長的硝化菌等的沖擊，從而提高氨氮和總氮的去除效果，又可節(jié)省反沖洗用水量。
⑤本裝置通過不同特性的填料的組合使用，在同一裝置內(nèi)可形成不同功能區(qū)，不受填料類型和級配的限制不同單池內(nèi)可按功能分別填裝不同特性的填料，如厭氧區(qū)可采用厭氧填料、好氧區(qū)可采用適于硝化細菌和反硝化細菌生長的好氧填料，而無須采用多層濾池形式。不同填料組合使用可使不同微生物在自身最佳環(huán)境條件下生長，避免多種微生物在一池內(nèi)的相互競爭、抑制，影響氮磷的去除效果。如厭氧區(qū)可采用厭氧填料、好氧區(qū)可采用適于異養(yǎng)菌、硝化細菌和反硝化細菌生長的好氧填料，過濾除磷區(qū)填裝富鐵填料，使污水中有機物、氮磷得到一體化處理。
⑥生物除磷脫氮與物理化學(xué)方法去除磷與氨氮的有機組合，使氮磷去除效率高、運行穩(wěn)定可靠由于在裝置中設(shè)置了厭氧、好氧的環(huán)境，因此，該裝置有一定的生物除磷作用；過濾除磷區(qū)填裝富鐵填料，由于緩慢生成鐵離子或氫氧化鐵與磷酸根結(jié)合形成沉淀，從而對磷有很好的去除效果，屬化學(xué)除磷。好氧區(qū)好氧催化填料表面的生物膜有很好的生物硝化和脫氮作用及物理化學(xué)除氨作用。因此，整個裝置實現(xiàn)了生物除磷脫氮與物理化學(xué)方法去除磷與氨氮的有機組合。
⑦設(shè)備投資及運行費用低，運行管理方便、一體化程度高由于該裝置采用過濾式除磷脫氮，與曝氣生物濾池運行方式一致，實現(xiàn)在同一濾池內(nèi)完成有機物降解、除磷脫氮，使污水得到一體化處理，運行管理方便；而過濾式除磷與投加金屬離子沉淀劑相比較，不需要投藥設(shè)備和計量設(shè)備，富鐵填料采用氣水聯(lián)合反沖洗法進行再生，不需要化學(xué)藥劑再生，因此設(shè)備投資及運行費用低。
本裝置通過中試運行，對城市污水處理可達到GB18918-2002污水排放一級標(biāo)準(zhǔn)，同時運行周期可達7～10d，與傳統(tǒng)的曝氣生物濾池相比至少可節(jié)省反沖洗用水50％，運行穩(wěn)定可靠。
圖1是本裝置的平面結(jié)構(gòu)圖；圖2是圖1的A-A剖面圖；圖3是圖1的B-B剖面圖；圖4是本裝置實現(xiàn)水流折流的示意圖。
實施例參見圖1、2和圖3，本裝置的主體為由隔板分成的五個相對獨立、相互連通的5個單濾池1，各單濾池之間采用隔板2上下交錯進行分隔，留出污水上下折流通道，見圖4中的箭頭所示。進水管3連接第一個單濾池，最末的單濾池連通的出水管4。每個單濾池底部設(shè)置有集泥斗5和排泥管6，同時在每個單濾池底部還設(shè)置有反沖洗進水管7，(底部連通的兩個單池合設(shè)一集泥斗和一反沖洗進水管)，上部有反沖洗出水管8。每個單濾池中部有填料層，第一單濾池中裝有厭氧填料a，第二、三單濾池中裝的是好氧填料b，第四單濾池中裝富鐵填料c、第五單濾池中裝好氧填料b。這樣裝置內(nèi)就形成了交替的厭氧區(qū)A、好氧區(qū)B和過濾除磷區(qū)C。厭氧區(qū)的主要對有機污染物得到厭氧水解、釋放磷、同時部分有機物得以氨化；好氧區(qū)主要對有機污染物進一步氧化分解、吸收磷，并進行硝化和反硝化脫氮；除磷區(qū)通過化學(xué)反應(yīng)和過濾作用除磷。為了提供好氧微生物生長的環(huán)境和促進生化反應(yīng)的進行以提高除磷脫氮效果，本裝置在第二、三、四、五單濾池中的好氧填料和富鐵填料下方位置配備曝氣設(shè)備9。
本裝置的主要技術(shù)參數(shù)停留時間總停留時間6～9小時，其中厭氧區(qū)1～3小時，好氧區(qū)4～6小時，除磷區(qū)1～2小時氣水比∶總氣水比6∶1到12∶1，除磷區(qū)氣水比3∶1到7∶1結(jié)構(gòu)參數(shù)豎向折流曝氣生物濾池長度L(m)；單池長度L1＝L/n其中n-單池數(shù)豎向折流曝氣生物濾池寬度B＝(n·Q)/(L·T·v)(m)其中Q-處理水量T-運行周期v-過濾速度豎向折流曝氣生物濾池高度H＝Ha+Hb+Hc+Hd(m)其中單池填料層高度Ha(m)填料層上部平均水深Hb(m)過濾層保護高度Hc(m)底部集泥斗高度Hd(m)填料粒徑濾池前端采用15～20mm濾池中部采用8～12mm濾池后端采用5～8mm填料類型厭氧區(qū)采用厭氧填料，粒徑3～30mm好氧區(qū)采用好氧填料，粒徑3～15mm除磷區(qū)采用富鐵填料，粒徑3～30mm
權(quán)利要求1.豎向折流組合過濾式除磷脫氮裝置，包括至少兩個相互連通的單濾池、與第一個單濾池連通的進水管和與最末的單濾池連通的出水管，其特征在于各單濾池之間采用隔板上下交錯進行分隔，并留出污水上下折流通道；單濾池的底部為集泥斗及排泥管，中部設(shè)填料層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的除磷脫氮裝置，其特征在于所述填料層的填料采用均質(zhì)填料或沿污水流程填料粒徑級配由大到小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的除磷脫氮裝置，其特征在于所述填料層的填料是厭氧填料、好氧填料或富鐵填料，由至少兩種組合搭配，分裝在各過濾池中，每一濾池中裝的是一種的填料，形成不同的功能區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的除磷脫氮裝置，其特征在于富鐵填料包括海綿鐵、鐵屑、鋼渣，裝填在整個裝置中后部的單濾池中。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的除磷脫氮裝置，其特征在于在裝填有好氧填料或富鐵填料的濾池填料層的下部位置設(shè)置有曝氣設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的除磷脫氮裝置，其特征在于單濾池或下部連通的兩個單濾池下部設(shè)置有反沖洗進水管，上部設(shè)置有反沖洗出水管。
專利摘要豎向折流組合過濾式除磷脫氮裝置，包括至少兩個相互連通的單濾池、與第一個單濾池連通的進水管和與最末的單濾池連通的出水管，各單濾池之間采用隔板上下交錯進行分隔，并留出污水上下折流通道；單濾池的底部為集泥斗及排泥管，中部設(shè)填料層。填料層的填料是厭氧填料、好氧填料或富鐵填料，由至少兩種組合搭配，分裝在各過濾池中，每一濾池中裝的是一種的填料，形成不同的功能區(qū)。本裝置通過設(shè)計污水上下折流結(jié)構(gòu)保證處理所需的流程長度，通過多種填料的組合搭配適應(yīng)各種水質(zhì)的要求，從而提高裝置的處理效率，延長裝置運行周期，降低能耗，實現(xiàn)高效除磷脫氮，獲得穩(wěn)定的污水處理效果。
文檔編號C02F9/02GK2704584SQ200420033448
公開日2005年6月15日 申請日期2004年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月26日
發(fā)明者龍騰銳, 嚴(yán)子春, 何強, 張涵 申請人:重慶大學(xué)