污水處理系統及其反硝化生物濾池模塊的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種污水處理系統及其反硝化生物濾池模塊。該反硝化生物濾池模塊，包括：過濾裝置，包括高位水池、生物濾池、連通高位水池與生物濾池的第一管道、清水池以及連通生物濾池與清水池的第二管道，生物濾池內設有反硝化菌生物膜；高位水池用于暫存含硝態氮的污水并為生物濾池進水提供壓能，生物濾池用于對來自高位水池的出水氮污染物進行截留和代謝，清水池用于存儲經生物濾池過濾后的出水；回流裝置，包括回流管道，回流管道一端與第一管道連通，另一端與清水池連通，用于將清水池內的一部分水送入生物濾池。基于此，上述反硝化生物濾池模塊能有效除去硝態氮。
【專利說明】
污水處理系統及其反硝化生物濾池模塊
技術領域
[0001]本實用新型涉及污水處理技術領域，特別是涉及一種污水處理系統及其反硝化生物濾池模塊。
【背景技術】
[0002]隨著經濟的高速發展，氮和有機物的不斷泄入，致使湖泊、水庫水體日趨惡化，水體富營養化問題相當突出。氮污染控制越來越受到重視，成為當前及今后一個時期水污染控制工作的重要任務。在剛剛頒布的《水污染防治行動計劃》要求地級及以上城市建成區黑臭水體均控制在10%以內，地級及以上城市集中式飲用水水源水質達到或優于m類比例總體高于93%，全國地下水質量極差的比例控制在15%左右。到2030年，全國七大重點流域水質優良比例總體達到75%以上，城市建成區黑臭水體總體得到消除，城市集中式飲用水水源水質達到或優于m類比例總體為95%左右。
[0003]為實現這一目標，現有污水處理廠必須進行提標改造，增強脫氮能力。由于技術落后、工藝老化等原因，污水處理廠的出水總氮濃度很高(污水處理廠的氮污染主要有氨氮和硝態氮，現有污水處理廠在處理污水時，主要是將氨氮轉化為硝態氮，能滿足當時的要求)，有的甚至高于《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002)—級B標準。
【實用新型內容】
[0004]基于此，有必要提供一種能有效除去硝態氮的污水處理系統及其反硝化生物濾池模塊。
[0005]—種反硝化生物濾池模塊，包括:
[0006]過濾裝置，包括高位水池、生物濾池、連通所述高位水池與所述生物濾池的第一管道、清水池以及連通所述生物濾池與所述清水池的第二管道，所述生物濾池內設有反硝化菌生物膜;所述高位水池用于暫存含硝態氮的污水并為所述生物濾池進水提供壓能，所述生物濾池用于對來自所述高位水池的出水氮污染物進行截留和代謝，所述清水池用于存儲經所述生物濾池過濾后的出水；以及
[0007]回流裝置，包括回流管道，所述回流管道一端與所述第一管道連通，另一端與所述清水池連通，用于將所述清水池內的一部分水送入所述生物濾池。
[0008]在上述反硝化生物濾池模塊，經生物濾池到達清水池內的水的氧濃度非常低。為了降低碳源投加量及提高硝態氮的去除率。通過設置回流裝置使得清水池內具有低濃度氧及硝態氮的水與高位水池內具有較高濃度氧及硝態氮的出水混合后再進入生物濾池，稀釋高位水池的出水的氧濃度及硝態氮的濃度，降低進入生物濾池內的水的氧濃度及硝態氮的濃度，進而可以降低碳源投加量，節省成本，還可以增加硝態氮的去除率。而且上述反硝化生物濾池模塊實現單級反硝化濾池高效處理高濃度硝態氮的廢水，工藝簡單，運行操作簡單，非常適合現有污水處理廠提標改造使用。
[0009]在其中一個實施例中，所述反硝化生物濾池模塊還包括碳源投加裝置，所述碳源投加裝置包括在線監測組件、變頻器、碳源投加栗、碳源儲罐及PLC計算機工作系統；
[0010]所述在線監測組件具有分別與所述PLC計算機工作系統通信連接的第一探測傳感器及第二探測傳感器，所述第一探測傳感器用于監測所述高位水池內的水的化學需氧量及總氮量，并將所述高位水池內的水的化學需氧量及總氮量轉化成第一電信號，所述第二探測傳感器用于監測所述清水池內的水的化學需氧量及總氮量，并將所述清水池內的水的化學需氧量及總氮量轉化成第二電信號；
[0011 ]所述變頻器與所述PLC計算機工作系統通信連接；
[0012]所述變頻器與所述碳源投加栗通信連接；
[0013]所述碳源投加栗的進水口及出水口分別連接第一加碳管道及第二加碳管道，所述第一加碳管道遠離所述碳源投加栗的一端與所述碳源儲罐連通，所述第二加碳管道遠離所述碳源投加栗的一端與所述高位水池連通；
[0014]所述PLC計算機工作系統用于控制所述第一探測傳感器及所述第二探測傳感器工作，并接收所述第一電信號及所述第二電信號，根據所述第一電信號及所述第二電信號控制所述變頻器指示所述碳源投加栗向所述高位水池投加碳源。
[0015]在其中一個實施例中，所述過濾裝置還包括第三管道，所述第三管道一端與所述高位水池連通，另一端用于與污水處理廠連通，所述第二加碳管道與所述第三管道連通。
[0016]在其中一個實施例中，所述高位水池的側壁上設有高位進水口及高位出水口，所述高位進水口用于與污水處理廠連通，所述第一管道一端與所述高位出水口連通，所述第一探測傳感器位于所述高位水池內，并位于所述高位出水口處。
[0017]在其中一個實施例中，所述反硝化生物濾池模塊還包括反沖洗裝置；
[0018]所述反沖洗裝置包括供氣裝置及設于所述生物濾池內的布氣管，所述布氣管與所述供氣裝置連接，且在豎直方向上，所述布氣管位于所述生物濾池靠近地面的一端。
[0019]在其中一個實施例中，所述生物濾池的側壁上設有過濾進水口及過濾出水口，所述第一管道一端與所述濾進水口連通，所述第二管道一端與所述過濾出水口，在豎直方向上，所述布氣管、所述過濾進水口及所述過濾出水口依次排布，且所述布氣管靠近地面。
[0020]在其中一個實施例中，在豎直方向上，所述生物濾池包括依次排布的承托層區、填料區及清水區，且所述承托層區靠近地面，所述承托層區裝有鵝軟石，所述填料區裝有火山巖填料，所述清水區用于儲存清水；
[0021 ] 所述生物濾池的側壁上設有過濾進水口及過濾出水口，所述過濾進水口位于所述承托層區，所述過濾出水口位于所述清水區。
[0022]在其中一個實施例中，所述清水池的側壁上設有清水進水口、第一出水口及第二出水口，所述第二管道一端與所述清水進水口連通，所述回流管道一端與所述第一出水口連通，所述第二出水口用于將所述清水池內的另一部分水排出。
[0023]在其中一個實施例中，所述回流裝置還包括變頻回流栗及流量計，所述回流管道包括回流進水管及回流出水管，所述回流進水管一端與所述清水池連通，另一端與所述變頻回流栗的進水口連通，所述回流出水管一端與所述變頻回流栗的出水口連通，另一端與所述第一管道連通，所述流量計用于監測所述變頻回流栗的流量。
[0024]一種污水處理系統，包括:
[0025]污水處理模塊，用于將污水中的氨氮轉化為硝態氮，以得到初步凈化水；以及
[0026]上述的反硝化生物濾池模塊，與所述污水處理模塊連通，用于將初步凈化水中的硝態氮轉化為氮氣。
【附圖說明】
[0027]圖1為一實施方式的污水處理系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖及具體實施例對污水處理系統及其反硝化生物濾池模塊進行進一步說明。
[0029]如圖1所示，一實施方式的污水處理系統10，包括污水處理模塊12及反硝化生物濾池模塊14。
[0030]在本實施方式中，污水處理模塊12用于將污水中的氨氮轉化為硝態氮，以得到初步凈化水。具體的，在本實施方式中，污水處理模塊12為污水處理廠中，用于滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002)—級B標準的處理污水的模塊。也即污水處理模塊12為待改造的污水處理廠中的現有的處理污水的模塊，當只有污水處理模塊12時，污水處理廠的出水能滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002)—級B標準，但不能滿足近期頒布的《水污染防治行動計劃》的標準。也即污水處理模塊12能將氨氮轉化為硝態氮，從而消除氨氮，但不能降低總氮(氨氮與硝態氮)的含量。
[0031]為了消除硝態氮，以降低總氮的含量，需要對現有的污水處理廠進行提標改造，增強脫氮能力。而反硝化生物濾池模塊14具有占地面積小、水力負荷高的特點，作為后置工藝對于預留發展用地有限的污水處理廠是一個合適的解決方案。反硝化生物濾池模塊14的原理是利用反硝化菌在缺氧及具有碳源的條件下，將硝態氮還原成氣態氮，從而消除硝態氮降低總氮含量。
[0032]反硝化生物濾池模塊14與污水處理模塊12連通，用于將初步凈化水中的硝態氮轉化為氮氣。通過對現有的污水處理廠進行改造，在現有污水處理廠的污水處理模塊12后端加接反硝化生物濾池模塊14，從而使得污水處理廠的出水能滿足近期頒布的《水污染防治行動計劃》的標準。可以理解，在其他實施方式中，反硝化生物濾池模塊14可以應用于除污水處理廠以外的其他水處理區域，以消除硝態氮。
[0033]反硝化生物濾池模塊14包括過濾裝置100、回流裝置200、碳源投加裝置300及反沖洗裝置(圖未示)。
[0034]過濾裝置100包括高位水池110、生物濾池120、連通高位水池110與生物濾池120的第一管道130、清水池140以及連通生物濾池120與清水池140的第二管道150。高位水110池用于暫存含硝態氮污水并為生物濾池120進水提供壓能。生物濾池120用于對來自高位水池110的出水氮污染物進行截留和代謝。清水池140用于存儲經生物濾池120過濾后的出水。
[0035]回流裝置200包括回流管道210。回流管道210—端與第一管道130連通，另一端與清水池140連通，用于將清水池140內的一部分水送入生物濾池120。
[0036]通常情況下，高位水池110內的水不僅含有較高濃度的硝態氮而且還含有較高濃度的氧。而較高濃度的氧會抑制硝態氮還原為氣態氮這一過程，導致碳源消耗量大，而過量投加碳源會增加成本。而生物濾池120的水力負荷高，處理高濃度的硝態氮的污水，出水效果并不理想，也即硝態氮的去除率較低，可能的原因是污水在流經填料生物膜過程中高濃度的硝態氮并不能完全被微生物截留降解，導致出水硝態氮的濃度偏高，需要將多級的反硝化生物濾池串聯，這就增加了工藝的難度，同時提高了運行的成本。
[0037]在上述反硝化生物濾池模塊14，經生物濾池120到達清水池140內的水的氧濃度非常低。為了降低碳源投加量及提高硝態氮的去除率。通過設置回流裝置200使得清水池140內具有低濃度氧及硝態氮的水與高位水池110內具有較高濃度氧及硝態氮的出水混合后再進入生物濾池120，稀釋高位水池110的出水的氧濃度及硝態氮的濃度，降低進入生物濾池120內的水的氧濃度及硝態氮的濃度，進而可以降低碳源投加量，節省成本，還可以增加硝態氮的去除率。而且上述反硝化生物濾池模塊14實現單級反硝化濾池高效處理高濃度硝態氮的廢水，工藝簡單，運行操作簡單，非常適合現有污水處理廠提標改造使用。
[0038]進一步，在本實施方式中，高位水池110的側壁上設有高位進水口112及高位出水口 114。高位進水口 112用于與污水處理廠連通，也即與污水處理模塊12連通。第一管道130一端與高位出水口 114連通。
[0039]進一步，在本實施方式中，生物濾池120的側壁上設有過濾進水口122及過濾出水口 124。第一管道130遠離高位水池110的一端與過濾進水口 122連通，第二管道150—端與過濾出水口 124連通。
[0040]進一步，在本實施方式中，在豎直方向上，生物濾池120包括依次排布的承托層區126、填料區128及清水區129。且承托層區126靠近地面。承托層區126裝有鵝軟石，填料區128裝有火山巖填料，清水區129用于儲存清水。過濾進水口 122位于承托層區126，過濾出水口 124位于清水區129。
[0041]進一步，在本實施方式中，清水池140的側壁上設有清水進水口142、第一出水口144及第二出水口 146。第二管道150遠離生物濾池120的一端與清水進水口 142連通。回流管道210—端與第一出水口 144連通，第二出水口 146用于將清水池140內的另一部分水排出。
[0042]進一步，在本實施方式中，回流裝置200還包括變頻回流栗220及流量計(圖未示)。回流管道210包括回流進水管212及回流出水管214。回流進水管212—端與清水池140連通，也即與第一出水口 144連通，另一端與變頻回流栗220的進水口連通。回流出水管214—端與變頻回流栗220的出水口連通，另一端與第一管道130連通。流量計用于監測變頻回流栗220的流量。通過設置變頻回流栗220及流量計可以實時精準的確定回流至生物濾池120內的水量，回流至生物濾池120內的水量可以根據需求實時變化。可以理解，在其他實施方式中，可以通過普通的栗定量回流水量。
[0043]進一步，在本實施方式中，碳源投加裝置300包括在線監測組件(圖未示)、變頻器(圖未示)、碳源投加栗310、碳源儲罐320及PLC計算機工作系統330。
[0044]在線監測組件具有分別與PLC計算機工作系統330通信連接的第一探測傳感器(圖未示)及第二探測傳感器(圖未示)。第一探測傳感器用于監測高位水池110內的水的化學需氧量及總氮量，并將高位水池110內的水的化學需氧量及總氮量轉化成第一電信號。第二探測傳感器用于監測清水池140內的水的化學需氧量及總氮量，并將清水池140內的水的化學需氧量及總氮量轉化成第二電信號。
[0045]具體的，在本實施方式中，第一探測傳感器位于高位水池110內，并位于高位出水口 114處。第二探測傳感器位于清水池140內，并位于第二出水口 146處。可以理解，在其他實施方式中，只要第一探測傳感器位于高位水池110內，第二探測傳感器位于清水池140內即可。
[0046]變頻器與PLC計算機工作系統330通信連接。碳源投加栗310與變頻器通信連接。碳源投加栗310的進水口及出水口分別連接第一加碳管道340及第二加碳管道350。第一加碳管道340遠離碳源投加栗310的一端與碳源儲罐320連通。第二加碳管道350遠離碳源投加栗310的一端與高位水池110連通。
[0047]具體的，在本實施方式中，過濾裝置100還包括第三管道160。第三管道160—端與高位水池110連通，也即與高位進水口 112連通，另一端用于與污水處理廠連通，也即與污水處理模塊12連通。第二加碳管道350與第三管道160連通。可以理解，在其他實施方式中，可以使得第二加碳管道350與高位水池110直接連通。
[0048]PLC計算機工作系統330用于控制第一探測傳感器及第二探測傳感器工作，并接收第一電信號及第二電信號，根據第一電信號及第二電信號控制變頻器指示碳源投加栗310向高位水池投加碳源。
[0049]在本實施方式中，通過設置碳源投加裝置300可以實時精準的向生物濾池120內投加碳源，碳源的投加量可以隨不同時段的第一電信號及第二電信號而實時調整。可以理解，在其他實施方式中，可以省略在線監測組件及PLC計算機工作系統330等，而通過碳源投加栗310定量投加碳源。
[0050]反沖洗裝置包括供氣裝置(圖未示)及設于生物濾池120內的布氣管(圖未示)。布氣管與供氣裝置連接。且在豎直方向上，布氣管位于生物濾池120靠近地面的一端。反硝化生物濾池模塊14長期使用后，生物濾池120內的填料顆粒之間的間隙可能會被堵塞，導致水不能快速從生物濾池120底部傳送至生物濾池120上部。通過設置反沖洗裝置，隔一段時間或實時通過供氣裝置及布氣管向生物濾池120的底部輸入氣體，防止生物濾池120內的填料顆粒之間的間隙會被堵塞。
[0051]城市污水處理廠出水溶解氧的濃度較高，而反硝化生物濾池內部需要缺氧環境，通過出水回流工段，一是可以降低進水溶解氧濃度，進而降低碳源投加量，二是可以降低進水的總氮負荷，提高總氮的總體去除率。利用上述污水處理系統深度處理含高硝態氮濃度的污水處理廠出水，出水總氮濃度可以達到《地表水環境質量標準》IV類。
[0052]以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。
[0053]以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【主權項】
1.一種反硝化生物濾池模塊，其特征在于，包括: 過濾裝置，包括高位水池、生物濾池、連通所述高位水池與所述生物濾池的第一管道、清水池以及連通所述生物濾池與所述清水池的第二管道，所述生物濾池內設有反硝化菌生物膜;所述高位水池用于暫存含硝態氮的污水并為所述生物濾池進水提供壓能，所述生物濾池用于對來自所述高位水池的出水氮污染物進行截留和代謝，所述清水池用于存儲經所述生物濾池過濾后的出水；以及 回流裝置，包括回流管道，所述回流管道一端與所述第一管道連通，另一端與所述清水池連通，用于將所述清水池內的一部分水送入所述生物濾池。2.根據權利要求1所述的反硝化生物濾池模塊，其特征在于，所述反硝化生物濾池模塊還包括碳源投加裝置，所述碳源投加裝置包括在線監測組件、變頻器、碳源投加栗、碳源儲罐及PLC計算機工作系統； 所述在線監測組件具有分別與所述PLC計算機工作系統通信連接的第一探測傳感器及第二探測傳感器，所述第一探測傳感器用于監測所述高位水池內的水的化學需氧量及總氮量，并將所述高位水池內的水的化學需氧量及總氮量轉化成第一電信號，所述第二探測傳感器用于監測所述清水池內的水的化學需氧量及總氮量，并將所述清水池內的水的化學需氧量及總氮量轉化成第二電信號； 所述變頻器與所述PLC計算機工作系統通信連接； 所述變頻器與所述碳源投加栗通信連接； 所述碳源投加栗的進水口及出水口分別連接第一加碳管道及第二加碳管道，所述第一加碳管道遠離所述碳源投加栗的一端與所述碳源儲罐連通，所述第二加碳管道遠離所述碳源投加栗的一端與所述高位水池連通； 所述PLC計算機工作系統用于控制所述第一探測傳感器及所述第二探測傳感器工作，并接收所述第一電信號及所述第二電信號，根據所述第一電信號及所述第二電信號控制所述變頻器指示所述碳源投加栗向所述高位水池投加碳源。3.根據權利要求2所述的反硝化生物濾池模塊，其特征在于，所述過濾裝置還包括第三管道，所述第三管道一端與所述高位水池連通，另一端用于與污水處理廠連通，所述第二加碳管道與所述第三管道連通。4.根據權利要求2所述的反硝化生物濾池模塊，其特征在于，所述高位水池的側壁上設有高位進水口及高位出水口，所述高位進水口用于與污水處理廠連通，所述第一管道一端與所述高位出水口連通，所述第一探測傳感器位于所述高位水池內，并位于所述高位出水口處。5.根據權利要求1所述的反硝化生物濾池模塊，其特征在于，所述反硝化生物濾池模塊還包括反沖洗裝置； 所述反沖洗裝置包括供氣裝置及設于所述生物濾池內的布氣管，所述布氣管與所述供氣裝置連接，且在豎直方向上，所述布氣管位于所述生物濾池靠近地面的一端。6.根據權利要求5所述的反硝化生物濾池模塊，其特征在于，所述生物濾池的側壁上設有過濾進水口及過濾出水口，所述第一管道一端與所述濾進水口連通，所述第二管道一端與所述過濾出水口，在豎直方向上，所述布氣管、所述過濾進水口及所述過濾出水口依次排布，且所述布氣管靠近地面。7.根據權利要求1所述的反硝化生物濾池模塊，其特征在于，在豎直方向上，所述生物濾池包括依次排布的承托層區、填料區及清水區，且所述承托層區靠近地面，所述承托層區裝有鵝軟石，所述填料區裝有火山巖填料，所述清水區用于儲存清水； 所述生物濾池的側壁上設有過濾進水口及過濾出水口，所述過濾進水口位于所述承托層區，所述過濾出水口位于所述清水區。8.根據權利要求1所述的反硝化生物濾池模塊，其特征在于，所述清水池的側壁上設有清水進水口、第一出水口及第二出水口，所述第二管道一端與所述清水進水口連通，所述回流管道一端與所述第一出水口連通，所述第二出水口用于將所述清水池內的另一部分水排出。9.根據權利要求1所述的反硝化生物濾池模塊，其特征在于，所述回流裝置還包括變頻回流栗及流量計，所述回流管道包括回流進水管及回流出水管，所述回流進水管一端與所述清水池連通，另一端與所述變頻回流栗的進水口連通，所述回流出水管一端與所述變頻回流栗的出水口連通，另一端與所述第一管道連通，所述流量計用于監測所述變頻回流栗的流量。10.一種污水處理系統，其特征在于，包括: 污水處理模塊，用于將污水中的氨氮轉化為硝態氮，以得到初步凈化水；以及 如權利要求1-9中任一項所述的反硝化生物濾池模塊，與所述污水處理模塊連通，用于將初步凈化水中的硝態氮轉化為氮氣。
【文檔編號】C02F3/28GK205500907SQ201620107998
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年2月2日
【發明人】王波, 王源, 黃鑫, 李建, 駱靈喜
【申請人】深圳市深港產學研環保工程技術股份有限公司