CN101182073B - 可反冲洗的高负荷生物滤池污水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环境保护技术领域的可反冲洗的高负荷生物滤池污水处理方法，经预处理后的污水由进水口通过布水器均匀喷洒到可反冲洗的新型高负荷生物滤池最上部的强化布水层上。经强化布水层的二次分布，进水到达滤料层。在综合净化功能作用下污水得到净化。经过主要滤料层的出水通过承托层后排出，进入贮水池。当滤池运行一段时间，滤料内部出现堵塞时关闭八个通风口和滤池进水口和出水口，进行反冲洗。本发明一方面能有效地克服现有技术中存在的处理效果受水力负荷影响大、滤池易堵塞等缺点，大大提高处理效率和改善运行条件，另一方面具有管理简单、基建和运行费用低、不产生二次污染的特点。

Description

可反冲洗的高负荷生物滤池污水处理方法

技术领域

本发明涉及一种污水处理技术领域的方法，具体是一种可反冲洗的高负荷生物滤池污水处理方法。

背景技术

近年来，随着经济和社会的发展，环境问题日益凸出，污水处理不仅在城市而且在乡镇地区也十分紧迫。众多的乡镇企业因规模小，位置分散，废水处理设施投资大，企业废水不进行恰当处理而随意排放。以活性污泥法为代表的传统工艺，如厌氧/好氧工艺(A/O)、厌氧/兼氧/好氧工艺(A²/O)、序批式活性污泥工艺(SBR)等，虽然技术比较成熟，但昂贵的造价和运行管理费用限制了它们的广泛应用，特别是在缺乏污水收集系统的乡镇分散居住地区及纵多中小乡镇企业的应用。生物滤池作为一种传统的污水处理方法，具有节约能耗、易于建造和运行方便等优点，很适用于我国中小城镇的水污染控制。但该方法水力负荷过大时处理效果差，处理效果好的滤池又常常受到运行中污泥堵塞的困扰。而曝气生物滤池虽然具有出处理负荷高、出水水质好，占地面积省等特点，但是它需要持续曝气，能耗高，反冲洗频繁，管理起来较为复杂，对操作人员要求较高。

经对现有技术的文献检索发现，已有用生物滤池来处理污水的技术，如中国专利申请号200710038274.X，专利名称为一体式厌氧膜-生物反应器-自然通风生物滤池污水处理工艺，该专利自述为：“一体式厌氧膜-生物反应器-自然通风生物滤池污水处理工艺，涉及城市污水处理技术，用于城市污水处理以及水体性质与城市污水相类似的工业有机废水处理。它由一体式厌氧膜-生物反应器(1)、抽吸泵(2)、自然通风生物滤池(3)组成。城市污水进入首先经过一体式厌氧膜-生物反应器1处理，在厌氧膜-生物反应器(1)运行过程中投加化学除磷药剂去除污水中的磷，同时降低对膜的污染，然后利用抽吸泵(2)或水位差的作用进入自然通风生物滤池(3)处理，去除污水中残留的有机污染物和氨氮。”该方法中生物滤池的使用虽然同为自然通风，能量消耗少，投资费用和实际运行费用低，但工艺本身因引入了化学除磷药剂，具有产生二次污染的风险，而且其他处理步骤的加入使得工艺稍显复杂，对操作人员要求较高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种可反冲洗的高负荷生物滤池污水处理方法，使其为城市居住小区、乡镇等分散居住地区及乡镇企业、城乡工业园区提供一种水处理方法，一方面能有效地克服现有技术中存在的处理效果受水力负荷影响大、滤池易堵塞等缺点，大大提高处理效率和改善运行条件，另一方面使其具有管理简单、基建和运行费用低的特点。

本发明是通过如下技术方案实现的，本发明包括如下步骤：

第一步，在滤池最上部布置强化布水层，污水由进水口通过布水器均匀喷洒到强化布水层上。

第二步，在强化布水层的下方布置滤料层，经强化布水层的二次分布，进水到达滤料层。污水自上而下滤过时，不断与固定在滤料层的滤料相接触，从而使微生物在滤料表面繁殖，形成生物膜。在滤料上所附生物膜中微生物氧化分解作用、滤料及生物膜的吸附阻留作用和沿水流方向形成的食物链分级捕食作用以及生物膜内部微环境和厌氧段的反硝化作用下污水得到净化。

第三步，滤料层下部安装承托层，经过滤料层的出水通过承托层后排出，进入贮水池。在承托板下方沿柱状滤池池壁一周分布有可打开可闭合的通风口，正常运行时处于打开状态，自然通风。

第四步，当滤池运行一段时间，需要进行反冲洗时，关闭八个通风口和滤池进水口和出水口，贮水池中的处理过的水或洁净的水从滤池底部反冲洗进水管进入，从下到上冲洗滤池内滤料，然后打开反冲洗进气管通气，同时通水通气，再关闭反冲洗进气管，通水，此反冲洗过程可反复进行，直到滤池内堵塞消除，同时仍保持生物膜，反冲洗出水溢出滤池顶端进入反冲洗溢流槽，经反冲洗排水口排出。

第五步，反冲洗之后，开启进水口和出水口及滤池底部的通风口，系统重新投入使用。

所述承托层为鹅卵石，起承托滤料层并利于滤池内部通风的作用。

本发明中，在所述的滤料层上部可以布置防堵塞层，可使得水力流向发生改变，避免滤料层整体压实、孔隙率降低，有利于提高滤池通气透水性能。防堵塞层材料是水处理设备中广泛采用的多面空心球填料。

所述的强化布水层，是马尾绳，耐腐蚀和长期的水流侵蚀，对污水进行第二次分布。

所述的滤池层，其滤料为火山岩生物滤料。

所述通风口为八个，八个通风口沿滤池壁均匀分布。正常自然通风情况下可打开，以利于空气进入，补充滤池内生物代谢消耗的氧气；反冲洗时可闭合，利于滤池内部形成密闭空间，使反冲洗水和反冲洗气体进入。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：有效地克服滤池出水处理效果受水力负荷影响大、滤池易堵塞、处理效率低下等缺点；同时，该系统受环境条件影响小，不会散发不良气味，不影响地面景观。对于中小型城镇生活污水的处理，本发明与传统的活性污泥处理工艺及其它生物处理工艺比较管理简单，可以节省基建费用和运行管理费用30％以上，并且不会产生二次污染。具有60％以上的COD去除率、60％以上的总磷去除率和30％以上的氮去除率，处理出水水质好，经常规液氯消毒后即可用于中水回用。滤池内滤料的适当搭配、系统的反冲洗功能可有效地防止了滤池堵塞和死区的出现，强化了系统内的均匀布水作用，亦有利于滤池通风和生物好氧作用。

附图说明

图1为本发明实施例采用的生物滤池剖面示意图。

图2为本发明实施例中通风口布置图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例采用的具体构件：进水口1、固定在滤池上部的布水器2、反冲洗进气管3、反冲洗进水管4、出水口5、可打开和闭合的沿滤池壁均匀分布的通风口6、反冲洗排水口7、反冲洗溢流槽8、承托板9、强化布水层10、滤料层11、防堵塞层12及承托层13。上述构件的安装：沿滤池顶一周且高出池顶5～10cm设置环状反冲洗溢流槽8，反冲洗溢流槽底一侧(滤池左侧)留一直径为5～10cm的反冲洗排水口7。距顶部20～30cm下方滤池右侧安装直径3～8cm的进水口1，穿过滤池壁与进水口1连接的是固定在滤池上部的布水器2，布水器下依次安装15cm强化布水层10、滤料层11，距滤料层顶15～40cm下方可选择添加适当厚度的防堵塞层12，滤料层11下部安装15～30cm的承托层13。反冲洗进气管3埋在承托层13下部。以上承托层13、滤料层11及强化布水层10等等均由承托层13下部的承托板9承托。承托板9为类似条状格栅的玻璃钢板。承托板9下方沿柱状滤池池壁一周均匀分布有八个可打开可闭合的通风口6。通风口6下方滤池左侧为出水口5，通风口6下方滤池右侧为反冲洗进水管4。

如图2所示，八个可打开和闭合的通风口6沿滤池壁均匀分布。

本实施例实施步骤如下：

1、污水由进水口1通过布水器2均匀喷洒到滤池最上部15cm厚的强化布水层10上，强化布水层10是15cm的马尾绳，耐腐蚀和长期的水流侵蚀，对污水进行第二次分布。

2、经强化布水层的二次分布，进水到达滤料层11。滤料层11中的生物滤料为火山岩生物滤料，表观密度1.66g/cm³，比表面积12.8m²/g，孔隙率73.84％，粒径4-6mm。比表面积大，挂膜速度快，反冲洗时微生物膜不易脱落，并且具有多孔性和适当的机械强度及比重，适宜菌胶团附着生长，可以耐得住不同强度的水力剪切作用，反冲洗时容易悬浮且不跑料，可以节能降耗。

污水自上而下滤过时，不断与滤料层11的滤料相接触，从而使微生物在滤料表面繁殖，形成生物膜。生物膜是由多种微生物和微型动物组成的生物群落结构，它利用污水中的有机污染物作为营养物质，进行分解代谢获得能量，并形成新的微生物机体，污水也在此过程中得以净化。在填料上所附生物膜中微生物氧化分解作用，滤料及生物膜的吸附阻留作用和沿水流方向形成的食物链分级捕食作用以及生物膜内部微环境和厌氧段的反硝化作用综合净化功能作用下污水得到净化。

在滤料层11中、上部添加有25cm的防堵塞层12，防堵塞层12材料是水处理设备中广泛采用的多面空心球填料。可使得水力流向发生改变，避免滤料层整体压实、孔隙率降低。有利于提高滤池通气透水性能、有益于微生物好氧生长、防止滤池堵塞，从而延长滤池运行时间，降低反复反冲洗的能量损耗。

3、经过主要滤料层11的出水通过承托层13后排出，进入贮水池。15～30cm厚的承托层13，主要为粒径16-32mm的鹅卵石，起承托滤料层并利于滤池内部通风的作用。

在承托板9下方5cm沿柱状滤池池壁一周均匀分布有八个可打开可闭合的通风口6。正常自然通风情况下可打开，以利于空气进入，补充滤池内生物代谢消耗的氧气，不需曝气，节省能耗；反冲洗时可闭合，利于滤池内部形成密闭空间，使反冲洗水和反冲洗气体进入。同时在进水水力负荷增大情况下，可闭合通风口6，反冲洗进气管3可作为曝气进气管使用，装置采用曝气生物滤池形式运行。

4、当滤池运行一段时间，填料内部出现污水中固体物质和脱落的生物膜的积累，堵塞水流通道，滤池水力负荷降低，此时就需要进行反冲洗。反冲洗时，关闭八个通风口6和滤池进水口1和出水口5。贮水池中的处理过的水或洁净的水从滤池底部反冲洗进水管4进入，以较大的流量从下到上冲洗滤池内滤料3-5分钟。后打开反冲洗进气管3通气。同时通水通气3-5分钟。之后关闭反冲洗进气管3，通水3-5分钟。此反冲洗过程可反复进行，直到滤池内堵塞消除，同时还保持适当的生物膜。反冲洗出水溢出滤池顶端进入反冲洗溢流槽8，经反冲洗排水口7排出。反冲洗方法可根据具体情况灵活改变进水和进气的顺序和流量。

5、反冲洗之后，开启进水口1和出水口5及滤池底部的通风口6，系统重新投入使用。

以喷水织机废水为对象实施处理1：

强化布水层为15cm的马尾绳，滤料层为火山岩生物滤料，防堵塞层为25cm塑料球形填料，承托层为15cm南京雨花石。系统水力负荷为9.8m³/m²·d，滤速0.4m/h，自然通风，污水采用下向流连续投配的方式进水。进水为喷水织机纺织废水，COD、氨氮和总磷浓度分别为200～400.0mg/L、5.2～12.0mg/L、0.2～0.9mg/L。

效果：经上述方法处理后，系统对COD和总磷的去除率均在80％以上，铵氮去除率达到35％，出水中的COD、氨氮和总磷浓度分别低于50mg/L、7.0mg/L和0.2mg/L。满足国家建设部颁发的《生活杂用水水质标准》(CJ/T48-1999)。系统反冲周期可长达3个月～2年。本实例中，当系统运行约6个月时，效率有所下降，关闭通风口，对滤料进行了气水联合反冲，反冲再生过程如下：(1)关闭进水；(2)水单独冲洗；(3)空气单独冲洗；(4)气水联合冲洗；(5)最后用水漂洗一次。反冲之后污染物去除效果基本恢复。

废水实施处理2：

强化布水层为15cm的马尾绳，滤料层为陶粒生物滤料，防堵塞层为25cm塑料球形填料，承托层为厚15cm的南京雨花石。系统水力负荷为9.8m³/m²·d，滤速0.4m/h，自然通风，污水采用下向流连续投配的方式进水。进水为喷水织机纺织废水，COD、氨氮和总磷浓度分别为200～400.0mg/L、5.2～12.0mg/L、0.2～0.9mg/L。

效果：经上述处理后，系统对COD和总磷的去除率均在50％以上，铵氮去除率可达30％，出水中的COD、氨氮、总氮和总磷浓度分别低于80mg/L、7.0mg/L和0.2mg/L。系统反冲情况同实例1。

Claims (7)

1.一种可反冲洗的高负荷生物滤池污水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，在滤池最上部布置强化布水层，污水由滤池进水口通过布水器均匀喷洒到强化布水层上；

第二步，在强化布水层的下方布置滤料层，经强化布水层的二次分布，进水到达滤料层，污水自上而下滤过时，不断与固定在滤料层的滤料相接触，从而使微生物在滤料表面繁殖，形成生物膜，在滤料上所附生物膜中微生物氧化分解作用、滤料及生物膜的吸附阻留作用和沿水流方向形成的食物链分级捕食作用以及生物膜内部微环境和厌氧段的反硝化作用使污水得到净化；

第三步，滤料层下部安装承托层，经过滤料层的出水通过承托层后排出，进入贮水池，在承托板下方沿柱状滤池池壁一周分布有可打开可闭合的通风口，正常运行时处于打开状态，自然通风；

第四步，当滤池运行一段时间，需要进行反冲洗时，关闭滤池进水口、出水口以及八个通风口，贮水池中的处理过的水或洁净的水从滤池底部反冲洗进水管进入，从下到上冲洗滤池内滤料，然后打开反冲洗进气管通气，同时通水通气，再关闭反冲洗进气管，通水，此反冲洗过程反复进行，直到滤池内堵塞消除，同时仍保持生物膜，反冲洗出水溢出滤池顶端进入反冲洗溢流槽，经反冲洗排水口排出；

第五步，反冲洗之后，开启滤池进水口和出水口及滤池底部的通风口，系统重新投入使用。

2.根据权利要求1所述的可反冲洗的高负荷生物滤池污水处理方法，其特征是，所述承托层为鹅卵石，承托滤料层并利于滤池内部通风。

3.根据权利要求1所述的可反冲洗的高负荷生物滤池污水处理方法，其特征是，在所述的滤料层上部距滤料层顶15～40cm下方布置防堵塞层，通过防堵塞层使得水力流向发生改变。

4.根据权利要求3所述的可反冲洗的高负荷生物滤池污水处理方法，其特征是，所述防堵塞层采用多面空心球填料。

5.根据权利要求1所述的可反冲洗的高负荷生物滤池污水处理方法，其特征是，所述的强化布水层采用马尾绳。

6.根据权利要求1所述的可反冲洗的高负荷生物滤池污水处理方法，其特征是，所述的滤料层，其滤料为火山岩生物滤料。

7.根据权利要求1所述的可反冲洗的高负荷生物滤池污水处理方法，其特征是，所述通风口为八个，八个通风口沿滤池壁均匀分布，正常自然通风情况下打开，空气进入，补充滤池内生物代谢消耗的氧气，反冲洗时闭合，滤池内部形成密闭空间，使反冲洗水和反冲洗气体进入。

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