专利名称：一种具有深度脱氮功能的缓释碳源滤料滤池装置及工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种城镇污水深度处理工艺与装置，特别涉及一种具有深度脱氮功能的缓释碳源滤料滤池装置及工艺。
背景技术：
氮污染是导致水体富营养化的重要因素之一，城镇污水是氮污染物的主要来源，严重威胁生态安全和人类健康。近年来，国家不断提高城镇污水排放的标准，一些经济发达，环境容量小的地区提出更为严格的要求，如北京地方标准的A级标准最为严格(C0D< 20mg/L, TN < 10mg/L, TP < 0. 2mg/L，SS < 5mg/L)。由于我国城市污水 C/N 普遍较低，反硝化碳源不足，因此按照新标准达标排放的要求，TN去除较为困难。目前，普遍的处理技术是在二级处理后增加深度处理单元，深度处理段由反硝化滤池，曝气生物滤池，V型滤池和臭氧消毒等单元组成。在反硝化滤池进水中投加甲醇、乙酸盐等液体有机物作为反硝化过程的碳源物质。投加液体碳源的反硝化滤池需要较多的设备和复杂的投加控制系统，以避免有机物投加过量造成的浪费和出水有机物过量残留导致的COD超标。而且在有机物投加不足时，因反硝化不完全，具有毒性的亚硝酸盐在出水中大量存在的问题。因此传统工艺需要在反硝化滤池后再增设曝气生物滤池，保证COD达标和避免出水中存在亚硝酸盐。综上所述，传统工艺具有流程长，设备多，控制困难，药剂利用效率低等缺点。开发出同时具备脱氮、除磷、去除悬浮物功能，且无需后续处理出水有机物即可达标的深度处理工艺装置具有重要的应用价值。
发明内容
为了克服上述现有技 术的缺陷，本发明的目的在于提供一种具有深度脱氮功能的缓释碳源滤料滤池装置及工艺，实现城镇污水处理的高质量排放和再生利用，同时实现对TN, TP和SS的去除。为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的—种具有深度脱氮功能的缓释碳源滤料滤池装置，包括滤池主体1，二级出水通过进水管路上的进水泵2与滤池主体I的进水槽15相连通，在进水管路上还通过混凝剂投加泵3连接混凝剂药剂箱7，进水槽15通过进水闸门17连通至滤池主体I内的过滤体，过滤体从上而下依次为缓释碳源滤层11、石英砂滤层10和承托层9，承托层9底部设置有长柄滤头12，长柄滤头12下部为配水配气室8，配水配气室8通过反冲洗水泵4与外部清水池相连通，配水配气室8连通反冲洗鼓风机5，配水配气室8通过产水电动调节阀6与外部产水管相连；滤池主体I内还设置有V型槽13，V型槽13通过反冲洗排水闸门16与反冲洗排水槽14相连。基于上述装置的一种具有深度脱氮功能的缓释碳源滤料滤池工艺，包括以下步骤
步骤一、二级出水经进水泵2提升至进水槽15，进水时，进水闸门17打开，反冲洗排水闸门16关闭，二级出水经进水闸门17进入滤池主体I内，进水从上而下依次穿过缓释碳源滤层11、石英砂滤层10、承托层9，经长柄滤头12收集后进入配水配气室8，再由产水管排出，过滤的滤速由安装在产水管上的产水电动调节阀6控制；步骤二、当产水电动调节阀6的开度开至最大或在其前端设置的压力传感器达到设定值时，启动反冲洗程序(I)关闭进水闸门15，打开反冲洗排水闸门14，池内水反冲洗排水槽排放至滤池外；(2)再打开降水位阀门，再将池内高于降水位管道的水经降水位管道排到滤池以外；
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(3)降水位完成后，关闭降水位阀门；(4)启动与配水配水室相连接的反冲洗水泵4，采用高强度水冲洗，12 15L/Cm2 s),历时 30s ；(5)再启动与配水配气室相连的反冲洗鼓风机5，强度为15 20L/ (m2 *s)，气水联合反冲历时6(T90s，反冲洗水和反冲洗气进入配水配气室8，经过长柄滤头12进入滤池主体1，由下向上冲洗滤层，反冲洗水上升经V型槽13收集，通过打开的反冲洗排水闸门16进入反冲洗排水槽14，再经管道排至滤池以外；(6)关闭反冲洗水泵4和鼓风机5，历时Imin ；(7)启动反冲洗水泵4，以4 8L/ Cm2 s)的强度反冲洗3min ；(8)关闭反冲洗水泵，关闭反冲洗排水闸门14 ；(9)打开进水闸门15，打开并调节产水电动调节阀6的开度，恢复过滤。缓释碳源滤料采用可生物降解的聚合物作为原料，挤出成型，制备成粒径为
3.0-4. Omm的颗粒。原料可以采用聚己内酯(PCL)、聚羟基脂肪酸酯(PHAs )、PCL和PHAs与淀粉的共混物等能微生物降解的材料。在二级出水经过缓释碳源滤料层时，硝态氮在滤层中微生物作用下以缓释碳源提供的有机碳为电子供体，进行反硝化反应，转化为氮气进而从水中脱除。其基本原理为利用上层大颗粒滤料形成的孔隙截留进水中的大粒径悬浮物和微生物，可以减少下层滤料的堵塞，同时以进水中微生物作为接种物在上层滤料表面形成反硝化菌生物膜。上层滤料颗粒在附着微生物的水解酶作用下释放出有机碳，为反硝化过程提供碳源。进水中的硝态氮在流经上层滤料时被反硝化菌作用为电子受体，同时以缓释碳源滤料释放的有机碳为电子供体，进行硝酸盐呼吸代谢，将硝态氮转化为氮气，实现化脱氮。有机碳的释放与反硝化菌的硝酸盐呼吸代谢相关，因此有机物的水解受到水中硝态氮浓度的控制，从而避免了出水中有机物的过量残留。进水中的TP在与混凝剂(铝盐或铁盐)接触后形成微小絮体，汇同进水中的其他悬浮物，首先经过3 4mm的缓释碳源滤料的初级过滤，利用大孔隙形成的纳污能力，截留大粒径的悬浮物。较小粒径的悬浮物在下层石英砂滤料中得到截留，从而保证出水水质。本发明的技术特征为I)通过可生物降解聚合物颗粒滤料在微生物作用下自适应释放的有机物进行反硝化反应，实现深度脱氮，同时克服了传统工艺投加液体碳源造成水中有机物残留的缺点；2)利用滤料材料的密度差，采用双层滤料结构形式，在一个构筑物单元实现脱氮、除磷和悬浮物的去除。3)变强度冲洗方案，减少冲洗用水量，防止上层轻质滤料的流失。与传统工艺中陶粒滤池和砂滤池分离设置相比，具有该工艺具有占地小、设备少、控制简单、基建投资低，出水水质好的优点。本发明的有益效果是单一构筑物同时具有去除TN、TP、SS的功能，在二级处理效果较好时，可以保证出水COD的稳定达标。具有工艺简单，占地面积小、运行设备少、维护控制容易、基建投资低，出水水质好的优点。
图1为本发明的的装置示意图。图2为本发明中缓释碳源滤料滤池平面图。图3为本发明中缓释碳源滤料滤池剖面图，其中图3-1为图2A-A的剖视图，其中图3-1为图2B-B的剖视图。
具体实施例方式下面结合附图 对本发明做详细叙述。参照图1-图3，一种具有深度脱氮功能的缓释碳源滤料滤池装置，包括滤池主体1，二级出水通过进水管路上的进水泵2与滤池主体I的进水槽15相连通，在进水管路上还通过混凝剂投加泵3连接混凝剂药剂箱7，进水槽15通过进水闸门17连通至滤池主体I内的过滤体，过滤体从上而下依次为缓释碳源滤层11、石英砂滤层10和承托层9，承托层9底部设置有长柄滤 头12，长柄滤头12下部为配水配气室8，配水配气室8通过反冲洗水泵4与外部清水池相连通，配水配气室8连通反冲洗鼓风机5，配水配气室8通过产水电动调节阀6与外部产水管相连；滤池主体I内还设置有V型槽13，V型槽13通过反冲洗排水闸门16与反冲洗排水槽14相连。实施例一本实施例所用缓释碳源滤料滤池主体I平面尺寸为7mX8m，配水配气室8高800mm,滤板厚IOOmm ;承托层9采用3 5mm碌石,厚200mm,石英砂滤料层10采用石英砂粒径0. 5 0. 8mm,厚500mm ;缓释碳源滤层11滤料米用粒径为3 4mm的PCL,厚1200mm ;反冲洗降水位高度为滤料层上300mm ;过滤运行液位为反洗降水位以上1500mm ;超高300mm。进水中N(V_N=35mg/L，SS=12mg/L,进水量为 170m3/h，进水温度为 25°C。本实施例包括以下步骤步骤一，二沉池出水经进水泵提升至滤池进水槽内，同时混凝剂投加泵将PAC溶液投加到进水泵后的进水管中，并通过管道混合器充分混合。滤池内的进水闸门开启，反冲洗闸门关闭。进水槽中的水经过进水闸门进入滤池内，从上而下渗透穿过上层的缓释碳源滤料层和下层的石英砂滤料层，在上层中，水中的一部分大粒径的悬浮物被缓释碳源滤料截留，溶解性的硝态氮污染物在微生物作用下，以缓释碳源滤料在微生物水解作用下释放的有机碳为电子供体，得到还原，转化为氮气。氮气向上穿过滤层释放到大气中。步骤二，经过脱氮和初步过滤的水继续向下经过石英砂过滤层，较小颗粒的悬浮物进一步被过滤截留，实现出水的达标。步骤三、当产水电动调节阀6的开度开至最大或在其前端设置的压力传感器达到设定值时，启动反冲洗程序。反冲洗过程1)关闭进水闸门15，打开反冲洗排水闸门14，池内水反冲洗排水槽排放至滤池外；2)再打开降水位阀门，再将池内高于降水位管道的水经降水位管道排到滤池以外；3)降水位完成后，关闭降水位阀门；4)启动与配水配水室相连接的反冲洗水泵4，采用高强度水冲洗，12 15L/ (m2 S)，历时30s ;5)再启动与配水配气室相连的反冲洗鼓风机5，强度为15 20L/ Cm2 S)，气水联合反冲历时6(T90s ；6)关闭反冲洗水泵4和鼓风机5，历时Imin ；7)启动反冲洗水泵4，以4 8L/ Cm2 s)的强度反冲洗3min ;8)关闭反冲洗水泵，关闭反冲洗排水闸门14 ;9)打开进水闸门15，打开并调节产水电动调节阀6的开度，恢复过滤。采用本实施例的技术方案，效果如下TN去除率为96%以上。出水SS < 4mg/L。反硝化容积负荷最大可达2. OkgN/ Cm3 d)，出水COD增加量小于10mg/L。实施例二本实施例所用缓释碳源滤料滤池主体I平面尺寸为7mX8m，配水配气室8高800mm,滤板厚IOOmm ;承托层9采用3 5mm碌石,厚200mm,石英砂滤料层10采用石英砂粒径0. 5 0. 8mm,厚500mm ;缓释碳源滤层11滤料米用粒径为3 4mm的PCL,厚1200mm ;反冲洗降水位高度为滤料层上300mm ;过滤运行液位为反洗降水位以上1500mm ;超高300mm。进水中N(V_N=15mg/L，SS=12mg/L,进水量为 280m3/h，进水温度为 25°C。本实施例包括以下步骤步骤一，二沉池出水经进水泵提升至滤池进水槽内，同时混凝剂投加泵将PAC溶液投加到进水泵后的进水管中，并通过管道混合器充分混合。滤池内的进水闸门开启，反冲洗闸门关闭。进水槽中的水经过进水闸门进入滤池内，从上而下渗透穿过上层的缓释碳源滤料层和下层的石英砂滤料层，在上层中，水中的一部分大粒径的悬浮物被缓释碳源滤料截留，溶解性的硝态氮污染物在微生物作用下，以缓释碳源滤料在微生物水解作用下释放的有机碳为电子供体，得 到还原，转化为氮气。氮气向上穿过滤层释放到大气中。步骤二，经过脱氮和初步过滤的水继续向下经过石英砂过滤层，较小颗粒的悬浮物进一步被过滤截留，实现出水的达标。步骤三、当产水电动调节阀6的开度开至最大或在其前端设置的压力传感器达到设定值时，启动反冲洗程序。反冲洗过程1)关闭进水闸门15，打开反冲洗排水闸门14，池内水反冲洗排水槽排放至滤池外；2)再打开降水位阀门，再将池内高于降水位管道的水经降水位管道排到滤池以外；3)降水位完成后，关闭降水位阀门；4)启动与配水配水室相连接的反冲洗水泵4，采用高强度水冲洗，12 15L/ (m2 S)，历时30s ;5)再启动与配水配气室相连的反冲洗鼓风机5，强度为15 20L/ Cm2 S)，气水联合反冲历时6(T90s ;6)关闭反冲洗水泵4和鼓风机5，历时Imin ；7)启动反冲洗水泵4，以4 8L/ Cm2 s)的强度反冲洗3min ;8)关闭反冲洗水泵，关闭反冲洗排水闸门14 ;9)打开进水闸门15，打开并调节产水电动调节阀6的开度，恢复过滤。采用本实施例的技术方案，效果如下TN去除率为96%以上。出水SS < 4mg/L。反硝化容积负荷最大可达1. 5kgN/ Cm3 d)，出水COD增加量小于10mg/L。实施例三本实施例所用缓释碳源滤料滤池主体I尺寸为直径100mm，配水配气室高200mm，滤板厚IOmm ;石英砂滤料层采用石英砂粒径0. 5 0. 8mm,厚200mm ;缓释碳源滤料采用粒径为3 4mm的PCL,厚1200mm ;过滤运行液位为反洗降水位以上1500mm ;超高300mm。进水中N(V-N=35mg/L，SS=12mg/L,进水量为 24L/h，进水温度为 20°C。本实施例包括以下步骤步骤一，二沉池出水经进水泵提升至滤池进水槽内，同时混凝剂投加泵将PAC溶液投加到进水泵后的进水管中，并通过管道混合器充分混合。滤池内的进水阀门开启，反冲洗阀门关闭。进水槽中的水经过进水阀门进入滤池内，从上而下渗透穿过上层的缓释碳源滤料层和下层的石英砂滤料层，在上层中，水中的一部分大粒径的悬浮物被缓释碳源滤料截留，溶解性的硝态氮污染物在微生物作用下，以缓释碳源滤料在微生物水解作用下释放的有机碳为电子供体，得到还原，转化为氮气。氮气向上穿过滤层释放到大气中。步骤二，经过脱氮和初步过滤的水继续向下经过石英砂过滤层，较小颗粒的悬浮物进一步被过滤截留，实现出水的达标。步骤三、当产水电动调节阀6的开度开至最大或在其前端设置的压力传感器达到设定值时，启动反冲洗程序。反冲洗过程1)关闭进水阀门，打开反冲洗排水阀门，池内水反冲洗排水槽排放至滤池外；2)再打开降水位阀门，再将池内高于降水位管道的水经降水位管道排到滤池以外；3)降水位完成后，关闭降水位阀门；4)启动与配水配水室相连接的反冲洗水泵，采用高强度水冲洗，12 15L/ (m2 S)，历时30s ；5)再启动与配水配气室相连的反冲洗鼓风机5，强度为15 20L/ (m2 *s)，气水联合反冲历时6(T90s ;6)关闭反冲洗水泵4和鼓风机5，历时Imin ；7)启动反冲洗水泵，以4 8L/ Cm2 s)的强度反冲洗3min ；8)关闭反冲洗水泵，关闭反冲洗排水阀门14 ;9)打开进水闸门15，打开并调节产水电动调节阀6的开度，恢复过滤。采用本实施例的技术方案，效果如下TN去除率为96%以上。出水SS < 4mg/L。反硝化容积负荷最大可 达2. OkgN/ Cm3 d)，出水COD增加量小于10mg/L。
权利要求
1.ー种具有深度脱氮功能的缓释碳源滤料滤池装置，其特征在于，包括滤池主体(I)，ニ级出水通过进水管路上的进水泵(2)与滤池主体(I)的进水槽(15)相连通，在进水管路上还通过混凝剂投加泵(3)连接混凝剂药剂箱(7)，进水槽(15)通过进水闸门(17)连通至滤池主体(I)内的过滤体，过滤体从上而下依次为缓释碳源滤层(11 )、石英砂滤层(10)和承托层(9)，承托层(9)底部设置有长柄滤头(12)，长柄滤头(12)下部为配水配气室(8)，配水配气室(8 )通过反冲洗水泵(4 )与外部清水池相连通，配水配气室(8 )连通反冲洗鼓风机(5),配水配气室(8)通过产水电动调节阀(6)与外部产水管相连；滤池主体(I)内还设置有V型槽(13)，V型槽(13)通过反冲洗排水闸门(16)与反冲洗排水槽(14)相连。
2.基于权I所述装置的ー种具有深度脱氮功能的缓释碳源滤料滤池エ艺，其特征在于，包括以下步骤 步骤一、ニ级出水经进水泵(2)提升至进水槽(15)，进水时，进水闸门(17)打开，反冲洗排水闸门(16)关闭，ニ级出水经进水闸门(17)进入滤池主体(I)内，进水从上而下依次穿过缓释碳源滤层(11 )、石英砂滤层(10)、承托层(9)，经长柄滤头(12)收集后进入配水配气室(8 )，再由产水管排出，过滤的滤速由安装在产水管上的产水电动调节阀(6 )控制； 步骤ニ、当产水电动调节阀(6)的开度开至最大或在其前端设置的压カ传感器达到设定值时，启动反冲洗程序 (1)关闭进水闸门(15)，打开反冲洗排水闸门(14)，池内水反冲洗排水槽排放至滤池外； (2)再打开降水位阀门，再将池内高于降水位管道的水经降水位管道排到滤池以外； (3)降水位完成后，关闭降水位阀门； (4)启动与配水配水室相连接的反冲洗水泵(4)，采用高強度水冲洗，12 15L/Cm2 s),历时 30s ； (5)再启动与配水配气室相连的反冲洗鼓风机(5)，强度为15 20L/(m2*s)，气水联合反冲历时6(T90s，反冲洗水和反冲洗气进入配水配气室(8)，经过长柄滤头(12)进入滤池主体(I),由下向上冲洗滤层，反冲洗水上升经V型槽(13)收集，通过打开的反冲洗排水闸门(16)进入反冲洗排水槽(14)，再经管道排至滤池以外； (6)关闭反冲洗水泵(4)和鼓风机(5)，历时Imin； (7)启动反冲洗水泵(4),以4 8L/Cm2 s)的强度反冲洗3min ； (8 )关闭反冲洗水泵，关闭反冲洗排水闸门(14 ); (9)打开进水闸门(15)，打开并调节产水电动调节阀(6)的开度，恢复过滤。
全文摘要
一种具有深度脱氮功能的缓释碳源滤料滤池装置及工艺，二级出水经进水泵提升至进水槽，进水时，进水闸门打开，反冲洗排水闸门关闭，二级出水经进水闸门进入滤池主体内，进水从上而下依次穿过缓释碳源滤层、石英砂滤层、承托层，经配水器收集后进入配水配气室，再由产水管排出，过滤的滤速由安装在产水管上的产水电动调节阀控制，当产水电动调节阀的开度开至最大或在其前端设置的压力传感器达到设定值时，启动反冲洗程序本发明通过可生物降解聚合物颗粒滤料在微生物作用下自适应释放的有机物进行反硝化反应，实现深度脱氮，同时克服了传统工艺投加液体碳源造成水中有机物残留的缺点。
文档编号C02F3/28GK103043786SQ201210555619
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月19日 优先权日2012年12月19日
发明者左剑恶, 李彭, 袁琳, 唐蕾 申请人:清华大学