專利名稱：V型曝氣生物濾池的污水生物脫氮除磷工藝及配套裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種v型曝氣生物濾池的污水生物脫氮除磷工藝及配套裝置，屬于污
水處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
曝氣生物濾池(Biological Aerated Filter,簡稱BAF)，又稱"生物曝氣濾池"、 "淹沒式曝氣生物濾池"，是在生物接觸氧化工藝基礎(chǔ)上，引入給水處理中的過濾工藝，而形 成的一種污水處理工藝。曝氣生物濾池起源于歐美20世紀(jì)70年代末，經(jīng)80年代中后期 的較大發(fā)展后，到90年代初已基本成熟，目前，工藝形式不斷推陳出新，功能逐步擴(kuò)展和完 善。對于污染物濃度較高的情況下(如城鎮(zhèn)污水經(jīng)初次沉淀后直接進(jìn)入曝氣生物濾池)，濾 池內(nèi)的生物量可達(dá)10 15g/L，具有較高的容積負(fù)荷；同時利用了填料和濾頭的過濾作用， 節(jié)省了沉淀池，具有占地小、能耗低、效率高、運(yùn)行穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，是目前中水回用領(lǐng)域內(nèi) 值得推廣和使用的新技術(shù)。我國在"九五"期間組織了對生物曝氣濾池的攻關(guān)研究，對生物 曝氣濾池的濾料、處理性能及設(shè)計參數(shù)等方面進(jìn)行了較為深入的試驗研究。迄今為止，作為 污水處理的一項新技術(shù)，生物曝氣濾池在世界各國主要是應(yīng)用于去除污水中的有機(jī)物、懸 浮固體和硝化去除氨氮。 曝氣生物濾池是一種高負(fù)荷淹沒式固定床三相反應(yīng)器，充分運(yùn)用了給水處理中的 過濾技術(shù)將過濾技術(shù)和接觸氧化法有機(jī)地結(jié)合起來，不設(shè)沉淀池，通過反沖洗再生實現(xiàn)濾 池的周期更替。曝氣生物濾池的主要特點(diǎn)是采用粒徑較小的粒狀材料作為濾料，濾料浸沒 在水中，利用鼓風(fēng)曝氣供氧。濾料層起兩方面的作用，一是作為微生物的載體，與一般的生 物濾池相比，由于其具有更大的比表面積，污水與生物膜實際的接觸時間長，可使生物化學(xué) 反應(yīng)進(jìn)行得更為徹底；二是可作為過濾介質(zhì)，截留進(jìn)水中的懸浮固體和新形成的生物固體， 從而省去其他生物處理法中的二次沉淀池，取得優(yōu)質(zhì)的出水。生物曝氣濾池可用作不同目 的的污水生物處理，如作為污水的二級生物處理，可用來去除污水中的SS、 C0D、B0D，或進(jìn)一 步硝化去除氨氮；用作污水三級生物處理，主要是硝化以去除氨氮，并進(jìn)一步深度處理去除 污水中有機(jī)物和懸浮固體。若同時在厭氧和好氧條件下運(yùn)行，還可用作污水的脫氮除磷。
在曝氣生物濾池中可以生長許多不同性質(zhì)的菌群。在距進(jìn)水端較近的濾層中， 污水中的有機(jī)物濃度較高，各種異養(yǎng)菌占優(yōu)勢，主要是去除BOD;在距出水口較近的濾料層 中，污水中的有機(jī)物濃度已很低，自養(yǎng)型的硝化菌將占優(yōu)勢，可進(jìn)行氨氮的硝化反應(yīng)。硝化 菌存在于生物膜的內(nèi)側(cè)，在濾料上有很強(qiáng)的附著能力，一旦形成，不易完全脫落。它通過沿 濾層高度上充氧強(qiáng)度的靈活調(diào)整達(dá)到下部缺氧區(qū)和上層好氧區(qū)的相互配合，生物曝氣濾池 具有很高的硝化去除氨氮的能力，氣水相對運(yùn)動，氣液接觸面積大，氣、水、生物膜的接觸時 間長，從而提高了氧的利用率和處理效果。 曝氣生物濾池的濾料一般采用陶粒、無煙煤、活性炭、頁巖、沸石等，以及密度遠(yuǎn)小 于水的有機(jī)濾料。 一般要求濾料除應(yīng)滿足強(qiáng)度、耐磨、耐水、耐腐蝕等方面的要求外，一般選 用相對密度小的為好，這主要是考慮反沖洗的方便。相對密度小的濾料在反沖洗時易被松動，濾料層容易被沖洗干凈，節(jié)省沖洗水量，避免濾料層引起嚴(yán)重積泥現(xiàn)象，影響處理效果。 濾料粒徑的選擇取決于進(jìn)水水質(zhì)和設(shè)計的反沖洗周期。為運(yùn)行管理方便，反沖洗周期一般 定為24h。 一般建議采用粒徑3 6mm，濾料層的高度可取為1. 8 3. 0m， 一般情況濾層高 度為2.0m。曝氣系統(tǒng)可采用穿孔管曝氣系統(tǒng)。穿孔管使用塑料或不銹鋼材質(zhì)，設(shè)置在距濾 料底底面以上約O. 3m處，使得濾料層的底部有一小段距離內(nèi)不進(jìn)行曝氣，不受空氣氣泡的 擾動，保證有更好的過濾效果，以取得清澈的出水。生物曝氣濾池的底部為反沖洗的布?xì)狻?布水和出水區(qū)。氣和水通過濾頭混合，從濾頭的縫隙中均勻噴出，這種裝置與給水處理的V 型濾池相似。反沖洗排水裝置反沖水可采用設(shè)置在濾料層上部的排水槽連續(xù)排除，為防止 濾料流失，也可采用虹吸管排水。這些裝置的設(shè)計方法同給水濾池。 曝氣生物濾池的反沖洗周期一般受水頭損失的限制。經(jīng)驗表明當(dāng)水頭損失達(dá)到 約0. 6m時，若再延長運(yùn)行時間，水頭損失急劇升高，這時如采用增大水頭損失來延長工作 周期并無多大實際意義。在實際生產(chǎn)中，為管理方便，滿負(fù)荷運(yùn)行條件下，生物曝氣濾池可 每天反沖洗一次，即經(jīng)24h運(yùn)行水頭損失不應(yīng)超過0. 6m。 按布水方向，曝氣生物濾池可分為下向流和上向流兩種。下向流指進(jìn)水端為上部， 屬氣水逆向流方式，上向流指進(jìn)水端為底部，屬氣水同向流方式。對于一般污水，目前的發(fā) 展趨勢傾向于上向流方式，主要原因在于過濾介質(zhì)總納污能力強(qiáng)，不易堵塞；從處理效果 上，有研究表明上向流更好些，也有研究持反面的觀點(diǎn)，總體上，與水質(zhì)條件、濾池具體型式 等有很大關(guān)系。 曝氣生物濾池所受外界條件的影響與一般的生化反應(yīng)系統(tǒng)基本一致，但最主要的 影響因素可歸結(jié)為 a)負(fù)荷。容積負(fù)荷是衡量生物曝氣濾池處理性能的主要指標(biāo)，在滿足容積負(fù)荷的 要求下，水力負(fù)荷的變化對處理效果的影響并不重要。但水力負(fù)荷不宜太低，否則易導(dǎo)致濾 層頂部堵塞過快。 b)進(jìn)水中溶解性B0D5的比例。生物曝氣濾池去除污水中的顆粒性B0D5，主要是通
過吸附和過濾作用，截留懸浮性BODs，同時利用固著型微生物將其分解。但對去除污水中的
溶解性B0D5，生物化學(xué)反應(yīng)會需要較長的時間，此時應(yīng)采用低一些的容積負(fù)荷。 c)進(jìn)水SS濃度。在一般情況下，經(jīng)過預(yù)沉后，懸浮物濃度不影響生物曝氣濾池的
去除的效果。但進(jìn)水中SS過高對生物曝氣濾池生物膜的活性會有影響，使生物曝氣濾池去
除溶解性BOD5的效果有所下降。 然而，在目前應(yīng)用的曝氣生物濾池工藝中，幾乎均偏重于污染程度較高的污水領(lǐng) 域，而對污染程度較低、對安全性要求更高的污水深度處理領(lǐng)域，研究和應(yīng)用甚少。由于水 質(zhì)條件、安全性能等方面存在有較大的差異，曝氣生物濾池應(yīng)用于污染物濃度較低的污水 領(lǐng)域還有待發(fā)展。而隨著國家和地區(qū)污水排放標(biāo)準(zhǔn)的日益提高，以及很多城鎮(zhèn)供水水源污 染程度加劇的態(tài)勢，該技術(shù)的應(yīng)用有著廣闊的市場空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種污水生物脫氮除磷工藝及配套裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)的 不足，該工藝適用于對污水的深度處理，也同樣適用于對微污染源水的預(yù)處理。
本發(fā)明的工藝針對污水深度處理和微污染源水預(yù)處理，有如下特點(diǎn)
a)進(jìn)水水質(zhì)濃度低，負(fù)荷低，屬貧營養(yǎng)類型； b)出水水質(zhì)要求高，生化效果(去碳與脫氮)、過濾效果要求高；
c)磷通常也作為一個重要的考核指標(biāo)。 本發(fā)明一方面，提供了一種污水生物脫氮除磷工藝，其特征在于，污水自V型曝氣 生物濾池的上部進(jìn)入生物濾料層，在所述生物濾料層內(nèi)進(jìn)行硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)，然后 依次經(jīng)精密濾層、承托層及濾頭于濾池底部排出。 本發(fā)明的工藝作為一種高效低能耗的生物脫氮除磷技術(shù)，有機(jī)結(jié)合了一般曝氣生 物濾池工藝的部分特點(diǎn)，從低濃度污水/微污染源水生化預(yù)處理領(lǐng)域的水質(zhì)特點(diǎn)及實際要 求出發(fā)，在濾料組成及級配上進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)。 本發(fā)明的工藝采用污水向下流型式，確保出水水質(zhì)，平均過濾周期長，濾程不再成 為限制因素。由于負(fù)荷低(平均進(jìn)水水質(zhì)濃度低，特別是BOD和SS指標(biāo))，產(chǎn)泥量少，故平 均工作周期可達(dá)到7 10d甚至更高。 較佳地，所述生物濾料層的填料采用陶粒濾料，該濾料來源廣泛，性價比高，可降 低處理成本。當(dāng)生物濾料層的填料選用3 5mm粒徑的濾料時，生物濾料層的高度為2 3m ;當(dāng)工程占地緊張時，也可采用6 8mm粒徑的濾料，此時生物濾料層高度可達(dá)到3 5m。
較佳地，所述生物濾料層下設(shè)置的精密濾層，采用石英砂作為濾料；優(yōu)選采用石英 砂均質(zhì)濾料，其粒徑為0. 85 1. 30mm，不均勻系數(shù)K8。約1. 2 ;所述精密濾層的有效高度為 100 200mm，該高度取值綜合了實際生產(chǎn)實驗及科研成果傳統(tǒng)濾池中，表層100 200mm 截留了 80%以上的懸浮物。運(yùn)行實踐表明，采用本發(fā)明的工藝，出水懸浮物SS可達(dá)10mg/L 以下。 本發(fā)明的V型曝氣生物濾池的過濾作用包括了生物濾料的粗過濾作用和石英砂 的精密過濾作用，生產(chǎn)運(yùn)行實踐表明，生物濾料的粗過濾作用截留了絕大部分的懸浮物質(zhì)， 保障了系統(tǒng)有足夠的納污能力，而石英砂的精密過濾則充分保障了出水水質(zhì)，出水懸浮物 濃度可降低至10mg/L甚至5mg/L以下，較一般曝氣生物濾池出水水質(zhì)要優(yōu)越得多( 一般曝 氣生物濾池出水SS為20mg/L)。 較佳地，所述承托層采用礫石，其高度為60 80mm，以能均勻覆蓋所述濾頭為基 準(zhǔn)。 較佳地，所述V型曝氣生物濾池的曝氣方式采用穿孔曝氣管曝氣，所述穿孔曝氣 管埋設(shè)于生物濾料層，其底部距精密濾層100 150mm，以防止空氣對精密濾層的擾動，同 時可以在生物濾料層形成局部缺氧環(huán)境，以完成反硝化脫氮的需求。 進(jìn)一步，本發(fā)明根據(jù)生物膜法機(jī)理(表層微生物好氧，內(nèi)部為兼氧至厭氧)，通過 調(diào)節(jié)曝氣供氧量以達(dá)到同步硝化及反硝化反應(yīng)。從生物膜反應(yīng)機(jī)理和大量的科研成果以及 生產(chǎn)實踐數(shù)據(jù)上分析，當(dāng)生物濾料層內(nèi)溶解氧的含量DO控制在2 3mg/L時，曝氣生物濾 池同步硝化反硝化的反應(yīng)效果較為理想。 更進(jìn)一步，本發(fā)明通過穿孔曝氣管的優(yōu)化布置形成局部缺氧區(qū)域以進(jìn)一步保證硝 態(tài)氮的反硝化反應(yīng)。所述穿孔曝氣管中氣泡上升方向為與中垂線成45。；所述缺氧區(qū)域 為穿孔曝氣管中氣泡上升方向的下部區(qū)域，即所述氣泡上升方向沿線以下的生物濾料層區(qū) 域，如圖2所示。為確保系統(tǒng)脫氮效率穩(wěn)定達(dá)到60%以上，該缺氧區(qū)域占總池容的10 20%。所述穿孔曝氣管的優(yōu)化布置是在保證穿孔曝氣管孔口流速9 12m/s的條件下，通
5過調(diào)整穿孔曝氣管孔口的間距以調(diào)整穿孔曝氣管之間的間距，來調(diào)整缺氧區(qū)域的容積。
為使出水達(dá)標(biāo)率達(dá)到90%以上，對于大多數(shù)城鎮(zhèn)污水，生物濾料層內(nèi)的硝化及反 硝化的有效反應(yīng)時間應(yīng)為20 40min，濾速控制在3 5m/h ;對于一些可生化性尚可的 工業(yè)廢水，生物濾料層內(nèi)的硝化及反硝化的有效反應(yīng)時間應(yīng)為60 120min，濾速控制在 1. 5 3m/h。 當(dāng)設(shè)計池容時，可僅按硝化反應(yīng)進(jìn)程來計算，宜取較低的負(fù)荷參數(shù)，優(yōu)選負(fù)荷參數(shù) 為0. 3kgNH3-N/m3 d。 較佳地，本發(fā)明的工藝中，反沖洗采用氣水聯(lián)合反沖洗方式及小阻力配水系統(tǒng)，具 有節(jié)水、節(jié)能的特點(diǎn)。反沖洗水強(qiáng)度可按5 8L/m2 s設(shè)計；當(dāng)生物濾料層的濾料直徑為 3 5mm時，反沖洗空氣強(qiáng)度可按10L/m2 *s設(shè)計；當(dāng)生物濾料層的濾料直徑為5 8mm時， 反沖洗空氣強(qiáng)度可按12 15L/m2 s設(shè)計。所述小阻力配水系統(tǒng)可采用本領(lǐng)域內(nèi)常規(guī)的 小阻力系統(tǒng)，包括濾板、長柄濾頭，開孔比為1. 2% 2. 4%。 本發(fā)明另一方面，提供了一種用于上述污水生物脫氮除磷工藝的V型曝氣生物濾 池裝置，其特征在于，包括進(jìn)水分配渠、V型濾池及氣水聯(lián)合反沖洗裝置，所述進(jìn)水分配渠與 V型濾池上部連接，所述V型濾池下部設(shè)有氣水聯(lián)合反沖洗裝置；所述V型濾池內(nèi)部自上而 下依次設(shè)有生物濾料層、精密濾層、承托層及濾板，所述濾板上均布有濾頭，所述生物濾料 層內(nèi)設(shè)有曝氣裝置。 較佳地，所述曝氣裝置采用穿孔曝氣管曝氣，包括曝氣進(jìn)氣管和穿孔曝氣管，所述 穿孔曝氣管埋設(shè)于生物濾料層內(nèi)，其底部距精密濾層100 150mm。曝氣進(jìn)氣管的連接方 式可以采用本領(lǐng)域內(nèi)的常規(guī)方式，穿孔曝氣管的排列方式可采用為"豐"字布置或單邊"豐" 字布置，穿孔曝氣管的開孔方向為與中垂線成45。交錯開孔。穿孔曝氣管中的氣泡沿開孔 方向上升，使生物濾料層分成下部的缺氧區(qū)域和上部的好氧區(qū)域。穿孔曝氣管的長度、設(shè)計 基本參數(shù)包括1)孔口流速9-12m/s ;2)缺氧區(qū)域的容積。 本發(fā)明的氣水聯(lián)合反沖洗裝置與給水處理中的V型濾池相似，為本領(lǐng)域的技術(shù)人 員所熟知。較佳地，所述氣水聯(lián)合反沖洗裝置包括反沖洗氣水分配槽、氣水分配室、反沖洗 排水槽；其中，氣水分配室位于所述濾板的下方，反沖洗氣水分配槽位于氣水分配室一側(cè)， 并與氣水分配室通過氣水分配孔連通；反沖洗排水槽位于反沖洗氣水分配槽上方，并與所 述V型濾池通過反沖水排水溢流堰連通；所述反沖洗氣水分配槽上設(shè)有反沖洗進(jìn)氣管、反 沖洗進(jìn)水管和出水管，所述反沖洗排水槽上設(shè)有反沖洗排水管。 較佳地，所述濾頭固定于濾板上，濾頭的上端探入所述的承托層中。本發(fā)明中的濾 板和濾頭均與V型濾池的濾板和濾頭結(jié)構(gòu)相同，具有節(jié)水、節(jié)能的特點(diǎn)。所述V型濾池的濾 板和濾頭的結(jié)構(gòu)為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知。 較佳地，當(dāng)生物濾料層的填料選用3 5mm粒徑的濾料時，生物濾料的層高度為 2 3m ;當(dāng)工程占地緊張時，也可采用6 8mm粒徑的濾料，此時生物濾料層的高度可達(dá)到 3 5m ;所述精密濾層的有效高度為100 200mm ;所述承托層的高度為60 80mm，以能均
勻覆蓋所述濾頭為基準(zhǔn)。 本發(fā)明的V型曝氣生物濾池系統(tǒng)的操作與V型濾池相接近，作為曝氣的穿孔曝氣 系統(tǒng)可全程開啟；可配備在線全自動無人操作系統(tǒng)，主要為清洗泵、清洗風(fēng)機(jī)及相應(yīng)閥門的 啟閉。
本發(fā)明的V型曝氣生物濾池的污水生物脫氮除磷工藝，摒棄了目前上向流輕質(zhì)曝氣生物濾池的主流型式，采用下向流型式，增加了精密濾層，出水水質(zhì)穩(wěn)定優(yōu)越，適用于污水深度處理以及微污染源水的預(yù)處理。 實際效果上，以石油化工廢水處理為例，具有以下幾方面的特點(diǎn) 1.出水水質(zhì)優(yōu)越，由《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-96)石化行業(yè)二級提高至石化
行業(yè)一級，其中氨氮5mg/L以下； 2.缺氧區(qū)域優(yōu)化設(shè)計，兼顧反硝化、水解酸化功能，除有機(jī)物及反硝化脫氮效果好； 3.結(jié)合生物濾料層的粗濾功能和精密濾層的精濾功能，截留懸浮物效果顯著，出水懸浮物SS 10mg/L以下； 4.采用廠區(qū)氣源，輔以自動化控制系統(tǒng)，處理系統(tǒng)設(shè)備節(jié)簡、能耗低。


圖1V型曝氣生物濾池的縱斷面結(jié)構(gòu)示意圖
圖2穿孔曝氣管曝氣供氧所形成的兼氧區(qū)域示意 附圖標(biāo)記10進(jìn)水分配渠，11進(jìn)水管，12進(jìn)水閘門，13V型進(jìn)水槽，21反沖洗氣水分配槽，22氣水分配室，23反沖洗排水槽，24氣水分配孔，25反沖水排水溢流堰，26反沖洗進(jìn)氣管，27反沖洗進(jìn)水管，28出水管，29反沖洗排水管，3生物濾料層，4精密濾層，5承托層，6濾板，7濾頭，8曝氣進(jìn)氣管，9穿孔曝氣管；L穿孔曝氣管間距，n穿孔曝氣管數(shù)量，B曝氣生物濾池寬度。
具體實施方式
設(shè)計方法 —、主體工藝計算 主體工藝計算主要是通過對進(jìn)水水質(zhì)(污染物濃度)的分析與輸入，依據(jù)相關(guān)的設(shè)計方法(設(shè)計規(guī)范與規(guī)程、生產(chǎn)性試驗等)得出各段的規(guī)格尺寸(池容等)。
容積負(fù)荷法 對于曝氣生物濾池，通常以容積負(fù)荷法確定反應(yīng)池容 F=g。(C?！狢e)F 式中，V :生物濾料容積；Q。進(jìn)水水量；C。進(jìn)水水質(zhì)濃度；Ce :出水水質(zhì)濃度；F :污染物負(fù)荷。 V型曝氣生物濾池內(nèi)同時發(fā)生著下列主要反應(yīng)進(jìn)程
①有機(jī)物的生物降解反應(yīng)；
②氨氮硝化反應(yīng)；
③硝態(tài)氮的反硝化反應(yīng)；
④濾料的過濾作用。 由于空氣充氧攪拌的作用，V型曝氣生物池屬于典型的完全混合反應(yīng)器(CSTR)型式。對于污水深度處理及微污染源水預(yù)處理，雖然上述幾種作用都很重要，但從生化反應(yīng)原
7理可以看出，反應(yīng)進(jìn)程②和④最為重要。由于水質(zhì)條件均一 (完全混合反應(yīng)的特點(diǎn))，出水濃度Ce即為V型曝氣生物池內(nèi)水體的濃度，屬于嚴(yán)重貧有機(jī)營養(yǎng)類水質(zhì)，故除非水中可溶性不可降解/難降解類有機(jī)物濃度較高，可不考慮反應(yīng)進(jìn)程①；通過曝氣管優(yōu)化布置，可適當(dāng)形成局部缺氧區(qū)域以完成反應(yīng)進(jìn)程③，或者通過調(diào)節(jié)曝氣供氧量以達(dá)到同步硝化反硝化來完成(生物膜法機(jī)理表層微生物好氧，內(nèi)部為兼氧至厭氧)。V型曝氣生物濾池的過濾作用包括了生物濾料的粗過濾作用和石英砂的精密過濾作用，生產(chǎn)性運(yùn)行實踐表明，生物濾料的粗過濾作用截留了絕大部分的懸浮物質(zhì)，保障了系統(tǒng)有足夠的納污能力，而石英砂的精密過濾則充分保障了出水水質(zhì)，出水懸浮物濃度可降低至10mg/L甚至5mg/L以下，較一般曝氣生物濾池出水水質(zhì)要優(yōu)越得多(一般采用20mg/L)。 按《室外排水設(shè)計規(guī)范》(GB50014-2006):曝氣生物濾池的容積負(fù)荷宜根據(jù)試驗資料確定，無試驗資料時，有機(jī)物容積負(fù)荷宜為3 6kgB0D5/m3 d，硝化容積負(fù)荷宜為0. 3 0. 8kgNH3-N/m3 d，反硝化容積負(fù)荷宜為0. 8 4. 0kgN03_N/m3 d。 據(jù)前述分析，結(jié)合多個污水廠改造實踐經(jīng)驗，V型曝氣生物濾池的池容設(shè)計可按僅僅按反應(yīng)進(jìn)程②來進(jìn)行。從生物膜反應(yīng)機(jī)理和大量的科研成果以及生產(chǎn)實踐數(shù)據(jù)上分析，在合理控制DO的基礎(chǔ)上，曝氣生物濾池同時硝化反硝化的反應(yīng)效果較為理想。當(dāng)僅按反應(yīng)進(jìn)程②來計算時，宜取較低的負(fù)荷參數(shù)(建議0. 3kgNH3-N/m3 d)。作為設(shè)計復(fù)核，可通過曝氣管敷設(shè)間距的優(yōu)化設(shè)計來設(shè)定缺氧區(qū)域(角度按45° )，如圖2所示。
對于一些可生化性尚可的工業(yè)廢水，生化反應(yīng)速度較慢，設(shè)計時可留有較大兼氧區(qū)域以供水解酸化，如石油化工廢水等。對于此類場合，由于兼氧區(qū)域的功能有所變化，該部分容積應(yīng)單獨(dú)累計(但可不再計入反硝化空間)。
試驗資料 結(jié)合大量的生產(chǎn)性實踐，對于大多數(shù)城鎮(zhèn)污水以及一些可生化性尚可的工業(yè)廢水(生化反應(yīng)速度較慢，留有較大兼氧區(qū)域以供水解酸化，如石油化工廢水等)，為使達(dá)標(biāo)率達(dá)到90%以上，所積累的相關(guān)試驗資料有(城鎮(zhèn)污水在前，典型工業(yè)廢水在后)
有效反應(yīng)時間(生物濾料區(qū)域)20 40min，60 120mir ;
濾速3 5m/h， 1. 5 3m/h。
關(guān)于單格濾池面積的設(shè)計 由于V型曝氣生物濾池曝氣管的布置加強(qiáng)了水力攪拌，同時對缺氧區(qū)域的設(shè)計更加優(yōu)化，不會存在給水處理中V型濾池面積過大時易短流的情況，故單格濾池面積的確定不再受V型濾池的限制。 設(shè)計時通常考慮面積過大時，會導(dǎo)致清洗水泵型號較大，相應(yīng)短時間內(nèi)用電負(fù)荷較大；但從減少池數(shù)、減少投資、簡化操作方面來看，單格濾池面積盡量取大是更為適宜的。
針對具體情況，綜合考慮配電設(shè)施承受能力，完成對單格濾池面積的優(yōu)化設(shè)計。
二、主要設(shè)備設(shè)計 本發(fā)明的工藝設(shè)備主要有供氧風(fēng)機(jī)、沖洗風(fēng)機(jī)、沖洗水泵、閥組件等。
供氧風(fēng)機(jī) 運(yùn)行表明，V型曝氣生物濾池運(yùn)行時DO水平控制在2 3mg/L即可；由于多數(shù)場合采用的生物濾料粒徑較小(3 5mm)，充氧效率可按30X計。對于污水廠升級改造項目，可與廠區(qū)共用氣源。
沖洗風(fēng)機(jī) 生物濾料粒徑較小(3 5mm)的情況下，V型曝氣生物濾池反沖洗空氣強(qiáng)度可按10L/m2 s，5 8mm時可按12 15L/m2 s。對于低濃度水處理，沖洗空氣量與供氧空氣量之間的差距有時很小，在具體設(shè)計時可綜合考慮配置；對于污水廠升級改造項目，同樣可以與廠區(qū)共用氣源。
沖洗水泵 V型曝氣生物濾池設(shè)計反沖洗水強(qiáng)度可按5 8L/m2 s。
實施例IV型曝氣生物濾池裝置 圖1為本發(fā)明的V型曝氣生物濾池的縱斷面結(jié)構(gòu)示意圖，從圖中可以看出，V型濾池上部設(shè)有進(jìn)水分配渠IO，進(jìn)水分配渠10下部設(shè)有進(jìn)水管ll，進(jìn)水分配渠10與濾池連接處設(shè)有進(jìn)水閘門12，由進(jìn)水閘門12控制進(jìn)水量。 如圖1所示，V型濾池下部設(shè)有氣水聯(lián)合反沖洗裝置，所述氣水聯(lián)合反沖洗裝置包括反沖洗氣水分配槽21、氣水分配室22、反沖洗排水槽23 ;其中，氣水分配室22位于所述濾板6的下方，反沖洗氣水分配槽21位于氣水分配室22 —側(cè)，并與氣水分配室22通過氣水分配孔24連接；反沖洗排水槽23位于反沖洗氣水分配槽21上方，并與所述V型濾池通過反沖水溢流堰25連接；所述反沖洗氣水分配槽21上設(shè)有反沖洗進(jìn)氣管26、反沖洗進(jìn)水管27和出水管28，所述反沖洗排水槽23上設(shè)有反沖洗排水管29。出水管28用于將處理好的水排出。 V型濾池內(nèi)部自上而下依次設(shè)有生物濾料層3、精密濾層4、承托層5及濾板6，濾板6上均布有濾頭7。濾頭7固定于濾板6上，濾頭6的上端探入承托層中。當(dāng)生物濾料層的填料選用3 5mm粒徑的濾料時，生物濾料的層高度為2 3m ;當(dāng)工程占地緊張時，也可采用6 8mm粒徑的濾料，此時生物濾料層高度可達(dá)到5m ;所述精密濾層的有效高度為100 200mm ;所述承托層的高度為60 80mm，以能均勻覆蓋所述濾頭為基準(zhǔn)。
如圖l和圖2所示，生物濾料層3內(nèi)設(shè)有曝氣裝置，包括曝氣進(jìn)氣管8和穿孔曝氣管9，穿孔曝氣管8埋設(shè)于生物濾料層3內(nèi)，其底部距精密濾層100 150mm。曝氣進(jìn)氣管的連接方式可以采用本領(lǐng)域內(nèi)的常規(guī)方式，穿孔曝氣管的排列方式可采用為"豐"字布置或單邊"豐"字布置，其開孔方向為與中垂線成45度交錯開孔。曝氣進(jìn)氣管8和穿孔曝氣管9的材質(zhì)為不銹鋼。 實施例2中國石油化工股份有限公司塔河分公司污水處理場改造工程
項目概況 中國石油化工股份公司塔河分公司地處新疆維吾爾自治區(qū)庫車縣，隨著國家保護(hù)水源和節(jié)水執(zhí)法力度的加大，兼之水價的上調(diào)，節(jié)水減排工作已被正式列為企業(yè)的工作日程。本項目是在原有流程的基礎(chǔ)上，于末端建設(shè)V型曝氣生物濾池深度生化系統(tǒng)，將污水處理廠最終出水由《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-96)石化行業(yè)二級提高至石化行業(yè)一級指標(biāo)，同時也是后期達(dá)標(biāo)污水回用項目的基礎(chǔ)。該項目于2005年投入正式運(yùn)行。
項目基本情況如下
設(shè)計規(guī)模150mVh 設(shè)計原水水質(zhì)C0D& 120mg/L， NH3_N 25mg/L， SS 150mg/L
設(shè)計出水水質(zhì)C0D& 60mg/L， NH3_N 15mg/L， SS 70mg/L
設(shè)計容積負(fù)荷0. 90kg CODCr/m3 d，O. 15kg NH3_N/m3 d 生物濾料層采用粒徑為3-5mm的陶粒，高度為2. 6m ;精密濾層采用粒徑為0. 95 1. 35mm的石英砂，其高度為125mm ;控制DO水平在2_3mg/L ;有效反應(yīng)時間為95min，濾速為1.6m/h。穿孔曝氣管采用"豐"字形布置，穿孔曝氣管孔口流速9m/s，缺氧區(qū)域占總池容的10%。 運(yùn)行結(jié)果 實際運(yùn)行情況如下 運(yùn)行規(guī)模150m3/h 原水平均水質(zhì)COD& 80mg/L， NH3_N 15mg/L， SS 60mg/L
出水平均水質(zhì)COD& 50mg/L， NH3_N 5mg/L， SS 9mg/L
平均運(yùn)行周期10d 中水回用項目采用雙膜法(超濾-反滲透)除鹽為主的工藝，于2008年建設(shè)并順利投入運(yùn)行。與同類石化企業(yè)污水回用裝置相比較，該套裝置的穩(wěn)定性更佳，也間接顯示了作為中水回用預(yù)處理的Bio-V深度生化處理的性能優(yōu)越。 實施例2中國石油化工股份有限公司清江分公司污水處理場改造工程
項目概況 中國石油化工股份公司清江分公司地處江蘇省淮安市，與前項目相類似，在原有流程的基礎(chǔ)上，于末端建設(shè)V型曝氣生物濾池深度生化系統(tǒng)，將污水處理場最終出水由《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-96)石化行業(yè)二級提高至《江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)工業(yè)主要水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB32/939-2006)中的一級排放標(biāo)準(zhǔn)。該項目于2008年底投入正式運(yùn)行。
項目基本情況如下
設(shè)計規(guī)模150mVh 設(shè)計原水水質(zhì)COD& 120mg/L， NH3_N 30mg/L， SS 150mg/L
設(shè)計出水水質(zhì)COD& 60mg/L， NH3_N 15mg/L， SS 70mg/L
設(shè)計容積負(fù)荷:0. 72kg CODCr/m3 d，O. 18kg NH3_N/m3 d 生物濾料層采用粒徑為3-5mm的陶粒，高度為2m ;精密濾層采用粒徑為
0. 95-1. 35mm的石英砂，其高度為100mm ;控制DO水平在2_3mg/L ;有效反應(yīng)時間為120min，
濾速為1.0m/h。穿孔曝氣管采用單邊"豐"字形布置，穿孔曝氣管孔口流速12m/s，缺氧區(qū)
域占總池容的15%。 運(yùn)行結(jié)果 實際運(yùn)行情況如下 運(yùn)行規(guī)模150mVh 原水平均水質(zhì)COD& 110mg/L， NH3-N 45mg/L， SS 80mg/L
出水平均水質(zhì)COD& 55mg/L， NH3_N 8mg/L， SS 9mg/L
平均運(yùn)行周期7d。
權(quán)利要求
一種污水生物脫氮除磷工藝，其特征在于，污水自V型曝氣生物濾池的上部進(jìn)入生物濾料層，在所述生物濾料層內(nèi)進(jìn)行硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)，然后依次經(jīng)精密濾層、承托層及濾頭于濾池底部排出。
2. 如權(quán)利要求1所述的污水生物脫氮除磷工藝，其特征在于，所述精密濾層的濾料為石英砂，所述石英砂的粒徑為0. 85 1. 30mm，所述精密濾層的高度為100 200mm。
3. 如權(quán)利要求1所述的污水生物脫氮除磷工藝，其特征在于，生物濾料層內(nèi)溶解氧的含量DO為2 3mg/L。
4. 如權(quán)利要求1所述的污水生物脫氮除磷工藝，其特征在于，所述V型曝氣生物濾池的曝氣方式采用穿孔曝氣管曝氣，所述穿孔曝氣管埋設(shè)于生物濾料層，其底部距精密濾層100 150mm。
5. 如權(quán)利要求4所述的污水生物脫氮除磷工藝，其特征在于，所述穿孔曝氣管中氣泡上升方向為與中垂線成45。，所述氣泡上升方向沿線以下的生物濾料層區(qū)域為缺氧區(qū)域，所述缺氧區(qū)域占總池容的10 20% ;所述穿孔曝氣管孔口流速為9 12m/s。
6. 如權(quán)利要求1所述的污水生物脫氮除磷工藝，其特征在于，對于城鎮(zhèn)污水，生物濾料層內(nèi)的硝化及反硝化的有效反應(yīng)時間為20 40min，濾速為3 5m/h ;對于工業(yè)廢水，生物濾料層內(nèi)的硝化及反硝化的有效反應(yīng)時間為60 120min，濾速為1. 5 3m/h。
7. 如權(quán)利要求1所述的污水生物脫氮除磷工藝，其特征在于，所述V型曝氣生物濾池采用氣水聯(lián)合反沖洗方式及小阻力配水系統(tǒng)；反沖洗水強(qiáng)度按5 8L/m2 s設(shè)計；當(dāng)生物濾料層的濾料直徑為3 5mm時，反沖洗空氣強(qiáng)度按10L/m2 s設(shè)計；當(dāng)生物濾料層的濾料直徑為5 8mm時，反沖洗空氣強(qiáng)度按12 15L/m2 s設(shè)計。
8. —種用于如權(quán)利要求1-7中任一權(quán)利要求所述工藝的V型曝氣生物濾池，其特征在于，包括進(jìn)水分配渠、V型濾池及氣水聯(lián)合反沖洗裝置，所述進(jìn)水分配渠與V型濾池上部連接，所述V型濾池下部設(shè)有氣水聯(lián)合反沖洗裝置；所述V型濾池內(nèi)部自上而下依次設(shè)有生物濾料層、精密濾層、承托層及濾板，所述濾板上均布有濾頭，所述生物濾料層內(nèi)設(shè)有曝氣裝置。
9. 如權(quán)利要求8所述的V型曝氣生物濾池，其特征在于，所述曝氣裝置包括曝氣進(jìn)氣管和穿孔曝氣管，所述穿孔曝氣管埋設(shè)于生物濾料層內(nèi)，其底部距精密濾層100 150mm ;所述穿孔曝氣管的排列方式采用"豐"字布置或單邊"豐"字布置；所述穿孔曝氣管的開孔方向為與中垂線成45度交錯開孔。
10. 如權(quán)利要求8所述的V型曝氣生物濾池，其特征在于，所述氣水聯(lián)合反沖洗裝置包括反沖洗氣水分配槽、氣水分配室、反沖洗排水槽；其中，氣水分配室位于所述濾板的下方，反沖洗氣水分配槽位于氣水分配室一側(cè)，并與氣水分配室通過氣水分配孔連通；反沖洗排水槽位于反沖洗氣水分配槽上方，并與所述V型濾池通過反沖水排水溢流堰連通；所述反沖洗氣水分配槽上設(shè)有反沖洗進(jìn)氣管、反沖洗進(jìn)水管和出水管，所述反沖洗排水槽上設(shè)有反沖洗排水管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種V型曝氣生物濾池的污水生物脫氮除磷工藝及配套裝置，屬于污水處理領(lǐng)域。本發(fā)明的V型曝氣生物濾池的污水生物脫氮除磷工藝為污水自所述V型曝氣生物濾池的上部進(jìn)入生物濾料層，在所述生物濾料層內(nèi)進(jìn)行硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)，然后依次經(jīng)精密濾層、承托層及濾頭于濾池底部排出。本發(fā)明的V型曝氣生物濾池的污水生物脫氮除磷工藝，摒棄了目前上向流輕質(zhì)曝氣生物濾池的主流型式，采用下向流型式，增加了精密濾層，出水水質(zhì)穩(wěn)定優(yōu)越，適用于污水深度處理以及微污染源水的預(yù)處理。
文檔編號C02F3/30GK101734829SQ200910206770
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者葉方清, 宋樂平, 張大鵬, 李暉, 桂新安 申請人:上海亞同環(huán)保實業(yè)股份有限公司