本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種生物砂濾池水處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著水污染的日益嚴(yán)重，世界各國(guó)在不斷提高污水的排放標(biāo)準(zhǔn)，普通的污水處理技術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足排放要求，因此需要對(duì)污水進(jìn)行深度處理。生物砂濾池是一種處理效果好、性能優(yōu)異的污水深度處理技術(shù)，然而傳統(tǒng)的生物砂濾池中曝氣部分與砂床部分相連通，需要級(jí)配來(lái)完成對(duì)上層石英砂填料的承托，因此使得生物砂濾池的反沖洗強(qiáng)度受到限制，而且反沖洗強(qiáng)度過(guò)大也容易造成級(jí)配與填料的混層，不僅會(huì)導(dǎo)致石英砂的清洗不徹底，也容易產(chǎn)生堵塞等問(wèn)題；同時(shí)傳統(tǒng)的水洗-氣洗-水漂洗的反沖洗方式操作復(fù)雜、費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種生物砂濾池水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)將曝氣部分與砂床相分離，可在避免級(jí)配的同時(shí)，避免傳統(tǒng)反沖洗的繁雜，具有占地面積小、洗砂效果明顯、管道不堵塞等優(yōu)點(diǎn)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種生物砂濾池水處理系統(tǒng)，包括污水處理裝置和洗砂裝置，其中，所述污水處理裝置包括：

用于提供污水的進(jìn)水單元；

用于輸送氣源的供氣單元；

曝氣單元，所述曝氣單元分別與所述進(jìn)水單元和所述供氣單元相連通，用于將所述供氣單元輸送的氣源擴(kuò)散至所述進(jìn)水單元提供的污水中，使污水中富含溶解氧；和

砂柱單元，所述砂柱單元包括砂柱和填充在砂柱內(nèi)的砂床，富含溶解氧的污水經(jīng)由砂柱底部自下而上進(jìn)入砂床，經(jīng)砂床內(nèi)石英砂層的吸附截留以及石英砂層內(nèi)微生物的氧化分解后排出水處理系統(tǒng)；

所述洗砂裝置包括：

提砂洗砂單元，所述提砂洗砂單元包括一空柱，所述提砂洗砂單元用于將所述曝氣柱內(nèi)的富含溶解氧的污水替換為自來(lái)水與所述砂柱底部落下的石英砂進(jìn)行摩擦混合，并將混合后形成的砂水混合物提至所述空柱內(nèi)進(jìn)行砂水分離，達(dá)到洗砂目的；和

液位恒定單元，所述液位恒定單元用于維持所述砂柱與所述空柱之間恒定的液位差，達(dá)到石英砂進(jìn)入所述提砂洗砂單元的目的。

作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述石英砂層內(nèi)含有賴(lài)氨酸芽孢桿菌lysinibacillussp.wl15，保藏于中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心，保藏編號(hào)為cctccno:m2016516；保藏地址為中國(guó),武漢,武漢大學(xué)；保藏日期為2016年9月23日。

作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述曝氣單元包括曝氣柱和曝氣頭，所述曝氣柱與所述進(jìn)水單元相連通，所述曝氣頭與所述供氣單元相連通。

作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述進(jìn)水單元包括液位控制器、第一蠕動(dòng)泵和水箱，所述液位控制器用于控制第一蠕動(dòng)泵將水箱內(nèi)的污水輸送至所述曝氣單元。

作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述供氣單元包括空氣泵和空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)，所述空氣泵用于將氣源輸送至所述曝氣單元內(nèi)，所述空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)用于控制輸送至所述曝氣單元內(nèi)的氣源的流量。

作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述砂柱單元還包括第二蠕動(dòng)泵和布水器，所述第二蠕動(dòng)泵用于將富含溶解氧的污水經(jīng)布水器均勻布入所述砂柱的底部。

作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述提砂洗砂單元包括離心泵、位于所述砂柱底部的三通閥以及設(shè)置在所述三通閥內(nèi)的喉管，自來(lái)水經(jīng)所述離心泵離心后進(jìn)入所述三通閥的入口，并在通過(guò)所述喉管后與所述三通閥的豎直端落下的石英砂摩擦混合形成砂水混合物，所述砂水混合物經(jīng)由所述三通閥的出口進(jìn)入所述空柱內(nèi)進(jìn)行砂水分離。

作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述砂水混合物經(jīng)所述空柱側(cè)壁上的第一進(jìn)口進(jìn)入所述空柱內(nèi)進(jìn)行砂水分離，分離后的石英砂落入所述空柱的底部，分離后的水液以及石英砂上的污染物經(jīng)所述空柱側(cè)壁上的第二溢流口、曝氣柱側(cè)壁上的第二進(jìn)口循環(huán)回流到所述曝氣柱內(nèi)，石英砂上的污染物沉降至所述曝氣柱的底部，水液再次進(jìn)行洗砂提砂。

作為優(yōu)選技術(shù)方案，液位恒定單元包括隔膜泵，自來(lái)水通過(guò)所述隔膜泵進(jìn)入所述砂柱，在水位到達(dá)所述砂柱側(cè)壁上的第一溢流口時(shí)，經(jīng)所述第一溢流口循環(huán)回流至所述曝氣柱內(nèi)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的生物砂濾池水處理系統(tǒng)具有如下優(yōu)勢(shì)：

1、該系統(tǒng)將曝氣單元與砂床相分離，這樣在污水處理時(shí)可避免利用級(jí)配完成對(duì)上層石英砂填料的承托，同時(shí)，由于石英砂層吸附截留作用較強(qiáng)，且經(jīng)石英砂層內(nèi)微生物的氧化分解，可使污水中的codcr和氨氮得到有效去除；

2、該系統(tǒng)還包括洗砂裝置，其可通過(guò)利用自來(lái)水或者生物砂濾池水處理系統(tǒng)污水處理裝置處理后的水對(duì)石英砂進(jìn)行循環(huán)洗滌處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)石英砂的有效洗滌凈化，避免了傳統(tǒng)反沖洗的繁雜以及管道堵塞等問(wèn)題；

3、該系統(tǒng)占地面積小、可操作性強(qiáng)，具有普遍適用性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的生物砂濾池水處理系統(tǒng)的污水處理裝置的工作示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提供的生物砂濾池水處理系統(tǒng)的洗砂裝置的工作示意圖；

在上述附圖中，各附圖標(biāo)記代表：1-空氣泵；2-液位控制器；3-第一蠕動(dòng)泵；4-水箱；5-空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)；6-曝氣柱；7-曝氣頭；8-砂柱；9-砂床；10-布水器；11-第二蠕動(dòng)泵；12-第一出口；13-離心泵；14-三通閥入口；15-喉管；16-三通閥豎直端；17-第一溢流口；18-第一進(jìn)口；19-三通閥出口；20-第二進(jìn)口；21-第二溢流口；22-空柱；23-第三進(jìn)口；24-第二出口；25-隔膜泵；26-曝氣柱底部側(cè)口。

具體實(shí)施方式

下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種生物砂濾池水處理系統(tǒng)，如圖1和圖2所示，包括污水處理裝置和洗砂裝置，該污水處理裝置包括：用于提供污水的進(jìn)水單元；用于輸送氣源的供氣單元；曝氣單元，曝氣單元分別與進(jìn)水單元和供氣單元相連通，用于將供氣單元輸送的氣源擴(kuò)散至進(jìn)水單元提供的污水中，使污水中富含溶解氧；和砂柱單元，砂柱單元包括砂柱8和填充在砂柱8內(nèi)的砂床9，富含溶解氧的污水經(jīng)由砂柱8的底部自下而上進(jìn)入砂床9，經(jīng)砂床9內(nèi)石英砂層的吸附截留以及石英砂層內(nèi)微生物的氧化分解后經(jīng)第一出口12排出水處理系統(tǒng)；該洗砂裝置包括：提砂洗砂單元，提砂洗砂單元包括一空柱22，提砂洗砂單元用于將曝氣柱6內(nèi)的富含溶解氧的污水替換為自來(lái)水與砂柱8底部落下的石英砂進(jìn)行摩擦混合，并將混合形成的砂水混合物提至空柱22內(nèi)進(jìn)行砂水分離，達(dá)到洗砂目的；和液位恒定單元，液位恒定單元用于維持砂柱8與空柱22之間恒定的液位差，達(dá)到石英砂進(jìn)入提砂洗砂單元的目的。

在上述實(shí)施例所提供的系統(tǒng)中，共包括三根柱，即曝氣柱、砂柱和空柱，其中，在污水處理過(guò)程中，曝氣柱的作用是為進(jìn)入砂柱的污水提供溶解氧；而在洗砂過(guò)程中，曝氣柱的作用則是為洗砂工作提供沖洗水和為保持砂柱和空柱之間恒定的液位差補(bǔ)充水液。其中，沖洗水可以為自來(lái)水，也可以為利用該生物砂濾池水處理系統(tǒng)的污水處理裝置處理后的水，由于僅利用沖洗水即可實(shí)現(xiàn)對(duì)石英砂的有效洗滌凈化，因此可避免傳統(tǒng)反沖洗的繁雜以及管道堵塞等問(wèn)題。另外，由于石英砂的清洗周期較長(zhǎng)，根據(jù)使用情況大概僅需每半年到一年清洗一次，因此需水量較少，可有效節(jié)約水資源。還需說(shuō)明的是，經(jīng)由生物砂濾池水處理系統(tǒng)的污水處理裝置處理后的水凈化程度較高，因此其可作為回用水被進(jìn)一步使用，從而可加大該部分水資源的可持續(xù)利用率。進(jìn)一步，在上述系統(tǒng)中，由于曝氣柱與砂柱為兩個(gè)單獨(dú)的柱子，使曝氣單元內(nèi)的曝氣操作與砂柱單元內(nèi)的污水處理操作相分離，可避免現(xiàn)有的利用級(jí)配完成對(duì)上層石英砂填料的承托，同時(shí)，由于石英砂層吸附截留作用較強(qiáng)，且經(jīng)石英砂層內(nèi)微生物的氧化分解，可使污水得到有效處理。

在上述裝置內(nèi)，還從石英砂層內(nèi)篩選、分離、純化到了多株菌，其中賴(lài)氨酸芽孢桿菌lysinibacillussp.wl15為首次分離得到，保藏于中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心，保藏編號(hào)為cctccm2016516，其可有效用于污水的降解處理中。具體的，分離鑒定過(guò)程包括：從生物砂濾池中砂柱的底部取少量石英砂填料，在無(wú)菌條件下轉(zhuǎn)移至裝有50ml無(wú)菌的0.85％生理鹽水的250ml三角瓶中，三角瓶?jī)?nèi)置30個(gè)無(wú)菌玻璃小球，將三角瓶劇烈搖蕩10min。靜置沉淀，取1ml上清液，使用無(wú)菌的0.85％生理鹽水進(jìn)行梯度稀釋?zhuān)?00μl涂布于lb平板，置于30℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)16h。挑取單菌落接種lb液體培養(yǎng)基，30℃條件150rpm振蕩培養(yǎng)24h，進(jìn)行菌株生理生化鑒定試驗(yàn)和16srrna基因序列測(cè)定實(shí)驗(yàn)，獲得賴(lài)氨酸芽孢桿菌lysinibacillussp.wl15,保藏編號(hào)為cctccno:m2016516。該菌株的16srrna基因序列已提交到genbank數(shù)據(jù)庫(kù)中，登錄號(hào)為kx979911(由于該基因序列已提交至genbank數(shù)據(jù)庫(kù)，因此不再提供序列表)。該菌株的生化鑒定結(jié)果如下表所示：

注：onpg為鄰硝基酚β-d-半乳糖苷，+為陽(yáng)性，-為陰性。

在上述污水處理裝置內(nèi)，曝氣單元包括曝氣柱6和曝氣頭7，曝氣柱6與進(jìn)水單元相連通，曝氣頭7與供氣單元相連通，這樣供氣單元輸送的氣源通過(guò)曝氣頭7就可擴(kuò)散至進(jìn)水單元提供的污水內(nèi)，從而使污水中富含溶解氧。需要說(shuō)明的是，這里的氣源可以為空氣，也可以為其它富氧氣體。

進(jìn)一步，在上述裝置內(nèi)，為了能夠?qū)⑽鬯院愣ǖ乃俣扔行У靥峁┲疗貧鈫卧獌?nèi)，該進(jìn)水單元包括液位控制器2、第一蠕動(dòng)泵3和水箱4，液位控制器2用于控制第一蠕動(dòng)泵3將水箱4內(nèi)的污水輸送至曝氣單元。此外，為了能夠?qū)ζ貧庵?內(nèi)的污水進(jìn)行有效曝氣，這就需要合理控制向污水中通入的氣源的流量，因此，在上述裝置內(nèi)，供氣單元還可包括空氣泵1和空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)5，空氣泵1用于將氣源輸送至曝氣單元內(nèi)，空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)5用于控制輸送至曝氣單元內(nèi)的氣源的流量。

為了能夠?qū)⒏缓芙庋醯奈鬯院愣ǖ乃俣炔既氲缴爸鶈卧?，使其在砂床?nèi)得到有效吸附、氧化分解處理等，在上述裝置內(nèi)，砂柱單元還可包括第二蠕動(dòng)泵11和布水器10，這樣富含溶解氧的污水在第二蠕動(dòng)泵11的作用下可經(jīng)布水器10均勻地布入砂柱8的底部，從而能夠有序地進(jìn)入砂柱8內(nèi)，并經(jīng)由砂床9內(nèi)的石英砂層進(jìn)行處理。

為了使處理污水后的石英砂能夠被洗滌凈化，從而循環(huán)利用，在洗砂裝置內(nèi)，提砂洗砂單元可包括離心泵13、位于砂柱8底部的三通閥以及設(shè)置在三通閥內(nèi)的喉管15，曝氣柱6內(nèi)的自來(lái)水經(jīng)離心泵13離心后進(jìn)入三通閥入口14，并在通過(guò)喉管15后與三通閥豎直端16落下的石英砂摩擦混合后形成砂水混合物，砂水混合物經(jīng)由三通閥出口19進(jìn)入空柱22內(nèi)進(jìn)行砂水分離。進(jìn)一步，砂水混合物是經(jīng)空柱22側(cè)壁上的第一進(jìn)口18進(jìn)入空柱22內(nèi)進(jìn)行砂水分離，分離后的石英砂落入空柱22底部，而分離后的水液以及石英砂上的污染物則經(jīng)空柱側(cè)壁上的第二溢流口21、曝氣柱側(cè)壁上的第二進(jìn)口20循環(huán)回流到曝氣柱6內(nèi)，石英砂上的污染物沉降至曝氣柱6的底部，水液通過(guò)曝氣柱底部側(cè)口26再次進(jìn)行洗砂提砂。

同時(shí)，為了保證砂柱與空柱之間恒定的液位差，以利于石英砂進(jìn)入提砂洗砂單元，液位恒定單元可包括隔膜泵25，曝氣柱6內(nèi)的自來(lái)水通過(guò)隔膜泵25進(jìn)入砂柱8，在水位到達(dá)砂柱側(cè)壁上的第一溢流口17時(shí)，經(jīng)其循環(huán)回流至曝氣柱6內(nèi)?？梢岳斫獾氖牵貧庵?內(nèi)的自來(lái)水可通過(guò)曝氣柱側(cè)壁上的第二出口24進(jìn)入隔膜泵25，然后經(jīng)由曝氣柱側(cè)壁上的第三進(jìn)口23返回至曝氣柱6內(nèi)。

為了更清楚詳細(xì)地介紹本發(fā)明實(shí)施例所提供的生物砂濾池水處理系統(tǒng)，下面將結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)行描述。

實(shí)施例1

將三根有機(jī)玻璃柱分別作為曝氣柱、砂柱和空柱，每根有機(jī)玻璃柱高1100mm，外徑110mm，內(nèi)徑100mm。每根有機(jī)玻璃柱底部設(shè)置測(cè)壓管口，每根有機(jī)玻璃柱側(cè)面距底部每隔100mm設(shè)置取樣口，每根有機(jī)玻璃柱側(cè)面上部設(shè)置溢流口。按照?qǐng)D1和圖2搭建本發(fā)明的生物砂濾池水處理系統(tǒng)。以50-60目的石英砂為填料裝柱至380mm。采用污泥接種掛膜法，投加自配的模擬污水和活性污泥的混合液進(jìn)行閉路循環(huán)。

自配的模擬污水組成為：一水合葡萄糖200mg/l，蛋白胨200mg/l，氯化銨58mg/l，磷酸氫二鈉19mg/l，氯化鈣4mg/l，硫酸鎂2mg/l。閉路循環(huán)期間先每4天更換一次新鮮模擬污水，更換2次；然后每3天更換一次新鮮模擬污水，更換3次；然后每2天更換一次新鮮模擬污水，更換1次。然后，小流量進(jìn)水，分別間隔6天、4天、2天、2天、2天、2天增加泵轉(zhuǎn)速，直至進(jìn)水流量為3ml/min，曝氣量為24l/h。當(dāng)出水codcr(化學(xué)需氧量)穩(wěn)定在50mg/l以下，氨氮含量穩(wěn)定在5mg/l，即生物砂濾池掛膜成功。

實(shí)施例2

以自配的模擬污水(模擬污水組成見(jiàn)實(shí)施例1)作為進(jìn)水，該模擬污水codcr為261mg/l，氨氮含量為21.3mg/l，ph值為7.8。用蠕動(dòng)泵泵入本發(fā)明的生物砂濾池水處理系統(tǒng)。在曝氣柱中，水力停留時(shí)間為2.0小時(shí)，水溫28.0℃，砂柱中的水力停留時(shí)間為16.6小時(shí)。經(jīng)檢測(cè)出水codcr為21mg/l、氨氮含量為1.0mg/l。經(jīng)過(guò)本發(fā)明的生物砂濾池處理后，進(jìn)水的codcr去除率為92.0％，氨氮去除率為95.3％。

實(shí)施例3

以某市政污水處理廠二沉池出水作為進(jìn)水，其codcr為11.5mg/l，氨氮含量為0.9mg/l。用蠕動(dòng)泵泵入本發(fā)明的生物砂濾池水處理系統(tǒng)。在曝氣柱中，水力停留時(shí)間為2.0小時(shí)，水溫28.0℃，砂柱中的水力停留時(shí)間為16.6小時(shí)，經(jīng)檢測(cè)出水codcr為8.9mg/l、氨氮含量為0.2mg/l。經(jīng)過(guò)本發(fā)明的生物砂濾池處理后，進(jìn)水的codcr去除率為22.6％，氨氮去除率為77.8％。

實(shí)施例4

以自配的微污染水作為進(jìn)水，自配的微污染水組成為：葡萄糖5.5mg/l，氯化銨58mg/l，磷酸氫二鈉19mg/l，氯化鈣4mg/l，硫酸鎂2mg/l。進(jìn)水codcr為85mg/l、氨氮含量為5.2mg/l。用蠕動(dòng)泵泵入本發(fā)明的生物砂濾池水處理系統(tǒng)。在曝氣柱中，水力停留時(shí)間為2.0小時(shí)，水溫28.0℃，砂柱中的水力停留時(shí)間為16.6小時(shí)，經(jīng)檢測(cè)出水codcr為13mg/l、氨氮含量為3.7mg/l。經(jīng)過(guò)本發(fā)明的生物砂濾池處理后，進(jìn)水的codcr去除率為84.7％，氨氮去除率為28.8％。