本實(shí)用新型涉及環(huán)境工程污水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種多級(jí)分布式牡蠣殼陶粒生物濾柱污水處理裝置。

背景技術(shù)：

隨著廢水排放總量的增加，化肥、合成洗滌劑及農(nóng)藥的廣泛使用，水體中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度不斷升高，而氮、磷是引起水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因之一，水體富營(yíng)養(yǎng)化備受人們關(guān)注。近年，我國(guó)政府對(duì)各類(lèi)污水中水質(zhì)指標(biāo)的排放制定了更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，常規(guī)的生化處理裝置可以有效降低污水的BOD₅和SS，但對(duì)污水中同時(shí)存在的N和P等營(yíng)養(yǎng)物只能去除10％～20％，大量含磷污水直接排入水體，因此需要更加穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、高效的脫氮除磷裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供了一種多級(jí)分布式牡蠣殼陶粒生物濾柱污水處理裝置，其克服了現(xiàn)有技術(shù)的多級(jí)分布式牡蠣殼陶粒生物濾柱污水處理裝置所存在的不足之處，針對(duì)污水中存在氮和磷等營(yíng)養(yǎng)物去除率低的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)常規(guī)裝置的優(yōu)化，有效提高其去除效率。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種多級(jí)分布式牡蠣殼陶粒生物濾柱污水處理裝置，包括原水槽、濾柱、承托板、進(jìn)氣管、曝氣泵、蠕動(dòng)泵和多孔塑料板；多塊多孔塑料板分別安裝在濾柱的腔內(nèi)并將濾柱的內(nèi)腔隔成多層；承托板固定在濾柱的底端，并在承托板上填入礫石以形成承托層；在濾柱的底部和頂部分別設(shè)有進(jìn)、出水口；在濾柱內(nèi)，由多塊多孔塑料板所隔成的多層中，由下向上交替填充牡蠣殼和陶粒形成濾料層；原水槽通過(guò)蠕動(dòng)泵與濾柱的進(jìn)水口相連接，所述曝氣泵連接在濾柱的底部的進(jìn)氣口處。

作為優(yōu)選的，所述承托層填充高度為100～300mm；

作為優(yōu)選的，所述進(jìn)水口設(shè)于承托板的上方50～150mm處，并通過(guò)軟管與所述蠕動(dòng)泵相連接。

作為優(yōu)選的，所述出水口設(shè)于距離承托板高度1600～1800mm處。

作為優(yōu)選的，所述進(jìn)氣口位于承托層并距離承托板50～150mm處，在進(jìn)氣口與曝氣泵之間還設(shè)置流量計(jì)，用于檢測(cè)曝氣泵的供氧量。

作為優(yōu)選的，所述多孔塑料板上的小孔以排排孔形式排列，且孔徑為1～3mm，孔隙為2～4mm。

本實(shí)用新型工作原理：首先在濾柱底部的承托層上將濾料按牡蠣殼和陶粒以體積比為1:2.5～3.5的比例分層多級(jí)交替依次向上填充分布于濾柱內(nèi)，濾料分層為4～6級(jí)，填充過(guò)程中牡蠣殼與陶粒層之間采用多孔塑料板隔開(kāi)，且該牡蠣殼和陶粒表面負(fù)載微生物；然后利用蠕動(dòng)泵使原水槽內(nèi)的污水自下而上的進(jìn)入濾柱的底部，進(jìn)水過(guò)程中保證污水的均勻；最后污水經(jīng)過(guò)多級(jí)濾料牡蠣殼和陶粒表面負(fù)載微生物的生物凈化以及牡蠣殼和陶粒層的濾料層過(guò)濾，逐級(jí)深化處理污水，得到凈化水。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下有益效果：

1.本實(shí)用新型的多級(jí)分布式牡蠣殼陶粒生物濾柱污水處理裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，除磷效果好、濾柱出水維持在穩(wěn)定的pH值范圍，而且曝氣泵使濾柱內(nèi)氣液混合更加均勻，通過(guò)濾料層氧氣利用率大幅度提高、無(wú)剩余污泥、不造成二次污染、運(yùn)行費(fèi)用低、管理方便等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)廢棄牡蠣殼的再利用。

2.本實(shí)用新型采用濾柱內(nèi)用牡蠣殼和陶粒分層多級(jí)分布的生物濾柱，填料按比例間隔交替填充，且表面負(fù)載微生物對(duì)污水進(jìn)行生物凈化，逐級(jí)深化處理污水，氨氮和總磷等的去除率隨著層級(jí)的增加而提高，用牡蠣殼和陶粒分層多級(jí)分布的生物濾柱不僅能夠?yàn)楹罄m(xù)的硝化反應(yīng)階段提供充足的堿度，而且大大提高了曝氣生物濾柱的硝化效率。

3.本實(shí)用新型采用牡蠣殼和陶粒作為填料，因陶粒層表面粗糙多微孔，具有很大的表面積，增進(jìn)陶粒對(duì)生活污水中污染物質(zhì)的吸附；且牡蠣殼層含有豐富的CaCO₃，可以調(diào)節(jié)pH穩(wěn)定在6.8左右，維持微生物的生長(zhǎng)，酸化過(guò)程中碳酸鈣成分的不斷溶出，可將污水中的磷酸鹽通過(guò)化學(xué)除磷方式去除，以這種分層多級(jí)分布式填充填料，各種水質(zhì)指標(biāo)均會(huì)隨著層級(jí)的增加而改善。

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明；但本實(shí)用新型的一種多級(jí)分 布式牡蠣殼陶粒生物濾柱污水處理裝置不局限于實(shí)施例。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的污水處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的濾柱主體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型的多孔塑料板俯視圖；

圖4為本實(shí)用新型的pH處理效果和均勻混合生物濾柱的效果比較圖；其中橫坐標(biāo)為時(shí)間/d，縱坐標(biāo)為pH值；

圖5為本實(shí)用新型的總磷處理效果和均勻混合生物濾柱的效果比較圖；其中橫坐標(biāo)為時(shí)間/d，縱坐標(biāo)為總磷濃度/mg·L^-1；

圖6為本實(shí)用新型的氨氮處理效果和均勻混合生物濾柱的效果比較圖；其中橫坐標(biāo)為時(shí)間/d，縱坐標(biāo)為氨氮濃度/mg·L^-1；

圖7為本實(shí)用新型的COD處理效果和均勻混合生物濾柱的效果比較圖；其中橫坐標(biāo)為時(shí)間/d，縱坐標(biāo)為COD濃度/mg·L^-1；

圖8為本實(shí)用新型的除磷、氨氮、苯胺及染料的沿程處理效果圖；其中橫坐標(biāo)為沿程高度/mm，縱坐標(biāo)為各成分的濃度/mg·L^-1。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例，請(qǐng)參見(jiàn)圖1-3所示，一種多級(jí)分布式牡蠣殼陶粒生物濾柱污水處理裝置，包括原水槽7、濾柱1、承托板13、進(jìn)氣管6、曝氣泵10、蠕動(dòng)泵9和多孔塑料板11；本裝置濾柱1主體采用有機(jī)PVC管加工而成，尺寸為D70mm×1700mm，多塊多孔塑料板11分別安裝在濾柱1的腔內(nèi)并將濾柱1的內(nèi)腔隔成多層；承托板13固定在濾柱1的底端，并在承托板13上填入礫石5以形成承托層；在濾柱的底部和頂部分別設(shè)有進(jìn)水口4、出水口12；在濾柱1內(nèi)，由多塊多孔塑料板11所隔成的多層中，由下向上交替填充牡蠣殼3和陶粒2；所述牡蠣殼3和陶粒2以體積比為1:3的比例分布，該牡蠣殼3和陶粒2表面負(fù)載微生物；所述礫石5的粒度為5～10mm，承托層填充高度為150mm；包括原水槽7通過(guò)軟管14經(jīng)蠕動(dòng) 泵9與濾柱1的進(jìn)水口4相連接，所述曝氣泵10通過(guò)細(xì)管15連接在濾柱1的底部的進(jìn)氣口6處。

本實(shí)施例中，所述進(jìn)水口4設(shè)于承托板13的上方100mm處，并通過(guò)軟管16與所述蠕動(dòng)泵9相連接；所述出水口12設(shè)于距離承托板高度1600mm處，用于處理后的污水，即所得到的凈化水流出；所述進(jìn)氣口6位于承托層并距離承托板13的100mm處，在進(jìn)氣口6與曝氣泵10之間還設(shè)置流量計(jì)8，用于檢測(cè)曝氣泵10的供氧量，并且所述曝氣泵10采用連續(xù)曝氣的方式，保證濾柱1為好養(yǎng)濾柱；將濾柱1的溶解氧控制在3～4.5mg/L之間；所述多孔塑料板11上的小孔1101以排排孔形式排列，且孔徑為1～3mm，孔隙為2～4mm。

本實(shí)用新型的處理方式是：

S1.在濾柱1底部的承托層上將濾料按牡蠣殼3和陶粒2以體積比為1:3的比例分層多級(jí)交替依次向上填充分布于濾柱1內(nèi)，該牡蠣殼3和陶粒2表面負(fù)載微生物；

S2.利用蠕動(dòng)泵9使原水槽7內(nèi)的污水自下而上的進(jìn)入濾柱1的底部，進(jìn)水過(guò)程中保證污水的均勻；

S3.污水經(jīng)過(guò)多級(jí)濾料牡蠣殼3和陶粒2表面負(fù)載微生物的生物凈化以及牡蠣殼3和陶粒2層的濾料層過(guò)濾，逐級(jí)深化處理污水，得到凈化水。

并且在步驟S1之前設(shè)置掛膜處理階段，該掛膜處理階段的操作方法為：將取自牡蠣養(yǎng)殖廠或海產(chǎn)垃圾回收站的牡蠣殼經(jīng)水漂洗后曬干，在400℃下煅燒一個(gè)小時(shí)后破碎、過(guò)篩；牡蠣殼3和陶粒2以體積比為1:3的比例分層多級(jí)交替依次向上填充分布于濾柱1內(nèi)，將接種污泥隨著進(jìn)水進(jìn)入濾柱1中，該接種污泥取自城市污水處理廠的曝氣池，悶曝2天后開(kāi)始連續(xù)通水；當(dāng)濾柱1內(nèi)氨氮和總磷以及其他水質(zhì)指標(biāo)去除率均達(dá)到穩(wěn)定時(shí)(約1～2周)，即完成掛膜處理，得到用于填充于濾柱內(nèi)部的牡蠣殼3和陶粒2。

本實(shí)施例中，所述牡蠣殼3和陶粒2之間采用多孔塑料板11間隔分布；所述牡蠣殼3和陶粒2的粒徑分別為3～5mm；所述濾料分層多級(jí)為5級(jí)；所述承托層設(shè)有填料，填料為礫石5，該礫石5的粒度為5～10mm。

本實(shí)用新型的處理過(guò)程：原水槽7內(nèi)的生活廢水在蠕動(dòng)泵9的作用下經(jīng)進(jìn)水口4進(jìn)入濾柱1的底部，自下而上進(jìn)水，保證污水均勻，濾柱1主體中填充約1500mm高的分層5 級(jí)分布的牡蠣殼3和陶粒2填料且該填料表面生長(zhǎng)著硝化細(xì)菌與少量反硝化除磷菌；當(dāng)需要處理的污水進(jìn)入濾柱1后，填料表面的硝化細(xì)菌將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，反硝化細(xì)菌將濾柱內(nèi)的硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化成氮?dú)猓臑V柱1頂部直接排出，同時(shí)反硝化除磷菌將進(jìn)水中的部分磷酸鹽吸收，牡蠣殼3的溶出鈣離子殘留的磷酸鹽形成沉淀物。同時(shí)，曝氣泵10采用連續(xù)曝氣的方式，以保證濾柱1為好氧濾柱，凈化后得到的水由濾柱出水口12直接溢流排出。

經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本實(shí)用新型所用多級(jí)分布式牡蠣殼陶粒生物濾柱污水處理裝置，非常適合處理含氨氮和磷的廢水。參見(jiàn)圖4～7，給出在進(jìn)水pH為4.71、總磷濃度為2.52mg/L、氨氮濃度為80mg/L、COD濃度為600mg/L、總氮為81.83mg/L條件下，多級(jí)分布式生物濾柱和兩種濾料均勻混合的混合床生物濾柱平行運(yùn)行對(duì)比圖。由圖可知，兩種濾柱的pH均可穩(wěn)定在6.5～7.0之間，可維持微生物的正常生長(zhǎng)；均勻混合濾柱總磷平均去除率為58.3％，多級(jí)分層濾柱總磷的平均去除率達(dá)到81.72％；均勻混合和多級(jí)分布濾柱的氨氮和COD去除效果均很好，兩種濾柱的氨氮去除率均超過(guò)到99％，COD去除率超過(guò)90％。由此可知，本實(shí)用新型的分層多級(jí)分布濾柱1牡蠣殼比均勻混合濾柱的牡蠣殼分布更集中，牡蠣殼3中CaCO₃在弱酸性條件下發(fā)生溶解，集中多級(jí)分布，濾柱1中化學(xué)除磷更充分，除磷效果明顯更良好，說(shuō)明牡蠣殼3和陶粒2分層隔填充更有利于除磷；并且，本實(shí)用新型對(duì)污水的處理具有較高的總磷及氨氮去除效率，用牡蠣殼3和陶粒2分層多級(jí)分布的生物濾柱不僅能夠?yàn)楹罄m(xù)的硝化反應(yīng)階段提供充足的堿度，使濾柱1出水維持在穩(wěn)定的pH值范圍，而且曝氣泵10使濾柱1內(nèi)氣液混合更加均勻，通過(guò)濾料層氧氣利用率大幅度提高，大大提高了曝氣生物濾柱的的硝化效率，大幅度提高了生活廢水中總磷等主要水質(zhì)指標(biāo)的去除效果。

同時(shí)，參見(jiàn)圖8，本實(shí)施例中，所述濾料分層優(yōu)選為5級(jí)，該分級(jí)使得沿程處理效果隨著高度的增加使出水水質(zhì)基本達(dá)到穩(wěn)定，隨著沿程高度的增加，污水中的總磷、氨氮、苯胺及染料成分由起始濃度2.52mg/L、80mg/L、20mg/L及10mg/L逐漸降低，最后沿程高度達(dá)到1600mm時(shí)，四種成分的濃度趨于零，因此本實(shí)用新型可有效去除污水中含有的總磷、氨氮、苯胺及染料成分。

上述實(shí)施例僅用來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的一種多級(jí)分布式牡蠣殼陶粒生物濾柱污水 處理裝置，但本實(shí)用新型并不局限于實(shí)施例，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均落入本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。