申請日2013.12.17

　　公開(公告)日2015.04.01

　　IPC分類號C02F3/34; C02F3/30

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種前置反硝化曝氣生物濾池及其處理污水的方法，屬于廢水處理領(lǐng)域。其裝置包括DN池本體和CN池本體，還包括第一儲水池本體、第二儲水池本體和曝氣泵;所述的第一儲水池本體中部放置有一個第一儲水池內(nèi)筒;所述的第一儲水池內(nèi)筒的外側(cè)設(shè)置有一個環(huán)狀儲水池緩沖槽，儲水池緩沖槽的高度低于第一儲水池內(nèi)筒的高度;所述的第一儲水池本體的側(cè)壁與第一儲水池內(nèi)筒之間的區(qū)域為第一儲水池蓄水區(qū)。本發(fā)明DN池的水流方向采用上向流，能避免懸浮物集中在填料層中，加大填料納污率，延長反沖洗間隔時間。本發(fā)明能夠無動力提高CN池進(jìn)水溶解氧，從而減少后續(xù)外加供氧量，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、低能耗的優(yōu)點。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種前置反硝化曝氣生物濾池，包括缺氧反硝化生物濾池本體(4)和好氧硝化生物 濾池本體(15)，其特征在于，還包括第一儲水池本體(10)、第二儲水池本體(17)和曝氣 泵(20);所述的缺氧反硝化生物濾池本體(4)內(nèi)部從上到下依次包括清水區(qū)(5)、海砂濾 料層(3)、承托層(2)和配水緩沖區(qū)(1);所述的配水緩沖區(qū)(1)一側(cè)設(shè)有進(jìn)水口;所述 的清水區(qū)(5)的一側(cè)還設(shè)有出水槽(6)，出水槽(6)與清水區(qū)(5)之間通過隔水板隔開， 隔水板的高度低于缺氧反硝化生物濾池本體(4)頂部的高度;所述的清水區(qū)(5)的一側(cè)還 設(shè)有缺氧反硝化生物濾池反沖洗排水管(21);所述的第一儲水池本體(10)中部放置有一個 第一儲水池內(nèi)筒(7);所述的第一儲水池內(nèi)筒(7)的外側(cè)設(shè)置有一個環(huán)狀儲水池緩沖槽(8)， 儲水池緩沖槽(8)的高度低于第一儲水池內(nèi)筒(7)的高度;所述的第一儲水池本體(10) 的側(cè)壁與第一儲水池內(nèi)筒(7)之間的區(qū)域為第一儲水池蓄水區(qū)(9);所述的好氧硝化生物濾 池本體(15)內(nèi)部從上到下依次包括布水器(12)、緩沖層(13)、沸石填料層(14)、布?xì)鈱?(16)和承托層(2)，所述的緩沖層(13)的側(cè)部連接有一個好氧硝化生物濾池反沖洗排水 管(22);所述的出水槽(6)通過一根管道與第一儲水池內(nèi)筒(7)連接;所述的第一儲水池 本體(10)通過管道與布水器(12)連接，該管道上還設(shè)置有進(jìn)水泵(11);所述的第一儲水 池內(nèi)筒(7)通過一根管道與配水緩沖區(qū)(1)連接，該管道上設(shè)有第二水泵(19);所述的好 氧硝化生物濾池本體(15)的底部與第二儲水池本體(17)連接;所述的第二儲水池本體(17) 通過管道與配水緩沖區(qū)(1)連接，該管道上還設(shè)有第一水泵(18);所述的好氧硝化生物濾 池本體(15)底部與曝氣泵(20)連接。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種前置反硝化曝氣生物濾池，其特征在于，所述的海砂濾料 層(3)由海砂組成，選擇粒徑2-3mm，密度2.54g/cm3，孔隙率2.23%，比表面積0.26m2/g 的海砂。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種前置反硝化曝氣生物濾池，其特征在于，所述的海砂濾料 層(3)的厚度為1.5-1.7m。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種前置反硝化曝氣生物濾池，其特征在于，所述的沸石填料 層(14)由沸石組成，選擇粒徑8-20mm，密度1.9-2.6g/cm3、孔隙率≥48%以及比表面積 570-670m2/g的沸石。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種前置反硝化曝氣生物濾池，其特征在于，所述的沸石填料 層(14)的厚度為1.4-1.6m。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項所述的一種前置反硝化曝氣生物濾池，其特征在于，所 述的布水器(12)由干管-支管-布水孔組成，每根支管的下側(cè)均勻布置多個等孔距等直徑的 小孔。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項所述的一種前置反硝化曝氣生物濾池，其特征在于，所 述的承托層(2)由鵝卵石組成，鵝卵石粒徑2-6cm，密度2.65g/cm3。

　　8.一種利用前置反硝化曝氣生物濾池處理污水的方法，其步驟如下：

　　(1)將需處理的含有機物、氨氮的污水與回流硝化液都注入配水緩沖區(qū)(1)，向上流經(jīng) 海砂濾料層(3)，海砂濾料層(3)中反硝化細(xì)菌利用進(jìn)水中的有機碳源將回流液中的亞硝酸 氮和硝酸氮還原成氮氣，實現(xiàn)反硝化脫氮，同時，污水中的懸浮物在濾料表面及上面微生物 的吸附作用下被截留在海砂濾料層(3)中;

　　(2)經(jīng)缺氧反硝化生物濾池本體(4)處理的污水經(jīng)過清水區(qū)(5)由出水槽(6)進(jìn)入 第一儲水池本體(10)中部的第一儲水池內(nèi)筒(7);污水從第一儲水池內(nèi)筒(7)溢出至儲水 池緩沖槽(8)中，然后水流經(jīng)過儲水池緩沖槽(8)的頂部流出，溢流出水瀑流至第一儲水 池蓄水區(qū)(9);第一儲水池本體(10)的水分為兩個流向：一種是作為前置反硝化濾池的反 沖洗用水，另一種進(jìn)入好氧硝化生物濾池本體(15)進(jìn)行硝化作用;

　　(3)使第一儲水池本體的污水由進(jìn)水泵(11)經(jīng)布水器(12)噴灑至緩沖層(13)，打 開曝氣泵(20)，使好氧硝化生物濾池本體(15)內(nèi)污水DO保持在1.8-2.7mg/L;沸石層硝 化細(xì)菌利用水中的氨氮和DO進(jìn)行硝化反應(yīng)，將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸氮、亞硝酸氮;好氧細(xì)菌利 用水中DO進(jìn)一步降解剩余有機物;

　　(4)使好氧硝化生物濾池本體(15)出水進(jìn)入第二儲水池本體(17)，部分作為回流硝 化液經(jīng)第一水泵(18)進(jìn)入缺氧反硝化生物濾池本體(4)，部分用于好氧硝化生物濾池本體 (15)反沖洗水，其余達(dá)標(biāo)排放。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種利用前置反硝化曝氣生物濾池處理污水的方法，其特征在 于，還包括步驟(5)，缺氧反硝化生物濾池本體(4)和好氧硝化生物濾池本體(15)進(jìn)行反 沖洗。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種利用前置反硝化曝氣生物濾池處理污水的方法，其特征 在于，所述的缺氧反硝化生物濾池本體(4)的反沖洗間隔為7天，反沖洗采用水沖洗方法， 持續(xù)時間4min;反沖洗水強度為10L/(s﹒m2);所述的好氧硝化生物濾池本體(15)的反沖 洗間隔為14天，反沖洗采用氣/水聯(lián)合方法，氣/水同時反沖洗持續(xù)時間3min;反沖洗水強度 為8L/(s﹒m2)、氣強度為14L/(s﹒m2)。

　　說明書

　　一種前置反硝化曝氣生物濾池及其處理污水的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于廢水處理領(lǐng)域，具體地說，涉及一種前置反硝化曝氣生物濾池及其處理污水 的方法，更具體地說，涉及一種用于含有機物、氨氮的污水處理的前置反硝化曝氣生物濾池 及其處理污水的方法。

　　背景技術(shù)

　　生物過濾系統(tǒng)由于其占地面積小、維護(hù)費用低、易操作、運行管理方便靈活等優(yōu)點，已 廣泛應(yīng)用于污水脫氮處理。單獨的上向流曝氣生物濾池雖對氨氮有較高的去除率，但對總氮 的去除率卻很低。為了增加對總氮的去除率，常采用多個濾池并聯(lián)的方式組合運行進(jìn)行硝化 反硝化脫氮。后置反硝化濾池在反硝化階段常常存在著碳源不足的問題，需要外加碳源，而 前置反硝化生物濾池反硝化階段微生物能利用污水中的有機物作為碳源。因此，對于有機物 充足且需脫氮的生活污水，從運行成本考慮前置反硝化工藝優(yōu)勢明顯。

　　前置反硝化曝氣生物濾池由缺氧反硝化生物濾池(DN池)和好氧硝化生物濾池(CN池) 串聯(lián)組合而成。CN池的主要作用是將進(jìn)水氨氮轉(zhuǎn)化成硝酸氮和亞硝酸氮。DN池主要用來反 硝化脫氮，將CN池回流液中的硝酸氮和亞硝酸氮還原為氮氣。硝化細(xì)菌是好氧菌，反應(yīng)必 須要在好氧狀態(tài)下進(jìn)行，而溶解氧對反硝化過程有抑制作用，微生物反硝化需要保持嚴(yán)格的 缺氧條件。

　　由于前置反硝化生物濾池CN池進(jìn)水來自DN池出水，DN池缺氧環(huán)境下出水DO低，需 一定量的外加供氧量才能保證CN池的好氧環(huán)境。為了能夠減少曝氣量，節(jié)約運行成本，現(xiàn) 在更多的思路是采用高效供氧方式來降低能耗。如申請?zhí)枮?01020122796.5的實用新型專利 公開的一種前置反硝化曝氣生物濾池，申請?zhí)枮?01120334591.8的實用新型專利公開的前置 反硝化曝氣生物濾池的CN池均采用向上流來促進(jìn)氣水均勻混合，提高氧轉(zhuǎn)移效率;申請?zhí)?為200910116556.6的發(fā)明專利公開的前置反硝化脫氮生物濾池污水處理集成工藝，申請?zhí)枮?200920171675.7的實用新型專利公開的前置反硝化脫氮生物濾池組均由DN池和CN池串聯(lián)組 合而成，DN池出水通過出水管進(jìn)入CN池，高效空氣擴散器系統(tǒng)向CN池水中供氧。

　　上述高效供氧方式雖提高了氧的轉(zhuǎn)移效率，一定程度避免了外加氧的浪費，但由于CN 池進(jìn)水溶解氧低，仍需大量的外加供氧量才能保證CN池內(nèi)硝化細(xì)菌嚴(yán)格的好氧環(huán)境，同時， 現(xiàn)有的處理方法也存在處理效率低，成本高的問題。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題

　　針對現(xiàn)有技術(shù)中需大量的外加供氧量才能保證CN池內(nèi)硝化細(xì)菌嚴(yán)格的好氧環(huán)境，處理 效率低、增加了運行成本的問題，提供一種前置反硝化曝氣生物濾池及其處理污水的方法， 能提高CN池進(jìn)水溶解氧，從而減少后續(xù)外加供氧量的前置反硝化曝氣生物濾池，同時處理 效率更高，成本更低。

　　2.技術(shù)方案

　　本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。

　　一種前置反硝化曝氣生物濾池，包括DN池本體和CN池本體，還包括第一儲水池本體、 第二儲水池本體和曝氣泵;所述的DN池本體內(nèi)部從上到下依次包括清水區(qū)、海砂濾料層、 承托層和配水緩沖區(qū);所述的配水緩沖區(qū)一側(cè)設(shè)有進(jìn)水口;所述的清水區(qū)的一側(cè)還設(shè)有出水 槽，出水槽與清水區(qū)之間通過隔水板隔開，隔水板的高度低于DN池本體頂部的高度;所述 的清水區(qū)的一側(cè)還設(shè)有DN池反沖洗排水管;所述的第一儲水池本體中部放置有一個第一儲 水池內(nèi)筒;所述的第一儲水池內(nèi)筒的外側(cè)設(shè)置有一個環(huán)狀儲水池緩沖槽，儲水池緩沖槽的高 度低于第一儲水池內(nèi)筒的高度;所述的第一儲水池本體的側(cè)壁與第一儲水池內(nèi)筒之間的區(qū)域 為第一儲水池蓄水區(qū);所述的CN池本體內(nèi)部從上到下依次包括布水器、緩沖層、沸石填料 層、布?xì)鈱雍统型袑�，所述的緩沖層的側(cè)部連接有一個CN池反沖洗排水管;所述的出水槽 通過一根管道與第一儲水池內(nèi)筒連接;所述的第一儲水池本體通過管道與布水器連接，該管 道上還設(shè)置有進(jìn)水泵;所述的第一儲水池內(nèi)筒通過一根管道與配水緩沖區(qū)連接，該管道上設(shè) 有第二水泵;所述的CN池本體的底部與第二儲水池本體連接;所述的第二儲水池本體通過 管道與配水緩沖區(qū)連接，該管道上還設(shè)有第一水泵;所述的CN池本體底部與曝氣泵連接。 本發(fā)明DN池的水流方向采用上向流，能避免懸浮物集中在填料層中，加大填料納污率，延 長反沖洗間隔時間。

　　優(yōu)選地，所述的海砂濾料層由海砂組成，選擇粒徑2-3mm，密度2.54g/cm3，孔隙率2.23%， 比表面積0.26m2/g的海砂。

　　優(yōu)選地，所述的海砂濾料層的厚度為1.5-1.7m。

　　優(yōu)選地，所述的沸石填料層由沸石組成，選擇粒徑8-20mm，密度1.9-2.6g/cm3、孔隙 率≥48%以及比表面積570-670m2/g的沸石。由于高比表面積以及空隙率提供了巨大的棲息 空間，使大量微生物附著在填料上，并在填料表面大量繁殖。

　　優(yōu)選地，所述的沸石填料層的厚度為1.4-1.6m。

　　優(yōu)選地，所述的布水器由干管-支管-布水孔組成，每根支管的下側(cè)均勻布置多個等孔距 等直徑的小孔。

　　優(yōu)選地，所述的承托層由鵝卵石組成，鵝卵石粒徑2-6cm，密度2.65g/cm3。

　　一種利用前置反硝化曝氣生物濾池處理污水的方法，其步驟如下：

　　(1)將需處理的含有機物、氨氮的污水或需處理的含有機物、氨氮的污水與回流硝化液 都注入配水緩沖區(qū)，向上流經(jīng)海砂濾料層，海砂濾料層中反硝化細(xì)菌利用進(jìn)水中的有機碳源 將回流液中的亞硝酸氮和硝酸氮還原成氮氣，實現(xiàn)反硝化脫氮，同時，污水中的懸浮物在濾 料表面及上面微生物的吸附作用下被截留在海砂濾料層中;

　　(2)經(jīng)DN池本體處理的污水經(jīng)過清水區(qū)由出水槽進(jìn)入第一儲水池本體中部的第一儲水 池內(nèi)筒;污水從第一儲水池內(nèi)筒溢出至儲水池緩沖槽中，然后水流經(jīng)過儲水池緩沖槽的頂部 流出，溢流出水瀑流至第一儲水池蓄水區(qū);從第一儲水池內(nèi)筒到儲水池緩沖槽，再到第一儲 水池蓄水區(qū)的過程中，水中會溶解大量的空氣中的氧，該特殊結(jié)構(gòu)的第一儲水池內(nèi)筒能夠?qū)?污水DO從0.27提高到2.22mg/L;第一儲水池本體的水分為兩個流向：一種是作為前置反硝 化濾池(DN池本體)的反沖洗用水，另一種進(jìn)入CN池本體進(jìn)行硝化作用;

　　(3)使第一儲水池本體的污水由進(jìn)水泵經(jīng)布水器噴灑至緩沖層，污水經(jīng)布水器的噴灑過 程，DO從2.22mg/L提高到2.74mg/L，打開曝氣泵，使CN池本體內(nèi)污水DO保持在1.8-2.7 mg/L;沸石層硝化細(xì)菌利用水中的氨氮和DO進(jìn)行硝化反應(yīng)，將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸氮、亞硝酸 氮;好氧細(xì)菌利用水中DO進(jìn)一步降解剩余有機物;

　　(4)使CN池本體出水進(jìn)入第二儲水池本體，部分作為回流硝化液經(jīng)第一水泵進(jìn)入DN 池本體，部分用于CN池本體反沖洗水，其余達(dá)標(biāo)排放。

　　優(yōu)選地，還包括步驟(5)，為避免由于濾層截留的SS以及微生物的增殖導(dǎo)致的濾層堵塞， DN池本體和CN池本體進(jìn)行反沖洗。

　　優(yōu)選地，所述的DN池本體的反沖洗間隔為7天，反沖洗采用水沖洗方法，持續(xù)時間4min; 反沖洗水強度為10L/(s﹒m2);所述的CN池本體的反沖洗間隔為14天，反沖洗采用氣/水聯(lián) 合方法，氣/水同時反沖洗持續(xù)時間3min;反沖洗水強度為8L/(s﹒m2)、氣強度為14L/(s ﹒m2)。

　　3.有益效果

　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下顯著優(yōu)點：

　　(1)本發(fā)明的裝置第一儲水池本體特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及布水器在噴灑過程均增加了污水 與空氣的接觸時間與面積，尤其是第一儲水池本體中部放置有一個第一儲水池內(nèi)筒，第一儲 水池內(nèi)筒的外側(cè)設(shè)置有一個環(huán)狀儲水池緩沖槽，儲水池緩沖槽的高度低于第一儲水池內(nèi)筒的 高度，第一儲水池本體的側(cè)壁與第一儲水池內(nèi)筒之間的區(qū)域為第一儲水池蓄水區(qū)，這樣使得 CN池本體的進(jìn)水溶解氧能從0.27mg/L提高到2.74mg/L，在少量外加曝氣量的情況下(氣 水比1.8-2.3)就能使CN池污水DO保持在1.8-2.7mg/L;

　　(2)本發(fā)明的裝置及方法與現(xiàn)有前置反硝化生物濾池以及處理方法相比，本發(fā)明能夠無 動力提高CN池進(jìn)水溶解氧，從而減少后續(xù)外加供氧量，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、低能耗 的優(yōu)點;

　　(3)本發(fā)明的裝置中DN池濾料層由海砂組成，這個粒徑的海砂，一方面作為生物載體， 為微生物提供了良好的生活載體，另一方面起著過濾的作用，由于海砂具有耐腐蝕、粒形圓 整，含硅高，硬度強的特點，能夠有效截留進(jìn)水中的懸浮物，延長更換濾料時間;

　　(4)本發(fā)明CN池濾料層由沸石組成，由于沸石對NH4+-N的強烈吸附作用，尤其是粒 徑8-20mm，密度1.9-2.6g/cm3、孔隙率≥48%以及比表面積570-670m2/g的沸石，具有較 強的抗氨氮沖擊負(fù)荷能力;

　　(5)本發(fā)明的方法能夠無動力提高CN池進(jìn)水溶解氧，從而減少后續(xù)外加供氧量，具有 結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、低能耗的優(yōu)點。