一种应用于污水处理厂深度处理的反硝化深床滤池结构论文和设计-王润得

全文摘要

本实用新型公开了一种应用于污水处理厂深度处理的反硝化深床滤池结构，包括通过构筑物及管道依次连接的调节池、配水井、滤池和清水池，还包括碳源投加系统和气水反冲洗系统；碳源投加系统包括碳源储罐，碳源投加管道一端与碳源储罐连接，另一端接至调节池内，碳源投加管道上设有隔膜计量泵、碳源投加管阀门和电磁流量计；滤池内设有滤料层；气水反冲洗系统包括气管和反冲洗水管；气管一端开口于滤料层底部，另一端连接供气设备，气管中部设有气管电动阀门；反冲洗水管一端开口于滤料层底部，另一端通过反冲洗水泵和反冲洗水管电动阀门连接清水池。本实用新型的有益效果是：集过滤、脱氮于一体，可以显著提高脱氮能力，使污水处理达到更高的标准。

主设计要求

1.一种应用于污水处理厂深度处理的反硝化深床滤池结构，包括通过构筑物及管道依次连接的调节池（1）、配水井（2）、滤池（8）和清水池（16），其特征是，还包括碳源投加系统和气水反冲洗系统；所述碳源投加系统包括碳源储罐（4），碳源投加管道（6）一端与碳源储罐连接，另一端接至调节池内，碳源投加管道上设有隔膜计量泵（5）、碳源投加管阀门（7）和电磁流量计；滤池内设有滤料层；气水反冲洗系统包括气管（25）和反冲洗水管（15）；气管一端开口于滤料层底部，另一端连接供气设备，气管中部设有气管电动阀门（26）；反冲洗水管一端开口于滤料层底部，另一端通过反冲洗水泵（14）和反冲洗水管电动阀门（13）连接清水池。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种应用于污水处理厂深度处理的反硝化深床滤池结构，其特征是，滤料层自下而上设有滤砖层（23）、卵石层（22）、砂滤层（21）；滤池两侧侧壁上部设有配水及反洗集水槽（20）；配水及反洗集水槽为上端开口的槽体，槽体上端开口的位置低于滤池上端开口的位置；配水井通过配水井出水管连接至配水及反洗集水槽。

3.根据权利要求2所述的一种应用于污水处理厂深度处理的反硝化深床滤池结构，其特征是，滤池下游与清水池并列的设有废水池（19）；反冲洗排水管（18）的上下游端分别连接配水及反洗集水槽和废水池。

4.根据权利要求2所述的一种应用于污水处理厂深度处理的反硝化深床滤池结构，其特征是，所述砂滤层为粒径2-3mm的天然均质石英砂形成的滤料层结构，均匀系数为1.4，球形度不小于0.8，比重≥2.6g\/cm3，莫式硬度为6-7，酸溶度不超过3%。

5.根据权利要求2所述的一种应用于污水处理厂深度处理的反硝化深床滤池结构，其特征是，所述卵石层是包括天然卵石排列堆叠而成的层级结构，天然卵石的粒径为3-38mm。

6.根据权利要求2所述的一种应用于污水处理厂深度处理的反硝化深床滤池结构，其特征是，所述滤料层与卵石层的高度和为2.3±0.1m。

7.根据权利要求2所述的一种应用于污水处理厂深度处理的反硝化深床滤池结构，其特征是，所述滤砖层包括在滤池池底平铺的至少一层滤砖；滤砖为长条状，具有开口向上的填料槽，填料槽内填充有填料；滤砖的侧边具有彼此互相固定的卡接结构。

8.根据权利要求7所述的一种应用于污水处理厂深度处理的反硝化深床滤池结构，其特征是，填料槽内具有加强筋，填料槽内的填料为混凝土。

9.根据权利要求1所述的一种应用于污水处理厂深度处理的反硝化深床滤池结构，其特征是，所述碳源储罐内设有醋酸钠，醋酸钠的有效浓度≥20%，COD≥17.5万mg\/L。

10.根据权利要求1所述的一种应用于污水处理厂深度处理的反硝化深床滤池结构，其特征是，还包括PLC控制系统；所述PLC控制系统内设有PLC控制器（28），PLC控制器与系统内所有电动设备信号连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及水处理领域，具体是一种应用于污水处理厂深度处理的反硝化深床滤池结构。

背景技术

随着经济的快速发展，政府对环保的要求越来越高，环保部门对市政污水处理厂的出水标准也越来越严格。为适应国务院印发的《水污染防治计划》（俗称水十条），各地方纷纷提出更为严格的地方标准，沿海部分省市市政污水处理厂出水提升至地表水准Ⅳ类标准。排放标准的提升主要体现在对TN的控制（地表水准Ⅳ类标准对TN的要求是≤12mg\/L），因而市政污水深度处理的许多工艺应运而生。

我国多数污水处理厂都采用活性污泥法处理污水，应用较广泛的是A\/O、A^{2<\/sup>\/O等传统工艺，但大多数污水处理厂都面临如下问题：碳源不足导致脱氮效果差、出水NO_{3<\/sub>^{-<\/sup>-N浓度高、COD和NH_{4<\/sub>^{+<\/sup>-N浓度不稳定等。市政污水处理厂的出水含有一定量的氮和磷，直接补充河道、湖泊、城市景观用水时，会产生水体富营养化的风险。因此，开展市政污水深度处理脱氮除磷技术的研究具有重要的意义。}}}}}

中国专利文献CN204162504U于2015年2月8日公开了“一种反硝化滤池的出水系统”，包括反硝化滤池、清水池、进水管、出水管、反冲洗水管、反冲洗气管、排污管。反硝化滤池从下往上依次设有配气支管层、滤砖层、承托层和滤料层。进水管和排污管设在反硝化滤池的上部，反冲洗水管设在反硝化滤池底部。反硝化滤池出水通过敷设在滤砖下部的出水管收集后呈“几”字型进入清水池，其中立管段的高度高于反硝化滤池内滤料层高度，出水管上设置有出水阀门。该申请人宣称，该实用新型所述的反硝化滤池出水系统可以保证任何时候滤池内水位均不会降至滤料层以下，从而保证反硝化菌的正常生物活性，保障反硝化滤池的稳定运行，从而确保污水处理厂出水水质达标。

如前述传统技术方案的深度处理工艺（混凝+沉淀+过滤）对磷有较高的去除率，但是对出水中的硝酸盐氮浓度的去除能力依然不足，导致TN的去除率很有限。因此，需要寻找一套集过滤、脱氮于一体的多功能污水深度处理系统。

发明内容

为了克服上述技术问题，本实用新型提供了一种应用于污水处理厂深度处理的反硝化深床滤池结构，集过滤、脱氮于一体，可以显著提高脱氮能力，使污水处理达到更高的标准。

为了实现发明目的，本实用新型采用如下技术方案：一种应用于污水处理厂深度处理的反硝化深床滤池结构，包括通过构筑物及管道依次连接的调节池、配水井、滤池和清水池，还包括碳源投加系统和气水反冲洗系统；所述碳源投加系统包括碳源储罐，碳源投加管道一端与碳源储罐连接，另一端接至调节池内，碳源投加管道上设有隔膜计量泵、碳源投加管阀门和电磁流量计；滤池内设有滤料层；气水反冲洗系统包括气管和反冲洗水管；气管一端开口于滤料层底部，另一端连接供气设备，气管中部设有气管电动阀门；反冲洗水管一端开口于滤料层底部，另一端通过反冲洗水泵和反冲洗水管电动阀门连接清水池。

本方案设计的应用于污水处理厂深度处理的反硝化深床滤池结构，包括从上游至下游依次设置的调节池、配水井、滤池和清水池，在调节池设置有碳源投加系统，在滤池设置有气水反冲洗系统。碳源投加系统包括碳源储罐，内置碳源，碳源储罐通过碳源投加管道导通至调节池。碳源的具体组分和数量，可由本领域技术人员按照工艺要求自行设定。碳源投加管道上设有隔膜计量泵、碳源投加管阀门和电磁流量计，可以精确控制投加量和投加速度，以匹配污水处理速度。调节池内可以设快速搅拌机，加速碳源与污水的混合。二级处理后的污水由进水管进入调节池，经配水井均匀配水后进入滤池。滤池内设有滤料层，滤料层的具体材质和层数由本领域技术人员按需设置。气水反冲洗系统具体包括气反冲和水反冲两个子系统。气反冲的气来自供气设备，可以是空压机、鼓风机等，通过气管连接至滤池底、滤料层下方。水反冲的水源来自清水池，而清水池的水则是来自经滤池处理后的清水。由于滤池在进行反硝化处理时会不断生成氮气，氮气会附着在滤料上，导致滤料的滤除效果下降，因此本方案设计了气水反冲系统，通过气水反冲，对滤料进行反向冲洗，以消除附着的氮气。需要注意，在气水反冲作业时，上游端的来水是被暂时切断的，气水反冲作业结束后再恢复。滤池顶部可以设计超声波液位计以远程掌握滤池液位。调节池和清水池内可分别设置硝态氮分析仪，用来动态分析进水端和出水端的硝态氮浓度，为调节处理强度和速度提供直观的数据支持。经过以上处理，尾水中的SS被滤料截留去除，反硝化菌附着在石英砂滤料上生长成生物膜，硝态氮在此完成脱氮反应生成氮气，碳源醋酸钠作为反硝化菌的营养物质被利用，部分有机物随SS去除，经滤池收集后排出至清水池。由于处理后的水即达到更高的排放标准，可作为市政景观用水、工业用水等，节约了水资源。

作为优选，滤料层自下而上设有滤砖层、卵石层、砂滤层；滤池两侧侧壁上部设有配水及反洗集水槽；配水及反洗集水槽为上端开口的槽体，槽体上端开口的位置低于滤池上端开口的位置；配水井通过配水井出水管连接至配水及反洗集水槽。本方案选择的滤料为三层，上层为最细小的砂滤层，中层为卵石层，底层为滤砖层。砂滤层在最上层，滤砂颗粒细小重量很轻，很容易被扰动，因此在滤池内侧壁的两侧设计了配水及反洗集水槽，来自配水井均匀配水后的污水会首先进入配水及反洗集水槽，降低冲击力，以缓慢而均匀的方式溢出配水及反洗集水槽上方的开口，流入滤池内，这样可以显著减少水流冲击力，避免对砂滤层的扰动，保持砂滤层的过滤效果。

作为优选，滤池下游与清水池并列的设有废水池；反冲洗排水管的上下游端分别连接配水及反洗集水槽和废水池。在滤池中处理的污水，除了氮气以外，还有很多细小的颗粒物也会附着在滤料上。这些颗粒物在气水反冲时被冲离滤料，高浓度的分布在滤池中，此时即可通过反冲洗排水管将这些污水排至废水池，另行处理。

作为优选，所述砂滤层为粒径2-3mm的天然均质石英砂形成的滤料层结构，均匀系数为1.4，球形度不小于0.8，比重≥2.6g\/cm3，莫式硬度为6-7，酸溶度不超过3%。经过发明人实际验证，上述参数的处理效果相对显著。

作为优选，所述卵石层是包括天然卵石排列堆叠而成的层级结构，天然卵石的粒径为3-38mm。经过发明人实际验证，上述参数的处理效果相对显著。

作为优选，所述滤料层与卵石层的高度和为2.3±0.1m。经过发明人实际验证，上述参数的处理效果相对显著。

作为优选，所述滤砖层包括在滤池池底平铺的至少一层滤砖；滤砖为长条状，具有开口向上的填料槽，填料槽内填充有填料；滤砖的侧边具有彼此互相固定的卡接结构。本方案中使用的滤砖，形状大致为长方体，滤砖上部开槽，槽内填充有填料。填料的选择可由本领域技术人员按照设计需求自行确定。滤砖的侧边具有彼此互相固定的卡接结构，可将整层的滤砖结合为一个整体结构，足以承载上方厚重的其它滤料，也可以避免在气水反冲洗时被冲散。

作为优选，填料槽内具有加强筋，填料槽内的填料为混凝土。为了提高滤砖层的强度，填料槽内具有加强筋，并使用混凝土作为填料。

作为优选，所述碳源储罐内设有醋酸钠，醋酸钠的有效浓度≥20%，COD≥17.5万mg\/L。经过发明人实际验证，上述参数的处理效果相对显著。

作为优选，还包括PLC控制系统；所述PLC控制系统内设有PLC控制器，PLC控制器与系统内所有电动设备信号连接。本方案提供了一个自动化处理方式，使用PLC控制器与整个结构中的电动设备进行信号连接，还可以将各信号源收集的污水参数输入PLC控制器中，根据设定方便的控制整个处理过程，并根据污水参数的变化而自行调整处理参数。

综上所述，本实用新型的有益效果是：集过滤、脱氮于一体，可以显著提高脱氮能力，使污水处理达到更高的标准。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

其中：1调节池，2配水井，3快速搅拌机，4碳源储罐，5隔膜计量泵，6碳源投加管道，7碳源投加管阀门，8滤池，9配水井出水管，10进水电动调节堰门，11集水槽出水管电动阀门，12集水槽出水管，13反冲洗水管电动阀门，14反冲洗水泵，15反冲洗水管，16清水池，17反冲洗排水管电动阀门，18反冲洗排水管，19废水池，20配水及反洗集水槽，21砂滤层，22卵石层，23滤砖层，24集水槽，25气管，26气管电动阀门，27罗茨鼓风机，28PLC控制器，29废水池搅拌器，30废水排放泵，31废水排放管道；箭头所示为水流方向。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

实施例为一种应用于污水处理厂深度处理的反硝化深床滤池结构。如图1所示，本例的应用于污水处理厂深度处理的反硝化深床滤池结构，从上游至下游依次包括调节池1、配水井2和滤池8，滤池下游并列的设置清水池16和废水池19。其中调节池安装有碳源投加系统，滤池安装有气水反冲洗系统。

碳源投加系统包括碳源储罐4，碳源投加管道6一端与碳源储罐连接，另一端接至调节池内，碳源投加管道上设有隔膜计量泵5、碳源投加管阀门7和电磁流量计。碳源储罐内放置的是醋酸钠，有效浓度≥20%，COD≥17.5万mg\/L，可根据滤池硝态氮分析仪监测的硝酸氮量来控制碳源投加量。调节池内设有快速搅拌机3，用于加速碳源与污水的混合。

配水井起配水作用，本例中配水井与调节池联建。配水井通过配水井出水管9和进水电动调节堰门10导通滤池。

滤池为上进水下出水结构。滤池底部铺设有滤料层，本例的滤料层为：最上层的砂滤层21，中间的卵石层22和最下的滤砖层23。砂滤层为粒径2-3mm的天然均质石英砂形成的滤料层结构，均匀系数为1.4，球形度不小于0.8，比重≥2.6g\/cm3，莫式硬度为6-7，酸溶度不超过3%。卵石层是包括天然卵石排列堆叠而成的层级结构，天然卵石的粒径为3-38mm。滤料层与卵石层的高度和为2.3±0.1m，本例为2.3m。滤砖层为在滤池池底平铺的两层滤砖；滤砖为长条状，具有开口向上的填料槽，填料槽内具有加强筋，填料槽内的填料为混凝土。滤砖的侧边具有彼此互相固定的卡接结构，将本层的滤砖连接为一个整体。滤池两侧侧壁上部设有配水及反洗集水槽20，配水及反洗集水槽为上端开口的槽体，槽体上端开口的位置低于滤池上端开口的位置；配水井通过配水井出水管首先连接至配水及反洗集水槽，再由配水及反洗集水槽满溢出上端开口后，流入下方的滤池中。

反冲洗排水管18的两端分别连接配水及反洗集水槽和废水池，反冲洗排水管上设有反冲洗排水管电动阀门17。废水池中设有废水池搅拌器29和废水排放泵30，可通过废水排放管道31将废水池中的废水排至厂区污水井另行处理。

滤池底部在滤砖层下设有一个下凹区，为集水槽24。集水槽通过集水槽出水管12与清水池连通，集水槽出水管上设有集水槽出水管电动阀门11。

气水反冲洗系统包括气反冲和水反冲两个子系统。气反冲子系统包括供气设备和气管25，本例中的供气设备为罗茨鼓风机27。气管上设有气管电动阀门26。气管的一端连接罗茨鼓风机，另一端开口于滤砖层底部。启动气反冲子系统，可将空气泵入滤砖层底部，用空气反冲洗滤料。水反冲子系统包括反冲洗水管15，反冲洗水管上设有反冲洗水管电动阀门13和反冲洗水泵14，反冲洗水管的一端连接清水池，另一端连接在集水槽出水管的集水槽出水管电动阀门上游。启动水反冲子系统，可将清水池中的清水泵入滤砖层底部，用清水反冲洗滤料。

本例还安装有PLC控制系统。PLC控制系统内设有PLC控制器28，PLC控制器与系统内所有电动设备信号连接，实现系统自动化控制。

本例的应用于污水处理厂深度处理的反硝化深床滤池结构，其工作状态为：污水进入调节池，进行碳源投加处理，然后进入配水井，进行配水，再进入滤池，进行驱氮处理，处理达标后的水体进入清水池待用。滤池在必要的时候进行气水反冲洗操作。操作时需要暂时关闭上游来水，然后打开气反冲和水反冲两个子系统，进行气水混合反冲洗，待滤池内水位升高至没过配水及反洗集水槽的上方开口后，关闭气反冲子系统，仅使用水反冲子系统持续反冲洗，同时开启反冲洗排水管，将滤池中的高浓度废水排至废水池，而废水池也适时开启废水排放泵排放废水。反冲洗完毕，关闭气水反冲洗系统，恢复上游来水继续进行处理。

本例的应用于污水处理厂深度处理的反硝化深床滤池结构，在运行过程中实现了以下功能：

A：去除悬浮物（SS）；

B：硝态氮的生物反硝化脱氮能力；

C：去除黏附在SS上的部分有机物。

使用本应用于污水处理厂深度处理的反硝化深床滤池结构，可有效快速有效地去除污水中的TN和SS，使排放水质持续、稳定达到地表水准Ⅳ类标准，能满足技术可行、经济合理及能够规模化推广应用。

设计图

一种应用于污水处理厂深度处理的反硝化深床滤池结构论文和设计

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