CN109368769A - 一种采用新型复合填料的自养型深床滤池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用新型复合填料的自养型深床滤池，所述滤池上方设置有进水端和反冲洗出水端，其中，所述进水端安装有配水渠，所述反冲洗出水端安装有反冲洗出水渠，所述滤池内自上而下依次设置有滤料层、承托层及滤砖层，所述滤砖层连接有布气布水系统，所述配水渠与滤池之间、所述反冲洗出水渠与滤池之间均设置有滤料拦截装置，所述滤料层的填料为硫铁复合矿料经加工后形成的电子缓释型填料。本发明采用新型硫铁复合矿物滤料作为填料的深床反硝化滤池，无需外加有机碳源，可以有效避免COD二次污染问题。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理领域与污水深度处理技术，具体为一种采用新型复合填料的自养型深床滤池。
背景技术
污水中氮素的污染问题一直是水污染防治关注的重点。
目前比较经济的脱氮技术是生物脱氮技术。生物法脱氮主要是通过微生物的氨化、硝化及反硝化作用将氮去除。反硝化分为异养和自养两类。异养反硝化是异养微生物以有机碳源作为电子供体，以硝酸盐作为电子受体，通过生物还原作用将硝酸盐还原为氮气的过程。自养反硝化指自养反硝化菌利用无机碳(CO2、HCO3 -、CO3 2-)作为碳源，主要以无机物(S、S2-、H2、S2O3 2-、Fe、Fe2+、NH4+等)作为硝酸盐氮还原的电子供体完成微生物新陈代谢，将硝酸盐还原为氮气的过程。
目前应用较多的是异养型的反硝化技术，这种技术需要额外投入有机物进行碳源补充，成本高并且还带来了新的有机污染。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种采用新型复合填料的自养型深床滤池，该滤池滤料层的主要有效组成成分为硫铁复合矿料经加工后形成的电子缓释型填料，这种新型填料除了可以替代传统滤料实现截留作用外，也可以为自养型反硝化细菌提供电子，将固体滤料内硫铁元素缓慢释放参与反硝化反应，实现污水脱氮。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：
一种采用新型复合填料的自养型深床滤池，所述滤池上方设置有进水端和反冲洗出水端，其中，所述进水端安装有配水渠，所述反冲洗出水端安装有反冲洗出水渠，所述滤池内自上而下依次设置有滤料层、承托层及滤砖层，所述滤砖层连接有布气布水系统，所述配水渠与滤池之间、所述反冲洗出水渠与滤池之间均设置有滤料拦截装置，用于防止在反冲洗时滤料流失，所述滤料层的填料为硫铁复合矿料经加工后形成的电子缓释型填料。
作为上述技术方案的改进，所述滤料层的厚度为1.8～2.4m。滤料层内硫铁复合矿料中的有效硫元素成分和有效铁元素成分，在进行反硝化反应时，分别可以产生碱度和消耗碱度，通过对两种元素比例的优化设计，使得污水的碱度维持在稳定的水平。
作为上述技术方案的改进，所述承托层采用5种级配的卵石，其厚度为0.4～0.5m。
作为上述技术方案的改进，所述滤砖层采用HDPE滤砖，主要用于布气和布水。
作为上述技术方案的改进，所述布气布水系统，通过PLC自控程序实现自动控制反冲洗，滤池的反冲洗流程为：气洗→气水联合→水洗。
作为上述技术方案的改进，所述滤池的工作流程包括：正常进水→驱逐氮气→空气反洗→气水反洗→单独水洗。
本发明带来的有益效果有：
传统的深床滤池采用砾石作为滤料，通过投加碳源实现污水的反硝化处理。与较常见的外加碳源的异养型深床滤池相比，本发明采用新型硫铁复合矿物滤料作为填料的深床反硝化滤池，无需外加有机碳源，可以有效避免COD二次污染问题。同时，产泥量大大降低，能够减少反冲洗频率，降低能耗。
同时，从成本上，缓释型的硫铁复合滤料与有机碳源相比更为低廉，并且易于运输存储。
附图说明
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明，
附图1是实施例1自养型深床滤池的结构示意图；
附图2是实施例4的试验效果示意图一；
附图3是实施例4的试验效果示意图二。
图中各序号所对应的标注名称如下：
1-配水渠；2-滤料层；3-承托层；4-滤砖层；5-布气布水系统；6-反冲洗出水渠；7-滤料拦截装置。
具体实施方式
实施例1
一种采用新型复合填料的自养型深床滤池。
参照图1，滤池的上方分别为进水端和反冲洗出水端，其中，进水端安装有配水渠1，反冲洗出水端安装有反冲洗出水渠6。配水渠1与滤池之间、反冲洗出水渠6与滤池之间均设置有滤料拦截装置7，用于防止在反冲洗时滤料流失。配水渠1下方设置进水管路，该位置处同时设置有反冲洗进水管路；反冲洗出水渠7底部设置反冲洗出水管路，反冲洗出水渠7右侧设置出水管路。
本实施例的配水渠1采用分单元渠道配水，对于生化处理来说，进水是均匀稳定的，但是每个滤池处理单元滤料的阻力随着使用时间的推进是变化的，不同的工况条件下阻力不同，采用渠道配水能够将冲洗单元的处理水量均匀的分摊到其他滤池处理单元，保障处理能力。
滤池内自上而下依次设置有滤料层2、承托层3及滤砖层4，滤砖层4连通有布气布水系统5，布气布水系统5具体指连通于左侧的反冲洗进水管路，连通于右侧的反冲洗气路。
其中，滤料层2的填料为硫铁复合矿料经加工后形成的电子缓释型填料，滤料层2的厚度为2m。硫铁复合矿料中的有效硫元素成分和有效铁元素成分，在进行反硝化反应时，分别可以产生碱度和消耗碱度，通过对两种元素比例的优化设计，使得污水的碱度维持在稳定的水平。
承托层3采用5种级配的卵石，其厚度为0.45m。
滤砖层4采用成品HDPE滤砖，主要用于布气和布水，具有无易损件、一次安装终身无需更换的优点。
布气布水系统5，通过PLC自控程序实现自动控制反冲洗，滤池的反冲洗流程为：气洗→气水联合→水洗。PLC自控程序为现有成熟技术，由PLC控制器搭配电磁阀控制反冲洗泵、鼓风机或其它气体供给装置的动作。
本实施例滤池的工作流程包括：正常进水→驱逐氮气→空气反洗→气水反洗→单独水洗。
本新型复合填料的自养型深床滤池，其填料为硫铁复合矿料经加工后形成的电子缓释型填料，所涉及反应原理为：
单质硫自养反硝化过程：6NO3 -+5S+2H2O→3N2+5SO4 2-+4H+；
化合态铁自养反硝化过程：NO3 -+5Fe2++6H+→0.5N2+5Fe3++3H2O；
单质硫反硝化过程中产酸，促进二价铁矿中Fe(II)溶出，形成多相脱氮除磷反应热区，效率更高；
自养微生物利用二价铁矿作为电子供体将硝酸盐还原为氮气，同步产生Fe3+与磷酸盐结合实现除磷。
实施例2
对比试验。
与传统异养型深床滤池相比：
传统的深床滤池采用砾石作为滤料，通过投加碳源实现污水的反硝化处理。与较常见的外加碳源的异养型深床滤池相比，采用新型硫铁复合矿物滤料作为填料的深床反硝化滤池无需外加有机碳源，可以有效避免COD二次污染问题。同时，产泥量大大降低，能够减少反冲洗频率，降低能耗。同时，从成本上缓释型的硫铁复合滤料与有机碳源相比更为低廉，并且易于运输存储。
主要技术参数：
脱氮容积负荷：600-900g/m3/d；
污泥产率：0.1g SS/g N；
滤速：5-10m/h；
反冲洗频率：1次/周；
HRT：0.6-1.0h；
运行成本约0.05-0.08元/吨；
传统反硝化滤池：吨水运行成本0.1-0.2元，反冲洗频次1次/1天，污泥产率0.5gSS/g N。
实施例3
对比试验。
与现有采用硫矿或铁矿作为填料的反硝化滤池相比。
试验结构见下表1。
实施例4
本新型复合填料的自养型深床滤池在某纺织工业废水处理中的应用。
处理规模2.5万m3/d。
(1)设计标准
(2)效果
参照图2、图3，脱氮系统进水COD平均值为52mg/L，出水COD平均值为50mg/L；
脱氮池进水TN平均值19.04mg/L，在投加一定碳源的作用下，出水TN平均值9.76mg/L；
吨水运行成本为0.08元/吨。
以上对本发明的具体实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (5)
1.一种采用新型复合填料的自养型深床滤池，其特征在于：所述滤池上方设置有进水端和反冲洗出水端，其中，所述进水端安装有配水渠，所述反冲洗出水端安装有反冲洗出水渠，所述滤池内自上而下依次设置有滤料层、承托层及滤砖层，所述滤砖层连接有布气布水系统，所述配水渠与滤池之间、所述反冲洗出水渠与滤池之间均设置有滤料拦截装置，用于防止在反冲洗时滤料流失，所述滤料层的填料为硫铁复合矿料经加工后形成的电子缓释型填料。
2.根据权利要求1所述的自养型深床滤池，其特征在于：所述滤料层的厚度为1.8～2.4m。
3.根据权利要求1所述的自养型深床滤池，其特征在于：所述承托层采用5种级配的卵石，其厚度为0.4～0.5m。
4.根据权利要求1所述的自养型深床滤池，其特征在于：所述滤砖层采用HDPE滤砖。
5.根据权利要求1所述的自养型深床滤池，其特征在于：所述滤池的工作流程包括：正常进水→驱逐氮气→空气反洗→气水反洗→单独水洗。
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