公布日：2024.06.21
申请日：2024.03.13
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F103/20(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/10(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N;C02F3/30(2023.01)N;C02F3/32(2023.01)N;
C02F1/00(2023.01)N
摘要
本发明提供了一种悬浮填料浮动床与土壤渗滤系统联合处理污水的方法及装置，其方法包括：S1、将养殖污水经过水解池后通过悬浮填料浮动床，出水进行沉淀池，悬浮填料浮动床的污水回流到悬浮填料浮动床进行二次处理；S2、沉淀池的污水回流到水解池；S3、沉淀池的出水进入土壤地下渗滤系统。本发明提供的系统有利于进一步强化脱氮除磷和去除悬浮物的效果，解决了进水和系统内污水的溶解氧含量过低，不利于硝化细菌生长，系统有效容积利用率低等问题。在使用过程中不需要更换填料和添加机械曝气设备，具有投资成本低、无需投加化学药剂处理，效果明显、不易滋生蚊虫、运行管理简单和美化环境等优点，对促进养殖污水深度净化具有显著的生态和经济效益。
权利要求书
1.一种悬浮填料浮动床装置，其特征在于，其包括SBR反应池、悬浮填料球、曝气装置、污泥回流管、溢流管，其中，SBR反应池的内部上端和下端设有上孔板和下孔板，所述悬浮填料球设于上孔板和下孔板之间，所述曝气装置设于下孔板上下面；在SBR反应池的外部下端设有进水管，在进水管的对侧，SBR反应池的外部下端连接有三通管的一端，三通管的另一端连接有排泥管，三通管的中间管道连接连接；在SBR反应池的外部上端连通溢流管，溢流管的位置设于上孔板上方。
2.根据权利要求1所述的悬浮填料浮动床装置，其特征在于，在SBR反应池内，上孔板和下孔板之间用隔板平均隔成4格，SBR反应池内壁上设有固定隔板的卡槽，靠近池体前端的第一个池体为厌氧池，中间两个为兼氧池，第四个池体为好氧池，在厌氧池的悬浮填料为C-Ⅰ型，兼氧池和好氧池的悬浮填料为C-Ⅱ型。
3.根据权利要求1所述的悬浮填料浮动床装置，其特征在于，在SBR反应池内，底部还设有环形布水管，环形布水管连通进水管。
4.一种土壤地下渗滤系统，其特征在于，其由上到下依次包括植物层、表层土壤层、土壤-河砂混合层、砾石支撑层和砂石过滤层，表层土壤层与土壤-河砂混合层之间设有进水管，土壤-河砂混合层和砾石支撑层之间设有中间分流管，砂石过滤层内设有集水管，砂石过滤层的外围设有排水管；进水管、中间分流管、集水管均设有多个渗滤孔。
5.根据权利要求4所述的土壤地下渗滤系统，其特征在于，所述进水管、中间分流管、集水管设有多根，分别是均匀布置。
6.根据权利要求4所述的土壤地下渗滤系统，其特征在于，表层土壤层的厚度为30～40cm，土壤-河砂混合层的厚度为90～120cm；砾石支撑层的厚度为40～60cm，砾石支撑层内填充直径为20mm～30mm的砾石材料；砂石过滤层的厚度为50～60cm；进水管、中间分流管和集水管的直径为100～120mm，排水管的直径为140～160mm。
7.一种悬浮填料浮动床联合土壤地下渗滤系统联合处理养殖污水的方法，其特征在于，其包括如下步骤：S1、将养殖污水经过水解池后通过权利要求1-3中任一项所述的悬浮填料浮动床，出水进行沉淀池，悬浮填料浮动床的污水回流到悬浮填料浮动床进行二次处理；S2、沉淀池的污水回流到水解池；S3、沉淀池的出水进入权利要求4-6中任一项所述的土壤地下渗滤系统。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述悬浮填料浮动床中悬浮填料的投加率为占上孔板和下孔板两隔板之间总体积的10～50％，其中，厌氧池的悬浮填料为C-I型，兼氧池和好氧池的悬浮填料为C-Ⅱ型。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，中间分流管与进水管的进水量比值为1～2:1。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，渗滤系统的水力负荷为0.5m3/m2/d。
发明内容
本发明的目的是提供一种悬浮填料浮动床与中间进水分流方式的土壤渗滤系统联合处理污水的方法及装置，具有高效、稳定、抗冲击和管理操作简便的优点，有利于进一步强化脱氮除磷效果和去除悬浮物，降低成本投入，解决了进水和系统内污水溶解氧含量过低不利于硝化细菌生长，系统水力布水条件差及有效容积利用率低等问题。本发明的装置在使用过程中无需更换填料和添加机械曝气设备，具有成本低、无化学药剂投加和效果好等优势。因此，悬浮填料浮动床-中间进水分流方式的土壤渗滤系统工艺实际运行过程中可灵活地优化并根据水质和水量变化调整运行方式，最大限度地降低运行成本。
为实现上述目的，本发明采用以下的技术方案为：
一种悬浮填料浮动床装置，其包括SBR反应池、悬浮填料球、曝气装置、污泥回流管、溢流管，其中，SBR反应池的内部上端和下端设有上孔板和下孔板，所述悬浮填料球设于上孔板和下孔板之间，所述曝气装置设于下孔板的下面；在SBR反应池的外部下端设有进水管，在进水管的对侧，SBR反应池的外部下端连接有三通管的一端，三通管的另一端连接有排泥管，三通管的中间管道连接连接；在SBR反应池的外部上端连通溢流管，溢流管的位置设于上孔板上方。
如上所述的悬浮填料浮动床装置，优选地，在SBR反应池内，上孔板和下孔板之间用隔板平均隔成4格，SBR反应池内壁上设有固定隔板的卡槽靠近池体前端的第一个池体为厌氧池，中间两个为兼氧池，第四个池体为好氧池，在厌氧池的悬浮填料为C-Ⅰ型，兼氧池和好氧池的悬浮填料为C-Ⅱ型。工作时，不同池内水体溶解氧浓度分别为：厌氧池水体溶解氧浓度低于0.5mg/L，兼氧池水体溶解氧浓度在0.5-0.8mg/L，好氧池水体溶解氧浓度在2～4mg/L。
如上所述的悬浮填料浮动床装置，优选地，在SBR反应池内，底部还设有环形布水管，环形布水管连通进水管。
一种土壤地下渗滤系统，其由上到下依次包括植物层、表层土壤层、土壤-河砂混合层、砾石支撑层和砂石过滤层，表层土壤层与土壤-河砂混合层之间设有进水管，土壤-河砂混合层和砾石支撑层之间设有中间分流管，砂石过滤层内设有集水管，砂石过滤层的外围设有排水管；进水管、中间分流管、集水管均设有多个渗滤孔。
如上所述的土壤地下渗滤系统，优选地，所述进水管、中间分流管、集水管设有多根，分别是均匀布置。
如上所述的土壤地下渗滤系统，优选地，表层土壤层的厚度为30～40cm，土壤-河砂混合层的厚度为90～120cm；砾石支撑层的厚度为40～60cm，砾石支撑层内填充直径为20mm～30mm的砾石材料；砂石过滤层的厚度为50～60cm；进水管、中间分流管和集水管的直径为100～120mm，排水管的直径为140～160mm。
一种悬浮填料浮动床联合土壤地下渗滤系统联合处理养殖污水的方法，其包括如下步骤：
S1、将养殖污水经过水解池后通过如上所述的悬浮填料浮动床装置，出水进行沉淀池，悬浮填料浮动床的污水回流到悬浮填料浮动床进行二次处理；
S2、沉淀池的污水回流到水解池；
S3、沉淀池的出水进入土壤地下渗滤系统。
如上所述的方法，优选地，所述悬浮填料浮动床中悬浮填料投加率占上孔板和下孔板两隔板之间总体积的10～50％，最优选为30％，其中，厌氧池的悬浮填料为C-I型，兼氧池和好氧池的悬浮填料为C-Ⅱ型。
如上所述的方法，优选地，土壤地下渗滤系统由上到下依次包括植物层、表层土壤层、土壤-河砂混合层、砾石支撑层和砂石过滤层，表层土壤层与土壤-河砂混合层之间设有进水管，土壤-河砂混合层和砾石支撑层之间设有中间分流管，砂石过滤层内设有集水管，砂石过滤层的外围设有排水管；进水管、中间分流管、集水管均设有多个渗滤孔。
如上所述的方法，优选地，中间分流管与进水管的进水量的比值优选为1～2:1，最优选地中间分流管与进水管的进水量的比值为1:1，进水量等于出水量时可以加速污水在床体内的周转效率，提高床体循环利用强度。
如上所述的方法，优选地，土壤地下渗滤系统的水力负荷为0.5m3/m2/d。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明提供的悬浮填料浮动床，具有比表面积大、易挂膜、可有效切割气泡，能使生物反应器对氧气的利用率大幅提高。当填料投加率为50％时，在保持与普通曝气池相同的气水比条件下，可使充氧能力和充氧速度提高至无填料2倍以上。当悬浮填料浮动床运行时，运动的水体会带动浮动床内悬浮的填料一同翻滚波动，增加了填料上生物膜与污水充分接触，同时填料浮动床内微生物数量更多，生物活性和效率更高，抗冲击负荷能力更强。
(2)悬浮填料浮动床处理养殖污水在启动运行时不需要接种污泥，可直接挂膜培养，操作方便，易于管理。悬浮填料浮动床在投加率为30％时，与普通曝气池相同的水力停留时间和气水比条件下，对COD、SS、BOD5、TN和TP具有较高的去除率。同时，由于填料不需要支撑装置、不结团，只需在污水处理前端设置曝气池、出水口设置小于填料粒径的格栅即可防止填料流失，便于在养殖污水处理工艺上应用。
(3)土壤地下渗滤系统是一种基于自然生态原理，以节能为目标的一种污水净化工艺技术，是综合土壤-填料-微生物-植物共同作用处理生活污水的复合净化工艺。通过合理布局设计系统形状和面积，灵活利用土地资源并达到较好的出水水质，具有运行成本低的优势。
(4)本发明中土壤地下渗滤系统采用上层进水管和中间分流管调节装置调控进出水流量，提高了中间分流工艺的适用性和可行性；同时采用干湿交替运行方式(其中，停止向渗滤系统布水直至出水管的管口无水流出即为干运行，可以增加床体内孔隙的氧气浓度)不仅可以提高系统的脱氮效率，也可以缓解系统堵塞问题。通过监测不同深度滤层氧化还原电位(ORP)变化和补充碳源提高了系统脱氮能力，利用新型复合填料强化系统脱氮同时利用不同类型填料配比实现了最佳脱氮效率。土壤地下渗滤系统与悬浮填料浮动床联用的情况下适当添加外部碳源(当污水中的BOD/COD比值小于0.35时添加外部碳源，该状态难生物降解的有机物占主导，需要添加生化性较好的碳源)有效提高脱氮效率，减轻因系统缺少碳源而造成的地下水污染，为养猪污水的高效、低成本处理与土壤渗滤系统的设计提供了新的思路。
本发明提供的一种悬浮填料浮动床与土壤渗滤系统联合处理污水的装置，有利于进一步强化脱氮除磷和去除悬浮物的效果，解决了进水和系统内污水的溶解氧含量过低，不利于硝化细菌生长，系统水力条件差，内部存在大量的污水无流经的死角，系统有效容积利用率低等问题。在使用过程中不需要更换填料和添加机械曝气设备，具有投资成本低、无需投加化学药剂处理，效果明显、不易滋生蚊虫、运行管理简单和美化环境等优点，对促进养殖污水的深度净化具有显著的生态和经济效益。
（发明人：王志刚;韩雪;刘运平;钟智康;郭立月;文婷;马洪龙）