申请日2014.01.14
公开(公告)日2014.07.09
IPC分类号C02F9/14
摘要
一种微动力污水生物快滤系统，包括依次连接的预处理池、程控快滤田和消毒反应池，所述的程控快滤田包括第一快滤田主体和第二快滤田主体，设置在快滤田主体中间的进水进气机构，以及对称设置在快滤田主体两侧的回流机构;所述进水进气机构上部与回流机构上部间设有互联互通的穿孔回流管;快滤田主体内填充有多层功能性滤料层，快滤田主体内壁上敷设有防渗PE膜。在曝气流程中利用水体充气时产生的气提效应，进水进气机构中的水自动溢流至回流机构，无需额外的耗电设备驱动水体循环，进一步降低了系统使用时的能耗成本。
权利要求书
1.一种微动力污水生物快滤系统，包括依次连接的预处理池、程控快 滤田和消毒反应池，其特征在于：所述的程控快滤田包括第一快滤田主体 和第二快滤田主体，设置在快滤田主体中央的进水进气机构，以及对称设 置在快滤田主体两侧的回流机构;所述进水进气机构上部与回流机构上部 间设有互联互通的穿孔回流管;快滤田主体内填充有多层功能性滤料层， 快滤田主体内壁上敷设有防渗PE膜。
2.如权利要求1所述的一种微动力污水生物快滤系统，其特征在于： 所述预处理池内设有用于筛除固体杂质的粗、细格栅，所述粗格栅间隔尺 寸为25～50mm，所述细格栅间隔尺寸为1mm。
3.如权利要求2所述的一种微动力污水生物快滤系统，其特征在于： 所述预处理池内还设有分别与第一快滤田和第二快滤田对应的第一潜水 泵和第二潜水泵。
4.如权利要求1所述的一种微动力污水生物快滤系统，其特征在于： 所述进水进气机构为进水进气井或进水进气渠。
5.如权利要求1所述的一种微动力污水生物快滤系统，其特征在于： 所述回流机构为回流井或回流渠。
6.如权利要求4所述的一种微动力污水生物快滤系统，其特征在于： 所述进水进气机构和回流机构底部侧壁上均匀开设有通气孔。所述通气孔 环绕设置在进水进气机构底部至0.4m高度区间内，所述通气孔孔径为 20mm。
7.如权利要求5所述的一种微动力污水生物快滤系统，其特征在于： 所述回流机构底部0.4m至1.0m高度区间内的侧壁上均匀开设有微孔，所 述微孔孔径为6mm。
8.如权利要求1所述的一种微动力污水生物快滤系统，其特征在于： 所述滤料层由上至下依次为粗砂层、细陶粒层、粗陶粒层和烧结高岭土颗 粒层,滤料层之间敷设有无纺布起到阻隔滤料混杂的作用。
9.如权利要求8所述的一种微动力污水生物快滤系统，其特征在于： 所述细陶粒层的陶粒直径为8～10mm，所述粗陶粒层的陶粒直径为20～30mm， 所述烧结高岭土颗粒直径为40～80mm。
10.如权利要求1所述的一种微动力污水生物快滤系统，其特征在于： 所述快滤田主体上表面敷设有不高于进水进气机构和回流机构上开口的 耕土层。
11.如权利要求1所述的一种微动力污水生物快滤系统，其特征在于： 所述穿孔回流管设置在耕土层之下的滤料层之间。
12.如权利要求1所述的一种微动力污水生物快滤系统，其特征在于： 所述进气进水机构底部设有曝气头。
13.如权利要求1所述的一种微动力污水生物快滤系统，其特征在于： 所述防渗PE膜厚度大于0.75mmd。
14.一种微动力污水生物快滤工艺，其特征在于：所述的污水生物快 滤工艺主要包括以下步骤：
A、经预处理池的粗细格栅隔离杂物以及初沉工序预处理后的污水经 潜污泵通过输水管输送至第一快滤田的进水进气机构上部，并从进水进气 机构底部开孔流出，逐渐充满整个快滤田，直至达到快滤田中水位感应器 预设的水位高度;
B、快滤田中水位感应器将水位讯号发送至PLC控制器，PLC控制器向 第一潜水泵发出停机指令，同时向第二潜水泵发出开机指令，将预处理池 中的污水继续输送至第二快滤田;
C、待处理的水体在第一快滤田进入水体间停流程，间停～2小时，;
D、间停流程结束后，PLC控制器向第一风机发出开机指令，风机将空 气输送至进水进气机构底部的曝气头进行1.5～3小时的曝气流程，进水进 气机构中的水体因曝气后容重降低从而导致水位升高，高于标准水位的污 水经过穿孔回流管一边溢流到回流机构，一边通过穿孔回流管上的小孔下 渗至滤料层;通过进水进气机构及对称设置在其两侧的回流机构利用曝气 时的气提效应在滤料层中自动形成水循环，利用水循环形成的富氧区、缺 氧区、厌氧区，带来同步的硝化反应、反硝化反应及短程反硝化反应;
E、曝气流程结束后，PLC控制器向风机发出停机指令，进入水体后停 流程，水体在快滤田中静止1～2小时，;
F、后停流程结束后，PLC控制器发出指令打开排水阀将处理后的达标 污水排放至消毒反应池，排水流程持续1～2小时，然后PLC控制器发出指 令关闭排水阀;
G、第一快滤田排水结束后，若第二快滤田中的污水水位达到水位感 应器预设高度，则PLC控制器向第二潜水泵发出停机指令，第二快滤田执 行步骤C至F;同时PLC控制器向第一潜水泵发出开机指令，重新向第一 快滤田输送污水;
H、循环交替执行步骤A至G，实现整个污水处理过程的不间断运行。
说明书
一种微动力污水生物快滤系统及工艺
技术领域
本发明涉及一种生活污水处理系统，尤其是涉及一种低能耗的微动力 污水生物快速过滤系统及工艺，属于环境保护和污水处理工程技术领域。
背景技术
随着“新农村”建设和别墅、游乐小区的迅速发展，一种新型的分散 式小型生活污水处理设施，成为了环保市场的新宠。目前常用的污水处理 工艺，如生物滤池、接触氧化、SBR、土壤处理均不能很好的满足这一领 域对于污水处理设施高标准、低能耗、低投资、免管理、少占地的特殊要 求。
生物滤池技术由于过水时间很短，做不到氨氮的完全硝化，且无法进 行反硝化，使得处理后水体的总氮无法达标;接触氧化和SBR虽然有氨氮 完全硝化的条件，但污水C/N比先天不足，还是实现不了总氮达标。为了 加强上述污水处理系统的生物过滤净化能力，通常需附加循环系统，采用 电力驱动水体在污水系统内循环流动，经多次生物过滤以达到污水排放指 标，同时还需大强度的进行鼓风曝气动作，且鼓风曝气设备占据整个系统 约90%的能源消耗。这种技术方案耗电量巨大，每吨水耗电约在0.2～0.9kwh 之间，按照每度电0.7元计算，处理一吨水的电费为0.14～0.63元，不算 污水处理设备的其他损耗，仅电费一项就令起步阶段的新城镇无法承受， 这也是各地农村污水处理设备建立起来又随之荒废弃用的重要原因之一。
因此，农村仍旧趋向使用传统的土壤处理技术。土壤处理虽然可达到 现行的《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002的技术要求，但 其需要水体停留时间很长，占地面积广，由于污水主要需要经土壤渗透进 行处理，土壤处理技术受气候影响极大，雨季时土壤吸收大量雨水后处于 饱和状态，冬季时土壤表层冻结，影响水体渗透，同时隔绝了空气;土壤 中微生物在低温下活性也会降低，这也导致降低了污水处理效率，但污水 的待处理量是不受气候变化而改变的，这对于污水处理和排放的管理工作 带来极大的不便。此外，使用土壤处理技术时，污水处理场站的建立还需 考虑地下水位的深浅，必须保证污水有足够深度的土壤进行净化处理，否 则污水容易污染地下水质。
针对于目前“新农村”建设的客观环境和技术要求，急需一种能够适 应当前农村发展状况的污水处理系统及工艺。
发明内容
本发明的目的：旨在提供一种结构简单，建设、使用、维护成本低， 占地面积小的微动力污水生物快滤系统及工艺。
这种微动力污水生物快滤系统，包括依次连接的预处理池、程控快滤 田和消毒反应池，其特征在于：所述的程控快滤田包括第一快滤田主体和 第二快滤田主体，设置在快滤田主体中间的进水进气机构，以及对称设置 在快滤田主体两侧的回流机构;所述进水进气机构上部与回流机构上部间 设有互联互通的穿孔回流管;快滤田主体内填充有多层功能性滤料层，快 滤田主体内壁上敷设有防渗PE膜。
所述预处理池内设有用于筛除固体杂质的粗、细格栅，所述粗格栅间 隔尺寸为25～50mm，所述细格栅间隔尺寸为1mm。
所述预处理池内还设有分别与第一快滤田和第二快滤田对应的第一 潜水泵和第二潜水泵。
所述进水进气机构为进水进气井或进水进气渠。
所述回流机构为回流井或回流渠。
所述进水进气机构和回流机构底部侧壁上均匀开设有通气孔。所述通 气孔环绕设置在进水进气机构底部至0.4m高度区间内，所述通气孔孔径 为20mm。
所述回流机构底部0.4m至1.0m高度区间内的侧壁上均匀开设有微 孔，所述微孔孔径为6mm。
所述滤料层由上至下依次为粗砂层、细陶粒层、粗陶粒层和烧结高岭 土颗粒层,滤料层之间敷设有无纺布起到阻隔滤料混杂的作用。
所述细陶粒层的陶粒直径为8～10mm，所述粗陶粒层的陶粒直径为 20～30mm，所述烧结高岭土颗粒直径为40～80mm。
所述快滤田主体上表面敷设有不高于进水进气机构和回流机构上开 口的耕土层。
所述穿孔回流管设置在耕土层之下的滤料层之间。
所述进气进水机构底部设有曝气头。
所述防渗PE膜厚度大于0.75mmd。
所述的污水生物快滤工艺主要包括以下步骤：
A、经预处理池的粗细格栅隔离杂物以及初沉工序预处理后的污水经 潜污泵通过输水管输送至第一快滤田的进水进气机构上部，并从进水进气 机构底部开孔流出，逐渐充满整个快滤田，直至达到快滤田中水位感应器 预设的水位高度;
B、快滤田中水位感应器将水位讯号发送至PLC控制器，PLC控制器向 第一潜水泵发出停机指令，同时向第二潜水泵发出开机指令，将预处理池 中的污水继续输送至第二快滤田;
C、待处理的水体在第一快滤田进入水体间停流程，间停～2小时，;
D、间停流程结束后，PLC控制器向第一风机发出开机指令，风机将空 气输送至进水进气机构底部的曝气头进行1.5～3小时的曝气流程，进水进 气机构中的水体因曝气后容重降低从而导致水位升高，高于标准水位的污 水经过穿孔回流管一边溢流到回流机构，一边通过穿孔回流管上的小孔下 渗至滤料层;通过进水进气机构及对称设置在其两侧的回流机构利用曝气 时的气提效应在滤料层中自动形成水循环，利用水循环形成的富氧区、缺 氧区、厌氧区，带来同步的硝化反应、反硝化反应及短程反硝化反应;
E、曝气流程结束后，PLC控制器向风机发出停机指令，进入水体后停 流程，水体在快滤田中静止1～2小时，;
F、后停流程结束后，PLC控制器发出指令打开排水阀将处理后的达标 污水排放至消毒反应池，排水流程持续1～2小时，然后PLC控制器发出指 令关闭排水阀;
G、第一快滤田排水结束后，若第二快滤田中的污水水位达到水位感 应器预设高度，则PLC控制器向第二潜水泵发出停机指令，第二快滤田执 行步骤C至F;同时PLC控制器向第一潜水泵发出开机指令，重新向第一 快滤田输送污水;
H、重复步骤A至G，循环整个污水处理流程。各程序的运行时间可根 据实际情况调整。
这种微动力污水生物快滤系统及工艺只有当过滤田中水体达到预设 水位后，才启动曝气及后续污水处理流程，这种间断性运行方式比不论污 水量大小均连续运行的工作方式相比较有效减少了系统能耗。在曝气流程 中利用水体充气时产生的气提效应，进水进气机构中的水自动溢流至回流 机构，无需额外的耗电设备驱动水体循环，进一步降低了系统使用时的能 耗成本。在功能性填料充满快滤田的条件下，限制性曝气，以及气提效应 形成的富氧、缺氧、厌氧区，带来同步硝化、反硝化及短程反硝化效应， 相当于在缺氧条件下，去掉了污水中50%～60%的有机碳负荷，从而大幅度 降低了好氧生化除碳所需的大量氧气需求，降低了鼓风曝气时所需的能量 消耗。
此外，快滤田顶层敷设有一层耕土，根据快滤田所处地域的气候特点， 可适当增减厚薄，保证快滤系统不受温度的影响，使快滤田中的微生物保 持活性。同时，在耕土层还可进行农作物和景观植物的种植，不会占用宝 贵的耕地资源，也美化了环境。及时将本系统设置在居民的密集居住区， 也不会和普通水处理站点一样唐突，造成居民的反感。在快滤田内侧敷设 的防渗膜，可保证快滤田内的污水不会污染地下水，使得这种污水生物快 滤系统的建设不受地下水位的影响。
