申请日2017.08.08
公开(公告)日2018.03.23
IPC分类号C02F9/14; C02F101/16
摘要
本实用新型公开了一种用于城镇污水处理厂尾水深度处理的脱氮除磷装置，包括顺次设置的初级强化脱氮除磷池、生态脱氮除磷滤床、水生协同脱氮除磷池和强化锁磷装置;初级强化脱氮除磷池包括池体，池体内顺水流方向由隔墙分隔为反应区和沉淀分离区;生态脱氮除磷滤床包括填充碎石滤料的床体，床体内上层为内设自动拔风溶氧装置的好氧滴滤型植物床，下层为厌氧型植物滤床;水生协同脱氮除磷池包括铺设于池底的碎石滤料和种植于碎石滤料中的挺水植物和沉水植物;强化锁磷装置包括过滤槽和设于过滤槽内的模块化锁磷滤料。本实用新型对城镇污水处理厂排出的尾水进行深度处理，各功能单元之间相互协同，最大效能的提高了污水中氮、磷营养元素的去除。
权利要求书
1.一种用于城镇污水处理厂尾水深度处理的脱氮除磷装置，其特征在于，包括顺次设置的初级强化脱氮除磷池、生态脱氮除磷滤床、水生协同脱氮除磷池和强化锁磷装置;
所述初级强化脱氮除磷池包括池体，所述池体内顺水流方向由隔墙分隔为反应区和沉淀分离区;
所述生态脱氮除磷滤床包括填充碎石滤料的床体，所述床体内上层为内设自动拔风溶氧装置的好氧滴滤型植物床，下层为厌氧型植物滤床;
所述水生协同脱氮除磷池包括铺设于池底的碎石滤料及种植于碎石滤料中的挺水植物和沉水植物;
所述强化锁磷装置包括过滤槽和设于过滤槽内的模块化锁磷滤料。
2.根据权利要求1所述脱氮除磷装置，其特征在于，所述初级强化脱氮除磷池的池体内的反应区顺水流方向包括一级反应区和二级反应区，所述一级反应区、二级反应区与沉淀分离区依次连通，所述沉淀分离区与一级反应区连通。
3.根据权利要求2所述脱氮除磷装置，其特征在于，所述池体的进水口位于底部，连通一级反应区，二级反应区位于一级反应区上方，二级反应区内设置搅拌提升装置，沉淀分离区底部设置排泥管，沉淀分离区与一级反应区在底部连通。
4.根据权利要求1所述脱氮除磷装置，其特征在于，所述好氧滴滤型植物床内还设有布水滴滤装置和集水装置，所述集水装置连通至厌氧型植物滤床中并兼做厌氧型植物滤床的布水装置。
5.根据权利要求1所述脱氮除磷装置，其特征在于，所述厌氧型植物滤床的出水末端设置第一集水井，所述第一集水井与水 生协同脱氮除磷池相连通。
6.根据权利要求1所述脱氮除磷装置，其特征在于，所述自动拔风溶氧装置包括：
位于好氧滴滤型植物床底部的多孔型空气扩散管;
底部与所述多孔型空气扩散管相连通、顶部延伸出处好氧滴滤型植物床顶面的竖直抽风管;
以及一端与所述多孔型空气扩散管连通、另一端延伸出好氧滴滤型植物床侧壁的水平导风管。
7.根据权利要求6所述脱氮除磷装置，其特征在于，所述多孔型空气扩散管纵横向交错设置，每个多孔型空气扩散管至少连接一根竖直抽风管和一根水平导风管。
8.根据权利要求1所述脱氮除磷装置，其特征在于，所述水生协同脱氮除磷池的池体深度为50cm～120cm，碎石滤料的布设高度为20cm～60cm。
9.根据权利要求1所述脱氮除磷装置，其特征在于，所述强化锁磷装置内还设有布水集水系统，所述布水集水系统包括布水井、第二集水井和设于布水井与模块化锁磷滤料之间以及模块化锁磷滤料与第二集水井之间的卵石。
10.根据权利要求1所述脱氮除磷装置，其特征在于，初级强化脱氮除磷池、生态脱氮除磷滤床、水生协同脱氮除磷池和强化锁磷装置依次落差设置。
说明书
一种用于城镇污水处理厂尾水深度处理的脱氮除磷装置
技术领域
本实用新型涉及城镇污水处理厂尾水深度处理技术领域，特别是涉及污水中氮、磷等富营养元素的强化去除和固定化技术及其方法。
背景技术
随着我国经济的快速增长，城市化和工业化进程速度明显加快，截至2015年，我国城镇化率已达到56%，城镇常住人口达到了7.7亿规模。随着城镇化速度的加快发展和城镇规模的进一步扩大，水污染问题也越来越严重，特别是大量的生活污水与工业污水中氮、磷等无机营养物质排放越来越多，给水体环境造成了严重污染，对人们的日常生产生活产生了巨大影响。
据相关数据统计，全国3900座城镇污水处理厂中，出水达一级A标项目约860个，日处理能力2925万立方米。其中有3000多座污水处理厂，日处理达1.26亿立方米，达不到一级A排放标准。城镇污水处理厂尾水的排放，严重影响了地表水体功能。据全国地表水国控断面水质统计分析，有近9.2%的水体丧失使用功能(劣Ⅴ类)，24.6%的重点湖泊(水库)呈富营养状态，不少流经城镇的河流成为黑臭河。城镇污水治理现状，已成为制约我国城市发展的重要因素之一。按照我国现行的排放标准，处理至一级A标后的城镇污水处理厂尾水，其仍相当于劣Ⅴ类水，而且我国目前对河流和湖泊可接纳的污水排放总量没有规定，这就导致了河流“一边在治理，一边在继续被污染”的尴尬局面。
近几年来，国家对城镇污水处理厂的排放标准也愈发严格。2015年国家环境保护部推出的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(征求意见稿)，更是将出水标准提升至了地表水准Ⅳ类。在此背景下，北京、昆明等城市，也对地方污水处理厂污染物排放标准由一级A标提升到地表准Ⅳ类水开展了相应的工程实践。
因此，对城镇污水处理厂进行工艺改进和升级改造，对尾水进行深度化处理，提升污水处理厂脱氮除磷能力，缓解地表水体污染和改善水环境质量，成为了目前社会发展最迫切的需求。
实用新型内容
本实用新型提供一种用于城镇污水处理厂尾水深度处理的脱氮除磷装置，有效的对城镇污水处理厂排出的尾水进行深度处理，各功能单元之间相互协同，最大效能的提高了污水中氮、磷营养元素的去除。
一种用于城镇污水处理厂尾水深度处理的脱氮除磷装置，包括顺次设置的初级强化脱氮除磷池、生态脱氮除磷滤床、水生协同脱氮除磷池和强化锁磷装置;
所述初级强化脱氮除磷池包括池体，所述池体内顺水流方向由隔墙分隔为反应区和沉淀分离区;
所述生态脱氮除磷滤床包括填充碎石滤料的床体，所述床体内上层为内设自动拔风溶氧装置的好氧滴滤型植物床，下层为厌氧型植物滤床;
所述水生协同脱氮除磷池包括铺设于池底的碎石滤料及种植于碎石滤料中的挺水植物和沉水植物;
所述强化锁磷装置包括过滤槽和设于过滤槽内的模块化锁磷滤料。
城镇污水处理厂尾水依次经过初级强化脱氮除磷系统的初级处理;多级生态植物滤床系统的次级处理;水生协同脱氮除磷系统的协同处理;以及强化锁磷系统的终级处理。污水依次通过初级强化脱氮除磷系统、多级生态植物滤床系统、水生协同脱氮除磷系统及强化锁磷系统的逐级处理后，使污水得到深度净化。各处理单元之间通过管渠相互连接。
本实用新型中所用填料及滤料本身均为现有技术，可通过市购途径获得，也可通过现有方法自行制备。
优选地，所述初级强化脱氮除磷池的池体内的反应区顺水流方向包括一级反应区和二级反应区，所述一级反应区、二级反应区与沉淀分离区依次连通，所述沉淀分离区与一级反应区连通。
进一步优选地，所述池体的进水口位于底部，连通一级反应区，二级反应区位于一级反应区上方，二级反应区内设置搅拌提升装置，沉淀分离区底部设置排泥管，沉淀分离区与一级反应区在底部连通。
出水口位于沉淀分离区侧壁或顶部，通过过水管连通至生态脱氮除磷滤床中。
反应区内，投加有一定数量的改性脱氮除磷吸附剂，吸附剂为多孔型粉末状，在机械的搅拌下滤料呈悬浮状，通过与尾水的充分接触吸附反应，高效的吸附去除大部分尾水中的氮磷等物质。随后混合液进入二级反应区内再次进行吸附反应，并达到吸附平衡。
进而，吸附平衡后的混合液进入沉淀分离区，进行絮凝分离，沉淀分离出的上清液进入下一处理单元，吸附剂则再次从底部滑入除磷一级反应区内再次参与脱氮除磷反应。
优选地，所述好氧滴滤型植物床内还设有布水滴滤装置和集水装置，所述集水装置连通至厌氧型植物滤床中并兼做厌氧型植物滤床的布水装置。所述布水滴滤装置均匀间隔的设置于好氧滴滤型植物床顶面，并通过管道相互连接。
进一步优选地，所述布水滴滤装置包括平铺于好氧滴滤型植物床顶部的布水管和与布水管相连的滴滤器。
更进一步优选地，所述布水管与所述滴滤器均匀布置于好氧滴滤型植物床顶面。
优选地，所述厌氧型植物滤床的出水末端设置第一集水井，所述第一集水井与水生协同脱氮除磷池相连通。
优选地，所述自动拔风溶氧装置包括：
位于好氧滴滤型植物床底部的多孔型空气扩散管;
底部与所述多孔型空气扩散管相连通、顶部延伸出处好氧滴滤型植物床顶面的竖直抽风管;
以及一端与所述多孔型空气扩散管连通、另一端延伸出好氧滴滤型植物床侧壁的水平导风管。
进一步优选地，所述多孔型空气扩散管纵横向交错设置，每个多孔型空气扩散管至少连接一根竖直抽风管和一根水平导风管。
更进一步优选地，所述好氧滴滤型植物床顶面种植吸氮除磷型水生植物。
所述好氧滴滤型植物床设置于厌氧型植物滤床上方。所述好氧滴滤型植物床包括不同粒径的碎石生物滤料、设置于滤料中的自动拔风溶氧装置、设置于植物床顶面的布水滴滤装置以及滤床顶层种植的吸氮除磷型水生植物。自动拔风溶氧装置中的竖直抽风管与多孔型空气扩散管垂直相连，并垂直通出滤料层与外界环境相通。水平导风管与多孔型空气扩散管水平相连，并水平通出植物床侧壁与外界环境相通。
所述厌氧型植物滤床为潜流式人工湿地植物床，主要包括配集水系统、钙质固磷滤料以及种植于滤床顶层的水生植物。所述配集水系统为多孔型小阻力布水管，并水平均匀的设置于滤床进水及出水断面。所述钙质固磷滤料为石灰石、方解石、白云石等不同粒径的石灰石质碎石，并按污水流径方向按不同粒径分段设置。种植于滤床顶层的水生植物主要为吸氮除磷型水生植物，优选为风车草、芦苇等直根系水生植物。
优选地，所述水生协同脱氮除磷池的池体深度为50cm～120cm，碎石滤料的布设高度为20cm～60cm。
本实用新型的水生协同脱氮除磷系统为地表径流型碎石滤床。水生协同脱氮除磷系统包括平整的床体、均质的滤料、进出水均布系统以及水生生态系统。
所述水生协同脱氮除磷系统床体为土工结构，可根据不同的地形条件设置成不同的形状与结构，床体深度一般为50～120cm。均质滤料一般为普通碎石，平辅于床体，粒径为0.8～4cm，优选为2cm，辅设高度20～60cm。均质滤料上层为水面，水深控制在30～60cm。均质滤料层上搭配性的种植挺水、沉水植物，挺水植物优选为芦苇、再力花、梭鱼草，沉水植物优选为苦草、狐尾藻、红线草。为构建完整的水生生态系统，优选的投放适当的鱼类、螺类、虾类等。进出水均布系统主要由进出水管道与卵石滤水层构成，设置于床体进、出水端，可使床体上层水面水平均匀地推流前进。
水生协同脱氮除磷系统主要利用水生植物的光合作用以及水生生态系统对水中的氮、磷等营养元素进行协同净化处理。
优选地，所述强化锁磷装置内还设有布水集水系统，所述布水集水系统包括布水井、第二集水井和设于布水井与模块化锁磷滤料之间以及模块化锁磷滤料与第二集水井之间的卵石。
优选地，初级强化脱氮除磷池、生态脱氮除磷滤床、水生协同脱氮除磷池和强化锁磷装置依次落差设置。实现重力自流。
强化锁磷系统主要为稀土改性滤料过滤槽。优选地，滤料以沸石为基材进行稀土改性，对处理水中的残余磷等进行吸附反应，形成以磷酸盐等而得到锁定净化。所述强化锁磷系统采用模块化设计，可定期更换与再生。
需进一步深度处理的城镇污水处理厂尾水重力自流进入初级强化脱氮除磷系统内，与池内改性脱氮除磷吸附剂进行充分的接触反应，达到吸附反应平衡后进入沉淀分离区内进行沉淀分离，分离出的除磷吸附剂再次进入反应区进行循环利用，部分定期排除。经初级处理后的上清液则重力自流进入多级生态植物滤床系统内，并通过布水滴滤装置，将水均匀的并以滴滤的形式分布于整个好氧滴滤型植物床内，在污水通过滤床滤料表面向下渗滤的过程中，与滤床内(滤料间隙内)空气进行充分的接触，以使氧气充分溶解与污水中，实现溶解氧的提升。滤床内空气则通过布设于滤床底部的自然拔风型溶氧装置与外界进行充分的对流与交换，以实现滤床内空气的不断更新。同时，污水在通过滤料表面时，与滤料上的微生物充分接触，高效的实现无动力的气、液、固三相接触及降解污染物质。在经好氧滴滤型植物床的充氧与好氧处理后，污水随即汇入下层的厌氧型植物滤床内，并通过配集水系统将污水水平均匀向前推流，通过与厌氧型植物滤床内的钙质固磷滤料、滤料上的微生物、以及滤床上的水生植物根系充分接触，经一系列的物理、化学、生物反应后，达到对污水的一个生态脱氮除磷的次级处理。多级生态植物滤床出水进入水生协同脱氮除磷系统内，通过系统内的水生生态系统、生物滤料等协同去除尾水中的污染物质。水生协同脱氮除磷系统出水进入强化锁磷系统内，当污水流经该功能单元时，内部的稀土改性滤料可将污水中的磷污染物截留、转化并固定于其中，具有稳定、快速的除磷效率。经强化锁磷系统处理后出水经排放口排放。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
污水处理厂尾水通过本实用新型处理工艺：初级强化脱氮除磷系统，多级生态植物滤床系统，水生协同脱氮除磷系统及强化锁磷系统的逐级处理，以生态化的处理手段使污水中的富营养元素得到高效率的深度的净化。
