一种滤淋法填料挂膜装置及挂膜方法

技术领域

本申请涉及污水处理领域，特别是一种在污水处理用填料上进行生物膜负载（挂膜）的装置及挂膜方法。

背景技术

污水处理中常用到填料，通过在填料上负载生物膜来帮助降解去除水中污染物，达到净化水体的目的。目前，常用的挂膜方法有直接挂膜法和间接挂膜法，其目的都是使污水处理系统运行从而最终养成生物膜。

传统的方法是将污水厂中的活性污泥添加到反应器内，利用曝气、搅拌等方法使生物膜在填料上生长，这段时间一般持续7-14天，称为污水处理装置的启动时间。然而，现有方法具有水头曝气，能耗较大的问题，且挂膜所需设备体积较大，占地广，不利于城市污水处理应用。

发明内容

为提高挂膜效率，减少挂膜过程能耗，本发明提供一种挂膜装置，该装置利用滤淋法在高流速下使污泥液在反应器内循环，同时利用自然通风和鼓风机通入空气的方法实现快速挂膜，达到缩短启动时间的目的，该装置体积小，且能耗较传统方法低。

本申请是通过以下技术方案实现的：

本发明首先提供了一种滤淋法填料挂膜装置，包括设有搅拌器的污泥搅拌池，污泥搅拌池底部设有第二排泥装置，第二排泥装置包括排泥管和阀门；

浓缩废水存储器通过设有进样泵的管道与污泥搅拌池连接，污泥搅拌池通过设有进水泵的进水管与设于反应器顶部的进水口连接；

反应器底部设有有出水口，出水口通过排水管与污泥搅拌池连接；反应器底部还设有与污泥搅拌池连接的第一排泥装置，以将反应器产生的污泥排入污泥搅拌池中；反应器中，主气管纵向沿反应器的轴线设置，主气管的一端与设于反应器外的鼓风机连接，另一端通过四通管道与至少一个环形分流气管连通；分流气管沿反应器的内壁环向设置，在具体实施中，可以根据反应器的高度设置至少一层与主气管连通的分流气管，这些分流气管均匀分布于反应内部不同高度；分流气管的底部设有若干贯通的出气孔；主气管与分流气管共同构成了鼓风系统；出气孔数目根据反应器的截面积设置，满足单个出气孔的服务面积优选0.4~0.8 m

单层的布水管设置于反应器内部的顶端，由进水主管和若干布水分管组成，布水分管呈放射线状围绕进水主管均匀分布（具体实施中，可以根据反应器的截面积调整布水分管的个数）；进水主管一端穿过设于反应器上表面的进水口与进水管连接，另一端与布水分管连接；布水分管底面设有若干贯通的进水开孔；

布水分管底面还设有百叶窗；百叶窗由门页、小门轴和大门轴组成，三者组成水平式百叶窗水量控制系统；所述门页为间隔设有若干小孔的铁片，小孔的形状与进水开孔相匹配，每个小孔上下两端均设有铁质小门轴，在门页22向靠近反应器内壁处还设有大门轴；具体实施中，百叶窗可由布水分管外设置的阀门控制从而沿着布水分管下表面前后移动，从而增大或减小进水开孔的有效过水面积，当水量较小时，进水全由离进水主管较近的进水开孔中流出，此时可以将百叶窗向前移动，使开孔有效过水面积减少，从而使进水得以从离进水主管较远的进水开孔中流出，增强布水效果。当进水量增大后，可以将百叶窗向后移动，增大进水开孔的有效过水面积，使水流速度降低；

布水板为固定设置于反应器内壁的圆环形结构，并位于布水管下方，布水板的外圆直径与反应器的横截面直径相匹配；布水板中心的圆形通道用于检查布水情况；布水板表面设有若干贯通的布水开孔；布水管高速流出的含污泥的废水在布水板的进一步布水作用下均匀通过填料。

具体实施中，反应器可以选择圆柱形或其他结构，其材质为为硬质材料，优选碳钢；

优选的，上述滤淋法填料挂膜装置中，进水开孔的孔径自轴心向边缘逐渐增大，即距进水主管较近的进水开孔的孔径较小，距反应池内壁较近的进水开孔的孔径较大，以确保水流均量地从所有孔洞流出。

优选的，上述滤淋法填料挂膜装置中，圆环形布水板由若干面积相同的扇形组成，以方便组装和拆卸。

其次，本发明提供了应用上述滤淋法填料挂膜装置的挂膜方法，其具体步骤如下：

1）将取自污水厂好氧池的污泥（富含微生物）置于污泥搅拌池中，在搅拌器的作用下，在污泥搅拌池中均匀流化；然后打开进水泵，污泥搅拌池中的污水通过进水泵的作用从进水管进入反应器，反应器中，污水通过进水主管、布水分管，以较高流速通过填料，填料将污泥液中的污泥截留下来，出水经过排水管回到污泥搅拌池中，如此反复进行数次后排水管出水逐渐澄清；

2）污泥搅拌池中，当污水中COD、氨氮浓度较低时，可以通过控制进样泵8从浓缩废水储存池7中泵入浓缩污水（其中乙酸钠浓度40g/L，氯化铵浓度3g/L），使污泥搅拌池2中整个系统的废水营养物浓度保持稳定；污泥搅拌池中还可以设置水质在线监测系统（如CODmax II 重铬酸钾法COD检测仪，哈希及Amtax sc氨氮在线监测仪，均为本领域常规监测系统）用以监控COD、氨氮浓度；

3）当污泥搅拌池中污水基本澄清时挂膜结束，通过阀门打开第一排泥装置和第二排泥装置，排出反应器中与污泥搅拌池中的污水；

4）当挂膜过程中反应器底部存在积泥时，打开反应器底部的第一排泥装置，将积泥排入污泥搅拌池中重新循环；

5）装置运行过程中，空气先由鼓风机进入主气管中，而后通过四通分流至分流气管，再通过出气孔排出，使反应器内部不同高度氧气充足，由于分流气管上的出气孔均匀分布在反应器不同高度的截面上，可以确保反应器不同位置氧气均匀分布，完成填料表面的微生物挂膜；该通气过程可以确保挂膜过程中生物膜处于充分好氧环境，加快微生物新陈代谢。

优选的，上述装置运行中，进水主管13的流速范围为3-5m/h，布水分管的所有进水开孔均能快速出水，其流速小于进水主管流速。

本申请中，填料材质为聚氨酯泡沫（如江苏艾勤环保科技有限公司产品）或高强度聚乙烯填料（如桐乡市小老板特种塑料制品有限公司产品）等常规填料材质。

本发明的有益效果是，可以在低能耗条件下快速负载生物膜。由于反应器内高填充率的填料，使得填料对活性污泥的高截留率，从而实现快速负载生物膜。挂膜过程填料处于非流化状态，从而减少能耗。

附图说明

图1是本发明的滤淋法填料挂膜装置的组合示意图。

图2是反应器中的鼓风系统剖面示意图。

图3是反应器中的布水管结构示意图。

图4是反应器中的布水板结构示意图。

图5是是单个进水开孔及百叶窗结构示意图。

图6是布水分管及百叶窗结构示意图。

其中：1、反应器，2、污泥搅拌池，3、搅拌器，4、进水泵，5、进水管 ，6、排水管，7、浓缩废水储存器，8、进样泵，9.1、第一排泥装置，9.2、第二排泥装置，10、风机，11、主气管，12、分流气管,13、进水主管，14、布水分管，15、进水开孔，16、百叶窗，17、布水管，18、小门轴，19、布水板，20、布水开孔，21、大门轴，22、门页。

具体实施方式

以下结合附图对本申请滤淋法填料挂膜装置进一步说明。

如图1所示，一种滤淋法填料挂膜装置，包括设有搅拌器3的污泥搅拌池2，污泥搅拌池2底部设有第二排泥装置9.2，第二排泥装置9.2由排泥管（型号DN80）和阀门组成；

浓缩废水存储器7通过设有进样泵8的管道与污泥搅拌池2连接，污泥搅拌池2通过进水管5与设于反应器1顶部的进水口连接，污泥搅拌池2与进水管5之间的管道上设有进水泵4；

反应器1底部设有有出水口，出水口通过排水管6与污泥搅拌池2连接；反应器1底部还设有与污泥搅拌池2连接的第一排泥装置9.1，第一排泥装置9.1可将反应器1产生的污泥排入污泥搅拌池2中；本实施例中反应器1为圆柱形结构，其材质为碳钢（具体应用中也可以为其他常见的硬质材料）。

如图2所示，反应器1中，主气管11纵向沿反应器1的轴线设置，主气管11的一端与设于反应器1外的鼓风机10连接，另一端通过四通管道与若干个环形分流气管12分别连通，环形分流气管层数由反应器高度决定，每层气管服务高度为1m；本实施例中共设有3层环形的分流气管12，每层分流气管12均沿反应器1的内壁环向设置，这3层分流气管12自上而下均匀分布于反应器1的内壁，并均通过四通管道与主气管11连通；（在具体实施中，可以根据反应器的高度而设置至少一层与主气管连通的分流气管）；分流气管12的底部设有若干贯通的出气孔；主气管11与分流气管12共同构成了鼓风系统，单个出气孔的服务面积为0.4m

如图3所示，单层的布水管17设置于反应器1内部的顶端，由进水主管13和若干布水分管14组成，布水分管14呈放射线状围绕进水主管13均匀分布（本实施例中设置6个布水分管14，具体实施中，可以根据反应器1的截面积调整布水分管的个数）；进水主管13一端穿过设于反应器1上表面的进水口与进水管5连接，另一端与布水分管14连接；布水分管14底面设有贯通的进水开孔15；本实施例中，进水主管13的流速范围为3-5m/h，布水分管14的所有进水开孔15均能快速出水，其流速小于进水主管13流速；

如图5所示，布水分管14下表面设有进水开孔15和百叶窗16。如图6所示，百叶窗16包括门页22、小门轴18和大门轴21，三者组成水平式百叶窗水量控制系统；所述门页22为间隔设有若干小孔的铁片，小孔的形状与进水开孔15相匹配，每个小孔两端均设有铁质小门轴18，在门页22径向靠近反应器1内壁处还设有大门轴21。百叶窗16可由布水分管14外设置的阀门控制从而沿着布水分管14下表面前后移动，从而增大或减小进水开孔15的有效过水面积，当水量较小时，进水全由离进水主管13较近的进水开孔15中流出，此时可以将百叶窗向前移动，使开孔有效过水面积减少，从而使进水得以从离进水主管较远的进水开孔15中流出，增强布水效果。当进水量增大后，可以将百叶窗向后移动，增大进水开孔15的有效过水面积，使水流速度降低。

本实施例中，进水开孔15的孔径自轴心向边缘逐渐增大，即距进水主管13较近的进水开孔15的孔径较小，距反应池1较近的进水开孔15的孔径较大，以确保水流均量地从所有孔洞流出。

布水板19为固定设置于反应器1内壁的圆环形结构，并位于布水管17下方（即布水管17与填料之间），布水板19的外圆直径与反应器1的横截面直径相匹配；如图4所示，本实施例中圆环形布水板19是由6个面积相同的扇形组成，以方便组装和拆卸，圆环的外径与反应器1的内径相同，布水板中心的圆形通道用于检查布水情况；布水板19表面设有若干贯通的布水开孔20；布水管17高速流出的含污泥的废水在布水板19的进一步布水作用下均匀通过填料。

上述滤淋法填料挂膜装置的应用方法如下：

本实施例中的污泥直接取自南京某污水厂好氧池，污泥浓度7400mg/L，未经其他处理；浓缩废水储存池体积50L，池内的浓缩污水为含高浓度碳源氮源的废水（其中乙酸钠浓度40g/L，氯化铵浓度3g/L）。

1）污泥搅拌池2中的污泥在搅拌器3的作用下，在池中均匀流化，通过进水泵4的作用从进水管5进入反应器1，反应器1中污水以较高流速通过填料（本实施例中使用的填料为聚氨酯泡沫，购自江苏艾勤环保科技有限公司），填料将污泥液中的污泥截留下来，出水经过排水管6回到污泥搅拌池2中，如此反复进行数次后排水管6出水逐渐澄清。

2）污泥搅拌池2中设有水质在线监测系统（CODmax II 重铬酸钾法COD检测仪，哈希及Amtax sc氨氮在线监测仪，哈希，均为常规监测系统），当污水中COD、氨氮浓度较低时，可以通过控制进样泵8从浓缩废水储存池7中泵入浓缩的污水，使污泥搅拌池2中整个系统的废水营养物浓度保持稳定。

3）当污泥搅拌池中污水基本澄清时挂膜结束，通过阀门打开排泥装置，排出反应器1中与污泥搅拌池2中的污水。当挂膜过程中反应器1底部存在积泥时，可以单独打开反应器1的排泥装置，将积泥排入污泥搅拌池2中重新循环。

4）运行过程中，空气先由鼓风机10排入主气管11中，而后通过四通分流至分流气管12，再由出气孔排出，使反应器1不同高度氧气充足，由于分流气管上的出气孔均匀分布在反应器1不同高度的截面上，可以确保反应器1不同位置氧气均匀分布，该通气过程可以确保挂膜过程中位于填料表面生物膜处于充分好氧环境，加快微生物新陈代谢。

通过以上步骤可以迅速完成微生物挂膜，夏季（25℃）3~5天，冬季(10℃)7~10天，极大的缩短了挂膜时间。