本实用新型涉及一种曝气生物滤池。
背景技术：
曝气生物滤池(BAF，Biological Aerated Filter)也叫淹没式曝气生物滤池(SBAF，Submerged Biological Aerated Filter)。国外从20世纪初开始进行研究，于80年代末基本成型，后不断改进，并开发出多种形式。在开发过程中，充分借鉴了污水处理接触氧化法和给水快滤池的设计思路，集曝气、高滤速、截留悬浮物、定期反冲洗等特点于一体。其工艺原理为，在滤池中装填一定量粒径较小的粒状滤料，滤料表面生长着生物膜，滤池内部曝气，污水流经时，利用滤料上高浓度生物膜量的强氧化降解能力对污水进行快速净化，此为生物氧化降解过程；同时，因污水流经时，滤料呈压实状态，利用滤料粒径较小的特点及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的大量悬浮物，且保证脱落的生物膜不会随水漂出，此为截留作用；运行一定时间后，因水头损失的增加，需对滤池进行反冲洗，以释放截留的悬浮物并更新生物膜，此为反冲洗过程。一般说来，曝气生物滤池具有以下特征：用粒状填料作为生物载体，如陶粒、焦炭、石英砂、活性炭等；区别于一般生物滤池及生物滤塔，在去除BOD、氨氮时需进行曝气；高水力负荷、高容积负荷及高的生物膜活性；具有生物氧化降解和截留悬浮固体SS的双重功能，生物处理单元之后不需再设二次沉淀池；需定期进行反冲洗，清洗滤池中截留的悬浮固体SS，同时更新生物膜。
由于现有的曝气生物滤池内部的滤料结构采用一个整体式结构，只在一处设置密度大于1g/cm3的结构紧实的滤料，这使得污水通过滤料时受到的过滤作用呈现为骤升状态，而这样的过滤过程满足不了密度大、污染程度高的污水治理需求。将现有的曝气生物滤池应用于此类污水治理时污水经过曝气生物滤池处理后氨氮去除效果不佳。
技术实现要素：
本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够适用于密度大、污染程度高的污水治理的曝气生物滤池。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：该曝气生物滤池上设有污水进水端、净水出水端，所述曝气生物滤池包括净化组件、动力组件和壳体，所述壳体内部设有储水腔室、净化腔室、设备腔室，所述净化组件位于净化腔室内，所述动力组件位于设备腔室内，所述净化腔室包括混合区、缺氧区、好氧区、沉淀区，所述净化组件包括过滤板、卵石层、陶粒层、单孔膜曝气器、格栅网、反冲洗出水堰、蜂窝斜管填料、净水出水堰、滤料球，在重力作用方向上所述净水出水堰、蜂窝斜管填料、反冲洗出水堰、格栅网、单孔膜曝气器、陶粒层、卵石层、过滤板依次分布，所述过滤板通过支架设置在净化腔室内，所述混合区位于过滤板与壳体之间，在重力作用方向上所述过滤板、混合区依次分布，所述陶粒层、卵石层、过滤板位于缺氧区内，所述反冲洗出水堰、格栅网、单孔膜曝气器位于好氧区内并且格栅网与单孔膜曝气器之间分开形成用于容纳滤料球的置物区，所述滤料球分布在置物区内并且所有滤料球的体积之和小于置物区的体积，所述蜂窝斜管填料、净水出水堰位于沉淀区内，所述沉淀区在净水出水堰处通过输水管与储水腔室连通，所述沉淀区在净水出水堰处连接输水管作为回水端，所述净水出水端与储水腔室连通，所述动力组件包括PLC控制器、反冲洗射流曝气泵、鼓风机、自吸泵，所述反冲洗射流曝气泵、鼓风机、自吸泵都与PLC控制器连接并受控于PLC控制器，所述反冲洗射流曝气泵的输入端通过输水管与储水腔室连通，所述反冲洗射流曝气泵的输出端通过输水管与混合区连通，所述鼓风机的输出端通过输气管与单孔膜曝气器的输入端连通，所述自吸泵的输入端连通污水进水端，所述自吸泵的输出端通过输水管与混合区连通，所述好氧区在反冲洗出水堰处连接有输水管而作为反冲洗污水出水端，所述净化腔室内的水体流动方向与重力作用方向相反。
该曝气生物滤池一体化设计的同时通过PLC控制器实行自动化运作，避免人工重复性劳动、降低运行成本、提高操作稳定性。净化组件的竖直设计结构，使得净水出水堰、蜂窝斜管填料、反冲洗出水堰、格栅网、单孔膜曝气器、陶粒层、卵石层、过滤板从上至下依次分布，这种设计能够优化从反冲洗出水堰取水到在净水出水堰取水的条件，也就是，该条件为水溢出反冲洗出水堰后必须继续积攒而溢出净水出水堰；相比于水溢出反冲洗出水堰后可直接在出净水出水堰取水的条件而言，更有利于控制取水过程。两个出水堰上下分布，仅有净水出水堰流出的水用于工作周期内正常出水，而在对净化腔室进行反冲洗时仅有反冲洗出水堰流出水，反冲洗产生的反冲洗水排入周边市政管网。工作周期内出水经净水出水堰流出后经管道分为两路，一路为设备出水流至储水腔室；一路经管道流至污水进水端待回流进行二次深度处理，使得经好氧区进行硝化后的硝氮在缺氧区进行反硝化最终达到去除氨氮的效果。自吸泵从外部抽取污水从底部混合区进行进水，经长柄滤头向上布水。鼓风机向单孔膜曝气器进行曝气，空气进入好氧区，空气不进入缺氧区。污水经缺氧-好氧处理后向上流至蜂窝斜管填料进行进一步过滤后一部分流至污水进水端与进水混合再次进入曝气生物滤池进行二次处理。污水经好氧区进行硝化反应和磷的摄取以及有机物的分解，经缺氧区进行反硝化反应从而实现脱氮除磷的目的。待工作周期结束后，射流曝气装置启动，从底部混合区进行反冲洗，反冲洗水经反冲洗出水堰出水。在未进行反冲洗时，反冲洗出水管阀门关闭。
该曝气生物滤池的净化腔室采用两级串联式过滤结构，从下往上依次为混合区、缺氧区、好氧区、沉淀区。在缺氧区和好氧区配备两级滤料，上层为密度小于1g/cm3的轻质悬浮式滤料球，下层为密度大于1g/cm3的陶粒层、卵石层；上下层之间设置单孔膜曝气器，通过曝气方式提升水体含氧量的同时扰动滤料球无规则运动。沉淀区内的斜管填料可有效进行固液分离，极大提高沉淀效率，提高出水水质。由此，污水在流动路径上获得不同程度的处理，处理过程即过滤过程呈现为缓和递增的趋势，故可以获得较长时间的处理，有效提高氨氮的处理效果。
为了便于监控检测以及维护，所述壳体上设有用于从壳体外部观察好氧区的人孔I和用于从壳体外部观察储水腔室的人孔Ⅱ
所述过滤板上分布有长柄滤头，所述长柄滤头位于混合区内。长柄滤头用于过水过气，可有效防止陶粒层、卵石层堵塞。
本实用新型采用上述技术方案：该曝气生物滤池内部设置两级滤料，获得缓和递增的处理过程，延长处理时间，从而有效提高氨氮的处理效果，其能够适应处理污染程度高、密度大的污水。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步具体说明。
图1为本实用新型一种曝气生物滤池的结构示意图I；
图2为本实用新型一种曝气生物滤池的结构示意图Ⅱ。
具体实施方式
如图1、2所示，曝气生物滤池1包括净化组件、动力组件和壳体4。在壳体4内部设有储水腔室14、净化腔室、设备腔室。净化组件位于净化腔室内，动力组件位于设备腔室内，储水腔室14用于储存净化后的水。净化腔室包括混合区6、缺氧区7、好氧区8、沉淀区9。净化组件包括过滤板10、卵石层11、陶粒层12、单孔膜曝气器13、格栅网14、反冲洗出水堰15、蜂窝斜管填料16、净水出水堰17、滤料球18。在重力作用方向上净水出水堰17、蜂窝斜管填料16、反冲洗出水堰15、格栅网14、单孔膜曝气器13、陶粒层12、卵石层11、过滤板10依次分布，即过滤板10位于最下面、净水出水堰17位于最上面。过滤板10通过支架设置在净化腔室内，混合区6位于过滤板10与壳体4之间,在重力作用方向上过滤板10、混合区6依次分布。过滤板10上分布有长柄滤头2，长柄滤头2位于混合区6内。陶粒层12、卵石层11、过滤板10位于缺氧区7内。反冲洗出水堰15、格栅网14、单孔膜曝气器13位于好氧区8内并且格栅网14与单孔膜曝气器13之间分开形成用于容纳滤料球18的置物区19，滤料球18分布在置物区19内并且所有滤料球18的体积之和小于置物区19的体积，这样可以充分保证所有滤料球18可以在置物区19内自由运动。蜂窝斜管填料16、净水出水堰17位于沉淀区9内。沉淀区9、好氧区8、缺氧区7、混合区6也在重力作用方向上依次排列。沉淀区9在净水出水堰17处通过输水管与储水腔室14连通，沉淀区9在净水出水堰17处设置输水管作为回水端3与污水池连通。储水腔室14连接一根输水管向外输出净化过的水，该处的输水管作为曝气生物滤池1的净水出水端，也就是净水出水端与储水腔室14连通；曝气生物滤池1的净水出水端伸入在污水池内。
动力组件包括PLC控制器20、反冲洗射流曝气泵21、鼓风机22、自吸泵23。反冲洗射流曝气泵21、鼓风机22、自吸泵23都与PLC控制器20连接并受控于PLC控制器20。反冲洗射流曝气泵21的输入端通过输水管与储水腔室14连通，反冲洗射流曝气泵21的输出端通过输水管与混合区6连通。鼓风机22的输出端通过输气管与单孔膜曝气器13的输入端连通。自吸泵23的输入端连接有输水管而作为曝气生物滤池1的污水进水端伸入在污水池内，这样就实现了沉淀区9在净水出水堰17处通过输水管与污水进水端连通即回水端3与污水进水端连通；自吸泵23的输出端通过输水管与混合区6连通，好氧区8在反冲洗出水堰15处连接有输水管而作为预处理系统的反冲洗污水出水端。净化腔室内的水体流动方向与重力作用方向相反，即净化腔室内的水体流动方向为竖直向上。壳体4上设有用于从壳体4外部观察好氧区8的人孔I和用于从壳体4外部观察储水腔室14的人孔Ⅱ。曝气生物滤池1内部的输水管以及输气管都可以加装电磁开关来实现控制开关状态，所有电磁开关都与PLC控制器20连接并受控于PLC控制器20。
使用时污水从污水进水端被吸入曝气生物滤池1内部。此时曝气生物滤池1内完全有PLC控制器20控制运行。自吸泵23工作，污水被吸入混合区6内，同时，反冲洗射流曝气泵21不工作、鼓风机22处于工作状态，反冲洗污水出水端处于关闭状态。不断有空气从单孔膜曝气器13处输出，使得好氧区8内的含氧量提高；同时，由于置物区19位于好氧区8内，水体中的空气扰动滤料球18在置物区19内无规则运动。位于单孔膜曝气器13下方的陶粒层12、卵石层11不能接触到空气，而处于含氧量低的缺氧环境。污水向上流动经过缺氧区7、好氧区8，在缺氧区7内进行反硝化，在好氧区8内进行氨氮的硝化、有机物的氧化分解以及磷的摄取。好氧区8内聚积的水继续向上流动，在溢出反冲洗出水堰15后继续聚积并向上流动，经过蜂窝斜管填料16作进一步沉淀处理，水在净水出水堰17处溢出。此时得到净化后的水一分部流向储水腔室14、另一部分流回至污水池。待储水腔室14内蓄满时，处理后的清水可直接引至污水池内。回流至污水池的水与原有污水混合，有助于污水在好氧区8进行硝化后的硝态氮在缺氧区7进行反硝化。
当曝气生物滤池1的净化腔室聚积了较多的污染物时，可以通过反冲方式清理干净。此时自吸泵23不工作、鼓风机22不工作，反冲洗射流曝气泵21工作，反冲洗污水出水端处于打开状态。反冲洗射流曝气泵21将储水腔室14内的水射入混区内并射入空气，使得混合区6内得到配水配气的操作过程，由此对滤料球18、陶粒层12、卵石层11、过滤板10进行反冲洗，除去表面过量的生物膜和悬浮固体，从而恢复曝气生物滤池1的处理能力。反冲洗产生的废水在溢出反冲洗出水堰15后排向周边市政管网。
在上述过程中PLC控制器20对设备运行进行整体控制，定时对曝气生物滤池1的开启、中止操作以及反冲洗操作进行有效控制。