本发明涉及污水处理中的一种碳氮预分离的曝气生物滤池装置及工艺。本发明提供了一种碳氮预分离的曝气生物滤池装置，包括依进水顺序连接排列的进水泵、将来自所述进水泵的水进行反硝化处理的反硝化池、将来自所述反硝化池的水进行氮气吹脱的氮气吹脱池、将来自所述氮气吹脱池的水进行沉淀的沉淀池、曝气生物滤池进水泵和曝气生物滤池，所述反硝化池为活性污泥法反硝化池，所述碳氮预分离的曝气生物滤池装置还包括污泥回流管路和曝气生物滤池出水回流管路。本发明还提供了一种碳氮预分离的曝气生物滤池工艺。本发明的有益效果是解决了常规曝气生物滤池预处理复杂、反冲洗频繁和对原水碳源利用不充分的问题。
1.一种碳氮预分离的曝气生物滤池装置，其特征在于：包括依进水顺序连接排列的进水泵(1)、将来自所述进水泵(1)的水进行反硝化处理的反硝化池(2)、将来自所述反硝化池(2)的水进行氮气吹脱的氮气吹脱池(4)、将来自所述氮气吹脱池(4)的水进行沉淀的沉淀池(7)、曝气生物滤池进水泵(9)和曝气生物滤池(10)，所述反硝化池(2)为活性污泥法反硝化池，所述碳氮预分离的曝气生物滤池装置还包括污泥回流管路和曝气生物滤池出水回流管路，所述污泥回流管路的输入端与所述沉淀池(7)连接，所述污泥回流管路的输出端与所述反硝化池(2)连接，所述曝气生物滤池出水回流管路的输入端与所述曝气生物滤池(10)连接，所述曝气生物滤池出水回流管路的输出端与所述反硝化池(2)连接。
2.根据权利要求1所述的碳氮预分离的曝气生物滤池装置，其特征在于：
所述污泥回流管路上设有污泥回流泵(8)，所述沉淀池(7)连接有污泥排放管路。
3.根据权利要求1所述的碳氮预分离的曝气生物滤池装置，其特征在于：
所述曝气生物滤池出水回流管路包括依进水顺序连接排列的出水回流泵(15)和第一液体流量计(16)，所述曝气生物滤池(10)的气水比为3∶1～6∶1。
4.根据权利要求1所述的碳氮预分离的曝气生物滤池装置，其特征在于：
所述反硝化池(2)底部设有搅拌器(3)，所述氮气吹脱池(4)底部设有第一曝气头，所述第一曝气头连接有气路，所述气路包括依进气顺序连接排列的第一空气泵(5)和第一气体流量计(6)，所述氮气吹脱池(4)的气水比为0.5∶1～1∶1。
5.根据权利要求1所述的碳氮预分离的曝气生物滤池装置，其特征在于：
所述曝气生物滤池(10)连接有反冲洗管路，所述反冲洗管路包括依进水顺序连接排列的反冲洗进水泵(13)和第二液体流量计(14)，所述曝气生物滤池(10)底部设有第二曝气头，所述第二曝气头连接有曝气管路，所述曝气管路包括依进气顺序连接排列的第二空气泵(11)和第二气体流量计(12)。
6.一种碳氮预分离的曝气生物滤池工艺，其特征在于，包括以下步骤：
A、原水在进水泵(1)的作用下进入反硝化池(2)并停留1～2 小时，进行活性污泥法反硝化处理；
B、所述反硝化池(2)的出水进入氮气吹脱池(4)并停留3～10分钟，进行氮气吹脱处理，所述氮气吹脱池(4)的气水比为0.5∶1～1∶1；
C、所述氮气吹脱池(4)的出水进入沉淀池(7)并停留1～2小时；
D、所述沉淀池(7)的出水在曝气生物滤池进水泵(9)的作用下进入曝气生物滤池(10)并停留1～2小时，所述曝气生物滤池(10)的气水比为3∶1～6∶1；
所述碳氮预分离的曝气生物滤池工艺还包括回流步骤，所述沉淀池(7)的污泥经污泥回流管路回流进入所述反硝化池(2)，所述沉淀池(7)的污泥回流比为30％～60％，所述曝气生物滤池(10)的出水经曝气生物滤池出水回流管路回流进入所述反硝化池(2)，所述曝气生物滤池(10)的出水回流比为100％～300％。
7.根据权利要求6所述的碳氮预分离的曝气生物滤池工艺，其特征在于：
所述污泥回流管路上设有污泥回流泵(8)，所述沉淀池(7)的污泥在所述污泥回流泵(8)的作用下进入所述反硝化池(2)，所述沉淀池(7)连接有污泥排放管路，所述沉淀池(7)的污泥通过所述污泥排放管路进行排放。
8.根据权利要求6所述的碳氮预分离的曝气生物滤池工艺，其特征在于：
所述曝气生物滤池出水回流管路包括依进水顺序连接排列的出水回流泵(15)和第一液体流量计(16)，所述曝气生物滤池(10)的出水在所述出水回流泵(15)的作用下，流经所述第一液体流量计(16)进入所述反硝化池(2)。
9.根据权利要求6所述的碳氮预分离的曝气生物滤池工艺，其特征在于：
所述反硝化池(2)底部设有搅拌器(3)，所述氮气吹脱池(4)底部设有第一曝气头，所述第一曝气头连接有气路，所述气路包括依进气顺序连接排列的第一空气泵(5)和第一气体流量计(6)。
10.根据权利要求6所述的碳氮预分离的曝气生物滤池工艺，其特征在于：
所述曝气生物滤池(10)连接有反冲洗管路，所述反冲洗管路包括依进 水顺序连接排列的反冲洗进水泵(13)和第二液体流量计(14)，所述曝气生物滤池(10)底部设有第二曝气头，所述第二曝气头连接有曝气管路，所述曝气管路包括依进气顺序连接排列的第二空气泵(11)和第二气体流量计(12)。
一种碳氮预分离的曝气生物滤池装置及工艺
【技术领域】
[0001] 本发明涉及污水处理，尤其涉及污水处理中的一种碳氮预分离的曝气生物滤池装置及工艺。【背景技术】
[0002] 曝气生物滤池(Biological Aerated Filter，BAF)，是20世纪80年代末90年代初在普通生物滤池的基础上，并借鉴给水滤池工艺而开发的污水处理新工艺。曝气生物滤池最大的特点是集生物氧化和截留悬浮固体于一体，节省了后续的二次沉淀池，在保证处理效果的前提下，使处理工艺简化。
[0003] 但是，曝气生物滤池工艺对进水的水质要求很高，尤其是水质中的悬浮物(Suspended Substance，SS)，需要复杂的前处理工艺对原水进行预处理，比如说，目前常用的预处理方法为进行混凝沉淀、气浮或其它组合工艺，这将大大增加曝气生物滤池的工艺流程和运行管理难度，并且，预处理过程中会导致原水中大量的化学需氧量(Chemical Oxygen Demand，COD)被去除，而在后续的反硝化脱氮过程中往往需要投加碳源来补充化学需氧量，对原水中的碳源利用率低，不仅增加了运行成本，同时导致二氧化碳排放量大大增加。
[0004] 虽然预处理可以降低进入曝气生物滤池内SS和COD含量，但预处理出水中的SS和碳氮比仍相对较高，而曝气生物滤池有很好的截留SS和去除COD的作用，导致曝气生物滤池内的SS和生物量迅速增加，使滤池阻力不断上升，需频繁进行反冲洗来保持曝气生物滤池的稳定运行。【发明内容】
[0005] 为了解决现有技术中曝气生物滤池需要进行复杂的预处理，对原水中的碳源利用率低，也增加了二氧化碳的排放，并且需要频繁进行反冲洗来保持曝气生物滤池的稳定运行的问题，本发明提供了一种碳氮预分离的曝气生物滤池装置及工艺。
[0006] 本发明提供了一种碳氮预分离的曝气生物滤池装置，包括依进水顺序连接排列的进水泵、将来自所述进水泵的水进行反硝化处理的反硝化池、将来自所述反硝化池的水进行氮气吹脱的氮气吹脱池、将来自所述氮气吹脱池的水进行沉淀的沉淀池、曝气生物滤池进水泵和曝气生物滤池，所述反硝化池为活性污泥法反硝化池，所述反硝化池与所述氮气吹脱池之间设有供泥水混合液通过的通道，所述碳氮预分离的曝气生物滤池装置还包括污泥回流管路和曝气生物滤池出水回流管路，所述污泥回流管路的输入端与所述沉淀池连接，所述污泥回流管路的输出端与所述反硝化池连接，所述曝气生物滤池出水回流管路的输入端与所述曝气生物滤池连接，所述曝气生物滤池出水回流管路的输出端与所述反硝化池连接。
[0007] 作为本发明的进一步改进，所述污泥回流管路上设有污泥回流泵，所述沉淀池连接有污泥排放管路。
[0008] 作为本发明的进一步改进，所述曝气生物滤池出水回流管路包括依进水顺序连接排列的出水回流泵和第一液体流量计，所述曝气生物滤池的气水比为3∶1～6∶1。
[0009] 作为本发明的进一步改进，所述反硝化池底部设有搅拌器，所述氮气吹脱池底部设有第一曝气头，所述第一曝气头连接有气路，所述气路包括依进气顺序连接排列的第一空气泵和第一气体流量计，所述氮气吹脱池的气水比为0.5∶1～1∶1。
[0010] 作为本发明的进一步改进，所述曝气生物滤池连接有反冲洗管路，所述反冲洗管路包括依进水顺序连接排列的反冲洗进水泵和第二液体流量计，所述曝气生物滤池底部设有第二曝气头，所述第二曝气头连接有曝气管路，所述曝气管路包括依进气顺序连接排列的第二空气泵和第二气体流量计。
[0011] 本发明还提供了一种碳氮预分离的曝气生物滤池工艺，包括以下步骤：
[0012] A、原水在进水泵的作用下进入反硝化池并停留1～2小时，进行活性污泥法反硝化处理；
[0013] B、所述反硝化池的出水进入氮气吹脱池并停留3～10分钟，进行氮气吹脱处理，所述氮气吹脱池的气水比为0.5∶1～1∶1；
[0014] C、所述氮气吹脱池的出水进入沉淀池并停留1～2小时；
[0015] D、所述沉淀池的出水在曝气生物滤池进水泵的作用下进入曝气生物滤池并停留1～2小时，所述曝气生物滤池的气水比为3∶1～6∶1；
[0016] 所述碳氮预分离的曝气生物滤池工艺还包括回流步骤，所述沉淀池的污泥经污泥回流管路回流进入所述反硝化池，所述沉淀池的污泥回流比为30％～60％，所述曝气生物滤池的出水经曝气生物滤池出水回流管路回流进入所述反硝化池，所述曝气生物滤池的出水回流比为100％～300％。
[0017] 作为本发明的进一步改进，所述污泥回流管路上设有污泥回流泵，所述沉淀池的污泥在所述污泥回流泵的作用下进入所述反硝化池，所述沉淀池连接有污泥排放管路，所述沉淀池的污泥通过所述污泥排放管路进行排放。
[0018] 作为本发明的进一步改进，所述曝气生物滤池出水回流管路包括依进水顺序连接排列的出水回流泵和第一液体流量计，所述曝气生物滤池的出水在所述出水回流泵的作用下，流经所述第一液体流量计进入所述反硝化池。
[0019] 作为本发明的进一步改进，所述反硝化池底部设有搅拌器，所述氮气吹脱池底部设有第一曝气头，所述第一曝气头连接有气路，所述气路包括依进气顺序连接排列的第一空气泵和第一气体流量计。
[0020] 作为本发明的进一步改进，所述曝气生物滤池连接有反冲洗管路，所述反冲洗管路包括依进水顺序连接排列的反冲洗进水泵和第二液体流量计，所述曝气生物滤池底部设有第二曝气头，所述第二曝气头连接有曝气管路，所述曝气管路包括依进气顺序连接排列的第二空气泵和第二气体流量计。
[0021] 本发明的有益效果是：通过设置采用活性污泥法的前置反硝化池，不仅能有效的使原水中的COD和氮得到分离，同时可以降低传统曝气生物滤池工艺对预处理的要求，不需要进行复杂的预处理，简化了曝气生物滤池的工艺流程和降低了运行管理难度，而曝气生物滤池的出水和沉淀池的污泥回流至反硝化池，能充分利用原水中的COD进行反硝化，由于反硝化池是利用了原水中的COD进行反硝化，无须另外投加碳源，降低了运行成本，减少了二氧化碳的排放，提高对原水碳源的利用率；反硝化池出水进入氮气吹脱池后，能有效减少附着于活性污泥表面的氮气，提高泥水混合液的泥水分离效果；经氮气吹脱池处理后的泥水混合液进入沉淀池进行泥水分离，部分沉淀后的浓缩污泥经污泥回流管路回流至反硝化池，而沉淀池的上清液则通过曝气生物滤池进水泵进入曝气生物滤池，进行污染物的降解；由于水质中的COD在反硝化池进行了充分的利用和吸附，进入曝气生物滤池的污水的COD含量大大下降，而氨氮含量无明显减少，污水碳氮比大大降低，而低碳氮比的污水有利于硝化菌的增殖，使曝气生物滤池具有高效的硝化效果，同时，经沉淀池沉淀后进入曝气生物滤池的污水中悬浮物含量大大降低，以及由于有机物浓度下降而使曝气生物滤池中的异养菌的生长量大大减少，有效延长了曝气生物滤池的反冲洗周期。【附图说明】
[0022] 图1是本发明一种碳氮预分离的曝气生物滤池工艺的工艺流程示意图。【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。
[0024] 如图1所示一种碳氮预分离的曝气生物滤池装置，包括依进水顺序连接排列的进水泵1、将来自所述进水泵1的原水进行反硝化处理的反硝化池2、将来自所述反硝化池2的泥水混合液进行氮气吹脱的氮气吹脱池4、将来自所述氮气吹脱池4的泥水混合液进行沉淀的沉淀池7、将来自所述沉淀池7的上清液进行加压提升的曝气生物滤池进水泵9和将来自所述曝气生物滤池进水泵9的污水进行曝气生物过滤的曝气生物滤池10。其中，所述曝气生物滤池10可以优选采用向上流的曝气生物滤池10，即待处理的污水在曝气生物滤池进水泵9的作用下，进入所述曝气生物滤池10的底部，污水自曝气生物滤池10底部流至顶部，所述曝气生物滤池进水泵9的输入端与所述沉淀池7的上部连接，抽取所述沉淀池7完成沉淀的上清液，所述曝气生物滤池进水泵7的输出端与所述曝气生物滤池10的底部连接。所述反硝化池2为活性污泥法反硝化池，即所述反硝化池2采用的是活性污泥法，所述曝气生物滤池10的滤料为轻质滤料。所述反硝化池2与所述氮气吹脱池4之间设有供泥水混合液通过的通道，该通道可以位于反硝化池2与氮气吹脱池4的中上部位。所述碳氮预分离的曝气生物滤池装置还包括污泥回流管路和曝气生物滤池出水回流管路。所述污泥回流管路的输入端与所述沉淀池7连接，所述污泥回流管路的输出端与所述反硝化池2连接，所述污泥回流管路上设有污泥回流泵8，所述沉淀池7连接有污泥排放管路，所述沉淀池7内的浓缩污泥部分通过所述污泥排放管路进行周期性的排放，部分通过所述污泥回流管路回流进入所述反硝化池2。所述曝气生物滤池出水回流管路的输入端与所述曝气生物滤池10连接，所述曝气生物滤池出水回流管路的输出端与所述反硝化池2连接，所述曝气生物滤池出水回流管路包括依进水顺序连接排列的出水回流泵15和第一液体流量计16，所述出水回流泵15为变频泵，可通过所述出水回流泵15控制回流的进水量，也可以在所述曝气生物滤池出水回流管路上增设调节泵，来控制回流的进水量，所述曝气生物滤池10的气水比为3∶1～6∶1，其中，所述曝气生物滤池10的出水一部分直接排放，一部分通过所述曝气生物滤池出水回流管路回流进入所述反硝化池2。
[0025] 所述反硝化池2底部设有搅拌器3，所述搅拌器3连接有电机，所述搅拌器3的作用是使所述反硝化池2内的泥水充分混合，以保证反硝化效果。所述氮气吹脱池4底部设有第一曝气头，所述第一曝气头连接有气路，所述气路包括依进气顺序连接排列的第一空气泵5和第一气体流量计6，所述第一空气泵5为变频泵，可通过所述第一空气泵5控制进气量，也可以在所述气路上增设调节泵，来控制进气量，所述氮气吹脱池4的气水比为0.5∶1～1∶1，所述沉淀池7顶部设有储存完成沉淀的上清液的储存池，所述沉淀池7设有导流通道，所述导流通道的输入端位于所述沉淀池7的顶部，所述导流通道的输出端位于所述沉淀池7的中下部，所述氮气吹脱池4的输出端设置在所述导流通道的输入端内，来自所述氮气吹脱池4的泥水混合液通过所述导流通道进入所述沉淀池7的中下部进行沉淀。
[0026] 所述曝气生物滤池10连接有反冲洗管路，所述反冲洗管路包括依进水顺序连接排列的反冲洗进水泵13和第二液体流量计14，所述反冲洗进水泵13为变频泵，可通过所述反冲洗进水泵13控制反冲洗的进水量，也可以在所述反冲洗管路上增设调节泵，来控制反冲洗的进水量，所述曝气生物滤池10底部设有第二曝气头，所述第二曝气头连接有曝气管路，所述曝气管路包括依进气顺序连接排列的第二空气泵11和第二气体流量计12，所述第二空气泵11为变频泵，可通过所述第二空气泵11控制进气量，也可以在所述曝气管路上增设调节泵，来控制进气量。
[0027] 本发明还提供了一种碳氮预分离的曝气生物滤池工艺，包括以下步骤：
[0028] A、原水在进水泵1的作用下进入反硝化池2并停留1～2小时，进行活性污泥法反硝化处理；
[0029] B、所述反硝化池2的出水进入氮气吹脱池4并停留3～10分钟，进行氮气吹脱处理，所述氮气吹脱池4的气水比为0.5∶1～1∶1；
[0030] C、所述氮气吹脱池4的出水进入沉淀池7并停留1～2小时；
[0031] D、所述沉淀池7的出水在曝气生物滤池进水泵9的作用下进入曝气生物滤池10并停留1～2小时，所述曝气生物滤池10的气水比为3∶1～6∶1；
[0032] 所述碳氮预分离的曝气生物滤池工艺还包括回流步骤，所述沉淀池7的污泥经污泥回流管路回流进入所述反硝化池2，所述沉淀池7的污泥回流比为30％～60％，所述曝气生物滤池10的出水经曝气生物滤池出水回流管路回流进入所述反硝化池2，所述曝气生物滤池10的出水回流比为100％～300％。
[0033] 在步骤A前，可以进行一些简单的预处理，比如进行粗、细格栅过滤和沉淀处理，而在步骤D中曝气生物滤池10的滤料可以选用轻质滤料。
[0034] 所述污泥回流管路上设有污泥回流泵8，所述沉淀池7的污泥在所述污泥回流泵8的作用下进入所述反硝化池2，所述沉淀池7连接有污泥排放管路，所述沉淀池7的污泥通过所述污泥排放管路进行周期排放。
[0035] 所述曝气生物滤池出水回流管路包括依进水顺序连接排列的出水回流泵15和第一液体流量计16，所述曝气生物滤池10的出水在所述出水回流泵15的作用下，流经所述第一液体流量计16进入所述反硝化池。
[0036] 所述反硝化池2底部设有搅拌器3，所述氮气吹脱池4底部设有曝气头，所述曝气头连接有气路，所述气路包括依进气顺序连接排列的第一空气泵5和第一气体流量计6。
[0037] 所述曝气生物滤池10连接有反冲洗管路，所述反冲洗管路包括依进水顺序连接排列的反冲洗进水泵13和第二液体流量计14，所述曝气生物滤池10底部设有第二曝气头，所述第二曝气头连接有曝气管路，所述曝气管路包括依进气顺序连接排列的第二空气泵11和第二气体流量计12。
[0038] 本发明提供的一种碳氮预分离的曝气生物滤池工艺的原理是，通过回流步骤，将所述沉淀池7内的浓缩污泥回流至反硝化池2，将所述曝气生物滤池10的出水回流至反硝化池2，再通过所述进水泵1将沉淀后的原水输入到反硝化池2，在搅拌器3的搅拌作用下污泥、曝气生物滤池10的出水和原水充分混合，可以充分利用原水中的COD进行反硝化处理，使原水中的COD和氮得到分离，有利于后续硝化柱的硝化作用，充分利用了原水中的碳源进行反硝化，不需要另外再投回碳源，并且，该反硝化池2可替换传统预处理中滤柱的作用，简化并降低了曝气生物滤池10对预处理的要求，混合后的泥水混合液在反硝化池2停留1～2小时，进行活性污泥法反硝化处理后，该泥水混合液通过位于所述反硝化池2与所述氮气吹脱池4之间的通道进入所述氮气吹脱池4，进行氮气吹脱处理，所述氮气吹脱池4的空气由第一空气泵5提供，可通过所述第一空气泵5来控制进气量，所述氮气吹脱池4能有效减少附着于活性污泥表面的氮气，提高泥水混合液的泥水分离效果，为下一步的沉淀作准备，该泥水混合液在所述氮气吹脱池4停留3～10分钟，进行氮气吹脱处理后，通过所述导流通道进入所述沉淀池7的中下部，停留1～2小时，进行泥水分离，完成沉淀的上清液流入储存池并在曝气生物滤池进水泵9的作用下进入所述曝气生物滤池10的底部，进行污染物的降解，由于COD在反硝化池2进行了充分的利用和吸附，进入曝气生物滤池10的污水COD含量大大降低，而氨氮含量没有明显减少，污水的碳氮比大大降低，低碳氮比的污水有利于硝化菌的增殖，使曝气生物滤池10具有高效的硝化效果，同时，经沉淀池沉淀后进入曝气生物滤池10的污水中的SS含量大大降低，以及由于有机物浓度下降而使曝气生物滤池中的异养菌的生长量大大减少，使曝气生物滤池10的反冲洗周期得到延长。
[0039] 本发明提供的一种碳氮预分离的曝气生物滤池工艺，解决了常规曝气生物滤池预处理复杂、反冲洗频繁和对原水碳源利用不充分的问题，也减少了二氧化碳的排放量，是符合低碳要求的污水处理工艺。
[0040] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
