一种生物滤池免反冲洗布水系统及其控制方法

摘要

本发明涉及一种生物滤池免反冲洗布水系统及其控制方法，由投配池、水泵、主干管、干管、支管及配套的出水阀组成。滤池内的布水管道布设于滤层表面，包括干管和支管，支管为穿孔管，通过异孔径的布水孔对滤池进行布水。布水系统采用自控装置控制，进行间歇式定时定速布水。本发明具有布水均匀，控制精细，处理效果好；结构简单，安装简易，管理方便；避免堵塞，无需滤池反冲洗，能耗低；布水单元控制参数精确，便于模块化设计等特点，适用于处理水量不大的农村生活污水。

权利要求

1.一种生物滤池免反冲洗布水系统，其特征在于该系统包括投配池、水泵、主干管、干管、支管及配套的出水阀，所述的投配池通过水泵与主干管连接，所述的主干管上设置有干管，所述的干管的两侧均匀设置有支管，所述的支管与所述的干管水平方向垂直设置，所述的支管的顶面均匀设置有垂直布水孔和斜向布水孔，所述的垂直布水孔位于支管的正上方，所述的斜向布水孔设置在垂直布水孔的两侧，并且所述的斜向布水孔与支管中心的连线与水平方向呈45°角；所述的支管的末端底面设置有排水孔，所述的支管通过弯头连接有排泥管，所述的排泥管与支管垂直设置并且与水平面垂直，所述的排泥管上设置有出水阀；

所述的垂直布水孔的孔径为0.5-0.7cm，所述的斜向布水孔的孔径为0.4-0.6cm，所述的垂直布水孔的孔径大于所述的斜向布水孔的孔径；

所述的垂直布水孔的孔间距为0.4-1m，所述的斜向布水孔的孔间距为0.4-1m。

2.根据权利要求1所述的生物滤池免反冲洗布水系统，其特征在于，所述的干管每侧的支管的数目为2-10条，相邻两条支管之间的间距为0.8~1.0m，所述的支管长1-6m。

3.根据权利要求1所述的生物滤池免反冲洗布水系统，其特征在于，所述的干管的管径为30-60mm，所述的支管的管径为20-32mm，所述的排泥管的管径与所述的支管的管径相同。

4.根据权利要求1所述的生物滤池免反冲洗布水系统，其特征在于，所述的排水孔的个数为1个，孔径为0.6-1.0cm。

5.根据权利要求1所述的生物滤池免反冲洗布水系统，其特征在于，所有管道的材质为聚乙烯或无规共聚聚丙烯。

6.一种利用权利要求1-5任一项所述生物滤池免反冲洗布水系统对布水进行控制的方法，工艺要求如下：将干管和支管水平布设于生物滤池内且位于滤层表面，通过水泵由投配池抽水向生物滤池内均匀布水，系统进水方式为每天4~6次间歇式进水，保持进水时间间隔均匀，每次进水水量及流速保持一致；

每个垂直布水孔和斜向布水孔的流速控制为3.6~4.0L/min，垂直布水孔和斜向布水孔的自由水头控制在0.4~0.5m之间；

生物滤池的滤速控制为50~60cm/d。

7.根据权利要求6所述的对布水进行控制的方法，其特征在于，所述的生物滤池滤层的上部布设一层保护层填料，保护层填料高度10~20cm，保护层填料选用卵石、砾石填充；干管和支管位于滤层以上、保护层填料以下，排泥管上的出水阀出露于保护层填料以上。

8.根据权利要求6所述的对布水进行控制的方法，其特征在于，支管的末端距离生物滤池池壁25-30cm。

说明书

一种生物滤池免反冲洗布水系统及其控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种生物滤池免反冲洗布水系统及其控制方法，属于农村污水处理技术领域。

背景技术

[0002] 我国广大农村由于地区分散，人口数量较大，收集难等原因造成绝大多数地区没有污水处理设施，严重影响环境和危害居民身心健康。农村污水除了处理率低这一显著特点外，间歇排放排量少且分散，是农村污水的又一典型特征。此外，农村污水中含有大量的有机物和氮、磷等无机盐类，给农村污水的收集和处理带来了一定难度。农村污水处理工艺的选择应与村庄的经济发展水平、村民的经济承受能力相适应，力求处理效果稳定可靠、运行维护简便、经济合理。

[0003] 生物滤池，是通过滤料表面的生物膜对污水进行净化的一种生物处理技术。生物滤池由池体、滤料、布水装置和排水系统组成。生物滤池采用自然通风供氧，进水BOD容积负3
荷较低(通常不大于0.4kg/(m·d))，具有净化效果好(BOD5去除率达85％～95％)、基建投资省、运行费用低等优点，对污水量较小的中小城镇和村庄，尤其是经济不大发达的村镇，具有较大的应用价值。

[0004] 传统的生物滤池通常选用较大粒径的滤料，过去常采用碎石、卵石、炉渣和焦炭等，近年来多采用塑料滤料，主要由聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等加工成的波纹板、蜂窝管等复合式滤料。布水装置分固定式喷嘴系统和移动式布水器两种，污水以喷洒的形式投配到滤料上。但是传统的生物滤池存在以下缺点：滤料易于堵塞；喷嘴喷洒污水，散发臭味；需要的水头较大。因此，传统的生物滤池在应用上受到限制，影响了该项技术的广泛应用。

[0005] 以石英砂为过滤介质的生物砂滤池是一个相对较新的水处理工艺，其最大的特点是集生物氧化和截留悬浮固体于一体，节省了后续沉淀池，大大简化了污水处理流程。滤池通过精细的设计，严格控制进水速度，无需曝气和反冲洗，可避免滤层堵塞，从而大大减少运行费用。

[0006] 针对生物砂滤池的过滤特性，布水系统需要在不进行反冲洗的情况下保证布水均匀，同时避免滤层堵塞，降低能耗。目前，与生物砂滤池相适应的布水系统未见报导。

发明内容

[0007] 针对现有技术的不足，本发明提供一种生物滤池免反冲洗布水系统及其控制方法。

[0008] 本发明的技术方案如下：

[0009] 一种生物滤池免反冲洗布水系统，包括投配池、水泵、主干管、干管、支管及配套的出水阀，所述的投配池通过水泵与主干管连接，所述的主干管上设置有干管，所述的干管的两侧均匀设置有支管，所述的支管与所述的干管水平方向垂直设置，所述的支管的顶面均匀设置有垂直布水孔和斜向布水孔，所述的垂直布水孔位于支管的正上方，所述的斜向布水孔设置在垂直布水孔的两侧，并且所述的斜向布水孔与支管中心的连线与水平方向呈45°角；所述的支管的末端底面设置有排水孔，所述的支管通过弯头连接有排泥管，所述的排泥管与支管垂直设置并且与水平面垂直，所述的排泥管上设置有出水阀。

[0010] 根据本发明，优选的，所述的干管每侧的支管的数目为2-10条，相邻两条支管之间的间距为0.8～1.0m，所述的支管长1-6m。

[0011] 根据本发明，优选的，所述的干管的管径为30-60mm，所述的支管的管径为20-32mm，所述的排泥管的管径与所述的支管的管径相同。

[0012] 根据本发明，优选的，所述的垂直布水孔的孔径为0.5-0.7cm，所述的斜向布水孔的孔径为0.4-0.6cm，所述的垂直布水孔的孔径大于所述的斜向布水孔的孔径。

[0013] 根据本发明，优选的，所述的垂直布水孔的孔间距为0.4-1m，所述的斜向布水孔的孔间距为0.4-1m。

[0014] 根据本发明，优选的，所述的每条支管的排水孔的个数为1个，孔径为0.6-1.0cm。

[0015] 根据本发明，优选的，所有管道的材质为聚乙烯(PE)或无规共聚聚丙烯(PPR)，避免使用金属铁材质而容易生锈。所述的水泵为潜污泵，更优选的，所述的水泵与自动控制系统连接并进行控制。自动控制系统可按现有技术设计。

[0016] 根据本发明，支管的布水孔分三排设置，一排为垂直布水孔，两排为斜向布水孔，并且垂直布水孔与斜向布水孔的大小不同。支管末端底面设置的排水孔用于排除管道内的存水，排泥管以及排泥管上的出水阀用于所有布水管道的冲洗，这样避免了反冲洗管道的专门设置。

[0017] 根据本发明，主干管的管径可根据流量和流速要求进行设计，水泵扬程和流量也可根据具体情况进行设计。

[0018] 根据本发明，上述生物滤池免反冲洗布水系统用于生物滤池的布水，控制方法工艺要求如下：

[0019] 将干管和支管水平布设于生物滤池内且位于滤层表面，通过水泵由投配池抽水向生物滤池内均匀布水，系统进水方式为每天4～6次间歇式进水，保持进水时间间隔均匀，每次进水水量及流速保持一致；

[0020] 每个垂直布水孔和斜向布水孔的流速控制为3.6～4.0L/min，垂直布水孔和斜向布水孔的自由水头控制在0.4～0.5m之间；

[0021] 生物滤池的滤速控制为50～60cm/d。

[0022] 根据本发明，优选的，所述的生物滤池滤层的上部布设一层保护层填料，保护层填料高度10～20cm，保护层填料选用卵石、砾石填充；干管和支管位于滤层以上、保护层填料以下，排泥管上的出水阀出露于保护层填料以上。便于出水阀的开启和关闭。

[0023] 生物滤池的其他部分可按常规技术进行设计。

[0024] 根据本发明，优选的，支管的末端距离生物滤池池壁25-30cm。

[0025] 本发明适用于以砂为介质的生物滤池，用于处理生活污水，特别适合处理农村生活污水，生物滤池适宜的砂粒径在0.5～1.5mm之间，适宜的单个生物滤池面积在10～120m2之间，生物滤池的形式为矩形滤池。

[0026] 根据本发明，布水系统的布水管道根据处理水质的污染情况，每季度或半年冲洗一次，冲洗时把所有出水阀打开，开启水泵，冲洗1-2min，管壁上粘附的污泥可随水向上排出。

[0027] 本发明具有以下优点：

[0028] 1、布水均匀，控制精细，处理效果好。本发明严格控制了布水管道的管径、流速，出水孔的直径、孔间距及布置方式，可确保滤池的均匀布水，滤料上附着的微生物可以在特定的环境中进行高效的降解。

[0029] 2、结构简单，安装简易，管理方便。本发明的布水系统，采用不同管径的管道进行有机组合，出水采用穿孔管，无需喷嘴、喷头等设施，安装简易，不易损坏。管道及阀门选用塑料管件，避免生锈。运行时仅通过控制水泵即可进行布水，无反冲洗装置，管理方便。

[0030] 3、避免堵塞，无需滤池反冲洗，能耗低。本发明采用合理的管道布置，严格的进水控制，间歇式的进水方式，使微生物交替性的与污水和空气接触，对污水中的有机物进行吸附和氧化。从而实现污水的净化和滤料上生物膜的更新，不会堵塞滤料，因此无需采用反冲洗，无需进行曝气，可大大减少能耗。同时本发明严格控制滤速，水头损失小，水泵的耗电量很少，特别适合农村污水的低成本处理。

[0031] 4、布水孔微小，布水时间短，可有效减少异味散发。本发明的布水管道出水孔直径仅为0.4～0.7cm，喷洒的范围小，同时系统为间歇式布水，喷洒时间短，因此不易散发异味，可减少细菌传播，避免滋生蚊蝇，易于保持环境整洁。如果按照优选的方法，在滤池表面布设一层保护层，则布水过程不会暴露于空气中，可将对环境的影响降到最低。

[0032] 5、布水单元控制参数精确，便于模块化设计。本发明规定了布水管道的基础结构，详细规定了支管的管径、间距、长度，出水孔的位置、孔径，以及每个单元的控制参数，因此整个滤池的布水系统可以将各单元的布水系统简单组合，仅需要对干管和水泵的参数进行设计，便于进行模块化设计。

附图说明

[0033] 图1是本发明生物滤池免反冲洗布水系统的示意图。

[0034] 图2是本发明生物滤池内干管和支管的平面布置图。

[0035] 图3是本发明支管和排泥管的结构示意图。

[0036] 图4是本发明支管的穿孔布置立体图。

[0037] 图5是本发明支管沿A-A方向的剖面图。

[0038] 图6是本发明支管的穿孔布置平面图。

[0039] 其中：1、投配池；2、水泵；3、主干管；4、干管；5、支管；6、排泥管；7、出水阀；8、弯头；9、垂直布水孔；10、斜向布水孔；11、排水孔；12、生物滤池。

具体实施方式

[0040] 下面通过具体实施例并结合附图对本发明做进一步描述，但本发明保护范围不限于此。

[0041] 实施例1：60㎡生物滤池布水系统

[0042] 一种生物滤池免反冲洗布水系统，包括投配池1、水泵2、主干管3，干管4、支管5及配套的出水阀7，所述的投配池1通过水泵2与主干管3连接，所述的主干管3上设置有干管4，所述的干管4的两侧均匀设置有支管5，所述的支管5与所述的干管4水平方向垂直设置，所述的支管5的顶面均匀设置有垂直布水孔9和斜向布水孔10，所述的垂直布水孔9位于支管5的正上方，所述的斜向布水孔10设置在垂直布水孔9的两侧，并且所述的斜向布水孔10与支管5中心的连线与水平方向呈45°角；所述的每条支管5的末端底面设置有1个排水孔11，所述的支管5通过弯头8连接有排泥管6，所述的排泥管6与支管5垂直设置并且与水平面垂直，所述的排泥管6上设置有出水阀7。

[0043] 本实施例中所述的干管4每侧的支管5的数目为4条，相邻两条支管5之间的间距为0.8m，所述的支管5长2.5m；

[0044] 所述的干管4的管径为40mm，所述的支管5的管径为25mm，所述的排泥管6的管径与所述的支管5的管径相同；

[0045] 所述的垂直布水孔9的孔径为0.6cm，所述的斜向布水孔10的孔径为0.5cm；

[0046] 所述的垂直布水孔9的孔间距为0.8m，所述的斜向布水孔10的孔间距为0.8m；

[0047] 所述的排水孔11的孔径为1cm，用于排除管道内的存水；

[0048] 所有管道的材质为聚乙烯(PE)，避免使用金属铁材质而容易生锈，所述的水泵2为潜污泵，所述的水泵2与自动控制系统连接并进行控制；

[0049] 本实施例中将干管4和支管5水平布设于尺寸为10m×6m的生物滤池12内且位于滤层表面，干管4和支管5皆水平放置在滤料之上，每个生物滤池12内布置设1条干管4，干管4位于生物滤池12中央，垂直于生物滤池12长边，支管5的末端距离生物滤池12的池壁水平距离30cm。

[0050] 本实施例中所述的生物滤池12滤层的上部布设一层保护层填料，保护层填料高度10cm，保护层填料选用卵石、砾石填充；干管4和支管5位于滤层以上、保护层填料以下，排泥管6上的出水阀7出露于保护层填料以上，便于出水阀7的开启和关闭。

[0051] 本实施例的布水系统的布水管道根据处理水质的污染情况，每季度冲洗一次，冲洗时把所有出水阀7打开，开启水泵2，冲洗1-2min，管壁上粘附的污泥可随水向上排出。

[0052] 实施例2：20㎡生物滤池布水系统

[0053] 一种生物滤池免反冲洗布水系统，结构如实施例1所示，不同之处在于，

[0054] 生物滤池12尺寸为5m×4m；

[0055] 所述的干管4每侧的支管5的数目为3条，相邻两条支管5之间的间距为1m，所述的支管5长1.5m；

[0056] 所述的干管4的管径为30mm，所述的支管5的管径为20mm，所述的排泥管6的管径与所述的支管5的管径相同；

[0057] 所述的垂直布水孔9的孔径为0.5cm，所述的斜向布水孔10的孔径为0.4cm；

[0058] 所述的垂直布水孔9的孔间距为0.5m，所述的斜向布水孔10的孔间距为0.5m；

[0059] 所述的排水孔11的孔径为0.6cm，用于排除管道内的存水。

[0060] 实施例3：100㎡生物滤池布水系统

[0061] 一种生物滤池免反冲洗布水系统，结构如实施例1所示，不同之处在于，

[0062] 生物滤池12尺寸为12.5m×8m；

[0063] 所述的干管4每侧的支管5的数目为9条，相邻两条支管5之间的间距为0.8m，所述的支管5长3.5m；

[0064] 所述的干管4的管径为45mm，所述的支管5的管径为32mm，所述的排泥管6的管径与所述的支管5的管径相同；

[0065] 所述的垂直布水孔9的孔径为0.7cm，所述的斜向布水孔10的孔径为0.6cm；

[0066] 所述的垂直布水孔9的孔间距为0.8m，所述的斜向布水孔10的孔间距为0.8m；

[0067] 所述的排水孔11的孔径为1.0cm，用于排除管道内的存水。

[0068] 实施例4

[0069] 利用实施例1的生物滤池免反冲洗布水系统对有150户居民的村庄所排生活污水处理的方法；

[0070] 150户村庄每天排放的生活污水为15m3，水质为COD400mg/L，BOD5200mg/L，SS300mg/L，氨氮40mg/L，总磷6mg/L，采用四格生物滤池12，每格面积60㎡；

[0071] 控制步骤如下：

[0072] (1)通过水泵2由投配池1抽水向生物滤池12均匀布水，系统进水方式为每天5次间3
歇式进水，通过自动控制系统保持进水时间间隔均匀，每次进水水量3m；

[0073] (2)通过该布水系统进行布水，生物滤池12的滤速控制为60cm/d；

[0074] (3)每个垂直布水孔9和斜向布水孔10的流速控制为4.0L/min，垂直布水孔9和斜向布水孔10自由水头为0.5m。

[0075] 布水系统的布水管道根据处理水质的污染情况，每季度冲洗一次，冲洗时把所有出水阀7打开，开启水泵2，冲洗1-2min，管壁上粘附的污泥可随水向上排出。

[0076] 实施例5

[0077] 利用实施例2的生物滤池免反冲洗布水系统对有30户居民的村庄部分居民所排生活污水分散式处理的方法，

[0078] 30户村庄每天排放的生活污水为4m3，水质为COD380mg/L，BOD5185mg/L，SS260mg/L，氨氮40mg/L，总磷6mg/L，采用两格格滤池，每格面积20㎡；

[0079] 控制步骤如下：

[0080] (1)通过水泵2由投配池1抽水向生物滤池12均匀布水，系统进水方式为每天4次间歇式进水，通过自动控制系统保持进水时间间隔均匀，每次进水水量1.0m3；

[0081] (2)通过该布水系统进行布水，生物滤池12的滤速控制为50cm/d。

[0082] (3)每个垂直布水孔9和斜向布水孔10的流速控制为3.6L/min，垂直布水孔9和斜向布水孔10自由水头0.4m。

[0083] 布水系统的布水管道根据处理水质的污染情况，每季度冲洗一次，冲洗时把所有出水阀7打开，开启水泵2，冲洗1-2min，管壁上粘附的污泥可随水向上排出。