技术领域
[0001] 本
发明涉及水处理领域，具体是涉及一种漂浮生物滤床网箱模块及应用其对受污染
原水的硝化、反硝化以及生物过滤的方法。
背景技术
[0002] 目前，我国的
水体受到氮磷污染依然比较严重，现有
污水处理厂往往存在
氨氮硝化率不高或脱氮除磷能
力不足的问题，需要进行工艺升级改造，或增加深度处理工艺。
[0003] 现有污水处理厂多采用活性
污泥法，异养菌占有绝对优势，自养硝化菌受到抑制，去除硝化氨氮能力往往不足，不仅出水氨氮难以达标，也降低了总氮的去除率。
生物膜法的污泥龄长，自养硝化菌占有优势，硝化氨氮的能力得到加强，因而促成了泥膜复合生物处理工艺的发展。由于现有污水处理厂基本采用AAO
活性污泥工艺，其
曝气池内部以及曝气池与二沉池之间存在较大的水流循环，不利于投放直径较小、
比表面积较大的生物膜载体。如果选用直径较大的生物填料，虽然便于拦截，防止填料流失，但引入的生物膜量很少，往往不足以发挥泥膜复合的功效。因此，在水平流速较大的水处理池内投放直径较小、比表面积较大的生物膜载体，是生物膜工艺推广应用有待解决的课题，也是膜复合生物处理工艺应用于现有污水处理厂工艺升级改造的关键技术。
[0004] 污水处理厂的深度除磷普遍采用化学除磷，通过投加
铝盐或
铁盐絮凝剂与污水中
磷酸盐反应生成含磷絮体，然后从水中分离去除。但是污水处理厂的二沉池分离效率往往达不到排放标准，需要增加新的过滤单元。在现有水处理单元内增加过滤功能是污水处理厂工艺升级改造的关键技术。虽然
超滤膜已经得到应用，但是
水头损失大，需要二次提升，而且运行维护
费用升幅较大。如果能够采用普通的过滤，虽然过滤悬浮物的能力不如超滤膜，但足以防止活性污泥流失，胜任微絮凝
接触过滤化学除磷，并可以在现有构筑物内实施，不仅节约占地，也可以大大降低深度处理实施条件，降低了深度除磷的成本，成为现有污水处理厂工艺升级改造的关键技术。
发明内容
[0005] 本发明目的在于提供一种尤其适用于对现有水处理系统进行工艺升级改造，用于水的硝化、反硝化、生物过滤以及微絮凝过滤处理的重量轻、安装便捷、运行管理简单的漂浮生物滤床网箱模块及其水处理方法。
[0006] 本发明目的通过如下技术方案实现：
[0007] 一种漂浮生物滤床网箱模块，设置在水池中，包括漂浮生物滤床、
支撑管和网箱；所述的漂浮生物滤床主要由湿浸润颗粒
密度为0.85～1.00g/cm3的漂浮粒料组成；所述的网箱包括顶网、底网、侧网以及网箱
框架；网箱框架包括顶部框架、底部框架和侧部框架；底部框架通过管支座设置在水池的池底上部，底部框架与水池的池底之间形成配水区；顶部框架位于水池水面下端，顶部框架上端至水面形成出水区；
[0008] 所述的顶部框架主要由配气平管和连接梁组成；两个配气平管间隔设置，连接梁有多根，多根连接梁设置在配气平管之间形成网状结构，顶网设置在顶部框架上；
[0009] 所述的底部框架主要由配气平管、孔曝气管和连接梁组成；多根连接梁设置在配气平管之间形成网状结构，多根孔曝气管均匀间隔布置在两根配气平管之间，膜孔曝气管安装有至少一个曝气头；底网设置在底部框架上；
[0010] 所述的侧部框架主要由配气竖管和支撑管组成，配气竖管至少一根，配气竖管两端分别与顶部框架和底部框架配气平管连接，支撑管两端分别与顶部框架和底部框架的配气平管或连接梁连接，侧网设置在侧部框架上；或者是部分侧部框架和侧网由水池的池壁代替；
[0011] 支撑管还设置还顶部框架和底部框架中部，两端分别与顶部框架和底部框架的连接梁连接；
[0012] 顶网和底网通过侧网连接形成网格封闭的空腔结构，漂浮生物滤床设置的空腔结构中；顶网、底网和侧网的网格比漂浮粒料直径小；顶部框架的配气平管通过空气支管与空气干管连通；配水区与进水管连通，出水区与出水管连通。
[0013] 为进一步实现本发明目的，优选地，所述的漂浮生物滤床网箱模块为多个，多个漂浮生物滤床网箱模块通过并联或者
串联连接；多个漂浮生物滤床网箱模块依次并排连接，相邻两个漂浮生物滤床网箱模块的侧部框架和侧网共用，配水区、出水区和空气干管共用，称为漂浮生物滤床网箱模块并联连接；
[0014] 多个浮生物滤床网箱模块通过导流隔墙间隔依次安装，导流隔墙设置在相邻两个漂浮生物滤床网箱模块之间，连接前一个漂浮生物滤床网箱模块的出水区和后一个漂浮生物滤床网箱模块的进水区，称为漂浮生物滤床网箱模块串联连接。
[0015] 优选地，所述的顶网、底网和侧网的网格比漂浮粒料直径小1.0～2.0mm。
[0016] 优选地，所述的管支座垂直
焊接在位于网箱框架下平面的下部配气平管和连接梁的底部，并固定于池底。
[0017] 优选地，所述的连接梁和/或支撑管采用圆形或方形的
钢管，连接梁和/或支撑管与配气平管以及配气竖管相互连通，形成配气管网。
[0018] 优选地，所述的底网与水池的池底保持0.3～1.0m距离；所述的顶网位于水池中水面下方0.2～0.8m。
[0019] 优选地，所述的配气平管和配气竖管采用外形为方形或者圆形的钢管。
[0020] 优选地，所述的配气平管、配气竖管、连接梁和支撑管采用
不锈钢或
碳钢材质，所述膜孔曝气管与曝气头采用塑料或
橡胶组合材质；所述网箱的顶网2、底网3和侧网4采用不锈钢材质。
[0021] 优选地，所述的漂浮生物滤床的漂浮粒料采用球形或不规则
破碎状外形，粒径为4～20mm，在水中呈轻微漂浮状态；漂浮粒料的厚度为1～3m；所述的漂浮粒料采用
页岩为原料，经过
破碎机破碎、烘干后，在
回转窑中烧制18～22min，烧制
温度为1100～1300℃，出炉后自然冷却，再经过破碎机破碎，然后进行筛分制得。
[0022] 应用所述的漂浮生物滤床网箱模块处理污水的方法：原水从进水管入水池中配水区，
自下而上穿过底网、漂浮生物滤床、顶网到达出水区；
[0023] 曝气运行时，来自空气干管的压缩空气，依次经空气支管、配气平管、配气竖管进入膜孔曝气管，从膜孔曝气管的曝气头进入水中，气泡上升穿过底网，对漂浮生物滤床进行曝气；原水与漂浮生物滤床的硝化膜充分接触，硝化菌快速硝化氨氮，异养菌生化降解有机物，
净化后从出水管；
[0024] 不曝气运行时，污水与漂浮生物滤床的反硝化膜充分接触，利用原水中有机物作为碳源或另外投加碳源进行反硝化脱氮，增加对原水反硝化脱氮的深度净化作用；
[0025] 气冲洗时，来自空气干管的压缩空气，依次经空气支管、配气平管、配气竖管进入膜孔曝气管，从膜孔曝气管7的曝气头进入水中，气泡上升穿过底网对漂浮生物滤床进行冲洗。
[0026] 本发明配水区作用是将原水从水平方向均匀分配至底网，并向上流动。
[0027] 漂浮生物滤床1主要作用：曝气时生物滤料膨胀或局部流化，硝化氨氮，好
氧降解有机物；不曝气时反硝化脱氮，缺氧降解有机物；不曝气时漂浮滤床截滤悬浮物，可在进水投加絮凝剂实现微絮凝过滤除磷。
[0028] 顶网的作用是将限制漂浮生物滤床的上限范围。
[0029] 出水区的作用是将穿过顶网的净化水沿水平方向流向出水端，从出水管排出。
[0030] 本发明具有如下优点和有益效果：
[0031] 1、漂浮生物滤床网箱模块重量轻，安装便捷，能够快速实施，过滤水头损失仅3-15cm，基本不影响现有水处理设施的过流能力，尤其适合用于对现有水处理设施进行工艺升级改造，增强其硝化、反硝化脱氮、生物过滤去除有机物以及微絮凝过滤除磷能力。
[0032] 2、漂浮生物滤床由湿浸润颗粒密度0.85～1.00g/cm3的漂浮粒料等颗粒滤料形成，只需简单气冲洗即可清洗滤料表面附着的悬浮物，恢复生物滤床的过流、生化和过滤能力，运行管理简单。
[0033] 3、将漂浮生物滤床网箱模块安装到现有曝气池内，形成泥膜复合强化工艺。本发明所用漂浮滤料的粒径通常在 而MBBR所用悬浮填料的直径通常在其单位体积的生物膜量与填料尺寸成反比，较MBBR数倍。
[0034] 4、漂浮生物滤床过滤悬浮物的能力虽然不如MBR的超滤膜，但足以防止活性污泥流失，维持污泥浓度。滤床借助曝气期膨胀流化更新生物膜，不会板结。漂浮生物滤床网箱模块出水悬浮物较低，适合直接深度过滤。而飘浮陶粒滤料使用寿命远高于MBR膜，且无需额外清洗，运行能耗大幅度降低。
附图说明
[0035] 图1为本发明漂浮生物滤床网箱模块的立体示意图。
[0036] 图2为本发明漂浮生物滤床网箱模块并联布置图。
[0037] 图3为图2的A-A向剖视图。
[0038] 图4为图2的B-B向剖视图。
[0039] 图5为本发明漂浮生物滤床网箱模块串联布置图。
[0040] 图中示出：漂浮生物滤床1、顶网2、底网3、侧网4、配气平管5、配气竖管6、膜孔曝气管7、连接梁8、支撑管9、管支座10、空气支管11、空气干管12、进水管13、出水管14、导流隔墙15。
具体实施方式
[0041] 为更好地理解本发明，下面结合附图对本发明作进一步的说明，但本发明的实施方式不限如此。
[0042] 如图1、2所示，一种漂浮生物滤床网箱模块，设置在水池中(或其它水体中)，包括漂浮生物滤床1、支撑管9和网箱；漂浮生物滤床1主要由湿浸润颗粒密度为0.85～1.00g/cm3的漂浮粒料组成；网箱包括顶网2、底网3、侧网4以及网箱框架；网箱框架包括顶部框架、底部框架和侧部框架；底部框架通过管支座10设置在水池的池底上部，底部框架与水池的池底之间形成配水区；顶部框架位于水池水面下，顶部框架上端至水面形成出水区；顶部框架主要由配气平管5和连接梁8组成；两个配气平管5间隔设置，连接梁8有多根，多根连接梁8设置在配气平管5之间形成网状结构，顶网2设置在顶部框架上；底部框架主要由配气平管
5、孔曝气管7和连接梁8组成；多根连接梁8设置在配气平管5之间形成网状结构，多根孔曝气管7均匀间隔布置在两根配气平管5之间，膜孔曝气管7安装有至少一个曝气头；优选每根孔曝气管7与两根配气平管5垂直连接；底网3设置在底部框架上；侧部框架主要由配气竖管
6和支撑管9组成，配气竖管6至少一根，配气竖管6两端分别与顶部框架和底部框架配气平管5连接，支撑管9两端分别与顶部框架和底部框架配气平管5或连接梁8连接，侧网4设置在侧部框架上；或者是部分侧部框架和侧网4由水池的池壁代替；支撑管9还设置还顶部框架和底部框架中部，两端分别与顶部框架和底部框架的连接梁8连接；顶网2和底网3通过侧网
4连接形成网格封闭的空腔结构，漂浮生物滤床1设置的空腔结构中；顶网2、底网3和侧网4的网格比漂浮粒料直径小；顶部框架的配气平管5通过空气支管11与空气干管12连通；配水区与进水管13连通，出水区与出水管14连通。
[0043] 多个漂浮生物滤床网箱模块通过并联或者串联连接；多个漂浮生物滤床网箱模块依次并排连接，相邻两个漂浮生物滤床网箱模块的侧部框架和侧网4共用，配水区、出水区和空气干管12共用，称为漂浮生物滤床网箱模块并联连接；多个浮生物滤床网箱模块通过导流隔墙间隔依次安装，导流隔墙设置在相邻两个漂浮生物滤床网箱模块之间，连接前一个漂浮生物滤床网箱模块的出水区和后一个漂浮生物滤床网箱模块的进水区，称为漂浮生物滤床网箱模块串联连接。
[0044] 优选地，顶网2、底网3和侧网4的网格比漂浮粒料直径小1.0～2.0mm。
[0045] 优选地，管支座10垂直焊接在位于网箱框架下平面的下部配气平管5和连接梁8的底部，并固定于池底。
[0046] 优选地，连接梁8和/或支撑管9采用圆形或方形的钢管，连接梁8和/或支撑管9与配气平管5以及配气竖管6相互连通，形成配气管网。
[0047] 优选地，配气竖管6为多根，每根配气竖管6的两端分别与顶部框架和底部框架同一侧的两根配气平管5连通。
[0048] 优选地，底网3与水池的池底保持0.3～1.0m距离。
[0049] 优选地，顶网2位于水池中水面下方0.2～0.8m。
[0050] 优选地，配气平管5和配气竖管6采用外形为方形或者圆形的钢管。
[0051] 优选地，配气平管5、配气竖管6、连接梁8和支撑管9以及支撑管10采用不锈钢或
碳钢材质，所述膜孔曝气管7与曝气头采用塑料、橡胶等组合材质。
[0052] 优选地，所述网箱的顶网2、底网3和侧网4采用不锈钢材质。
[0053] 优选地，漂浮生物滤床1的漂浮粒料采用球形或不规则破碎状外形，粒径为4～20mm，在水中呈轻微漂浮状态。漂浮粒料敷设在网箱内顶网2下方和地网3之间，形成漂浮滤床1，漂浮粒料的厚度为1～3m。漂浮粒料采用页岩为原料，经过破碎机破碎、烘干后，在回转窑中烧制18～22min，烧制温度为1100～1300℃，出炉后自然冷却，再经过破碎机破碎，然后进行筛分制得。漂浮滤料也可以采用密度范围接近的塑料球或其它强度合适的材料，要视表面挂膜性能、使用寿命、材料成本、加工难易、安全
稳定性等情况而定。
[0054] 进水管13位于水池的进水端，出水管14位于水池的出水端。
[0055] 本发明中，配气平管5和配气竖管6既作为网箱的支撑梁柱，又作为曝气管道，向膜孔曝气管7配气。
[0056] 膜孔曝气管7作为底网3的托架。膜孔曝气管7安装有曝气头，用于对网箱模块进行曝气或气冲洗。
[0057] 本发明中，空气干管12与各空气支管11连通。每个网箱一般有上、下各2根以上配气平管5，每根上配气平管5与1根空气支管11连通。顶网2和底网3上的配气平管5通过1根或多根配气竖管6相连通，多根膜孔曝气管7水平布置在底网3上的两根配气平管5之间，与配气平管5
正交连通。在同一平面的配气平管5与连接梁8平行或正交布置，在顶网2和底网3上的两个平面的配气平管5与连接梁8通过配气竖管6和支撑管9组成立体的网箱框架。
[0058] 如图1、2所示，应用所述漂浮生物滤床网箱模块处理污水的方法：原水从进水管13入水池中配水区，自下而上穿过底网3、漂浮生物滤床1、顶网2到达出水区，[0059] 曝气运行时，来自空气干管12的压缩空气，依次经空气支管11、配气平管5、配气竖管6进入膜孔曝气管7，从膜孔曝气管7的曝气头进入水中，气泡上升穿过底网，对漂浮生物滤床进行曝气；原水与漂浮生物滤床1的硝化膜充分接触，硝化菌快速硝化氨氮，异养菌生化降解有机物，净化后从出水管14排出，增加对原水硝化氨氮、降解有机物的深度净化作用；
[0060] 不曝气运行时，污水与漂浮生物滤床1的反硝化膜充分接触，利用原水中有机物作为碳源或另外投加碳源进行反硝化脱氮，增加对原水反硝化脱氮的深度净化作用；不曝气运行时的漂浮生物滤床孔隙率减小，过滤能力加大，若在进水投加絮凝剂，可以实现微絮凝过滤除磷，增加对原水深度除磷的净化作用。因此，可以根据原水处理对象的需要，在现有水处理构筑物内或河道内、水塘内安装漂浮生物滤床网箱模块，实现深度净化的目标。
[0061] 气冲洗时，来自空气干管12的压缩空气，依次经空气支管11、配气平管5、配气竖管6进入膜孔曝气管7，从膜孔曝气管7的曝气头进入水中，气泡上升穿过底网对漂浮生物滤床进行冲洗。
[0062] 配水区作用是将原水从水平方向均匀分配至底网3，并向上流动。
[0063] 顶网2的作用是限制漂浮生物滤床1的上限范围；出水区的作用是将穿过顶网2的净化水沿水平方向流向出水端，从出水管14排出。
[0064] 如图2、3、4所示，多个漂浮生物滤床网箱模块依次并排连接，相邻两个漂浮生物滤床网箱模块的侧部框架和侧网4共用，配水区、出水区和空气干管12共用，称为漂浮生物滤床网箱模块并联连接。多个漂浮生物滤床网箱模块并联安装时，漂浮生物滤床网箱模块之间的配水区和出水区相互连通，共用空气干管12；并联安装时，各个漂浮生物滤床网箱模块之间同时处理原水，处理水量相互累加，处理能力加大。
[0065] 如图5所示，多个浮生物滤床网箱模块通过导流隔墙间隔依次安装，导流隔墙设置在相邻两个漂浮生物滤床网箱模块之间，连接前一个漂浮生物滤床网箱模块的出水区和后一个漂浮生物滤床网箱模块的进水区；称为漂浮生物滤床网箱模块串联连接。漂浮生物滤床网箱模块串联连接时可以共用空气干管12。多个漂浮生物滤床网箱模块串联安装时，漂浮生物滤床网箱模块之间需要采用导流隔墙分隔，将前级网箱模块出水导入后级模块的配水区。多个漂浮生物滤床网箱模块串联安装时，相串联的两组网箱模块之间先后处理同样的原水，处理水量不变，处理程度增加。
[0066] 本发明漂浮生物滤床由湿浸润颗粒密度0.85～1.00g/cm3的漂浮粒料等颗粒滤料形成，只需简单气冲洗即可清洗滤料表面附着的悬浮物，恢复生物滤床的过流、生化和过滤能力，运行管理简单。本发明所用漂浮滤料的粒径通常在 而MBBR所用悬浮填料的直径通常在 其单位体积的生物膜量与填料尺寸成反比，较MBBR数倍。
[0067] 本发明漂浮生物滤床过滤悬浮物的能力虽然不如MBR的超滤膜，但足以防止活性污泥流失，维持污泥浓度。滤床借助曝气期膨胀流化更新生物膜，不会板结。漂浮生物滤床网箱模块出水悬浮物较低，适合直接深度过滤。而飘浮陶粒滤料使用寿命远高于MBR膜，且无需额外清洗，运行能耗大幅度降低。
[0068] 本发明浮生物滤床网箱模块重量轻，安装便捷，能够快速实施，过滤水头损失仅3-15cm，基本不影响现有水处理设施的过流能力，尤其适合用于对现有水处理设施进行工艺升级改造，增强其硝化、反硝化脱氮、生物过滤去除有机物以及微絮凝过滤除磷能力。
[0069] 本发明曝气运行时，原水与漂浮生物滤床的硝化膜充分接触，硝化菌快速硝化氨氮，异养菌生化降解有机物，净化后从出水管14排出，增加对原水硝化氨氮、降解有机物的深度净化作用；不曝气运行时，污水与漂浮生物滤床的反硝化膜充分接触，利用原水中有机物作为碳源或另外投加碳源进行反硝化脱氮，增加对原水反硝化脱氮的深度净化作用；不曝气运行时，漂浮生物滤床孔隙率减小，过滤能力加大，若在进水投加絮凝剂，可以实现微絮凝过滤除磷，增加对原水深度除磷的净化作用。因此，本发明可以根据原水处理对象的需要，在现有水处理构筑物内或河道内、水塘内安装漂浮生物滤床网箱模块，实现深度净化的目标。
