《一種兩級漠沙濾池及其廢水處理方法》是環境保護部南京環境科學研究所於2014年2月28日申請的專利，該專利的公布號為CN103803667A，申請公布日為2014年5月21日，發明人是高吉喜、張後虎、彭禹、蔡邦成。該發明屬於水污染控制技術領域。
《一種兩級漠沙濾池及其廢水處理方法》包括依次連線的調節池、一級漠沙濾池、一級貯水池、二級漠沙濾池、二級貯水池和三級貯水池；調節池底部設定有與提升管道連線的吸水喇叭口，提升管道通過提升泵將廢水提升至一級漠沙濾池；一級漠沙濾池中設定有濾料和過濾柱；一級貯水池的結構同調節池，二級漠沙濾池的結構同一級漠沙濾池，一級貯水池底部設定有與提升管道連線的吸水喇叭口，該提升管道通過提升泵將廢水提升至二級漠沙濾池；經過二級漠沙濾池過濾後進入二級貯水池，二級貯水池的底部設定有與提升管道連線的吸水喇叭口，提升管道通過提升泵將廢水提升至三級貯水池。該工藝操作簡便，運行穩定，經濟實用。
2017年12月11日，《一種兩級漠沙濾池及其廢水處理方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種兩級漠沙濾池及其廢水處理方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種兩級漠沙濾池及其廢水處理方法
- 申請人：環境保護部南京環境科學研究所
- 申請日：2014年2月28日
- 申請號：2014100714035
- 公布日：2014年5月21日
- 公布號：CN103803667A
- 發明人：高吉喜、張後虎、彭禹、蔡邦成
- 地址：江蘇省南京市玄武區蔣王廟街8號
- 分類號：C02F1/00(2006.01)I
- 代理機構：南京知識律師事務所
- 代理人：蔣海軍
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,發明目的,技術方案,有益效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
截至2014年2月，隨著經濟的發展，化工廢水對環境的污染日益加劇，化工產品生產過程中排放的大多都是結構複雜、有毒有害和生物難以降解的有機物污染物質，處理的難度大。現代化工廢水處理技術按作用原理，可分為物理法、化學法、物理化學法和生物法四大類。混凝沉澱法是利用混凝劑對工業廢水進行淨化處理的一種方法。經混凝沉澱後的廢水，水中還含有較小顆粒的懸浮物和膠體，一般通過過濾將懸浮顆粒和膠體截留在濾料的表面和內部空隙中。常用的濾池有壓力濾池、移動沖洗罩濾池和無閥濾池，其中壓力濾池運轉管理較方便，但其耗用鋼材較多，造價高，且濾料裝卸不方便；移動沖洗罩濾池池體結構簡單、池深較淺，但其機電控制設備較多，自動控制和維修較複雜；無閥濾池沖洗完全自動，管理方便，但結構複雜，濾料封閉，裝卸困難。
發明內容
發明目的
針對2014年2月之前的技術混凝沉澱後的廢水在過濾處理中存在的填料裝卸困難、造價高、維護複雜的問題，該發明提供了一種兩級漠沙濾池及其廢水處理方法，該裝置和工藝操作簡便，運行穩定，經濟實用。
技術方案
《一種兩級漠沙濾池及其廢水處理方法》的技術方案如下：一種兩級漠沙濾池，它包括調節池和濾池，所述的濾池包括一級漠沙濾池和二級漠沙濾池，它還包括一級貯水池、二級貯水池和三級貯水池，所述的調節池、一級漠沙濾池、一級貯水池、二級漠沙濾池、二級貯水池和三級貯水池依次連線；所述的調節池底部設定有與提升管道連線的吸水喇叭口，所述的提升管道通過提升泵將廢水提升至所述的一級漠沙濾池；所述的一級漠沙濾池中設定有濾料和過濾柱；所述的一級貯水池的結構同所述的調節池，二級漠沙濾池的結構同一級漠沙濾池，一級貯水池底部設定有與提升管道連線的吸水喇叭口，該提升管道通過提升泵將廢水提升至二級漠沙濾池；經過二級漠沙濾池過濾後進入二級貯水池，二級貯水池的底部設定有與提升管道連線的吸水喇叭口，提升管道通過提升泵將廢水提升至三級貯水池。
優選地，所述的調節池、一級漠沙濾池、一級貯水池、二級漠沙濾池、二級貯水池和三級貯水池的主體結構均採用磚混結構，外敷設一層防滲層，防滲層採用黏土和高密度聚乙烯組成的複合材料。優選地，所述的一級漠沙濾池及二級漠沙濾池中的濾料均為漠沙，粒徑為0.15～0.20毫米。優選地，過濾柱為圓筒形，圓筒表面設定有濾孔，圓筒內中設定有實心柱，該實心柱採用磚混結構。
優選地，一級漠沙濾池中過濾柱上的濾孔孔徑D1為0.12毫米，二級漠沙濾池中過濾柱上的濾孔孔徑D2為0.10毫米，所述的一級漠沙濾池中的過濾柱通過異徑管與反衝洗管道連線，該反衝洗管道的另一端與一級貯水池中的提升泵連線；所述的二級漠沙濾池中的過濾柱通過異徑管與反衝洗管道連線，該反衝洗管道的另一端與二級貯水池中的提升泵連線。優選地，所述的過濾柱的高徑比（過濾柱高度和直徑的比例）為5:1～8:1。優選地，一級漠沙濾池及二級漠沙濾池的兩側各設定一個閥門，通過閥門的啟閉控制一級貯水池和二級貯水池的進水，以此保證漠沙濾池的連續運行。
一種兩級漠沙濾池的廢水處理方法，其步驟為：
a.原水經調節池調節水量後，經提升泵提升至一級漠沙濾池，經過一級漠沙濾池中濾料過濾後，過濾水通過一級漠沙濾池內的過濾柱進行收集；
b.經一級漠沙濾池中的過濾柱收集的過濾水進入一級貯水池；
c.一級貯水池的貯存水經提升泵提升至二級漠沙濾池，經過二級漠沙濾池中濾料過濾後，過濾水通過二級漠沙濾池內的過濾柱進行收集，收集的過濾水進入二級貯水池，最後通過提升泵提升到三級貯水池中；
d.經過一段時間的過濾，一級漠沙濾池及二級漠沙濾池中過濾柱上的濾孔會發生堵塞，此時通過控制設定在一級漠沙濾池、一級貯水池、二級漠沙濾池、二級貯水池和三級貯水池之間的反衝洗管道，控制水流，進行反衝洗，反衝洗水源分別來自過二級貯水池和三級貯水池。
優選地，所述的一級漠沙濾池及二級漠沙濾池中的濾料均為漠沙，粒徑為0.15～0.20毫米。所述的漠沙即取自沙漠的沙子，主要成分是石英，含量在70%左右，另Fe2O3、Al2O3、CaO及MgO的含量在20%左右，還有少量的長石和白雲母，粒徑在0.10～0.50毫米之間。它來源於砂岩和花崗岩風化的殘留礦物，經過機械搬運（風力、水力）作用富集而成。
有益效果
相比於2014年2月之前的技術，《一種兩級漠沙濾池及其廢水處理方法》的優點在於：
（1）該發明的兩級漠沙濾池包括一級漠沙濾池及二級漠沙濾池，兩級漠沙濾池均採用漠沙作為濾料，極大地減小了投資及運行成本，特別是在漠沙資源豐富的北方沙漠地區，成本更為低廉；經過一段時間的過濾，一級漠沙濾池及二級漠沙濾池中過濾柱上的濾孔會發生堵塞，此時通過控制設定在一級漠沙濾池、一級貯水池、二級漠沙濾池、二級貯水池和三級貯水池之間的反衝洗管道，控制水流，通過調節閥門的啟閉進行反衝洗，反衝洗水源分別來自過二級貯水池和三級貯水池，充分利用了過濾水，減小了運行費用；
（2）該發明的結構中的一級漠沙濾池、二級漠沙濾池結構相同，濾池中設定有濾料和過濾柱，過濾柱的高徑比為5:1～8:1，此範圍的高徑比既保證了穩定良好的出水效果，同時也減小了構築物的占地面積，大大地減少了基建投資費用；
（3）該發明的一級漠沙濾池、二級漠沙濾池的結構設計中，一級漠沙濾池中過濾柱上的濾孔孔徑D1為0.12毫米，二級漠沙濾池中過濾柱上的濾孔孔徑D2為0.10毫米，因採用均布的濾孔分布形式及適當的一級、二級漠沙濾池的濾孔孔徑組合，減小了過濾柱阻塞的頻率，同時也增強了反衝洗時對一級漠沙濾池、二級漠沙濾池內不同深度濾層的沖洗效果；
（4）該發明結構簡單，便於操作，機電控制設備較少，維護方便；
（5）該發明濾料未封閉，裝卸容易；耗用鋼材較少，造價低。
附圖說明
圖1為該發明兩級漠沙過濾池剖面圖；
圖2為圖1的俯視圖；
圖3為圖的A-A剖面圖；
圖4為該發明的過濾柱放大示意圖。
圖中：1、調節池；2、一級漠沙濾池；3、一級貯水池；4、二級漠沙濾池；5、二級貯水池；6、三級貯水池；7、提升管道；8、提升泵；9、過濾柱；91、濾孔；92、實心柱；93、異徑管；10、吸水喇叭口；11、主體結構；12、閥門；13、反衝洗管道；14、濾料。
附圖說明
權利要求
1.一種兩級漠沙濾池，它包括調節池（1）和濾池，其特徵在於，所述的濾池包括一級漠沙濾池（2）和二級漠沙濾池（4），它還包括一級貯水池（3）、二級貯水池（5）和三級貯水池（6），所述的調節池（1）、一級漠沙濾池（2）、一級貯水池（3）、二級漠沙濾池（4）、二級貯水池（5）和三級貯水池（6）依次連線；所述的調節池（1）底部設定有與提升管道（7）連線的吸水喇叭口（10），所述的提升管道（7）通過提升泵（8）將廢水提升至所述的一級漠沙濾池（2）；所述的一級漠沙濾池（2）中設定有濾料（14）和過濾柱（9）；所述的一級貯水池（3）的結構同所述的調節池（1），二級漠沙濾池（4）的結構同一級漠沙濾池（2），一級貯水池（3）底部設定有與提升管道（7）連線的吸水喇叭口（10），該提升管道（7）通過提升泵（8）將廢水提升至二級漠沙濾池（4）；經過二級漠沙濾池（4）過濾後進入二級貯水池（5），二級貯水池（5）的底部設定有與提升管道（7）連線的吸水喇叭口（10），提升管道（7）通過提升泵（8）將廢水提升至三級貯水池（6）。
2.根據權利要求1所述的一種兩級漠沙濾池，其特徵在於，所述的調節池（1）、一級漠沙濾池（2）、一級貯水池（3）、二級漠沙濾池（4）、二級貯水池（5）和三級貯水池（6）的主體結構（11）均採用磚混結構，外敷設一層防滲層，防滲層採用黏土和高密度聚乙烯組成的複合材料。
3.根據權利要求2所述的一種兩級漠沙濾池，其特徵在於，所述的一級漠沙濾池（2）及二級漠沙濾池（4）中的濾料（14）均為漠沙，粒徑為0.15～0.20毫米。
4.根據權利要求3所述的一種兩級漠沙濾池，其特徵在於，過濾柱（9）為圓筒形，圓筒表面設定有濾孔（91），圓筒內中設定有實心柱（92），該實心柱（92）採用磚混結構。
5.根據權利要求2所述的一種兩級漠沙濾池，其特徵在於，一級漠沙濾池（2）中過濾柱（9）上的濾孔（91）孔徑D1為0.12毫米，二級漠沙濾池（4）中過濾柱（9）上的濾孔（91）孔徑D2為0.10毫米，所述的一級漠沙濾池（2）中的過濾柱（9）通過異徑管（93）與反衝洗管道（13）連線，該反衝洗管道（13）的另一端與一級貯水池（3）中的提升泵（8）連線；所述的二級漠沙濾池（4）中的過濾柱（9）通過異徑管（93）與反衝洗管道（13）連線，該反衝洗管道（13）的另一端與二級貯水池（5）中的提升泵（8）連線。
6.根據權利要求5所述的一種兩級漠沙濾池，其特徵在於，所述的過濾柱（9）的高徑比為5:1～8:1。
7.根據權利要求6所述的一種兩級漠沙濾池，其特徵在於，一級漠沙濾池（2）及二級漠沙濾池（4）的兩側各設定一個閥門（12），通過閥門（12）的啟閉控制一級貯水池（3）和 二級貯水池（5）的進水，以此保證漠沙濾池的連續運行。
8.一種兩級漠沙濾池的廢水處理方法，其步驟為：
a.原水經調節池（1）調節水量後，經提升泵（8）提升至一級漠沙濾池（2），經過一級漠沙濾池（2）中濾料（14）過濾後，過濾水通過一級漠沙濾池（2）內的過濾柱（9）進行收集；
b.經一級漠沙濾池（2）中的過濾柱（9）收集的過濾水進入一級貯水池（3）；
c.一級貯水池（3）的貯存水經提升泵（8）提升至二級漠沙濾池（4），經過二級漠沙濾池（4）中濾料（14）過濾後，過濾水通過二級漠沙濾池（4）內的過濾柱（9）進行收集，收集的過濾水進入二級貯水池（5），最後通過提升泵（8）提升到三級貯水池（6）中；
d.經過一段時間的過濾，一級漠沙濾池（2）及二級漠沙濾池（4）中過濾柱（9）上的濾孔（91）會發生堵塞，此時通過控制設定在一級漠沙濾池（2）、一級貯水池（3）、二級漠沙濾池（4）、二級貯水池（5）和三級貯水池（6）之間的反衝洗管道（13），控制水流，進行反衝洗，反衝洗水源分別來自過二級貯水池（5）和三級貯水池（6）。
9.根據權利要求8所述的一種兩級漠沙濾池的廢水處理方法，其特徵在於，所述的一級漠沙濾池（2）及二級漠沙濾池（4）中的濾料（14）均為漠沙，粒徑為0.15～0.20毫米。
實施方式
實施例1
如圖1、2，兩級漠沙濾池，它包括依次連線的調節池1、一級漠沙濾池2、一級貯水池3、二級漠沙濾池4、二級貯水池5和三級貯水池6；調節池1底部設定有與提升管道7連線的吸水喇叭口10，提升管道7通過提升泵8將廢水提升至一級漠沙濾池2；一級漠沙濾池2中設定有濾料14和過濾柱9；一級貯水池3的結構同所述的調節池1，二級漠沙濾池4的結構同一級漠沙濾池2，一級貯水池3底部設定有與提升管道7連線的吸水喇叭口10，該提升管道7通過提升泵8將廢水提升至二級漠沙濾池4；經過二級漠沙濾池4過濾後進入二級貯水池5，二級貯水池5的底部設定有與提升管道7連線的吸水喇叭口10，提升管道7通過提升泵8將廢水提升至三級貯水池6。一級漠沙濾池2及二級漠沙濾池4中的濾料14均為漠沙，平均粒徑為0.15～0.20毫米。一級漠沙濾池2及二級漠沙濾池4的兩側各設定一個閥門12。
如圖1、3所示，該實施例的構築物主體結構11均採用磚混結構，外敷設一層防滲層，防滲層採用黏土和高密度聚乙烯組成的複合材料。
如圖4，過濾柱9為圓筒形，圓筒表面設定有濾孔91，圓筒內中設定有實心柱92，該實心柱92採用磚混結構。一級漠沙濾池2中過濾柱9上的濾孔91孔徑D1為0.12毫米，二級漠沙濾池4中過濾柱9上的濾孔91孔徑D2為0.10毫米，一級漠沙濾池2中的過濾柱9通過異徑管93與反衝洗管道13連線，該反衝洗管道13的另一端與一級貯水池3中的提升泵8連線；二級漠沙濾池4中的過濾柱9通過異徑管93與反衝洗管道13連線，該反衝洗管道13的另一端與二級貯水池5中的提升泵8連線。
上述兩級漠沙濾池的廢水處理方法，其步驟為：
a.原水經調節池1調節水量後，經提升泵8提升至一級漠沙濾池2，經過一級漠沙濾池2中濾料14過濾後，過濾水通過一級漠沙濾池2內的過濾柱9進行收集；
b.經一級漠沙濾池2中的過濾柱9收集的過濾水進入一級貯水池3；
c.一級貯水池3的貯存水經提升泵8提升至二級漠沙濾池4，經過二級漠沙濾池4中濾料14過濾後，過濾水通過二級漠沙濾池4內的過濾柱9進行收集，收集的過濾水進入二級貯水池5，最後通過提升泵8提升到三級貯水池6中；
d.經過一段時間的過濾，一級漠沙濾池2及二級漠沙濾池4中過濾柱9上的濾孔91會發生堵塞，此時通過控制設定在一級漠沙濾池2、一級貯水池3、二級漠沙濾池4、二級貯水池5和三級貯水池6之間的反衝洗管道13，控制水流，進行反衝洗，反衝洗水源分別來自過二級貯水池5和三級貯水池6。
上述的一級漠沙濾池2、二級漠沙濾池4濾料層高度為H1：1.0≤H1≤1.5米；砂面上水深為H2：1.0≤H2≤1.5米；超高（即一級漠沙濾池2、二級漠沙濾池4壁高出液面的高度）為H3：0.6≤H3≤0.8米；池壁厚為H4：0.2≤H4≤0.3米；一級漠沙濾池2、二級漠沙濾池4底部為過水渠，過水渠高H5：0.4≤H5≤0.8；水反衝洗強度q：1≤q≤5l/秒/平方米；過濾柱9高徑比5:1≤h/D≤8:1；濾速為V：7≤V≤15米/小時。濾池工作時間為24小時，沖洗周期為48小時，每次水沖洗時間為10分鐘。其中，濾料層高度1.0≤H1≤1.5米，砂面上水深1.0≤H2≤1.5米，濾速7≤V≤15米/小時的條件下，能穩定出水效果；在超高為0.6≤H3≤0.8米的條件下，能有效防止污水液面過高而產生溢流；在水反衝洗強度為1≤q≤5l/秒/平方米的條件下，能在保證反衝洗效果的同時有效減少濾料的流失；在過濾柱高徑比5:1≤h/D≤8:1的條件下，能在保證有效利用不同高度濾料層，控制反衝洗效果的同時，減少濾池的占地面積。
實施例2
該實施例基於上述實施例1的兩級漠沙濾池對以下出水進行廢水處理。某脫脂磷化廢水（COD：160-180毫克/升，磷酸鹽（以P計）：84-108毫克/升，pH值：4.2-5.1，石油類：163-215毫克/升，Zn：35-40毫克/升）經化學沉澱、絮凝氣浮後，出水水質為COD：72-81毫克/升，磷酸鹽（以P計）：6.6-10.8毫克/升，pH值：4.9-5.8，石油類：12-23毫克/升，Zn：4.7-6.2毫克/升，
該實施例基於上述實施例1的廢水處理方法，運行基本參數：日處理水量Q為3000立方米/天；濾料層高度H1為1.1米（1.0≤H1≤1.5米）；砂面上水深H2為1.5（1.0≤H2≤1.5米）；超高H3為0.6米（0.6≤H3≤0.8米）；壁厚H4為0.2（0.2≤H4≤0.3米）；過水渠高H5為0.5（0.4≤H5≤0.8）；水反衝洗強度q為5l/秒/平方米（1≤q≤5l/秒/平方米）；過濾柱9直徑D為0.5米，高度h為3米（高徑比5:1～8:1）；濾速V為15米/小時（7≤V≤15米/小時）。濾池工作時間為24小時，沖洗周期為48小時，每次水沖洗時間為10分鐘；濾池長為4米，寬為4米，進水流量q為0.035立方米/秒；提升管道平均流速v為1.12米/秒（管徑為DN100）；反衝洗乾管中水流流速V水為1.0米/秒；過濾柱9的孔口數量為34200；濾孔孔徑D1為0.12毫米，D2為0.10毫米；反衝洗流量qg為0.013立方米/秒；反衝洗管道13管徑為300毫米。
按上述運行工況連續運行，經一級漠沙濾池2過濾後出水水質為COD：55-72毫克/升，磷酸鹽（以P計）：1.4-2.8毫克/升，pH值：6.0-6.5，石油類：13-22毫克/升，Zn：1.4-2.2毫克/升，經二級漠沙濾池4過濾後出水水質為COD：23-35毫克/升，磷酸鹽（以P計）：0.2-0.3毫克/升，pH值：6.8-7.5，石油類：1-3毫克/升，Zn：0.7-1.2毫克/升，二級漠沙濾池4出水水質穩定地達到國家一級排放標準（CB8978-1998）。一級漠沙濾池2、二級漠沙濾池4中的濾料每2年更換一次。
實施例3
該實施例基於上述實施例1的兩級漠沙濾池對以下出水進行廢水處理。某印染廢水（CODCr：1150-1250毫克/升，BOD5：210-260毫克/升，色度：400-500倍，pH值：9.2-11.6，SS：1800-2200）經懸浮、附著生物厭氧-好氧-微絮凝處理後，出水水質為CODCr：150-360毫克/升，BOD5：70-80毫克/升，色度：100-140倍，pH值：8.5-9.4，SS：200-400，
該實施例基於上述實施例1的廢水處理方法，運行基本參數：日處理水量Q為3000立方米/天；濾料層高度H1為1.5米（1.0≤H1≤1.5米）；砂面上水深H2為1.1米（1.0≤H2≤1.5米）；超高H3為0.8米（0.6≤H3≤0.8米）；壁厚H4為0.3（0.2≤H4≤0.3米）；過水渠高H5為0.8（0.4≤H5≤0.8）；水反衝洗強度q為1l/秒/平方米（1≤q≤5l/秒/平方米）；過濾柱直徑D為0.5米，高度h為4米（高徑比5:1～8:1）；濾速V為8米/小時（7≤V≤15米/小時）。濾池工作時間為24小時，沖洗周期為48小時，每次水沖洗時間為10分鐘。濾池總高H為4.0米；濾池長為4.0米，寬為5米；進水流量q為0.035立方米/秒；過濾柱9的孔口數量為34200；濾孔孔徑D1為0.12毫米，D2為0.10毫米；反衝洗流量qg為0.050立方米/秒；反衝洗管管徑為500毫米。
按上述運行工況連續運行，經一級漠沙濾池2過濾後出水水質為CODCr：53-76毫克/升，BOD5：15-24毫克/升，色度：40-60倍，pH值：8.0-8.7，SS：60-90，經二級漠沙濾池4過濾後出水水質為CODCr：30-48毫克/升，BOD5：10-14毫克/升，色度：20-40倍，pH值：7.2-8.1，SS：20-50，出水水質穩定地達到國家一級排放標準（CB8978-1998）。一、二級漠沙濾池中的濾料每2年更換一次。
榮譽表彰
2017年12月11日，《一種兩級漠沙濾池及其廢水處理方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
