一种滤池系统、其分层取样装置及取样方法与流程

1.本发明属于污水处理技术领域，更具体地说，涉及一种滤池系统、其分层取样装置及取样方法。


背景技术：

2.随着我国城市化进程及工业的加速发展，大量的生活与工业污水流入江河、湖泊或地下水中。给水体造成严重污染，对渔业用水、生活用水等产生影响。污水污染己成为制约城市甚至国家发展的重要因素之一，因此，国家对污水处理厂的排放标准也愈发严格。越来越多的城市污水处理厂为响应国家节能减排号召，排放标准由原来的《城镇污水处理厂污染物排放标准》gb18918-2002中的一级b、一级a提高至地表准iv类(地表水环境质量标准gb3838-2002)或者更高标准。滤池可用于cod、氨氮、总氮、ss等的去除，按照去除对象可划分为曝气生物滤池、反硝化生物滤池、反硝化深床滤池、v型滤池等。滤池由于其抗冲击负荷能力强、不易发生污泥膨胀、管理简便等特点，因此在污水处理领域已广泛应用，除了应用于城镇原污水二级处理、工业废水深度处理等，还被应用于各类水质处理的提标改造。
3.滤池通过滤料的吸附作用及其表面所附着的各类微生物来减少或降解污水中污染物的浓度。因此，滤池的运行效率和稳定性与滤料的结构性能及其富集的微生物组成密切相关。不同工况下的滤池中微生物群落组成都有差别，并且会在运行过程中不断发生改变，其变化会对滤池整体运行和功能产生决定性影响。滤池中微生物组成的变化是对其未来功能变化的早期指示，因此在日常运行过程中可以通过微生物的变化情况来掌握和预判滤池的运行表现，进而实现对水厂的稳定控制。在实际运行过程中，滤池的微生物沿层分布通常是不均匀的。以向上流滤池为例，通常其进水端的微生物浓度和丰富程度远远大于出水端。这就要求在取样时，需取到滤池不同层级的滤料。此外，在长期的运行过程中，滤料的性能也会不断改变，其性能的稳定性也构成了滤池系统稳定运行的重要因素，因此也有必要定期取出滤池内的不同层级的滤料检测其结构性能。虽然已有多种取样器的出现，但其在实际使用过程中都存在一定的技术问题：首先，通常水厂中的滤池深度超过5m，其中滤料层厚度约3-4m，而市面上一般取样器仅1-2m，其长度远不及取样要求。另外，现有的取样器通常是直接插入滤料层中进行取样，而且每次只能取到一个深度的样品，该方式容易受到滤池填料层压力和池内水压限制，越向底层取样器受压力限制越大，且大多完全依赖人力。当取样量多时，取样次数也随之增加，操作繁琐，效率较低。
4.经检索，中国专利申请号为201720512523.3的申请案，公开了一种滤池滤料多层同步取样器，该申请案中的取样器包括管体和外壳，所述管体的外壁在竖直方向上均匀间隔设置有多个进样孔，所述进样孔的一个竖直侧壁上设置有刮片，所述管体的内部在进样孔的下侧设置有隔板，所述隔板与进样孔一一对应设置，所述隔板与管体的内壁形成样品仓，所述外壳套设在管体外壁。该申请案通过在管体上设置有多个进样孔，并且在管体内部形成样品仓用于储存收集的样品，实现对滤池滤料的取样，通过在管体外壁套设外壳，通过调节外壳的高度实现进样孔的使用数量的确定，以实现对不同层滤料的同步取样。但针对
滤池填料层压力和池内水压限制，越向底层取样器受压力限制越大，导致取样操作不便的问题，并没有得到有效的解决。


技术实现要素：

5.1、要解决的问题
6.针对现有取样器功能单一，不能对不同深度的料层同时取样、且取样费力，效率低的问题，本发明提供了一种滤池系统、其分层取样装置及取样方法，采用本发明的技术方案，不仅能够实现对不同滤料层同时取样，而且，在取样过程中，取样装置受到的阻力较小，使得取样更加的方便、快捷。
7.2、技术方案
8.为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
9.本发明的一种分层取样装置，包括外筒和内筒，所述的外筒设置于滤池内，内筒置于外筒内，外筒的外周壁上开设有第一过滤孔，内筒的外周壁上开设有第二过滤孔，所述的内筒沿垂直方向设置至少一个取样空间，用于对不同深度滤料层进行取样。
10.优选地，所述内筒的取样空间内设置有滤料，所述的第一过滤孔、第二过滤孔的孔径小于滤池中滤料粒径，以及取样空间内滤料的粒径。
11.优选地，所述的外筒外周壁包裹有钢丝网，该钢丝网的网格间隙小于滤料的粒径，内筒的取样空间内设置有滤料，第二过滤孔的孔径小于取样空间内滤料的粒径。
12.优选地，所述的内筒由至少一个吊篮组成，该吊篮内部形成取样空间，多个吊篮沿外筒长度方向排布。
13.优选地，所述吊篮的顶部设置有吊耳，底部设有吊钩，该吊钩与吊耳相配合，实现相邻吊篮的连接。
14.优选地，所述的吊篮高度相同，每个吊篮上均设有编号。
15.优选地，所述的外筒包括两段，两段外筒通过法兰连接。
16.本发明的一种滤池系统，包括滤池，该滤池利用上述的取样装置进行取样。
17.优选地，所述的滤池内设有滤料层和承托层，外筒的两段在滤料层和承托层交界处用法兰进行连接。
18.本发明的一种滤池系统的取样方法，利用上述的取样装置进行取样，具体步骤如下：
19.步骤一、根据取样安排，提前将盛放有滤料的内筒放置于外筒内；
20.步骤二、确定取样时间，将内筒从外筒中取出，然后取出内筒中的滤料；
21.步骤三、取样完成后，向内筒中补充适量的滤料；
22.步骤四、将内筒再次放入外筒中。
23.3、有益效果
24.相比于现有技术，本发明的有益效果为：
25.(1)本发明的一种分层取样装置，内筒沿垂直方向设置至少一个取样空间，每个取样空间用于对不同深度的滤料层进行取样，这样可一次取出不同深度的样品，简化了取样操作，提高了取样效率。
26.(2)本发明的一种分层取样装置，第一过滤孔、第二过滤孔的孔径均小于滤料的直
径，保证污水及其中的微生物可通过第一过滤孔、第二过滤孔到达内筒内部，但滤料不会穿过第一过滤孔、第二过滤孔，外筒本身是固定于滤池内的，取样时，内筒内提前放置有滤料，只需要将内筒放入外筒内，内筒里的滤料对污水中的微生物进行吸附，即可完成取样操作，而此时外筒内没有滤料层的阻挡，内筒只需克服水的阻力，大大降低了取样的难度，特别是滤池底部的取样操作将会更加方便；同时取样过程中减少了对滤池的扰动，可最大程度上保证不同深度样品的准确性；
27.(3)本发明的一种分层取样装置，每个吊篮的高度一致，且均设有编号，这样，在取样过程中，可更加方便地识别不同深度的滤料；另外，通过吊耳和吊钩的相互配合，可实现所有吊篮的一次性取出、放入，使得整个取样过程更加高效，且这种设计，结构简单，实用性强；
28.(4)本发明结构的一种滤池系统，分层取样装置的外筒分为两个部分，在承托层与滤料层分界处用法兰连接，以便于外筒的固定安装；另外，取样装置外筒的高度高于滤池中的最高液位，可有效保证反冲洗过程中，滤池内的滤料不被冲洗至取样装置内，从而影响取样装置的使用效果。
附图说明
29.图1为本发明的分层取样装置的结构示意图；
30.图2为本发明中分层取样装置的横截面示意图
31.图3为图1中a处的局部放大示意图；
32.图4为本发明中内筒吊篮的结构示意图；
33.图5为本发明的滤池系统的结构示意图。
34.图中：1、外筒；11、第一过滤孔；
35.2、内筒；21、第二过滤孔；22、吊耳；23、吊钩；
36.3、钢丝网；4、法兰；5、提升装置；
37.6、滤池；61、滤池平台；62、滤料层；63、承托层；64、布水布气层；65、维修孔。
具体实施方式
38.下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
39.实施例1
40.参考图1、图2、图3所示，本实施例的一种分层取样装置，包括外筒1和内筒2，所述的外筒1设置于滤池内，内筒2置于外筒1内，外筒1的外周壁上开设有第一过滤孔11，内筒2的外周壁上开设有第二过滤孔21，所述的内筒2沿垂直方向设置至少一个取样空间，用于对不同深度滤料层进行取样。这样可一次取出不同深度的样品，简化了取样操作，提高了取样效率。同时，在取样过程中，外筒1的存在有效减轻了内筒2受滤池内滤料层压力和水压力的影响，使得取样操作更加轻松。
41.所述的第一过滤孔11、第二过滤孔21的孔径均小于滤池中滤料的直径，保证污水及其中的微生物可通过第一过滤孔11、第二过滤孔21进入内筒2内，但滤料不会穿过第一过滤孔11、第二过滤孔21。因为外筒1本身是固定于滤池内的，取样时，内筒2内提前放置有滤料，只需要将内筒2放入外筒内，内筒2里的滤料对污水中的微生物进行吸附，即可完成取样
操作，而此时外筒1内没有滤料层的阻挡，内筒只需克服污水的阻力，而在实际取样过程中，滤料层带来的压力远远大于污水的压力，这就大大降低了取样的难度，特别是滤池底部的取样操作将会更加方便；同时，取样过程中减少了对滤池的扰动，可最大程度上保证不同深度样品的准确性。
42.具体的，内筒2由若干圆筒型吊篮组成，每一个吊篮的直径均略小于外筒的直径；各吊篮从下到上依次垂直分布，每一个吊篮上设有吊耳22，用于取样时起吊。所述吊篮具有均匀大小的网格间隙以保证池内污水及其中的微生物可以正常流通，且吊篮网格间隙大小需小于滤料的直径，以保证内筒2中的滤料不会流出至外筒1中。为了更加精准地对处于不同深度的滤料层进行取样，且容易识别，每个吊篮的高度一致，且每个吊篮上均设有标记，加以区分。具体到本实施例中，每个吊篮的高度为0.5m，且在吊篮上刻有数字编号，最小编号为最底层0-0.5m段的滤料层，数字由小到大逐层类推。同时，除最底层的吊篮底部中心无吊钩23外，其余各层级吊篮底部均设有吊钩23，位于底部吊篮的吊耳22与上一层吊篮的吊钩23相互配合，以便于取样时一次性取出所有内筒吊篮，使得取样操作更加高效。具体到本实施例中，吊耳22为十字交叉的支撑圆钢，且设置在吊篮的顶部。另外，外筒1抗压强度需满足滤池内滤料和水的压力，吊篮的抗压强度只需满足外筒中污水的压力。优选地，外筒、吊篮及支撑圆钢均可选用不锈钢材质。另外，为了便于外筒1的安装操作，可在外筒1两侧装有吊装耳。工作时，内筒吊篮内存放有滤料，当取样时内筒吊篮被取出后，外筒需保证不被滤料层压力和池内水的压力挤压变形，维持内筒所需的空间。
43.实施例2
44.实施例1中，由于外筒1上的第一过滤孔11孔径较小，且外筒1长期处于滤池内，会有微生物聚集在第一过滤孔11内，反冲洗过程中，这些聚集的微生物不易被冲洗掉，微生物的长期聚集，容易造成第一过滤孔11的堵塞，从而影响整个取样装置的使用效果。为解决这一问题，本实施例中，第一过滤孔11的孔径设置较大，孔径大小既考虑外筒结构所能承受的压力，也要保证运行过程中不会堵塞。但第一过滤孔11的孔径过大，滤池内滤料会通过第一过滤孔11进入取样装置内，从而影响取样装置的使用效果。为了保证滤池内的滤料不会进入取样装置内，在外筒1外周壁包裹有钢丝网3，该钢丝网3的网格间隙小于滤料的粒径，且第二过滤孔21的孔径小于取样空间内滤料的粒径。由于微生物在钢丝网上的附着面积较小，即使有微生物附着在钢丝网3的网格上，在反冲洗过程中，也比较容易进行清理。钢丝网3的设置即保证了滤料不会穿过第一过滤孔11、第二过滤孔21到达取样装置内部，又有效地解决了第一过滤孔11易堵塞的问题。
45.实施例3
46.本实施例的一种滤池系统，包括上述的取样装置和滤池6，该取样装置垂直布置于滤池6中，滤池6从上至下依次为滤池平台61、滤料层62、承托层63、布水布气层64，其中，布水布气层64的侧面设有维修孔65，便于维修操作。污水经过滤料层62及其富集微生物的代谢作用，对污水中的污染物进行降解和去除，达到净化效果。
47.为保证反冲洗过程中滤池内的滤料不被冲洗至取样装置内，取样装置外筒1的高度设置应该高于滤池中的最高液位。本实施例中，取样装置的外筒1顶部为开口设计，且外筒1分为两节，且两节在承托层63与滤料层62交界处用法兰4进行连接。
48.本实施例中的滤池系统，还包括提升装置5，该提升装置5固定设置在滤池平台61
上，用于取样时起吊内筒及方便外筒的安装。该提升装置5包括底座、电机、立柱、转动臂、定速滑轮、转轮、钢丝绳和钩头。其中，立柱的一端固定于底座中心，另一端于转动臂相连接，转动臂的两端分别安装有两个转轮；电机与定速滑轮相连，固定于立柱处，定速转轮与钢丝绳的一端相连接，钢丝绳的另一端与钩头固定连接，并且通过两个转轮辅助钢丝绳的收缩和伸长。
49.实施例4
50.本实施例的一种滤池系统中取样的方法，利用实施例1中的分层取样装置进行取样，具体步骤如下：步骤一、根据取样安排，提前将盛放有滤料的内筒放置于外筒内；
51.步骤二、确定取样时间，将内筒从外筒中取出，然后取出内筒中的滤料；
52.步骤三、取样完成后，向内筒中补充适量的滤料；
53.步骤四、将内筒再次放入外筒中。
54.为了保证检测结果的精准性，内筒内填装的滤料与滤池中滤料层的滤料相同。另外，在具有提升装置的滤池系统中进行取样时，具体操作为，打开提升装置电源，电机转动，将提升装置的钩头下降至最顶层内筒吊篮高度，使钩头钩住吊篮的吊耳，进行起吊，直至内筒与滤池走道栏杆平齐后，取下内筒，并取出所需的滤料并转移至取样袋中。
55.传统的取样器都是直接对滤池中的滤料进行取样，这不仅导致取样器需要受到滤料层和污水的双重压力，费时费力，而且对滤池中滤料层及污水有较大的扰动，影响取样的准确性。另外，随着取样次数的不断增加，滤池内的滤料处于不断减少的状态，滤料的损失会减少微生物的生存空间，从而影响整个滤池的净化性能。本发明的分层取样装置及滤池系统，通过在吊篮内添加滤料，不会对滤池中的滤料造成影响，可有效保证整个滤池系统处于相对稳定的状态。具有以下优点：1、减少取样后滤料的损失带来的影响，若不断的取样，滤料会随之减少，会影响其水头损失、污染物的容纳量等；2、吊篮内部的滤料可抵消部分来自外部滤料的压力，可防止内筒受到挤压变形；3、不断填充新料以维持微生物对污染物的处理效率，从而维持滤池的运行效果。
56.以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。