專利名稱：兩相分層式生活污水滲濾處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生活污水分散式處理領(lǐng)域，具體涉及了一種硝化反硝化兩相分離的兩段式多介質(zhì)土壤層污水滲濾處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
集中式污水處理中，在處理水部分回用的情況下，考慮給水排水，污水在城市管網(wǎng)中至少進(jìn)行了三次輸送，這種處理方式是以巨大的能量損失為代價(jià)的，尤其對于居住比較分散的中小城市(鎮(zhèn))、廣大農(nóng)村及偏遠(yuǎn)地區(qū)而言，是明顯不符合可持續(xù)發(fā)展的要求的。目前國內(nèi)外科學(xué)家都積極倡導(dǎo)污水分散處理思想，即就地處理就地回用，實(shí)現(xiàn)水平衡和水循環(huán)。污水的分散式處理理念已經(jīng)越來越受到人們的重視。多介質(zhì)土壤層系統(tǒng)(multisoil layering treatment, MSL)是日本學(xué)者在 20世紀(jì)90年代首次提出的,該系統(tǒng)將土壤滲濾系統(tǒng)分為混合模塊層(Soil mixture blocks,SMB)、滲濾層(permeable layers, PL),其土壤模塊呈磚塊式交錯堆疊,SMB層和PL層輪流交替排列，其內(nèi)能形成多個好氧、厭氧環(huán)境促進(jìn)污染物去除。該系統(tǒng)中，進(jìn)水通過毛細(xì)管作用能均勻滲濾到系統(tǒng)的PL層及SMB層，相對于傳統(tǒng)土地處理系統(tǒng)，不僅可保持較大的水力負(fù)荷，還明顯改善了的堵 塞問題。已有的研究表明在長期運(yùn)行的情況下(9 10年)，MSL系統(tǒng)能持續(xù)保持對生活污水中BOD5和總磷的高效去除(去除率分別在90%和80%以上);而總氮的去除則明顯受到進(jìn)水水質(zhì)、通風(fēng)情況及溫度等的影響。尤其在有人工通風(fēng)的情況下，總氮去除有較大下降(去除率僅50%左右)，這主要是由于系統(tǒng)中硝酸鹽氮的反硝化過程受限。有學(xué)者指出改善條件以促進(jìn)反硝化反應(yīng)是提高地下滲濾系統(tǒng)總氮去除率的關(guān)鍵。本專利發(fā)明人通過試驗(yàn)，證實(shí)了前人的結(jié)論在MSL系統(tǒng)中，NH+ 4-N的吸附和硝化主要發(fā)生在系統(tǒng)的上層，反硝化發(fā)生在SMB層。同時(shí)證明，在較小的層厚下，系統(tǒng)對BOD5的去除已經(jīng)很明顯，上述結(jié)果使得MSL系統(tǒng)在只填充兩層介質(zhì)(高度約30 cm)時(shí)，盡管進(jìn)水C:N達(dá)到約(4飛)1，出水C:N也只剩下約1:廣2:1，這將造成系統(tǒng)中下層由于缺乏碳源而對氮的進(jìn)一步去除作用微乎其微，這也許是MSL系統(tǒng)整體對總氮去除效果欠佳的主要原因之
O

發(fā)明內(nèi)容
針對傳統(tǒng)MSL系統(tǒng)存在的問題，本專利發(fā)明人開發(fā)出兩相分層式生活污水滲濾處理系統(tǒng)。首先，富含C0D、氨氮的生活污水經(jīng)過前段天然沸石層，利用天然沸石的陽離子交換作用富集污水中的氨氮，并馴化出大量硝化菌群完成氨氮的高效硝化，并同時(shí)保證該層出水COD不至于過小；隨后，污水經(jīng)過后段MSL系統(tǒng)，利用前段出水剩余COD及土壤模塊中的天然有機(jī)物質(zhì)作為反硝化碳源，完成COD和硝態(tài)氮的同步去除。兩段的出水均通過開孔的排水假底自然滴下，有助于污水的復(fù)氧及再分配。本發(fā)明建造和運(yùn)行成本低廉，能高效去除生活污水特別是化糞池出水的C0D、氮磷等污染物，適于散戶型甚至村鎮(zhèn)小型生活污水的凈化處理。本發(fā)明提供了一種兩相分層式生活污水滲濾處理系統(tǒng)。該新型組合滲濾系統(tǒng)通過設(shè)置兩段不同的填料層，構(gòu)建起分別適宜于自養(yǎng)硝化菌群和異養(yǎng)菌群的差異化環(huán)境，實(shí)現(xiàn)高效的去除生活污水中氨氮和COD的目的。具體來看，針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案得以解決
兩相分層式生活污水滲濾處理系統(tǒng)，包括硝化段和設(shè)置在硝化段下方的反硝化段，所述硝化段包括天然沸石填料層、鋪設(shè)在天然沸石填料層底部的前段排水卵石層以及設(shè)置在前段排水卵石層下方的前段排水假底，所述反硝化段包括滲濾層、土壤模塊層、后段排水卵石層及設(shè)置在后段排水卵石層下方的后段排水假底，所述硝化段與反硝化段之間距離為30_50cmo作為優(yōu)選，所述的所述的土壤模塊層由土壤、鋸屑和鐵屑按照干重比75:10:15的比例均勻混合而成。作為優(yōu)選，所述的前段排水假底到滲濾層的距離為30-50cm。該設(shè)計(jì)有利于污水在第二段的均勻分配，強(qiáng)化污水的中間滴水復(fù)氧。作為優(yōu)選，所述的天然沸石填料層的填料粒徑為1-3 mm，層高為30-50 cm。該段濾料孔隙較大，水力停留時(shí)間較短，主要起到硝化器的作用，吸附并完成污水中相當(dāng)一部分NH+ 4-N的硝化并保持出水中適宜的碳氮比； 作為優(yōu)選，所述的前段排水假底和后段排水假底采用鋼混結(jié)構(gòu)，開孔率為20-30%。排水假底采用開孔率較大的孔隙型排水假底主要提供對填料層的支撐作用。作為優(yōu)選，所述的滲濾層采用天然沸石，粒徑為1-3 _。作為優(yōu)選，所述的反硝化段采用多介質(zhì)土壤層系統(tǒng)(Mult1-soi 1-layering,MSL)，層高為50-100cm。層高相對較大，可跟據(jù)進(jìn)水水質(zhì)設(shè)置為5(Tl00 cm，水力停留時(shí)間較長，主要營造異養(yǎng)菌群，最終同步去除有機(jī)物、無機(jī)氮和磷。最終出水經(jīng)由孔隙型排水假底匯入出水收集渠道。本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，具有顯著的技術(shù)效果
(I)相對于傳統(tǒng)的MSL系統(tǒng)，該系統(tǒng)對生活污水TN尤其是無機(jī)氮的去除有所改善。(2)節(jié)省材料，避免了人工通風(fēng)，運(yùn)行能耗更低。(3)系統(tǒng)處理效果良好，且不易堵塞。


圖1是本發(fā)明的兩相分層式生活污水滲濾處理系統(tǒng)的構(gòu)建結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖1與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述
實(shí)施例1
兩相分層式生活污水滲濾處理系統(tǒng)，包括硝化段和設(shè)置在硝化段下方的反硝化段，所述硝化段包括天然沸石填料層1、鋪設(shè)在天然沸石填料層I底部的前段排水卵石層2以及設(shè)置在前段排水卵石層2下方的前段排水假底3，天然沸石填料層I的填料粒徑為1-3 _，層高為30-50 cm。所述反硝化段包括滲濾層4、土壤模塊層5、后段排水卵石層6及設(shè)置在后段排水卵石層6下方的后段排水假底7，前段排水假底3和后段排水假底7采用鋼混結(jié)構(gòu)，開孔率(面積比)為20-30%。其中，滲濾層4采用天然沸石，粒徑為1-3 mm。土壤模塊層5由土壤、鋸屑和鐵屑按照干重比75:10:15的比例均勻混合而成；前段排水假底3到滲濾層4的距離為30-50cm。具體的(I)系統(tǒng)分兩層建造，分別營造適宜硝化菌群和異養(yǎng)菌群生長的差異化生境。(2)系統(tǒng)前段進(jìn)水系統(tǒng)前段進(jìn)水采用間歇進(jìn)水模式，可采用類似生物濾池的旋轉(zhuǎn)布水器的型式。(3)前段(硝化段)僅采用粒度均一的天然沸石為填料，填料粒徑為f 3 _，層高較小，為25飛O cm，該段濾料孔隙較大，水力停留時(shí)間較短，主要起到硝化器的作用，吸附并完成污水中相當(dāng)一部分NH+ 4-N的硝化并保持出水中適宜的碳氮比；(4)沸石填料底部鋪設(shè)排水卵石層，填料層的支撐采用開孔率較大的孔隙型排水假底，出水直接滲漏入下一段。
(5)系統(tǒng)前段排水假底距后段間隔3(T50cm，以利于污水在第二段的均勻分配，強(qiáng)化污水的中間滴水復(fù)氧。(6)系統(tǒng)后段(反硝化段)采用多介質(zhì)土壤層系統(tǒng)(Mult1-soil-layering，MSL)，層高相對較大，可跟據(jù)進(jìn)水水質(zhì)設(shè)置為5(T100 cm，水力停留時(shí)間較長，主要營造異養(yǎng)菌群，最終同步去除有機(jī)物、無機(jī)氮和磷；(7)MSL的滲濾層(PL)采用天然沸石，粒徑f 3mm, 土壤模塊層(SMB)材料由土壤、鋸屑和鐵屑按照干重比75:10:15的比例均勻混合而成。(S)MSL系統(tǒng)的最終排水也采用與前段相同的模式，最終出水經(jīng)由孔隙型排水假底匯入出水收集渠道。(9)兩段的排水假底可采用鋼混結(jié)構(gòu)，開孔率(面積比)為2(Γ30%。實(shí)驗(yàn)室用葡萄糖、氯化銨等配制生活污水水質(zhì)為C0D=20(T350 mg/L, NH+4-N=35 50 mg/L, TN=50 70 mg/L, TP=5 8 mg/L。采用鐵架支撐，有機(jī)玻璃粘制反應(yīng)器。按照圖1搭建處理裝置。其中硝化段高度為41 cm (包含卵石層);采用天然沸石為填料，填料粒徑為f 3 mm.反硝化段高度為62 cm(含卵石層，共填充4層);其中PL層采用天然沸石，粒徑f 3 mm,層厚5 cm, SMB層材料由土壤、鋸屑和鐵屑按照干重比75:10:1 5的比例均勻混合而成，層厚8 cm。裝置啟動時(shí)以污水廠硝化污泥接種，系統(tǒng)進(jìn)水用定時(shí)器控制潛水泵進(jìn)水，以7天為周期，逐步調(diào)大進(jìn)水負(fù)荷，馴化掛膜。系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)，控制進(jìn)水表面水力負(fù)荷為20(T300 L/(m2 · d)，觀測其對污水COD、NH+ 4-N、TN及TP的去除效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定時(shí)，在上述進(jìn)水濃度及負(fù)荷條件下，依靠裝置自然通風(fēng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對生活污水C0D、NH+ 4-N、TN及TP的穩(wěn)定去除。污水COD、NH+ 4_N、TN及TP去除率分別穩(wěn)定達(dá)到92. 7%,88. 5%,72. 6%,76. 6% ;相應(yīng)的去除負(fù)荷分別為63. 7,9. 2、10. 9、1.2 g/ ( m2 · d) ο總之，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明專利的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.組合式生活污水滲濾處理系統(tǒng)，其特征在于包括硝化段和設(shè)置在硝化段下方的反硝化段，所述硝化段包括天然沸石填料層(I )、鋪設(shè)在天然沸石填料層(I)底部的前段排水卵石層(2 )以及設(shè)置在前段排水卵石層(2 )下方的前段排水假底(3 )，所述反硝化段包括滲濾層(4)、土壤模塊層(5)、后段排水卵石層(6)及設(shè)置在后段排水卵石層(6)下方的后段排水假底(7)，所述硝化段與反硝化段之間距離為25-50cm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式生活污水滲濾處理系統(tǒng)，其特征在于所述的土壤模塊層(5)由土壤、鋸屑和鐵屑按照干重比75:10:15的比例均勻混合而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式生活污水滲濾處理系統(tǒng)，其特征在于所述的前段排水假底(3)到滲濾層(4)的距離為30-50cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式生活污水滲濾處理系統(tǒng)，其特征在于所述的天然沸石填料層(I)的填料粒徑為1-3 mm，層高為30-50 cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的組合式生活污水滲濾處理系統(tǒng)，其特征在于所述的前段排水假底(3)和后段排水假底(7)采用鋼混結(jié)構(gòu)，開孔率為20-30%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的組合式生活污水滲濾處理系統(tǒng)，其特征在于所述的滲濾層(4)采用天然沸石,粒徑為1-3 mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式生活污水滲濾處理系統(tǒng)，其特征在于所述的反硝化段米用多介質(zhì)土壤層系統(tǒng)(Mult1-soil-layering, MSL),層高為50_100cm。
全文摘要
本發(fā)明屬于生活污水分散式處理領(lǐng)域，公開了一種硝化反硝化兩相分離的兩段式多介質(zhì)土壤層污水滲濾處理系統(tǒng)，包括硝化段和設(shè)置在硝化段下方的反硝化段，所述硝化段包括天然沸石填料層、鋪設(shè)在天然沸石填料層底部的前段排水卵石層以及設(shè)置在前段排水卵石層下方的前段排水假底，所述反硝化段包括滲濾層、土壤模塊層、后段排水卵石層及設(shè)置在后段排水卵石層下方的后段排水假底，所述硝化段與反硝化段之間距離為25-50cm。相對于傳統(tǒng)的MSL系統(tǒng)，本發(fā)明系統(tǒng)對生活污水TN尤其是無機(jī)氮的去除有所改善；節(jié)省材料，避免了人工通風(fēng)，運(yùn)行能耗更低；系統(tǒng)處理效果良好，且不易堵塞。
文檔編號C02F9/14GK103030251SQ201210588488
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者楊春平, 羅偉, 陳兵兵, 曾光明, 呂黎, 郭俊元, 何慧軍 申請人:浙江工商大學(xué)