CN101734802A - 强化型垂直流滤床 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及强化型垂直流滤床，呈两个半圆构成的圆形结构，滤床底部铺设有防渗膜，防渗膜上铺有集水管，集水管两端连接通气管；滤床内部填充基质，滤床表面栽种植物；在滤床的两个半圆上沿滤床直径方向分别分布有布水主管，与布水主管相连通的布水支管以半圆状由滤床中心向外辐射排列。采用圆形垂直流滤床结构，不但能够实现设施的模块化生产，而且滤床表面布水更加均匀全面，滤床结构更加稳定美观，建筑面积和材料更加节约，是更加高效的人工滤床污水处理系统，解决了方形滤床存在死角所造成的处理不够完善等问题。该设施适用于农村生活污水、城市景观水和湖泊污水等的处理，具有处理效率高、景观效果好、资源节约、操作灵活、适用范围广等特点。

Description

强化型垂直流滤床
技术领域
本发明涉及一种用于处理污水的强化型垂直流滤床，属环保工程与水处理技术领域。
背景技术
目前主要采用污染源控制和生态修复方法治理污水，而人工滤床是重要的科学手段之一。人工滤床是一种不断进化的污水处理技术，基本原理是：在一定的填料上种植特定的植物，当污水流过人工滤床时，经砂石、土壤过滤，通过基质填料砂层中一个个好氧、厌氧反应微单元和植物根际的多种微生物活动，生化降解沉淀，将污染物浓度降低，使水质得到净化，直至达标排放。处理过程包括生化反应，如分解和合成代谢、植物吸收；物理化学反应，如沉淀吸附等。
利用人工滤床对污水生态修复通常采用自由水面人工滤床或潜流型人工滤床。潜流型人工滤床根据污水在其上流动的方向不同可以更加细化分为水平流滤床和垂直流滤床两种。自由水面人工滤床水力负荷低，污水处理效率不高，需要大量水域和土地以保证净化效果，且一旦有面源污染输入，其净化效果很不明显。水平流滤床与自由水面人工滤床相比，水力负荷和污染负荷大，对BOD、COD等有机物和重金属去除效果好。但是水平流滤床与垂直流滤床相比，其缺点是脱氮、除磷的效果较弱。
垂直滤床指污水从沉淀池间歇性配水到滤床表面，然后向下纵向重力自流，是人工滤床中的一种高效工艺，结合物理过滤和生化反应有效处理各类污水。滤床中的基质填料为微生物细菌提供了一个非常适宜的环境，有机氮经氨化作用矿化为氨氮，在好氧条件下，氨氮经硝化作用转变为硝酸盐和亚硝酸盐，然后在厌氧和有机碳源的条件下，经反硝化作用部分被还原为氮气，释放到大气中。含磷化合物主要是在基质填料中反应、富集、沉淀，从而从污水中去除。污水下渗过程中，通过填料砂层中的好氧、厌氧反应微单元，生化降解沉淀，污染物浓度降低。
现有的垂直流滤床均为方形结构，存在组装不便、布水不够均匀、滤床角落布水不充分、建筑结构不够稳定、建筑面积浪费等不足。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种强化型垂直流滤床，旨在有效解决方形垂直流滤床不便组装的问题和存在死角造成处理不够完善等问题。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
强化型垂直流滤床，特点是：所述滤床为两个半圆构成的圆形结构，滤床底部铺设有防渗膜，所述防渗膜上铺有集水管，所述集水管两端连接通气管；所述滤床内部填充基质，滤床表面栽种植物；在滤床的两个半圆上沿滤床直径方向分别分布有布水主管，与布水主管相连通的布水支管以半圆状由滤床中心向外辐射排列。
进一步地，上述的强化型垂直流滤床，其中，所述基质由生态填料处理层、过渡层和排水层构成，所述生态填料处理层为上层，所述过渡层为中间层，所述排水层为下层。
更进一步地，上述的强化型垂直流滤床，其中，所述滤床的墙体由便于组装的定制铝合金材料构成，外围由环保材料贴面。
更进一步地，上述的强化型垂直流滤床，其中，所述滤床底部与防渗膜之间依次设置有砾石层和石灰夯实垫层。
再进一步地，上述的强化型垂直流滤床，其中，所述集水管以滤床中心向外辐射排列，集水管靠近滤床墙体一端连接通气管。
再进一步地，上述的强化型垂直流滤床，其中，所述滤床表面栽种有矮蒲苇、鸢尾和美人蕉，矮蒲苇的栽植密度为50支/m2，鸢尾的栽植密度为15株/m2，美人蕉的栽植密度为15株/m2。
本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：
本发明强化型垂直流滤床采用圆形垂直流滤床结构，不但便于组装和模块化生产，而且布水更加均匀全面，滤床结构更加稳定美观，建筑面积和材料更加节约，是更加高效的人工滤床污水处理系统，解决了方形滤床存在死角所造成的处理不够完善等问题。人工湿地所用基质层滤料通过格兰特(Grant)滤料渗透试验和筛分试验的两步实验方法确定，选择满足特定级配曲线的滤料，保证人工湿地长期稳定运行，脱氮除磷效果稳定。该设施适用于农村生活污水、城市景观水和湖泊污水等的处理，具有处理效率高、景观效果好、资源节约、操作灵活、适用范围广等特点，为一实用的新设计，应用前景看好。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
图1：本发明的剖面示意图；
图2：本发明布水系统平面示意图。
图中各附图标记的含义见下表：
  附图标记   含义   附图标记 含义   附图标记 含义
1   生态填料处理层 2 过渡层 3 排水层
  4   滤床墙体   5   防渗膜   6   集水管
  7   植物   8   布水主管   9   通气管
  10   布水支管   11   法兰   12   法兰盲板
  附图标记   含义   附图标记 含义   附图标记 含义
  13   异径三通   14   大小头   15   排水管
  附图标记   含义   附图标记   含义   附图标记   含义
  A   出水流向
具体实施方式
本发明提供一种强化型垂直流滤床，该垂直流滤床采用圆形垂直流滤床结构，布水更加均匀全面，滤床结构更加稳定美观，建筑面积和材料更加节约，是更加高效的人工滤床污水处理系统，解决了方形滤床存在死角所造成的处理不够完善等问题。该设施适用于农村生活污水、城市景观水和湖泊污水等的处理，具有便于组装、操作灵活、处理效率高、景观效果好、节约资源、适用范围广等特点，具有广阔的应用前景。
如图1所示，强化型垂直流滤床，滤床为两个半圆构成的圆形结构，直径为25m，每个半圆的面积为245m2；面积根据水力负荷95mm/d、COD污染负荷30g/m2/d以及SS污染负荷8g/m2/d计算得出；滤床的墙体4由便于组装的定制铝合金材料构成，外围由环保材料贴面，墙体4高1.3m，厚0.24m；滤床底部依次铺设10cm厚的砾石层和石灰夯实垫层，石灰夯实垫层上铺设1mm PE复合土工布防渗膜5进行防渗处理，防渗膜5上铺设φ100HDPE单壁管作为集水管6，集水管6以滤床中心向外辐射排列，出水汇集后从排水管15排出，集水管靠近滤床墙体一端连接φ110PVC通气管9，通气管9的顶端连接开孔通气盖，使得氧气通达湿地底部，通过集水管环形切孔，向滤床内部扩散，同时局部区域厌氧反应产生的沼气和硫化氢等气体能够向外界及时散逸；滤床内部填充基质，基质由不同层次滤料构成，包括厚度50cm的生态填料处理层1、厚度10cm的直径8-16mm中砾石过渡层2和厚度20cm的直径16-32mm粗砾石排水层3，生态填料处理层1为上层，过渡层2为中间层，排水层3为下层，其中处理层滤料满足水力参数和级配曲线的要求，能够保证良好的水力条件，并为植物和微生物提供良好的生长环境；滤床表面栽种有去污能力强和景观效果好的植物7，具体有矮蒲苇、鸢尾和美人蕉，矮蒲苇的栽植密度为50支/m2，鸢尾的栽植密度为15株/m2，美人蕉的栽植密度为15株/m2，大大扩展人工湿地净化污水的空间，提高其净化污水的能力，同时具有更好的景观效果；在滤床的两个半圆上沿滤床直径方向分别分布有布水主管8，与布水主管相连通的布水支管10以半圆状由滤床中心向外辐射排列。污水通过植物、微生物和基质有效去除有机物和氮磷等主要污染物后通过集水管汇集后排出。
如图2强化型垂直流滤床布水系统，布水主管8和支管10以160*110异径三通管13和110*75大小头14连接。由自动控制系统对滤床进行间歇式供水，通过圆形的布水主管和支管在垂直流滤床两个半圆上交替布水。长25m的DN160PE管作为布水主管，两个布水主管沿半径方向分布在滤床的两个半圆上，主管两端用DN160法兰11和法兰盲板12密封；DN75半圆形PE管作为支管，支管以半圆状由滤床中心向外辐射排列，每个半圆6个支管，支管的半圆弧长度由内向外分别为5m、11m、17m、24m、30m和36m，支管上每隔1m均匀打孔，孔径为8mm，保证布水均匀。由自动控制系统对滤床进行间歇式供水，2h间隔，一次5-6分钟，水量5m3。
具体应用时，预处理后的污水通过布水总管和支管均匀分布到圆形垂直流滤床表面，经过处理层后，污染水体中的有机物和氮磷等主要污染物通过植物、微生物和基质有效去除，水质得到净化，处理后的出水通过集水管汇集后以流向A排出。
利用强化型垂直流滤床处理污水，系统水力负荷达95mm/d，系统占地仅需500m2，日处理水量50m3。应用于30-50m3/d的生活污水的净化，低成本有效解决了生活污水处理不够彻底的问题。污水通过此设施处理，净化效果达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918-2002)一级A标准，其处理效果监测指标如表1。
表1处理系统进出水水质监测数据
项目   pH(无量纲)   CODCr(mg/L)   SS(mg/L)   NH3-N(mg/L)   TP(mg/L)
  进水   7.86   300   36   71.3   2.26
  出水   7.32   31.5   9.7   4.0   0.32
  出水   6-9   ≤50   ≤10   ≤5   ≤0.5
本发明强化型垂直流滤床采用圆形垂直流滤床结构，布水更加均匀全面，滤床结构更加稳定美观，建筑面积和材料更加节约，是更加高效的人工滤床污水处理系统，解决了方形滤床存在死角所造成的处理不够完善等问题。人工湿地所用基质层滤料通过格兰特(Grant)滤料渗透试验和筛分试验的两步实验方法确定，选择满足特定级配曲线的滤料，保证人工湿地长期稳定运行，脱氮除磷效果稳定。该设施适用于农村生活污水、城市景观水和湖泊污水等的处理，具有处理效率高、景观效果好、资源节约、操作灵活、适用范围广等特点，应用前景广阔，值得在业内广泛推广。
需要理解到的是：以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.强化型垂直流滤床，其特征在于：所述滤床为两个半圆构成的圆形结构，滤床底部铺设有防渗膜，所述防渗膜上铺有集水管，所述集水管两端连接通气管；所述滤床内部填充基质，滤床表面栽种植物；在滤床的两个半圆上沿滤床直径方向分别分布有布水主管，与布水主管相连通的布水支管以半圆状由滤床中心向外辐射排列。
2.根据权利要求1所述的强化型垂直流滤床，其特征在于：所述基质由生态填料处理层、过渡层和排水层构成，所述生态填料处理层为上层，所述过渡层为中间层，所述排水层为下层。
3.根据权利要求1所述的强化型垂直流滤床，其特征在于：所述滤床底部与防渗膜之间依次设置有砾石层和石灰夯实垫层。
4.根据权利要求1所述的强化型垂直流滤床，其特征在于：所述集水管以滤床中心向外辐射排列，集水管靠近滤床墙体一端连接通气管。
5.根据权利要求1所述的强化型垂直流滤床，其特征在于：所述滤床表面栽种有矮蒲苇、鸢尾和美人蕉，矮蒲苇的栽植密度为50支/m2，鸢尾的栽植密度为15株/m2，美人蕉的栽植密度为15株/m2。
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