CN104556359B

CN104556359B - 一种人工快速渗滤系统填料结构

Info

Publication number: CN104556359B
Application number: CN201410779380.3A
Authority: CN
Inventors: 何宏荣; 王浩胜; 孙长江; 王广芹
Original assignee: Jiangsu TRI
Current assignee: Suzhou Branch Group inspection and Certification Co., Ltd.
Priority date: 2014-12-16
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2034-12-16
Also published as: CN104556359A

Abstract

本发明公开一种人工快速渗滤系统填料结构，所述填料结构为层状复合结构，所述层状复合结构的表面层为截留层，在所述截留层的下表面设置有生态填料层，所述截留层与生态填料层之间设置有土工布；其中所述生态填料层的厚度为截留层厚度的5～15倍；在所述生态填料层的下表面设置有复氧层，所述生态填料层和复氧层之间设置有土工布；在所述复氧层的下表面设置有排水层，所述复氧层和排水层设置土工布；所述复氧层由陶粒铺设组成；所述排水层为级配碎石。本发明人工快速渗滤系统填料结构具有水力负荷高、去除COD及氨氮效率高、抗堵塞性能好、利用废弃炉渣实现资源再利用、材料成本低等优点。

Description

一种人工快速渗滤系统填料结构

技术领域

本发明涉及人工湿地污水处理用渗滤系统，尤其涉及一种人工快速渗滤系统填料结构。

背景技术

人工快速渗滤(CRI)系统是指有控制地将污水投放于人工构建的渗滤介质的表面，使其在向下渗滤的过程中经历不同的物理、化学和生物作用，最终达到净化污水的过程；是在传统污水快速渗滤(RI)系统基础上发展起来的一种新型污水处理系统。污水快速渗滤系统具有操作管理方便、设备简单、运行管理费用低、净化效果好以及处理能耗低等优点，但同时也具有占地面积大、水力负荷低等缺点，因此导致其应用受到了许多限制。

在人工快速渗滤系统的各项试验和工程中，根据渗滤介质取材方便的原则，选取的渗滤基质的粒径以及性能是有所差异的，例如可以采用河流冲积砂按照一定粒度级配配置，再按一定比例加入人工大理石砂；又如人工快速渗滤在牛湖河工程的应用中，天然河砂的不均匀系数、有效粒径分别为4.71mm和0.324mm。其中有些特殊的填料，如大理石砂的粒径一般为0.6mm～0.8mm，不均匀系数为1.8。阳离子的交换容量在河流的冲积砂中一般为1meq/100g～2meq/100g，渗透系数一般在20m/d～50m/d之间。为了提高污水的处理能力，张金炳等人分别选取人工石英砂和河流冲积砂作为渗滤介质，当渗滤介质不同时来探讨污染物去除效率的变化。结果研究表明，人工石英砂对BOD₅以及COD_cr的去除率比河流冲积砂较低，抗负荷冲击能力强，出水的水质比较稳定，因此，CRI渗滤介质在选择时，不但需要考虑介质的渗透性能、粒径的大小，而且还需要考虑介质物理性质、化学性质。因此通过研究渗滤介质的性能研究一种抗堵塞性能优良、复氧效果好的人工快速渗滤系统具有现实的意义。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的快速渗滤系统存在的缺陷，而提供一种新型人工快速渗滤系统填料结构，增强系统的抗堵塞性能和复氧效果，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的人工快速渗滤系统填料结构，所述填料结构为层状复合结构，所述层状复合结构的表面层为截留层，在所述截留层的下表面设置有生态填料层，所述截留层与生态填料层之间设置有土工布；

其中所述生态填料层的厚度为截留层厚度的5～15倍；

在所述生态填料层的下表面设置有复氧层，所述生态填料层和复氧层之间设置有土工布；

在所述复氧层的下表面设置有排水层，所述复氧层和排水层设置土工布；

所述复氧层由陶粒铺设组成；

所述排水层为级配碎石。

更进一步的，前述的人工快速渗滤系统填料结构，所述截留层是由机制砂组成的厚度为5cm～10cm的层状结构。

更进一步的，前述的人工快速渗滤系统填料结构，所述机制砂的粒径为3mm～5mm。

更进一步的，前述的人工快速渗滤系统填料结构，所述生态填料层是由复合生态填料铺设组成的厚度为50cm～70cm的层状结构。

更进一步的，前述的人工快速渗滤系统填料结构，所述复合生态填料是由草炭、土、炉渣、沸石和蛭石复合而成。

更进一步的，前述的人工快速渗滤系统填料结构，复合生态填料中草炭、土、炉渣、沸石和蛭石的体积占总体积比例分别为14.7％～18.7％，23.0％～27.0％，39.6％～43.6％，6.3％～10.3％，6.3％～10.3％。

更进一步的，前述的人工快速渗滤系统填料结构，所述的复氧层是由陶粒铺设组成的厚度为15cm～20cm的层状结构，所述的陶粒粒径为1cm～3cm。

更进一步的，前述的人工快速渗滤系统填料结构，所述排水层是由级配碎石组成的厚度为10cm～15cm的层状结构，所述碎石的粒径为2cm～4cm。

更进一步的，前述的人工快速渗滤系统填料结构，所述草炭的含水率为3％～8％。

更进一步的，前述的人工快速渗滤系统填料结构，所述炉渣的粒径为1cm～5cm。

借由上述技术方案，本发明人工快速渗滤系统填料结构至少具有下列优点：

本发明人工快速渗滤系统填料结构采用复合层状结构，其中截留层起到截留污水中悬浮物的作用，生态填料层中草炭、土、炉渣、沸石、蛭石优化配比，提高了系统的渗透系数，可以有效去除污水的中COD、氨氮等污染物；填料掺入草炭后，填料的通气透水性能和填料的有机质含量可被提高，草炭土及炉渣为微生物的生存提供了很好的空间，土壤的理化性质得到了改善，保证了处理效果，从而填料复氧性也得到提高；炉渣的表面比较粗糙、存在很多大小不同空洞以及微孔，吸附的性能强；沸石内部通道固定且大小均匀，能吸附小于沸石直径物质，蛭石的离子交换能力很强，具有较强的阳离子吸附能力和阳离子交换容量。

复氧层中的陶粒层结构可以增加整个系统的有效孔隙率，提高系统复氧效果及抗堵塞性能；陶粒滤料的表面能够高效去除污水中的氨氮并且对硝化菌的生长和繁殖有利，在物理微观结构方面，高效挂膜轻质陶粒表面粗糙且多微孔，适合微生物的生长、繁殖，并且比表面积大；排水层中级配碎石起到快速集水、排水及抗堵塞性能。

本发明人工快速渗滤系统填料结构具有水力负荷高、去除COD及氨氮效率高、抗堵塞性能好、利用废弃炉渣实现资源再利用、材料成本低等优点。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。

附图说明

图1所示为本发明人工快速渗滤系统填料结构示意图；

图中标记含意：1.截留层，2.生态填料层，3.土工布，4.复氧层，5.排水层。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,对依据本发明提出的人工快速渗滤系统填料结构其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。

实施例1

如图1所示的本发明的人工快速渗滤系统填料结构示意图，包括有截留层1、生态填料层2、土工布3、复氧层4和排水层5。

填料结构为层状复合结构，层状复合结构的表面层为截留层1，在截留层1的下表面设置有生态填料层2，截留层1与生态填料层2之间设置有土工布3；其中生态填料层2的厚度为截留层1厚度的5～15倍；在生态填料层2的下表面设置有复氧层4，生态填料层2和复氧层4之间设置有土工布3；在复氧层4的下表面设置有排水层5，复氧层4和排水层5设置土工布3。

截留层1是由机制砂组成的厚度为5cm～10cm的层状结构，其中机制砂粒径优选为3mm～5mm。生态填料层2是由复合生态填料铺设组成的厚度为50cm～70cm的层状结构，复合生态填料中草炭、土、炉渣、沸石和蛭石的体积占总体积比例分别为14.7％～18.7％，23.0％～27.0％，39.6％～43.6％，6.3％～10.3％，6.3％～10.3％。草炭含水率为3％～8％，土为含砂高液限黏土，炉渣粒径为1cm～5cm，沸石为天然沸石，蛭石为黄金色蛭石。按体积配比，向草炭中加入拟拌合复合生态填料总体积3％的水，再加入土拌合均匀，然后依次添加炉渣、沸石、蛭石，拌合均匀后备料填筑。复氧层4是由陶粒铺设组成的厚度为15cm～20cm的层状结构，其中陶粒粒径为1cm～3cm。排水层5是由级配碎石组成的厚度为10cm～15cm的层状结构，碎石的粒径为2cm～4cm。

截留层1起到截留污水中悬浮物的作用，降低SS浓度。

生态填料层2中草炭、土、炉渣、沸石、蛭石的优化配比可以有效去除污水中的COD、氨氮等污染物；填料掺入草炭后，填料的通气透水性能和填料中的有机质含量可被提高，从而填料复氧性能也得到提高。草炭有较强的盐分平衡和离子交换能力和鳌合吸附的能力；炉渣的表面比较粗糙、存在很多大小不同空洞以及微孔，吸附的性能强。吸附的机制主要有化学物理吸附、离子交换吸附以及过滤截留，其中离子交换吸附、化学吸附和物理吸附占主导地位。炉渣基质的治污性能好而且稳定，在污水处理后，炉渣基质可以通过风干或者烘干继续用在污水处理中，并且出水的水质保持基本不变。沸石内部通道固定且大小均匀，能吸附小于沸石直径的物质。蛭石的离子交换能力很强同时具有较强的阳离子吸附能力和阳离子交换容量。

土工布3可以起到隔离作用，把不同结构层分离，形成稳定的分界面，使各层按照要求发挥各自的特性。

复氧层4中铺设陶粒可以增加整个系统的有效孔隙率，提高系统复氧效果及抗堵塞性能；陶粒滤料的表面能够高效去除污水中的氨氮并且对硝化菌的生长和繁殖有利。在物理微观结构方面，高效挂膜轻质陶粒表面粗糙且多微孔，比表面积大，适合微生物的生长、繁殖，水处理中陶粒具有微孔曲折不通的特点，水中的颗粒杂质可以被吸附，通过渗透性好的陶粒，可以达到优化水质的效果。

排水层5中级配碎石起到快速集水、排水及抗堵塞作用。

本发明的工作特点：

1.本发明人工快速渗滤系统填料结构水力负荷高，系统内的大孔隙率达到对污水的快速渗滤作用；

2.用优化的生态填料配比达到高效去除COD及氨氮等污染物效果；

3.抗堵塞性能好，通过各层厚度的合理设计以及各层填料粒径的控制，提高了系统的抗堵塞性能；

4.将土、废弃炉渣参入到填料，进而实现废弃炉渣资源的再利用，材料成本降低。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种人工快速渗滤系统填料结构，其特征在于：所述填料结构为层状复合结构，所述层状复合结构的表面层为截留层（1），在所述截留层（1）的下表面设置有生态填料层（2），所述截留层（1）与生态填料层（2）之间设置有土工布（3）；

其中所述生态填料层（2）的厚度为截留层（1）厚度的5~15倍；

在所述生态填料层（2）的下表面设置有复氧层（4），所述生态填料层（2）和复氧层（4）之间设置有土工布（3）；

在所述复氧层（4）的下表面设置有排水层（5），所述复氧层（4）和排水层（5）设置土工布（3）；

所述复氧层（4）由陶粒铺设组成；

所述排水层（5）为级配碎石；

所述截留层（1）是由机制砂组成的厚度为5cm~10cm的层状结构，所述机制砂的粒径为3mm~5mm；

所述生态填料层（2）是由复合生态填料铺设组成的厚度为50cm~70cm的层状结构，所述复合生态填料是由草炭、土、炉渣、沸石和蛭石复合而成。

2.根据权利要求1所述的人工快速渗滤系统填料结构，其特征在于：所述复合生态填料中草炭、土、炉渣、沸石和蛭石的体积占总体积比例分别为14.7%~18.7%，23.0%~27.0%，39.6%~43.6%，6.3%~10.3%，6.3%~10.3%。

3.根据权利要求1所述的人工快速渗滤系统填料结构，其特征在于：所述的复氧层（4）是由陶粒铺设组成的厚度为15cm~20cm的层状结构，所述的陶粒粒径为1cm~3cm。

4.根据权利要求1所述的人工快速渗滤系统填料结构，其特征在于：所述排水层（5）是由级配碎石组成的厚度为10cm~15cm的层状结构，所述碎石的粒径为2cm~4cm。

5.根据权利要求1或2所述的人工快速渗滤系统填料结构，其特征在于：所述草炭的含水率为3%~8%。

6.根据权利要求1或2所述的人工快速渗滤系统填料结构，其特征在于：所述炉渣的粒径为1cm~5cm。