CN104556384A

CN104556384A - 提高土壤渗滤处理系统污水脱氮效果的装置

Info

Publication number: CN104556384A
Application number: CN201510039383.8A
Authority: CN
Inventors: 何圣兵; 王虹; 陈雪初; 张露; 戴谨微; 王正
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2015-01-26
Filing date: 2015-01-26
Publication date: 2015-04-29

Abstract

本发明涉及一种提高土壤渗滤处理系统污水脱氮效果的装置，包括一个内腔填充有土壤基质的土壤渗滤处理池，在土壤基质的上层设有厌氧槽，厌氧槽内设有用于进水的一次布水管，在土壤基质的下层设有用于出水的集水管，在土壤基质的中间层设有另一个厌氧槽，在中间层的厌氧槽内设有用于进水的二次布水管；二次布水管进入系统的污水可作为系统后期反硝化作用的碳源，促进氮的去除，提高系统对总氮的去除效能。与现有技术相比，发明在土壤渗滤处理系统中下部设置二次布水管，将污水分流后进入系统，对系统的污水处理量及COD、氨氮及磷去除效果均无影响，且会提高系统的脱氮效果。改进后的系统操作简单，运行稳定。

Description

提高土壤渗滤处理系统污水脱氮效果的装置

技术领域

本发明涉及一种提高土壤渗滤处理系统污水脱氮效果的装置，属于环境工程污水处理技术领域。

背景技术

土壤渗滤处理系统是一种简易、高效、低耗的污水处理技术，尤其适合于分散型且生化效果好的农村生活污水的处理。该技术具有出水水质好、投资少、运行管理简单等优点，同时该系统位于地下，不会产生不良气味和滋生蚊蝇，无噪音，受环境的影响小，不影响表层土地的使用，出水便于回用。目前已经被广泛地应用于我国农村生活污水的处理及回用、小区生活污水的处理及回用，正逐渐成为我国分散性农村生活污水处理的一种重要的技术手段。

对于传统的土壤渗滤处理系统，污水由位于地下的布水管进入系统后，首先进入密闭厌氧槽，待厌氧槽溢满，在污水重力势能及毛细现象的作用下，向四周扩散后下渗至系统底部的集水管，完成污水的净化后排出系统。由于土壤具有一定的吸附作用，且土壤内富集大量的微生物，因此该系统对COD、氨氮及磷的去除效果较好。但是由于系统中后段反硝化阶段碳源不足，导致反硝化作用较差，系统的脱氮效果不佳。在工程实践中往往采用外加碳源的方法来提高其脱氮效果，这样无疑会增加生态土壤系统的运行费用。

发明内容

本发明的目的是针对土壤渗滤处理系统反硝化碳源不足导致系统脱氮效果差的缺点而提供一种提高土壤渗滤处理系统污水脱氮效果的装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种提高土壤渗滤处理系统污水脱氮效果的装置，包括一个内腔填充有土壤基质的土壤渗滤处理池，在土壤基质的上层设有厌氧槽，厌氧槽内设有用于进水的一次布水管，在土壤基质的下层设有用于出水的集水管，在土壤基质的中间层设有另一个厌氧槽，在中间层的厌氧槽内设有用于进水的二次布水管。所述的土壤渗滤处理池高度在0.8-1m，所述的一次布水管距离土壤渗滤处理池底部0.7-0.8m，所述的二次布水管距离土壤渗滤处理池底部0.3-0.4m。

所述的土壤基质由80％的土壤、5％的沸石及15％的碳化稻壳混合组成。

所述的厌氧槽内填充粒径为5-10mm的砾石填料，所述的一次布水管与二次布水管分别位于砾石填料内，所述的集水管的周围填充砾石填料。

所述的一次布水管、二次布水管及集水管均为开孔管。

所述的一次布水管、二次布水管及集水管均水平铺设。

所述的一次布水管一端封闭，另一端外接一次配水槽，所述的二次布水管一端封闭，另一端外接二次配水槽，所述的集水管一端封闭，另一端外接出水口。

所述的一次配水槽上设有一次进水口，溢流孔以及配水槽放空管，所述的二次配水槽上设有二次进水口，溢流孔以及配水槽放空管。

所述的一次布水管与二次布水管的进水量之比为1:1～2:1。

使用本发明的装置进行污水处理时，污水按照一定的比例分别由一次布水管与二次布水管投配到土壤渗滤处理池中，二次布水管处进入系统的污水可以为由一次布水管投配至系统的污水提供反硝化所需的碳源，从而促进氮的去除，提高生态土壤系统氮去除效率。具体为：污水由一次配水槽自流至一次布水管后，首先进入厌氧槽中，待厌氧槽内的污水溢满时，污水与土壤基质接触，在土壤基质毛细现象的作用下向四周扩散，然后在重力势能的作用下下渗并在土壤基质中微生物的作用下完成有机物的降解及氨氮的吸附和硝化作用，污水下渗至二次布水管处，随着系统深度的增加，土壤基质所含溶解氧浓度逐渐降低，二次布水管深度处较低的溶解氧浓度非常适宜厌氧的反硝化菌生长。部分污水由二次布水管进入系统，由二次布水管进入系统的污水具有一定的有机物浓度，可以为异养的反硝化菌提供碳源，完成氮的去除，同时二次布水管距离集水管仍有一定距离，其氨氮和磷也可得到充分的吸附降解。经过土壤净化作用后的污水继续下渗至系统底部的集水管排出系统。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

1、在土壤渗滤处理系统中下部设置二次布水管，将污水分流后进入系统，对系统的污水处理量及COD、氨氮及磷去除效果均无影响，且会提高系统的脱氮效果。

2、装置为一体化，改进后不增加占地面积，且无需外加碳源，节约能源。

3、改进后的系统操作简单，运行稳定，且该系统位于地下，污水可自流投配到系统中，二次布水管的增设不增加额外的能耗。

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为本发明的侧视结构示意图。

图中，1为土壤渗滤处理池，2为一次配水槽，3为一次布水管，4为二次配水槽，5为二次布水管，6为厌氧槽，7为集水管，8为土壤基质，9为砾石填料，10为一次进水口，11为二次进水口，12为出水口，13为溢流孔，14为放空管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

如图1、图2所示，一种提高土壤渗滤处理系统污水脱氮效果的装置，包括一个内腔填充有土壤基质8的土壤渗滤处理池1，土壤基质8由80％的土壤、5％的沸石及15％的碳化稻壳混合组成。在土壤基质8的上层设有厌氧槽6，厌氧槽6内设有用于进水的一次布水管3，在土壤基质8的下层设有用于出水的集水管7，在土壤基质8的中间层设有另一个厌氧槽6，在中间层的厌氧槽6内设有用于进水的二次布水管5。一次布水管3、二次布水管5以及厌氧槽6均贯穿整个装置，一次布水管3一端封闭，另一端外接一次配水槽2，二次布水管5一端封闭，另一端外接二次配水槽4，集水管7一端封闭，另一端外接出水口12。一次配水槽2上设有一次进水口10，溢流孔13以及配水槽放空管14，二次配水槽4上设有二次进水口11，溢流孔13以及配水槽放空管14。

本实施例中，土壤渗滤处理池1采用PVC材料制成，整体高度为1000mm，宽度为600mm，长度为750mm，一次布水管3、二次布水管5、集水管7及厌氧槽6均沿土壤渗滤处理池1宽度方向水平铺设。一次布水管3距离土壤渗滤处理池1顶部200mm，二次布水管5距离土壤渗滤处理池1顶部700mm，厌氧槽6的宽度为200mm，高度为100mm。集水管7位于土壤渗滤处理池1底部。一次布水管3与二次布水管5管径为32mm，均在斜向下45°方向开孔，孔径为4mm，孔间距为20mm。集水管7管径为25mm，并在斜向下45°方向开孔，孔径为4mm，孔间距为20mm。厌氧槽6内填充粒径为5-10mm的砾石填料9，一次布水管3与二次布水管5分别位于砾石填料9内，集水管7的周围100mm高度内填充砾石填料9。

进水由一次进水口10和二次进水口11首先进入到一次配水槽2和二次配水槽4中，配水槽内的水在重力作用下自流至一次布水管3和二次布水管5。经过多孔布水管的均匀布水，污水进入厌氧槽6，待厌氧槽6内的水面溢满时，污水与系统中的土壤基质8接触，在土壤毛细现象的作用下向四周扩散如图1箭头所示，直至毛细现象消失，此时污水的重力势能达到最大值。污水在重力势能的作用下下渗至装置底部的集水管7排出系统。污水在土壤渗滤处理池1中扩散下渗的过程中在土壤的吸附、沉淀及微生物的作用下得到净化。由一次进水口10进入系统的污水在扩散下渗过程中，首先完成有机物及氨氮的吸附，然后好氧微生物降解吸附有机物，硝化细菌通过硝化作用将吸附的氨氮转化为硝态氮。由于硝态氮带负电荷，不能被土壤吸附，随水流下渗至二次布水管5处。由二次布水管投配到系统中的污水中含有可降解的有机物，为此处硝态氮的反硝化作用提供碳源，可大大提高系统内氮的去除效果。二次投配的其他污染物，如磷和氨氮则在下部土壤的沉淀、吸附作用下得以去除。最终两根布水管投配至系统的污水均由系统底部集水管7排出，完成污水的净化。为防止系统堵塞，采用间歇进水的方式。若系统发生堵塞，一次配水槽2及二次配水槽4内的污水液面上升，溢流的污水可从溢流孔13流出，同时还可以通过放空管14排出。

本实施例的装置用于上海市闵行区某污水处理厂。该装置自2012年4月中旬开始启动，启动阶段采用传统单级布水方式，即只由一次布水管向系统投配污水，间歇进水，进水落干比为1:1(系统进水一天，落干一天)，一个月后系统启动完成，运行稳定后传统生态土壤系统对COD、NH₃-N、TP及TN的去除率分别为94.18％，92.87％、98.35％和37.33％。2012年6月中旬保持水力负荷及落干比1:1不变，对系统采用一次布水管和二次布水管同时布水(布水分配比为1：1)的方式，进行污水的处理，自2012年6月至2012年9月对比运行3个月时间，系统对COD、NH₃-N、TP及TN的去除率分别为91.36％、82.18％、85.52％和60.42％，平均出水浓度分别为28.29mg/L、0.82mg/L、3.57mg/L和16.38mg/L，可以看出改进后的土壤渗滤处理系统对TN的去除效率增加了23.06％，具有更好的生物脱氮性能，而对COD、NH₃-N及TP的去除效果影响较小，去除率均在80％以上，出水可以达到城镇污水处理厂一级B排放标准(GB 18918-2002)。

实施例2

与实施例1中装置不同之处在于，土壤渗滤处理池1整体高度为800mm，宽度为600mm，长度为750mm，一次布水管3距离土壤渗滤处理池1底部700mm，二次布水管5距离土壤渗滤处理池1底部400mm。集水管7位于土壤渗滤处理池1底部。

使用本实施例的装置进行污水处理时，一次布水管3与二次布水管5的进水量之比为2:1。系统对COD去除率在90％以上，NH₃-N去除率在80％以上，TP去除率在80％以上，TN的去除率在60％以上，出水中COD平均浓度在30mg/L以下、NH₃-N平均浓度在1mg/L以下、TP平均浓度在4mg/L以下，TN平均浓度在20mg/L以下，出水可以达到城镇污水处理厂一级B排放标准(GB 18918-2002)。

实施例3

与实施例1中装置不同之处在于，土壤渗滤处理池1整体高度为900mm，宽度为600mm，长度为750mm，一次布水管3距离土壤渗滤处理池1底部750mm，二次布水管5距离土壤渗滤处理池1底部350mm。集水管7位于土壤渗滤处理池1底部。

使用本实施例的装置进行污水处理时，一次布水管3与二次布水管5的进水量之比为3:2。系统对COD去除率在90％以上，NH₃-N去除率在80％以上，TP去除率在80％以上，TN的去除率在60％以上，出水中COD平均浓度在30mg/L以下、NH₃-N平均浓度在1mg/L以下、TP平均浓度在4mg/L以下，TN平均浓度在20mg/L以下，出水可以达到城镇污水处理厂一级B排放标准(GB 18918-2002)。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种提高土壤渗滤处理系统污水脱氮效果的装置，包括一个内腔填充有土壤基质(8)的土壤渗滤处理池(1)，在土壤基质(8)的上层设有厌氧槽(6)，厌氧槽(6)内设有用于进水的一次布水管(3)，在土壤基质(8)的下层设有用于出水的集水管(7)，其特征在于，在土壤基质(8)的中间层设有另一个厌氧槽(6)，在中间层的厌氧槽(6)内设有用于进水的二次布水管(5)，所述的土壤渗滤处理池(1)高度在0.8-1m，所述的一次布水管(3)距离土壤渗滤处理池(1)底部0.7-0.8m，所述的二次布水管(5)距离土壤渗滤处理池(1)底部0.3-0.4m。

2.根据权利要求1所述的一种提高土壤渗滤处理系统污水脱氮效果的装置，其特征在于，所述的土壤基质(8)由80％的土壤、5％的沸石及15％的碳化稻壳混合组成。

3.根据权利要求1所述的一种提高土壤渗滤处理系统污水脱氮效果的装置，其特征在于，所述的厌氧槽(6)内填充粒径为5-10mm的砾石填料(9)，所述的一次布水管(3)与二次布水管(5)分别位于砾石填料(9)内，所述的集水管(7)的周围填充砾石填料(9)。

4.根据权利要求1所述的一种提高土壤渗滤处理系统污水脱氮效果的装置，其特征在于，所述的一次布水管(3)、二次布水管(5)及集水管(7)均为开孔管。

5.根据权利要求1所述的一种提高生态土壤系统处理生活污水脱氮效果的装置，其特征在于，所述的一次布水管(3)、二次布水管(5)及集水管(7)均水平铺设。

6.根据权利要求1所述的一种提高生态土壤系统处理生活污水脱氮效果的装置，其特征在于，所述的一次布水管(3)一端封闭，另一端外接一次配水槽(2)，所述的二次布水管(5)一端封闭，另一端外接二次配水槽(4)，所述的集水管(7)一端封闭，另一端外接出水口(12)。

7.根据权利要求1所述的一种提高生态土壤系统处理生活污水脱氮效果的装置，其特征在于，所述的一次布水管(3)与二次布水管(5)的进水量之比为1:1～2:1。