CN104628144A - 一种高效脱氮污水土地渗滤系统 - Google Patents

Abstract

一种高效脱氮污水土地渗滤系统，涉及一种污水处理与回用系统，所述系统其自上而下依次是植被层、覆盖层、布水层、精滤层、集水层和防渗层；其中，布水层中含有一排一级不透水皿，一级不透水皿之间有间距，上方有布水管，布水管周围填充砾石；精滤层中含有一排二级不透水皿，二级不透水皿之间有间距，内部填充砾石；一级不透水皿和二级不透水皿垂向有间距，并且交错排列；精滤层是由土壤、沙子、煤渣以及稻壳和少量铁屑按照比例配制成的混合基质组成；防渗膜由高密聚乙烯膜制成。该系统具有双层不透水皿，通过改变和控制污水土地渗滤中的水分运动，延长污水在渗滤系统中的停留时间，可有效提高系统脱氮效率。

Description

一种高效脱氮污水土地渗滤系统

技术领域

本发明涉及一种污水处理与回用系统，特别是涉及一种高效脱氮污水土地渗滤系统。

背景技术

    根据2013年的环境公报，我国的氨氮排放总量为245.7万吨，比上年下降3.1%，水体富营养化仍然比较严重，水污染状况依然严峻，在加强污水集中型处理能力的同时，也要加强对分散型污水处理。但是由于分散型污水来源广、污染物复杂、没有收集与排放管道等特点，广泛用于城市污水处理厂的传统污水处理方法一般具有基建费用及运行费用高，而且需要完善的污水收集及运输系统，不适合分散式污水。污水土地处理技术能够很好的解决上述问题，是目前比较流行的处理分散式污水的有效技术。

污水土地渗滤是一种典型的分散污水处理技术，它基于整体优化、循环再生、区域分异、和谐共存等生态学原理，利用土壤-微生物-植物组成的系统，将污水中的水与污染物分离，使污水得以净化达标排放到自然环境中。污水土地渗滤具有基建和运行费用少、出水水质好、管理简单、地表绿化、无次生环境问题等优点。

经过二十几年的发展，通过理论研究和工程应用，优化了污水土地渗滤工艺结构，丰富了基质类型，改善了运行方式，使得该工艺日趋成熟。但是，面对日益严格的污水排放标准和受纳水体有限的环境容量，传统的污水土地渗滤系统总氮的去除率较低，一般在50%~60%左右，总氮的排放浓度存在不达标或者污染受纳水体的风险，从而制约了污水土地渗滤工艺的进一步推广与应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效脱氮污水土地渗滤系统，该系统具有双层不透水皿，通过改变和控制污水土地渗滤中的水分运动，延长污水在渗滤系统中的停留时间，可有效提高系统脱氮效率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高效脱氮污水土地渗滤系统，其结构自上而下依次是植被层、覆盖层、布水层、精滤层、集水层和防渗层；其中，所述布水层中含有一排一级不透水皿，一级不透水皿之间有一定的间距，上方有布水管，布水管周围填充砾石；所述精滤层中含有一排二级不透水皿，二级不透水皿之间有一定的间距，内部填充砾石；所述一级不透水皿和二级不透水皿垂向有一定间距，并且交错排列。污水经过预处理后，在布水层经过布水管进入到一级不透水皿中，在一级不透水皿内积累，使得一级不透水皿达到动态饱和状态，然后污水在土壤毛细力的作用下向四周未饱和的渗滤区爬升，爬升到一定高度后，在重力作用下，污水向下运动，在此过程中污水中的大部分氨氮经硝化和亚硝化作用转化成硝态氮和亚硝态氮；当污水运动到精滤层时，污水同样在厌氧精滤层中的二级不透水皿内聚集并且达到动态饱和状态，进而发生二次毛细爬升现象，即同样向四周未饱和的渗滤区爬升，然后再在重力的作用下向下运动，最后经过集水层中的集水管排出渗滤区。由于精滤层埋深较大，处于厌氧状态，污水在二次爬升的过程中，进一步延长了污水在渗滤区的停留时间，在此过程中，生成的硝态氮以及亚硝态氮在厌氧的条件下，发生了反硝化作用，生成氮气，排出渗滤系统。

所述的一级不透水皿水平间距是0.5~1.5米，二级不透水皿水平间距也是0.5~1.5米。所述一级不透水皿与二级不透水皿之间的垂直间距为30~50厘米。所述一级不透水皿和二级不透水皿都是由高密聚乙烯膜制成圆弧形状，圆弧弦长为15-35厘米。

所述覆盖层上种植草本或者灌木植物。所述布水层是由土壤、活性污泥以及煤渣按照一定的比例配制成的混合基质组成；所述精滤层是由土壤、沙子、煤渣以及稻壳和少量铁屑按照一定的比例配制成的混合基质组成；所述防渗膜由高密聚乙烯膜制成。

所述布水管和集水管是侧壁和底部均匀打孔的PVC管，其中集水管的管径比布水管的管径大；所述布水管和集水管铺设角度为3°~ 6°；所述布水管之间的间距为0.3~1.2米，集水管之间的距离为0.6~2.4米

本发明具有如下优点：

本发明有效地提高了污水土地渗滤系统总氮的去除效率。传统的污水土地渗滤系统只有一级不透水皿，本发明在一级不透水皿下方添加二级不透水皿，两者交错排列，可以有效改变污水在渗滤区的流态，实现两次毛细爬升过程，进一步延长污水在渗滤系统中的停留时间；同时两级不透水皿去除氮的微环境不同，一级不透水皿内处于好氧或者缺氧状态，二级不透水皿处于厌氧状态，从而加强并实现了硝化与反硝化作用过程，提高氮的去除率。

附图说明

图1为本发明的纵向剖面结构、工艺示意图。

图中的标号：1为植被层，2为覆盖层，3为布水层，4为布水管，5为一级不透水皿，6为二级不透水皿，7为精滤层，8为集水层，9为集水管，10为防渗层。

具体实施方式

见图1，一种高效脱氮污水土地渗滤系统，其结构自上而下依次是植被层1、覆盖层2、布水层3、精滤层7、集水层8和防渗层10；其中，所述布水层3中含有一排一级不透水皿5，一级不透水皿5之间有一定的间距，上方有布水管4，布水管4周围填充砾石；所述精滤层7中含有一排二级不透水皿6，二级不透水皿6之间有一定的间距，内部填充砾石；所述一级不透水皿5和二级不透水皿6有一定间距，并且交错排列。污水经过预处理后，在布水层3经过布水管4进入到一级不透水皿5中，在一级不透水皿5内积累，使得一级不透水皿5达到动态饱和状态，然后污水在土壤毛细力的作用下向四周未饱和的渗滤区爬升，爬升到一定高度后，在重力作用下，污水向下运动，在此过程中污水中的大部分氨氮经硝化和亚硝化作用转化成硝态氮和亚硝态氮；当污水运动到精滤层7时，污水同样在厌氧精滤层中的二级不透水皿6内聚集并且达到动态饱和状态，进而发生二次毛细爬升现象，即同样向四周未饱和的渗滤区爬升，然后再在重力的作用下向下运动，最后经过集水层8中的集水管9排出渗滤区。由于精滤层7埋深较大，处于厌氧状态，污水在二次爬升的过程中，进一步延长了污水在渗滤区的停留时间，在此过程中，生成的硝态氮以及亚硝态氮在厌氧的条件下，发生了反硝化作用，生成氮气，排出渗滤系统。

实施例1

该系统高度为1.4米；其中覆盖层2填充草甸棕壤，高度为30厘米，上面是植被层1，种植黑麦草和高羊茅；覆盖层2下面是由土壤、煤渣（粒径为5~10微米）、活性污泥按照7:2:1的比例组成的布水层3，高度为40厘米；布水层3中铺设布水管4；布水管4下方是用高密聚乙烯材料制成的一级不透水皿5，一级不透水皿5周围填充粒径为5~10毫米的砾石；精滤层7是由土壤、煤渣（粒径为4~10毫米）、沙子（粒径为2~10微米）、稻壳和铁屑按照50:20:20:9:1的比例组成，此层高度为70厘米；在精滤层7中铺设一排二级不透水皿6，位于一级不透水皿5下方垂直距离20厘米处，二级不透水皿6内部填充粒径为3~8毫米的砾石；渗滤区底部有形状为弧形，弦长为30厘米的集水层8，集水层8内部铺设集水管9，集水管9周围由粒径为10~20毫米的砾石覆盖。渗滤区底部和四周是防渗层10，防渗层10由高密聚乙烯材料制成的防渗膜，防止污水下渗污染其它水体。系统在每天25厘米水力负荷条件下，干湿比为1:1（即污水向渗滤系统投配污水12小时，然后落干12小时）情况下交替运行，连续采集出水水样，在提高水力负荷条件下，系统运行稳定后，测试分析总氮平均去除率大于80%，较传统渗滤系统提高平均20%-30%。

实施例2

系统高度为1.8米；其中覆盖层2填充草甸棕壤，高度为40厘米，上面是植被层1，种植紫色苜蓿和高羊茅；覆盖层2下面是由土壤、煤渣（粒径为5~10微米）、活性污泥按照6:3:1的比例组成的布水层3，高度为50厘米；布水层3中铺设布水管4；布水管4下方是用高密聚乙烯材料制成的一级不透水皿5，一级不透水皿5周围填充粒径为5~10毫米的砾石；精滤层7是由土壤、煤渣（粒径为4~10毫米）、沙子（粒径为2~10微米）、稻壳和铁屑按照50:30:10:9:1的比例组成，此层高度为90厘米；在精滤层7中铺设一层二级不透水皿6，位于一级不透水皿5下方垂直距离30厘米处，二级不透水皿6内部填充粒径为3~8毫米的砾石；渗滤区底部有形状为弧形，弦长为40厘米的集水层8，集水层8内部铺设集水管9，集水管9周围由粒径为10~20毫米的砾石覆盖。渗滤区底部和四周是防渗层10，防渗层10由高密聚乙烯材料制成的防渗膜，防止污水下渗污染其它水体。系统在每天20厘米水力负荷条件下，干湿比为1:1（即污水向渗滤系统投配污水8小时，然后落干8小时）情况下交替运行，连续采集出水水样，在提高水力负荷条件下，系统运行稳定后，出水COD、氨氮、总氮、总磷的平均浓度分别是 25.50毫克/升、4.20毫克/升、5.80毫克/升、0.15毫克/升，满足城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）中的一级A类标准，其中总氮平均去除率大于80%，较传统渗滤系统提高平均25%-30%。

Claims (5)

1.一种高效脱氮污水土地渗滤系统，其特征在于，所述系统其自上而下依次是植被层、覆盖层、布水层、精滤层、集水层和防渗层；其中，布水层中含有一排一级不透水皿，一级不透水皿之间有间距，上方有布水管，布水管周围填充砾石；精滤层中含有一排二级不透水皿，二级不透水皿之间有间距，内部填充砾石；一级不透水皿和二级不透水皿垂向有间距，并且交错排列；污水经过预处理后，在布水层经过布水管进入到一级不透水皿中，在一级不透水皿内积累，使得一级不透水皿达到动态饱和状态，然后污水在土壤毛细力的作用下向四周未饱和的渗滤区爬升，爬升到一定高度后，在重力作用下，污水向下运动，在此过程中污水中的大部分氨氮经硝化和亚硝化作用转化成硝态氮和亚硝态氮；当污水运动到精滤层时，污水同样在厌氧精滤层中的二级不透水皿内聚集并且达到动态饱和状态，进而发生二次毛细爬升现象，即同样向四周未饱和的渗滤区爬升，然后再在重力的作用下向下运动，最后经过集水层中的集水管排出渗滤区。

2.由于精滤层埋深较大，处于厌氧状态，污水在二次爬升的过程中，进一步延长了污水在渗滤区的停留时间，在此过程中，生成的硝态氮以及亚硝态氮在厌氧的条件下，发生了反硝化作用，生成氮气，排出渗滤系统；一级不透水皿水平间距是0.5~1.5米，二级不透水皿水平间距也是0.5~1.5米；一级不透水皿与二级不透水皿之间的垂直间距为30~50厘米；一级不透水皿和二级不透水皿都是由高密聚乙烯膜制成圆弧形状，圆弧弦长为15-35厘米；覆盖层上种植草本或者灌木植物；布水层是由土壤、活性污泥以及煤渣按照比例配制成的混合基质组成；精滤层是由土壤、沙子、煤渣以及稻壳和少量铁屑按照比例配制成的混合基质组成；防渗膜由高密聚乙烯膜制成。

3.根据权利要求1所述的一种高效脱氮污水土地渗滤系统，其特征在于，所述布水管和集水管是侧壁和底部均匀打孔的PVC管，其中集水管的管径比布水管的管径大。

4.根据权利要求1所述的一种高效脱氮污水土地渗滤系统，其特征在于，所述布水管和集水管铺设角度为3°~ 6°。

5.根据权利要求1所述的一种高效脱氮污水土地渗滤系统，其特征在于，所述布水管之间的间距为0.3~1.2米，集水管之间的距离为0.6~2.4米。