CN105948247A - 一种提高人工快速渗滤系统脱氮效率的运行方法 - Google Patents

一种提高人工快速渗滤系统脱氮效率的运行方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高人工快渗系统脱氮效率的运行方法。针对现有技术中人工快速渗滤系统处理的生活污水总氮指标达不到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918‑2002）中一级A标等缺陷，本发明提供了一种人工快速渗滤系统污水脱氮运行方法。该方法将预沉处理后的污水由泵引入由河砂、沸石砂等组成的人工快渗池内，采用干湿交替运行进行污水处理，一天24h布水8次，每次布水20min，饱水40min，落干2h，频繁的饱水落干交替运行，与传统的人工快渗系统比较，降低了人工快速渗滤系统高度，降低建设及管理成本，提高其脱氮效率。

Description

一种提高人工快速渗滤系统脱氮效率的运行方法
技术领域
本发明涉及利用人工快速渗滤系统去除污水中氮的技术领域，特别是涉及一种提高人工快速渗滤系统脱氮效率的运行方法。适用于农村生活污水处理及小城镇生活污水。
背景技术
1、人工快速渗滤系统（Constructed rapid infiltration system,简称：CRI）为土地处理的一种类型，它是指有控制的将污水投放于人工构筑的快渗池中，使其在重力的作用下由上而下的渗透，同时通过各物理、化学和生物作用使得污水达到净化的过程。
2、专利号为ZL200410073951.8，名为“人工快速渗滤污水处理系统装置”的发明专利，公开了一种CRI系统，它由格栅池、预沉池和快渗池组成，其中快渗池内填有人工配置的人工滤料，一般为天然河砂、大理石砂和石灰石砂等按比例组合而成。
3、专利号为zl2008200642261.8，名为“一种人工快速渗滤污水处理设备”的实用新型专利，公布了一种人工快速渗滤污水处理设备，它由进水装置、快渗渗滤装置和出水装置组成。该实用新型具有方法工艺灵活、投资省、耗能少等优点。
4、上述技术方案的CRI系统都具有处理效果好，建设及运营成本低，能耗低等优点，但是CRI系统中，氨化及硝化作用只是改变氮在污水中的存在形式，而非除去污水中的氮，只有通过反硝化细菌的反硝化作用才能将污水中的氮彻底去除，但由于目前CRI系统由于反硝化段缺氧环境和碳源的缺乏，还存在总氮去除率低下的缺点，去除率仅为10%~30%，不能达标排放，制约了CRI系统的推广和应用。
5、本发明目的在于提供一种提高人工快速渗滤系统总氮去除率的污水处理运行方法，通过改变传统CRI系统的运行方式，通过调节饱水和落干时间等参数，从而使得CRI系统的总氮去除率进一步得到有效改善。
发明内容
本发明目的就是针对现有技术的不足，提供一种提高人工快速渗滤系统总氮去除率的污水处理运行方法，该方法处理原水适合农村及小城镇生活污水水质水量特征，处理效果好，总氮去除率高，处理后满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级A标，并且该方法建设成本低，管理成本低，运行无费用或低费用。
为实现上述目的，本发明技术方案如下：
生活污水由水泵从预沉池中提升至快渗池中，该人工快渗池内部渗滤层填装渗滤介质，渗滤介质从上到下分为两层，第一层为天然河砂+5%沸石砂，高度H1为500mm,第二层为承托层，由鹅暖石组成，高度H2为100mm。第一层渗滤介质砂砾粒径范围为0.2~0.25mm的粗砂，第二层承托层鹅暖石粒径范围为4~50mm。在渗滤层上表面留有100mm以上的空间作为保护层，以防止进水时污水流入过多而溢流。污水从高位配水池流入人工快渗池底部，在水压的作用下将污水缓慢压入快渗池，直至污水恰巧完全淹没渗滤层，使整个渗滤层处于饱水状态40min后，打开回流阀，回流承托层中不能接触渗滤层的废水，再打开快渗池排水口排出污水。从而使得污水净化。处理污水时，水力负荷可根据以下公式1计算。
水力负荷=过滤层孔隙度×过滤层体积×8 公式1
人工快速渗滤系统的脱氮效率主要依靠反硝化进行的程度决定，而决定CRI系统内反硝化程度进行则取决于反硝化段溶解氧、碳源等因素。本发明的技术方案正是通过改变人工快速渗滤系统的运行方式来提高CRI系统的脱氮效率。
通过每天布水8次,每隔3h投配一次；每次布水时间20min，调节布水流量，使得布水水量为刚好由下到上淹没渗滤层，同时布水流速对渗滤层不会造成反冲洗，即：布水水量=过滤层孔隙度×过滤层体积；使得渗滤层处于饱水状态40min，继而落干2h。打开排水口排出废水之前，打开回流阀门，将不能接触渗滤层的承托层废水回流至废水池。然后关闭回流阀，打开排水口，落干2h。通过这种运行方式，CRI系统具有以下几个优点：
1、硝化与反硝化都在同一段CRI系统内实施，工艺流程较短，循环周期为3h。
2、硝化作用：NH4 ++2O2→NO3 -+H2O+2H+ 公式2
反硝化作用：6NO3 -+5CH3OH→3N2+6HCO- 3+7H2O 公式3
由公式2可知，氧化1mol氨产生2mol酸，需消耗相应的碱加以中和。否则，硝化反应会因酸化而停止工作。相反的，由公式3，以甲醇为碳源为例，还原1mol硝酸盐产生1mol碱，需要消耗相应的酸来中和，否则反硝化也难以持续。在传统CRI系统中，常常在渗滤介质中加入一定量大理石砂来为硝化反应提供碱度，而为反硝化反应提供酸度目前还没发现。
本人工快速渗滤系统运行方式，将硝化和反硝化放置在同一段CRI系统来进行，通过饱水-落干间歇进行，从空间和时间上为CRI系统内部酸碱平衡创造了条件。在落干期间，氨浓度逐渐下降，硝酸盐、亚硝酸盐浓度逐渐升高，pH明显降低，落干完成。下一次进水，呈饱水状态，饱水期间，硝酸盐、亚硝酸盐浓度逐渐下降，pH回升。借助反硝化作用调控酸碱度，无需额外添加大理石砂等提供碱度。同时硝化期间为反硝化期间提供了足够的酸度。
3、污水进入快渗池中，首先，氨氮被渗滤介质吸附，呈饱水状态40min，污水中的有机物为此次反硝化作用提供碳源，无需再额外添加碳源，同时给反硝化细菌创造了一个厌氧条件。此外，饱水期间降低了碳源浓度，加大了落干期间硝化细菌与异样型细菌的竞争力。接着，废水流出，CRI系统呈落干状态2h，复氧。CRI系统在饱水时吸附氨氮主要依靠亚硝化菌和硝化菌的硝化作用去除，此作用发生在落干时期，通过硝化和亚硝化作用，又为反硝化作用提供足够的硝态氮和亚硝态氮。硝化与反硝化相辅相成。
4、由于大多数反硝化细菌是兼性厌氧细菌，能够利用氧或者硝酸盐作为最终电子受体。只有当氧受到限制时，硝酸盐才能取代氧进行厌氧呼吸。本发明所述人工快速渗滤系统运行方法，由快渗池底部向上流进水，有助于排出CRI系统内部空气。缩短了反硝化细菌消耗污水中溶解氧时间，反之，增加了反硝化细菌利用硝酸盐的时间。提升了脱氮效率。
4、本发明所述人工快速渗滤系统运行方法，在落干期间，对氨氮的去除率高达96.1%~98.4%。而在饱水期间，总氮去除率为68.9%~76.3%。COD去除率为92.1%~95.8%。该方法适用于小城镇及农村生活污水的分散处理。特别适用于水质特征满足如下指标的农村及小城镇生活污水：指标如下：COD≤400mg/L、BOD≤200mg/L，以N计的氨氮≤50mg/L，SS≤300mg/L。
5、 与现有技术相比，降低了人工快速渗滤系统的高度，减少了管理及建设成本。提高了总氮去除率，出水水质含氮量达到GB18918-2002中的一级A标。该方法工艺简单，投资少，能耗小，运行费用低或无费用，维护管理简便。特别适用于小城镇和农村生活废水。
附图说明
附图1是本发明的人工快速渗滤系统主体示意图：人工快渗池（1）、预沉池（2）、抬升泵（3）、高位配水池（4）、电磁阀（5）、继电器（6）、流量计（7）、电磁阀（8）、继电器（9）、电磁阀（10）、继电器（11）。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。应理解，以下实施例所述是用于说明本发明，并不用以限制本发明。
1、反应器示意图见附图1。主要包括人工快渗池（1）、预沉池（2）、抬升泵（3）、高位配水池（4）、电磁阀（5）、继电器（6）、流量计（7）、电磁阀（8）、继电器（9）、电磁阀（10）、继电器（11）。人工快渗池由有机玻璃管制成，直径D=10cm，有效高度H=70cm，该人工快渗池内部渗滤层填装渗滤介质，渗滤介质从上到下分为两层，第一层为天然河砂+5%沸石砂，高度H1为500mm,第二层为承托层，由鹅暖石组成，高度H2为100mm。第一层渗滤介质砂砾粒径范围为0.2~0.25mm的粗砂，第二层承托层鹅暖石粒径范围为4~50mm。在渗滤层上表面留有100mm以上的空间作为保护层，以防止进水时污水流入过多而溢流。
2、采用配置模拟高浓度生活废水在人工快渗池闷曝一周挂膜。模拟1L废水配方为：葡萄糖0.1700g,可溶性淀粉0.1600g，醋酸钠0.2330g，氯化铵0.0255g，蛋白胨0.1580g，牛肉膏0.0400g，硫酸铵0.4149g，磷酸二氢钾0.0700g，碳酸钠0.060g，自来水1L，调节pH至8.0左右。氨氮浓度约为120mg/L。
3、一周后，将废水配方降至1/3模拟农村生活废水，同时人工快渗系统开始运用本发明的人工快速渗滤系统运行方式，通过每天布水8次,每隔3h投配一次；每次布水时间20min，调节布水流量，使得布水水量为刚好由下到上淹没渗滤层；使得渗滤层处于饱水状态40min，回流承托层废水后继而落干2h。高效运行200天，CRI系统实现良好了氨氮、总氮及COD去除效率。在落干期间，对氨氮的去除率高达96.1%~98.4%。而在饱水期间，总氮去除率为68.9%~76.3%。COD去除率为92.1%~95.8%。

Claims (11)

1.一种提高人工快速渗滤系统脱氮效率的运行方法，它包括预沉处理和渗滤处理两个步骤，其特征在与：预沉处理后的污水经过水泵引入人工快渗池内，进行渗滤出水；所述的人工快渗池内部渗滤层填装渗滤介质，渗滤介质从上到下分为两层，第一层为天然河砂+5%沸石砂，高度H1为500mm,第二层为承托层，由鹅暖石组成，高度H2为100mm。
2.根据权利要求1所述的一种人工快速渗滤系统脱氮效率的运行方法，其特征在于：所述第一层渗滤介质砂砾粒径范围为0.2~0.25mm的粗砂，第二层承托层鹅暖石粒径范围为4~50mm;在渗滤层上表面留有100mm以上的空间作为保护层，以防止进水时污水流入过多而溢流。
3.根据权利要求1或2所述的一种提高人工快速渗滤系统脱氮效率的运行方法，其特征在于：采用干湿交替运行方式处理废水。
4.根据权利要求3所述的一种提高人工快速渗滤系统脱氮效率的运行方法，其特征在于：每天布水8次,每隔3h投配一次；每次布水时间20min，调节布水流量，使得布水水量为刚好由下到上淹没渗滤层，即：布水水量=过滤层孔隙度×过滤层体积；使得渗滤层处于饱水状态40min，然后落干，落干时间为2h。
5.根据权利要求4所述的一种提高人工快速渗滤池系统脱氮效率的运行方法，其特征在于：所述的运行方法，可实现对氨氮的去除率高达96.1%~98.4%；总氮去除率为68.9%~76.3%，COD去除率为92.1%~95.8%。
6.权利要求1或2所述的一种提高人工快速渗滤系统脱氮效率的运行方法，其特征在于：进水方式采用向上流式进水，通过高位配水池将水流入快渗池底部，在大气压的作用下，使其向上流入快渗池直至淹没整个快渗池。
7.权利要求6所述的一种提高人工快速渗滤系统的脱氮效率的运行方法，其特征在于：控制进水流速，使其缓慢的进入快渗池，不能对渗滤层造成反冲洗。
8.根据权利要求1或2所述的一种提高人工快速渗滤系统脱氮效率的运行方法，其特征在于：启动时以高浓度生活废水闷曝一周挂膜。
9.根据权利要求1或2所述的一种提高人工快速渗滤系统脱氮效率的运行方法，其特征在于：水力负荷=过滤层孔隙度×过滤层体积×8。
10.根据权利要求1所述的一种提高人工快速渗滤系统脱氮效率的运行方法，指标如下：COD≤400mg/L、BOD≤200mg/L，以N计的氨氮≤50mg/L，SS≤300mg/L。
11.根据权利要求10所述的一种提高人工快速渗滤系统脱氮效率的运行方法，其特征在于：适用于农村生活污水处理及小城镇生活污水。
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