CN1259259C - 分层处理目标污染物的污水深度处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分层处理目标污染物的污水深度处理装置，将污水渗滤过程分为六层，其中四层为特殊去污功能层，包括设置防渗槽和布水管的去除有机物和悬浮物的好氧功能材料层、去除NH₄ ⁺-N的好氧功能材料层、去除溶解性磷酸盐的功能材料层、去除NO₃ ^--N的厌氧反硝化渗滤层，去污功能层下部铺设的砾石集水层中铺设穿孔集水管，在去除NH₄ ⁺-N的好氧功能层与去除溶解性磷酸盐的功能层之间设置通气管。污水流过几个滤层后，目标污染物分别在某一特定层得到集中去除分离，由此分别去除生活污水中有机物、SS、NH₄ ⁺-N、NO₃ ^--N、T-P，达到处理效果。

Description

分层处理目标污染物的污水深度处理装置

技术领域

本发明涉及一种分层处理目标污染物的污水深度处理装置，将污水土地处理系统沿高度方向分为几个特定功能区进行污水深度处理，属于环保技术领域。

背景技术

随着我国的经济的快速发展，我国的太湖流域、三峡流域、环渤海湾流域等大流域面源污染引起的水体富营养形式日益严峻，逐步成为影响经济发展的社会问题，已引起国家的高度重视。“九五”、“十五”国家“863”计划均投入大量资金开发适合我国国情的面源污染防治技术。而土地处理技术(地下渗滤工艺、快速渗滤工艺、慢速渗滤工艺、人工湿地等等)由于能有效去除BOD(生化需氧量)、COD(化学需氧量)，又具有很好的脱氮除磷能力，达到污水深度处理效果，而且成本低、运行管理简单，有广阔应用前景并逐步得到推广应用。

现有的污水土地处理技术，都是以土壤为主要介质，利用土壤的渗滤、吸附性能，把生活污水的有机物、无机物、悬浮物，通过物理、化学吸附、微生物降解和植物吸收营养来去除污染物。但是，现有的污水土地处理技术也存在容易堵塞、水力负荷低及总氮去除率不高的问题。

公开号为CN1075792C的中国专利公布的污水地下渗滤处理单元，在布水管与集水管之间的扩散滤层只有原状土壤一种介质没有强化渗滤的功能材料。这种方式存在容易产生堵塞和吸附饱和、水力负荷低等问题。

公开号为CN2286176Y的中国专利采用迅速扩散和逐级浸润的扩散方式，在处理槽中从上到下依次设计有土壤层、扩散层、两个浸润层、土壤层、砾石集水层。该方法逐级利用上一层介质的渗透系数比下一层介质的渗透系数大，污水迅速在某一层充分扩散后再向下一层渗透。该发明的目的是提高布水效果、改善土壤的防堵塞性能，但不涉及在某一层具有特定的分离去污功能。

以上土壤地下渗滤技术都存在一个问题，在处理系统出现堵塞不能正常运行、土壤滤层吸附饱和后，出水水质下降不能达标排放时如何使系统再生。由于土壤系统对磷的吸附和对悬浮物的吸附饱和时间是不一致，按传统的渗滤技术，当某一项出水指标超标需要再生时，必需对系统的全部滤层重新进行置换，未能充分利用土壤对其他污染物的吸附能力，出现功能浪费，而且施工麻烦、投资接近重新建设一个新的系统。

公开号为CN1405096A的中国专利公布了一种污水处理方法，针对地下渗滤法对氮的去除率不高的问题，在布水管下面的渗滤扩散层，设有原水比例分配管，通入一定量的原污水，利用污水中的有机物给反硝化菌提供有机碳源，促进反硝化的速度和反硝化率提高。但这种方法增添了运行的操作难度，不便管理。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种分层处理目标污染物的污水深度处理装置，既节省投资，又能提高污水处理效果。

为实现这样的目的，本发明的污水深度处理渗滤装置沿高度方向分为几个特定的去污功能区，每个功能区由对目标污染物有特异去除功能的特殊功能材料组成一个滤层，污水流过几个滤层后，目标污染物分别在某一特定滤层得到集中去除分离。由此分别去除生活污水中有机物、SS、NH₄ ⁺-N、NO₃ ^--N、T-P，达到净化效果。

本发明的污水深度处理装置具体结构为：在一个不透水池中，将污水渗滤过程分为六层，其中四层特殊去污功能层自上而下依次为：去除有机物和悬浮物的好氧功能材料层，去除NH₄ ⁺-N的好氧功能材料层，去除溶解性磷酸盐的功能材料层，去除NO₃ ^--N的厌氧反硝化渗滤层。在去污功能层上部铺设有原状土壤层，去污功能层下部铺设有砾石集水层。在砾石集水层中间铺设集水管，在去除NH₄ ⁺-N的好氧功能材料层与去除溶解性磷酸盐的功能材料层之间设置通气管，去除有机物和悬浮物的好氧功能材料层中间设置装有细砂的防渗槽以及在防渗槽上方设有布水管。

其中，去除NO₃ ^--N的厌氧反硝化渗滤层的主要成分为土壤、含铁反硝化还原剂；去除溶解性磷酸盐的功能材料层采用含有铝离子、铁离子、钙离子、镁离子的改性无机材料铺设而成；去除NH₄ ⁺-N的好氧功能材料层采用能与NH₄ ⁺-N发生物理吸附的改性无机材料组成；去除有机物和悬浮物的好氧功能材料层主要成分为炉渣。

本发明通过如下过程实现污水深度处理：经过厌氧池处理的生活污水引入本发明的不透水池的布水管，污水从布水管流出后进入细沙防渗槽，在表面张力的作用下从防渗槽两侧溢出，然后在重力作用下自流依次进入特殊去污功能层。污水中的悬浮物一部分被防渗槽中的细沙截留；通过去除有机物和悬浮物的好氧功能材料层，大部分的有机物和悬浮物已被去除；再依次经过去除NH₄ ⁺-N的好氧功能材料层、去除溶解性磷酸盐的功能材料层、脱NO₃ ^--N的反硝化渗滤层，完成NH₄ ⁺-N、NO₃ ^--N、T-P的去除。最后经过处理的水从集水管导出。

本发明能根据不同污水水质和主要控制污染物因子，有针对性设计特定渗滤功能材料层，去除目标污染物，易于推广，施工简单，提高污水土地处理效率和使用范围。当渗滤层出现局部堵塞时，可通过检测出水水质确定超标项目，然后有针对性置换系统中已被饱和的相应功能层，既节省投资又提高效率。

附图说明

图1为本发明的结构剖面示意图。

图中：1布水管，2细沙，3防渗槽，4通气管，5集水管，6原状土壤，7去除有机物和悬浮物的好氧功能材料层，8去除NH₄ ⁺-N的好氧功能材料层，9去除溶解性磷酸盐的功能材料层，10去除NO₃ ^--N的厌氧反硝化渗滤层，11砾石集水层。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。

本发明的污水深度处理装置结构如图1所示，在一个独立的不透水池中，将污水渗滤过程分为六层，其中四层为特殊去污功能层，功能层自上而下依次为：去除有机物和悬浮物的好氧功能材料层7，去除NH₄ ⁺-N的好氧功能材料层8，去除溶解性磷酸盐的功能材料层9，去除NO₃ ^--N的厌氧反硝化渗滤层10。在去污功能层上部铺设有原状土壤层6，去污功能层下部铺设有砾石集水层11。砾石集水层11中间铺设集水管5，去除NH₄ ⁺-N的好氧功能材料层8与去除溶解性磷酸盐的功能层9之间设置有通气管4，去除有机物和悬浮物的好氧功能材料层7中间设置装有细砂2的防渗槽3，以及防渗槽3上方的布水管1。

其中，集水管5及布水管1可采用PVC材料，直径根据处理能力为5～30cm；砾石层11层高根据污水的浓度不同为10～30cm。去除NO₃ ^--N的厌氧反硝化渗滤层10的主要成分为土壤和含铁反硝化还原剂。去除溶解性磷酸盐的功能层9采用含有铝离子、铁离子、钙离子、镁离子的改性无机材料铺设而成。去除NH₄ ⁺-N的好氧功能材料层8采用能与NH₄ ⁺-N发生物理吸附的改性无机材料组成。去除有机物和悬浮物的好氧功能材料层7的主要成分为改性炉渣；装有细沙2的防渗槽3高度根据处理能力为10-25cm；各特异功能材料滤层的层高，根据污水的目标成分的浓度不同为5～30cm左右。

特殊去污功能层可以将渗滤材料混合均匀后充填，也可以混合均匀后分别装入塑料网袋铺设而成。

本发明的污水处理过程如下：

经过厌氧池处理的生活污水引入本发明的独立不透水池的布水管1，污水从布水管流出后进入填满细沙2的防渗槽3。在防渗槽3内由表面张力作用下提升越过防渗槽两侧，然后在重力作用下自流依次进入特殊去污功能层，污水中的悬浮物被细沙截留在防渗槽中。由于防渗槽内被水饱和呈厌氧状态，能提高有机氮转化为无机氮的效率，为实现高效脱氮提供更多NH₄ ⁺-N。

污水在去除有机物和悬浮物的好氧功能材料层7中：由于改性炉渣具有较大的比表面积和孔隙率，在材料滤层的颗粒表面中可以形成生物膜。另一方面，增强了好氧微生物在功能材料上的活性，提高功能材料上微生物的生长速度与挂膜量，形成一个有机物微生物降解的强化区，能有效降解被吸附的有机物。

经过以上两个渗滤过程，大部分的有机物和悬浮物已被去除。在去除NH₄ ⁺-N的好氧功能材料层8与去除溶解性磷酸盐的功能材料层9之间设置有通气管4供气，因此去除NH₄ ⁺-N的好氧功能材料层能处于良好的好氧状态。该层通过材料中的物理作用吸附NH₄ ⁺-N、生物作用氧化NH₄ ⁺-N。物理吸附脱NH₄ ⁺-N是因为材料能对NH₄ ⁺-N有强烈的选择吸附性。生物脱NH₄ ⁺-N是通过在功能材料层创造良好的硝化细菌生长环境，强化微生物的硝化反应，使更多NH₄ ⁺-N被转化为NO₃ ^--N，提高硝化率。

污水经过去除溶解性磷酸盐功能材料层9，改性无机材料除了发生物理吸附来对污水中溶解性磷酸盐吸附，还通过化学吸附，使生活污水中的H₂PO₄ ^-、HPO₄ ^2-很易与材料中的铝离子、铁离子、钙离子、镁离子反应生成难溶磷酸盐，从而实现化学去磷目的。系统的磷吸附饱和能力大大提高，延长了系统的堵塞和使用期限。

当污水流过最后一个功能层，即厌氧反硝化渗滤层10，完成NO₃ ^--N的去除。该层含有铁反硝化还原剂。通过去除NO₃ ^--N的厌氧功能材料层中的反硝化菌在厌氧条件下，将NO₃ ^--N还原成N₂，实现脱氮目的。化学反硝化脱NO₃ ^--N，由于功能材料中含有铁屑和铁离子，易与污水中的NO₃ ^--N发生化学反硝化反应而脱氮。铁在反应中作为还原剂，可与硝酸根发生快速反应，主要产物为氮气，最后经过处理的水从集水管5引出。

本发明采用不同功能层对目标污染物进行处理，提高了处理效率，并可有针对性的置换系统中已被饱和的相应功能层，节省了投资，扩大了土地污水处理技术的推广应用价值。

Claims (4)

1、一种分层处理目标污染物的污水深度处理装置，其特征在于在一个不透水池中布置六层渗滤层，其中四层为特殊去污功能层，去污功能层自上而下依次为去除有机物和悬浮物的好氧功能材料层(7)，去除NH₄ ⁺-N的好氧功能材料层(8)，去除溶解性磷酸盐的功能材料层(9)，去除NO₃ ^--N的厌氧反硝化渗滤层(10)，在去污功能层上部铺设原状土壤层(6)，去污功能层下部铺设砾石集水层(11)，砾石集水层(11)中间铺设集水管(5)，去除NH₄ ⁺-N的好氧功能材料层(8)与去除溶解性磷酸盐的功能材料层(9)之间设置通气管(4)，去除有机物和悬浮物的好氧功能材料层(7)中间设置装有细沙(2)的防渗槽(3)以及防渗槽(3)上方的布水管(1)；其中所述去除NO₃ ^--N的厌氧反硝化渗滤层(10)的主要成分为土壤和含铁反硝化还原剂，去除溶解性磷酸盐的功能层(9)采用含有铝离子、铁离子、钙离子、镁离子的改性无机材料铺设而成，去除NH₄ ⁺-N的好氧功能材料层(8)采用能与NH₄ ⁺-N发生物理吸附的改性无机材料组成，去除有机物和悬浮物的好氧功能材料层(7)的主要成分为改性炉渣。

2、如权利要求1的分层处理目标污染物的污水深度处理装置，其特征在于所述的装有细沙(2)的防渗槽(3)高度为10-25cm，各去污功能层的层高根据污水的目标成分的浓度不同为5～30cm。

3、如权利要求1的分层处理目标污染物的污水深度处理装置，其特征在于所述的集水管(5)及布水管(1)采用PVC材料，直径为5～30cm，通气管(4)分布位置处在所在层的两侧，相对于布水管(1)的水平距离为50～80cm。

4、如权利要求1的分层处理目标污染物的污水深度处理装置，其特征在于所述的去污功能层可以将渗滤材料混合均匀后充填，也可以混合均匀后分别装入塑料网袋铺设而成。