CN1850640A - 一种人工强化土地渗滤污水处理装置 - Google Patents

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Abstract

一种人工强化土地渗滤污水处理装置，涉及一种用土地处理城市污水厂污水的装置。该装置通过隔板(8)分成A室和B室；室内的底部均铺设鹅卵石(5)和砾石(4)作为承托层，承托层上面交替铺设一层石英砂(3)和一层球形填料(2)，以此类推直至顶部。A室和B室底部分别设有污泥斗(6)和排泥管(7)；其两头分别设有集水槽(1)和出水糟(9)；出水糟(9)上部开有出水管(10)，下部开有放空管(11)。集水槽(1)和出水糟(9)与A室和B室之间分别设有栅栏形的进水口(12)和出水口(13)。该装置结构简单，易于操作，高效低能耗，运行费用低廉，可处理生活污水和某些工业废水，尤其适用于小城镇生活污水的处理，具有广阔的应用前景。

Description

一种人工强化土地渗滤污水处理装置
                         技术领域
本发明涉及一种用土地处理城市污水厂污水的装置，属于污水生态处理技术领域。
                         背景技术
我国是世界上13个贫水国家之一，人均水量仅为世界人均水平的四分之一，居世界149个国家的110位。目前，在全国600多座建制市中，有400座城市缺水，其中缺水严重的城市达130多个。全国城市每年缺水60亿m3，日缺水量已超过1600万m3，且呈增长趋势。事实上，很多地区不是没有水，而是无可用之水。据水利部组织的全国6大流域的入河排污口抽样调查推算，目前全国年排放污水量已达560600亿m3，其中80％以上的污水未经处理直接排入水域，90％以上的城市水域污染严重。全国因污染而不能饮用的地表水占全部监测水体的40％，流经城市的河段中78％不适合作为饮用水源，50％的地下水受到污染，64％的人正在使用不合格的水源。因此水污染是造成多数城市缺水的重要原因。通过实施污水资源化，实现水资源的重复利用，从而缓解水资源紧张问题。因此，污水资源化是解决我国水资源短缺的必由之路。
目前我国污水处理厂主要采用化学强化一级或好氧生物处理(活性污泥法或接触氧化法)处理污水。化学强化一级处理是在一级处理的基础上投加絮凝剂强化去除污染物的方法(简称CEPT)。投加的絮凝剂是无机絮凝剂和高分子絮凝剂等。此方法处理污水需投加大量化学药剂并会产生较难处理的化学污泥。好氧生物处理法是在处理装置中通入氧气，利用微生物的生物化学作用降解污染物，使水质得到净化。此法由于要通入大量氧气，能耗较大，而且也会产生大量污泥。
                         发明内容
本发明的目的是提供一种操作简单，建设、运行成本低廉的新型生态水处理装置。本发明的装置具有高效，低投资、低能耗、运行管理方便等特点。
为了达到上述目的，本发明根据处理目标、处理对象不同，对传统的一般可分为慢速渗滤系统(SR)、快速渗滤系统(RI)、地表慢速系统(OF)、湿地系统(WL)、地下渗滤系统(SC)五种类型的土地处理系统研究后，采用介于湿地系统与潜流系统之间的一种人工强化土地渗滤设计的装置，通过装置中的填料及生长在填料表面的微生物接触，经物理化学吸附，微生物降解，过滤等一系列的协同作用使水质得到净化，从而达到国家标准，实现污水资源化。具体的结构特点是：
本发明的装置通过隔板分成A室和B室；A室采用上行流，B室采用下行流；A室和B室内的底部铺设鹅卵石和砾石作为承托层，承托层上面交替铺设一层石英砂和一层球形填料，以此类推直至顶部，且A室高于B室；A室和B室底部分别设有污泥斗和排泥管；A室和B室两头分别设有集水槽和出水糟；出水糟上部开有出水管，A室和B室下部开有放空管。
所述的集水槽和出水糟与A室和B室之间分别设有进水口和出水口；进水口和出水口均在装置底部，形状采用栅栏形。
所述的鹅卵石在A室的铺设高度为底部至进水口，鹅卵石上铺设的砾石为0.05-0.8m，砾石上交替铺设一层0.05-0.8m厚的石英砂，一层0.05-0.8m厚的球形填料，依次次类推，可填放1-5层；在B室铺设的鹅卵石高度为底部至出水口，在其之上铺设0.1-0.6m厚的砾石，在砾石之上交替铺设与A室相同的一层石英砂，一层球形填料，以此类推。
所述的球形填料的平均粒径为1-5cm。球形填料可以是平均粒径为2-5mm的陶粒填料。
所述的石英砂的平均粒径为200-600um。砾石平均粒径为1-8cm。
本发明有如下几个优点：
1、与湿地系统中水流流态呈单一的横向流，容易造成死区，只能作为污水三级处理相比，本发明利用隔板形成A、B两室，在A室水流呈上向流和横向流，而在B室水流呈下向流和横向流，使水流呈复合流态，从而增加了污水与填料的接触时间，增加有机负荷处理效果，因此达能到污水二级处理。
2、由于本发明将球形填料和陶粒填料引入系统中，球形填料与陶粒填料具有较大的比表面积，有利于微生物的生长，而湿地与潜流系统中填料采用砂或土壤相比大大增加微生物对污染物降解的作用，提高系统的处理效果和使用寿命。
3、本发明将球形填料(或陶粒填料)与石英沙按一定规则排列，有效的将非生物降解机制与生物降解机制合二为一，从而进一步提高了系统处理效果。
4、本发明在集水槽中，利用水位的高差使进水达到射流状态，从而在集水槽中形成微曝气效果，使本发明的污染物处理效果得到进一步提高。
5、与湿地和潜流系统不设排泥装置相比，本发明在底部增加了泥斗和排泥管，利用重力排泥将沉淀作用沉积在系统底部的颗粒态污染物和微生物残留物，排除系统之外，可有效的延长系统的使用时间。
                         附图说明：
图1为本发明的人工强化土地渗滤污水处理装置结构示意图
图2为本发明的人工强化土地渗滤污水处理装置俯视图
图3为A-A剖视图
图4为B-B剖视图
图中标号：
1-集水槽，2-球形填料，3-石英砂，4-砾石，5-鹅卵石，6-污泥斗，7-排泥管，8-隔板，9-出水糟，10-出水管，11-放空管，12-进水口，13-出水口。
                         具体实施方式
先请参阅附图1。本发明由集水槽1，球形填料2，石英砂3，砾石4，鹅卵石5，污泥斗6，排泥管7，隔板8，出水糟9，出水管10，放空管11，进水口12，出水口13组成。装置采用PVC材质，由隔板8将其分为A室和B室两个室，A室采用上行流，B室采用下行流。A室和B室内的底部铺设鹅卵石5和砾石4作为承托层，承托层上面交替铺设一层石英砂3和一层球形填料2，以此类推直至顶部，且A室填料层比B室高10-15cm。鹅卵石5在A室的铺设高度为底部至进水口12，鹅卵石5上铺设平均粒径为1-8cm，厚度为0.05-0.8m的砾石4；砾石4上交替铺设一层平均粒径为200-600um，厚度为0.05-0.8m的石英砂3，一层平均粒径为1-5cm的球形填料2或平均粒径为2-5mm的陶粒填料，铺设厚度为0.05-0.8m，铺设层数为1-5层。在B室铺设的鹅卵石5高度为底部至出水口13，在其之上铺设0.1-0.6m厚的砾石4，在砾石4之上交替铺设与A室相同的一层石英砂3，一层球形填料2，以此类推。
A室和B室底部分别设有污泥斗6和排泥管7；A室和B室两头分别设有集水槽1和出水糟9；出水糟9上部开有出水管10，A室和B室下部开有出水管11。
在集水槽1和出水糟9与A室和B室之间分别设有进水口12和出水口13；进水口12和出水口13均在装置底部，形状采用栅栏形。
污水从集水槽1底部栅栏形的进水口12进入A室，水平流依次经过鹅卵石5、砾石4和交替的石英砂3与球形填料(或陶粒填料层)2，最后污水经过隔板8翻越入B室，进入B室后，水流经下行流和水平流一次通过交替的石英砂层与球形填料层(或陶粒填料层)、砾石层、鹅卵石层，通过底部栅栏形的出水口13进入出水槽9，形成波浪型，直至最终出水。
由于系统的高度较低，并可埋入地下，因此在污水经过预处理后到达本发明的集水槽1时有较大的水位差，因此利用这个水位差在集水槽1中使进水形成射流状态，从而达到微曝气状态。由于重力沉降作用，沉降下来的颗粒污染物和微生物残骸通过底部的排泥斗6和排泥管7排除。
在整个过程中，污水通过一系列的物理化学吸附、微生物降解、过滤等协同作用，使水质得到净化，达到国家标准。
本发明的应用效果说明如下：
本发明在上海市东区水质净化厂进行了实验，实验分别采取了两种预处理技术。一种是污水经过沉砂、初沉、厌氧水解后进入本发明的装置进行处理；另一种是污水经过沉砂、初沉后进入本发明装置进行处理。
1.经沉砂、初沉、厌氧水解预处理然后进入本发明的出水水质，以及在装置内不加球形填料的出水水质对比。
表1经沉砂、初沉、厌氧水解后进入本发明的出水水质
水质 COD(mg/l)   氨氮(mg/l)   总磷(mg/l)   总氮(mg/l)
  进水   130   45   3   55
  出水   50   2   1   20
  去除率   61.54％   95.56％   66.67％   63.64％
表2不加球形填料的对比组：
水质 COD(mg/l)   氨氮(mg/l)   总磷(mg/l)   总氮(mg/l)
  进水   130   45   3   55
  出水   70   10   1.5   30
  去除率   46％   77.78％   50％   45.45％
2.经沉砂、初沉预处理然后进入本发明的装置进行处理的出水水质，以及在装置内不加球形填料的出水水质对比。
表3经沉砂、初沉处理后进入本发明的出水水质
水质 COD(mg/l)   氨氮(mg/l)   总磷(mg/l)   总氮(mg/l)
  进水   300   50   3   60
  出水   40   3   1.4   25
  去除率   86.67％   94.00％   53.33％   58.33％
表4不加球形填料的对比组：
水质 COD(mg/l)   氨氮(mg/l)   总磷(mg/l)   总氮(mg/l)
  进水   300   50   3   60
  出水   95   15   1.8   33
  去除率   68.33％   70％   40％   45％
由此可见，加入球形填料可大大增加本发明的处理效果，并使本发明承受较高的水力负荷和有机负荷，使本发明作为污水二级处理成为可能。而以往，湿地系统和潜流系统由于受到有机负荷的限制，往往只能作为污水的三级处理。

Claims (7)

1.一种人工强化土地渗滤污水处理装置，其特征在于：该装置通过隔板(8)分成A室和B室；A室和B室内的底部铺设鹅卵石(5)和砾石(4)作为承托层，承托层上面交替铺设一层石英砂(3)和一层球形填料(2)，以此类推直至顶部，且A室高于B室；A室和B室底部还分别设有污泥斗(6)和排泥管(7)；A室和B室两头分别设有集水槽(1)和出水糟(9)；出水糟(9)上部开有出水管(10)，A室与B室下部开有放空管(11)。
2.根据权利要求1所述的一种人工强化土地渗滤污水处理装置，其特征在于：所述的集水槽(1)和出水糟(9)与A室和B室之间分别设有进水口(12)和出水口(13)；进水口(12)和出水口(13)均在装置底部，形状采用栅栏形。
3.根据权利要求1所述的一种人工强化土地渗滤污水处理装置，其特征在于：所述的鹅卵石(5)在A室的铺设高度为底部至进水口(12)，鹅卵石(5)上铺设的砾石(4)为0.05-0.8m，砾石(4)上交替铺设一层0.05-0.8m厚的石英砂(3)，一层0.05-0.8m厚的球形填料(2)，依次次类推，填放1-5层；在B室铺设的鹅卵石(5)高度为底部至出水口(13)，在其之上铺设0.1-0.6m厚的砾石(4)，在砾石(4)之上交替铺设与A室相同的一层石英砂(3)，一层球形填料(2)，以此类推。
4.根据权利要求1所述的一种人工强化土地渗滤污水处理装置，其特征在于：所述的球形填料(2)的平均粒径为1-5cm。
5.根据权利要求1所述的一种人工强化土地渗滤污水处理装置，其特征在于：所述的球形填料(2)是平均粒径为2-5mm的陶粒。
6.根据权利要求1所述的一种人工强化土地渗滤污水处理装置，其特征在于：所述的石英砂(3)的平均粒径为200-600um。
7.根据权利要求1所述的一种人工强化土地渗滤污水处理装置，其特征在于：所述的砾石(4)平均粒径为1-8cm。
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